ทรายโครไมต์ที่มีปริมาณซิลิกาต่ำกว่านั้นดีกว่าเสมอไปหรือไม่?
โดยทั่วไปแล้ว ปริมาณซิลิกาที่ต่ำกว่าจะดีกว่าสำหรับทรายโครไมต์ แต่ก็ไม่ใช่ข้อกำหนดตายตัว และจำเป็นต้องพิจารณาอย่างรอบด้านร่วมกับกระบวนการหล่อเฉพาะและประสิทธิภาพด้านต้นทุน ต่อไปนี้คือการวิเคราะห์โดยละเอียด:
- ข้อดีของปริมาณซิลิกาต่ำ
- การปรับปรุงคุณสมบัติทนความร้อน : ทรายโครไมต์ส่วนใหญ่ใช้ในการหล่อเนื่องจากมีคุณสมบัติทนความร้อนสูง ซิลิกาในทรายโครไมต์มาจากแร่ที่ไม่ใช่แร่หลัก หากปริมาณซิลิกามากเกินไป จะทำให้คุณสมบัติทนความร้อนของทรายโครไมต์ลดลงและทำให้เกิด “การเคลือบผิว” กล่าวคือ ที่อุณหภูมิสูง ซิลิกาจะทำปฏิกิริยากับออกไซด์ของโลหะเพื่อสร้างสารประกอบที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ ซึ่งส่งผลต่อคุณภาพของชิ้นงานหล่อ เมื่อปริมาณซิลิกาต่ำ คุณสมบัติทนความร้อนของทรายโครไมต์จะดีขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพ และสามารถรักษาประสิทธิภาพที่เสถียรที่อุณหภูมิสูง หลีกเลี่ยงการทำปฏิกิริยากับโลหะหลอมเหลวและป้องกันข้อบกพร่องต่างๆ เช่น การเกาะติดของทราย
- ลดความเสี่ยงจากการขยายตัวทางความร้อน : ซิลิกาจะเกิดการเปลี่ยนแปลงสถานะระหว่างกระบวนการให้ความร้อน พร้อมกับการขยายตัวของปริมาตร หากปริมาณซิลิกาในทรายโครไมต์สูงเกินไป แม่พิมพ์ทรายหรือแกนหล่อจะแตกง่ายเนื่องจากการขยายตัวที่ไม่สม่ำเสมอที่อุณหภูมิสูง ซึ่งจะนำไปสู่ข้อบกพร่องในการหล่อ เช่น การมีสิ่งเจือปนในทรายและรูพรุนในทราย การลดปริมาณซิลิกาจะช่วยลดความไม่เสถียรของโครงสร้างที่เกิดจากการขยายตัวทางความร้อนนี้ และปรับปรุงความแม่นยำของขนาดชิ้นงานหล่อได้
- ข้อจำกัดของปริมาณซิลิกาที่ต่ำเกินไป
- ต้นทุนการผลิตที่เพิ่มขึ้น : ทรายโครไมต์ธรรมชาติมักมีซิลิกาอยู่จำนวนหนึ่ง และจำเป็นต้องผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การแยกด้วยแม่เหล็กและการลอยตัว เพื่อกำจัดซิลิกาออกไป หากต้องการปริมาณซิลิกาที่ต่ำมาก เช่น ลดปริมาณซิลิกาจาก 5% เหลือต่ำกว่า 1% ความซับซ้อนและการใช้พลังงานของกระบวนการทำให้บริสุทธิ์จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ส่งผลให้ราคาซื้อทรายโครไมต์เพิ่มขึ้นหลายเท่า ซึ่งจะเพิ่มต้นทุนการผลิตชิ้นงานหล่อขึ้นด้วย
- ประสิทธิภาพที่เกินความจำเป็น : สำหรับชิ้นส่วนเหล็กหล่อธรรมดาบางชนิดที่มีอุณหภูมิการหล่อต่ำ (เช่น 1300 – 1500°C) ตราบใดที่ปริมาณซิลิกาในทรายโครไมต์ถูกควบคุมให้อยู่ในช่วง 3% – 8% ก็สามารถหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องที่เห็นได้ชัดได้อย่างมีประสิทธิภาพ และไม่จำเป็นต้องแสวงหาปริมาณซิลิกาที่ต่ำมากเกินไป เพราะในกรณีนี้ ปริมาณซิลิกาที่ต่ำเกินไปจะไม่นำมาซึ่งการปรับปรุงประสิทธิภาพที่เห็นได้ชัด แต่จะเป็นการสิ้นเปลืองทรัพยากรเท่านั้น
ในการผลิตจริง ปริมาณซิลิกาในทรายโครไมต์มักจะต้องต่ำกว่า 5% และดีที่สุดคือต่ำกว่า 3% อย่างไรก็ตาม ข้อกำหนดเฉพาะควรได้รับการกำหนดตามวัสดุหล่อ อุณหภูมิการเท และระดับคุณภาพ