पिघले हुए लोहे में कार्बराइजिंग एजेंटों की विघटन दर सीधे उनकी अवशोषण दक्षता और अंतिम अवशोषण दर निर्धारित करती है।
यह एक जटिल भौतिक रासायनिक प्रक्रिया है, जो मुख्य रूप से निम्नलिखित कारकों से प्रभावित होती है:
कार्बराइजिंग एजेंटों की विघटन दर को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक निम्नलिखित हैं, जिन्हें महत्व के क्रम में सूचीबद्ध किया गया है:
I. तापमान (थर्मल फैक्टर)
यह सबसे महत्वपूर्ण और महत्वपूर्ण कारक है.
• सिद्धांत: पिघले हुए लोहे में कार्बराइजिंग एजेंटों का विघटन एक एंडोथर्मिक प्रक्रिया है, जिसमें बड़ी मात्रा में गर्मी के अवशोषण की आवश्यकता होती है।
उच्च तापमान का मतलब है:
पिघले हुए लोहे की कम चिपचिपाहट: बेहतर तरलता, जो कार्बन परमाणुओं के संवहन और प्रसार के लिए फायदेमंद है।
कार्बन परमाणुओं की बढ़ी हुई गतिविधि: अधिक गतिज ऊर्जा, जिससे कार्बराइजिंग एजेंट की सतह से अलग होना और पिघले हुए लोहे के आंतरिक भाग में फैलना आसान हो जाता है।
त्वरित ठोस तरल इंटरफ़ेस प्रतिक्रिया: उच्च तापमान एक मजबूत थर्मोडायनामिक ड्राइविंग बल प्रदान करता है।
• प्रभाव पैटर्न: बढ़ते तापमान के साथ विघटन दर तेजी से बढ़ती है।
1500 डिग्री से ऊपर, विघटन दर 1400 डिग्री की तुलना में कई गुना तेज है।
द्वितीय. कार्बराइजिंग एजेंटों के भौतिक गुण
1. रेखांकन की डिग्री:
• अत्यधिक ग्राफिटाइज्ड कार्बराइजिंग एजेंट: उनके कार्बन परमाणुओं को एक क्रमबद्ध ग्रेफाइट शीट संरचना में व्यवस्थित किया जाता है, जो कच्चे लोहे में ग्रेफाइट संरचना के समान होता है, इस प्रकार पिघले हुए लोहे के साथ बेहतर वेटेबिलिटी प्रदर्शित करता है।
पिघला हुआ लोहा ग्रेफाइट शीटों के बीच के अंतराल में अधिक आसानी से "गीला" हो सकता है, जिससे वे परत दर परत छीलने लगते हैं, जिसके परिणामस्वरूप विघटन दर तेज हो जाती है।
• गैर -ग्राफिटाइज्ड (उदाहरण के लिए, कैलक्लाइंड पेट्रोलियम कोक): कार्बन संरचना अव्यवस्थित और घनी होती है, जिसके परिणामस्वरूप पिघले हुए लोहे के साथ खराब गीलापन होता है। पिघले हुए लोहे को भेदने में कठिनाई होती है, और विघटन मुख्य रूप से धीमी सतह के विघटन पर निर्भर करता है, जिससे धीमी गति होती है।
2. कण आकार और आकार:
• कण आकार: एक इष्टतम कण आकार सीमा मौजूद है (आमतौर पर 1-5 मिमी)।
बहुत महीन कण: आसानी से तरल सतह पर तैरते हैं, जिसके परिणामस्वरूप गंभीर जलन होती है और पिघले हुए लोहे के साथ वास्तविक संपर्क का समय कम होता है।
बहुत बड़े कण: कुल सतह क्षेत्र छोटा होता है, और आसानी से नीचे तक डूब जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप पिघले हुए लोहे के साथ संपर्क क्षेत्र छोटा होता है और विघटन में लंबा समय लगता है।
• सरंध्रता: छिद्रपूर्ण, ढीले कार्बराइजिंग एजेंट (जैसे कि कुछ निम्न गुणवत्ता वाले कार्बराइजिंग एजेंट) पिघले हुए लोहे के लिए अधिक प्रवेश चैनल प्रदान करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप तेजी से प्रारंभिक विघटन होता है, लेकिन तेजी से जलने के कारण कम शुद्ध अवशोषण दर हो सकती है।
III.पिघले हुए लोहे की स्थिति
