鉻鐵礦砂在造型材料中屬于特種砂的范疇，其主要礦物組成為FeO.Cr2O3，密度為4.0～4.8g/cm3，莫氏硬度為5.5～6級，耐火度大于1900℃，鉻鐵礦砂有很好的抗堿性渣的作用，不與氧化鐵等發(fā)生化學反應。由于鉻鐵礦砂熱導率比硅砂大好幾倍，而且在熔融金屬澆注過程中發(fā)生固相燒結(jié)，從而有利于防止熔融金屬的滲透。根據(jù)鉻鐵礦砂的這些優(yōu)點，將其應用到各種鑄件的生產(chǎn)中，可以解決很多產(chǎn)品的鑄造質(zhì)量問題。我公司在鐵路車輛搖枕及側(cè)架、燒結(jié)機固定篩篦條、球磨機襯板、電鏟推壓齒輪等許多產(chǎn)品上取得了很多成功的應用。
鐵路車輛搖枕、側(cè)架是鐵路車輛走行部分的主要部件，也是車輛運行過程中重要的受力部件，輪廓尺寸大，結(jié)構(gòu)復雜，工藝技術(shù)要求嚴格，試生產(chǎn)時在重要受力部位（鑄件某些轉(zhuǎn)角處）經(jīng)磁粉檢測發(fā)現(xiàn)存在微裂紋缺陷，解剖檢查發(fā)現(xiàn)有的部位壁與壁相交處存在縮松缺陷。經(jīng)分析認為，這些部位相對于其他部位來看，屬于鋼液的熱量匯集而形成的“熱節(jié)”部位，和相鄰部位的冷卻速度不一樣，凝固較晚，當冷卻凝固收縮受阻礙而產(chǎn)生的內(nèi)應力大于金屬材料的強度極限時，鑄件就會產(chǎn)生微裂紋缺陷，這些部位在凝固前得不到鋼液的補充時，極易產(chǎn)生縮松缺陷。為了消除這些缺陷，我公司鑄造技術(shù)人員在工藝設(shè)計時規(guī)定在這些部位，造型、制芯時放置一些水玻璃鉻鐵礦砂，由于鉻鐵礦砂的熱導率比硅砂大好幾倍，可使該部位的凝固速度與相鄰部位的凝固速度均衡，消除了這些部位產(chǎn)生的微裂紋及縮松缺陷。固定篩篦條是燒結(jié)機上的易損備件，工況條件是在高溫下承受燒結(jié)礦的沖擊磨損。固定篩篦條屬于板類結(jié)構(gòu)鑄件，在鑄件上均勻分布長、深且寬度窄的貫通條形孔，采用傳統(tǒng)砂型鑄造方法生產(chǎn)固定篩篦條時，貫通的條形孔可依靠砂芯形成，但這種工藝方案操作過程過于復雜，而且鑄件上的條形孔易被粘砂堵住，清理起來極其困難，造成鑄件的廢品率很高。我公司鑄造技術(shù)人員決定采用消失模鑄造技術(shù)進行生產(chǎn)，在進行工藝設(shè)計時規(guī)定固定篩篦條泡沫模上的條形孔在裝箱振動時用鉻鐵礦原砂進行充填。由于鉻鐵礦砂在熔融金屬澆注過程中本身發(fā)生固相燒結(jié)，有利于防止熔融金屬的滲透，從而防止了條形孔被粘砂堵住。采用消失模鑄造并利用鉻鐵礦砂的優(yōu)點，我公司成功地生產(chǎn)出固定篩篦條產(chǎn)品，條形孔壁光滑平整，尺寸精確，在燒結(jié)機上安裝使用后效果良好，能夠滿足燒結(jié)生產(chǎn)的需要。球磨機襯板是冶金礦山選礦生產(chǎn)用球磨機的主要部件，材質(zhì)為低合金鋼，結(jié)構(gòu)屬于帶有凸起波峰的板類鑄件，兩個安裝螺栓孔在襯板上均布，螺栓孔上面的孔徑大，下面的孔徑小。