1. Il vantaggio principale della sabbia ceramica come sabbia di riempimento della siviera
Struttura delle particelle sferiche
Eccellente fluidità: basso attrito tra le particelle sferiche, elevata densità di riempimento (densità apparente 1,6-2,0 g/cm³), può formare rapidamente uno strato di sabbia uniforme e il drenaggio è più fluido durante il versamento.
Forte antipermeabilità: la struttura compatta può bloccare efficacemente la penetrazione dell’acciaio fuso e ridurre il rischio di sinterizzazione.
Elevata refrattarietà e stabilità termica
Refrattario ≥ 1750°C (contenuto di Al₂O₃ 50-90%), può resistere all’erosione ad alta temperatura dell’acciaio fuso (1600°C).
Basso coefficiente di dilatazione termica (0,5-1,0×10⁻⁶/°C), volume stabile ad alta temperatura, non facile da rompere.
Inerzia chimica
Elevata resistenza all’erosione dell’acciaio fuso e delle scorie (particolarmente adatto per tipi di acciaio complessi come l’acciaio ad alto tenore di ossigeno e l’acciaio inossidabile).
Non vengono rilasciate sostanze nocive (come il cromo esavalente) e la protezione ambientale è migliore rispetto alla sabbia di minerale di cromo.
2. Fasi di applicazione della sabbia ceramica come sabbia drenante
1. Selezione della materia prima e pretrattamento
Controllo delle dimensioni delle particelle:
la dimensione delle particelle della sabbia ceramica è solitamente compresa tra 0,2 e 1,0 mm e la classificazione consigliata è:
Le particelle grossolane (0,7-1,0 mm) rappresentano il 40%
Le particelle medie (0,4-0,7 mm) rappresentano il 30%
Le particelle fini (0,2-0,4 mm) rappresentano il 30%
per bilanciare fluidità e antipermeabilità.
Trattamento di essiccazione:
prima dell’uso, è necessario essiccarlo a 200-300 °C per 2-3 ore per rimuovere l’umidità assorbita ed evitare esplosioni durante la colata di acciaio fuso.
2. Miscelazione e preparazione (facoltativo)
Ottimizzazione additiva:
Aggiungere l’1-2% di polvere di grafite: migliora la lubrificazione e riduce l’attrito tra lo strato di sabbia e l’acciaio fuso.
Aggiungere lo 0,5-1% di borace: riduce la temperatura di sinterizzazione, favorisce un legame moderato dello strato di sabbia ad alta temperatura e previene il collasso prematuro.
Uniformità di miscelazione:
utilizzare un miscelatore a doppio albero per mescolare per 5-10 minuti per garantire una distribuzione uniforme degli additivi.
3. Riempimento dell’ugello della siviera
Metodo di riempimento:
iniettare la sabbia nell’ugello del fondo della siviera (ad esempio un ugello scorrevole o un ugello lungo) tramite un’attrezzatura di trasporto pneumatico. L’altezza di riempimento è solitamente di 150-250 mm ed è richiesta una leggera compattazione tramite vibrazione.
Progettazione a strati:
per le siviere di grandi dimensioni, il riempimento può essere eseguito a strati:
Strato inferiore (a contatto con l’acciaio fuso): sabbia di pietra preziosa a grana fine (0,2-0,4 mm) per migliorare la tenuta.
Strato superiore: sabbia di pietre preziose a grana grossa (0,7-1,0 mm) per garantire velocità di drenaggio.
4. Pre-sinterizzazione ad alta temperatura (fase chiave)
Processo di pre-sinterizzazione:
Pre-sinterizzazione a 1000-1200 °C per 30-60 minuti per fondere leggermente la superficie delle particelle di sabbia e formare uno “strato di micro-smalto”, che non solo mantiene l’indipendenza delle particelle, ma migliora anche la resistenza strutturale complessiva per impedire che lo strato di sabbia crolli a causa dell’impatto con l’acciaio fuso.
5.
Meccanismo di drenaggio del versamento in siviera:
sotto la pressione statica dell’acciaio fuso, il fondo dello strato di sabbia viene riscaldato e ammorbidito e la sabbia perlifera fuoriesce insieme all’acciaio fuso per sua stessa fluidità, formando un canale di flusso stabile.
Regolazione della portata:
regolando il rapporto granulometrico (maggiore è la percentuale di particelle grossolane, maggiore è la portata), la portata iniziale dell’acciaio fuso viene controllata per evitare scorie turbolente.
III. Punti chiave
Gestione delle dimensioni delle particelle
È vietato utilizzare polvere ultrafine con particelle di dimensioni inferiori a 0,1 mm, in quanto potrebbero facilmente causare l’intasamento della lastra.
Filtrare e rimuovere regolarmente i detriti generati durante l’uso (si consiglia un numero di cicli ≤3).
Adattabilità ambientale
Acciaio ad alto tenore di ossigeno: è necessario testare la stabilità della sabbia ceramica in un’atmosfera ossidante (un contenuto di Al₂O₃ ≥70% è più sicuro).
Raffinazione sotto vuoto (VD/VOD): la bassa volatilità della sabbia ceramica è adatta all’ambiente sotto vuoto, ma la temperatura di pre-combustione deve essere aumentata a 1300°C.
Controllo dei costi
Il prezzo unitario della sabbia ceramica è relativamente alto (circa 500 dollari/tonnellata). Il costo può essere ridotto mescolandola con sabbia economica (come la sabbia di quarzo) in un rapporto di 7:3, ma la fluidità della sabbia miscelata deve essere conforme allo standard.
