大型水力発電用ボールバルブゲート用ファウンディクロマイト砂
大型水力発電用ボールバルブゲートの鋳造部品は、大型発電機セットの重要な構成部品です。これらの鋳造部品は最大100トンもの重量があり、最大肉厚と最小肉厚の差は4倍以上にもなります。そのため、凝固時に大きな応力が発生し、高温割れ、収縮空洞、砂の付着などの問題が生じやすくなります。このような大型鋳造部品では、アルカリフェノール樹脂の鋳型砂として石英砂の代わりにクロム鉄鉱砂を使用することで、砂の付着による欠陥を効果的に防止し、鋳造時の連続凝固を促進することができます。
鋳造用クロム砂は、大型水力発電機用ボールバルブ／ゲートの鋳造において、以下の利点を提供します。
1. 砂の付着や金属の浸透に対する強い耐性。
水力発電所用バルブは、大型で肉厚の鋳鋼部品であり、溶鋼温度が高く、静圧が高く、加熱時間も長いという厳しい条件下で使用されます。鋳造用クロマイト砂は、高い耐火性と安定した化学的性質を備えているため、溶鋼の浸透や焼結砂の付着を効果的に抑制し、鋳造品の内面を滑らかに仕上げ、その後の研削や洗浄作業を大幅に軽減します。一方、石英砂は、このような条件下では砂の付着や浸透による欠陥が起こりやすく、非常に脆弱です。
2. 極めて低い熱膨張率により、コアのひび割れや鋳造脈の発生を防ぎます。
石英砂は高温で大きく膨張するため、大きなコアは加熱時にひび割れや変形を起こしやすく、鋳造品に筋状の欠陥、バリ、寸法誤差が生じる原因となります。一方、クロム鉄鉱砂は熱膨張係数が非常に低いため、高温下でもコアの体積安定性を確保し、複雑な内部空洞においてもコアの完全性を維持することができ、バルブ鋳造品の寸法精度を保証します。
3. 優れた冷却効果により、内部鋳造欠陥を低減します。
クロム鉄鉱砂は石英砂よりも熱伝導率がはるかに高く、肉厚部における溶融金属の方向性凝固を促進します。これにより、収縮空洞、多孔性、高温割れなどの欠陥が効果的に低減され、油圧弁の高圧・高信頼性要件を満たす緻密で均一な内部構造が得られます。
4. アルカリフェノール樹脂との優れた相溶性により、安定した砂型コア性能を実現します。
クロム鉄鉱砂は、表面特性が穏やかで、アルカリフェノール樹脂系バインダーとの相溶性に優れています。得られる砂型は、室温強度、高温強度、耐崩壊性に関する規格を満たし、長期保存が可能で、量産時にも安定した成形・型製造プロセスを実現し、樹脂の劣化や砂型軟化といった問題を回避します。
5. 高温での優れた熱安定性を持ち、長時間の鋳造プロセスに適しています。
大型鋳造では、長時間の鋳造工程が必要となり、その間、砂型は高温の放射線環境に長時間さらされます。クロマイト砂は耐熱性に優れ、軟化したり崩壊したりしにくいため、大型の一体型砂型が元の形状を維持し、内部空洞の変形や肉厚の不均一を防ぎ、バルブの内部構造が設計要件を満たすことを保証します。
6. 再利用性の向上と全体的な生産コストの削減。
クロム鉄鉱砂は耐熱性と機械的強度に優れているため、石英砂よりもリサイクル率が高い。購入価格は高いものの、鋳造品の不良率と再加工量が大幅に削減され、砂の消費量も減少するため、全体的な生産コストはより有利となる。
7．運用上の安全性の向上。
クロム鉄鉱は遊離シリカ含有量が極めて低いため、石英砂と比較して現場作業員の珪肺症のリスクを大幅に低減し、作業場の作業環境を改善する。
