۱. مزیت اصلی ماسه سرامیکی به عنوان ماسه پرکننده پاتیل:
ساختار ذرات کروی
سیالیت عالی: اصطکاک کم بین ذرات کروی، چگالی بالای پرشدگی (چگالی حجمی ۱.۶-۲.۰ گرم بر سانتی‌متر مکعب)، می‌تواند به سرعت یک لایه ماسه یکنواخت تشکیل دهد و زهکشی هنگام ریختن روان‌تر است.
ضد نفوذپذیری قوی: ساختار فشرده می‌تواند به طور موثری نفوذ فولاد مذاب را مسدود کرده و خطر پخت را کاهش دهد.
دیرگدازی و پایداری حرارتی بالا
نسوز ≥ ۱۷۵۰ درجه سانتیگراد (محتوای Al₂O₃ 50-90%)، می‌تواند در برابر فرسایش فولاد مذاب در دمای بالا (۱۶۰۰ درجه سانتیگراد) مقاومت کند.
ضریب انبساط حرارتی پایین (0.5-1.0×10⁻⁶/°C)، حجم پایدار در دمای بالا، به راحتی ترک نمی‌خورد.
بی‌اثری شیمیایی
مقاومت بالا در برابر فرسایش فولاد مذاب و سرباره (به ویژه مناسب برای گریدهای فولادی پیچیده مانند فولاد پراکسید و فولاد ضد زنگ).
هیچ ماده مضری (مانند کروم شش ظرفیتی) آزاد نمی‌شود و حفاظت از محیط زیست بهتر از شن و ماسه سنگ کروم است.
۲. مراحل استفاده از ماسه سرامیکی به عنوان ماسه زهکشی
۱. انتخاب مواد اولیه و پیش تصفیه
کنترل اندازه ذرات:
اندازه ذرات ماسه سرامیکی معمولاً ۰.۲ تا ۱.۰ میلی‌متر است و دانه‌بندی توصیه شده به شرح زیر است:
ذرات درشت (0.7-1.0 میلی‌متر) 40٪ را تشکیل می‌دهند
ذرات متوسط (0.4-0.7 میلی‌متر) 30٪ را تشکیل می‌دهند
ذرات ریز (0.2-0.4 میلی‌متر) 30٪ را تشکیل می‌دهند
تا سیالیت و نفوذپذیری را متعادل کنند.
عملیات خشک کردن:
قبل از استفاده، باید به مدت 2-3 ساعت در دمای 200-300 درجه سانتیگراد خشک شود تا رطوبت جذب شده از بین برود و از انفجار هنگام ریختن فولاد مذاب جلوگیری شود.
۲. مخلوط کردن و آماده‌سازی (اختیاری)
بهینه‌سازی افزودنی:
۱ تا ۲ درصد پودر گرافیت اضافه کنید: روانکاری را بهبود بخشیده و اصطکاک بین لایه ماسه و فولاد مذاب را کاهش دهید.
افزودن ۰.۵ تا ۱ درصد بوراکس: کاهش دمای پخت، افزایش چسبندگی متوسط لایه ماسه در دمای بالا و جلوگیری از فروپاشی زودرس.
یکنواختی اختلاط:
برای اطمینان از توزیع یکنواخت افزودنی‌ها، از یک میکسر دو محوره برای اختلاط به مدت ۵ تا ۱۰ دقیقه استفاده کنید.
۳. پر کردن نازل پاتیل
روش پر کردن:
ماسه را از طریق تجهیزات انتقال پنوماتیک به نازل کف پاتیل (مانند نازل کشویی یا نازل بلند) تزریق کنید. ارتفاع پر شدن معمولاً ۱۵۰ تا ۲۵۰ میلی‌متر است و تراکم لرزشی جزئی مورد نیاز است.
طراحی لایه‌ای:
برای ملاقه‌های بزرگ، می‌توان پر کردن لایه‌ای را انجام داد:
لایه پایینی (در تماس با فولاد مذاب): ماسه سنگ قیمتی ریزدانه (0.2-0.4 میلی‌متر) برای افزایش آب‌بندی.
لایه بالایی: ماسه سنگ قیمتی دانه درشت (0.7-1.0 میلی متر) برای اطمینان از سرعت زهکشی.
۴. پیش پخت در دمای بالا (مرحله کلیدی)
فرآیند پیش پخت:
پیش پخت در دمای ۱۰۰۰-۱۲۰۰ درجه سانتیگراد به مدت ۳۰-۶۰ دقیقه برای ذوب جزئی سطح ذرات ماسه برای تشکیل “لایه میکرولعاب”، که نه تنها استقلال ذرات را حفظ می‌کند، بلکه استحکام کلی سازه را نیز افزایش می‌دهد تا از فروپاشی لایه ماسه در اثر ضربه فولاد مذاب جلوگیری شود.
۵. مکانیزم زهکشی ریختن ملاقه :
تحت فشار استاتیک فولاد مذاب، کف لایه ماسه گرم و نرم می‌شود و ماسه مرواریدی با سیالیت خود به همراه فولاد مذاب بیرون می‌آید تا یک کانال جریان پایدار تشکیل دهد.
تنظیم نرخ جریان:
با تنظیم نسبت اندازه ذرات (هرچه نسبت ذرات درشت بیشتر باشد، نرخ جریان سریع‌تر است)، نرخ جریان اولیه فولاد مذاب کنترل می‌شود تا از سرباره متلاطم جلوگیری شود.
III. نکات کلیدی
مدیریت اندازه ذرات
استفاده از پودر فوق ریز با اندازه ذرات کمتر از 0.1 میلی‌متر ممنوع است، زیرا این پودر به راحتی باعث انسداد دال می‌شود.
مرتباً زباله‌های تولید شده در حین استفاده را غربال کرده و از بین ببرید (تعداد چرخه‌ها توصیه می‌شود ≤3 بار باشد).
سازگاری با محیط زیست
فولاد با اکسیژن بالا: آزمایش پایداری ماسه سرامیکی در جو اکسیدکننده ضروری است (محتوای Al₂O₃ ≥70٪ ایمن‌تر است).
پالایش در خلاء (VD/VOD): فراریت کم ماسه سرامیکی برای محیط خلاء مناسب است، اما دمای پیش از سوختن باید تا ۱۳۰۰ درجه سانتیگراد افزایش یابد.
کنترل هزینه
قیمت واحد ماسه سرامیکی نسبتاً بالا است (حدود ۵۰۰ دلار آمریکا در هر تن). هزینه را می‌توان با مخلوط کردن آن با ماسه ارزان (مانند ماسه کوارتز) با نسبت ۷:۳ کاهش داد، اما سیالیت ماسه مخلوط باید مطابق با استاندارد باشد.
