クロマイト砂は、 合金鋼鋳造において極めて重要かつ不可欠な 鋳型材料であり、特に高合金鋼、大型鋳物、重量物といった要求の厳しい用途において不可欠です。その独自の特性は、これらの先進材料の鋳造に固有の多くの課題を解決します。
1. クロマイト砂の利点
クロマイト砂は、標準的なシリカ砂が適さない箇所、特に ステンレス鋼、高マンガン鋼、耐熱鋼、高クロム鋼などの合金の場合に優れています。
優れた熱安定性と化学安定性:
高い耐火性: 融点が 1800°C を超え、合金鋼の注入温度 (多くの場合 1550 ～ 1650°C 以上) に容易に耐えます。
化学的不活性： 中性から弱塩基性。 金属酸化物（FeO、MnO）や塩基性スラグとの 濡れ性および反応性に耐性があり、合金鋼中のCr、Mn、Tiなどの反応性の高い元素で大きな問題となる、深刻な化学的浸透や焼き付きを防ぎます。
高い冷却能力（冷却力）：
熱伝導率は 珪砂の3～4倍です。これにより急速な固化が促進され、次のような効果が得られます。
鋳造時の微細構造を改良し、機械的特性を向上させます。
重いセクションの多孔性と収縮欠陥を軽減します。
金属の浸透を最小限に抑え、表面をきれいにします。
低熱膨張:
加熱しても相変化がほとんど起こらないため、脈状化、座屈、ラットテールなどの膨張関連の欠陥がなくなります 。
優れた再生可能性:
高価ではありますが、効果的に乾式再生（破砕、ふるい分け、磁気分離）して再利用できるため、コスト効率が向上します。
2. 合金鋼鋳物の主な用途
| 応用 | 目的と利点 |
|---|---|
| 表面砂 | 最も 一般的な用途です。鋳型キャビティ表面に塗布された層（20～50mm）は、耐火性および不活性バリアとして機能します。裏砂には安価な珪砂を使用できます。 |
| ホットスポットと厚い部分 | 収縮多孔性が発生しやすい領域に配置することで、冷却を加速し、方向性凝固を促進します。 |
| 複雑な内部機能のためのコア | 冷却や洗浄が難しいコアや、金属の浸透が起こる可能性のあるコアに使用されます。 |
| ゲートおよびライザーシステム | 注入チャネルの侵食を防ぎ、よりきれいな金属がキャビティに入るようにします。 |
| 大型/重量鋳物 | スラグポット、ミルハウジング、ポンプケーシング、バルブ本体、タービン部品 などの部品の 表面品質と完全性を確保するために、実質的に不可欠です。 |
3. クロマイト砂の主な仕様
化学組成（質量％）：
Cr₂O₃: ≥ 45% （プレミアムグレードは>46%）。耐火性の主な原因。
SiO₂： ≤ 3% （低いほど良い）。シリカ含有量が多いと耐火性が低下し、スラグ反応が促進されます。
FeO（Fe₂O₃として）： 約18～22%。一定であること。砂の塩基度に影響する。
CaO + MgO: 塩基度に有利ですが、制御が必要です。
LOI（強熱減量）： ≤ 0.5%。揮発分／水分含有量が低いことを示します。
物理的特性:
AFS粒度： 一般的には45～55、55～65、または70～100。粒度分布が密であるほど好ましい。
pH： 中性（約7.0～8.5）。樹脂バインダーとの適合性に重要。
磁性分率: 最小限である必要があります (<0.5%)。
有害元素: 鋼の汚染を防ぐため、硫黄 (S) と リン (P) を厳しく制限します 。