هل انخفاض نسبة السيليكا أفضل دائماً لرمل الكروميت؟
بشكل عام، يُعدّ انخفاض محتوى السيليكا أفضل لرمل الكروميت، لكن هذا ليس قاعدة مطلقة، بل يجب أخذه بعين الاعتبار بشكل شامل بالتزامن مع عمليات الصب المحددة وفعالية التكلفة. فيما يلي تحليل مفصل:
- مزايا انخفاض محتوى السيليكا
- تحسين مقاومة الحرارة : يُستخدم رمل الكروميت بشكل أساسي في عمليات الصب نظرًا لمقاومته العالية للحرارة. يأتي السيليكا الموجود في رمل الكروميت من الشوائب. يؤدي ارتفاع نسبة السيليكا إلى تدهور مقاومة الحرارة في رمل الكروميت، مما يُسبب ظاهرة “التزجيج”، حيث يتفاعل السيليكا عند درجات الحرارة العالية مع أكاسيد المعادن لتكوين مركبات ذات نقطة انصهار منخفضة، الأمر الذي يؤثر سلبًا على جودة المسبوكات. أما عند انخفاض نسبة السيليكا، فتتحسن مقاومة الحرارة في رمل الكروميت بشكل ملحوظ، مما يُحافظ على استقرار أدائه عند درجات الحرارة العالية، ويمنع تفاعله مع المعدن المنصهر، وبالتالي يمنع حدوث عيوب مثل التصاق الرمل.
- تقليل مخاطر التمدد الحراري : تخضع السيليكا لتحول طوري أثناء عملية التسخين، مصحوبًا بتمدد حجمي. إذا كان محتوى السيليكا في رمل الكروميت مرتفعًا جدًا، فإن قالب الرمل أو اللب يكون عرضة للتشقق نتيجة التمدد غير المتساوي عند درجات الحرارة العالية، مما يؤدي إلى عيوب في الصب مثل شوائب الرمل وثقوب الرمل. يمكن لمحتوى السيليكا المنخفض أن يقلل من عدم الاستقرار الهيكلي الناتج عن هذا التمدد الحراري ويحسن دقة أبعاد المسبوكات.
- قيود المحتوى المنخفض للغاية من السيليكا
- ارتفاع تكاليف الإنتاج : يحتوي رمل الكروميت الطبيعي عادةً على نسبة معينة من السيليكا، ويتطلب إزالته عمليات مثل الفصل المغناطيسي والتعويم. في حال تطلب الأمر نسبة سيليكا منخفضة للغاية، مثلاً من 5% إلى أقل من 1%، فإن تعقيد عملية التنقية واستهلاكها للطاقة سيزدادان بشكل ملحوظ، مما يؤدي إلى ارتفاع سعر شراء رمل الكروميت عدة أضعاف، وبالتالي زيادة تكلفة إنتاج المسبوكات.
- فائض الأداء غير الضروري : بالنسبة لبعض قطع الفولاذ المصبوب والحديد الزهر العادية التي تُصب في درجات حرارة منخفضة (مثل 1300-1500 درجة مئوية)، يكفي ضبط نسبة السيليكا في رمل الكروميت ضمن نطاق 3% إلى 8% لتجنب العيوب الواضحة، ولا داعي للسعي إلى خفض نسبة السيليكا إلى أدنى حد ممكن. ففي هذه الحالة، لن يؤدي انخفاض نسبة السيليكا بشكل مفرط إلى تحسينات ملحوظة في الأداء، بل سيؤدي فقط إلى هدر الموارد.
في الإنتاج الفعلي، يُشترط عادةً أن يكون محتوى السيليكا في رمل الكروميت أقل من 5%، والأفضل أن يكون أقل من 3%. ومع ذلك، ينبغي تحديد متطلبات محددة وفقًا لمادة الصب ودرجة حرارة الصب ومستوى الجودة.