フェロ窒化ケイ素とは
FeSi3N4 と表記される窒化フェロシリコンは、遊離鉄、窒化されていないフェロシリコン、および少量の他の相を伴う窒化シリコンを主成分とする複合添加剤です。耐火物グレードは灰白色または茶色の粉末として供給され、製鋼グレードは灰白色の顆粒として供給されます。市販の材料の窒素含有量は通常 20 ～ 30 パーセントの範囲にあり、シリコンは 45 ～ 55 パーセントの範囲にあり、残りは主に鉄ですが、正確な分析は用途ごとに供給者と購入者の間で合意されています。
この材料はフェロシリコンを高温で窒化することによって製造されるため、この製品は窒化ケイ素の耐火特性と、製鉄および製鋼スラグとの適合性を高める鉄分を組み合わせています。
高炉の出銑孔泥における役割
最大の単一用途は、大型高炉の栓をするために使用される出銑孔粘土であり、窒化ケイ素は高温強化相として機能します。窒化物は焼結中に泥の炭素質成分とアルミナ成分と反応するため、プラグは緻密で耐摩耗性の構造を形成し、タッピング時にドリルできれいに開けることができ、次の鋳造まで圧力を維持できます。添加率は控えめですが、プラグ接続の信頼性に対する影響は不釣り合いです。
窒化ケイ素の添加により、泥の軟化温度も上昇し、出銑口周囲の浸食が軽減され、炉床ライニングの耐用年数が長くなります。これが、窒化フェロケイ素が現代の大型高炉の出銑孔泥水に不可欠な成分となっている理由です。
トラフキャスタブルおよびその他の耐火物での使用
より少ない体積がトラフ材料およびアモルファスまたは不定形耐火物に送られ、そこで窒化物が熱間強度と溶鉄に対する耐性を向上させます。窒化物を少量添加したトラフライニングは、窒化物相がライニングと鉄の間の反応を制限するため、窒化物を含まない同じ混合物よりも溶銑の流れが良くなり、スカルの蓄積が少なく、耐火物の摩耗が遅くなります。同じ化学的性質が、製鉄や鋳物工場でのスラグに直面するガンニングミックスやキャスタブルにも使用されています。
製鋼における窒素添加
製鋼においては、窒化フェロシリコンは窒素キャリアおよび強化剤として機能します。結晶方向性ケイ素鋼は二次再結晶中に窒素を使用し、微細な窒化物の析出により結晶粒の成長と、製品に低い磁気損失をもたらす鋭い優先配向の発達が制御されます。このタイプの電磁鋼は GB/T 2521 に基づいて指定されており、窒素制御ステップが満たさなければならない磁気損失と誘導の制限が設定されています。
他の鋼グレードも強度を窒化物の析出に依存しています。微小合金鋼および窒素含有鋼は、窒素とともに窒化物形成元素を使用して、炭素を添加せずに必要な強度レベルに達します。鉄筋グレードの HRB400 は、窒素の添加により GB/T 1499.2 で定義された強度グレードをサポートする製品のよく知られた例です。フェロシリコン窒化物は、通常、回収が予測可能であり、出湯前に窒素が溶解するように、制御されたサイズ範囲の粒状で添加されます。
成績評価と選抜指導
| 学年 | 形状とサイズ | 主な用途 |
|---|---|---|
| 耐火グレード | パウダー、細粒剤 | 出銑孔泥、トラフキャスタブル、ガンニングミックス |
| 製鋼グレード | 顆粒、制御されたサイズ範囲 | 鋼への窒素添加、方向性珪素鋼 |
| 窒素含有量 | 通常は 20 ～ 30 パーセント | 溶融物中の必要な窒素回収量によって設定される |
| シリコン含有量 | 通常は 45 ～ 55% | スラグや金属にシリコンを供給 |
窒化フェロケイ素はフェロシリコンから作られ、純粋な窒化ケイ素よりもコストが著しく低く、泥水および鋳造サービスにおいて同等の性能を提供するため、ほとんどの製鉄工場はフェログレードで標準化されています。選択は窒素含有量、サイズ、遊離鉄のレベルに基づいて行われ、各バッチには分析証明書が添付される必要があります。
よくある質問
Q: フェロシリコン窒化物の組成は何ですか?
これは、遊離鉄および窒化されていないフェロシリコンを含む窒化ケイ素をベースにした混合物で、通常 20 ～ 30 パーセントの窒素と 45 ～ 55 パーセントのケイ素を含んでいます。
Q: なぜ高炉の出銑孔泥に添加されるのですか?
窒化物相は焼結後のプラグを強化し、出銑孔の閉塞性能を改善し、炉床ライニングの浸食を軽減します。
Q: 耐火物だけでなく鋼材の品質にも役立ちますか?
はい。粒状窒化フェロケイ素は、方向性ケイ素鋼や窒化物の析出により強化される窒素含有鋼グレードで使用される窒素キャリアです。
Q: どのグレードの製品が製造されていますか?
泥水、キャスタブル、ガンニングミックス用の耐火グレードの粉末、および溶融物への添加用に制御されたサイズ範囲の製鋼グレードの顆粒。
Q: 窒化フェロシリコンは窒化シリコンと同じですか?
いいえ、主相として窒化ケイ素が含まれていますが、遊離鉄と窒化されていないフェロシリコンも含まれており、泥中での性能は同等でありながら純粋な窒化物よりもコストが大幅に低くなります。
Q: 材料はどのように投与されますか?
投与量は窒素目標と添加物の回収率に依存するため、レベルは熱とグレードごとに設定され、最終製品の分析によって検証されます。
