ماسه کرومیت AFS45-50 برای ریختهگری آستر فک سنگشکن مخروطی فولادی پرمنگنز
ماسه کرومیت AFS45-50 مزایای منحصر به فردی به عنوان ماسه رویه و ماسه قالبگیری در ریختهگری آسترهای فولادی پرمنگنز (Mn18Cr2/Mn22Cr2) برای فکهای سنگشکن مخروطی دارد.
آسترهای فکی سنگ شکن مخروطی عموماً از فولاد پر منگنز ساخته میشوند. اجزای اصلی فولاد پر منگنز شامل کربن (C)، منگنز (Mn) و کروم (Cr) هستند. این ترکیب به سطح فولاد پر منگنز اجازه میدهد تا تحت ضربه شدید سخت شود و مقاومت آن در برابر سایش را بیشتر بهبود بخشد. ریختهگریهای فولاد پر منگنز میتوانند عملکرد پایدار را در شرایط کاری سخت مختلف حفظ کنند و عمر مفید تجهیزات را افزایش دهند. مواد اولیهای که معمولاً انتخاب میشوند شامل ZGMn13، ZGMn13Cr2، ZGMn18، ZGMn18Cr2 و ZGMn21Cr2 هستند. آسترهای مقاوم در برابر سایش با کیفیت بالا، تقاضای بالایی را برای ریختهگری ایجاد میکنند. ریختهگریهای تولید شده باید عاری از ترک و عیوب ریختهگری باشند که بر عملکرد تأثیر میگذارند، مانند آخالها، آخالهای ماسه، درزهای سرد، تخلخل، حفرههای انقباضی و پرکننده ناکافی. آسترهای سنگ شکن مخروطی، ریختهگریهای بزرگ و با دیواره ضخیم هستند و جلوگیری از عیوب ریختهگری برای بهبود بازده و کیفیت ریختهگری بسیار مهم است. ماسه کرومیت آفریقای جنوبی با محتوای Cr₂O₃ ≥46% یک جزء مهم در دستیابی به این هدف است. مزایای آن به شرح زیر است:
۱. اثر خنککنندگی سریع
ماسه کرومیت با Cr₂O₃ ≥46% رسانایی حرارتی 2-3 برابر بیشتر از ماسه سیلیس دارد. اندازه ذرات AFS45-50 آن (≈0.3 میلیمتر) سطح ویژه را به حداکثر میرساند و در نتیجه سرعت خنکسازی اولیه 700-900 ℃/s در تماس با فولاد مذاب حاصل میشود. این امر امکان تشکیل آنی یک لایه ریزدانه به ضخامت 3-8 میلیمتر روی سطح فولاد پرمنگنز را فراهم میکند (اندازه دانه را میتوان تا درجه ASTM 5-6 اصلاح کرد)، که برای انجماد متوالی ریختهگری مفید است و عیوب تخلخل را کاهش میدهد.
۲. بافر تبدیل فاز جامد-جامد
فولاد پرمنگنز دچار تغییر فاز حالت جامد نمیشود، اما سرعت انقباض بالایی دارد (انقباض خطی ۲.۹ تا ۳.۴ درصد). ماسه کرومیت ضریب انبساط حرارتی تنها ۵ × ۱۰⁻⁶/℃ (ماسه سیلیس ۱۲ × ۱۰⁻⁶/℃) و توزیع اندازه ذرات آن باریک است. در دماهای بالا، پوسته ماسهای برآمده یا ترک نمیخورد و امکان کنترل پایدار تلرانس ابعادی کانتور بیرونی صفحه آستر را در محدوده ±۰.۵ میلیمتر فراهم میکند و ماشینکاری ثانویه را کاهش میدهد.
۳. شن و ماسه ضد چسبندگی از نظر شیمیایی خنثی
Cr₂O₃ یک اکسید خنثی است و در دمای ۱۶۰۰ درجه سانتیگراد با MnO و FeO ترکیباتی با نقطه ذوب پایین تشکیل نمیدهد. با این حال، ماسه سیلیسی در این دما به راحتی با Mn واکنش داده و MnO·SiO₂ (نقطه ذوب ۱۲۵۰ درجه سانتیگراد) تشکیل میدهد که باعث چسبندگی شیمیایی میشود. استفاده از ماسه کرومیت به عنوان ماسه سطحی میتواند میزان نقص چسبندگی را از ۵٪ به کمتر از ۰.۳٪ کاهش دهد و زمان تمیزکاری را ۷۰٪ کوتاه کند.
4. مانع ضد خیس شدن
ماسه کرومیت نقطه ذوبی بیش از ۱۸۰۰ درجه سانتیگراد دارد که بسیار بالاتر از دمای ریختهگری فولاد پرمنگنز (۱۴۵۰ تا ۱۴۸۰ درجه سانتیگراد) است و باعث میشود که فولاد مذاب به سختی بتواند ذرات ماسه را خیس کند. همزمان، Cr₂O₃ در دماهای بالا دچار کاهش جزئی میشود و یک لایه اسپینل متراکم FeCr₂O₄ تشکیل میدهد که از نفوذ فلز جلوگیری کرده و زبری سطح را بهبود میبخشد.
۵. عملکرد بازیافت
پس از چرخههای حرارتی مکرر در دمای ۱۴۰۰ درجه سانتیگراد، ضریب زاویهدار بودن ماسه کرومیت تنها ۵٪ افزایش مییابد و نرخ شکست کمتر از ۰.۲٪ است که امکان استفاده مجدد چندگانه را فراهم میکند. در مقابل، ماسه سیلیس پس از یک بار عملیات حرارتی در دمای بالا، دچار انبساط و پودر شدن فاز میشود و نرخ بازیابی آن کمتر از ۶۰٪ است. تولید طولانی مدت میتواند هزینه مواد قالبگیری را ۱۵ تا ۲۰٪ کاهش دهد.
به طور خلاصه، در ریختهگری آسترهای فولادی منگنز بالا برای محفظههای سنگزنی سنگشکن مخروطی، ماسه کرومیتی AFS45-50 صرفاً «ماسه نسوز» نیست. در عوض، از یک مکانیسم سهگانه «خنکسازی با رسانایی حرارتی بالا + حفظ شکل با انبساط کم + بیاثری شیمیایی برای جلوگیری از چسبندگی» استفاده میکند تا سختی بالا، چگالی بالا و کیفیت بدون نقص پس از ریختهگری را به سطح آستر به طور همزمان منتقل کند و در نتیجه کیفیت ریختهگری را بهبود بخشد و هزینههای تمیزکاری پس از ریختهگری و ماشینکاری را به طور قابل توجهی کاهش دهد.
