کاربرد ماسه کرومیت آفریقای جنوبی در ریخته‌گری فولاد در درجه اول به دلیل نقطه ذوب بالا، پایداری حرارتی عالی و مقاومت در برابر نفوذ فلز است. در ادامه به تجزیه و تحلیل کاربردها و مزایای خاص آن پرداخته شده است:
۱. به عنوان ماده قالب‌گیری
نسوز: ماسه کرومیت آفریقای جنوبی نقطه ذوب تقریباً ۱۹۰۰ درجه سانتیگراد دارد که بسیار بالاتر از دمای ریخته‌گری فولاد (معمولاً ۱۵۰۰-۱۶۰۰ درجه سانتیگراد) است. این ماده به طور مؤثر در برابر دماهای بالا در فولاد مذاب مقاومت می‌کند و خطر تفجوشی را کاهش می‌دهد.
انبساط حرارتی پایین: ضریب انبساط حرارتی پایین آن در دماهای بالا، ترک خوردگی یا تغییر شکل در قطعات ریخته گری شده ناشی از تنش حرارتی را کاهش می‌دهد و آن را به ویژه برای ریخته گری فولادهای بزرگ مناسب می‌سازد.
مقاومت در برابر نفوذ فلز: سطح متراکم آن از نفوذ فولاد مذاب به قالب ماسه‌ای جلوگیری می‌کند و باعث کاهش عیوب چسبندگی سطحی به ماسه و بهبود کیفیت سطح می‌شود.
کاربردها: معمولاً برای ماسه سطحی (لایه سطحی که با فولاد مذاب در تماس است) در ریخته‌گری‌های فولادی، به ویژه برای ریخته‌گری‌های فولاد پرآلیاژ و فولاد ضد زنگ که به کیفیت سطح بالایی نیاز دارند، استفاده می‌شود.
۲. به عنوان پوشش یا افزودنی
پوشش پودری سنگ معدن کروم: ماسه سنگ معدن کروم به صورت پودر آسیاب شده و با آب یا الکل مخلوط می‌شود تا یک پوشش نسوز ایجاد شود. سپس این پوشش روی سطح قالب‌های ماسه‌ای یا هسته‌ها اسپری می‌شود تا مقاومت در برابر خوردگی را افزایش دهد.
کاربرد ترکیبی: با موادی مانند ماسه سیلیس مخلوط می‌شود تا عملکرد کلی دیرگداز بهبود یابد (برای مثال، ماسه سیلیس کم‌هزینه است اما فاقد خواص دیرگدازی است؛ مخلوط کردن می‌تواند عملکرد و هزینه را متعادل کند).
۳. کاربردها در ریخته‌گری دقیق
تقویت پوسته قالب: در ریخته‌گری دقیق، ماسه سنگ کروم می‌تواند برای تشکیل لایه تقویت پوسته قالب استفاده شود که باعث بهبود استحکام در دمای بالا و کاهش تغییر شکل می‌شود.
۴. الزامات فرآیند ویژه
ریخته‌گری‌های ضخیم و مقاطع بزرگ: برای ریخته‌گری‌های فولادی با دیواره ضخیم، ماسه سنگ کروم ضریب ذخیره‌سازی حرارتی بالایی دارد که باعث انجماد جهت‌دار و کاهش عیوب انقباضی می‌شود.
آلیاژهای فعال مانند فولاد پر منگنز: ماسه سنگ کروم از نظر شیمیایی بی‌اثر است و واکنش‌ها با عناصر واکنش‌پذیر مانند منگنز را کاهش می‌دهد و از تشکیل آخال‌های اکسیدی روی سطح ریخته‌گری جلوگیری می‌کند.
مزایای ماسه کرومیت آفریقای جنوبی
محتوای بالای آهن کروم (Cr₂O₃ ≥ ۴۵٪): مقاومت عالی در برابر دیرگدازی و سرباره ایجاد می‌کند.
ناخالصی‌های کم (مثلاً SiO₂ و Fe₂O₃ کم): واکنش‌های شیمیایی با فولاد مذاب را کاهش می‌دهد و خطر تخلخل را کم می‌کند.
منابع غنی: آفریقای جنوبی یکی از تولیدکنندگان عمده جهانی سنگ معدن کروم با عرضه پایدار است. با این حال، باید به تأثیر سیاست‌های حفاظت از محیط زیست بر صادرات توجه شود.
اقدامات احتیاطی:
هزینه بالا: معمولاً به صورت محلی (مثلاً ماسه روکار) برای کنترل هزینه‌ها استفاده می‌شود.
کنترل گرد و غبار: ماسه کرومیت حاوی مقادیر کمی کروم سه ظرفیتی است که نیاز به اقدامات کنترل گرد و غبار در طول فرآوری دارد (اگرچه سمیت کمی دارد، اما استنشاق طولانی مدت آن مضر است).
بازیافت: شن و ماسه قابل بازیافت را می‌توان از طریق بازسازی دوباره استفاده کرد و انتشار شن و ماسه زائد را کاهش داد.
مثال فرآیند معمول:
قالب‌گیری: در ماسه رو از ۱۰۰٪ ماسه سنگ کروم و در ماسه پشت از ماسه سیلیس یا ماسه بازیافتی استفاده می‌شود.
پوشش: پوشش الکل پودر کرومیت را اسپری کنید، خشک کنید و سپس قالب‌گیری کنید.
تمیز کردن: پس از خنک شدن قطعه ریخته‌گری، ماسه کرومیت به راحتی جدا می‌شود و زمان تمیز کردن را کاهش می‌دهد.
استفاده منطقی از ماسه کرومیت آفریقای جنوبی می‌تواند به طور قابل توجهی بازده، کیفیت سطح و دقت ابعادی ریخته‌گری فولاد، به ویژه در زمینه ریخته‌گری فولادهای پیشرفته را بهبود بخشد.
