কেন আপনার খাদ সবসময় অসমভাবে গলে যায়??

একটি শারীরিক ধাতুবিদ্যা দৃষ্টিকোণ থেকে, এই নিবন্ধটি মধ্যে delves দ্রবীভূতকরণ গলিত লোহাতে উচ্চ গলনাঙ্ক এবং কম ঘনত্ব সহ সংকর ধাতুগুলির প্রক্রিয়া এবং বিস্তারের হার. এটিও অফার করে অপ্টিমাইজেশান কার্যকরভাবে কম্পোজিশনাল বিভাজন প্রতিরোধ এবং চূড়ান্ত পণ্যের গুণমান নিশ্চিত করার কৌশল.

স্টিল প্ল্যান্টের গলানোর দোকানে, কম্পোজিশন সামঞ্জস্যের জন্য গলিত ইস্পাতে অ্যালয় লাম্প যোগ করা চূড়ান্ত পণ্যের কর্মক্ষমতা নিশ্চিত করার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ. যাহোক, একটি সাধারণ প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জ হ'ল এই সংকর ধাতুগুলির অ-ইউনিফর্ম গলে যাওয়া, যা সরাসরি কম্পোজিশনাল সেগ্রিগেশনের দিকে নিয়ে যায়, কর্মক্ষমতা ওঠানামা, এবং এমনকি ইস্পাত একটি সম্পূর্ণ তাপ স্ক্র্যাপিং. মূল কারণটি বিভিন্ন সংকর উপাদান এবং গলিত লোহার মধ্যে জটিল ভৌত রাসায়নিক মিথস্ক্রিয়ায় রয়েছে - একটি খাদ দ্রবীভূত গতিবিদ্যার সমস্যা.

এই নিবন্ধটি দুটি প্রতিনিধি সংকর ধাতু উপর ফোকাস করা হবে: টংস্টেন (ডব্লিউ), একটি উচ্চ গলনাঙ্ক এবং উচ্চ ঘনত্ব সহ, এবং টাইটানিয়াম (এর), তুলনামূলকভাবে কম গলনাঙ্কের সাথে কিন্তু গলিত লোহার থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে কম ঘনত্ব. শারীরিক ধাতুবিদ্যার দৃষ্টিকোণ থেকে, আমরা গভীরভাবে বিশ্লেষণ করব তাদের দ্রবীভূতকরণ প্রক্রিয়ার পার্থক্য এবং গলিত লোহার মধ্যে ছড়িয়ে পড়ার হার এবং, এই উপর ভিত্তি করে, কার্যকর অপ্টিমাইজেশন কৌশলগুলির একটি সিরিজ প্রস্তাব করুন.

আমি. দ্রবীভূতকরণ প্রক্রিয়া, শুধু নয় “গলে যাওয়া,” কিন্তু একটি জটিল পদার্থ-রাসায়নিক প্রক্রিয়া

যখন উচ্চ-তাপমাত্রা গলিত লোহাতে একটি খাদ পিণ্ড যোগ করা হয়, এটা সহজভাবে হয় না “গলে” গরম জলে একটি বরফের ঘনকের মতো. বাস্তবে, এটি তাপ স্থানান্তর জড়িত একটি জটিল প্রক্রিয়া, ভর স্থানান্তর, এবং ফেজ রূপান্তর. এর দ্রবীভূত হওয়ার হার প্রাথমিকভাবে দুটি মূল পদক্ষেপ দ্বারা সীমাবদ্ধ: ইন্টারফেসিয়াল প্রতিক্রিয়া এবং ভর স্থানান্তর (বিস্তার).

হাই-মেল্টিং-পয়েন্ট অ্যালয় (যেমন, টংস্টেন): দ্রবীভূতকরণ ইন্টারফেসিয়াল প্রতিক্রিয়া এবং প্রসারণ উভয় দ্বারা নিয়ন্ত্রিত

টংস্টেনের গলনাঙ্ক 3422 ডিগ্রি সেলসিয়াস, প্রায় 1600 ডিগ্রি সেলসিয়াসের সাধারণ ইস্পাত তৈরির তাপমাত্রার চেয়ে অনেক বেশি. অতএব, একটি টংস্টেন পিণ্ড সরাসরি গলতে পারে না. এর দ্রবীভূতকরণ প্রক্রিয়া এই পদক্ষেপগুলি অনুসরণ করে:

