크롬철광 모래는 금속 주조에 주로 사용되는 다용도 고성능 내화 재료입니다. 독특한 특성 덕분에 고품질의 복잡한 금속 부품을 생산하는 데 필수적입니다.
다음은 야금학에서 이 물질의 역할에 대한 자세한 분석입니다.
1. 주요 용도: 주조용 주형 및 심재
이것이 가장 일반적인 용도입니다. 주조 공장에서는 크롬철광 모래를 사용하여 용융 금속(철, 강철 또는 구리 기반 합금 등)을 부어 넣는 주형과 코어를 만듭니다.
크롬철광 모래가 이러한 용도에 선호되는 이유는 무엇입니까?
높은 융점(~2150°C): 용융강 및 기타 철 합금의 극한 온도에서도 녹거나 부서지지 않고 견딜 수 있습니다.
높은 열전도율: 실리카 모래보다 훨씬 빠르게 주조물에서 열을 빼앗아 갑니다. 이는 다음과 같은 결과를 가져옵니다.
더욱 미세한 금속 결정 구조: 냉각 속도가 빠를수록 주조 금속의 미세 구조가 더욱 강하고 정교해집니다.
침투 감소: 용융 금속이 모래 알갱이 사이의 기공으로 스며드는 것을 방지하여 주조 표면을 더욱 매끄럽게 하고 세척 노력을 줄여줍니다.
낮은 열팽창률: 가열 시 팽창률이 매우 낮습니다. 이는 일반적인 규사(실리카 모래)에 비해 매우 중요한 장점입니다. 일반 규사는 약 573°C에서 급격하고 크게 팽창하여 주조 표면에 얇은 금속층이 생기는 등의 주조 결함을 유발합니다.
화학적 불활성: 슬래그 및 금속 산화물(염기성)에 대한 저항성이 있어 용융 금속과의 반응 가능성이 낮습니다. 따라서 “타남” 또는 “금속 침투” 결함이 줄어듭니다.
높은 각도와 밀도: 입자들이 각진 형태를 띠고 서로 잘 맞물려 탁월한 금형 안정성을 제공합니다. 약 4.5g/cm³의 높은 밀도는 주입 시 금형 벽의 움직임을 방지하여 치수 정확도를 보장합니다.
2. 기타 야금 응용 분야
주형 세척/코팅: 크롬철광 모래는 종종 미세한 분말로 분쇄되어 운반체(물이나 알코올 등) 및 결합제와 혼합되어 내화 페인트를 만듭니다. 이 세척액은 다른 종류의 모래(예: 규사)로 만든 주형 표면에 도포하여 표면 마감을 개선하고 금속 침투 및 소성으로부터 추가적인 보호막을 제공합니다.
스토퍼 로드 및 레이들 라이닝: 제강 공정에서 분말 크롬광은 레이들 라이닝용 모르타르 및 혼합물에 사용되거나 레이들에서 강철의 흐름을 제어하는 스토퍼 로드의 구성 요소로 사용되는 경우가 있습니다.
크롬 금속 및 페로크롬 생산: 이는 다르지만 근본적으로 중요한 야금 공정입니다. 크롬광석은 페로크롬 (철-크롬 합금) 생산의 원료 이며, 페로크롬은 스테인리스강 제조에 사용됩니다 . 이 맥락에서 크롬광석은 내화물이 아니라 크롬의 주요 공급원입니다.
다른 주조용 모래와의 비교
그 가치를 이해하려면 다른 두 가지 주요 주조용 모래와 비교해 보는 것이 도움이 됩니다.
| 재산 | 크롬철광 모래 | 규사(지르콘) | 올리빈 모래 |
|---|---|---|---|
| 녹는점 | 매우 높음(~2150°C) | 극도로 높은 온도 (~2200°C) | 고온(~1760°C) |
| 열팽창 | 매우 낮음 | 매우 높음 (혈관이 돋아나는 현상 발생) | 보통의 |
| 열전도율 | 높은 | 매우 높음 | 낮은 |
| 화학적 성질 | 중립적 | 산성 | 기초적인 |
| 비용 | 높은 | 매우 높음 | 보통의 |
| 보건 및 안전 | 분진(육가크롬)이 문제가 될 수 있으므로 취급에 있어 통제가 필요합니다. | 심각한 문제 (규폐증). 엄격한 분진 관리가 필요합니다. | 더 안전하다고 여겨진다. |
비교 요약:
크롬철광 대 규사: 크롬철광은 비용이 더 높음에도 불구하고, 고부가가치 복합강 주조품의 경우 결상 발생을 방지하고 냉각 속도를 향상시키기 위해 규사보다 선호됩니다.
크롬철광 vs. 지르콘: 지르콘은 열적 특성이 약간 더 우수하지만 가격이 훨씬 비싸고 방사성 물질(토륨, 우라늄) 함유 가능성이 있다는 단점이 있습니다. 크롬철광은 비용 대비 성능이 뛰어난 대안으로 자주 사용됩니다.
크롬철광과 감람석: 크롬철광은 일반적으로 열전도율과 염기성 슬래그에 대한 저항성이 더 우수합니다.
주요 고려 사항 및 과제
비용: 크롬철광 모래는 규사보다 가격이 비싸기 때문에 선택적으로 사용되며, 주로 주형의 중요 부위나 높은 품질이 요구되는 주조물에 사용됩니다.
보건 및 안전: 이는 매우 중요한 사항입니다. 크롬광석 모래의 분진에는 흡입 시 발암 물질로 알려진 6가 크롬[Cr(VI)]이 함유될 수 있습니다. 크롬광석 모래를 사용하는 주조 공장은 우수한 환기 시설과 집진 시스템을 갖추고, 작업자에게 적절한 개인 보호 장비(PPE) 착용을 의무화해야 합니다 .
결합제 시스템: 크롬철광 모래는 다음과 같은 다양한 결합제 시스템과 잘 어울립니다.
페놀 우레탄(냉장 보관)
푸란/규산염(산 촉매 반응)
알키드 수지(오일)
규산나트륨(무기)
결론
크롬철광 모래는 금속 주조, 특히 강철, 망간강 및 기타 고온 합금 주조에서 발생하는 특정 문제를 해결하는 고급 고성능 주조용 모래입니다 . 높은 열전도율, 낮은 열팽창률, 그리고 내화성이 독특하게 결합되어 있어 높은 가격과 필요한 안전 조치에도 불구하고 치수 정확도가 높고 표면 마감이 우수한 고품질 주조품을 생산하는 데 필수적입니다.