1. पिघले हुए लोहे की रासायनिक संरचना:
• कार्बन संतृप्ति: पिघले हुए लोहे की कार्बन सामग्री इसकी संतृप्ति सांद्रता (कार्बन समकक्ष सीई द्वारा निर्धारित) के जितनी करीब होती है, कार्बन को घोलने के लिए "प्रेरक बल" उतना ही कमजोर होता है, और विघटन दर उतनी ही धीमी होती है।
• "अवरुद्ध" तत्व:
सिलिकॉन (Si): मुख्य अवरोधक तत्व।
सिलिकॉन पिघले हुए लोहे में कार्बन की घुलनशीलता को कम कर देता है और कार्बराइजिंग एजेंट की सतह पर सोख लेता है, जिससे एक अवरुद्ध परत बन जाती है जो विघटन दर को काफी कम कर देती है। यही महत्वपूर्ण कारण है कि सिलिकॉन से पहले कार्बन अवश्य मिलाया जाना चाहिए।
मैंगनीज (एमएन): इसका प्रभाव कम होता है और यह सल्फर के साथ प्रतिक्रिया करके एमएनएस बनाकर अप्रत्यक्ष रूप से सल्फर के प्रतिकूल प्रभावों को भी खत्म कर सकता है।
• "प्रचार" तत्व:
सल्फर (एस): सतह पर, सल्फर कार्बन के साथ प्रतिक्रिया करता है या सतह के तनाव को बदलता है, जिससे विघटन में बाधा आती है।
इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि, सल्फर पुनर्कार्बराइज़र (विशेष रूप से ग्रेफाइटिक कार्बन) के साथ पिघले हुए लोहे की घुलनशीलता को काफी कम कर देता है, जो विघटन दर के एक मजबूत अवरोधक के रूप में कार्य करता है।
2. पिघले हुए लोहे का प्रवाह और सरगर्मी:
• सिद्धांत: मजबूत संवहन और सरगर्मी कर सकते हैं:
रीकार्बराइज़र की सतह पर संतृप्त कार्बन समृद्ध परत को तेजी से हटा दें, जिससे नई सतहों को निरंतर विघटन के लिए उजागर किया जा सके।
पिघले हुए लोहे में इसका समान वितरण सुनिश्चित करते हुए, रीकार्बराइज़र को एकत्रित होने और जमने से रोकें।
• विधि: एक मध्यम आवृत्ति प्रेरण भट्ठी में विद्युत चुम्बकीय सरगर्मी एक अत्यंत प्रभावी विधि है।
हाथ से हिलाने से भी कुछ प्रभाव पड़ता है।
चतुर्थ. संचालन प्रक्रिया
1. अतिरिक्त विधियाँ:
• निचला जोड़: रीकार्बराइज़र भट्ठी के चार्ज से ढका होता है और पिघले हुए लोहे के पिघलने के पहले क्षण से ही धीरे-धीरे घुलना शुरू कर देता है। यह विधि सबसे लंबे समय तक प्रभावी विघटन समय प्रदान करती है और अपेक्षाकृत कम तापमान वाले क्षेत्र में होती है, जिसके परिणामस्वरूप न्यूनतम जलन होती है और अधिकतम समग्र विघटन और अवशोषण दक्षता होती है।
• मध्य चक्र जोड़: जब पिघला हुआ पूल पहले से मौजूद हो तो जोड़ा जाता है, प्रारंभिक जलने से बचा जाता है। विघटन विद्युत चुम्बकीय सरगर्मी पर निर्भर करता है, जिसके परिणामस्वरूप तेज दर होती है।
• सतह पर छिड़काव: सबसे खराब तरीका।
जब कार्ब्युराइज़र उच्च तापमान और हवा के संपर्क में आते हैं, तो एक महत्वपूर्ण मात्रा जल जाती है, और वे सतह पर तैरते हैं, पिघले हुए लोहे से प्रभावी ढंग से संपर्क करने में विफल होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप बेहद कम प्रभावी विघटन दर होती है।
इन कारकों को व्यवस्थित रूप से समझने और नियंत्रित करने से, कार्ब्युराइज़र की विघटन दर में काफी सुधार किया जा सकता है, जिससे कुशल, स्थिर और कम लागत वाले कार्बराइजिंग प्रभाव प्राप्त हो सकते हैं।
