ทรายโครไมต์ (FeCr₂O₄)เป็นทรายหล่อชนิดพิเศษประสิทธิภาพสูง ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับทำแม่พิมพ์/แกนหล่อในงานหล่อเหล็ก เหล็กหล่อ และโลหะผสมสูง มีคุณสมบัติเด่นคือ ทนความร้อนสูง ขยายตัวต่ำ นำความร้อนได้ดี และป้องกันการซึมผ่านได้ดีเยี่ยม
1. ส่วนประกอบทางเคมี (เกรดสำหรับงานหล่อโลหะ)
| รายการ | ข้อกำหนดมาตรฐาน | หมายเหตุ |
|---|---|---|
| Cr₂O₃ (โครเมียมออกไซด์) | ≥45% (เบี้ยประกันภัย ≥46–50%) | ดัชนีแกนกลาง: ยิ่งสูง ยิ่งทนไฟได้ดี |
| SiO₂ (ซิลิกา) | ≤1.0% | ปริมาณซิลิกาต่ำช่วยป้องกันการเกิดรอยแตก/ข้อบกพร่องจากการขยายตัว |
| เฟโอ (เหล็กออกไซด์) | ≤26.5% | ส่งผลต่ออัตราส่วน Cr/Fe |
| Al₂O₃ (อลูมินา) | ≤15.5% | ช่วยเพิ่มเสถียรภาพที่อุณหภูมิสูง |
| เอ็มจีโอ (แมกนีเซีย) | ≤10% | ควบคุมพฤติกรรมการเผาผนึก |
| CaO (แคลเซียม) | ≤0.3% | ลดการเกิดตะกรันให้น้อยที่สุด |
| พี (ฟอสฟอรัส) | ≤30 ppm (0.003%) | ช่วยป้องกันการเปราะแตกของวัสดุหล่อ |
| ซัลเฟอร์ (S) | ≤30 ppm (0.003%) | ป้องกันการแตกร้าวจากความร้อน |
| อัตราส่วน Cr/Fe | ≥1.55:1 | มีความสำคัญต่อประสิทธิภาพการทำงานของโรงหล่อ |
| ค่า pH | 7–8.5 | เป็นกลาง ไม่ทำปฏิกิริยากับโลหะหลอมเหลว |
2. คุณสมบัติทางกายภาพและทางความร้อน
| คุณสมบัติ | ค่าทั่วไป | |
|---|---|---|
| โครงสร้างผลึก | สปิเนล (FeCr₂O₄) | |
| สี | สีน้ำตาลดำถึงดำ | |
| ความแข็งโมห์ส | 5.5–6 | |
| ความหนาแน่นที่แท้จริง | 4.0–4.8 กรัม/ซม³ | |
| ความหนาแน่นรวม | ~2.5–2.8 กรัม/ซม³ (≈160 ปอนด์/ฟุต³) | |
| จุดหลอมเหลว | ~2180°C | |
| ทนไฟ | >1800°C | |
| อุณหภูมิการเผาผนึก | >1800°C | |
| การนำความร้อน | ทรายซิลิกา 2–3 เท่า | การระบายความร้อนอย่างรวดเร็วช่วยส่งเสริมการแข็งตัวแบบมีทิศทาง |
| การขยายตัวทางความร้อนเชิงเส้น | ต่ำมาก | ลดการเกิดเส้นเลือดฝอยและการบิดเบี้ยว |
| ความชื้น | ≤0.1% | สำหรับระบบยึดติดด้วยเรซิน |
3. ขนาดเมล็ด (เกรด AFS)
เกรดเหล็กหล่อทั่วไป: AFS 20–25, 25–30, 30–35, 40–45, 45–50, 45-55, 50–60
- การกระจายตัวของอนุภาคที่แคบช่วยให้การไหลและการอัดแน่นดีขึ้น
- เกรดหยาบ (AFS 20–35): การหล่อแบบโฟมหาย การหล่อแบบหน้าตัดหนา
- เกรดละเอียดกว่า (AFS 40–60): วัสดุสำหรับเจาะแกนละเอียดและทรายสำหรับหน้างาน
4. ข้อได้เปรียบที่สำคัญในการหล่อ
- ทนความร้อนสูง : ทนอุณหภูมิการหล่อได้สูงกว่า 1600°C สำหรับเหล็กและโลหะผสมคุณภาพสูง
- การขยายตัวทางความร้อนต่ำ : ช่วยลดการเกิดริ้วลาย และเพิ่มความแม่นยำของขนาด
- การนำความร้อนสูง : ทำหน้าที่เป็นตัวระบายความร้อนภายใน ช่วยลดการหดตัวและการฉีกขาดขณะร้อน
- ป้องกันการซึมผ่าน : การเผาผนึกแบบของแข็งก่อให้เกิดชั้นกั้นที่หนาแน่น ป้องกันการไหม้ติด
- ความเฉื่อยทางเคมี : ทนต่อตะกรันด่าง ไม่ทำปฏิกิริยากับโลหะผสม Fe/Cr/Mn
- นำกลับมาใช้ใหม่ได้ : สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้หลายรอบ
5. การใช้งานทั่วไป
- เหล็กหล่อขนาดใหญ่/หนัก : กังหันน้ำ, เครื่องกำเนิดไฟฟ้า, ถังแรงดัน
- เหล็กกล้าแมงกานีสสูง/โครเมียมสูง : ชิ้นส่วนทนการสึกหรอ (เช่น ฟันเครื่องบด)
- ชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูง : บล็อกเครื่องยนต์ วาล์ว ใบพัด
- ทรายผิวหน้า : ใช้แทนที่ซิลิกาในบริเวณที่สำคัญเพื่อป้องกันข้อบกพร่อง
- การหล่อแบบโฟมหาย/การหล่อแบบเปลือก : การหล่อชิ้นงานที่มีพื้นผิวเรียบและซับซ้อน