1、在Al2O3-SiC-C系耐火材料中的应用
试验和工业应用表明:氮化硅铁不仅可以改善炮泥的物理性能、高温强度,而且对炮泥的开口性能、抗侵蚀冲刷性能等应用性能的提高具有很好的效果。近年来,全国重点大型钢铁企业2000m3以上高炉堵铁口炮泥基本上都使用氮化硅铁。添加氮化硅铁的炮泥很好地满足了大型高炉的需要,使高炉出铁次数由18次普遍降低到12次,可降到6次。炮泥的消耗量由每吨铁1.2kg降低到0.5kg。
关于氮化硅铁在高炉炮泥中作用机制的研究有不少报道。文献中对氮化硅铁在高炉出铁口用炮泥料中的性状进行了研究。结果发现:在1250℃开始放出队;1300℃以上时,铁常常发生硅铁化;1400~1500℃时反应剧烈,放出大量气体,基质中生成了SiC和AlN。分析认为,氮化硅铁在炮泥中发生的反应如下:
3Fe+Si3N4+2C→Fe3Si+2SiC+2N2,(2)
可见,在炮泥中加入氮化硅铁,高温下在基质中生成SiC和AlN,增强了基质,同时产生大量气体,可以提高炮泥的气孔率,改善炮泥的开口性能和透气性能,产生的气体可以减少与铁水接触界面的摩擦,防止炉渣侵蚀。
1.2在Al2O3-SiC-C质铁沟料中的应用
1.3在Al2O3-SiC-C砖中的应用
2、Fe-Si3N4-SiC复合材料
以质量分数分别为12%和88%的FeSi粉和SiC为主要原料,通过直接氮化反应烧结,成功制备出Fe-Si3N4-SiC复合材料,其主要物相为SiC、α-Si3N4、β-Si3N4和Fe3Si,硅铁金属间化合物均呈直径小于10μm的类球状,均匀分布的硅铁金属间化合物可以作为金属塑性相。合成的Fe-Si3N4-SiC制品的常温耐压强度和高温抗折强度均优于Si3N4-SiC材料。Fe-Si3N4-SiC复合材料不仅含有高温增强相SiC和氮化硅,还含有金属塑性相(Fe、FeSi或Fe3Si),可改善材料的抗热震性,该材料有望在高温领域有良好的应用前景。
氮化硅铁含有氮化硅和Fe相,具有高温性能好,热膨胀系数小,抗热震性好以及不被熔渣渗透等一系列优异性能,也已被用到其他耐火材料中。利用氮化硅铁含有高温增强相氮化硅和金属塑性相Fe,以刚玉、尖晶石为原料,将氮化硅铁以细粉形式添加,根据过渡塑性理论制备出低成本的抗氧化、抗侵蚀性好的无铬不烧耐火材料。该耐火材料具有优良的物理性能,良好的抗氧化性和钢水侵蚀性,可用来代替镁铬砖用于RH精炼炉。