クロマイト粉の特性

クロマイト粉は、クロマイト鉱石(主に鉄クロム酸化物、FeCr₂O₄からなる鉱物)を粉砕して作られる、細かい粒状の物質です。「325メッシュ」という名称は、その粒度分布を示しており、粒子の大部分が1インチあたり325個の目を持つふるいを通過できるほど細かいことを意味します。これは、最大粒子径が約 44ミクロン(µm)に相当します。

その主要な特性により、工業用途、特に鋳物の砂型鋳造や耐火ライニングにおいて重要な材料となっています。

325メッシュクロマイト粉の主な特性

1. 物理的特性

  • 粒子サイズ: 通常、325メッシュ(44µm)のふるいを通過する粒子の数は95~99%です。平均粒子径(D50)は10~20µmの範囲となることが多いです。

  • 外観: 暗灰色がかった黒色から黒色の微粉末。

  • 比重: 高く、通常 4.0~4.8 g/cm³です。これは珪砂(2.65 g/cm³)よりもかなり密度が高くなります。

  • 融点: 非常に高く、約 2,150℃(3,902°F)です。これは鋳造用途において最も価値のある特性です。

  • 熱伝導率: 高い。ジルコンやシリカなどの他の鋳物砂よりもはるかに効率的に熱を伝導し、鋳物の急速冷却を促進します。

2. 化学的性質

  • 化学組成: 主成分はFeO·Cr₂O₃(クロム鉄)。主要成分:

    • Cr₂O₃(酸化クロム):  44%~48%

    • FeO(酸化鉄):  20%~25%

    • SiO₂(シリカ):  2%~4%

    • Al₂O₃(アルミナ):  12%~16%

    • MgO(マグネシア):  10%~14%

  • pH: 中性から弱アルカリ性。化学的に不活性で、溶融金属酸化物と反応しないため、焼き付きや砂の溶融を防ぎます。

  • 熱安定性: 優れています。加熱時の線膨張が非常に小さいため、大きく膨張せず、脈状やラットテールなどの鋳造欠陥を引き起こしません。

3. 熱特性(アプリケーションにとって最も重要)

  • 高い耐火性: 融点が高いため、鋼鉄や高合金鉄などの鉄系金属の極端な温度にも溶融することなく耐えることができます。

  • 高い吸熱性(チル効果): 高い密度と熱伝導率により「チル」として作用し、溶融金属から急速に熱を奪います。これにより、特に収縮欠陥が発生しやすい部分において、鋳物の微細粒化と優れた冶金組織の形成が促進されます。

  • 低熱膨張: 加熱時の膨張が最小限かつ直線的であるため、珪砂に比べて膨張に関連する鋳造欠陥の発生が大幅に減少します。

これらの特性を活用した主な用途

  1. 鋳物砂鋳造(コア砂と鋳型砂)

    • 塗料/ウォッシュ: 耐火性バインダー(例:ケイ酸ナトリウム、樹脂)と水を混ぜてスラリー状にし、模型やコアボックスにスプレーまたは刷毛で塗布します。これにより、耐火性の高い表面層が形成されます。

    • 鋳物砂への添加: 鋼および大型鋳鉄の鋳造において、珪砂混合物に通常10~35%混合されます。鋳型全体の耐火性を向上させ、熱膨張を抑制し、冷却を促進します。

    • 重要なセクション用のコア: 鋼鋳物の配管や供給システムなど、極度の耐熱性が必要とされるコアの製造に使用されます。

  2. 耐火物産業:

    • 高温工業炉(セメント窯、ガラス炉、非鉄金属炉など)用のマグネシアクロム煉瓦、クロムマグネシア煉瓦、および不定形耐火物の製造原料として使用されます。

利点

  • 優れた耐火性: 鋳造温度の高い金属に最適です。

  • 優れた鋳造仕上げ: 焼き付きや浸透を最小限に抑え、滑らかな鋳造表面を生成します。

  • 欠陥の削減: 熱膨張率が低いため、脈状欠陥、ラットテーリング欠陥、金属貫通欠陥を最小限に抑えます。

  • 冶金の改善: 方向性凝固を促進し、収縮多孔性を低減し、機械的特性を改善します。

  • 化学的に不活性: 溶融金属スラグと反応しません。

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