由于螺栓孔周圍鑄件壁很厚，鋼液澆注后凝固慢，使螺栓孔周圍區(qū)域長時間處于高溫狀態(tài)，采用水玻璃硅砂制作螺栓孔砂芯，澆注后孔常被粘砂堵注，清理起來非常困難，而采用水玻璃鉻鐵礦砂芯后，利用其在高溫金屬液澆注過程中本身發(fā)生固相燒結(jié)，且能阻止熔融金屬的滲透的優(yōu)點，鑄出的襯板螺栓孔表面粗糙度及尺寸精度均符合規(guī)定的技術(shù)要求，在球磨機上安裝效果良好，成功的解決了螺栓孔清理困難的問題。電鏟推壓齒輪要求毛坯齒直接鑄出，齒與齒之間部分的周圍區(qū)域鑄件壁較厚，澆注后被高溫金屬液包圍，再加上其上部冒口的熱作用，采用水玻璃硅砂型進行鑄造，鑄齒根部粘砂嚴重，采用電弧氣刨清理后無法保證鑄齒的形狀和尺寸。對此，我公司鑄造技術(shù)人員決定采用消失模鑄造技術(shù)進行生產(chǎn)，將制作的推壓齒輪白模涂刷完涂料進行烘干后，在鑄齒之間用水玻璃鉻鐵礦砂舂實，然后吹CO2進行硬化，再將帶著水玻璃鉻鐵礦砂的白模進行裝箱，澆注后鉻鐵礦砂脫落干凈，鑄齒表面光潔，形狀及尺寸精度均符合規(guī)定的要求。鉻鐵礦砂雖然在消除鑄件微裂紋、粘砂、縮松缺陷等方面效果明顯，但使用不當也會產(chǎn)生問題。鉻鐵礦砂中有害的雜質(zhì)是碳酸鹽，其與高溫金屬液接觸時分解出CO2，使鑄件表面產(chǎn)生氣孔。因此鉻鐵礦砂在配制使用前應經(jīng)過900～950℃的高溫焙燒，使其中的碳酸鹽分解，然后再加工破碎成一定粒度。對久置和灼減量超標的鉻鐵礦砂，使用之前也要經(jīng)高溫煅燒。為確保鉻鐵礦原砂的質(zhì)量要求，要求對入廠的鉻鐵礦砂按照規(guī)定進行嚴格檢驗。首先鉻鐵礦砂入廠，要檢查其合格的技術(shù)證件，若不合格或無技術(shù)證件禁止入廠；檢查入廠的鉻鐵礦砂外觀應保持純凈，不得混入任何雜質(zhì)；最后進行抽樣檢驗理化指標，檢驗結(jié)果應符合的技術(shù)條件為:原砂粒度30/50目，Cr2O3≥45%，SiO2≤5%，CaO≤1%，灼減量≤1%，耐火度1600～1800℃。為保證水玻璃鉻鐵礦砂的使用效果，除鉻鐵礦原砂符合規(guī)定技術(shù)條件外，使用的水玻璃必須符合的技術(shù)要求為:模數(shù)2.20～2.40、波美度48～52°Be、水不溶物<0.8%。混制完型砂性能要求:透氣性≥250；濕強度0.05～0.09MPa；水分≤5%；干拉強度1.2～3.5MPa。要達到規(guī)定的水玻璃鉻鐵礦砂性能指標，要嚴格執(zhí)行如下鉻鐵礦砂配制工藝規(guī)程。碾砂前應檢查碾砂機運轉(zhuǎn)機構(gòu)是否正常，碾輪與底盤要保證10～15㎜的間隙，注意經(jīng)常觀察和調(diào)整；碾砂機沖洗后的第一碾所混制的水玻璃鉻鐵礦砂應特別注意水分的控制，該碾水分含量最高不許超過規(guī)定的0.5%；水玻璃鉻鐵礦砂配制操作人員必須經(jīng)常清理碾輪上的粘砂，并保持混砂機內(nèi)干凈以保證水玻璃鉻鐵礦砂混碾均勻；混制配比要求為:原砂100%,水玻璃2.5%～3.5%；混制時間:原砂+水玻璃混2～3.5min出砂；對每次所配制的水玻璃鉻鐵礦砂均需進行物理性能檢驗，鑄造技術(shù)人員應掌握檢驗結(jié)果以便發(fā)現(xiàn)問題及時處理。
