南非鉻鐵礦砂因其獨特的物理和化學性質,在鑄造行業備受青睞,這些性質使其在鑄造過程中具有顯著優勢。具體原因分析如下:
1. 高耐火性和熱穩定性:鉻鐵礦砂的主要成分是鉻鐵礦(FeCr₂O₄),含有較高的Cr₂O₃含量(通常>46%)。其耐火度可達1900℃以上,遠超過矽砂(約1600℃)。
低熱膨脹係數:在高溫下表現出良好的體積穩定性,不易膨脹變形,有效減少鑄件表面的脈紋和砂粒夾雜等缺陷,特別適用於大型鑄鋼零件或高熔點合金鑄件。
2. 優異的導熱性:鉻鐵砂的導熱性比矽砂高約30%~50%,這加快了鑄件的凝固速度,細化了晶粒結構,提高了鑄件的機械性能(如抗拉強度和韌性),並降低了縮孔和氣孔的發生傾向。
3. 化學惰性強,
二氧化矽含量低:南非鉻鐵礦砂的二氧化矽含量通常低於1%,避免了矽砂在高溫下與熔融金屬(尤其是熔融鋼)反應形成砂黏附層的問題。這顯著減少了鑄件表面的砂黏附缺陷,並提高了清理難度。
抗金屬滲透性:與熔融金屬的潤濕性差,可有效防止熔融金屬滲入砂粒間的縫隙,進而提高鑄件的表面光潔度與尺寸精度。
4. 環境和健康優勢
極低的遊離二氧化矽含量:避免了高溫下矽砂產生石英粉塵(可能導致矽肺病),改善了鑄造車間的工作環境。
無相變特性:在高溫下不會發生晶體轉變,降低了因相變而產生微裂紋的風險。
5. 製程相容性
:適用於各種黏合劑系統:可與樹脂、水玻璃、黏土等黏合劑良好黏合,在 V 型成型和消失模鑄造等製程中表現優異。
高回收性:鉻礦砂硬度高、耐磨性佳,再生後可多次回收利用,降低長期生產成本。
南非鉻礦
資源品質的獨特優勢:南非是世界上最大的鉻礦生產國(約佔全球儲量的70%)。其鉻礦砂具有高Cr₂O₃含量、低雜質含量(如SiO₂和CaO)以及穩定均勻的成分。
合理的粒徑分佈:天然砂粒稜角較少,堆積密度高,滲透性適中,有利於模具排氣和熔融金屬填充。
應用實例
大型鑄鋼零件:例如船用引擎缸體、核電設備零件等,需要耐火度高、熱膨脹係數低的材料。
高合金鋼鑄件:如不鏽鋼和耐熱鋼,避免鉻與石英砂反應,導致鑄件表面鉻含量降低。
精密鑄造:對錶面品質要求高的汽車和航空航太零件。
預防措施:
成本較高:價格約為石英砂的 5-10 倍,通常用作表層砂(僅與熔融金屬表面接觸)。石英砂仍可用作背襯砂以控製成本。
Fe₂O₃含量需要控制:過量的Fe₂O₃含量會導致鑄件表面氧化。南非鉻鐵礦砂的Fe₂O₃含量通常較低(<25%),從而確保更高的品質。



