01.AL2O3
نقطه ذوب کوراندوم (AL2O3) 2050 درجه، چگالی آن 3.85~4.0lg·cm-3 و رسانایی حرارتی و پایداری شیمیایی خوبی دارد. کوراندوم اغلب به عنوان ذرات سنگدانه در مواد خندق آهن استفاده می شود. عموماً اعتقاد بر این است که AL2O3 می تواند فعالیت سرباره را کاهش دهد و از خوردگی سنگدانه ها توسط سرباره جلوگیری کند.
از نظر انتخاب ذرات کوراندوم، کوراندوم زیر سفید دارای چگالی حجمی و سرعت جذب آب بسیار بالایی است. کوراندوم متراکم ناخالصی های کمی دارد و سرعت جذب آب نسبتاً پایینی دارد. و کوراندوم قهوه ای نرخ جذب آب نسبتاً کمی دارد اگرچه باقیمانده های بیشتری دارد. هنگام استفاده از کوراندوم متراکم و کوراندوم قهوه ای به عنوان سنگدانه، مقدار آب اضافه شده به آنریخته گری های نسوزنسبتاً کم است که تأثیر زیادی بر تراکم و پخت دستگاه ریخته گری دارد. از دیدگاه ریزساختار، بلورهای متراکم کوراندوم بالغ و بسیار متراکم هستند. کریستال های کوراندوم قهوه ای نسبتا خوب رشد و نمو می کنند، اما متراکم نیستند. کوراندوم زیر سفید نه تنها دارای بقایای زیادی است، بلکه دارای تعداد زیادی ترک بزرگ و منافذ بسته است که بر پایداری شوک حرارتی مواد تأثیر منفی می گذارد. از منظر جذب آب و ریزساختار، کوراندوم متراکم و کوراندوم قهوه ای برای ریخته گری های خندق آهنی مناسب ترند.
02.SiC
به کاربید سیلیکون کوراندوم یا ماسه نسوز نیز می گویند که چگالی آن 3.{1}}.47g·cm-3، سختی Mohs 9.2-9.6 و نقطه ذوب آن است. تا 2827 درجه کاربید سیلیکون چقرمگی ضربه بالایی دارد، با مدول چقرمگی 4.76x10 5MPa در 25 درجه، استحکام کششی 1.75x100MPa، و مدول الاستیک 2.8x10 5MPa در 1500 درجه. علاوه بر این، کاربید سیلیکون باید یک ماده نیمه رسانا با هدایت حرارتی بالا و ضریب انبساط حرارتی پایین باشد. به عنوان یک ماده اولیه اقتصادی، SiC به دلیل عملکرد عالی آن به طور گسترده در مواد نسوز استفاده می شود.
SiC در دمای بالا اکسید می شود و SiO2 و CO2 تشکیل می دهد. در 800 درجه، SiC به تدریج اکسید می شود و SiO2 را تشکیل می دهد. هنگامی که دما 1000 درجه است، SiC به شدت با O2 واکنش می دهد و فاز مایع اکسید سیلیکون بیشتری را تشکیل می دهد تا فیلم محافظ شیشه ای SiO2 را تشکیل دهد. در دمای 1300 درجه، لایه محافظ شیشه ای به تدریج کوارتز را رسوب می دهد و آب را جذب می کند و منبسط می شود و باعث ترک خوردن لایه محافظ و افزایش سرعت اکسیداسیون SiC می شود. در 1500 درجه -1600 درجه، فیلم محافظ شیشه SiO2 دارای ضخامت خاصی است که میتواند اکسیداسیون مداوم SiC را تضعیف کند. هنگامی که دما 1627 درجه است، SiO2 با SiC واکنش می دهد تا SiO و CO تولید کند، بنابراین دمای استفاده از SiC نباید از 1600 درجه تجاوز کند.
در قالب ریخته گری نسوز خندق آهن، مقاومت بالای SiC در برابر سایش و استحکام مکانیکی بالا می تواند در برابر فرسایش و آسیب ریختگی توسط آهن مذاب با دمای بالا و سرباره مداوم مقاومت کند. در عین حال، رسانایی حرارتی بالا و ضریب انبساط حرارتی پایین SiC می تواند در برابر شوک حرارتی مکرر آهن مذاب با دمای بالا مداوم بر روی دستگاه ریخته گری مقاومت کند و آسیب حرارتی آهن مذاب به دستگاه ریخته گری را تضعیف کند. علاوه بر این، واکنش شیمیایی بین SiC و هوا می تواند اکسیداسیون C را در دستگاه ریخته گری کاهش دهد و فیلم محافظ شیشه ای که پس از اکسیداسیون SiC تشکیل شده است نیز می تواند از مواد کربنی موجود در دستگاه ریخته گری محافظت کند و در نتیجه آسیب اکسیداسیون دستگاه ریخته گری را تضعیف کند.
03.C
C ترشوندگی ضعیفی دارد و مواد مبتنی بر C مقاومت خوبی در برابر فرسایش سرباره دارند و به راحتی به آهن نمی چسبند. در عین حال، C دارای رسانایی حرارتی زیادی است که می تواند در برابر شوک حرارتی آهن مذاب با دمای بالا و سرباره روی دستگاه ریخته گری مقاومت کند و در نتیجه پایداری حرارتی دستگاه ریخته گری را بهبود بخشد. علاوه بر این، تحت شرایط خاص، C و Si واکنش نشان می دهند تا الیاف SiC را تشکیل دهند، که اثر تقویت کننده بر روی ماده ریخته گری دارند. با این حال، مواد مبتنی بر C به راحتی در دماهای بالا اکسید می شوند و حاوی مواد فرار خاصی هستند که تأثیر نامطلوبی بر چگالی ماده ریخته گری دارند. بنابراین در ساخت دستگاه های ریخته گری خندق آهنی Ah{3}SiC-C باید از مواد C با تبخیر نسبتاً کم استفاده شود و مقدار مشخصی آنتی اکسیدان به ریخته گری ها اضافه شود.
منابع کربن زیادی برای ریخته گری های نسوز خندق آهن وجود دارد، از جمله آسفالت، گرافیت، کربن سیاه و کک. به جز آسفالت، سایر مواد منبع کربن مواد آبگریز هستند و در طول ساخت و ساز از آب بیشتری استفاده می کنند. در حالی که آسفالت متعلق به مصالح آبدوست است و در ساخت و ساز کمتر آب مصرف می کند و خاصیت پراکندگی خوبی دارد. معمولاً به عنوان یک منبع کربن مهم برای ریخته گری های خندق آهنی Ah03-SiC-C استفاده می شود. با این حال، آسفالت پس از گرم شدن تبخیر می شود و با افزایش افزودن آسفالت، تخلخل ظاهری در قالب ریخته گری نیز افزایش می یابد. بنابراین کنترل میزان آسفالت اضافه شده به دستگاه ریخته گری خندق آهنی بسیار مهم است.
