Yüksek manganlı çelik konik kırıcı çene astarlarının dökümü için AFS45-50 kromit kumu
AFS45-50 kromit kumu, konik kırıcı çeneleri için yüksek manganlı çelik (Mn18Cr2/Mn22Cr2) astarların dökümünde hem yüzey kumu hem de kalıp kumu olarak benzersiz avantajlara sahiptir.
Konik kırıcı çene astarları genellikle yüksek manganezli çelikten yapılır. Yüksek manganezli çeliğin ana bileşenleri karbon (C), manganez (Mn) ve krom (Cr) içerir. Bu bileşim, yüksek manganezli çeliğin yüzeyinin güçlü darbe altında sertleşmesini sağlayarak aşınma direncini daha da artırır. Yüksek manganezli çelik dökümler, çeşitli zorlu çalışma koşullarında istikrarlı performans sağlayarak ekipmanın hizmet ömrünü uzatır. Yaygın olarak seçilen hammaddeler arasında ZGMn13, ZGMn13Cr2, ZGMn18, ZGMn18Cr2 ve ZGMn21Cr2 bulunur. Yüksek kaliteli aşınmaya dayanıklı astarlar, dökümler üzerinde yüksek talepler oluşturur. Üretilen dökümler, performansı etkileyen çatlaklardan ve döküm kusurlarından (örneğin, inklüzyonlar, kum inklüzyonları, soğuk kapanmalar, gözeneklilik, büzülme boşlukları ve yetersiz dolgu maddesi) arındırılmış olmalıdır. Konik kırıcı astarları büyük, kalın duvarlı dökümlerdir ve döküm kusurlarının önlenmesi, verimi ve döküm kalitesini iyileştirmek için çok önemlidir. Cr₂O₃ içeriği ≥%46 olan Güney Afrika kromit kumu, bu hedefe ulaşmada önemli bir bileşendir. Avantajları şunlardır:
1. Hızlı Soğutma Etkisi
Cr₂O₃ oranı ≥%46 olan kromit kumu, silika kumuna göre 2-3 kat daha yüksek termal iletkenliğe sahiptir. AFS45-50 partikül boyutu (≈0,3 mm), özgül yüzey alanını en üst düzeye çıkararak erimiş çelikle temas ettiğinde 700-900 ℃/s’lik bir ilk soğutma hızı sağlar. Bu, yüksek manganlı çeliğin yüzeyinde 3-8 mm kalınlığında ince taneli bir tabakanın anında oluşmasına olanak tanır (tane boyutu ASTM 5-6 sınıfına kadar inceltilebilir), bu da dökümün ardışık katılaşması için faydalıdır ve gözeneklilik kusurlarını azaltır.
2. Katı-Katı Faz Dönüşüm Tamponu
Yüksek manganlı çelik katı hal faz dönüşümüne uğramaz, ancak yüksek bir büzülme oranına sahiptir (doğrusal büzülme %2,9–3,4). Kromit kumu, yalnızca 5 × 10⁻⁶/℃’lik bir termal genleşme katsayısına (silika kumu 12 × 10⁻⁶/℃’dir) ve dar bir parçacık boyutu dağılımına sahiptir. Yüksek sıcaklıklarda, kum kabuğu şişmez veya çatlamaz, bu da astar plakasının dış kontur boyut toleransının ±0,5 mm içinde istikrarlı bir şekilde kontrol edilmesini sağlayarak ikincil işleme ihtiyacını azaltır.
3. Kimyasal Olarak İnert Yapışmaz Kum
Cr₂O₃ nötr bir oksittir ve 1600℃’de MnO ve FeO ile düşük erime noktalı bileşikler oluşturmaz; ancak silika kumu bu sıcaklıkta Mn ile kolayca reaksiyona girerek MnO·SiO₂ (erime noktası 1250℃) oluşturur ve kimyasal yapışmaya neden olur. Yüzey kumu olarak kromit kumu kullanmak, yapışma kusuru oranını %5’ten <%0,3’e düşürebilir ve temizleme süresini %70 kısaltabilir.
4. Islanmayı önleyici bariyer
Kromit kumunun erime noktası >1800℃ olup, yüksek manganezli çeliğin döküm sıcaklığını (1450～1480℃) çok aşmaktadır; bu da erimiş çeliğin kum parçacıklarını ıslatmasını zorlaştırmaktadır. Aynı zamanda, Cr₂O₃ yüksek sıcaklıklarda eser miktarda indirgenmeye uğrayarak yoğun bir FeCr₂O₄ spinel tabakası oluşturur; bu da metalin nüfuz etmesini daha da engeller ve yüzey pürüzlülüğünü iyileştirir.
5. Geri dönüşüm performansı
1400℃’de tekrarlanan termal döngülerden sonra, kromit kumunun açısallık katsayısı yalnızca %5 artar ve kırılma oranı %0,2’nin altında kalır, bu da çoklu kullanıma olanak tanır. Buna karşılık, silika kumu tek bir yüksek sıcaklık işleminden sonra faz dönüşümü genleşmesine ve toz haline gelmeye uğrar ve geri kazanım oranı %60’ın altındadır. Uzun vadeli üretim, kalıplama malzemesi maliyetlerini %15-20 oranında azaltabilir.
Özetle, konik kırıcı öğütme hazneleri için yüksek manganezli çelik astarların dökümünde, AFS45-50 kromit kumu sadece “refrakter kum” değildir. Bunun yerine, yüksek sertlik, yüksek yoğunluk ve kusursuz döküm kalitesi kazandırmak için “yüksek ısı iletkenliği ile soğutma + düşük genleşme ile şekil koruma + yapışmayı önlemek için kimyasal inertlik” üçlü mekanizmasını kullanır; böylece döküm kalitesini artırır ve son temizleme ve işleme maliyetlerini önemli ölçüde azaltır.
