ماسه سرامیکی به دلیل ذرات کروی، دیرگدازی بالا، ضریب انبساط حرارتی پایین و پایداری شیمیایی، می‌تواند به عنوان یک جزء کلیدی در تولید ماسه پرکننده پاتیل (که معمولاً برای ریختن و تخلیه در سناریوهای متالورژیکی مانند پاتیل‌ها و تاندیش‌ها استفاده می‌شود) مورد استفاده قرار گیرد تا عملکرد ماسه کوارتز سنتی یا ماسه کرومیت را بهینه کند. روش‌های کاربرد و نکات فرآیندی خاص آن در زیر آمده است:
۱. نقش مهره‌های سرامیکی در ماسه زهکشی،
بهبود سیالیت
ذرات کروی اصطکاک را کاهش می‌دهند و باعث می‌شوند شن زهکشی در ورودی آب ملاقه محکم‌تر و یکنواخت‌تر پر شود تا از انسداد جلوگیری شود.
افزایش مقاومت در برابر دمای بالا
نسوز ≥1700℃، بهتر از ماسه کوارتز (به راحتی ذوب می‌شود)، مناسب برای محیط فولاد مذاب با دمای بالا.
عملکرد ریختن پایدار
ضریب انبساط حرارتی پایین (≈6×10⁻⁶/℃) خطر ترک خوردگی حرارتی را کاهش داده و جریان روان فولاد مذاب را تضمین می‌کند.
کاهش آلودگی ناشی از ناخالصی
بی‌اثر بودن شیمیایی (اجزای اصلی Al₂O₃ یا ZrO₂ هستند) از واکنش با فولاد مذاب جلوگیری می‌کند و خطر آخال‌ها را کاهش می‌دهد.
۲. طراحی فرمول و فرآیند اختلاط
نسبت فرمول معمول
ماسه پرکننده پاتیل بر پایه ماسه سرامیکی: ماسه سرامیکی (50%~70%) + ماسه کرومیت (20%~30%) + چسب رزینی (3%~5%) + آنتی‌اکسیدان (مانند پودر سیلیکون، 1%~2%).
جایگزینی مواد سنتی: می‌تواند تا حدی یا کاملاً جایگزین ماسه کوارتز شود و نسبت آن باید با توجه به نوع فولاد (مانند فولاد کربنی معمولی، فولاد ضد زنگ) تنظیم شود.
تطبیق اندازه ذرات
اندازه ذرات اصلی شن و ماسه سرامیکی: 0.5 ~ 1.0 میلی متر (برای اطمینان از سیالیت)؛
پودر ریز (<0.1mm) ≤15٪ را تشکیل می‌دهد که برای پر کردن شکاف‌ها استفاده می‌شود.
سیستم اتصال
رزین فنولیک یا سیلیکا سل یک چسب است که برای افزایش استحکام باید در دمای بالا (150 تا 200 درجه سانتیگراد) پخت شود.
۳. فرآیند تولید
پیش تصفیه مواد اولیه: خشک کردن ماسه بائوژو (میزان آب ≤ ۰.۵٪)، جداسازی مغناطیسی ماسه کرومیت برای حذف آهن.
مخلوط کردن: ماسه بائوژو، ماسه کرومیت و غیره را به صورت خشک و به نسبت مساوی مخلوط کنید، سپس چسب مایع را اضافه کرده و هم بزنید تا یکنواخت شود.
گرانولاسیون: ذرات ۱ تا ۳ میلی‌متری را با اکستروژن یا غلتاندن به شکل گلوله تشکیل دهید (مقاومت باید ≥ ۵ مگاپاسکال کنترل شود).
پخت: عملیات حرارتی در کوره پخت برای ایجاد پیوند عرضی کامل در رزین.
الک کردن و بسته‌بندی: پودر ریز و ذرات بزرگ را جدا کرده و درب آن را محکم ببندید و در جای ضد رطوبت نگهداری کنید.
۴. مقایسه مزایای عملکرد
شاخص عملکرد ماسه زهکشی Baozhu ماسه زهکشی کوارتز ماسه زهکشی کرومیت ماسه زهکشی نسوز
(℃) ≥۱۷۰۰ ~۱۶۰۰ ≥۱۸۰۰
انبساط حرارتی کم زیاد (به راحتی ترک می‌خورد) متوسط
جریان‌پذیری عالی (کروی) ضعیف (زاویه‌دار) متوسط
خطر آلودگی فولاد مذاب خیلی کم کم (تخلیه SiO₂) متوسط (حاوی کروم)
۵. نکات کاربردی
سازگاری نوع فولاد
فولاد پراکسيژن (مانند فولاد ضد زنگ) بايد با آنتي‌اکسيدان‌ها (مانند پودر آلومينيوم) مخلوط شود تا از اکسيد شدن ماسه بائوژو جلوگيري شود.
تطبیق ساختار اسپرو
ماسه سرامیکی سیالیت بالایی دارد و برای جلوگیری از خودجریانی، باید زاویه مخروطی نازل (معمولاً ۱۵ تا ۲۵ درجه) بهینه شود.
کنترل هزینه
ماسه سرامیکی گران است و هزینه آن را می‌توان با مخلوط کردن با ماسه کرومیت یا بازیافت کاهش داد (کاهش عملکرد باید تشخیص داده شود).
۶. راه‌حل‌های جایگزین و جهت‌گیری‌های نوآوری
پیچیده‌سازی: با میکروسفرهای توخالی (مانند دانه‌های شناور) مخلوط کنید تا چگالی و رسانایی حرارتی بیشتر کاهش یابد.
چسب‌های سازگار با محیط زیست: رزین‌های بدون فرمالدئید یا چسب‌های معدنی (مانند فسفات‌ها) را توسعه دهید.
پر کردن هوشمند: همراه با فناوری انتقال پنوماتیک، پر کردن خودکار و دقیق ماسه زهکشی حاصل می‌شود.
