Hoe werkt ferrosiliciumnitride bij de staalproductie?

Ferrosiliciumnitride (ook wel ferrosiliciumnitride of FeSiN genoemd) werkt als een stikstof-dragend legeringsadditief: wanneer je het aan gesmolten staal toevoegt, reageren de siliciumnitridefasen met de smelt en leveren stikstof en silicium aan het staal.De stikstof die u daadwerkelijk opneemt en bewaart, hangt af van uw staalchemie, toevoegingsfase, mengen en latere verwerking, en is dus nooit hetzelfde als de stikstof die op een specificatieblad staat afgedrukt. In geschikte microgelegeerde staalsoorten, bijvoorbeeld vanadiumstaal, kan de opgeloste stikstof helpen bij het vormen van vanadiumcarbonitriden tijdens heet bewerken. Niet elk staal heeft extra stikstof of extra silicium nodig, dus bevestig de pasvorm met uw staalsoort voordat u koopt.

FeSiN is niet één chemische formule. Het wordt gemaakt door ferrosilicium te nitreren en het product is een mix van fasen: voornamelijk siliciumnitride (Si₃N₄), samen met ijzer-siliciumfasen en wat resterend vrij silicium. Lees daarom bij elke specificatie drie zaken apart:

• Totaal stikstof, het cijfer waar de meeste kopers als eerste naar kijken.
• Silicium, die u moet meerekenen in het siliciumbudget van uw staal.
• Fase samenstelling, wat betekent hoeveel van de stikstof in siliciumnitride wordt vastgehouden in plaats van elders.

Zuurstof, koolstof, aluminium en calcium zijn ook van belang. Zuurstof verlaagt bijvoorbeeld het effectieve nitridegehalte, wat we in onze nota over uitleggenonzuiverheden in ferrosiliciumnitride. Exacte waarden zijn afhankelijk van soort en batch, dus haal deze uit het COA van de batch die u ontvangt. U kunt de beschikbare N- Si-chemie en -grootten bekijken op onzespecificatie van ferrosiliciumnitridepagina.

Fijne poederkwaliteiten worden ook gebruikt in vuurvaste materialen zoals tapgatklei. Deze pagina heeft alleen betrekking op de staalproductie, en op onzeferrosiliciumnitride toepassingenoverzicht omvat beide toepassingen.

Contact en reactie met de staalsmelt

FeSiN smelt niet zomaar als een klomp ferrolegering. De siliciumnitridefasen moeten het staal bereiken en vervolgens reageren of oplossen, zodat stikstof en silicium in oplossing gaan. In vereenvoudigde vorm levert siliciumnitride opgeloste stikstof en opgelost silicium aan de smelt. Dat is een vereenvoudigd beeld, en de werkelijke snelheid hangt af van de contacttijd, hoe goed de toevoeging in het bad is gemengd en de slaklaag die deze moet passeren.

Een brok die in de slak achterblijft in plaats van het staal te bereiken, geeft je weinig stikstof. Daarom zijn de toevoegingsfase en het mengen net zo belangrijk als het materiaal zelf.

Stikstofopname en -retentie

Houd drie stikstofgetallen uit elkaar: de stikstof die je toevoegt met de toevoeging, de stikstof die het staal opneemt en de stikstof die aan het einde van de verwerking nog in het staal zit. In eenvoudige bewoordingen:

Toegevoegde stikstof=toevoegingssnelheid × stikstoffractie van de legering × terugwinning

Herstel is het onbekende in die vergelijking, en het verandert met uw proces. De stikstofoplosbaarheid in staal hangt af van de samenstelling, temperatuur en partiële stikstofdruk. Elementen met een sterke nitrideaffiniteit, zoals aluminium en titanium, kunnen stikstof als nitriden vasthouden. Vacuümbehandeling of krachtig roeren bij een lage partiële stikstofdruk kan een deel ervan weer verwijderen.

Wees voorzichtig met elk vast herstelcijfer uit een brochure. Bemonster het staal voor en na de toevoeging op uw eigen heats en bereken uw eigen terugwinning.

Het silicium in FeSiN gaat samen met de stikstof in het staal, dus je moet het in je siliciumbudget stoppen. Silicium opgelost in de smelt kan deelnemen aan deoxidatie, op dezelfde manier als ons artikel uitlegtferrosilicium als deoxidatiemiddel bij de staalproductie. Hoeveel het helpt, hangt af van het zuurstofniveau van uw smelt, uw staalsamenstelling en uw gebruiksroute.

Houd de twee rollen uit elkaar. Stikstoflegeringen zijn de belangrijkste reden om voor FeSiN te kiezen. Deoxidatie door het silicium is een bijwerking die u wel of niet wilt. Behandel FeSiN niet als een deoxidatiemiddel voor algemene- doeleinden en ga er niet vanuit dat het uw andere deoxidatiematerialen vervangt. Als uw kwaliteit een strikte bovengrens voor silicium heeft, kan het silicium dat bij de stikstof wordt geleverd, de factor zijn die bepaalt of u het kunt gebruiken.

