L’impiego della sabbia di cromite sudafricana nella fusione dell’acciaio è dovuto principalmente al suo elevato punto di fusione, all’eccellente stabilità termica e alla resistenza alla penetrazione del metallo. Di seguito un’analisi delle sue specifiche applicazioni e dei suoi vantaggi:
1. Come materiale di stampaggio
Refrattario: la sabbia di cromite sudafricana ha un punto di fusione di circa 1900 °C, molto più alto della temperatura di fusione dell’acciaio (tipicamente 1500-1600 °C). Questo resiste efficacemente alle alte temperature dell’acciaio fuso e riduce il rischio di sinterizzazione.
Bassa dilatazione termica: il suo basso coefficiente di dilatazione ad alte temperature riduce le crepe o le deformazioni nei getti causate dallo stress termico, rendendolo particolarmente adatto per getti di acciaio di grandi dimensioni.
Resistenza alla penetrazione del metallo: la sua superficie densa impedisce all’acciaio fuso di penetrare nello stampo di sabbia, riducendo i difetti di adesione della sabbia in superficie e migliorando la finitura superficiale.
Applicazioni: comunemente utilizzato per la sabbia superficiale (lo strato superficiale a contatto con l’acciaio fuso) nelle fusioni di acciaio, in particolare per fusioni di acciaio altolegato e acciaio inossidabile che richiedono un’elevata qualità superficiale.
2. Come rivestimento o additivo
: Rivestimento in polvere di minerale di cromo: la sabbia di minerale di cromo viene macinata fino a ottenere una polvere e miscelata con acqua o alcol per creare un rivestimento refrattario. Questo rivestimento viene poi spruzzato sulla superficie di stampi o anime di sabbia per migliorarne la resistenza alla corrosione.
Uso misto: miscelato con materiali come la sabbia silicea per migliorare le prestazioni refrattarie complessive (ad esempio, la sabbia silicea è economica ma non ha proprietà refrattarie; la miscelazione può bilanciare prestazioni e costi).
3. Applicazioni nella fusione
a cera persa Rinforzo del guscio dello stampo: nella fusione a cera persa di precisione, la sabbia di minerale di cromo può essere utilizzata per formare uno strato di rinforzo del guscio dello stampo, migliorando la resistenza alle alte temperature e riducendo la deformazione.
4. Requisiti di processo speciali
Getti spessi e di grandi dimensioni: per i getti di acciaio a pareti spesse, la sabbia di minerale di cromo ha un elevato coefficiente di accumulo di calore, che favorisce la solidificazione direzionale e riduce i difetti di ritiro.
Leghe attive come l’acciaio ad alto contenuto di manganese: la sabbia di minerale di cromo è chimicamente inerte, il che riduce le reazioni con elementi reattivi come il manganese e previene inclusioni di ossido sulla superficie della fusione.
Vantaggi della sabbia di cromite sudafricana
Elevato contenuto di ferro e cromo (Cr₂O₃ ≥ 45%): garantisce un’eccellente resistenza refrattaria e alle scorie.
Bassa impurità (ad esempio, basso contenuto di SiO₂ e Fe₂O₃): riduce le reazioni chimiche con l’acciaio fuso e riduce il rischio di porosità.
Ricche risorse: il Sudafrica è un importante produttore mondiale di minerale di cromo, con una fornitura stabile. Tuttavia, occorre prestare attenzione all’impatto delle politiche di tutela ambientale sulle esportazioni.
Precauzioni:
Costo elevato: solitamente utilizzato localmente (ad esempio, sabbia per facciate) per controllare i costi.
Controllo della polvere: la sabbia di cromite contiene tracce di cromo trivalente, che richiede misure di controllo della polvere durante la lavorazione (sebbene abbia una bassa tossicità, l’inalazione a lungo termine è dannosa).
Riciclo: la sabbia riciclabile può essere riutilizzata tramite rigenerazione, riducendo le emissioni di sabbia di scarto.
Esempio di processo tipico:
stampaggio: la sabbia frontale utilizza sabbia di minerale di cromo al 100%, mentre la sabbia posteriore utilizza sabbia silicea o sabbia recuperata.
Rivestimento: spruzzare polvere di cromite con rivestimento alcolico, asciugare e quindi colare.
Pulizia: una volta raffreddata la fusione, la sabbia di cromite può essere facilmente rimossa, riducendo i tempi di pulizia.
L’uso razionale della sabbia di cromite sudafricana può migliorare significativamente la resa, la qualità superficiale e la precisione dimensionale delle fusioni di acciaio, in particolare nel campo della fusione di acciaio di alta gamma.
