第8期 曾世林等：硅锰合金电阻法定硅 ,995. p-RS (2) 1.65 式中，R为电阻，$为试样截面积，L为试样长度 取样、冷却和电阻测量整个操作时间不超过 l0min已能满足实际生产对摇包出铁终硅含量判 断的要求 ◆最大值 量一最小值 一平均值 3实验结果及分析 0.95 3.1试样长度对电阻率测量的影响 085 根据实际生产工艺的需要，定硅的精确度应尽 样品长度cm 量接近中、低碳锰铁产品终脱硅时合金中的实际硅 图4硅质量分数为1.83%的样品电阻率与试棒长度变化关系 含量要求([$i]=1%~2%)为此，分别选择 Fig4 Relationship between resistivity and kngth of samnples with a [Si]=5.15%和[Si]=1.83%两种硅锰合金试样， silicon content of 1.83% 进行测量长度对名义电阻率测量影响的实验研究， 阻率分别为71×10-62.m、91×10-6n.am和 对上述两组样品，分别选取0.40.50.7、1.0 23×10-62.m均比纯铁的电阻率(10×10-62. 1.5、2.03.04.0和5.0am九个不同测量长度进行 am略高，因此，对相同硅含量的SiMn-Fe合金而 电阻测量，在每个固定测量长度下，测量得到其名义 言，锰铁比大的样品的电阻率较锰铁比小的样品的 电阻率的变化范围如图3和图4所示.从图中可 电阻率要高，如图5所示，而且这种差异随合金中 见：当样品长5am时，同一硅含量的试棒所测得的 硅含量的增加，而变得更加明显， 名义电阻率数值波动不大；随着被测试样长度（指 2.0 检测位置缩短，所测值波动范围变大，这说明被测 1.8 样品组织的不均匀性对锰硅合金电阻值有明显的影 1.6 响，由于锰硅铁合金较脆，实际生产中不能保证都 能获取长棒样(>5am),因此一般测试长度选为 1am左右，将所测得的最小电阻值作为计算名义电 ·Mn/Fe4.123-5427 ■1Mn/M=3.9394069 1.0 阻率，对不同试样来说，可以满足由其电阻率变化来 判断硅含量变化的检测要求 7 911131517 硅的质量分数降 35 ◆一最大值 图5配料生产样品的硅含量和最小电阻率的关系 30 最小值 女平均值 Fig 5 Relationsh ip beteen the m inmum vahe of resistivity and sil icon content 25 3.3电阻法定硅的适用范围 由图5可以看出，Si Mn-Fe三元合金试棒的电 阻率随硅含量的增大而升高，这在一定锰铁比范围 2 3 内是明确的，值得注意的是，当合金中硅的质量分 样品长度m 数由10%下降至5%时，锰铁比差异对不同硅含量 图3硅质量分数为5.1%的样品电阻率与试棒长度变化关系 合金试棒电阻率变化的影响越来越小，在实际生产 Fig 3 Relationship between resistivity and length of sanples with a 中，最终产品中硅的质量分数一般要求为1%~ silicon content of5.15% 2%,而终脱硅阶段，要求能够及时检测的合金熔体 3,2合金中锰铁比对电阻法定硅的影响 中硅的质量分数一般不超过%.因此，采用测量试 中、低碳锰铁中，锰和铁是主元素成分，硅热法 棒电阻率的方法可以快速定硅.合金中硅含量的变 生产中、低碳锰铁工艺中，即使使用同种锰硅合金， 化与其电阻率之间的具体关系式为： 若采用的锰矿石的组成成分有差异，则锰硅合金脱 [S%]=-12.51+2×10p-4×10P(3) 硅各工序的合金中间产物的锰铁比也会发生变化 通过15组S的质量分数小于%的实验数据 纯锰金属三种存在形态aMn BMni和YMn的电 进行回归分析，其相关系数R=0.959,可以满足实第 8期 曾世林等： 硅锰合金电阻法定硅 ρ＝ ＲＳ Ｌ （2） 式中‚Ｒ为电阻‚Ｓ为试样截面积‚Ｌ为试样长度． 