鋳造用クロム砂の粒度仕様が鋳造品質に及ぼす影響
クロム砂の粒度（粗さまたは細かさ）は、ガス透過性、表面仕上げ、焼結層、冷却効果、脈状欠陥、金属浸透、鋳型砂強度という7つの鋳型品質指標に直接影響を与えます。粗粒、中粒、細粒の各粒度による影響の詳細と、それに対応する鋳型欠陥を以下に示します。
1. 粗粒度（AFS25-30、AFS30-35）
利点
- 砂粒間の大きな空隙は優れたガス透過性をもたらし、厚肉鋼鋳物、ケイ酸ナトリウム砂型、大型ロストフォーム鋳物における気泡やガス欠陥を効果的に防止します。
- 優れた蓄熱性と冷却能力により、厚肉鋳物の凝固が促進され、収縮気孔率と高温割れの発生傾向が低減される。
- 比表面積が小さいほど、同じ砂の配合量でも必要な樹脂バインダーの量が少なくなり、製造コストが削減される。
鋳造品質への悪影響
- 粒界の隙間が広いと、溶鋼が容易に浸透し、鋳造面の粗さ、孔食、機械的な金属浸透欠陥が生じる。
- 明確な結晶粒の輪郭が鋳造表面に目立つ模様を残し、その後の研削作業の負担が増加する。
- 多孔質の鋳型表面は高温スラグの浸透を促進し、局所的な金属の化学的浸透を引き起こす。
- コーティングされた砂型や精密な小型鋳造品に粗い砂を使用すると、バリが多く発生し、寸法精度が低下する。
適用可能なシナリオ
10トンを超える大型鋼鋳物、ロール、大型バルブ本体、ケイ酸ナトリウム表面／裏面砂、鋼製取鍋充填砂。
2. 中粒度（AFS40-45、主流の汎用グレード）
総合性能が最適で鋳造欠陥が最小限に抑えられた、バランスの取れたグレード。
利点
- ガス透過性と表面仕上げのバランスが取れており、ガスの遮断と溶鋼の浸透の両方を防止します。
- 緻密な結晶粒の積層により均一な高温焼結層が形成され、金属の浸透や脈状欠陥に対する安定した耐性が得られる。
- 樹脂自己硬化砂型鋳造、シェルモールド鋳造、ロストフォーム鋳造、炭素鋼およびステンレス鋼の製造に対応し、安定した鋳造寸法精度を保証します。
- 焼結層の厚さが適度であれば、過焼結による洗浄困難を招くことなく、容易に型から外すことができる。
欠点
超厚肉鋳造品の場合、20～40メッシュよりもガス透過性がやや低く、特に厚肉部分では表面下に気泡が発生しやすい。
適用可能なシナリオ
ほとんどの中型および小型鋼鋳物、バルブ、ポンプ本体、建設機械部品に使用され、業界で最も広く使用されているグレードです。
3. 細粒度（AFS45-50、AFS45-55、AFS50-55）
利点
- 微細な砂粒が隙間なく密に積み重なることで、溶融鋼の浸透や腐食がほとんどなく、優れた鋳造表面仕上げを実現します。
- 表面仕上げ用砂として使用すると、研削および研磨工程を大幅に削減できるため、外観に厳しい要求が課されるステンレス鋼や精密鋳造品に最適です。
- 緻密な鋳型構造は高温スラグの浸透を抑制し、薄肉精密鋳造における化学的金属浸透を効果的に防止します。
鋳造品質への悪影響
- 粒界の空隙が最小限に抑えられていると、ガス透過性が低下し、厚肉鋳物において表面下気泡、ガス発火、ピンホール欠陥が容易に発生する。
- 比表面積が大きいほど、より多くの樹脂またはケイ酸ナトリウム系バインダーが必要となり、ガス発生量が増加し、噴気孔のリスクがさらに悪化する。
- 細かい砂によって形成された薄い焼結層は、厚い部分の高温箇所で局所的に剥離し、金属の浸透を引き起こす可能性がある。
- 振とう性能が悪いと、薄い内側の砂コアの洗浄が困難になる。
適用可能なシナリオ
薄肉ステンレス鋼部品、精密バルブ本体、コーティングされた砂型鋳造品、精密鋳造表面層、小型精密鋼鋳物。
4. クロマイト粉末（200/325メッシュ以下、コーティング専用、成形用ではない）
直接鋳型砂の代わりに、鋳造コーティング用の骨材としてのみ使用されます。
- 微細な粉末が砂粒間の隙間を埋めて緻密な被膜を形成し、溶融鋼を鋳型砂から隔離することで、鋳造表面の仕上がりを向上させる。
- 表面砂に微粉末が混入すると、ガス透過性が著しく阻害され、噴気孔による大量排出を引き起こす。
不適切な粒度選択によって引き起こされる典型的な鋳造欠陥
- 精密小型鋳造用の粗砂：表面が粗く、金属の浸透が機械的で、バリが多く、寸法公差が不合格となる。
- 厚肉鋼鋳物用細砂：表面下気泡、ガス焼成、ピンホール欠陥。
- 不当に広い粒径範囲（例：10～140メッシュの混合砂）：不安定なガス透過性、局所的な金属浸透と噴気孔の同時発生。
- 微粉末の含有量が多すぎると、ガス発生量が増加し、ガス透過性が著しく低下し、振とうが困難になる。
学年選択の概要
- 厚肉鋳物および高ガス透過性要求：20～40メッシュ／20～70メッシュの粗砂
- 一般的な炭素鋼およびステンレス鋼の中粒鋳物で、品質要件がバランスの取れたもの：40～70メッシュ（推奨グレード）
- 表面仕上げ精度が求められる薄肉精密鋳造品：50～100メッシュ／70～140メッシュの細砂
- 表面コーティング製造：200～400メッシュのクロマイト粉末