প্রারম্ভিক সলিডিফাইড শেল এবং রিমেল্টিং: যখন একটি ঠান্ডা টংস্টেন পিণ্ড গলিত লোহা মধ্যে চালু করা হয়, লোহার একটি শক্ত খোল তাৎক্ষণিকভাবে এর পৃষ্ঠে তৈরি হয়. যেহেতু তাপ গলিত লোহা থেকে টংস্টেন পিণ্ডে স্থানান্তরিত হয়, এই লোহার শেল গলিত হয়.
ইন্টারফেসিয়াল দ্রবীভূত এবং বিস্তার: লোহার খোল remelts পরে, টংস্টেন পরমাণুগুলি কঠিন-তরল ইন্টারফেসে গলিত লোহাতে দ্রবীভূত হতে শুরু করে. এটি সহজ গলে যাওয়া নয় কিন্তু একটি পারমাণবিক-স্তরের দ্রবীভূত প্রক্রিয়া. দ্রবীভূত টংস্টেন পরমাণু ইন্টারফেসে একটি উচ্চ-ঘনত্ব সীমানা স্তর গঠন করে.
বিস্তার দ্বারা ভর স্থানান্তর: ঘনত্ব গ্রেডিয়েন্ট দ্বারা চালিত, সীমানা স্তরের টংস্টেন পরমাণুগুলি গলিত লোহার বেশিরভাগ অংশে ছড়িয়ে পড়ে. টংস্টেন সমানভাবে বিতরণ করা যায় কিনা তা নির্ধারণের জন্য এই প্রসারণ প্রক্রিয়াটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ.

স্লো টংস্টেনের জন্য বাধা দ্রবীভূত:

উচ্চ গলনাঙ্ক এবং নিম্ন দ্রবণীয়তা: অত্যন্ত উচ্চ গলনাঙ্ক টংস্টেনে অত্যন্ত শক্তিশালী পারমাণবিক বন্ধনকে নির্দেশ করে, ক্রিস্টাল জালি থেকে বিচ্ছিন্ন এবং দ্রবীভূত করার জন্য পরমাণুর জন্য প্রচুর শক্তির প্রয়োজন. অতিরিক্তভাবে, টংস্টেনের গলিত লোহাতে সীমিত স্যাচুরেশন দ্রবণীয়তা রয়েছে.
মধ্যবর্তী পর্যায়ের গঠন: Fe-W ফেজ ডায়াগ্রাম অনুযায়ী, লোহা এবং টংস্টেন উচ্চ-গলিত-বিন্দু আন্তঃধাতু যৌগ গঠন করতে পারে (যেমন, Fe₇W₆) ইন্টারফেসে. এই ঘন মধ্যবর্তী স্তরটি একটি প্রসারণ বাধা হিসাবে কাজ করে, গলিত লোহাতে টাংস্টেন পরমাণুর আরও দ্রবীভূতকরণ এবং প্রসারণকে মারাত্মকভাবে বাধা দেয়.
উচ্চ ঘনত্ব: টাংস্টেনের ঘনত্ব (19.3 g/cm³) গলিত লোহার তুলনায় অনেক বেশি (প্রায়. 7 g/cm³), যার ফলে এটি চুল্লির নীচে দ্রুত ডুবে যায়. কার্যকর stirring ছাড়া, এটি গলিত পুল জুড়ে সমানভাবে বিতরণ করা অত্যন্ত কঠিন.

কম ঘনত্বের ধাতু (যেমন, টাইটানিয়াম): উচ্ছ্বাস দ্বারা প্রভাবিত দ্রবীভূত, জারণ, এবং এক্সোথার্মিক প্রতিক্রিয়া

টাইটানিয়ামের গলনাঙ্ক (1668° সে) ইস্পাত তৈরির তাপমাত্রার কাছাকাছি, কিন্তু এর ঘনত্ব (4.5 g/cm³) গলিত লোহার তুলনায় অনেক কম. এটি তার অনন্য দ্রবীভূত আচরণ নির্দেশ করে:

