Densiteten för ferrokisel är inte ett enda fast tal. Det beror på kvalitetens kiselhalt, på om materialet mäts som ett fast stycke eller som en hög av krossade klumpar och på vilken mätmetod som används. För inköp och ugnspraxis spelar skillnaden roll: laddningsberäkningar, skänktillsatsvikt och lagringsvolym härleds från det.
Densitet efter betyg
Kisel är mycket lättare än järn, så densiteten sjunker stadigt när kiselhalten i legeringen stiger. Värdena nedan är typiska intervall som rapporteras för fast material med ljud vid rumstemperatur; de är ungefärliga eftersom gjutningsstrukturen och porositeten förändrar resultatet.
| Kvalitet | Kiselinnehåll | Ca. fast densitet (g/cm³) | Bulkdensitet av krossad klump (t/m³) |
|---|---|---|---|
| FeSi45 | 45% | cirka 4,0–4,4 | 1.4–1.7 |
| FeSi65 | 65% | ca 3,4–3,8 | 1.3–1.6 |
| FeSi75 | 75% | ca 3,1–3,5 | 1.2–1.5 |
| FeSi90 | 90% | ca 2,8–3,1 | 1.1–1.4 |
Trenden är lätt att kontrollera genom beräkning: en enkel blandningsregel som använder densiteterna för rent kisel (2,33 g/cm³) och rent järn (7,87 g/cm³) sätter redan FeSi75 till cirka 2,8 g/cm³ och FeSi45 till cirka 3,8 g/cm³. Riktiga gjutlegeringar är något tätare än vad blandningsregeln förutsäger, eftersom järn och kisel drar ihop sig vid legering, varför de praktiska värdena ligger lite över de beräknade siffrorna.
Fast densitet, högdensitet och skenbar densitet
Tre olika siffror cirkulerar under det enstaka ordet "densitet", och att blanda ihop dem är en vanlig källa till fel i avgiftsrapporter.
Sann eller solid densitetmäts på ett stycke legering utan inre hålrum, vanligtvis med heliumpyknometri eller genom att väga i vatten. Detta är värdet som används för att omvandla en nödvändig massa kisel till en legeringsmassa.
Bulk- eller högdensitettäcker hålrummen mellan klumpar. För FeSi75 i det vanliga storleksintervallet 10–100 mm är bulkdensiteten ungefär 1,2–1,5 t/m³; en finare produkt förpackas annorlunda och kan närma sig 1,6 t/m³ eller mer. Bulkdensiteten styr silokapaciteten, lastbilens lastning och volymen på en storsäck.
Tydlig densitet av pulverär siffran för fritt-flöde som används för brikettering och injektionskvaliteter, och den anges normalt med sikten, eftersom ett -200 mesh pulver beter sig helt annorlunda än 1–3 mm granulat.
Densitet i det smälta badet
När ferrokisel löses i flytande stål är det lättare än badet, så det tenderar att flyta och reagera med slaggen om det inte rörs in eller injiceras under ytan. Smält ferrokisel är mindre tätt än det fasta materialet på grund av termisk expansion, och densitetsgapet mellan legeringen och stålet minskar när kiselhalten stiger. Det är en anledning till att höga-kiselkvaliteter löses upp långsammare och behöver antingen längre omrörningstid eller tillsats av kärntråd.
Hur densitet påverkar beräkningar av ståltillverkning
Tre anläggningsberäkningar beror på denna figur:
Vikt av legering som krävs för att leverera en måltillsats av kisel, med den sanna densiteten och den certifierade kiselanalysen.
Sedimentering och slaggväxelverkan, som styr återvinningen; tyngre tillsatser penetrerar slaggskiktet bättre.
Lagring och transportplanering, som använder högdensitet, inte den solida figuren.
Eftersom det inte finns någon internationell specifikation som fastställer ett densitetsvärde för ferrokisel ska densiteten alltid anges tillsammans med halten, partikelstorleken och testmetoden. Standarder som ASTM A100/A100M och GB/T 2272 definierar betyget och den kemiska analysen; den fysiska egendomen avtalas separat mellan köpare och leverantör.
Mätning av densitet korrekt
Använd ett prov på minst 2 kg taget från den krossade strömmen så att storleksfördelningen är representativ och torka provet innan vägning. För högdensitet, fyll en kalibrerad behållare från en fast höjd utan att komprimera den och väg sedan innehållet. För sann densitet, använd heliumpyknometri på ett malt prov. Upprepa mätningen minst tre gånger och rapportera genomsnittet med intervallet, eftersom enstaka avläsningar på spröd legering varierar märkbart.
Vanliga frågor
Q:Vilken densitet har ferrokisel?
S: För den vanliga FeSi75-kvaliteten är fast densitet cirka 3,1–3,5 g/cm³ och bulkdensiteten för krossad klump är cirka 1,2–1,5 t/m³. Lägre-kiselkvaliteter är tätare och FeSi90 är lättare.
Q:Varför sjunker densiteten när kiselhalten stiger?
S: Kisel är en lätt metalloid med en densitet på 2,33 g/cm³, medan järn är 7,87 g/cm³. Att ersätta järn med kisel sänker därför legeringens genomsnittliga densitet.
Q:Är densiteten för ferrokisel fastställd av en standard?
S: Nej. ASTM A100/A100M och GB/T 2272 definierar endast kvaliteter och kemisk analys. Densitet är en fysisk egenskap som överenskommits mellan köpare och leverantör och ska anges med betyg, storlek och testmetod.
Q:Varför är smält ferrokisel mindre tätt än fast ferrokisel?
S: Termisk expansion vid smältning ökar volymen av en given massa, så vätskan är lättare än den fasta substansen och tenderar att stiga i stålbadet om inte omrörning eller insprutning håller den under slaggen.
Q:Hur ska ferrokiseldensiteten mätas?
S: Torka ett representativt prov på minst 2 kg, använd heliumpyknometri för sann densitet och en kalibrerad fylld behållare för högdensitet och rapportera medelvärdet av minst tre bestämningar.
Q:Förändras densiteten med partikelstorleken?
S: Sann densitet gör det inte, men bulk och skenbar densitet gör det. Ett -200 mesh pulver packar till en annan högdensitet än 1–3 mm granulat, så storleksintervallet måste alltid anges bredvid figuren.