窒化フェロシリコンとは
窒化フェロシリコンは、制御された窒素雰囲気下でフェロシリコンを窒化することによって作られる窒化物-結合フェロアロイです。その動作相は窒化ケイ素 (Si3N4) とケイ化鉄であり、市販の材料はケイ素単独ではなく窒素含有量に基づいて取引されます。標準的な窒化グレードには約 30% の窒素が含まれており、残りはシリコンと鉄、さらに約 2.5% の酸素と約 1% のバインダー残留物で構成されています。
窒素は単に吸着されるのではなく化学的に結合するため、ガス状キャリアや不安定な窒素化合物に影響を与える窒素損失を生じることなく、通常の方法で合金を保管、計量、充填することができます。この安定性が、窒化フェロシリコンが現代の高炉の出銑口粘土に不可欠な成分となった主な理由です。
高炉出銑口粘土に適した理由
出銑孔粘土は、熱衝撃、機械的磨耗、スラグや溶銑による化学的攻撃が組み合わさった状態でも確実に開閉できなければなりません。したがって、窒化フェロシリコンは銃の泥と鉄のトレンチ材料に添加され、そこで 2 つの役割を果たします。
窒化物相はタッピング温度で焼結して結合し、粘土プラグの強度と耐浸食性を高めます。
出銑穴の開閉動作がより安定するため、穴の詰まりが予測でき、予定どおりに穴あけや再栓をすることができます。{0}
鉄製のトレンチ材料に少し追加すると、修復作業が必要になる前にトレンチを通って流れることができる鉄の量も増加します。
一般的な仕様とアルミニウムおよびカルシウムの制限
アルミニウムとカルシウムは、窒化フェロシリコンのグレードが要求の厳しい出銑口に適しているかどうかを決定する 2 つの要素です。どちらも過剰に存在すると結合の耐火性を低下させるため、窒化プロセスに任せるのではなく契約によって制御されます。
| パラメータ | 代表値 | 通常契約限度額 |
|---|---|---|
| 窒素(N) | 30% | 30%以上 |
| 酸素(O) | 2.5% | ロット分析とともに報告される |
| アルミニウム(Al) | 1.33% | 最大1.5% |
| カルシウム(Ca) | 1.0% | 1.0%以下 |
| バインダー残留物 | 約1% | 学年ごとに宣言される |
| バランス | シリコンと鉄 | 残り |
サプライヤーは、バッチごとにアルミニウムとカルシウムの天井の内側に座らなければなりません。アルミニウムが多く含まれると、完成した粘土の流動挙動が変化し、カルシウムが多く含まれると、ボンドの軟化点が低下します。
大型高炉での実績
近年、2000 m3 以上の炉を操業する最大手の総合鉄鋼メーカーは、出銑口粘土の窒化物源として窒化フェロシリコンを標準化しています。報告されている運用成果には次のものが含まれます。
同じキャンペーンでのタップ数は 1 日あたり 18 から 12 に減少し、最良の場合はわずか 6 に減少しました。
粘土の消費量は鉄 1 トンあたり約 1.2 kg から鉄 1 トンあたり約 0.5 kg に減少しました。
出湯条件が安定し、計画外の粘土作業が大幅に減少するため、炉の運転への干渉が少なくなります。
これらは実験室での数値ではなく製造結果であり、単一の添加剤のトリックによるものではなく、窒化物が粘土を結合する方法から得られます。適切に管理された粘土と安定した出銑口を使用する炉では、最大のメリットが得られます。{1}
窒化フェロシリコンと窒化シリコンの比較
窒化ケイ素は同じ結合機能を果たし、耐火物現場での使用実績がより長くあります。窒化フェロシリコンは窒素単位当たりのコストが約半分であり、出銑口粘土中では 2 つの材料はほぼ同等の挙動を示します。粘土 1 トンあたりの窒素必要量が中程度の場合、通常は窒化フェロシリコンがより経済的な選択肢となります。窒化ケイ素は、最高の窒化物希釈が必要な場合の基準材料のままです。
取り扱いと追加の練習
粘土供給業者と合意したサイズ帯に合金を選別します。 0 ～ 1 mm、1 ～ 3 mm、および 3 ～ 5 mm のカットが通常のオプションです。
バインダーが事前に反応しないように、乾燥した状態で混合し、ミキサーに湿気が残らないようにしてください。-
入荷するすべてのロットで窒素、酸素、アルミニウム、カルシウムをチェックします。
密閉した乾燥した状態で保管してください。合金自体は安定していますが、湿った状態で保管すると粘土ブレンドのバインダー システムに影響を与えます。
タッピング動作をブレンドに結び付けることができるように、粘土 1 トンあたりの添加率を記録します。
よくある質問
Q: 窒化フェロシリコンは何に使用されますか?
その主な用途は、高炉の出銑孔粘土や鉄のトレンチ材料の窒化物結合添加剤としてであり、特定の製鋼添加剤に窒素を供給するためにも使用されます。
Q: どのような窒素含有量を指定する必要がありますか?
標準的な窒化グレードには約 30% の窒素が含まれています。より低い窒素グレードも存在しますが、出銑孔の粘土細工では 30% の材料が通常の基準となります。
Q: 仕様でアルミニウムとカルシウムが制限されているのはなぜですか?
どちらの元素も過剰に存在すると窒化物結合の耐火性を低下させます。一般的な契約上限はアルミニウム 1.5%、カルシウム 1.0% で、供給される材料はアルミニウム 1.33%、カルシウム 1.0% に近いものです。
Q: 追加するとどれくらいの粘土が節約できますか?
報告されている大規模炉の実践では、粘土の消費量は鉄 1 トンあたり約 1.2 kg から鉄 1 トンあたり約 0.5 kg に減少し、出湯頻度もそれに伴って減少します。
Q: 窒化フェロシリコンは窒化シリコンと同じくらい優れていますか?
中程度の窒素要件では、この 2 つはほぼ同等の動作をしますが、窒化フェロシリコンの窒素単位あたりのコストは約半分です。
Q: どのような粒子サイズが利用可能ですか?
0 ～ 1 mm、1 ～ 3 mm、および 3 ～ 5 mm のスクリーンカットが標準オプションであり、ミキサーと目的の粘土の粘稠度に合わせて選択されます。
