पिघले हुए इस्पात की गुणवत्ता पर फेरोसिलिकॉन नाइट्राइड में नाइट्रोजन का प्रभाव

फेरोसिलिकॉन नाइट्राइड क्या है?

फेरोसिलिकॉन नाइट्राइड एक फेरोलॉयल है जो मुख्य रूप से सिलिकॉन नाइट्राइड (Si) पर आधारित है₃N₄), साथ में मुक्त लोहा, बिना नाइट्राइड सिलिकॉन और थोड़ी मात्रा में अन्य घटक। इसका उपयोग इस्पात निर्माण और दुर्दम्य उत्पादन में नाइट्रोजन युक्त योज्य के रूप में किया जाता है। आग रोक ग्रेड को सफेद या भूरे रंग के पाउडर के रूप में आपूर्ति की जाती है, जबकि स्टील बनाने वाले ग्रेड आमतौर पर सफेद दानेदार सामग्री होते हैं, क्योंकि दुर्दम्य संरचना बनाने के बजाय योजक को पिघल में घुलना चाहिए।

सामग्री पिघलने की दुकान में आकर्षक है क्योंकि यह एक साथ तीन तरीकों से कार्य करती है: यह नाइट्रोजन का परिचय देती है, यह डीऑक्सीडाइज़ करती है, और इसके अपघटन उत्पाद पिघले हुए स्टील से ऑक्सीजन निकालने में मदद करते हैं। यह जो नाइट्रोजन प्रदान करता है वह वह हिस्सा है जो तैयार उत्पाद की ताकत, उम्र बढ़ने के व्यवहार और वेल्डेबिलिटी को नियंत्रित करता है।

नाइट्रोजन पिघले हुए इस्पात में कैसे प्रवेश करती है

जब दानेदार फेरोसिलिकॉन नाइट्राइड को पिघल में डाला जाता है, तो नाइट्राइड विघटित हो जाता है और नाइट्रोजन छोड़ता है जो तरल स्टील में घुल जाता है। सिलिकॉन और लोहा स्टील या स्लैग में चले जाते हैं, और घोल में रहने वाला नाइट्रोजन जमने और ठंडा होने के दौरान नाइट्राइड बनाने के लिए उपलब्ध होता है। क्योंकि स्टील के जमने पर नाइट्रोजन की घुलनशीलता तेजी से गिरती है, नाइट्रोजन जो कि एक मजबूत नाइट्राइड द्वारा स्थिर नहीं होती है, अंतरालीय घोल में रह सकती है और बाद में आगे बढ़ सकती है, जो नीचे वर्णित उम्र बढ़ने की समस्याओं की जड़ है।

इसलिए अतिरिक्त अभ्यास उतना ही महत्वपूर्ण है जितना कि योगात्मक का विश्लेषण। नियंत्रित आकार के अंश के साथ दानेदार सामग्री तेजी से घुल जाती है और मोटे या भारी रूप से अलग किए गए उत्पाद की तुलना में अधिक दोहराव योग्य नाइट्रोजन पुनर्प्राप्ति देती है, और एक डीऑक्सीडाइज्ड पिघला हुआ नाइट्रोजन अभी भी ऑक्सीजन के साथ उबलने की तुलना में अधिक प्रभावी ढंग से रखता है।

उत्पाद के स्वरूप और अनाज का आकार

फेरोसिलिकॉन नाइट्राइड को मुख्य रूप से अनाज के व्यास के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है, क्योंकि आकार का अंश यह तय करता है कि योजक करछुल या सांचे में कितनी जल्दी घुल जाता है। एक विशिष्ट दानेदार विशिष्टता नीचे दिखाई गई है; प्रतिशत कॉलम उस उत्पाद का अनुपात बताता है जो बताए गए आकार बैंड के भीतर आना चाहिए।

पाउडर और बारीक दानेदार रूपों को प्राथमिकता दी जाती है जहां नाइट्रोजन को जल्दी और समान रूप से वितरित किया जाना चाहिए, उदाहरण के लिए नाइट्रोजन युक्त सरिया और उन्मुख सिलिकॉन स्टील में, जबकि मोटे दाने बड़े ताप और गहरे विसर्जन के लिए उपयुक्त होते हैं।

