Applicazione del nitruro di silicio nell'industria dei refrattari

Applicazione del nitruro di silicio nell'industria dei refrattari
Le ceramiche al nitruro di silicio sono considerate materiali strutturali promettenti per le alte-temperature grazie alle loro eccellenti proprietà alle alte-temperature, come elevata robustezza, buona resistenza all'usura e resistenza alla corrosione. I forti legami covalenti e il basso coefficiente di diffusione alle alte temperature richiedono l'uso di alte temperature e alte pressioni, nonché di agenti di sinterizzazione, per la produzione di ceramiche al nitruro di silicio. Questi costi di produzione e limitazioni delle attrezzature sono difficili da accettare per l'industria metallurgica, motivo per cui la ricerca nel campo dei materiali refrattari è iniziata relativamente tardi e non è-approfondita. Molte teorie derivano dalla ceramica senza molta innovazione. Attualmente, il nitruro di silicio esiste nei materiali refrattari come fase di legame, che combina materie prime come corindone o carburo di silicio attraverso la sinterizzazione di nitrurazione dei metalli, raggiungendo così lo scopo di legare insieme i materiali refrattari. Ad esempio, i materiali in carburo di silicio legati con nitruro di silicio utilizzati nelle celle elettrolitiche di alluminio utilizzano tutti Si3N4 generato dalla nitrurazione come fase di legame e Si3N4 viene spesso introdotto nei materiali refrattari sotto forma di polvere.
(1) Applicazione nei materiali refrattari per la produzione del ferro
Negli ultimi anni sono stati compiuti progressi significativi nei prodotti a base di corindone-carburo di silicio-nitruro di silicio-carbonio utilizzati nei grandi altiforni. I prodotti refrattari costituiti da nitruro di silicio, ossinitruro di silicio o carburo di silicio legato a sialon- sono stati ampiamente applicati nella sezione centrale dei grandi altiforni e nelle parti-portanti dei forni da coke. Inoltre, i materiali refrattari al corindone-carburo di silicio-nitruro di silicio-carbonio vengono sempre più utilizzati nelle torpediniere, dimostrando un'eccellente resistenza all'erosione, all'usura e al lavaggio. Ciò ha notevolmente aumentato la durata del rivestimento refrattario dei vagoni siluro.
Attualmente, circa il 61% degli altiforni all'estero ha adottato materiali refrattari contenenti Si3N4, soprattutto per gli altiforni di grandi dimensioni con un diametro della suola di 12-15 mm, dove il tasso di adozione ha raggiunto il 68%. Secondo le statistiche, negli ultimi 10 anni, più di 3.500 tonnellate di tali prodotti di alta-qualità sono state installate in 127 altiforni. La maggior parte degli altiforni utilizza 270-800 tonnellate ciascuno, con applicazioni che vanno dalle tubiere, bosh, cintura alle parti centrali e inferiori della ciminiera. I prodotti legati al nitruro di silicio sono promossi principalmente per l'uso nella sezione centrale degli altiforni. L'acciaieria Furukawa di Kobe Steel in Giappone ha sperimentato l'aggiunta di una piccola quantità di -Si3N4 puro a mattoni AI2O3-SiC-C sul carro miscelatore. L'esperimento ha dimostrato che la resistenza alle scorie e la resistenza all'ossidazione sono state notevolmente migliorate.
(2) Applicazione nei materiali refrattari per la produzione dell'acciaio
Negli ultimi anni, il nitruro di silicio è stato successivamente applicato ai materiali delle piastre scorrevoli sul fondo delle siviere di acciaio sia a livello nazionale che internazionale. L'aggiunta di materiali in nitruro di silicio alla piastra scorrevole ne ha migliorato la resistenza all'usura, all'erosione e la durata di servizio, riducendo il costo per tonnellata di acciaio nella raffinazione della siviera;
(3) Applicazione in materiali refrattari per la fusione di metalli non-ferrosi come alluminio, rame e zinco
Le ceramiche al nitruro di silicio non si bagnano con soluzioni metalliche ad alte temperature, il che le rende adatte all'uso come componenti ad alta temperatura-nei processi di fusione di metalli non-ferrosi, come involucri di termocoppie per la misurazione della temperatura, rivestimenti di forni fusori, vari rivestimenti di contenitori e crogioli. I prodotti ceramici in nitruro di silicio presentano una buona resistenza agli shock termici e possono essere utilizzati stabilmente per lunghi periodi a temperature elevate o in cicli da alte-a basse-temperature.
(4) Applicazione in materiali soffocanti
I pannelli in ceramica sono materiali in carburo di silicio legati con nitruro di silicio- preparati facendo reagire e sinterizzando particelle di carburo di silicio e polvere fine di silicio in un'atmosfera di azoto ad alta-temperatura, migliorando significativamente le prestazioni del materiale. Rispetto ai pannelli in carburo di silicio legati con argilla-, questi materiali mostrano prestazioni alle alte-temperature notevolmente migliorate e risolvono il problema dell'espansione dei pannelli in carburo di silicio e dei danni causati dall'ossidazione del carburo di silicio durante l'uso.