1. La principal ventaja de la arena cerámica como arena de relleno de cuchara es
su estructura de partículas esféricas.
Excelente fluidez: pequeña fricción entre partículas esféricas, alta densidad de llenado (densidad aparente 1,6-2,0 g/cm³), puede formar rápidamente una capa de arena uniforme y el drenaje es más suave al verter.
Fuerte antipermeabilidad: la estructura compacta puede bloquear eficazmente la penetración de acero fundido y reducir el riesgo de sinterización.
Alta refractariedad y estabilidad térmica
Refractario ≥ 1750°C (contenido de Al₂O₃ 50-90%), puede soportar la erosión a alta temperatura del acero fundido (1600°C).
Coeficiente de expansión térmica bajo (0,5-1,0×10⁻⁶/°C), volumen estable a alta temperatura, no se agrieta fácilmente.
Inercia química
Fuerte resistencia a la erosión del acero fundido y la escoria (especialmente adecuado para grados de acero complejos como acero con alto contenido de oxígeno y acero inoxidable).
No se liberan sustancias nocivas (como el cromo hexavalente) y la protección del medio ambiente es mejor que la arena de mineral de cromo.
2. Pasos de aplicación de arena cerámica como arena de drenaje
1. Selección de materia prima y pretratamiento
Control del tamaño de partícula:
El tamaño de partícula de la arena cerámica suele ser de 0,2 a 1,0 mm, y la granulometría recomendada es:
Las partículas gruesas (0,7-1,0 mm) representan el 40 %
Las partículas medianas (0,4-0,7 mm) representan el 30 %
Las partículas finas (0,2-0,4 mm) representan el 30%
para equilibrar la fluidez y la antipermeabilidad.
Tratamiento de secado:
antes de su uso, es necesario secarlo a 200-300 °C durante 2-3 horas para eliminar la humedad absorbida y evitar la explosión cuando se vierte el acero fundido.
2. Mezcla y preparación (opcional)
Optimización de aditivos:
Añadir 1-2% de polvo de grafito: mejora la lubricidad y reduce la fricción entre la capa de arena y el acero fundido.
Agregue 0,5-1% de bórax: reduce la temperatura de sinterización, promueve la unión moderada de la capa de arena a alta temperatura y evita el colapso prematuro.
Uniformidad de la mezcla:
utilice un mezclador de doble eje para mezclar durante 5 a 10 minutos para garantizar una distribución uniforme de los aditivos.
3. Llenado de la boquilla de la cuchara.
Método de llenado:
Inyectar arena en la boquilla inferior de la cuchara (como una boquilla deslizante o una boquilla larga) mediante un equipo de transporte neumático. La altura de llenado suele ser de 150 a 250 mm y se requiere una ligera compactación por vibración.
Diseño de capas:
Para cucharones grandes, se puede realizar un llenado en capas:
Capa inferior (en contacto con el acero fundido): arena de piedra preciosa de grano fino (0,2-0,4 mm) para mejorar el sellado.
Capa superior: arena de piedra preciosa de grano grueso (0,7-1,0 mm) para garantizar la velocidad de drenaje.
4. Presinterización a alta temperatura (paso clave)
Proceso de presinterización:
Presinterización a 1000-1200 °C durante 30-60 minutos para derretir ligeramente la superficie de las partículas de arena para formar una «capa de microesmalte», que no solo mantiene la independencia de las partículas, sino que también mejora la resistencia estructural general para evitar que la capa de arena colapse debido al impacto del acero fundido.
5. Mecanismo de drenaje de vertido con cuchara :
Bajo la presión estática del acero fundido, la parte inferior de la capa de arena se calienta y se ablanda, y la arena perlada fluye con el acero fundido por su propia fluidez para formar un canal de flujo estable.
Ajuste del caudal:
ajustando la relación de tamaño de partícula (cuanto mayor sea la proporción de partículas gruesas, más rápido será el caudal), se controla el caudal inicial de acero fundido para evitar escoria turbulenta.
III. Puntos clave
Gestión del tamaño de partículas
Está prohibido utilizar polvo ultrafino con un tamaño de partícula inferior a 0,1 mm, que puede provocar fácilmente el bloqueo de la losa.
Revise y elimine periódicamente los residuos generados durante el uso (se recomienda que el número de ciclos sea ≤3 veces).
Adaptabilidad ambiental
Acero con alto contenido de oxígeno: es necesario probar la estabilidad de la arena cerámica en una atmósfera oxidante (el contenido de Al₂O₃ ≥70 % es más seguro).
Refinación al vacío (VD/VOD): La baja volatilidad de la arena cerámica es adecuada para el entorno de vacío, pero la temperatura de precombustión debe aumentarse a 1300 °C.
Control de costes
El precio unitario de la arena cerámica es relativamente alto (unos 500 USD/tonelada). Se puede reducir el costo mezclándola con arena económica (como la arena de cuarzo) en una proporción de 7:3, pero la fluidez de la arena mezclada debe cumplir con los estándares.
