Cát cromit là một vật liệu tạo khuôn quan trọng và thường không thể thiếu trong quá trình đúc thép hợp kim, đặc biệt là đối với các ứng dụng đòi hỏi cao liên quan đến thép hợp kim cao, các vật đúc lớn và các tiết diện nặng. Các đặc tính độc đáo của nó giải quyết được nhiều thách thức vốn có trong việc đúc các vật liệu tiên tiến này.
1. Ưu điểm của cát cromit
Cát cromit vượt trội hơn cát silica thông thường ở những nơi mà cát silica tiêu chuẩn không đáp ứng được, đặc biệt là với các hợp kim như thép không gỉ, thép mangan cao, thép chịu nhiệt và thép crom cao .
Độ ổn định nhiệt và hóa học vượt trội:
Độ chịu nhiệt cao: Điểm nóng chảy >1800°C, dễ dàng chịu được nhiệt độ rót thép hợp kim (thường là 1550-1650°C trở lên).
Tính trơ hóa học: Trung tính đến hơi kiềm. Nó chống lại sự thấm ướt và phản ứng với các oxit kim loại (FeO, MnO) và xỉ kiềm, ngăn ngừa sự xâm nhập hóa học/cháy bám nghiêm trọng — một vấn đề lớn với các nguyên tố phản ứng như Cr, Mn và Ti trong thép hợp kim.
Khả năng làm lạnh cao (Công suất làm lạnh):
Độ dẫn nhiệt cao hơn cát silic từ 3-4 lần . Điều này thúc đẩy quá trình đông cứng nhanh chóng, dẫn đến:
Tinh chỉnh cấu trúc vi mô sau khi đúc , cải thiện các tính chất cơ học.
Giảm thiểu hiện tượng rỗ khí và co ngót trong các tiết diện dày.
Giảm thiểu sự xâm nhập của kim loại, cho bề mặt sạch hơn.
Hệ số giãn nở nhiệt thấp:
Hầu như không trải qua sự thay đổi pha nào khi nung nóng, loại bỏ các khuyết tật liên quan đến sự giãn nở như hình thành các đường vân, cong vênh và các vết lõm hình đuôi chuột .
Tiềm năng phục hồi tuyệt vời:
Mặc dù đắt tiền, nhưng nó có thể được tái chế hiệu quả bằng phương pháp khô (nghiền, sàng lọc, tách từ) và tái sử dụng, giúp cải thiện hiệu quả chi phí.
2. Các ứng dụng chính trong đúc thép hợp kim
| Ứng dụng | Mục đích và lợi ích |
|---|---|
| Đối diện với cát | Ứng dụng phổ biến nhất . Một lớp (20-50mm) được phủ lên bề mặt khoang khuôn đóng vai trò như một lớp chắn chịu nhiệt và trơ. Cát lót có thể là cát silica rẻ hơn. |
| Điểm nóng & Vùng dày | Được đặt ở những khu vực dễ bị rỗ do co ngót để đẩy nhanh quá trình làm nguội và thúc đẩy quá trình đông đặc theo hướng mong muốn. |
| Các lõi dành cho các tính năng nội bộ phức tạp | Được sử dụng cho các lõi khó làm mát hoặc làm sạch, hoặc nơi có khả năng kim loại xâm nhập. |
| Hệ thống van và ống dẫn | Ngăn ngừa sự xói mòn của các kênh rót, đảm bảo kim loại sạch hơn đi vào khoang. |
| Các vật đúc lớn/nặng | Việc kiểm tra này gần như thiết yếu đối với các bộ phận như nồi chứa xỉ, vỏ máy nghiền, vỏ bơm, thân van và các bộ phận tuabin để đảm bảo chất lượng và độ bền bề mặt. |
3. Các đặc tính chính của cát cromit
Thành phần hóa học (% theo khối lượng):
Cr₂O₃: ≥ 45% (Loại cao cấp >46%). Nguồn gốc chính của tính khó nóng chảy.
SiO₂: ≤ 3% (Càng thấp càng tốt). Hàm lượng silica cao làm giảm khả năng chịu nhiệt và thúc đẩy các phản ứng tạo xỉ.
FeO (dưới dạng Fe₂O₃): ~18-22%. Phải ổn định. Ảnh hưởng đến độ kiềm của cát.
CaO + MgO: Có lợi cho tính kiềm, nhưng cần được kiểm soát.
LOI (Mất khối lượng khi nung): ≤ 0,5%. Cho thấy hàm lượng chất dễ bay hơi/nước thấp.
Tính chất vật lý:
Độ mịn hạt AFS: Thường là 45-55, 55-65 hoặc 70-100. Độ mịn hạt càng cao càng tốt.
Độ pH: Trung tính (~7.0-8.5). Quan trọng đối với khả năng tương thích của chất kết dính nhựa.
Thành phần từ tính: Nên ở mức tối thiểu (<0,5%).
Các nguyên tố có hại: Giới hạn nghiêm ngặt đối với Lưu huỳnh (S) và Phốt pho (P) để ngăn ngừa sự nhiễm bẩn thép.