يُعزى استخدام رمل الكروميت الجنوب أفريقي في صب الفولاذ بشكل رئيسي إلى درجة انصهاره العالية، وثباته الحراري الممتاز، ومقاومته لاختراق المعادن. فيما يلي تحليل لتطبيقاته ومزاياه المحددة:
١. كمادة صب
مقاومة للحرارة: رمل الكروميت الجنوب أفريقي له درجة انصهار تبلغ حوالي ١٩٠٠ درجة مئوية، وهي أعلى بكثير من درجة حرارة صب الفولاذ (عادةً ١٥٠٠-١٦٠٠ درجة مئوية). هذا يتحمل بفعالية درجات الحرارة العالية في الفولاذ المنصهر، ويقلل من خطر التلبيد.
التمدد الحراري المنخفض: معامل التمدد المنخفض في درجات الحرارة العالية يقلل من التشقق أو التشوه في المسبوكات الناتجة عن الإجهاد الحراري، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص للمسبوكات الفولاذية الكبيرة.
مقاومة اختراق المعادن: يمنع سطحها الكثيف الفولاذ المنصهر من اختراق قالب الرمل، مما يقلل من عيوب التصاق الرمل السطحي ويحسن تشطيب السطح.
التطبيقات: تستخدم عادة لرمل الوجه (الطبقة السطحية التي تلامس الفولاذ المنصهر) في المسبوكات الفولاذية، وخاصة بالنسبة للصلب عالي السبائك والفولاذ المقاوم للصدأ التي تتطلب جودة سطح عالية.
٢. كطلاء أو مادة مضافة
: طلاء مسحوق خام الكروم: يُطحن رمل خام الكروم إلى مسحوق، ويُخلط بالماء أو الكحول لتكوين طلاء مقاوم للحرارة. ثم يُرش هذا الطلاء على سطح قوالب الرمل أو النوى لتعزيز مقاومته للتآكل.
الاستخدام المختلط: يتم خلطه مع مواد مثل رمل السيليكا لتحسين الأداء الحراري العام (على سبيل المثال، رمل السيليكا منخفض التكلفة ولكنه يفتقر إلى الخصائص الحرارية؛ يمكن للخلط أن يوازن بين الأداء والتكلفة).
3. التطبيقات في الصب الاستثماري
تعزيز غلاف القالب: في الصب الاستثماري الدقيق، يمكن استخدام رمل خام الكروم لتشكيل طبقة تعزيز غلاف القالب، مما يحسن قوة درجات الحرارة العالية ويقلل التشوه.
4. متطلبات العمليات الخاصة
المصبوبات السميكة والكبيرة الحجم: بالنسبة للمصبوبات الفولاذية ذات الجدران السميكة، يتمتع رمل خام الكروم بمعامل تخزين حراري مرتفع، مما يعزز التصلب الاتجاهي ويقلل من عيوب الانكماش.
السبائك النشطة مثل الفولاذ عالي المنغنيز: رمل خام الكروم خامل كيميائيًا، مما يقلل من التفاعلات مع العناصر التفاعلية مثل المنغنيز ويمنع تراكم الأكسيد على سطح الصب.
مزايا رمل الكروميت في جنوب أفريقيا
محتوى عالي من الحديد والكروم (Cr₂O₃ ≥ 45%): يوفر مقاومة ممتازة للحرارة والخبث.
انخفاض الشوائب (على سبيل المثال، انخفاض SiO₂ وFe₂O₃): يقلل من التفاعلات الكيميائية مع الفولاذ المنصهر ويقلل من خطر المسامية.
موارد غنية: تُعدّ جنوب أفريقيا من أكبر مُنتجي خام الكروم عالميًا، وتتمتع بإمدادات مستقرة. ومع ذلك، ينبغي الانتباه إلى تأثير سياسات حماية البيئة على الصادرات.
احتياطات:
التكلفة العالية: يتم استخدامها عادة محليًا (على سبيل المثال، رمل الوجه) للسيطرة على التكاليف.
التحكم في الغبار: يحتوي رمل الكروميت على كميات ضئيلة من الكروم الثلاثي التكافؤ، مما يتطلب اتخاذ تدابير للتحكم في الغبار أثناء المعالجة (على الرغم من انخفاض السمية، فإن استنشاقه على المدى الطويل ضار).
إعادة التدوير: يمكن إعادة استخدام الرمال القابلة لإعادة التدوير من خلال التجديد، مما يقلل من انبعاثات الرمال المهدرة.
مثال نموذجي للعملية:
القولبة: يستخدم الرمل الأمامي 100% من رمل خام الكروم، ويستخدم الرمل الخلفي رمل السيليكا أو الرمل المستصلح.
الطلاء: رش طلاء الكحول بمسحوق الكروميت، ثم تجفيفه، ثم صبه.
التنظيف: بعد أن يبرد الصب، يمكن تقشير رمل الكروميت بسهولة، مما يقلل من وقت التنظيف.
إن الاستخدام العقلاني لرمل الكروميت من جنوب إفريقيا يمكن أن يحسن بشكل كبير العائد وجودة السطح ودقة أبعاد الصب الفولاذي، وخاصة في مجال الصب الفولاذي الراقية.