取样、冷却和电阻测量整个操作时间不超过 10ｍｉｎ‚已能满足实际生产对摇包出铁终硅含量判 断的要求． 3 实验结果及分析 3∙1 试样长度对电阻率测量的影响 根据实际生产工艺的需要‚定硅的精确度应尽 量接近中、低碳锰铁产品终脱硅时合金中的实际硅 含量要求 （ ［Ｓｉ］ ＝1％ ～2％ ）．为此‚分别选择 ［Ｓｉ］ ＝5∙15％和 ［Ｓｉ］ ＝1∙83％两种硅锰合金试样‚ 进行测量长度对名义电阻率测量影响的实验研究． 对上述两组样品‚分别选取 0∙4、0∙5、0∙7、1∙0、 1∙5、2∙0、3∙0、4∙0和 5∙0ｃｍ九个不同测量长度进行 电阻测量‚在每个固定测量长度下‚测量得到其名义 电阻率的变化范围如图 3和图 4所示．从图中可 见：当样品长 5ｃｍ时‚同一硅含量的试棒所测得的 名义电阻率数值波动不大；随着被测试样长度 （指 检测位置 ）缩短‚所测值波动范围变大．这说明被测 样品组织的不均匀性对锰硅合金电阻值有明显的影 响．由于锰硅铁合金较脆‚实际生产中不能保证都 能获取长棒样 （＞5ｃｍ）‚因此一般测试长度选为 1ｃｍ左右．将所测得的最小电阻值作为计算名义电 阻率‚对不同试样来说‚可以满足由其电阻率变化来 判断硅含量变化的检测要求． 图 3 硅质量分数为 5∙15％的样品电阻率与试棒长度变化关系 Ｆｉｇ．3 Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙａｎｄｌｅｎｇｔｈｏｆｓａｍｐｌｅｓｗｉｔｈａ ｓｉｌｉｃｏｎｃｏｎｔｅｎｔｏｆ5∙15％ 3∙2 合金中锰铁比对电阻法定硅的影响 中、低碳锰铁中‚锰和铁是主元素成分．硅热法 生产中、低碳锰铁工艺中‚即使使用同种锰硅合金‚ 若采用的锰矿石的组成成分有差异‚则锰硅合金脱 硅各工序的合金中间产物的锰铁比也会发生变化． 纯锰金属三种存在形态 α--Ｍｎ、β--Ｍｎ和 γ--Ｍｎ的电 图 4 硅质量分数为 1∙83％的样品电阻率与试棒长度变化关系 Ｆｉｇ．4 Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙａｎｄｌｅｎｇｔｈｏｆｓａｍｐｌｅｓｗｉｔｈａ ｓｉｌｉｃｏｎｃｏｎｔｅｎｔｏｆ1∙83％ 阻率分别为 71×10 －6 Ω·ｃｍ、91×10 －6 Ω·ｃｍ和 23×10 －6 Ω·ｃｍ‚均比纯铁的电阻率 （10×10 －6 Ω· ｃｍ）略高．因此‚对相同硅含量的 Ｓｉ--Ｍｎ--Ｆｅ合金而 言‚锰铁比大的样品的电阻率较锰铁比小的样品的 电阻率要高‚如图 5所示．而且这种差异随合金中 硅含量的增加‚而变得更加明显． 图 5 配料生产样品的硅含量和最小电阻率的关系 Ｆｉｇ．5 Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍｖａｌｕｅｏｆｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙａｎｄｓｉｌ- ｉｃｏｎｃｏｎｔｅｎｔ 3∙3 电阻法定硅的适用范围 由图5可以看出‚Ｓｉ--Ｍｎ--Ｆｅ三元合金试棒的电 阻率随硅含量的增大而升高‚这在一定锰铁比范围 内是明确的．值得注意的是‚当合金中硅的质量分 数由 10％下降至 5％时‚锰铁比差异对不同硅含量 合金试棒电阻率变化的影响越来越小．在实际生产 中‚最终产品中硅的质量分数一般要求为 1％ ～ 2％‚而终脱硅阶段‚要求能够及时检测的合金熔体 中硅的质量分数一般不超过5％．因此‚采用测量试 棒电阻率的方法可以快速定硅．合金中硅含量的变 化与其电阻率之间的具体关系式为： ［Ｓｉ％ ］ ＝－12∙51＋2×10 7ρ－4×10 12ρ 2 （3） 通过 15组 Ｓｉ的质量分数小于 6％的实验数据 进行回归分析‚其相关系数 Ｒ 2 ＝0∙959‚可以满足实 ·995·