鉄鋼業界が添加剤として窒化ケイ素マンガンを使用する理由

窒化ケイ素マンガンとは実際には何ですか

窒化ケイ素マンガンは、ケイ素-マンガン材料を窒化して作られる複合鉄合金です。これは、鉄鋼製造において 3 つの役割を同時に実行する単一の添加剤として使用されます。浴の脱酸、合金元素としてのマンガンの導入、および強化のための窒素の供給です。これらの機能が 1 つの製品に組み合わされているため、鉄鋼メーカーは別個の窒化工程を実行したり、複数の個別の合金鉄を追加したりすることなく、窒素含有量を高めることができます。

組成と代表的な分析

2 つの有効成分はマンガンと窒素です。マンガンは質量の約 40% ～ 50% を占め、通常供給されるグレードの窒素は約 12% ～ 32% の範囲に収まります。シリコンは主要なバランス成分であり、脱酸素剤としても機能しますが、炭素は意図的に制限されているため、添加剤が炭素を望ましくない上昇させることなく窒素を上昇させることができます。

マンガン: 脱酸と硫黄の制御

マンガンはこの 2 つの主力製品です。強い脱酸力があり、浴中で酸化鉄と結合して酸化マンガンを形成し、鋼中に残らずスラグに還元します。この方法で酸素を除去すると、完成した金属の酸素含有量が低下し、内部品質が向上します。

マンガンは硫黄も扱います。マンガンと硫黄は、融点の高い化合物である硫化マンガンを形成します。これにより、硫黄が熱間延性や表面品質に及ぼす悪影響の多くが中和されます。さらに、マトリックスに溶解したマンガンは鋼を強化し、脆性を軽減します。したがって、この元素は残留ではなく有益であるとみなされ、意図的に指定されています。通常のマンガン含有量は、高品質の炭素構造用鋼では約 0.5% ～ 0.8% ですが、より高いマンガン レベル向けに設計された構造用鋼グレードでは約 0.7% ～ 1.2% に達します。

窒素: 結晶粒の微細化と析出強化

窒化ケイ素マンガンによって運ばれる窒素は溶鋼に均一に添加されます。これが、窒素ガスの注入や窒素を含むスクラップの添加に比べて、窒化合金の主な利点です。{0}溶液に入ると、窒素は再加熱および圧延中も移動し続けます。

粒界での析出。圧延中、窒素は窒化物形成元素と反応して、粒界を固定する微細な炭窒化物析出物を生成します。{0}

粒子の精製。境界を固定することで結晶粒の成長が制限され、より微細な結晶粒構造により強度と靱性の両方が同時に向上します。

降水強化。同じ微粒子が転位の動きを妨げ、降伏強度を高めます。

強固なソリューションの強化。-溶液中に保持された窒素は、さらなる格子歪みとさらなる強度に寄与します。

複合的な効果により、可塑性と靭性は維持されながら、降伏強度と引張強度が明らかに向上します。このバランスが、延性を犠牲にして高強度を実現してはならない高窒素鋼、特殊合金鋼、ステンレス鋼グレードに窒素含有添加剤が使用される理由です。{{1}

なぜ複数の添加剤ではなく 1 つの添加剤を使用するのか

マンガン、シリコン、窒素を個別に添加すると、より多くの充電操作が行われ、より多くの温度損失が発生し、各元素の回復の予測が難しくなります。複合窒化ケイ素マンガンにより添加が簡単になります。一方の材料を計量して投入し、マンガンと窒素を一緒に浴に入れ、脱酸の役割はすでに存在するケイ素とマンガンで賄われます。窒素仕様範囲が狭い高価値鋼種の場合、制御された単一の添加により、最終分析との調整も容易になります。

足し算の練習と扱い

追加点。通常、材料は取鍋に追加されるか、タッピング中に追加されます。この場合、鋼材はまだ溶解するのに十分な熱があり、撹拌することで窒素が均一に分散されます。

サイズ感。グレードサイズは加算方法に合わせて設定されます。細かいサイズはより速く溶解しますが、損失しやすくなります。一方、粗いサイズはより長い接触時間を必要とします。

回復。窒素回収率は浴温、酸素レベル、添加後の保持時間に依存するため、必要な窒素含有量とその実践で確立された回収率から投入量を設定します。

ストレージ。吸収された湿気は鋼に水素を持ち込み、添加剤がもたらすクリーンスチールの利点を損なうため、製品は乾燥した状態に保つ必要があります。{0}}

よくある質問

Q: 鉄鋼業界はなぜ窒化ケイ素マンガンを使用するのですか?
なぜなら、1 つの添加剤が脱酸、マンガン合金化、窒素強化を同時に実現できるからです。延性と靭性を維持しながら、硬度、強度、耐摩耗性を向上させます。

Q: 窒化マンガンシリコンにはどのくらいのマンガンが含まれていますか?
マンガンは質量の約 40% ～ 50% を占めます。これは浴を脱酸し、硫黄と結合して硫化マンガンを形成し、固溶体で鋼を強化します。

Q: どの程度の窒素含有量が予想されるべきですか?
市販されているグレードの窒素は、グレードと使用される窒化プロセスに応じて、通常約 12% ～ 32% の間にあります。必要な数値は、完成した鋼中の目標窒素によって異なります。

Q: 窒素は鋼の特性をどのように改善しますか?
窒素は溶鋼に均一に添加され、圧延中に粒界に微細な炭窒化物析出物を形成します。これらは結晶粒を微細化し、析出により強化し、可塑性と靭性の低下を防ぎます。

Q: 硫黄管理はどのような役割を果たしますか?
マンガンは硫黄と結合して高融点の硫化マンガンを形成します。これにより、硫黄の有害な影響の多くが除去され、熱間加工性と表面品質が向上します。

Q: 窒化ケイ素マンガンはステンレス鋼や高窒素鋼に適していますか?{0}
はい。これは、別個の窒化操作を行わずに、制御された方法で窒素を導入する必要がある高窒素鋼、特殊合金鋼、およびステンレス鋼の添加に使用されます。