窒化フェロケイ素 (FeSiN): 組成、接種方法、および用途

窒化フェロシリコン (FeSiN) は、雰囲気制御された炉内でフェロシリコン粉末を窒化することによって製造される窒素含有母合金です。-。その結果、窒化ケイ素相が窒素を保持し、鉄が結合マトリックスとして機能し、材料が溶融金属に予想どおりに溶解する安定した複合材料が得られます。鋳物工場では、主に接種剤および黒鉛成形添加剤として指定されていますが、製鋼や耐火物混合物の窒素源としての指定も増えています。{3}

フェロ窒化ケイ素とは

材料は単一の化合物ではなく複合物であるため、すべての注文書には単一の数値ではなく、窒素含有量、シリコン含有量、鉄バランスを記載する必要があります。一般的な商用範囲を以下に示します。添加剤は質量ではなく窒素を供給するために購入されるため、窒素数値は投与量の計算を制御するものです。

ダクタイル鋳鉄処理における仕組み

ダクタイル鋳鉄の製造では、黒鉛はフレークではなく塊として形成されなければなりません。マグネシウムは通常の結節化元素ですが、マグネシウムは処理温度で激しく蒸発し、その回収率は浴の深さ、出湯温度、処理容器の形状によって変動します。窒化フェロシリコンを含む窒素-はその状況を変えます。溶湯中に放出される窒素は強力なグラファイト促進種であり、ノジュール数を増加させ、ノジュール間隔を短縮し、応答を安定化させます。その結果、処理と注湯の間のマグネシウムのフェードが減少します。

実際の利点は商業的なものではなく冶金的なものです。球状化反応がより穏やかであるため、得られる鋳物はばらつきが少なくダクタイル鋳鉄グレードの機械的要件を満たします。 ASTM A536 ファミリーの 60-40-18、65-45-12、80-55-06 などのグレード、または ISO 1083 の 450-10 および 500-7 グレードはすべて小結節性と小結節数に依存し、窒素支援処理によりこれらのターゲットを取鍋で保持しやすくなります。通常、85%を超える球状性が指定され、研磨およびエッチングされた試験片でグラファイトの形状が評価されます。

グレードとサイズの選択

サイズの選択は、合金の化学的性質ではなく添加方法に従います。 10-50 mm の塊を、溶解時間が利用できるレードルまたは処理レードルに追加します。 2 ～ 5 mm の顆粒はタン​​ディッシュおよびインストリーム接種に適しており、0 ～ 2 mm の粉末は金型接種またはコアド ワイヤに使用され、ワイヤ シースが制御された深さで添加剤を放出します。細かすぎる粉末は取り扱い中に酸化するため、保護梱包と乾燥保管が仕様の一部です。

窒素の分析と検証

窒素含有量は、代表的なサンプルの不活性ガス溶融によって報告する必要があります。この技術は、ASTM E1019 で鋼および鉄合金に適用されており、同じ装置の実行で炭素、硫黄、酸素も扱います。炉雰囲気からの窒素の吸着は既知の変動要因であるため、証明書にはサンプリング方法と増分回数を記載する必要があります。窒素を含む接種剤を継続的に実行する鋳造工場では、四半期ごとに第 2 の研究所とのクロスチェックを行うのが通常の方法です。-

サイズについても同じ基準を繰り返します。納入された画分のふるい分け分析により、サプライヤーが材料を選別したか、単に粉砕したかがわかります。

製鋼およびその他の用途

製鋼では、高価な純粋ガスやフェロマンガン系窒素キャリアを添加せずに窒素を上昇させる必要がある場合に、窒化フェロシリコンが使用されます。窒素-強化オーステナイト系ステンレス鋼、一部の鍛造グレード、および特定の電磁鋼はすべて、この添加剤が到達できる範囲の窒素規格を持っています。耐火物の実践では、窒化ケイ素の添加により、アルミナ-炭化ケイ素-炭素混合物の熱間強度と耐熱衝撃性が向上し、鋳造シーケンス中のライニングの酸化を制限するのに役立ちます。

梱包、保管および投与量

標準梱包は 25 kg または 1000 kg のバルクバッグで、バッグライナーは湿気から密封されています。店舗は乾燥して換気されている必要があります。濡れた店舗や湿気の多い店舗では、窒素がアンモニア臭の形で取り込まれ、表面の酸化が促進され、購入する要素自体が劣化します。-投与量は、目標窒素レベル、溶融重量、および試験加熱で得られた回収率から計算されます。計算のみではなく、生産金属の最初のテスト加熱が、添加率を修正するための信頼できる方法です。

よくある質問

Q:窒化フェロシリコンはダクタイル鋳鉄のマグネシウムの代替品ですか?
A: これは深い結節化の直接の代替品ではありませんが、マグネシウムの添加量を減らしながら広く使用されており、その窒素により結節数が改善され、保持中にマグネシウムのみが受けるフェードが制限されます。

Q:どのような窒素含有量を注文する必要がありますか?
A: 溶融物の溶解挙動が許容できる最高の窒素グレード、通常は 18- 30% の範囲内で注文してください。窒素が多いほど、同じターゲットに対する添加量が少なくなり、シリコンのピックアップと温度損失が減少します。

Q:タンディッシュ接種にはどのサイズが適していますか?
A: 2 ～ 5 mm の顆粒は、スラグ中に浮遊することなくタンディッシュ内の滞留時間内に溶解するため、通常は選択されます。

Q:窒素含有量はどのように確認されますか?
A: 鋼および鉄合金中の窒素に関する ASTM E1019 のアプローチに従って、代表的なサンプルの不活性ガス溶融分析により、通常はサイズ分率のふるい分析によってサポートされます。

Q:窒化フェロシリコンは鋳鉄ではなく鋼で機能しますか?
A: はい。窒素-強化ステンレスおよび鍛造グレードでは、製造仕様で使用する前に試験加熱で回復が確立されていれば、窒素キャリアとして便利です。