Die Verwendung südafrikanischen Chromitsandes im Stahlguss beruht vor allem auf seinem hohen Schmelzpunkt, seiner hervorragenden thermischen Stabilität und seiner Beständigkeit gegen Metallpenetration. Im Folgenden finden Sie eine Analyse seiner spezifischen Anwendungen und Vorteile:
1. Als Formmaterial
Feuerfest: Südafrikanischer Chromitsand hat einen Schmelzpunkt von ca. 1900 °C, weit höher als die Stahlgusstemperatur (typischerweise 1500–1600 °C). Dadurch hält er den hohen Temperaturen in geschmolzenem Stahl effektiv stand und verringert das Risiko des Sinterns.
Geringe Wärmeausdehnung: Sein niedriger Ausdehnungskoeffizient bei hohen Temperaturen reduziert Rissbildung oder Verformung in Gussteilen durch thermische Spannung, wodurch es sich besonders für große Stahlgussteile eignet.
Widerstandsfähigkeit gegen Metalldurchdringung: Die dichte Oberfläche verhindert, dass geschmolzener Stahl in die Sandform eindringt, wodurch Sandhaftungsfehler an der Oberfläche reduziert und die Oberflächenbeschaffenheit verbessert werden.
Anwendungen: Wird häufig für den Oberflächensand (die Oberflächenschicht, die mit dem geschmolzenen Stahl in Kontakt kommt) bei Stahlgussteilen verwendet, insbesondere bei hochlegiertem Stahl und Edelstahlgussteilen, die eine hohe Oberflächenqualität erfordern.
2. Als Beschichtung oder Zusatzstoff
: Chromerzpulverbeschichtung: Chromerzsand wird zu Pulver gemahlen und mit Wasser oder Alkohol vermischt, um eine feuerfeste Beschichtung zu erzeugen. Diese Beschichtung wird dann auf die Oberfläche von Sandformen oder -kernen gesprüht, um die Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen.
Gemischte Verwendung: Gemischt mit Materialien wie Quarzsand, um die allgemeine Feuerfestigkeit zu verbessern (Quarzsand ist beispielsweise kostengünstig, weist jedoch keine Feuerfestigkeit auf; durch Mischen können Leistung und Kosten ausgeglichen werden).
3. Anwendungen im Feinguss
Formschalenverstärkung: Beim Präzisionsfeinguss kann Chromerzsand zur Bildung einer Formschalenverstärkungsschicht verwendet werden, wodurch die Hochtemperaturfestigkeit verbessert und die Verformung verringert wird.
4. Besondere Prozessanforderungen
Dicke und großflächige Gussteile: Bei dickwandigen Stahlgussteilen weist Chromerzsand einen hohen Wärmespeicherkoeffizienten auf, der die gerichtete Erstarrung fördert und Schrumpfungsfehler reduziert.
Aktive Legierungen wie hochmanganhaltiger Stahl: Chromerzsand ist chemisch inert, reduziert Reaktionen mit reaktiven Elementen wie Mangan und verhindert Oxideinschlüsse auf der Gussoberfläche.
Vorteile von südafrikanischem Chromitsand
Hoher Chrom-Eisen-Gehalt (Cr₂O₃ ≥ 45 %): Bietet hervorragende Feuerfest- und Schlackenbeständigkeit.
Geringe Verunreinigungen (z. B. wenig SiO₂ und Fe₂O₃): Reduziert chemische Reaktionen mit geschmolzenem Stahl und verringert das Risiko von Porosität.
Reiche Ressourcen: Südafrika ist ein weltweit bedeutender Produzent von Chromerz und verfügt über eine stabile Versorgung. Allerdings sollte den Auswirkungen der Umweltschutzpolitik auf die Exporte Rechnung getragen werden.
Vorsichtsmaßnahmen:
Hohe Kosten: Wird normalerweise lokal verwendet (z. B. Sand für die Baustelle), um die Kosten zu kontrollieren.
Staubkontrolle: Chromitsand enthält Spuren von dreiwertigem Chrom, was bei der Verarbeitung Staubkontrollmaßnahmen erfordert (obwohl er wenig toxisch ist, ist langfristiges Einatmen schädlich).
Recycling: Recycelbarer Sand kann durch Regeneration wiederverwendet werden, wodurch die Emissionen von Abfallsand reduziert werden.
Typisches Prozessbeispiel:
Formen: Als Oberflächensand wird 100 % Chromerzsand verwendet, als Rücksand Quarzsand oder wiedergewonnener Sand.
Beschichtung: Chromitpulver mit Alkoholbeschichtung aufsprühen, trocknen und dann gießen.
Reinigung: Nach dem Abkühlen des Gussstücks lässt sich der Chromitsand leicht abziehen, was die Reinigungszeit verkürzt.
Durch den rationellen Einsatz von südafrikanischem Chromitsand können Ausbeute, Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit von Stahlgussteilen, insbesondere im Bereich des High-End-Stahlgusses, deutlich verbessert werden.
