1. A principal vantagem da areia cerâmica como areia de enchimento de conchas
Estrutura de partículas esféricas
Excelente fluidez: pequeno atrito entre partículas esféricas, elevada densidade de enchimento (densidade aparente 1,6-2,0 g/cm³), pode formar rapidamente uma camada uniforme de areia e a drenagem é mais suave ao despejar.
Forte antipermeabilidade: a estrutura compactada pode bloquear eficazmente a penetração do aço fundido e reduzir o risco de sinterização.
Elevada refratariedade e estabilidade térmica
Refratário ≥ 1750°C (teor de Al₂O₃ 50-90%), pode suportar a erosão a alta temperatura do aço fundido (1600°C).
Baixo coeficiente de dilatação térmica (0,5-1,0×10⁻⁶/°C), volume estável a alta temperatura, não é fácil de quebrar.
Inércia química
Forte resistência à erosão de aço fundido e escória (especialmente adequado para tipos de aço complexos, como aço com alto teor de oxigénio e aço inoxidável).
Nenhuma substância nociva (como o crómio hexavalente) é libertada, e a proteção ambiental é melhor do que a areia de minério de crómio.
2. Etapas de aplicação da areia cerâmica como areia de drenagem
1. Seleção da matéria-prima e pré-tratamento
Controlo do tamanho das partículas:
O tamanho das partículas da areia cerâmica é geralmente de 0,2 a 1,0 mm, e a granulometria recomendada é:
As partículas grossas (0,7-1,0 mm) representam 40%
As partículas médias (0,4-0,7 mm) representam 30%
As partículas finas (0,2-0,4 mm) representam 30%
para equilibrar a fluidez e a antipermeabilidade.
Tratamento de secagem:
Antes da utilização, é necessário secar a 200-300°C durante 2-3 horas para remover a humidade adsorvida e evitar a explosão quando o aço fundido é derramado.
2. Mistura e preparação (opcional)
Otimização dos aditivos:
Adicione 1-2% de pó de grafite: melhora a lubricidade e reduz o atrito entre a camada de areia e o aço fundido.
Adicione 0,5-1% de bórax: reduza a temperatura de sinterização, promova a ligação moderada da camada de areia a alta temperatura e evite o colapso prematuro.
Uniformidade da mistura:
utilize um misturador de eixo duplo para misturar durante 5 a 10 minutos, de modo a garantir uma distribuição uniforme dos aditivos.
3.º Enchimento do bico da concha
Método de enchimento:
Injete areia no bico inferior da concha (como um bico deslizante ou um bico longo) através de equipamento de transporte pneumático. A altura de enchimento é geralmente de 150-250 mm, sendo necessária uma ligeira compactação por vibração.
Design de camadas:
Para conchas grandes, pode ser realizado o enchimento em camadas:
Camada inferior (em contacto com o aço fundido): areia de pedra preciosa de grão fino (0,2-0,4 mm) para melhorar a selagem.
Camada superior: areia de pedra preciosa de grão grosso (0,7-1,0 mm) para garantir a velocidade de drenagem.
4. Pré-sinterização a alta temperatura (etapa principal)
Processo de pré-sinterização:
Pré-sinterização a 1000-1200 °C durante 30-60 minutos para derreter ligeiramente a superfície das partículas de areia e formar uma “microcamada de esmalte”, que não só mantém a independência das partículas, como também aumenta a resistência estrutural global para evitar que a camada de areia entre em colapso devido ao impacto do aço fundido.
5.
Mecanismo de drenagem de fugas da concha:
sob a pressão estática do aço fundido, a parte inferior da camada de areia é aquecida e amolecida, e a areia nacarada flui com o aço fundido pela sua própria fluidez para formar um canal de fluxo estável.
Ajuste da taxa de fluxo:
Ajustando a proporção do tamanho das partículas (quanto maior a proporção de partículas grossas, mais rápida será a taxa de fluxo), a taxa de fluxo inicial do aço fundido é controlada para evitar escória turbulenta.
III. Pontos-chave
Gestão do tamanho das partículas
É proibido o uso de pó ultrafino com um tamanho de partícula inferior a 0,1 mm, o que pode facilmente provocar o bloqueio da laje.
Limpe e remova regularmente os resíduos gerados durante a utilização (o número de ciclos recomendado é ≤3 vezes).
Adaptabilidade ambiental
Aço com alto teor de oxigénio: É necessário testar a estabilidade da areia cerâmica numa atmosfera oxidante (o teor de Al₂O₃ ≥70% é mais seguro).
Refinação a vácuo (VD/VOD): A baixa volatilidade da areia cerâmica é adequada para ambientes de vácuo, mas a temperatura de pré-queima necessita de ser aumentada para 1300°C.
Controle de custos
O preço unitário da areia cerâmica é relativamente elevado (cerca de 500 dólares/tonelada). O custo pode ser reduzido misturando-o com areia barata (como a areia de quartzo) na proporção de 7:3, mas a fluidez da areia misturada deve cumprir a norma.