ফ্লোটেশন এবং গলে যাওয়া: এর ঘনত্ব কম হওয়ার কারণে, টাইটানিয়াম খাদ গলিত লোহার পৃষ্ঠের উপর ভাসমান, নিমজ্জন কঠিন করা. এটি গলনের সংস্পর্শে শুধুমাত্র নীচের পৃষ্ঠ থেকে গলে যায়, কম সামগ্রিক গলন দক্ষতা নেতৃস্থানীয়.
শক্তিশালী অক্সিডাইজিং প্রবণতা: টাইটানিয়াম একটি শক্তিশালী ডিঅক্সিডাইজার যা গলিত লোহা বা বায়ুমণ্ডলে অক্সিজেনের জন্য উচ্চ সখ্যতা সহ. গলে যাওয়ার সময়, টাইটানিয়াম দ্রুত অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া করে তার পৃষ্ঠে TiO₂ এবং Ti₂O₃ এর মতো উচ্চ-গলনাঙ্কের অক্সাইডের একটি স্তর তৈরি করে. এই অক্সাইড “শেল” গলিত টাইটানিয়ামকে আবৃত করে, গলিত লোহা মধ্যে আরও যোগাযোগ এবং দ্রবীভূত প্রতিরোধ.
এক্সোথার্মিক দ্রবীভূত প্রভাব: গলিত লোহাতে টাইটানিয়াম দ্রবীভূত করা একটি শক্তিশালী এক্সোথার্মিক প্রক্রিয়া. এটি টাইটানিয়াম খাদ পিণ্ডের চারপাশে স্থানীয় তাপমাত্রা বাড়ায়, এর নিজস্ব দ্রবীভূতকরণকে ত্বরান্বিত করে এবং সম্ভাব্য স্থানীয় অতিরিক্ত উত্তাপ সৃষ্টি করে. যাহোক, নিয়ন্ত্রিত না হলে, এই স্ব-ত্বরণকারী প্রভাব অ-অভিন্নতাকে বাড়িয়ে তুলতে পারে.

Ii. ডিফিউশন রেট: পারমাণবিক মাইগ্রেশন একটি রেস

গলিত লোহার মিশ্রণকারী উপাদানগুলির চূড়ান্ত একজাতকরণ তাদের পারমাণবিক প্রসারণ ক্ষমতার উপর নির্ভর করে. বিস্তার হার প্রধানত দ্বারা প্রভাবিত হয় তাপমাত্রা, ঘনত্ব গ্রেডিয়েন্ট, উপাদানের নিজস্ব বৈশিষ্ট্য (পারমাণবিক ব্যাসার্ধ, লোহার সাথে মিথস্ক্রিয়া), এবং গলিত প্রবাহ অবস্থা.

টংস্টেনের বিস্তার (ডব্লিউ): টংস্টেনের একটি বৃহত্তর পারমাণবিক ব্যাসার্ধ এবং লোহার পরমাণুর সাথে একটি শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়া রয়েছে, আন্তঃধাতু যৌগ গঠনের প্রবণতা. এর ফলে তরল আয়রনে তুলনামূলকভাবে কম প্রসারণ সহগ হয়. গবেষণায় দেখা গেছে যে 1873 কে (1600° সে), তরল লোহাতে টংস্টেনের প্রসারণ সহগ এর ক্রম অনুসারে (2.2 – 3.5) x 10⁻⁹ m²/s. ধীর প্রসারণ টাংস্টেন বিচ্ছিন্নতার একটি প্রাথমিক কারণ.
এর বিস্তার টাইটানিয়াম (এর): টাইটানিয়ামের পারমাণবিক ব্যাসার্ধ লোহার অনুরূপ, এবং এটি গলিত লোহা উচ্চ দ্রবণীয়তা আছে. তত্ত্বে, এর বিস্তারের হার টাংস্টেনের চেয়ে দ্রুত হওয়া উচিত. যাহোক, অক্সাইড এবং নাইট্রাইড গঠনের প্রবণতার কারণে, এই সূক্ষ্ম অন্তর্ভুক্তিগুলি তরল-ফেজ ভর স্থানান্তরকে বাধা দিতে পারে. আরও, এর ফ্লোটেশন বৈশিষ্ট্য ম্যাক্রোস্কোপিক মিশ্রণকে পারমাণবিক প্রসারণের চেয়ে অনেক বেশি সমালোচনামূলক করে তোলে.