पिघले हुए इस्पात पर नाइट्रोजन के लाभकारी प्रभाव

नाइट्रोजन मात्र एक अशुद्धि नहीं है। नियंत्रित मात्रा में यह कई उपयोगी प्रभावों के साथ जानबूझकर मिलाया गया मिश्रण है।

नाइट्रोजन एल्यूमीनियम, वैनेडियम, नाइओबियम और टाइटेनियम के साथ मिलकर बारीक नाइट्राइड और कार्बोनाइट्राइड बनाता है जो अनाज की सीमाओं को पिन करता है और कास्ट और रोल्ड संरचना को परिष्कृत करता है।

एचआरबी400 जैसे सुदृढ़ीकरण बार में, नाइट्रोजन सहायता प्राप्त वर्षा उपज शक्ति को बढ़ाती है ताकि कम कार्बन और माइक्रोअलॉय जोड़ के साथ समान शक्ति स्तर तक पहुंचा जा सके।

ओरिएंटेड सिलिकॉन स्टील में, नाइट्रोजन अवरोधक प्रणाली में भाग लेता है जो प्रसंस्करण के दौरान अनाज के विकास को नियंत्रित करता है, जो अंतिम शीट के चुंबकीय गुणों का समर्थन करता है।

नाइट्रोजन स्टील के कुछ ग्रेडों में ऊंचे तापमान पर नरम होने के प्रतिरोध को बढ़ाता है, क्योंकि गठित नाइट्राइड ऐसे तापमान पर स्थिर होते हैं जहां कार्बाइड मोटे हो जाते हैं।

फेरोसिलिकॉन नाइट्राइड भी पिघल को डीऑक्सीडाइज़ करता है, इसलिए यह नाइट्रोजन की आपूर्ति के साथ-साथ एक क्लीनर स्टील में भी योगदान देता है।

नाइट्रोजन के हानिकारक प्रभाव और उन्हें कैसे नियंत्रित किया जाता है

उस स्तर से ऊपर जिसे स्टील स्थिर नाइट्राइड के रूप में ठीक कर सकता है, नाइट्रोजन एक उपयोगी मिश्रधातु तत्व से दोषों के स्रोत में बदल जाता है।

उम्र बढ़ना: अंतरालीय घोल में बचा नाइट्रोजन धीरे-धीरे लौह नाइट्राइड के रूप में अवक्षेपित हो जाता है। अवक्षेप धातु की जाली को विकृत करते हैं और आंतरिक तनाव उत्पन्न करते हैं, इसलिए समय के साथ स्टील भंगुर हो जाता है और इसके प्रभाव की कठोरता और प्लास्टिसिटी कम हो जाती है। नाइट्रोजन इस तनाव उम्र बढ़ने की संवेदनशीलता को बढ़ाता है; यह इसके प्रति प्रतिरोध में सुधार नहीं करता है, और उच्च फास्फोरस सामग्री प्रभाव को बदतर बना देती है।

नीली भंगुरता: जब उच्च नाइट्रोजन सामग्री वाले स्टील को 250 से 450 डिग्री रेंज में गर्म किया जाता है, तो इसकी सतह नीली हो जाती है जबकि ताकत बढ़ जाती है और प्रभाव क्रूरता कम हो जाती है। जब भी कोई घटक बनता है या गर्म होता है तो नीली ताप सीमा में लचीलेपन के इस नुकसान पर विचार किया जाना चाहिए।

वेल्डेबिलिटी: जैसे ही नाइट्रोजन की मात्रा बढ़ती है, वेल्डिंग का प्रदर्शन ख़राब हो जाता है। सरंध्रता, गर्मी प्रभावित क्षेत्र में सख्त होना और कठोरता का नुकसान सामान्य परिणाम हैं, इसलिए नाइट्रोजन वाले स्टील्स को उनके रसायन शास्त्र से मेल खाने वाली वेल्डिंग प्रक्रिया की आवश्यकता होती है।

