O que é nitreto de ferro silício
O nitreto de ferro silício, escrito como FeSi3N4, é um aditivo composto cujo principal constituinte é o nitreto de silício acompanhado de ferro livre, ferrossilício não nitretado e pequenas quantidades de outras fases. Os tipos refratários são fornecidos como pó branco acinzentado ou marrom, enquanto os tipos de aço são fornecidos como grânulos branco-acinzentados. O teor de nitrogênio do material comercial normalmente fica na faixa de 20 a 30 por cento, com o silício na faixa de 45 a 55 por cento e o restante principalmente ferro, embora a análise exata seja acordada entre o fornecedor e o comprador para cada aplicação.
O material é produzido pela nitretação do ferrossilício em alta temperatura, por isso o produto combina o caráter refratário do nitreto de silício com o teor de ferro que o torna compatível com as escórias de siderurgia e siderurgia.
Papel na lama de torneira do alto-forno
O maior uso individual é na argila usada para tapar grandes altos-fornos, onde o nitreto de silício atua como fase de reforço em alta temperatura. O nitreto reage com os componentes carbonáceos e de alumina da lama durante a sinterização, de modo que o tampão desenvolve uma estrutura densa e resistente à abrasão que pode ser perfurada de forma limpa no rosqueamento e então manter a pressão até a próxima fundição. As taxas de adição são modestas, mas o efeito na confiabilidade da conexão é desproporcional.
As adições de nitreto de silício também aumentam a temperatura de amolecimento da lama e reduzem a erosão ao redor da torneira, o que prolonga a vida útil do revestimento da lareira. É por isso que o nitreto de ferro silício se tornou um componente indispensável da lama moderna de poços de alto-forno.
Uso em concretos de calha e outros refratários
Um volume menor vai para materiais de calha e para refratários amorfos ou não moldados, onde o nitreto melhora a resistência a quente e a resistência ao ferro fundido. Os revestimentos de calha com uma pequena adição de nitreto apresentam melhor fluxo de metal quente, menos formação de crânio e desgaste refratário mais lento do que a mesma mistura sem ele, porque a fase de nitreto limita a reação entre o revestimento e o ferro. A mesma química é usada em misturas de projeção e em concretos que enfrentam escória na fabricação de ferro e em serviços de fundição.
Adições de nitrogênio na siderurgia
Na siderurgia, o nitreto de ferro silício serve como transportador de nitrogênio e agente de reforço. O aço silício de grão orientado utiliza nitrogênio durante a recristalização secundária, onde precipitados finos de nitreto controlam o crescimento do grão e o desenvolvimento da orientação preferida nítida que confere ao produto baixa perda magnética. O aço elétrico deste tipo é especificado em GB/T 2521, que define os limites de perda magnética e indução que a etapa de controle de nitrogênio deve satisfazer.
Outras classes de aço também dependem da precipitação de nitreto para maior resistência. Aços microligados e contendo nitrogênio usam elementos formadores de nitreto junto com nitrogênio para atingir o nível de resistência necessário sem adição de carbono, e o grau de vergalhão HRB400 é um exemplo bem conhecido de um produto onde as adições de nitrogênio suportam o grau de resistência definido em GB/T 1499.2. O nitreto de ferro silício é normalmente adicionado na forma granular com uma faixa de tamanho controlada para que a recuperação seja previsível e o nitrogênio se dissolva antes da extração.
Notas e orientação de seleção
| Nota | Forma e dimensionamento | Uso principal |
|---|---|---|
| Grau refratário | Pó, dimensionamento fino | Lama de furo de torneira, concretos de calha, misturas de projeção |
| Grau de siderurgia | Grânulos, faixa de tamanho controlada | Adição de nitrogênio ao aço, aço silício orientado |
| Conteúdo de nitrogênio | Normalmente 20 a 30 por cento | Definido pela recuperação de nitrogênio necessária no fundido |
| Conteúdo de silício | Normalmente 45 a 55 por cento | Contribui com silício para a escória e o metal |
Como o nitreto de ferro-silício é feito de ferro-silício e custa visivelmente menos que o nitreto de silício puro, ao mesmo tempo que oferece desempenho comparável em serviço de lama e concreto, a maioria das usinas de produção de ferro padroniza o tipo de ferro. A seleção é então baseada no teor de nitrogênio, na calibragem e no teor de ferro livre, devendo cada lote ser acompanhado de um certificado de análise.
Perguntas frequentes
P: Qual é a composição do nitreto de ferro silício?
É uma mistura à base de nitreto de silício com ferro livre e ferrossilício não nitretado, normalmente contendo 20 a 30 por cento de nitrogênio e 45 a 55 por cento de silício.
P: Por que ele é adicionado à lama do poço do alto-forno?
A fase nitreto fortalece o tampão após a sinterização, melhora o desempenho de entupimento do furo de torneira e reduz a erosão do revestimento da soleira.
P: Isso ajuda na qualidade do aço e também dos refratários?
Sim. O nitreto de ferro silício granular é um transportador de nitrogênio usado em aço silício orientado e em tipos de aço contendo nitrogênio, onde a precipitação de nitreto fornece fortalecimento.
P: Quais tipos de produtos são fabricados?
Pó de grau refratário para lama, concretos e misturas de projeção, e grânulos de grau siderúrgico com faixa de tamanho controlada para adições ao fundido.
P: O nitreto de ferrossilício é igual ao nitreto de silício?
Não. Ele contém nitreto de silício como fase principal, mas também ferro livre e ferrossilício não nitretado, e custa consideravelmente menos que o nitreto puro, embora tenha desempenho comparável na lama.
P: Como o material é dosado?
A dosagem depende da meta de nitrogênio e da recuperação da adição, portanto o nível é definido para cada calor e classe e verificado pela análise do produto acabado.
