ทรายโครไมต์เป็นทรายหล่อคุณภาพสูงชนิดพิเศษที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในงานหล่อเหล็กที่ต้องการประสิทธิภาพสูงสุด ซึ่งคุ้มค่ากับราคาที่สูงกว่าและความซับซ้อนในการจัดการ
| คุณสมบัติทางกายภาพ ( โดยทั่วไป) | องค์ประกอบทางเคมีโดยเฉลี่ย (ทั่วไป) | ||
| พีเอช | 7-9 | Cr2O3 | ≥46.0% |
| สี | สีดำ | ซิโอ2 | ≤1.0% |
| ปริมาณกรด | ≤2ม. | เฟ2โอ3 | ≤28.5% |
| ดิน% | ≤0.1 | สูง | ≤0.30% |
| ความหนาแน่นรวม | 2.5-3.0 กรัม/ ซม³ | เอ็มจีโอ | ≤10.0% |
| ความถ่วงจำเพาะ | 4.0-4.8 กรัม/ซม³ | อัล2โอ3 | ≤15.5% |
| ความชื้น | ≤0.1% | พี | ≤0.003% |
| อุณหภูมิการเผาผนึก | ≥1800℃ | เอส | ≤0.003% |
| กรดอิสระ | 0 | Cr/Fe | 1.55:1 |
| ความหนาแน่นของการบรรจุ | 2.6 กรัม/ซม³ | ||
| อุณหภูมิหลอมเหลว | ≥2180℃ | ||
คุณสมบัติของทรายโครไมต์
-
ความทนทานเป็นพิเศษ
-
จุดหลอมเหลวสูงมาก (~2180°C)สูงกว่าอุณหภูมิการเทของเหล็กกล้าผสมสูงพิเศษอย่างเห็นได้ชัด คุณสมบัตินี้ทำให้เกิดฉนวนกันความร้อนที่ดีเยี่ยม ป้องกันการยุบตัวของผนังแม่พิมพ์และการแทรกซึมของโลหะ
-
-
การนำความร้อนสูง (ปรากฏการณ์ “ความเย็น”)
- ประโยชน์หลักทางด้านโลหะวิทยาคือ ช่วยระบายความร้อนออกจากชิ้นงานหล่อที่กำลังแข็งตัวได้ เร็วกว่าทรายซิลิกาถึง 2-3 เท่าซึ่งส่งผลดีต่อ:
- โครงสร้างเกรนละเอียดขึ้น และคุณสมบัติทางกลดีขึ้น (ความแข็งแรงดึง ความทนทานต่อแรงกระแทก)
- การแข็งตัวแบบมีทิศทาง ในส่วนที่สำคัญ ช่วยลดรูพรุนจากการหดตัว
- อัตราการแข็งตัวที่เร็วขึ้น สามารถเพิ่มผลผลิตได้
-
การขยายตัวทางความร้อนต่ำ
-
มีการขยายตัวเชิงเส้นน้อยมาก (<1%) เมื่อได้รับความร้อน ซึ่งช่วยลด การเกิดเส้นใย การบิดงอ และการโก่งตัว ที่เกิดจากการขยายตัวสูงของทรายซิลิกา (สูงถึง 1.5%) ได้อย่างมาก
-
-
ความเฉื่อยทางเคมี (คุณสมบัติพื้นฐาน)
- เป็นกลางต่อทั้งโลหะผสมเหล็กที่เป็นกรดและ ด่าง ทนต่อการเปียกและการเกิดปฏิกิริยาทางเคมี กับเหล็กหลอมเหลว ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการหล่อ:
- เหล็กกล้าแมงกานีส (เช่น เหล็กกล้าแฮดฟิลด์)
- เหล็กกล้าที่มีโครเมียมสูง (เช่น เหล็กกล้าไร้สนิม เหล็กกล้าดูเพล็กซ์)
- เหล็กอัลลอยชนิดอื่นๆ มีแนวโน้มที่จะเกิดออกไซด์เหนียวและยึดเกาะได้ดี (เช่น แมงกานีสออกไซด์) ซึ่งจะหลอมรวมกับทรายซิลิกา
-
ความหนาแน่นสูง (4.0 – 4.8 กรัม/ซม³)
-
ให้ความเสถียรเชิงกลที่ดีเยี่ยมต่อแรงกดคงที่และแรงกดไดนามิกของโลหะ ช่วยลดการเคลื่อนตัวของผนังแม่พิมพ์
-
การใช้งานในการหล่อเหล็ก
ทรายโครไมต์ไม่ค่อยถูกนำมาใช้เป็นทรายหล่อ 100% เนื่องจากมีราคาสูง การใช้งานจึงเป็นไปตามกลยุทธ์:
-
ทรายปิดผิว (การใช้งานที่พบมากที่สุด): วางทรายโครไมต์เป็นชั้น (โดยทั่วไปหนา 25-100 มม.) ติดกับแบบจำลอง โดยมีทรายซิลิกาหรือโอลิวีนที่ราคาถูกกว่ารองอยู่ด้านหลัง วิธีนี้ช่วยปกป้องพื้นผิวแม่พิมพ์ที่สำคัญ
-
แกนสำหรับชิ้นส่วนหนา: ใช้เป็นแกนสำหรับชิ้นส่วนเหล็กหนา (เช่น บริเวณดุมของวาล์วหรือชิ้นส่วนเฟือง) เพื่อส่งเสริมการแข็งตัวอย่างรวดเร็วและความแข็งแรง
-
การทดแทนตัวระบายความร้อน: สามารถทำหน้าที่เป็น “ตัวระบายความร้อนแบบฉนวน” เพื่อควบคุมการแข็งตัวในรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน ซึ่งการใช้ตัวระบายความร้อนเหล็กไม่เหมาะสม
-
การแก้ปัญหาในพื้นที่ที่มีปัญหา: นำไปใช้ในบริเวณแม่พิมพ์ที่มีแนวโน้มจะเกิดรอยไหม้ รอยซึม หรือรอยแตกเมื่อใช้ทรายซิลิกา
ข้อได้เปรียบที่สำคัญสำหรับโรงหล่อเหล็ก
-
ผิวชิ้นงานหล่อคุณภาพสูง: ลดการไหม้ การแทรกซึมของโลหะ และข้อบกพร่องจากการหลอมละลาย ลดการทำความสะอาดและการขัดแต่งที่มากเกินไป
-
ความแม่นยำของขนาดที่ดีขึ้น: การขยายตัวต่ำช่วยลดการเคลื่อนตัวและการเสียรูปของการหล่อ
-
เพิ่มความแข็งแรงในการหล่อ: ผลของความเย็นช่วยลดข้อบกพร่องจากการหดตัวในชิ้นส่วนที่มีความหนา
-
ความเข้ากันได้กับโลหะผสมที่ทำปฏิกิริยาได้: ช่วยให้สามารถผลิตชิ้นงานหล่อที่มีความสมบูรณ์สูงในเหล็กแมงกานีสและเหล็กโครเมียม ซึ่งมักมีปัญหาเมื่อใช้ทรายซิลิกา
-
โอกาสเพิ่มผลผลิต: การลดข้อบกพร่องจากการหดตัวจะช่วยเพิ่มผลผลิตโดยรวมได้