تجزیه و تحلیل عوامل درونی مؤثر بر میزان انحلال مجدد کربوریزرها

عوامل کلیدی موثر بر سرعت انحلال کربوریزرها را می توان به طور سیستماتیک به دو دسته تقسیم کرد: ویژگی های کربوریزر (عوامل درونی) و شرایط فرآیند ذوب (عوامل بیرونی). امروز عوامل ذاتی را تحلیل خواهیم کرد:
مفهوم کلیدی
انحلال کربوریزرها در آهن مذاب اساساً یک فرآیند انتقال جرم است که شامل خیس شدن، واکنش‌های سطحی، انتشار و همرفت است. هر عاملی که بر این فرآیندها تأثیر بگذارد در نهایت بر میزان انحلال تأثیر می گذارد.
خواص ریکاربورایزر (عوامل ذاتی)
این عامل اساسی تعیین کننده نرخ انحلال است.
1. درجه گرافیتی شدن (بسیار حیاتی)
Mechanism: Graphitization refers to the transformation of carbon atoms from a disordered arrangement to an ordered layered crystal structure (similar to natural graphite) at high temperatures (>2500 درجه).
نفوذ:
کربورایزرهای بسیار گرافیتیزه شده: اتم‌های کربن توسط نیروهای ضعیف واندروالس به یکدیگر متصل می‌شوند و به آهن مذاب اجازه می‌دهند تا به راحتی به لایه‌های میانی نفوذ کند و اتم‌های کربن "پوسته" شوند و حل شوند. این منجر به سرعت انحلال بسیار سریع و سرعت جذب بالا می شود.
کربوریزرهای غیر گرافیتیزه کننده (مانند کک نفتی کلسینه شده معمولی): ساختار کربن نامنظم و متراکم است و به اتم های کربن برای شکستن پیوندهای شیمیایی قوی تری قبل از ورود به آهن مذاب نیاز دارد. در نتیجه، سرعت انحلال آهسته است و مواد فرار بیشتری می سوزند.
نتیجه گیری: کربورایزرهای گرافیتی مصنوعی مزیت آشکاری در سرعت انحلال دارند.
2. اندازه ذرات و ساختار منافذ
اندازه ذرات: محدوده بهینه وجود دارد.
خیلی ریز: علیرغم مساحت سطح زیاد، تمایل دارد روی سطح آهن مذاب شناور شود، جایی که اکسید شده و می سوزد (به صورت شعله ور و دود نشان می دهد)، نمی تواند به طور موثر در آهن مذاب فرو رود و در انحلال شرکت نمی کند و سرعت انحلال موثر را کاهش می دهد.
بیش از حد درشت: کل سطح تماس کوچک است، پس از فرو رفتن به پایین نیاز به انحلال آهسته از بیرون به داخل دارد. این منجر به زمان انحلال طولانی می شود و ممکن است قبل از خروج از کوره به طور کامل حل نشود.
اصل: اندازه ذرات باید تضمین کند که کاربورایزر می تواند به سرعت به لایه سرباره نفوذ کند و در آهن مذاب فرو رود، در حالی که منطقه واکنش کافی را نیز فراهم می کند. اندازه ذرات معمولاً بر اساس ظرفیت کوره انتخاب می شود. تخلخل: ساختار متخلخل کانال‌هایی را برای نفوذ آهن مذاب فراهم می‌کند که سطح واسط واکنش را به شدت افزایش می‌دهد و آهن مذاب را مانند یک اسفنج جذب می‌کند و سرعت انحلال را به میزان قابل توجهی تسریع می‌کند.
3. خلوص (گوگرد، خاکستر و محتوای فرار)
محتوای گوگرد: گوگرد یک عنصر فعال سطحی- است که بر روی سطح کربوریزر جذب می‌شود و ترشوندگی آن را توسط آهن مذاب کاهش می‌دهد و به عنوان مانعی در برابر انحلال اتم‌های کربن عمل می‌کند. هر چه میزان گوگرد بیشتر باشد، سرعت انحلال کمتر است.
مواد فرار: محتوای فرار بالا نشان دهنده مقدار بالای کربوریزر "خام" و کربنیزاسیون ناقص است. در دماهای بالا، این گازها را به سرعت آزاد می کند و باعث می شود که کربورایزر در آهن مذاب شناور شود و از انحلال پایدار جلوگیری کرده و زمان ذوب را طولانی تر کند.
خاکستر: خاکستر (در درجه اول SiO2، Al2O3، و غیره) حل نمی شود و یک لایه مانع بر روی سطح کربوریزر تشکیل می دهد و مانع از تماس بین آهن مذاب و کربن می شود.