چه عواملی بر میزان انحلال عوامل کربورساز تأثیر می گذارد؟

سرعت انحلال مواد کربورکننده در آهن مذاب مستقیماً بازده جذب و سرعت جذب نهایی آنها را تعیین می کند.
این یک فرآیند فیزیکوشیمیایی پیچیده است که عمدتاً تحت تأثیر عوامل زیر است:

در زیر عوامل اصلی مؤثر بر سرعت انحلال مواد کربورساز به ترتیب اهمیت ذکر شده است:

I. دما (ضریب حرارتی)
این مهم ترین و مهم ترین عامل است.

• اصل: انحلال مواد کربورکننده در آهن مذاب یک فرآیند گرماگیر است که نیاز به جذب مقدار زیادی گرما دارد.
دمای بالاتر به این معنی است:

ویسکوزیته کمتر آهن مذاب: سیالیت بهتر، که برای همرفت و انتشار اتم‌های کربن مفید است.

افزایش فعالیت اتم های کربن: انرژی جنبشی بیشتر، جدا شدن از سطح عامل کربورساز و انتشار آن در داخل آهن مذاب را آسان تر می کند.

واکنش تسریع شده جامد-مایع رابط: دماهای بالاتر نیروی محرکه ترمودینامیکی قوی تری ایجاد می کند.

• الگوی نفوذ: سرعت انحلال با افزایش دما به شدت افزایش می یابد.
در بالای 1500 درجه، سرعت انحلال چندین برابر سریعتر از 1400 درجه است.

II. خواص مواد کربنات کننده

1. درجه گرافیتی شدن:

• عوامل کربورکننده بسیار گرافیتیزه شده: اتم های کربن آنها در یک ساختار ورقه گرافیتی مرتب قرار گرفته اند، مشابه ساختار گرافیت در چدن، بنابراین ترشوندگی بهتری با آهن مذاب نشان می دهند.
آهن مذاب به راحتی می تواند در شکاف های بین ورقه های گرافیتی خیس شود و باعث کنده شدن لایه به لایه آن ها شود و در نتیجه سرعت انحلال سریع تری ایجاد شود.

• گرافیت نشده (به عنوان مثال، کک نفتی کلسینه شده): ساختار کربن نامنظم و متراکم است، که منجر به ترشوندگی ضعیف با آهن مذاب می شود. آهن مذاب در نفوذ مشکل دارد و انحلال عمدتاً به انحلال آهسته سطح متکی است که منجر به سرعت آهسته می شود.

2. اندازه و شکل ذرات:

• اندازه ذرات: محدوده اندازه ذرات بهینه (معمولاً 1-5 میلی متر) وجود دارد.

ذرات خیلی ریز: به راحتی روی سطح مایع شناور می شوند که منجر به سوختگی شدید-و زمان تماس واقعی کوتاه با آهن مذاب می شود.

ذرات بیش از حد بزرگ: سطح کل کوچک است و به راحتی به پایین فرو می رود و در نتیجه تماس کوچکی با آهن مذاب و زمان انحلال طولانی دارد.

• تخلخل: عوامل کربورکننده متخلخل و شل (مانند برخی از{0}}عوامل کربورکننده با کیفیت پایین) کانال‌های نفوذ بیشتری برای آهن مذاب ایجاد می‌کنند که منجر به انحلال اولیه سریع می‌شود، اما ممکن است به دلیل سوختن{{1}سریع منجر به سرعت جذب خالص کم شود.

III. وضعیت آهن مذاب

1. ترکیب شیمیایی آهن مذاب:

• اشباع کربن: هر چه میزان کربن آهن مذاب به غلظت اشباع آن نزدیکتر باشد (که با معادل کربن CE تعیین می شود)، «نیروی محرکه» برای حل کردن کربن ضعیف تر و سرعت انحلال کمتر می شود.

• "مسدود کردن" عناصر:

سیلیکون (Si): عنصر مسدود کننده اصلی.
سیلیکون حلالیت کربن در آهن مذاب را کاهش می دهد و بر روی سطح عامل کربور کننده جذب می شود و یک لایه مسدود کننده تشکیل می دهد که سرعت انحلال را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. این دلیل مهمی است که چرا باید کربن قبل از سیلیکون اضافه شود.

منگنز (Mn): تاثیر کمتری دارد و حتی می تواند به طور غیرمستقیم اثرات نامطلوب گوگرد را با واکنش با گوگرد برای تشکیل MnS از بین ببرد.

• عناصر "ترویج":

گوگرد (S): در سطح، گوگرد با کربن واکنش می دهد یا کشش سطحی را تغییر می دهد و مانع انحلال می شود.
مهمتر از آن، گوگرد ترشوندگی آهن مذاب را با کربوریزرها (به ویژه کربن گرافیتی) به طور قابل توجهی کاهش می دهد و به عنوان یک بازدارنده قوی سرعت انحلال عمل می کند.

2. جریان و هم زدن آهن مذاب:

• اصل: همرفت قوی و همزن می تواند:

لایه غنی از کربن اشباع شده-روی سطح کربورایزر را سریعاً بردارید و سطوح جدید را برای انحلال مداوم در معرض دید قرار دهید.

از تجمع و ته نشین شدن مجدد کربورایزر جلوگیری کنید و از توزیع یکنواخت آن در آهن مذاب اطمینان حاصل کنید.

• روش: هم زدن الکترومغناطیسی در کوره القایی با فرکانس متوسط{0} یک روش بسیار موثر است.
هم زدن دستی نیز تاثیری دارد.

IV. فرآیند عملیات

1. روش های اضافه:

• افزودن پایین: کربورایزر توسط شارژ کوره پوشانده شده و از همان لحظه اول ذوب آهن مذاب به آرامی شروع به حل شدن می کند. این روش طولانی‌ترین زمان انحلال مؤثر را ارائه می‌کند و در یک منطقه با دمای نسبتاً پایین-روی می‌دهد که منجر به حداقل سوختگی-و بالاترین راندمان انحلال و جذب کلی می‌شود.

• اواسط-افزودن چرخه: زمانی اضافه می‌شود که یک حوضچه مذاب از قبل وجود داشته باشد، از سوختن- اولیه جلوگیری می‌کند. انحلال متکی به هم زدن الکترومغناطیسی است که منجر به سرعت بیشتر می شود.

• پاشیدن سطحی: بدترین روش.
هنگامی که کربوریزرها در معرض دما و هوای بالا قرار می گیرند، مقدار قابل توجهی می سوزد و روی سطح شناور می شود و به طور موثر با آهن مذاب تماس پیدا نمی کند و در نتیجه سرعت انحلال موثر بسیار پایینی دارد.

با درک و کنترل سیستماتیک این عوامل، می توان میزان انحلال کربورایزرها را به میزان قابل توجهی بهبود بخشید و در نتیجه به اثرات کربورسازی کارآمد، پایدار و کم هزینه- دست یافت.