クロマイト砂は、主に鋳造工場で金属鋳造に使用される、多用途で高性能な耐火物です。 その独特な特性により、高品質で複雑な金属部品の製造に不可欠な材料となっています。
冶金学におけるその役割の詳細な内訳は次のとおりです。
1. 主な用途: 鋳型およびコア
これは最も一般的な用途です。鋳造所では、クロム砂を用いて鋳型や中子を作成し、そこに溶融金属（鉄、鋼、銅系合金など）を流し込みます。
これらの用途ではなぜクロマイト砂が好まれるのでしょうか?
高融点（約 2150°C）： 溶融または分解することなく、溶融鋼やその他の鉄合金の極端な温度に耐えることができます。
高い熱伝導率： 珪砂よりもはるかに速く鋳物から熱を奪います。これにより、以下の効果が得られます。
より微細な金属粒子構造: 冷却が速いほど、鋳造金属の微細構造がより強く、より微細化されます。
浸透の低減: 溶融金属が砂粒間の細孔に浸透するのを防ぎ、鋳造表面の仕上がりが滑らかになり、洗浄の手間が軽減されます。
低熱膨張性： 加熱時の膨張が非常に少ない。これは、標準的な珪砂に比べて決定的な利点である。標準的な珪砂は、約573℃で急激に大きく膨張し、 鋳肌 （鋳物の表面に薄い金属片が現れる）などの鋳造欠陥を引き起こす。
化学的不活性： スラグや金属酸化物（塩基性）に対する耐性があり、溶融金属との反応性が低いため、「焼き付き」や「金属の浸透」による欠陥を軽減します。
高い角張性と密度： 粒子は角張っており、互いにしっかりと固定されるため、優れた鋳型の安定性が得られます。高い密度（約4.5 g/cm³）により、鋳込み時の鋳型壁の動きが抑制され、寸法精度が確保されます。
2. その他の冶金用途
モールドウォッシュ/コーティング： クロマイト砂は、多くの場合、微粉末に粉砕され、キャリア（水やアルコールなど）とバインダーと混合されて耐火塗料として使用されます。このウォッシュは、他の砂（例：珪砂）で作られたモールドの表面に塗布され、表面仕上げを向上させ、金属の浸透や焼き付きに対するバリア性を高めます。
ストッパー ロッドと取鍋ライニング: 製鋼の分野では、クロム鉄鉱の粉末が、取鍋のライニング用のモルタルや混合物、または取鍋からの鋼の流れを制御するストッパー ロッドの成分の一部として使用されることがあります。
金属クロムとフェロクロムの生産： これは異なるものの、根本的に重要な冶金プロセスです。クロマイト鉱石は フェロクロム （鉄とクロムの合金）の 原料であり、フェロクロムはステンレス鋼の製造 に 使用されます。この文脈において、クロマイトは耐火物ではなく、クロムの主要供給源です。
他の鋳物砂との比較
その価値を理解するには、他の 2 つの主要な鋳物砂と比較すると役立ちます。
| 財産 | クロマイト砂 | 珪砂（ジルコン） | オリビン砂 |
|---|---|---|---|
| 融点 | 非常に高い（約2150°C） | 非常に高い （約2200°C） | 高温（約1760℃） |
| 熱膨張 | 非常に低い | 非常に高い（静脈瘤を引き起こす） | 適度 |
| 熱伝導率 | 高い | 非常に高い | 低い |
| 化学的性質 | 中性 | 酸性 | 基本 |
| 料金 | 高い | 非常に高い | 適度 |
| 健康と安全 | 粉塵 （六価クロム）が懸念されます。取り扱いには管理が必要です。 | 重大な懸念事項 （珪肺症）。厳格な粉塵管理が必要です。 | より安全だと考えられています。 |
比較の概要:
クロマイト vs. シリカ: クロマイトは、コストが高いにもかかわらず、高価値で複雑な鋼鋳物では、脈状欠陥を排除し、冷却速度を向上させるためにシリカよりも選択されます。
クロマイト vs. ジルコン： ジルコンは耐熱性がわずかに優れていますが、価格がかなり高く、放射性物質（トリウム、ウラン）の懸念があります。クロマイトは、コスト効率が高く、高性能な代替品となることがよくあります。
クロマイトとオリビン: 一般的に、クロマイトは塩基性スラグよりも熱伝導性と耐性に優れています。
重要な考慮事項と課題
コスト: クロマイト砂はシリカ砂よりも高価なため、選択的に使用され、多くの場合、鋳型の重要な部分や高信頼性の鋳造に使用されます。
健康と安全： これは重要なポイントです。クロマイト砂の粉塵に は、吸入すると発がん性があることが知られている六価クロム（Cr(VI)）が含まれている可能性があります。クロマイト砂を使用する鋳造工場では、 優れた換気システムと集塵システムを備え、作業員に適切な個人用保護具（PPE）の着用を義務付ける必要があります。
バインダー システム: クロマイト サンドは、次のようなさまざまなバインダー システムに適しています。
フェノールウレタン（コールドボックス）
フラン/ケイ酸塩（酸触媒）
アルキド樹脂（油）
ケイ酸ナトリウム（無機）
結論
クロマイト砂は、高品質で高性能な鋳物砂であり 、特に鋼、マンガン鋼、その他の耐熱合金の鋳造における特定の問題を解決します。高い熱伝導率、低い熱膨張率、そして耐火性という独自の特性を兼ね備えているため、コストが高く、必要な安全対策は必要ですが、寸法精度が高く、優れた表面仕上げを備えた高信頼性の鋳物の製造に不可欠です。