Ferropiin tiheys ei ole yksittäinen kiinteä luku. Se riippuu lajikkeen piipitoisuudesta, mitataanko materiaali kiinteänä kappaleena vai murskattujen kokkariena ja käytetystä mittausmenetelmästä. Hankinnan ja uunikäytännön kannalta erolla on väliä: siitä johdetaan latauslaskelmat, kauhan lisäyspaino ja varastotilavuus.
Tiheys asteen mukaan
Pii on paljon kevyempää kuin rauta, joten tiheys laskee tasaisesti lejeeringin piipitoisuuden noustessa. Alla olevat arvot ovat tyypillisiä alueita, jotka on raportoitu terveelle kiinteälle materiaalille huoneenlämpötilassa; ne ovat likimääräisiä, koska valurakenne ja huokoisuus muuttavat tulosta.
| Luokka | Piipitoisuus | Noin kiintoainetiheys (g/cm³) | Murskatun palan tilavuuspaino (t/m³) |
|---|---|---|---|
| FeSi45 | 45% | noin 4,0-4,4 | 1.4–1.7 |
| FeSi65 | 65% | noin 3,4-3,8 | 1.3–1.6 |
| FeSi75 | 75% | noin 3,1-3,5 | 1.2–1.5 |
| FeSi90 | 90% | noin 2,8-3,1 | 1.1–1.4 |
Trendi on helppo tarkistaa laskennallisesti: yksinkertainen sekoitussääntö, jossa käytetään puhtaan piin (2,33 g/cm³) ja puhtaan raudan (7,87 g/cm³) tiheyksiä, asettaa FeSi75:ksi jo noin 2,8 g/cm³ ja FeSi45:ksi noin 3,8 g/cm³. Todelliset valulejeeringit ovat hieman tiheämpiä kuin sekoitussääntö ennustaa, koska rauta ja pii kutistuvat seostuksessa, minkä vuoksi käytännön arvot ovat hieman laskettujen lukujen yläpuolella.
Kiinteä tiheys, kasatiheys ja näennäinen tiheys
Kolme erilaista lukua kiertää yhden sanan "tiheys" alla, ja niiden sekoittaminen on yleinen virheenlähde maksutaulukoissa.
Todellinen tai kiinteä tiheysmitataan metalliseospalasta, jossa ei ole sisäisiä onteloita, tyypillisesti heliumpyknometrialla tai punnitsemalla vedessä. Tätä arvoa käytetään muuttamaan vaadittu piin massa lejeeringin massaksi.
Irto- tai kasatiheyspeittää kokkareiden väliset aukot. Tavallisen 10–100 mm:n kokoalueen FeSi75:n irtotiheys on noin 1,2–1,5 t/m³; hienompi tuote pakkaa eri tavalla ja voi lähestyä 1,6 t/m³ tai enemmän. Bulkkitiheys säätelee siilon kapasiteettia, kuorma-auton lastausta ja suursäkin tilavuutta.
Jauheen näennäinen tiheyson vapaa{0}}virtausluku, jota käytetään briketointi- ja ruiskutuslaaduissa, ja se mainitaan yleensä seulaleikkauksen yhteydessä, koska −200 meshin jauhe käyttäytyy täysin eri tavalla kuin 1–3 mm:n rakeet.
Tiheys sulassa kylvyssä
Kun ferrosilikon liukenee nestemäiseen teräkseen, se on kevyempää kuin kylpy, joten sillä on taipumus kellua ja reagoida kuonan kanssa, ellei sitä sekoita tai ruiskuta pinnan alle. Sula ferrosilikoni on vähemmän tiheää kuin kiinteä aine lämpölaajenemisen vuoksi, ja lejeeringin ja teräksen välinen tiheysrako kapenee piipitoisuuden noustessa. Tämä on yksi syy, miksi korkeat-piilaadut liukenevat hitaammin ja tarvitsevat joko pidemmän sekoitusajan tai täytteen lisäyksen.
