氮化硅铁(Fe-Si3N4)是近些年来出现的一种新型合成原料,它是以FeSi75铁合金为原料,利用氮化技术和高温合成工艺制备而成的。耐火材料用氮化硅铁是一种灰白色(或茶褐色)的粉末,炼钢用氮化硅铁是灰白色粒状物。氮化硅铁是氮化硅和铁的混合物,一般含有75%~80%(w)的Si3N4,12%~17%(w)的Fe,游离的Si不大于1%(w)。氮化硅铁中的Si3N4有α和β两种晶型,均为六方晶体,铁元素以α-Fe或(和)铁的硅化物形式存在。
氮化硅铁的合成方法主要有直接氮化法、碳热还原氮化法、气相沉积法、热分解法、自蔓延高温燃烧合成法、闪速燃烧合成法、微波合成法、硅铁熔体氮化法等。
目前氮化硅铁主要用于浇注料、炮泥和复合耐火材料等耐火材料中。
- 浇注料
氮化硅铁在浇注料中的应用主要侧重于Al2O3-SiC-C铁沟浇注料、镁质浇注料和高铝浇注料等。
- 炮泥
炮泥是一种用于堵塞高炉出铁口的重要耐火材料,出铁时,渣、铁同时从出铁口排出。随着高炉的大型化和长寿化,高风温、富氧喷吹、高压等冶炼技术的不断强化,对出铁口炮泥的性能提出了更高的要求,如具有高的抗化学、渣和生铁侵蚀性,良好的烧结性、填充性,优良的抗热震性和高温体积稳定性,环境污染小,易开口,能延长出铁时间并保护炉缸。 含氮化硅铁的炮泥在实际使用过程中铁流稳定,无喷溅、红点等异常现象,高温抗折强度高,耐铁水冲刷性强,可实现稳定出铁60min以上,能够完全堵塞铁口,无钻风跑火现象。
- 复合耐火材料
复合耐火材料是由两种或两种以上不同性质的耐火原料,通过物理或化学的方法,在宏观(微观)上组成具有新性能的耐火材料。氮化硅铁在复合耐火材料中的应用主要侧重于含碳复合材料和无碳复合材料。