সংক্ষেপে, চ্যালেঞ্জ মধ্যে সমজাতীয় টংস্টেন এর ধীর ইন্টারফেসিয়ালের মধ্যে রয়েছে দ্রবীভূতকরণ এবং পারমাণবিক বিস্তার. জন্য টাইটানিয়াম, গলিত লোহা জুড়ে কার্যকরভাবে প্রবেশ এবং বিতরণ করার জন্য উচ্ছলতা কাটিয়ে ওঠার বিষয়ে আরও বেশি চ্যালেঞ্জ, এটি হতে বাধা দেওয়ার সময় “আবদ্ধ” অক্সাইড দ্বারা.

Iii. অপ্টিমাইজেশান কৌশল: কিভাবে আপনার Alloys করা “আচরণ”

উপরে উল্লিখিত দ্রবীভূত গতিবিদ্যা চ্যালেঞ্জ মোকাবেলা করতে, নিম্নোক্ত প্রক্রিয়া অপ্টিমাইজেশান কৌশলগুলি অভিন্ন খাদ গলে যাওয়া এবং গঠনগত বিভাজন প্রতিরোধের জন্য গ্রহণ করা যেতে পারে.

1.যৌক্তিক খাওয়ানোর পদ্ধতি

প্রিহিটিং: উচ্চ গলনাঙ্ক প্রিহিটিং, উচ্চ ঘনত্বের খাদ (ফেরো-টাংস্টেনের মতো, আয়রন-মলিবডেনাম) প্রাথমিক দৃঢ় শেল সময়কাল উল্লেখযোগ্যভাবে ছোট করতে পারে, দ্রবীভূত করার হার ত্বরান্বিত করুন, এবং গলিত পুলে স্থানীয় তাপমাত্রার ড্রপ কমিয়ে দিন.
ব্যাচ এবং ছোট-পরিমাণ খাওয়ানো: একবারে প্রচুর পরিমাণে খাদ যুক্ত করা এড়িয়ে চলুন. এটিকে ব্যাচগুলিতে যুক্ত করা একটি স্থিতিশীল গলিত তাপমাত্রা বজায় রাখতে সহায়তা করে এবং পূর্বে যোগ করা খাদকে দ্রবীভূত করতে এবং ছড়িয়ে দেওয়ার জন্য পর্যাপ্ত সময় প্রদান করে।. টাইটানিয়ামের মতো কম ঘনত্বের মিশ্রণের জন্য, অল্প পরিমাণে যোগ করলে এর গলে যাওয়া অবস্থানের উপর আরও ভাল নিয়ন্ত্রণ করা যায়, stirring সহজতর.
সংযোজন ক্রম সামঞ্জস্য করা: উচ্চ গলনাঙ্ক যোগ করুন, দ্রবীভূত করা কঠিন ধাতু প্রথম, সহজে গলিত এবং সহজে অক্সিডাইজড অ্যালয় দ্বারা অনুসরণ করা হয়. উদাহরণ স্বরূপ, গলিত ইস্পাত ভালভাবে ডিঅক্সিডাইজড হওয়ার পরে টাইটানিয়াম যোগ করলে এর অক্সিডেশন ক্ষতি কমাতে পারে.

2.দ্রবীভূত নাড়া উন্নত

আলোড়ন হল প্রসারণের বাধাগুলি কাটিয়ে উঠতে এবং ম্যাক্রোস্কোপিক মিশ্রণকে প্রচার করার সবচেয়ে কার্যকর উপায়. শক্তিশালী গলিত প্রবাহ ইন্টারফেসের উচ্চ-ঘনত্বের সীমানা স্তরকে ধুয়ে ফেলতে পারে এবং গলিত পুলের সমস্ত অংশে নতুন দ্রবীভূত খাদ পরমাণুগুলিকে দ্রুত পরিবহন করতে পারে.

ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক নাড়ার জন্য শক্তি সামঞ্জস্য করা (ইএমএস): বৈদ্যুতিক আর্ক ফার্নেস বা রিফাইনিং ফার্নেসের জন্য, ইন্ডাকশন কয়েলের বর্তমান এবং ফ্রিকোয়েন্সি অপ্টিমাইজ করা শক্তিশালী ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফোর্স তৈরি করতে পারে, গলিত ইস্পাত জোরালো আন্দোলন ড্রাইভিং. গলে যাওয়া টংস্টেন বা ভাসমান টাইটানিয়ামকে গলে যাওয়ার মূল প্রবাহে আঁকার জন্য এটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ.
গ্যাস Stirring (আর্গন): চুল্লির নীচে ছিদ্রযুক্ত প্লাগের মাধ্যমে আর্গন গ্যাস ইনজেক্ট করা গলিত ইস্পাতকে নাড়াতে ক্রমবর্ধমান বুদবুদের উচ্ছ্বাসকে ব্যবহার করে. এটি ফুল-পুল নাড়ার জন্য একটি খুব কার্যকর পদ্ধতি, LF পরিশোধন চুল্লি জন্য বিশেষভাবে উপযুক্ত, এবং কার্যকরভাবে কম ঘনত্বের ধাতুর ফ্লোটেশন এবং উচ্চ-ঘনত্বের ধাতুর নিষ্পত্তিকে মোকাবেলা করতে পারে.
ট্যাপিং স্ট্রিম এবং খাওয়ানোর অবস্থান অপ্টিমাইজ করা: লঘুপাত সময় alloying, গলিত ইস্পাত মই থেকে টুন্ডিশ বা ছাঁচে ঢেলে দেওয়ার মতো অশান্তিকে কাজে লাগিয়ে, মিশ্রনকে উন্নীত করতে তরলের গতিশক্তির ব্যবহার করতে পারে. অতিরিক্তভাবে, সবচেয়ে তীব্রভাবে আলোড়িত অঞ্চলে সংকর ধাতু যোগ করা (যেমন, ইলেক্ট্রোড হট স্পট কাছাকাছি বা আর্গন ফুঁ plume মধ্যে) উল্লেখযোগ্যভাবে দক্ষতা উন্নত করতে পারেন.

3.খাদ বৈশিষ্ট্য অপ্টিমাইজ করা

উপযুক্ত খাদ নির্বাচন কণা আকার: উচ্চ গলনাঙ্ক-বিন্দু alloys জন্য, ওভারসাইজড লাম্প মানে আর দ্রবীভূত হওয়ার সময়. এগুলিকে একটি উপযুক্ত আকারে চূর্ণ করা নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল বৃদ্ধি করে এবং দ্রবীভূতকরণকে ত্বরান্বিত করে. যাহোক, সহজে অক্সিডাইজড টাইটানিয়ামের জন্য, অত্যধিক সূক্ষ্ম পাউডার পোড়া ক্ষতি বাড়াতে পারে.
ব্যবহার করে ওস্তাদ সংকর ধাতু: নিম্ন গলনাঙ্কের সাথে প্রাক-তৈরি মাস্টার অ্যালয় ব্যবহার করা (যেমন ফেরো-টাংস্টেন বা ফেরো-টাইটানিয়াম) খাঁটি ধাতুর পরিবর্তে আদর্শ শিল্প অনুশীলন. এটি কার্যকরভাবে সংকর উপাদানের গলিত তাপমাত্রা কমায় এবং গলিত লোহাতে এর ভেজাতা এবং দ্রবণীয়তা উন্নত করে.

উপসংহার

মিশ্র ধাতুগুলির অ-ইনিফর্ম গলে যাওয়া সীমিত দ্রবীভূত গতিবিদ্যার সরাসরি প্রকাশ।. তা হোক না কেন “ডুবে যাওয়া এবং ধীরে ধীরে দ্রবীভূত হওয়া” টংস্টেন বা এর “ভাসমান এবং সহজ জারণ” টাইটানিয়াম এর, খেলার মধ্যে গভীর শারীরিক ধাতুবিদ্যা নীতি আছে. দ্রবীভূতকরণ প্রক্রিয়া এবং বিভিন্ন সংকর উপাদানগুলির বিস্তারের বৈশিষ্ট্যগুলির একটি গভীর উপলব্ধি, অপ্টিমাইজেশান কৌশলগুলির লক্ষ্যযুক্ত বাস্তবায়নের সাথে মিলিত যেমন প্রিহিটিং, ব্যাচ খাওয়ানো, এবং জোরালো আলোড়ন, কম্পোজিশনাল সেগ্রিগেশন সমাধান এবং উচ্চ-মানের অর্জনের অপরিহার্য পথ, ইস্পাত পণ্যের স্থিতিশীল উত্পাদন.