Kuinka tiheys vaikuttaa teräksenvalmistuslaskelmiin
Kolme kasvilaskelmaa riippuu tästä luvusta:
Seoksen paino, joka tarvitaan piin lisäyksen tuottamiseen todellisen tiheyden ja sertifioidun piianalyysin avulla.
Selkeytys ja kuonavuorovaikutus, jotka ohjaavat talteenottoa; raskaammat lisäykset tunkeutuvat paremmin kuonakerroksen läpi.
Varastointi- ja kuljetussuunnittelu, joissa käytetään kasatiheyttä, ei kiinteää lukua.
Koska ei ole olemassa kansainvälistä spesifikaatiota, joka määrää ferrosipille tiheysarvon, tiheys tulee aina ilmoittaa laadun, hiukkaskoon ja testimenetelmän yhteydessä. Standardit, kuten ASTM A100/A100M ja GB/T 2272, määrittelevät laadun ja kemiallisen analyysin; fyysinen omaisuus sovitaan erikseen ostajan ja toimittajan välillä.
Tiheyden mittaus oikein
Käytä vähintään 2 kg:n näytettä, joka on otettu murskatusta virrasta, jotta kokojakauma on edustava, ja kuivaa näyte ennen punnitusta. Kasatiheyden saamiseksi täytä kalibroitu säiliö kiinteältä korkeudelta tiivistämättä sitä ja punnitse sitten sisältö. Käytä jauhetun näytteen todellisen tiheyden saamiseksi heliumpyknometriaa. Toista mittaus vähintään kolme kertaa ja ilmoita keskiarvo vaihteluvälin kanssa, koska hauraan seoksen yksittäiset lukemat vaihtelevat huomattavasti.
Usein kysytyt kysymykset
Q:Mikä on ferrosilikonin tiheys?
V: Tavallisen FeSi75-laadun kiintoainetiheys on noin 3,1–3,5 g/cm³ ja murskatun palan bulkkitiheys on noin 1,2–1,5 t/m³. Alemmat-piilaadut ovat tiheämpiä ja FeSi90 kevyempiä.
Q:Miksi tiheys pienenee, kun piipitoisuus nousee?
V: Pii on kevytmetalli, jonka tiheys on 2,33 g/cm³, kun taas rauta on 7,87 g/cm³. Raudan korvaaminen piillä alentaa siten lejeeringin keskimääräistä tiheyttä.
Q:Onko ferropiin tiheys määritelty standardilla?
V: Ei. ASTM A100/A100M ja GB/T 2272 määrittelevät vain arvot ja kemialliset analyysit. Tiheys on ostajan ja toimittajan välillä sovittu fyysinen ominaisuus, ja se on ilmoitettava laadun, koon ja testimenetelmän kanssa.
Q:Miksi sula ferropii on vähemmän tiheää kuin kiinteä ferropii?
V: Sulamisen yhteydessä tapahtuva lämpölaajeneminen lisää tietyn massan tilavuutta, joten neste on kiinteää ainetta kevyempää ja pyrkii nousemaan teräskylvyssä, ellei sekoitus tai ruiskutus pidä sitä kuonan alapuolella.
Q:Miten ferropiin tiheys pitäisi mitata?
V: Kuivaa vähintään 2 kg:n edustava näyte, käytä heliumpyknometriaa todellisen tiheyden määrittämiseen ja kalibroitua täytettyä astiaa kasatiheyteen ja raportoi vähintään kolmen määrityksen keskiarvo.
Q:Muuttuuko tiheys hiukkaskoon mukaan?
V: Todellinen tiheys ei, mutta bulkkitiheys ja näennäinen tiheys kyllä. A −200 meshin jauhe pakautuu eri kasatiheyteen kuin 1-3 mm rakeisiin, joten kokoalue on aina mainittava kuvan vieressä.