고망간강 콘 크러셔 조 라이너 주조용 AFS45-50 크롬광 모래
AFS45-50 크롬광석 모래는 콘 크러셔 조(jaw)용 고망간강(Mn18Cr2/Mn22Cr2) 라이너 주조 시 표면 모래 및 주형 모래로서 모두 고유한 장점을 가지고 있습니다.
콘 크러셔 조 라이너는 일반적으로 고망간강으로 제작됩니다. 고망간강의 주요 구성 성분은 탄소(C), 망간(Mn), 크롬(Cr)입니다. 이러한 조성으로 인해 고망간강 표면은 강한 충격에도 경화되어 내마모성이 더욱 향상됩니다. 고망간강 주조품은 다양한 가혹한 작업 조건에서도 안정적인 성능을 유지하여 장비의 수명을 연장할 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 원료로는 ZGMn13, ZGMn13Cr2, ZGMn18, ZGMn18Cr2, ZGMn21Cr2 등이 있습니다. 고품질 내마모성 라이너는 주조품에 대한 높은 요구 조건을 충족해야 합니다. 생산된 주조품은 균열이나 성능에 영향을 미치는 주조 결함(예: 개재물, 모래 개재물, 냉간 폐쇄, 기공, 수축 공동, 충전재 부족 등)이 없어야 합니다. 콘 크러셔 라이너는 크고 두꺼운 벽을 가진 주조품이므로 주조 결함을 방지하는 것은 수율과 주조 품질을 향상시키는 데 매우 중요합니다. 크롬산화물(Cr₂O₃) 함량이 46% 이상인 남아프리카산 크롬광 모래는 이러한 목표 달성에 중요한 요소입니다. 이 모래의 장점은 다음과 같습니다.
1. 급속 냉각 효과
크롬철광 모래(Cr₂O₃ ≥46%)는 실리카 모래보다 열전도율이 2~3배 높습니다. AFS45-50 입자 크기(약 0.3mm)는 비표면적을 극대화하여 용융강과 접촉 시 700~900℃/s의 초기 냉각 속도를 제공합니다. 이는 고망간강 표면에 3~8mm 두께의 미세 입자층(ASTM 5-6 등급까지 미세화 가능)을 즉시 형성할 수 있게 하여 주조물의 순차적 응고에 유리하고 기공 결함을 줄여줍니다.
2. 고체-고체 상변환 완충액
고망간강은 고체상 변태를 겪지 않지만 수축률이 크다(선형 수축률 2.9~3.4%). 크롬광석 모래는 열팽창 계수가 5 × 10⁻⁶/℃에 불과하고(규사 모래는 12 × 10⁻⁶/℃) 입자 크기 분포가 좁다. 고온에서도 모래 껍질이 부풀어 오르거나 균열이 생기지 않아 라이너 플레이트의 외형 치수 공차를 ±0.5mm 이내로 안정적으로 제어할 수 있어 2차 가공을 줄일 수 있다.
3. 화학적으로 불활성인 비점착성 모래
Cr₂O₃는 중성 산화물로 1600℃에서 MnO 및 FeO와 저융점 화합물을 형성하지 않습니다. 그러나 규사는 이 온도에서 Mn과 쉽게 반응하여 MnO·SiO₂(융점 1250℃)를 형성하고 화학적 접착을 유발합니다. 크롬철광사를 표면 모래로 사용하면 접착 결함률을 5%에서 0.3% 미만으로 줄일 수 있으며, 세척 시간을 70% 단축할 수 있습니다.
4. 발수 방지 장벽
크롬철광 모래는 융점이 1800℃ 이상으로 고망간강의 주조 온도(1450~1480℃)를 훨씬 초과하므로 용융강이 모래 입자를 적시기 어렵습니다. 동시에 고온에서 Cr₂O₃는 미량 환원되어 치밀한 FeCr₂O₄ 스피넬 층을 형성함으로써 금속 침투를 더욱 방지하고 표면 조도를 향상시킵니다.
5. 재활용 성능
1400℃에서 반복적인 열 순환 처리 후에도 크롬광석 모래의 각진도 계수는 5%만 증가하고 파쇄율은 0.2% 미만으로 여러 번 재사용이 가능합니다. 반면, 규사 모래는 한 번의 고온 처리 후 상변화 팽창 및 분쇄가 발생하여 회수율이 60% 미만입니다. 장기간 생산을 통해 성형 재료 비용을 15~20% 절감할 수 있습니다.
요약하자면, 콘 크러셔 분쇄실용 고망간강 라이너 주조에 사용되는 AFS45-50 크롬광사는 단순히 “내화 모래”가 아닙니다. 오히려 “높은 열전도율의 담금질 + 낮은 팽창률로 형상 유지 + 화학적 불활성으로 점착 방지”라는 세 가지 메커니즘을 통해 라이너 표면에 높은 경도, 높은 밀도, 그리고 결함 없는 주조 품질을 한 번에 부여함으로써 주조 품질을 향상시키고 후처리 세척 및 가공 비용을 크게 절감합니다.
