Framleiðsluferli kísiljárns: hráefni, ofnatækni og framleiðsluþrep

1. Hvað er kísiljárn?

Kísiljárn (FeSi) er járn-kísilblendi sem framleitt er með því að minnka kísil (SiO₂) með kolefnisefnum í rafmagnsofni. Það er eitt mikilvægasta járnblendi sem notað er í stáliðnaði.

Kísilinnihald kísiljárns er venjulega á bilinu frá15% til 90%, með algengum viðskiptaeinkunnum þar á meðal:

FeSi45

FeSi65

FeSi72

FeSi75

FeSi90

Kísiljárn er aðallega notað sem:

Afoxunarefni í stálframleiðslu

Kísilblandandi aukefni

Hráefni til að framleiða magnesíum málmblöndur

Sátefni í járnsteypu

Grunnframleiðslukeðjan er:

Kvarsít → Kísilminnkun → Járn-Kísilblendi → Kísiljárnvörur

---

2. Hráefni til framleiðslu kísiljárns

Kísiljárnsframleiðsla krefst vandlega valin hráefni til að stjórna endurheimt kísils, orkunotkun og álblöndu gæði.

2.1 Kvarsít (kísiluppspretta)

Kvarsít er aðal uppspretta kísildíoxíðs (SiO₂).

Kröfur:

Hátt SiO₂ innihald

Lágt magn óhreininda

Hentug kornastærð

Góður hitastöðugleiki

Við framleiðslu er kísil minnkað í sílikon með kolvetnislækkun.

---

2.2 Kolefnisefni (afoxunarefni)

Kolefnisefni veita þann afoxunarkraft sem þarf til að fjarlægja súrefni úr kísil.

Algengar kolefnisgjafar:

Málmvinnslu kók

Petroleum coke

Kol

Kol

Mikilvægir gæðaþættir:

Fast kolefnisinnihald

Ösku innihald

Brennisteinsinnihald

Viðbrögð

Lítið-kolefni úr ösku hjálpa til við að bæta gæði kísiljárns.

---

2.3 Járnuppspretta

Járni er bætt við til að sameinast við sílikon og mynda Fe-Si málmblönduna.

Algengar járngjafar:

Stál rusl

Járnflísar

Járngrýti

Mill mælikvarði

Magn járns ákvarðar lokastig kísils.

---

3. Framleiðsluferli kísiljárns

Nútíma kísiljárn er aðallega framleitt með því að nota akafi ljósbogaofn (SAF).

Heildarferlið felur í sér:

Undirbúningur hráefnis

Ofnhleðsla

Kolvetnislækkun

Blöndun

Banka og steypa

Mylja og skima

---

4. Hráefnisundirbúningur

Áður en farið er inn í ofninn:

Kvarsít er mulið og sigað

Kók er framleitt samkvæmt kolefniskröfum

Járnefni eru hreinsuð og stærð

Efnunum er blandað í samræmi við markblöndunargráðu.

Til dæmis:

FramleiðirFeSi75krefst hærra kísilhlutfalls samanborið við lægri kísilgráður.

Blandahlutfallið hefur áhrif á:

Endurheimt sílikon

Kolefnisnotkun

Ofnnýtni

Endanleg efnasamsetning

---

5. Framleiðsla á kafi bogaofna

5.1 Ofnhleðsla

Tilbúin blanda er stöðugt hlaðin í kafi ljósbogaofninn.

Ofninn inniheldur:

Grafít rafskaut

Kolefnis-fóðraður ofninn

Hráefnisgjaldsúla

Rafskautin eru grafin inni í hleðslunni og mynda viðnámshitun.

---

5.2 Carbothermic Reduction Reduction

Helstu efnahvörf eru:

SiO₂ + 2C → Si + 2CO↑

Við háan hita:

Kolefni fjarlægir súrefni úr kísil

Kísill er framleiddur

Kísill leysist upp í bráðið járn

Kísiljárnblendi myndast

Ofnviðbragðssvæðið starfar almennt fyrir ofan:

1800 gráður

með hærra hitastigi í kringum rafskautsbogasvæðið.

---

6. Myndun kísiljárnblendi

Framleitt kísill hvarfast við járn:

Fe + Si → Fe-Sí álfelgur

Með því að stjórna:

Magn kísiloxíðs

Kolefnishlutfall

Járn viðbót

Hitastig ofnsins

framleiðendur framleiða mismunandi einkunnir:

FeSi45

FeSi65

FeSi72

FeSi75

FeSi90

---

7. Banka og steypa

Eftir nægilega málmblöndu:

Bráðnu kísiljárni er tapað úr ofninum

Það rennur í steypumót

Málblönduna kólnar og storknar

Blokkir eru undirbúnir til vinnslu

Kælingarferlið hefur áhrif á:

Uppbygging

Svakaleg frammistaða

Vörustærð

---

8. Mylja og skima

Eftir storknun:

Kísiljárnblokkir eru unnar í nauðsynlegar stærðir.

Algeng form:

Vöruform	Dæmigert notkun
10–50 mm kekkir	Stálsmíði viðbót
0–3 mm korn	Umsóknir um steypu
Púður	Sérstök málmblöndur

Val á kornastærð fer eftir:

Tegund ofns

Viðbótaraðferð

Upplausnarkröfur

---

9. Helstu kísiljárnframleiðslutækni

9.1 kafbogaofn (SAF)

Ráðandi iðnaðaraðferðin.

Kostir:

Mikil framleiðslugeta

Mikil hitauppstreymi

Stöðug álsamsetning

Hentar fyrir FeSi72/75 framleiðslu

---

9.2 Rafbogaofn (EAF)

Notar rafbogahitun.

