Une teneur en silice plus faible est-elle toujours préférable pour le sable de chromite ?
En général, une faible teneur en silice est préférable pour le sable chromiteux, mais ce n’est pas une règle absolue et il convient de l’examiner attentivement en tenant compte des procédés de fonderie spécifiques et du rapport coût-efficacité. Voici une analyse détaillée :
- Avantages d’une faible teneur en silice
- Amélioration de la réfractarité : Le sable chromite est principalement utilisé en fonderie en raison de sa haute réfractarité. La silice qu’il contient provient de la gangue. Une teneur élevée en silice détériore la réfractarité du sable et provoque un « glaçage » : à haute température, la silice réagit avec les oxydes métalliques pour former des composés à bas point de fusion, ce qui affecte la qualité des pièces moulées. En revanche, une faible teneur en silice permet d’améliorer efficacement la réfractarité du sable chromite et de maintenir des performances stables à haute température, évitant ainsi les réactions avec le métal en fusion et les défauts tels que l’agglomération du sable.
- Réduction du risque de dilatation thermique : La silice subit une transformation de phase lors du chauffage, accompagnée d’une dilatation volumique. Si la teneur en silice du sable chromiteux est trop élevée, le moule ou le noyau en sable est susceptible de se fissurer en raison d’une dilatation irrégulière à haute température, ce qui entraîne des défauts de fonderie tels que des inclusions et des piqûres de sable. Une teneur en silice plus faible permet de réduire l’instabilité structurelle causée par cette dilatation thermique et d’améliorer la précision dimensionnelle des pièces moulées.
- Limites d’une teneur en silice excessivement faible
- Augmentation des coûts de production : Le sable de chromite naturel contient généralement une certaine quantité de silice, qu’il faut éliminer par des procédés tels que la séparation magnétique et la flottation. Si une teneur en silice extrêmement faible est requise, par exemple de 5 % à moins de 1 %, la complexité et la consommation d’énergie du processus de purification augmentent considérablement, ce qui entraîne une multiplication par plusieurs fois du prix d’achat du sable de chromite et, par conséquent, une hausse du coût de production des pièces moulées.
- Surdimensionnement inutile : Pour certaines pièces courantes en acier moulé et en fonte coulée à basse température (1 300 à 1 500 °C), un dosage de silice du sable de chromite compris entre 3 % et 8 % permet d’éviter efficacement les défauts importants. Il est inutile de rechercher une teneur en silice extrêmement faible, car cela n’apporterait aucune amélioration significative des performances et engendrerait un gaspillage de ressources.
En production, la teneur en silice du sable de chromite doit généralement être inférieure à 5 %, et idéalement inférieure à 3 %. Toutefois, les exigences spécifiques doivent être définies en fonction du matériau de coulée, de la température de coulée et du niveau de qualité requis.