Ứng dụng của cát cromit Nam Phi trong đúc thép chủ yếu nhờ điểm nóng chảy cao, độ ổn định nhiệt tuyệt vời và khả năng chống thấm kim loại. Sau đây là phân tích về các ứng dụng và ưu điểm cụ thể của nó:
1. Là vật liệu đúc
chịu lửa: Cát cromit Nam Phi có nhiệt độ nóng chảy khoảng 1900°C, cao hơn nhiều so với nhiệt độ đúc thép (thường là 1500-1600°C). Vật liệu này chịu được nhiệt độ cao trong thép nóng chảy và giảm nguy cơ thiêu kết.
Độ giãn nở nhiệt thấp: Hệ số giãn nở thấp ở nhiệt độ cao giúp giảm nứt hoặc biến dạng trong vật đúc do ứng suất nhiệt, đặc biệt phù hợp để đúc thép lớn.
Khả năng chống thấm kim loại: Bề mặt dày đặc ngăn không cho thép nóng chảy thấm vào khuôn cát, giảm thiểu khuyết tật bám dính cát bề mặt và cải thiện độ hoàn thiện bề mặt.
Ứng dụng: Thường được sử dụng cho cát mặt (lớp bề mặt tiếp xúc với thép nóng chảy) trong đúc thép, đặc biệt đối với đúc thép hợp kim cao và thép không gỉ yêu cầu chất lượng bề mặt cao.
2. Lớp phủ hoặc phụ gia
: Bột phủ quặng crom: Cát quặng crom được nghiền thành bột và trộn với nước hoặc cồn để tạo thành lớp phủ chịu lửa. Lớp phủ này sau đó được phun lên bề mặt khuôn cát hoặc lõi để tăng khả năng chống ăn mòn.
Công dụng hỗn hợp: Trộn với các vật liệu như cát silica để cải thiện hiệu suất chịu lửa tổng thể (ví dụ, cát silica có giá thành thấp nhưng không có đặc tính chịu lửa; việc trộn có thể cân bằng hiệu suất và chi phí).
3. Ứng dụng trong đúc
mẫu chảy Gia cố vỏ khuôn: Trong đúc mẫu chảy chính xác, cát quặng crom có thể được sử dụng để tạo thành lớp gia cố vỏ khuôn, cải thiện độ bền nhiệt độ cao và giảm biến dạng.
4. Yêu cầu quy trình đặc biệt
Đúc thép dày và lớn: Đối với đúc thép thành dày, cát quặng crom có hệ số lưu trữ nhiệt cao, giúp thúc đẩy quá trình đông đặc theo hướng và giảm khuyết tật co ngót.
Hợp kim hoạt động như thép có hàm lượng mangan cao: Cát quặng crom trơ về mặt hóa học, làm giảm phản ứng với các nguyên tố phản ứng như mangan và ngăn ngừa tạp chất oxit trên bề mặt đúc.
Ưu điểm của cát cromit Nam Phi
Hàm lượng sắt crom cao (Cr₂O₃ ≥ 45%): Có khả năng chịu lửa và chống xỉ tuyệt vời.
Ít tạp chất (ví dụ: SiO₂ và Fe₂O₃ thấp): Giảm phản ứng hóa học với thép nóng chảy và giảm nguy cơ hình thành lỗ xốp.
Tài nguyên phong phú: Nam Phi là nhà sản xuất quặng crom lớn trên thế giới, với nguồn cung ổn định. Tuy nhiên, cần lưu ý đến tác động của các chính sách bảo vệ môi trường đối với xuất khẩu.
Biện pháp phòng ngừa:
Chi phí cao: Thường được sử dụng tại địa phương (ví dụ, cát mặt) để kiểm soát chi phí.
Kiểm soát bụi: cát cromit chứa một lượng nhỏ crom hóa trị ba, cần có biện pháp kiểm soát bụi trong quá trình xử lý (mặc dù độc tính thấp nhưng hít phải trong thời gian dài sẽ có hại).
Tái chế: Cát tái chế có thể được tái sử dụng thông qua quá trình tái sinh, giúp giảm lượng cát thải ra.
Ví dụ về quy trình điển hình:
Đúc khuôn: Cát mặt sử dụng 100% cát quặng crom, còn cát mặt sau sử dụng cát silica hoặc cát tái chế.
Lớp phủ: Xịt một lớp cồn bột crom, để khô rồi đúc.
Vệ sinh: Sau khi đúc nguội, cát cromit có thể dễ dàng bóc ra, giúp giảm thời gian vệ sinh.
Việc sử dụng hợp lý cát cromit Nam Phi có thể cải thiện đáng kể năng suất, chất lượng bề mặt và độ chính xác về kích thước của sản phẩm đúc thép, đặc biệt là trong lĩnh vực đúc thép cao cấp.
