Приложение на силициев нитрид в огнеупорната промишленост

Приложение на силициев нитрид в огнеупорната промишленост
Керамиката от силициев нитрид се счита за обещаващ структурен материал при високи-температури поради отличните им свойства при високи-температури, като висока якост, добра устойчивост на износване и устойчивост на корозия. Силните ковалентни връзки и ниският коефициент на дифузия при високи температури налагат използването на висока температура и високо налягане, както и синтероващи агенти, за производството на керамика от силициев нитрид. Тези производствени разходи и ограничения на оборудването са трудни за приемане от металургичната индустрия, поради което изследванията в областта на огнеупорните материали започнаха сравнително късно и не са-задълбочени. Много теории са извлечени от керамиката без много иновации. Понастоящем силициевият нитрид съществува в огнеупорните материали като свързваща фаза, която комбинира суровини като корунд или силициев карбид чрез нитриране на синтероване на метали, като по този начин се постига целта за свързване на огнеупорни материали заедно. Например, всички силициеви карбидни материали, свързани със силициев нитрид, използвани в алуминиеви електролитни клетки, използват Si3N4, генериран чрез нитриране, като свързваща фаза, а Si3N4 често се въвежда в огнеупорни материали под формата на прах.
(1) Приложение в огнеупорни материали за производство на желязо
През последните години беше постигнат значителен напредък в продуктите от корунд-силициев карбид-силициев нитрид-въглерод, използвани в големи доменни пещи. Огнеупорните продукти, изработени от силициев нитрид, силициев оксинитрид или сиалоно-свързан силициев карбид, са широко използвани в средната част на големите доменни пещи и-носещите товар части на коксовите пещи. В допълнение, корунд-силициев карбид-силициев нитрид-въглеродни огнеупорни материали все повече се използват в торпедни коли, демонстрирайки отлична устойчивост на ерозия, устойчивост на износване и устойчивост на триене. Това значително увеличи експлоатационния живот на огнеупорната облицовка в торпедните автомобили.
Понастоящем около 61% от доменните пещи в чужбина са приели огнеупорни материали, съдържащи Si3N4, особено за големи доменни пещи с диаметър на горнището 12-15 mm, където степента на приемане е достигнала 68%. Според статистиката през последните 10 години повече от 3500 тона висококачествени продукти са били инсталирани в 127 доменни пещи. По-голямата част от доменните пещи използват 270-800 тона всяка, с приложения, вариращи от фурми, бош, талията до средната и долната част на комина. Продуктите, свързани със силициев нитрид, се насърчават главно за използване в средната част на доменните пещи. Стоманодобивният завод Furukawa на Kobe Steel в Япония е експериментирал с добавяне на малко количество чист -Si3N4 към тухлите AI2O3-SiC-C на миксера. Експериментът показа, че неговата устойчивост на шлака и устойчивост на окисляване са значително подобрени.
(2) Приложение в огнеупорни материали за производство на стомана
През последните години силициевият нитрид се прилага последователно към материалите на плъзгащите се плочи на дъното на стоманени кофи както в страната, така и в чужбина. Добавянето на материали от силициев нитрид към плъзгащата плоча подобри нейната устойчивост на износване, устойчивост на ерозия и експлоатационен живот, намалявайки цената на тон стомана при рафиниране в кофа;
(3) Приложение в огнеупорни материали за топене на цветни метали като алуминий, мед и цинк
Керамиката от силициев нитрид не се намокря с метални разтвори при високи температури, което я прави подходяща за използване като високо{0}}температурни компоненти в процеси за топене на цветни метали, като например корпуси на термодвойки за измерване на температурата, облицовки на пещи за топене, различни облицовки на контейнери и тигли. Керамичните продукти от силициев нитрид показват добра устойчивост на термичен шок и могат да се използват стабилно за дълги периоди при високи температури или при цикли от висока-температура до ниска-температура.
(4) Приложение в задушаващи материали
Керамичните дъски за навеси са силициев нитрид-свързани материали от силициев карбид, получени чрез взаимодействие и синтероване на частици силициев карбид и фин силициев прах в азотна атмосфера с висока-температура, което значително подобрява работата на материала. В сравнение със свързаните с глина-навесни дъски от силициев карбид, тези материали показват значително подобрена ефективност при високи-температури и се справят с проблема с разширяването на навесната дъска и щетите, причинени от окисляването на силициевия карбид по време на употреба.