Uporaba silicijevega nitrida v ognjevarni industriji

Uporaba silicijevega nitrida v ognjevarni industriji
Keramika iz silicijevega nitrida velja za obetaven visokotemperaturni -strukturni material zaradi svojih odličnih visoko{1}}temperaturnih lastnosti, kot so visoka trdnost, dobra odpornost proti obrabi in odpornost proti koroziji. Močne kovalentne vezi in nizek difuzijski koeficient pri visokih temperaturah zahtevajo uporabo visoke temperature in visokega tlaka ter sredstev za sintranje za proizvodnjo keramike iz silicijevega nitrida. Te proizvodne stroške in omejitve opreme metalurška industrija težko sprejme, zato so se raziskave na področju ognjevzdržnih materialov začele relativno pozno in niso-poglobljene. Številne teorije izhajajo iz keramike brez večjih inovacij. Trenutno obstaja silicijev nitrid v ognjevzdržnih materialih kot vezna faza, ki združuje surovine, kot sta korund ali silicijev karbid, z nitridacijskim sintranjem kovin, s čimer se doseže namen povezovanja ognjevzdržnih materialov. Na primer, silicijev karbidni material, vezan na silicijev nitrid, ki se uporablja v aluminijevih elektrolitskih celicah, uporablja Si3N4, ki nastane z nitriranjem, kot fazo vezave, Si3N4 pa se pogosto uvaja v ognjevarne materiale v obliki prahu.
(1) Uporaba v ognjevarnih materialih za proizvodnjo železa
V zadnjih letih je bil dosežen pomemben napredek pri proizvodih iz korunda-silicijevega karbida-silicijevega nitrida-ogljika, ki se uporabljajo v velikih plavžih. Ognjevarni izdelki iz silicijevega nitrida, silicijevega oksinitrida ali s sialonom -vezanega silicijevega karbida so bili pogosto uporabljeni v srednjem delu velikih plavžev in-nosilnih delih koksarn. Poleg tega se korund-silicijev karbid-silicijev nitrid-ogljikov ognjevzdržni materiali vse pogosteje uporabljajo v avtomobilih za torpede, ki izkazujejo odlično odpornost proti eroziji, odpornosti proti obrabi in drgnjenju. To je močno podaljšalo življenjsko dobo ognjevarne obloge v torpednih vagonih.
Trenutno je približno 61 % plavžev v tujini sprejelo ognjevzdržne materiale, ki vsebujejo Si3N4, zlasti za velike plavže s premerom kurišča 12-15 mm, kjer je njihova stopnja sprejetja dosegla 68 %. Po statističnih podatkih je bilo v zadnjih 10 letih v 127 plavžev vgrajenih več kot 3.500 ton tako-kakovostnih izdelkov. Večina plavžev porabi 270-800 ton vsak, pri čemer se uporabljajo od tuyeres, bosh, pasu do srednjega in spodnjega dela dimnika. Izdelki, vezani na silicijev nitrid, se v glavnem promovirajo za uporabo v srednjem delu plavžev. Furukawa Steel Plant Kobe Steel na Japonskem je eksperimentirala z dodajanjem majhne količine čistega -Si3N4 opekam AI2O3-SiC-C na mešalnem vozu. Poskus je pokazal, da sta se njegova odpornost proti žlindri in odpornost proti oksidaciji znatno izboljšali.
(2) Uporaba pri ognjevarnih materialih za proizvodnjo jekla
V zadnjih letih se silicijev nitrid postopoma uporablja za materiale drsnih plošč na dnu jeklenih zajemalk tako doma kot v tujini. Dodatek materialov iz silicijevega nitrida na drsno ploščo je izboljšal njeno odpornost proti obrabi, odpornost proti eroziji in življenjsko dobo, kar je zmanjšalo stroške na tono jekla pri rafiniranju lonca;
(3) Uporaba v ognjevarnih materialih za taljenje neželeznih kovin, kot so aluminij, baker in cink
Keramika iz silicijevega nitrida se pri visokih temperaturah ne zmoči s kovinskimi raztopinami, zaradi česar je primerna za uporabo kot visoko{0}}temperaturne komponente v postopkih taljenja barvnih kovin, kot so ohišja termočlenov za merjenje temperature, obloge talilnih peči, obloge različnih posod in lončki. Keramični izdelki iz silicijevega nitrida izkazujejo dobro odpornost na toplotne udarce in jih je mogoče stabilno uporabljati dolgo časa pri visokih temperaturah ali v ciklih visoke-temperature do nizke-temperature.
(4) Uporaba v dušilnih materialih
Keramične plošče za lope so materiali iz silicijevega karbida, povezani s-silicijevim nitridom, pripravljeni z reakcijo in sintranjem delcev silicijevega karbida in finega silicijevega prahu v visoko{1}}temperaturni atmosferi dušika, kar bistveno izboljša učinkovitost materiala. V primerjavi z glinenimi-odpornimi ploščami iz silicijevega karbida imajo ti materiali močno izboljšano delovanje pri visokih-temperaturah in obravnavajo vprašanje širjenja odvodnih plošč in poškodb, ki jih povzroči oksidacija silicijevega karbida med uporabo.