La sabbia di cromite sudafricana è molto apprezzata nell’industria della fonderia, principalmente per le sue proprietà fisiche e chimiche uniche, che le conferiscono vantaggi significativi nel processo di fusione. I motivi specifici sono analizzati di seguito:
1. Elevata refrattarietà e stabilità termica: il componente principale della sabbia di cromite è la cromite (FeCr₂O₄), contenente un elevato contenuto di Cr₂O₃ (tipicamente >46%). La sua refrattarietà può superare i 1900 °C, superando di gran lunga quella della sabbia silicea (circa 1600 °C).
Basso coefficiente di dilatazione termica: presenta una buona stabilità del volume ad alte temperature, non è soggetto a dilatazione e deformazione e riduce efficacemente difetti quali vene e inclusioni di sabbia sulla superficie dei getti, rendendolo particolarmente adatto per grandi parti in acciaio fuso o getti in leghe ad alto punto di fusione.
2. Eccellente conduttività termica: la conduttività termica della sabbia di cromite è circa il 30%~50% superiore a quella della sabbia silicea, il che accelera la velocità di solidificazione dei getti, affina la struttura dei grani, migliora le proprietà meccaniche dei getti (come la resistenza alla trazione e la tenacità) e riduce la tendenza a cavità da restringimento e porosità.
3. Elevata inerzia chimica
Basso contenuto di SiO₂: il contenuto di SiO₂ della sabbia di cromite sudafricana è in genere inferiore all’1%, evitando il problema della reazione della sabbia silicea con il metallo fuso (in particolare l’acciaio fuso) ad alte temperature, formando uno strato aderente alla sabbia. Ciò riduce significativamente i difetti di adesione della sabbia sulla superficie del getto e migliora la difficoltà di pulizia.
Resistente alla penetrazione del metallo: la scarsa bagnabilità con metallo fuso impedisce efficacemente al metallo fuso di penetrare negli spazi tra le particelle di sabbia, migliorando la finitura superficiale e la precisione dimensionale delle fusioni.
4. Vantaggi per l’ambiente e la salute
Contenuto estremamente basso di SiO₂ libero: evita la formazione di polvere di quarzo (potenzialmente causa di silicosi) dalla sabbia silicea ad alte temperature, migliorando l’ambiente di lavoro nelle officine di fonderia.
Nessuna caratteristica di trasformazione di fase: non subisce trasformazione cristallina ad alte temperature, riducendo il rischio di microfratture causate dalla trasformazione di fase.
5. Compatibilità del processo
Adatto a vari sistemi leganti: può legarsi bene con leganti come resina, silice e argilla, offrendo prestazioni eccellenti in processi quali lo stampaggio a V e la fusione a schiuma persa.
Elevata riciclabilità: la sabbia di minerale di cromo ha un’elevata durezza e una buona resistenza all’usura e può essere riciclata più volte dopo la rigenerazione, riducendo i costi di produzione a lungo termine.
Vantaggi unici della qualità delle risorse di minerale di cromo sudafricano
: il Sudafrica è il maggiore produttore mondiale di minerale di cromo (rappresentando circa il 70% delle riserve globali). La sua sabbia di minerale di cromo presenta un alto contenuto di Cr₂O₃, un basso contenuto di impurità (come SiO₂ e CaO) e una composizione stabile e uniforme.
Distribuzione granulometrica ragionevole: le particelle di sabbia naturale hanno forme meno angolari, un’elevata densità apparente e una permeabilità moderata, il che è vantaggioso per lo sfiato degli stampi e il riempimento del metallo fuso.
Esempi di applicazione
Parti in acciaio fuso di grandi dimensioni: come blocchi motore marini, componenti di apparecchiature nucleari, ecc., che richiedono materiali con elevata refrattarietà e bassa dilatazione termica.
Fusione di acciaio altamente legato: come acciaio inossidabile e acciaio resistente al calore, evitando la reazione del Cr con la sabbia silicea, che porterebbe all’impoverimento del cromo sulla superficie della fusione.
Fusione di precisione: componenti per il settore automobilistico e aerospaziale con elevati requisiti di qualità superficiale.
Precauzioni:
Costo più elevato: con un prezzo circa 5-10 volte superiore a quello della sabbia silicea, viene solitamente utilizzata come sabbia di superficie (a contatto solo con la superficie del metallo fuso). La sabbia silicea può comunque essere utilizzata come sabbia di supporto per contenere i costi.
Il contenuto di Fe₂O₃ deve essere controllato: un contenuto eccessivo di Fe₂O₃ può causare l’ossidazione superficiale della fusione. La sabbia di cromite sudafricana ha in genere un contenuto di Fe₂O₃ inferiore (<25%), garantendo una qualità superiore.
