更新時間:2023-11-28 點擊次數:2603
氮化硅鐵是以Si3N4為主要成分,伴隨游離鐵,未氮化硅鐵及少量其他成分的混合物,耐火材料用氮化硅鐵是一種灰白色(或茶褐色)的 粉末狀物,煉鐵用氮化硅鐵是灰白色粒狀物。
1氮化硅鐵的分類
氮化硅鐵按用途可分為兩類:耐火材料用氮化硅鐵和煉鋼用氮化硅鐵。粉狀氮化硅鐵(見圖1)主要用于大高爐的堵口炮泥中,少量用于鐵溝料或其它不定形耐火材料中。粒狀氮化硅鐵(見圖2)主要用于取向硅鋼或其它采用氮化物提高強度的鋼種(如HRB400鋼筋)。煉鋼用氮化硅鐵按其特征可分為:煉鋼用普通氮化硅鐵和煉鋼用高純氮化硅鐵。耐火材料用氮化硅鐵按其特征可分為:耐火材料用普通氮化硅鐵和耐火材料用高純氮化硅鐵。
2耐火材料中的應用
①Al2O3-SiC-C系耐火材料
氮化硅鐵在Al2O3-SiC-C質炮泥、鐵鉤料和耐火磚中均有廣泛應用。尤其在發達國家的高爐炮泥中普遍使用,使炮泥的開堵性能得到明顯改善,滿足了高爐出鐵的需要,成為現代化大高爐炮泥不可缺少的部分。在鐵溝料中加入少量氮化硅鐵能極大地提高鐵溝的通鐵量,日本在上世紀70年代即開始采用此方式。
國內應用氮化硅鐵的時間較短。寶鋼于1994年首先在高爐炮泥中添加氮化硅,使炮泥性能得到改善,滿足了煉鐵生產的需要。由于氮化硅鐵的價格僅為氮化硅的二分之一,而在使用性能上兩者基本接近,近年來國內重點大型鋼鐵企業2000M3以上高爐堵口炮泥基本上均已使用氮化硅鐵。添加氮化硅鐵的炮泥很好地滿足了大型高爐的需要,使高爐出鐵次數由18次普遍降低至12次,最低的降至6次。炮泥的消耗量由1.2kg/噸鐵降低至0.5kg/噸鐵。
②Fe-Si3N4-SiC復合材料
Si3N4-SiC材料具有良好的理化性能尤其是高溫性能,廣泛用于高爐、鋁電解槽等高溫領域,具有很好的使用效果。與純氮化硅相比,氮化硅鐵具有更好的燒結性能,可用作高溫結合相。Fe-Si3N4-SiC復合材料不僅含有高溫增強相SiC和氮化硅,還含有金屬塑性相(Fe、FeSi或Fe3Si),可改善材料的抗熱震性,在高溫領域有良好的應用前景。
③其他耐火材料
氮化硅鐵中含有高溫增強相氮化硅和金屬塑性相Fe,具有高溫性能好,熱膨脹系數小,抗熱震性好以及不易被熔渣滲透等一系列優異性能,也已被用到其他耐火材料中。如北京科技大學以剛玉和尖晶石為原料,將氮化硅鐵以細粉形式添加,根據過渡塑性理論制備出低成本的抗氧化、抗侵蝕性好的無鉻不燒耐火材料。該耐火材料具有優良的物理性能,良好的抗氧化性和鋼水侵蝕性,可用來代替鎂鉻磚用于RH精煉爐。
3煉鋼領域的應用
在煉鋼領域,粒狀氮化硅鐵最初應用于取向硅鋼生產,能比較穩定地為鋼水補充一定量的氮。國內使用氮化硅鐵的量一年達數百噸。近年來,冶煉技術的進步使我國高強度微合金化鋼的生產得到快速發展,鋼的強化微合金化元素主要有釩、鈮、鈦等。經計算比較和生產實際應用,生產HRB400鋼筋采用FeV50+氮化硅鐵微合金化方案,合金化成本比單一采用FeV50噸鋼成本降低127.61元,比采VN12微合金化噸鋼成本降低44.21元。氮化硅鐵的使用對生產建筑鋼材的生產企業降本增效意義重大。