Liệu hàm lượng silica thấp hơn luôn tốt hơn cho cát chứa cromit?
Nhìn chung, hàm lượng silica càng thấp càng tốt cho cát cromit, nhưng điều này không phải là tuyệt đối và cần được xem xét toàn diện kết hợp với các quy trình đúc cụ thể và hiệu quả chi phí. Sau đây là phân tích chi tiết:
- Ưu điểm của hàm lượng silica thấp
- Cải thiện khả năng chịu nhiệt : Cát cromit chủ yếu được sử dụng trong đúc do khả năng chịu nhiệt cao. Silica trong cát cromit đến từ tạp chất. Nếu hàm lượng silica cao, nó sẽ làm giảm khả năng chịu nhiệt của cát cromit và gây ra hiện tượng “bóng”, tức là ở nhiệt độ cao, silica phản ứng với oxit kim loại tạo thành các hợp chất có điểm nóng chảy thấp, ảnh hưởng đến chất lượng vật đúc. Khi hàm lượng silica thấp, khả năng chịu nhiệt của cát cromit có thể được cải thiện hiệu quả, và nó có thể duy trì hiệu suất ổn định ở nhiệt độ cao, tránh phản ứng với kim loại nóng chảy và ngăn ngừa các khuyết tật như dính cát.
- Giảm nguy cơ giãn nở nhiệt : Silica sẽ trải qua quá trình chuyển pha trong quá trình nung nóng, kèm theo sự giãn nở thể tích. Nếu hàm lượng silica trong cát cromit quá cao, khuôn cát hoặc lõi dễ bị nứt do giãn nở không đều ở nhiệt độ cao, dẫn đến các khuyết tật đúc như tạp chất cát và lỗ cát. Hàm lượng silica thấp hơn có thể giảm sự mất ổn định cấu trúc do giãn nở nhiệt này gây ra và cải thiện độ chính xác kích thước của vật đúc.
- Những hạn chế của hàm lượng silica quá thấp
- Chi phí sản xuất tăng cao : Cát cromit tự nhiên thường chứa một lượng silica nhất định, và cần phải trải qua các quy trình như tuyển từ và tuyển nổi để loại bỏ silica. Nếu yêu cầu hàm lượng silica cực thấp, ví dụ, giảm hàm lượng silica từ 5% xuống dưới 1%, thì độ phức tạp và mức tiêu thụ năng lượng của quá trình tinh chế sẽ tăng lên đáng kể, dẫn đến giá mua cát cromit tăng gấp nhiều lần, làm tăng chi phí sản xuất các sản phẩm đúc.
- Hiệu suất dư thừa không cần thiết : Đối với một số chi tiết thép đúc và gang thông thường có nhiệt độ rót thấp hơn (chẳng hạn như 1300 – 1500°C), chỉ cần kiểm soát hàm lượng silica trong cát cromit ở mức 3% – 8%, là có thể tránh được các khuyết tật rõ ràng, và không cần thiết phải theo đuổi hàm lượng silica cực thấp. Bởi vì trong trường hợp này, hàm lượng silica quá thấp sẽ không mang lại sự cải thiện hiệu suất rõ rệt, mà chỉ gây lãng phí tài nguyên.
Trong sản xuất thực tế, hàm lượng silica trong cát cromit thường được yêu cầu thấp hơn 5%, và tốt nhất là dưới 3%. Tuy nhiên, các yêu cầu cụ thể cần được xác định tùy thuộc vào vật liệu đúc, nhiệt độ rót và mức chất lượng.