南クロマイト砂の化学組成は？
南アフリカ産のクロム砂の化学組成は独特で、鋳造用途としては世界でも最高品質の砂の 1 つと考えられています。
南アフリカのクロム鉄鉱、特にブッシュフェルト火成岩体産のクロム鉄鉱は、クロムと鉄の比率が高く、マグネシウム (MgO) の含有量が比較的高く、シリカ (SiO₂) の含有量が低いことが特徴です。
ここでは、その典型的な化学組成とその独自性について詳しく説明します。
南アフリカ産クロム鉄鉱砂の典型的な化学組成
次の表は、高品質の南アフリカの鋳物グレードのクロム砂の代表的な範囲を示しています。
| 成分 | 化学式 | 標準範囲（％） | 主な特徴 |
|---|---|---|---|
| 酸化クロム | Cr₂O₃ | 44 % – 48 % | 含有量が多いため、耐火性が優れています。 |
| 酸化鉄 | FeO（総Feとして） | 22 % – 27 % | |
| 酸化アルミニウム | Al₂O₃ | 12 % – 16 % | 高い耐火性に貢献します。 |
| 酸化マグネシウム | 酸化マグネシウム | 14 % – 18 % | 重要な特徴 高 MgO により、塩基性スラグに対する耐性が大幅に向上します。 |
| 二酸化ケイ素 | SiO₂ | 1.0 % – 3.5 % | シリカ含有量が非常に これにより、低融点相の形成が最小限に抑えられます。 |
| 石灰（酸化カルシウム） | 高い | < 1.0 % | 非常に低く抑えられており、望ましいです。 |
南アフリカのクロマイト砂が特別な理由は何ですか?
- 1.高いクロム対鉄比（Cr:Fe）
- •これは非常に重要な品質パラメータです。南アフリカ産の鉱石のCr:Fe比は通常1.5:1～1.6:1程度です。
- •比率が高いほど、重量あたりの有効 Cr₂O₃ 含有量が高くなり、高温性能の向上に直接つながります。
- 2.高マグネシア（MgO）含有量：
- •これは、他の産地のクロム鉄鉱と比較した場合の最も重要な組成上の違いです（たとえば、インド産のクロム鉄鉱は、MgO が低く、Al₂O₃ が高いことがよくあります）。
- •高MgOは、鉄鋼鋳造工場でよく見られる塩基性スラグ浸食に対する耐性を飛躍的に向上させます。これにより「焼き付き」温度が上昇し、砂型が溶融金属と反応して融合する可能性が低くなります。
- 3.非常に低いシリカ（SiO₂）含有量：
- •シリカ含有量が少ないことは非常に重要です。シリカは金属酸化物と容易に反応して低融点のケイ酸塩（例えば、約1200℃で融点を持つファイアライト）を形成するためです。これは、金属の浸透や砂の焼けといった深刻な鋳造欠陥を引き起こす可能性があります。
- •南アフリカ産のクロマイトはシリカ含有量が一貫して低い（<3.5%）ため、高価値でクリーンな鋳物の製造に非常に信頼性があります。
他の情報源との比較
文脈として、典型的な南アフリカの作曲が他の主要なソースとどのように異なるかを以下に示します。
- •南アフリカ： Cr₂O₃ （46％）、MgO（16％）、SiO₂（2.5％ ）
- •インド（例：オリッサ州）： Cr₂O₃は高いが、MgOは低い場合が多く（約10％）、Al₂O₃とSiO₂は高い（多くの場合4～6％）。
- •トルコ: 南アフリカの砂とインドの砂の中間のような組成であることが多く、MgO と SiO₂ が適度に含まれています。
この構成は鋳造所にとってなぜ重要なのでしょうか?
南アフリカ産のクロム砂の特殊な化学特性により、優れた性能が発揮されます。
- •優れた耐火性： 溶融することなく溶融鋼の高温に耐えます。
- •高い濡れ耐性： 溶融金属が砂粒に浸透しにくいため、鋳造面がより滑らかになります。
- •低熱膨張： 金型に寸法安定性を提供し、脈絡欠陥のリスクを軽減します。
- •優れたスラグ耐性： MgO 含有量が高いため、マンガン鋼や塩基性スラグを形成するその他の合金の鋳造に最適です。
要約すると、南アフリカ産のクロマイト砂は、Cr₂O₃含有量が高く、シリカが非常に低く、マグネシア含有量が極めて高いことで高く評価されており、これらの要素が組み合わさって、重要な鋳造用途向けの高品質で高性能な鋳造材料となっています。