अंतरालीय समस्या का सुधार: स्टील में एल्यूमीनियम की नियंत्रित मात्रा जोड़ने से स्थिर AlN बनता है, जो Fe के गठन और वर्षा को सीमित करता है₄एन. इससे उम्र बढ़ने के प्रदर्शन में सुधार होता है और साथ ही, एएलएन कण ऑस्टेनाइट अनाज के विकास को रोकते हैं।

व्यावहारिक नियम यह है कि नाइट्रोजन को निर्दिष्ट किया जाना चाहिए, न कि केवल स्वीकार किया जाना चाहिए। एक लक्ष्य नाइट्रोजन रेंज, एक नाइट्राइड पूर्व का एक मिलान जोड़ और एक नियंत्रित एल्यूमीनियम स्तर मिलकर नाइट्रोजन को एक दोष स्रोत से एक मजबूत उपकरण में परिवर्तित करते हैं।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों

प्रश्न: इस्पात निर्माण में फेरोसिलिकॉन नाइट्राइड का उपयोग किस लिए किया जाता है?
इसका उपयोग पिघले हुए स्टील में नाइट्रोजन जोड़ने, पिघले हुए स्टील को डीऑक्सीडाइज़ करने और नाइट्रोजन वाले स्टील्स जैसे मजबूत बार और ओरिएंटेड सिलिकॉन स्टील में वर्षा को मजबूत करने और अनाज शोधन का समर्थन करने के लिए किया जाता है।

प्रश्न: पदनाम FeSi3N4 का क्या अर्थ है?
यह मिश्र धातु के मुख्य घटक, सिलिकॉन नाइट्राइड (Si) को दर्शाता है₃N₄), जो नाइट्रोजन की आपूर्ति करता है। वाणिज्यिक सामग्री में मुक्त लोहा, गैर-नाइट्राइड सिलिकॉन और छोटे घटक भी होते हैं, इसलिए उत्पाद की नाइट्रोजन सामग्री को शुद्ध सिलिकॉन नाइट्राइड के विश्लेषण से अलग उद्धृत किया जाता है।

प्रश्न: नाइट्रोजन युक्त स्टील में उम्र बढ़ने का क्या कारण है?
अंतरालीय घोल में रहने वाला नाइट्रोजन ठंडा होने के बाद लौह नाइट्राइड के रूप में धीरे-धीरे अवक्षेपित होता है। अवक्षेप जाली को विकृत करते हैं और आंतरिक तनाव बढ़ाते हैं, इसलिए समय के साथ लचीलापन और प्रभाव कठोरता कम हो जाती है, खासकर जब फॉस्फोरस भी अधिक होता है।

प्रश्न: नीली भंगुरता क्या है?
यह प्रभाव की कठोरता का नुकसान है जो तब होता है जब उच्च नाइट्रोजन वाले स्टील को लगभग 250 से 450 डिग्री तक गर्म किया जाता है, वह सीमा जिसमें सतह नीले ऑक्साइड टिंट पर ले जाती है। ताकत बढ़ती है जबकि कठोरता कम होती है, इसलिए वार्म फॉर्मिंग और स्ट्रेटनिंग को देखभाल की आवश्यकता होती है।

प्रश्न: नाइट्रोजन अधिक होने पर एल्युमीनियम कैसे मदद करता है?
एल्युमीनियम एक मजबूत नाइट्राइड पूर्व है। यह Fe देने के बजाय नाइट्रोजन के साथ मिलकर स्थिर AlN बनाता है₄एन बाद में अवक्षेपित होता है, जो उम्र बढ़ने के प्रतिरोध में सुधार करता है और हीटिंग के दौरान ऑस्टेनाइट अनाज की सीमाओं को पिन करता है।

प्रश्न: फेरोसिलिकॉन नाइट्राइड को कैसे संग्रहित किया जाना चाहिए?
इसे अन्य लौहमिश्र धातुओं से अलग, सीलबंद पैकेजिंग या ढके हुए बंकर में सूखा रखें। नमी एकत्र होने से प्रभावी नाइट्रोजन पुनर्प्राप्ति में परिवर्तन होता है और दानेदार उत्पाद केक बन सकता है, जो बाद में असमान रूप से पिघल जाता है।