Анализ на присъщите фактори, влияещи върху скоростта на разтваряне на рекарбюризаторите

Ключовите фактори, влияещи върху скоростта на разтваряне на рекарбюризаторите, могат систематично да се разделят на две категории: свойства на рекарбюризатора (присъщи фактори) и условията на процеса на топене (външни фактори). Днес ще анализираме присъщите фактори:
Ключова концепция
Разтварянето на рекарбюризатори в разтопено желязо е по същество процес на пренос на маса, включващ намокряне, междинни реакции, дифузия и конвекция. Всеки фактор, който засяга тези процеси, в крайна сметка ще повлияе на скоростта на разтваряне.
Свойства на рекарбюризатора (присъщи фактори)
Това е основният фактор, определящ скоростта на разтваряне.
1. Степен на графитизация (най-критичният фактор)
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 градуса).
Влияние:
Силно графитизирани рекарбюризатори: Въглеродните атоми са свързани един към друг чрез слаби сили на Ван дер Ваалс, което позволява на разтопеното желязо лесно да проникне през междинните слоеве и въглеродните атоми да се „отлепят“ и да се разтворят. Това води до изключително бърза скорост на разтваряне и висока степен на абсорбция.
Не-графитизиращи рекарбюризатори (като обикновен калциниран петролен кокс): Въглеродната структура е неподредена и плътна, което изисква въглеродните атоми да разрушат по-силни химични връзки, преди да влязат в стопеното желязо. Следователно скоростта на разтваряне е бавна и се изгарят повече летливи вещества.
Заключение: Изкуствените графитизирани рекарбюризатори имат ясно предимство в скоростта на разтваряне.
2. Размер на частиците и структура на порите
Размер на частиците: Има оптимален диапазон.
Твърде фин: Въпреки голямата повърхност, той има тенденция да плува по повърхността на разтопеното желязо, където се окислява и изгаря (проявява се като пламък и дим), като не успява ефективно да потъне в разтопеното желязо и да участва в разтварянето, намалявайки ефективната скорост на разтваряне.
Твърде груб: Общата контактна площ е малка, изисква бавно разтваряне отвън навътре след потъване на дъното. Това води до дълго време на разтваряне и може да не се разтвори напълно преди излизане от пещта.
Принцип: Размерът на частиците трябва да гарантира, че рекарбюризаторът може бързо да проникне в слоя шлака и да потъне в разтопеното желязо, като същевременно осигурява достатъчна реакционна площ. Размерът на частиците обикновено се избира въз основа на капацитета на пещта. Порьозност: Порестата структура осигурява канали за проникване на разтопеното желязо, значително увеличавайки реактивната интерфейсна площ и абсорбирайки разтопеното желязо като гъба, значително ускорявайки скоростта на разтваряне.
3. Чистота (съдържание на сяра, пепел и летливи вещества)
Съдържание на сяра: Сярата е повърхностно-активен елемент, който се адсорбира върху повърхността на рекарбюризатора, намалява нейната мокримост от разтопеното желязо и действа като бариера пред разтварянето на въглеродните атоми. Колкото по-високо е съдържанието на сяра, толкова по-бавна е скоростта на разтваряне.
Летливи вещества: Високото съдържание на летливи вещества показва високо съдържание на "суров" рекарбюризатор и непълна карбонизация. При високи температури това бързо освобождава газове, карайки рекарбюризатора да се върти и да плава в разтопеното желязо, предотвратявайки стабилното разтваряне и удължавайки времето за топене.
Пепел: Пепелта (предимно SiO₂, Al2O₃ и др.) не се разтваря и образува бариерен филм върху повърхността на рекарбюризатора, възпрепятстващ контакта между разтопеното желязо и въглерода.