การนำทรายโครไมต์จากแอฟริกาใต้มาใช้ในการหล่อเหล็กนั้น เนื่องมาจากจุดหลอมเหลวที่สูง เสถียรภาพทางความร้อนที่ดีเยี่ยม และความต้านทานการแทรกซึมของโลหะ ต่อไปนี้คือการวิเคราะห์การใช้งานเฉพาะและข้อดีของทรายโครไมต์จากแอฟริกาใต้:
1. เป็นวัสดุหล่อ
ที่ทนไฟ: ทรายโครไมต์จากแอฟริกาใต้มีจุดหลอมเหลวประมาณ 1900°C ซึ่งสูงกว่าอุณหภูมิการหล่อเหล็กมาก (โดยทั่วไปอยู่ที่ 1500-1600°C) ทนอุณหภูมิสูงในเหล็กหลอมเหลวได้อย่างมีประสิทธิภาพ และลดความเสี่ยงของการเผาผนึก
การขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำ: ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวที่ต่ำที่อุณหภูมิสูงช่วยลดการแตกร้าวหรือการเสียรูปในงานหล่อที่เกิดจากความเค้นเนื่องจากความร้อน ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับงานหล่อเหล็กขนาดใหญ่
ความต้านทานการแทรกซึมของโลหะ: พื้นผิวที่หนาแน่นช่วยป้องกันไม่ให้เหล็กหลอมละลายแทรกซึมเข้าไปในแม่พิมพ์ทราย ช่วยลดข้อบกพร่องในการยึดเกาะของทรายบนพื้นผิว และปรับปรุงพื้นผิวให้สวยงามยิ่งขึ้น
การใช้งาน: ใช้โดยทั่วไปสำหรับการขัดผิว (ชั้นผิวที่สัมผัสกับเหล็กหลอมเหลว) ในชิ้นงานหล่อเหล็ก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเหล็กกล้าอัลลอยด์สูงและชิ้นงานหล่อสแตนเลสที่ต้องการคุณภาพพื้นผิวสูง
2. การเคลือบหรือสารเติมแต่ง
การเคลือบผงแร่โครเมียม: ทรายแร่โครเมียมจะถูกบดให้เป็นผงและผสมกับน้ำหรือแอลกอฮอล์เพื่อสร้างการเคลือบที่ทนไฟ จากนั้นจึงพ่นเคลือบลงบนพื้นผิวของแม่พิมพ์ทรายหรือแกนทรายเพื่อเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อน
การใช้งานแบบผสมผสาน: ผสมกับวัสดุ เช่น ทรายซิลิกา เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการทนไฟโดยรวม (ตัวอย่างเช่น ทรายซิลิกามีต้นทุนต่ำแต่ขาดคุณสมบัติการทนไฟ การผสมกันสามารถสร้างสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและต้นทุนได้)
3. การประยุกต์ใช้ในการหล่อแบบลงทุน
การเสริมแรงเปลือกแม่พิมพ์: ในการหล่อแบบลงทุนที่มีความแม่นยำ ทรายแร่โครเมียมสามารถนำมาใช้เพื่อสร้างชั้นเสริมแรงเปลือกแม่พิมพ์ ปรับปรุงความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง และลดการเสียรูป
4. ข้อกำหนดกระบวนการพิเศษ
การหล่อแบบหนาและส่วนหน้ากว้าง: สำหรับการหล่อเหล็กที่มีผนังหนา ทรายแร่โครเมียมจะมีค่าสัมประสิทธิ์การกักเก็บความร้อนสูง ซึ่งส่งเสริมการแข็งตัวแบบมีทิศทางและลดข้อบกพร่องจากการหดตัว
โลหะผสมที่มีฤทธิ์ เช่น เหล็กที่มีแมงกานีสสูง: ทรายแร่โครเมียมมีความเฉื่อยทางเคมี โดยลดปฏิกิริยากับธาตุที่มีปฏิกิริยา เช่น แมงกานีส และป้องกันการรวมตัวของออกไซด์บนพื้นผิวการหล่อ
ข้อดีของทรายโครไมต์จากแอฟริกาใต้
ปริมาณเหล็กโครเมียมสูง (Cr₂O₃ ≥ 45%): ให้ความทนทานต่อวัสดุทนไฟและตะกรันได้ดีเยี่ยม
สิ่งเจือปนต่ำ (เช่น SiO₂ และ Fe₂O₃ ต่ำ): ลดปฏิกิริยาเคมีกับเหล็กหลอมเหลวและลดความเสี่ยงของการเกิดรูพรุน
ทรัพยากรอุดมสมบูรณ์: แอฟริกาใต้เป็นผู้ผลิตแร่โครเมียมรายใหญ่ของโลก และมีปริมาณแร่ที่คงที่ อย่างไรก็ตาม ควรให้ความสำคัญกับผลกระทบของนโยบายคุ้มครองสิ่งแวดล้อมต่อการส่งออก
ข้อควรระวัง:
ต้นทุนสูง: โดยทั่วไปใช้ในพื้นที่ (เช่น ทรายขัดหน้า) เพื่อควบคุมต้นทุน
การควบคุมฝุ่น: ทรายโครไมต์มีโครเมียมไตรวาเลนต์ในปริมาณเล็กน้อย ซึ่งต้องใช้มาตรการควบคุมฝุ่นระหว่างการประมวลผล (ถึงแม้จะมีพิษต่ำ แต่การสูดดมในระยะยาวก็เป็นอันตราย)
การรีไซเคิล: ทรายที่รีไซเคิลได้สามารถนำมาใช้ซ้ำได้โดยการฟื้นฟู ซึ่งจะช่วยลดการปล่อยทรายเสีย
ตัวอย่างกระบวนการทั่วไป:
การขึ้นรูป: ทรายหน้าใช้ทรายแร่โครเมียม 100% และทรายด้านหลังใช้ทรายซิลิกาหรือทรายรีไซเคิล
การเคลือบ: พ่นแอลกอฮอล์เคลือบผงโครไมต์ให้แห้งแล้วจึงหล่อ
การทำความสะอาด: หลังจากที่ชิ้นงานหล่อเย็นลง ทรายโครไมต์จะถูกลอกออกได้ง่าย ช่วยลดเวลาในการทำความสะอาด
การใช้ทรายโครไมต์จากแอฟริกาใต้โดยมีเหตุผลสามารถปรับปรุงผลผลิต คุณภาพพื้นผิว และความแม่นยำของมิติของชิ้นงานหล่อเหล็กได้อย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสาขาชิ้นงานหล่อเหล็กระดับไฮเอนด์