Umsóknir:

Minni framleiðslueiningar

Sérstök álframleiðsla

---

9.3 Háofnaaðferð

Sögulega notað fyrir sumar járnblendi.

Hins vegar er það sjaldan notað fyrir nútíma kísiljárnframleiðslu vegna:

Minni skilvirkni

Meiri óhreinindastjórnunaráskoranir

Takmarkaður sveigjanleiki í einkunn

---

10. Framleiðsla á algengum kísiljárni

Einkunn	Kísil innihald	Dæmigert forrit
FeSi45	40–47% Si	Steypa og almenn málmblöndun
FeSi65	63–68% Si	Stálafoxun
FeSi72	70–75% Si	Almenn stálframleiðsla
FeSi75	72–80% Si	Hágæða-stálframleiðsla
FeSi90	Stærra en eða jafnt og 87% Si	Sérfræðiumsóknir

---

11. Gæðaeftirlit meðan á framleiðslu stendur

Gæði kísiljárns eru háð bæði efnasamsetningu og eðlisfræðilegum eiginleikum.

Efnapróf

Helstu færibreytur:

Frumefni	Mikilvægi
Kísill (Si)	Ákveður einkunn
Ál (Al)	Stjórnar hreinleika stáls
Kalsíum (Ca)	Hefur áhrif á hegðun án aðgreiningar
Kolefni (C)	Hefur áhrif á gæði álfelgur
Fosfór (P)	Verður að vera stjórnað
Brennisteinn (S)	Verður að vera stjórnað

---

Líkamleg skoðun

Þar á meðal:

Kornastærðardreifing

Útlit

Magnþéttleiki

Pökkunarástand

Vörur ættu að vera sannprófaðar í samræmi við staðla eins og:

GB/T 2272

og forskriftir viðskiptavina.

---

12. Orku- og umhverfiseftirlit

Kísiljárnsframleiðsla er-orkufrekt ferli.

Nútíma plöntur bæta skilvirkni með:

Endurheimt gass í ofni

Ofninn framleiðir CO-ríkt gas sem hægt er að safna og endurnýta.

Kostir:

Endurheimt orku

Minni losun

Bætt skilvirkni

Rykvörn

Notkun framleiðsluaðstöðu:

Baghouse síur

Ryksöfnunarkerfi

Lokuð hleðslukerfi

til að stjórna losun svifryks.

---

13. Kísiljárn VS kísilmálmur

Samanburður	Kísiljárn	Kísilmálmur
Aðalsamsetning	Járn + sílikon	Hár-kísill
Kísil innihald	15–90%	Venjulega meira en eða jafnt og 97%
Innihald járns	Viðstaddur	Mjög lágt
Aðalumsókn	Stálsmíði	Ál, sílikon, sólarorka
Framleiðsla hráefnis	Kvars + kók + járn	Kvars + kók

Valleiðbeiningar:

Stálverksmiðjur velja venjulegakísiljárnfyrir afoxun og málmblöndur.

Efna- og ljósvakaiðnaður krefst venjulegasílikon málmur.

---

14. Notkun kísiljárns

Stáliðnaður

Helstu aðgerðir:

Súrefnisfjarlæging

Kísilblendi

Bætir stálstyrk

Umsóknir:

Byggingarstál

Ryðfrítt stál

Verkfærastál

Há-styrkt stál

---

Steypuiðnaður

Kísiljárn er notað sem sáðefni fyrir steypujárn.

Kostir:

Bætt grafítmyndun

Betri steypugæði

Minni gallar

---

Magnesíumframleiðsla

FeSi er notað í Pidgeon ferlinu til að framleiða magnesíum málmblöndur.

---

15. Pökkun og geymsla

Algengar útflutningsumbúðir:

Umbúðir	Umsókn
1 MT jumbo töskur	Magnsending
Stáltrommur	Sérkröfur
Sérsniðnar töskur	Þarfir viðskiptavina

Geymsla:

Geymið þurrt

Forðist mengun

Verndaðu gegn miklum raka

---

16. Kaupaleiðbeiningar um kísiljárn

Áður en þeir kaupa kísiljárn ættu kaupendur að staðfesta:

Vörulýsing

Tilgreindu:

Einkunn (FeSi75, FeSi72, osfrv.)

Kísil innihald

Takmörk óhreininda

Kornastærð

Umbúðir

Skjöl birgja

Beiðni:

Greiningarvottorð (COA)

Mill prófskírteini

Skoðunarskýrsla

SDS

Áreiðanlegur birgir ætti að veita stöðuga efnasamsetningu og stöðuga afhendingargetu.

---

17. Algengar spurningar

Hvernig er kísiljárn búið til?

Kísiljárn er framleitt með því að minnka kvarsít (SiO₂) með kolefnisefnum í ljósbogaofni og sameina síðan kísil við járn.

Hvaða hráefni eru notuð í FeSi framleiðslu?

Helstu hráefni eru kvarsít, kók og járngjafar eins og stálbrot.

Hver er munurinn á FeSi72 og FeSi75?

Aðalmunurinn er sílikoninnihald. FeSi75 inniheldur hærra kísilmagn og er almennt notað þar sem þörf er á meiri hagkvæmni álfelgurs.

Er kísiljárn það sama og kísilmálmur?

Nei. Kísiljárn inniheldur járn og sílikon en kísilmálmur er kísilvara með meiri-hreinleika sem er aðallega notuð í efna-, áli- og sólariðnaði.

Hvaða ofn er notaður til framleiðslu á kísiljárni?

Flest kísiljárn í atvinnuskyni er framleitt í ljósbogaofnum vegna mikillar skilvirkni og framleiðslugetu.