Zastosowanie azotku krzemu w przemyśle materiałów ogniotrwałych

Zastosowanie azotku krzemu w przemyśle materiałów ogniotrwałych
Ceramikę z azotku krzemu uważa się za obiecujące wysokotemperaturowe-materiały konstrukcyjne ze względu na ich doskonałe właściwości-w wysokich temperaturach, takie jak wysoka wytrzymałość, dobra odporność na zużycie i odporność na korozję. Silne wiązania kowalencyjne i niski współczynnik dyfuzji w wysokich temperaturach powodują konieczność stosowania wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia, a także środków spiekających do produkcji ceramiki z azotku krzemu. Te koszty produkcji i ograniczenia sprzętowe są trudne do zaakceptowania przez przemysł metalurgiczny, dlatego badania w dziedzinie materiałów ogniotrwałych rozpoczęły się stosunkowo późno i nie są-dogłębne. Wiele teorii wywodzi się z ceramiki bez większych innowacji. Obecnie azotek krzemu występuje w materiałach ogniotrwałych jako faza wiążąca, która łączy surowce, takie jak korund lub węglik krzemu, poprzez spiekanie azotowe metali, osiągając w ten sposób cel spajania materiałów ogniotrwałych. Na przykład wszystkie materiały z węglika krzemu związanego azotkiem krzemu stosowane w aluminiowych ogniwach elektrolitycznych wykorzystują Si3N4 wytwarzany przez azotowanie jako fazę wiążącą, a Si3N4 często wprowadza się do materiałów ogniotrwałych w postaci proszku.
(1) Zastosowanie w materiałach ogniotrwałych do produkcji żelaza
W ostatnich latach poczyniono znaczne postępy w zakresie produktów węglowych z-węglika krzemu-azotku krzemu-stosowanych w dużych wielkich piecach. Produkty ogniotrwałe wykonane z azotku krzemu, tlenoazotku krzemu lub węglika krzemu związanego-sialonem są szeroko stosowane w środkowej części dużych wielkich pieców i-częściach nośnych pieców koksowniczych. Ponadto w wagonach torpedowych coraz częściej stosuje się korund,-węglik krzemu-azotek krzemu-węglowy materiał ogniotrwały, który charakteryzuje się doskonałą odpornością na erozję, zużycie i szorowanie. To znacznie wydłużyło żywotność wykładziny ogniotrwałej w wagonach torpedowych.
Obecnie w około 61% wielkich pieców za granicą zastosowano materiały ogniotrwałe zawierające Si3N4, szczególnie w przypadku dużych wielkich pieców o średnicy trzonu 12-15 mm, gdzie wskaźnik ich wykorzystania osiągnął 68%. Według statystyk w ciągu ostatnich 10 lat w 127 wielkich piecach zainstalowano ponad 3500 ton-tak wysokiej jakości produktów. Większość wielkich pieców zużywa 270-800 ton każdy, a ich zastosowania obejmują dysze, bosh, talię, środkową i dolną część komina. Produkty wiązane azotkiem krzemu są promowane głównie do stosowania w środkowej części wielkich pieców. Huta stali Furukawa firmy Kobe Steel w Japonii przeprowadziła eksperyment, dodając niewielką ilość czystego -Si3N4 do cegieł AI2O3-SiC-C na wózku mieszającym. Doświadczenie wykazało, że jego odporność na żużel i odporność na utlenianie uległa znacznej poprawie.
(2) Zastosowanie w materiałach ogniotrwałych do produkcji stali
W ostatnich latach azotek krzemu był sukcesywnie nakładany na materiały płyt ślizgowych na dnie kadzi stalowych, zarówno w kraju, jak i za granicą. Dodatek azotku krzemu do płyty ślizgowej poprawił jej odporność na zużycie, erozję i żywotność, zmniejszając koszt tony stali podczas rafinacji kadzi;
(3) Zastosowanie w materiałach ogniotrwałych do wytapiania-metali nieżelaznych, takich jak aluminium, miedź i cynk
Ceramika z azotku krzemu nie zwilża się roztworami metali w wysokich temperaturach, dzięki czemu nadaje się do stosowania jako-komponenty wysokotemperaturowe w-procesach wytapiania metali nieżelaznych, takich jak obudowy termopar do pomiaru temperatury, wykładziny pieców do wytapiania, różne wykładziny pojemników i tygle. Produkty ceramiczne z azotku krzemu wykazują dobrą odporność na szok termiczny i mogą być stabilnie używane przez długi czas w wysokich temperaturach lub w cyklach-od wysokich do niskich-temperatur.
(4) Zastosowanie w materiałach dławiących
Płyty ceramiczne to materiały z węglika krzemu związane{{0}krzemem, przygotowane w drodze reakcji i spiekania cząstek węglika krzemu i drobnego proszku krzemu w-atmosferze azotu o wysokiej temperaturze, co znacznie poprawia wydajność materiału. W porównaniu z płytami z węglika krzemu związanymi{{3}gliną, materiały te wykazują znacznie lepszą wydajność-w wysokich temperaturach i rozwiązują problem rozszerzania się płyt z węglika krzemu oraz uszkodzeń spowodowanych utlenianiem węglika krzemu podczas użytkowania.