Cát cromit AFS45-50 dùng để đúc lớp lót hàm máy nghiền côn bằng thép mangan cao.
Cát cromit AFS45-50 có những ưu điểm độc đáo khi được sử dụng làm cả cát bề mặt và cát tạo hình trong quá trình đúc lớp lót thép mangan cao (Mn18Cr2/Mn22Cr2) cho hàm máy nghiền côn.
Các tấm lót hàm máy nghiền côn thường được làm bằng thép mangan cao. Thành phần chính của thép mangan cao bao gồm cacbon (C), mangan (Mn) và crom (Cr). Thành phần này cho phép bề mặt của thép mangan cao tự cứng lại dưới tác động mạnh, giúp cải thiện hơn nữa khả năng chống mài mòn. Các sản phẩm đúc từ thép mangan cao có thể duy trì hiệu suất ổn định trong nhiều điều kiện làm việc khắc nghiệt khác nhau, kéo dài tuổi thọ của thiết bị. Các nguyên liệu thô thường được lựa chọn bao gồm ZGMn13, ZGMn13Cr2, ZGMn18, ZGMn18Cr2 và ZGMn21Cr2. Các tấm lót chống mài mòn chất lượng cao đặt ra yêu cầu cao đối với các sản phẩm đúc. Các sản phẩm đúc phải không có vết nứt và các khuyết tật đúc ảnh hưởng đến hiệu suất, chẳng hạn như tạp chất, tạp chất cát, vết nứt nguội, độ rỗ, lỗ co ngót và thiếu chất độn. Các tấm lót máy nghiền côn là các sản phẩm đúc lớn, thành dày, và việc ngăn ngừa các khuyết tật đúc là rất quan trọng để nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm đúc. Cát cromit Nam Phi với hàm lượng Cr₂O₃ ≥46% là một thành phần quan trọng để đạt được mục tiêu này. Những ưu điểm của nó như sau:
1. Hiệu ứng làm mát nhanh
Cát cromit với hàm lượng Cr₂O₃ ≥46% có độ dẫn nhiệt cao hơn cát silic từ 2-3 lần. Kích thước hạt AFS45-50 (≈0,3 mm) tối đa hóa diện tích bề mặt riêng, dẫn đến tốc độ làm nguội ban đầu đạt 700-900 ℃/s khi tiếp xúc với thép nóng chảy. Điều này cho phép hình thành tức thời một lớp hạt mịn dày 3-8 mm trên bề mặt thép mangan cao (kích thước hạt có thể được tinh chế đến cấp ASTM 5-6), có lợi cho quá trình đông đặc tuần tự của vật đúc và giảm các khuyết tật rỗ khí.
2. Bộ đệm chuyển pha rắn-rắn
Thép mangan cao không trải qua quá trình chuyển pha ở trạng thái rắn, nhưng nó có tỷ lệ co ngót lớn (co ngót tuyến tính 2,9–3,4%). Cát cromit có hệ số giãn nở nhiệt chỉ 5 × 10⁻⁶/℃ (cát silica là 12 × 10⁻⁶/℃), và phân bố kích thước hạt hẹp. Ở nhiệt độ cao, lớp vỏ cát không bị phồng hoặc nứt, cho phép kiểm soát ổn định dung sai kích thước đường viền ngoài của tấm lót trong phạm vi ±0,5 mm, giảm thiểu gia công thứ cấp.
3. Cát chống dính trơ về mặt hóa học
Cr₂O₃ là một oxit trung tính và không tạo thành các hợp chất có điểm nóng chảy thấp với MnO và FeO ở 1600℃; tuy nhiên, cát silic dễ dàng phản ứng với Mn ở nhiệt độ này để tạo thành MnO·SiO₂ (điểm nóng chảy 1250℃), gây ra hiện tượng bám dính hóa học. Sử dụng cát cromit làm cát bề mặt có thể giảm tỷ lệ lỗi bám dính từ 5% xuống <0,3%, rút ngắn thời gian làm sạch đến 70%.
4. Lớp chắn chống thấm
Cát cromit có điểm nóng chảy >1800℃, vượt xa nhiệt độ đúc thép mangan cao (1450～1480℃), khiến thép nóng chảy khó thấm ướt các hạt cát. Đồng thời, Cr₂O₃ trải qua quá trình khử vết ở nhiệt độ cao để tạo thành lớp spinel FeCr₂O₄ dày đặc, giúp ngăn chặn sự xâm nhập của kim loại và cải thiện độ nhám bề mặt.
5. Hiệu suất tái chế
Sau nhiều chu kỳ nhiệt ở 1400℃, hệ số góc cạnh của cát cromit chỉ tăng 5%, và tỷ lệ vỡ vụn nhỏ hơn 0,2%, cho phép tái sử dụng nhiều lần. Ngược lại, cát silic trải qua quá trình biến đổi pha, giãn nở và nghiền vụn sau một lần xử lý nhiệt độ cao, với tỷ lệ thu hồi dưới 60%. Sản xuất lâu dài có thể giảm chi phí vật liệu đúc từ 15-20%.
Tóm lại, trong quá trình đúc các tấm lót thép mangan cao cho buồng nghiền của máy nghiền côn, cát cromit AFS45-50 không chỉ đơn thuần là “cát chịu nhiệt”. Thay vào đó, nó sử dụng cơ chế ba tác động “làm nguội bằng độ dẫn nhiệt cao + giữ hình dạng với độ giãn nở thấp + tính trơ hóa học để ngăn ngừa dính” nhằm tạo ra độ cứng cao, mật độ cao và chất lượng đúc không khuyết tật cho bề mặt tấm lót trong một lần, nhờ đó cải thiện chất lượng sản phẩm đúc và giảm đáng kể chi phí làm sạch và gia công sau đó.
