Oppløsningshastigheten til karbureringsmidler i smeltet jern bestemmer direkte deres absorpsjonseffektivitet og endelige absorpsjonshastighet.
Dette er en kompleks fysisk-kjemisk prosess, hovedsakelig påvirket av følgende faktorer:
Følgende er hovedfaktorene som påvirker oppløsningshastigheten til karbureringsmidler, oppført i rekkefølge etter viktighet:
I. Temperatur (termisk faktor)
Dette er den mest avgjørende og betydningsfulle faktoren.
• Prinsipp: Oppløsning av karbureringsmidler til smeltet jern er en endoterm prosess som krever absorpsjon av store mengder varme.
Høyere temperaturer betyr:
Lavere viskositet av smeltet jern: bedre fluiditet, noe som er gunstig for konveksjon og diffusjon av karbonatomer.
Økt aktivitet av karbonatomer: større kinetisk energi, noe som gjør det lettere å løsne fra overflaten av karbureringsmidlet og diffundere inn i det indre av det smeltede jernet.
Akselerert fast-væskegrensesnittreaksjon: høyere temperaturer gir en sterkere termodynamisk drivkraft.
• Påvirkningsmønster: Oppløsningshastigheten øker kraftig med økende temperatur.
Over 1500 grader er oppløsningshastigheten flere ganger raskere enn ved 1400 grader.
II. Materielle egenskaper for karbureringsmidler
1. Grad av grafitisering:
• Høyt grafittiserte karbureringsmidler: Karbonatomene deres er ordnet i en ordnet grafittplatestruktur, lik grafittstrukturen i støpejern, og viser dermed bedre fuktbarhet med smeltet jern.
Smeltet jern kan lettere "våte" inn i hullene mellom grafittplatene, noe som får dem til å flasse av lag for lag, noe som resulterer i en raskere oppløsningshastighet.
• Ikke-grafittisert (f.eks. kalsinert petroleumskoks): Karbonstrukturen er uordnet og tett, noe som resulterer i dårlig fuktbarhet med smeltet jern. Smeltet jern har problemer med å trenge inn, og oppløsning er hovedsakelig avhengig av langsom overflateoppløsning, noe som fører til en langsom hastighet.
2. Partikkelstørrelse og -form:
• Partikkelstørrelse: Det finnes et optimalt partikkelstørrelsesområde (vanligvis 1-5 mm).
For fine partikler: Flyter enkelt på væskeoverflaten, noe som resulterer i alvorlig forbrenning- og kort faktisk kontakttid med smeltet jern.
For store partikler: Liten total overflate, og synker lett til bunnen, noe som resulterer i en liten kontaktflate med smeltet jern og lang oppløsningstid.
• Porøsitet: Porøse, løse karbureringsmidler (som noen lav-oppkolingsmidler) gir flere penetreringskanaler for smeltet jern, noe som resulterer i rask innledende oppløsning, men kan føre til lav netto absorpsjonshastighet på grunn av rask-avbrenning.
III.Tilstand av smeltet jern
1. Kjemisk sammensetning av smeltet jern:
• Karbonmetning: Jo nærmere karboninnholdet i det smeltede jernet er dens metningskonsentrasjon (bestemt av karbonekvivalent CE), jo svakere er "drivkraften" for å løse opp karbon, og jo langsommere er oppløsningshastigheten.
• "Blokkerende" elementer:
Silisium (Si): Det viktigste blokkeringselementet.
Silisium reduserer løseligheten av karbon i smeltet jern og adsorberer på overflaten av karbureringsmidlet, og danner et blokkerende lag som reduserer oppløsningshastigheten betydelig. Dette er den viktige grunnen til at karbon må tilsettes før silisium.
Mangan (Mn): Har en mindre innvirkning og kan til og med indirekte eliminere de negative effektene av svovel ved å reagere med svovel for å danne MnS.
• «Markedsføring»-elementer:
Svovel (S): På overflaten reagerer svovel med karbon eller endrer overflatespenning, og hindrer oppløsning.
Enda viktigere er at svovel reduserer fuktbarheten til smeltet jern betydelig med forkullingsmidler (spesielt grafittisk karbon), og fungerer som en sterk hemmer av oppløsningshastigheten.
2. Strømning og omrøring av smeltet jern:
• Prinsipp: Sterk konveksjon og røreboks:
Fjern raskt det mettede karbon-laget på overflaten av forgasseren, og eksponer nye overflater for fortsatt oppløsning.
Forhindre at forgasseren agglomererer og setter seg, og sørg for jevn fordeling i det smeltede jernet.
• Metode: Elektromagnetisk omrøring i en middels-induksjonsovn er en ekstremt effektiv metode.
Manuell omrøring har også en viss effekt.
IV. Driftsprosess
1. Tilleggsmetoder:
• Bunntillegg: Forgasseren dekkes av ovnladningen og begynner å løse seg sakte opp fra det første øyeblikket det smeltede jernet smelter. Denne metoden gir den lengste effektive oppløsningstiden og forekommer i et område med relativt lav-temperatur, noe som resulterer i minimal avbrenning- og den høyeste totale oppløsnings- og absorpsjonseffektiviteten.
• Mid-syklustilføyelse: Lagt til når et smeltet basseng allerede eksisterer, for å unngå innledende avbrenning-. Oppløsning er avhengig av elektromagnetisk omrøring, noe som resulterer i en raskere hastighet.
• Overflatesprinkling: Den verste metoden.
Når forgassere utsettes for høye temperaturer og luft, brenner en betydelig mengde bort, og de flyter på overflaten, og får ikke effektivt kontakt med det smeltede jernet, noe som resulterer i en ekstremt lav effektiv oppløsningshastighet.
Ved systematisk å forstå og kontrollere disse faktorene, kan oppløsningshastigheten til forgassere forbedres betydelig, og derved oppnå effektive, stabile og lave-oppgassingseffekter.
