La sabbia ceramica (nota anche come sabbia ceramica fusa, sabbia perlata) è ampiamente utilizzata nel campo della fusione dell’acciaio grazie alle sue eccellenti proprietà refrattarie, alla bassa dilatazione termica, alle caratteristiche sferiche delle particelle e ai vantaggi ambientali. Di seguito sono riportate le sue principali applicazioni e caratteristiche tecniche nel campo della fusione dell’acciaio:
1. Materiali per anime di sabbia e sabbia per stampaggio per getti di acciaio
La sabbia ceramica può ridurre efficacemente difetti quali inclusioni di sabbia, cicatrici e pori nei getti di acciaio durante il processo di colata grazie alla sua elevata refrattarietà (1800~2000℃) e al tasso di espansione termica estremamente basso (0,13% a 1000℃)4.
Caso applicativo: Weichai Power utilizza sabbia ceramica e sabbia tostata per sostituire la sabbia di cromite nella produzione di anime in sabbia per cavità idrica dei cilindri di motori ad alta velocità. Il difetto di adesione della sabbia alla cavità interna è ridotto dallo 0,6% a meno dello 0,2% e il costo del materiale è ridotto del 15%.
Vantaggi:
Elevata disintegrabilità: il nucleo di sabbia di resina è facile da pulire dopo la colata, riducendo il carico di lavoro di pulizia della sabbia1.
Bassa emissione di gas: riduce i difetti dei pori delle fusioni di acciaio e migliora il tasso di resa5.
2. Processo di sabbia autoindurente in resina per grandi getti di acciaio
Nella produzione di grandi getti di acciaio, la sabbia ceramica viene utilizzata come sabbia grezza per la sabbia autoindurente in resina, che può ridurre la quantità di resina (ridotta di oltre il 30%), migliorando al contempo la resistenza dello stampo in sabbia, riducendo la quantità di gas generato e migliorando la disintegrazione15.
Rispetto alla tradizionale sabbia silicea:
La sabbia silicea ha un elevato tasso di espansione termica, che può facilmente portare a deviazioni dimensionali delle fusioni; la sabbia ceramica non ha quasi alcuna espansione e la precisione della fusione è maggiore4.
La sabbia silicea è difficile da rigenerare, mentre la sabbia ceramica può essere riciclata più volte per ridurre le emissioni di sabbia di scarto1.
3. Fusione di acciaio altamente legato e acciaio resistente al calore
L’elevato contenuto di alluminio della sabbia ceramica (Al₂O₃≥75%) la rende adatta alla fusione di acciaio altamente legato (come acciaio resistente al calore, acciaio inossidabile), riducendo il rischio di inceppamento chimico della sabbia4.
Caso:
La qualità della superficie delle fusioni in acciaio inossidabile prodotte mediante il processo di fusione a conchiglia con rivestimento in sabbia ceramica è simile al livello della fusione a cera persa, riducendo al contempo il ciclo di produzione8.
Nella produzione di getti di acciaio resistenti alle alte temperature (come ZG10Cr9Mo1VNbN), la sabbia ceramica può sopportare temperature elevate, pari a 620°C5.
4. Tutela ambientale e vantaggi in termini di costi
Riduzione dell’inquinamento da polvere: le particelle di sabbia ceramica sono dense e hanno una bassa velocità di frantumazione, il che riduce i danni della polvere di silice nell’officina di fonderia1.
Sfide nel riciclaggio della sabbia vecchia: attualmente è difficile separare la sabbia ceramica dalla sabbia da stampaggio dopo la miscelazione, il tasso di recupero è basso e la tecnologia di rigenerazione deve essere ulteriormente ottimizzata47.
5. Tendenze di sviluppo future
della tecnologia di rigenerazione della sabbia per stampa 3D: ad esempio, il sistema di rigenerazione della sabbia per stampa 3D del Gruppo Lianxin può ripristinare il 95% delle prestazioni della vecchia sabbia e ridurre il consumo di sabbia del 40%. Potrebbe essere utilizzato nella rigenerazione della sabbia ceramica in futuro7.
Crescita nel mercato Asia-Pacifico: trainata dai settori automobilistico e del trasporto ferroviario, si prevede che l’applicazione della sabbia ceramica nel campo della fusione dell’acciaio crescerà a un tasso annuo del 6% (2024-2029)