Stikstof en microlegeringselementen

Stikstof versterkt staal op zichzelf niet onvoorwaardelijk. De bijdrage ervan komt voort uit de combinatie met microlegeringselementen. In vanadiumstaal kan opgeloste stikstof zich combineren met vanadium en koolstof om vanadiumcarbonitriden te vormen, V(C,N). Deze fijne neerslagen kunnen de sterkte vergroten en de korrelgrootte helpen verfijnen, wat de reden is dat stikstof soms opzettelijk wordt toegevoegd aan vanadium-microgelegeerde soorten.

Dit betekent ook dat stikstof en vanadium verschillende taken uitvoeren. FeSiN is een bron van stikstof en siliciumferrovanadiumis de bron van vanadium. Het een vervangt niet zomaar het ander. Als u nog steeds de vanadiumbron kiest, lees dan onze gidshet kiezen van de juiste ferrovanadiumkwaliteit voor pijpleidingstaalen deSelectiegids voor FeV60 versus FeV80-kwaliteitkan u helpen cijfers te vergelijken.

Neerslag is afhankelijk van de verwerkingsomstandigheden

Of V(C,N) wordt gevormd en hoe fijn het is, hangt af van de beschikbare stikstof, het vanadium- en koolstofgehalte en de thermische en walsgeschiedenis. Een staal dat na het gieten over de juiste stikstof beschikt, kan toch zijn beoogde eigenschappen missen als de warme werkomstandigheden niet geschikt zijn voor neerslag. Gepubliceerd onderzoek naar vanadium-stikstofsystemen ondersteunt neerslagversterking en korrelverfijning, maar alleen onder specifieke samenstellingen en verwerkingen, dus breid deze resultaten niet uit naar elke kwaliteit.

Stikstof kan ook tegen je werken. Vrije stikstof kan bij sommige staalsoorten spanningsveroudering en brosheid veroorzaken. U profiteert alleen van stikstof als uw klasse is ontworpen om het te gebruiken.

Het resultaat dat u ziet in het afgewerkte staal is het gecombineerde effect van de onderstaande factoren. We geven niet één temperatuur, timing, grootte of toevoegingssnelheid voor alle molens, omdat deze afhankelijk zijn van uw eigen oven, gietlepelpraktijk en staalkwaliteit.

De laatste rij wordt het vaakst vergeten. De uiteindelijke stikstof en eigenschappen kunnen niet alleen op het moment van toevoeging worden beoordeeld.

Begin bij de staalsoort, niet bij het product. Stel twee vragen:

1. Staat of heeft uw kwaliteit toegevoegde stikstof nodig?
2. Kan jouw klas het meegeleverde silicium accepteren?

Als beide antwoorden ja zijn, kan FeSiN een geschikte stikstofbron zijn voor uw proces. Gecontroleerde stikstoftoevoegingen, bijvoorbeeld bij micro-gelegeerde vanadiumkwaliteiten of bij sommige korrel{1}}-gerichte elektrische staalpraktijken waarbij zowel stikstof als silicium nodig zijn, zijn het soort gevallen waarin dit wordt overwogen.

Wees voorzichtig als uw staal een laag stikstofgehalte nodig heeft, waar silicium strikt beperkt is, of waar een latere vacuümbehandeling de toegevoegde stikstof zou verwijderen. Selecteer FeSiN niet alleen uit een generieke applicatielijst. Vergelijk het met uw eigen cijfervereisten en procesgegevens.

Voer een proef uit op een klein aantal heats en noteer de resultaten, in plaats van te vertrouwen op een herstelcijfer van de fabriek van iemand anders. Bevestig voordat u begint:

• uw staalsoort en de stikstof- en siliciumdoelen ervan
• de N-, Si- en onzuiverheidswaarden van de legering, en het COA voor de batch die u gaat gebruiken
• uw toevoegingsmethode, en de vorm en deeltjesgrootte die daarbij passen
• het bemonsteringsplan: stikstof en silicium vóór de toevoeging en erna
• de eigenschapstesten die u zult gebruiken om het afgewerkte staal te beoordelen

Vergelijk na de proef berekende en gemeten stikstof, controleer vervolgens de uiteindelijke eigenschappen en niet alleen het pollepelresultaat. Voor klont- en korrelgroottes en de N-chemie-opties, zie onzespecificatie van ferrosiliciumnitridepagina en controleer de batch aan de hand van het COA.

Stuur ons uw staalkwaliteit, stikstof- en siliciumdoelstellingen, toevoegingsmethode en gewenste maat, en wij kunnen de specificatie met u doornemen voordat u een proef plant. U kunt ons ook rechtstreeks mailen viasale@zanewmetal.com.

Specificatiebeoordeling aanvragen