1. Le principal avantage du sable céramique comme sable de remplissage de poche
Structure des particules sphériques
Excellente fluidité : faible frottement entre les particules sphériques, densité de remplissage élevée (densité apparente 1,6-2,0 g/cm³), peut rapidement former une couche de sable uniforme et le drainage est plus fluide lors du coulage.
Forte anti-perméabilité : la structure serrée peut bloquer efficacement la pénétration de l’acier en fusion et réduire le risque de frittage.
Haute réfractarité et stabilité thermique
Réfractaire ≥ 1750°C (teneur en Al₂O₃ 50-90%), peut résister à l’érosion à haute température de l’acier en fusion (1600°C).
Faible coefficient de dilatation thermique (0,5-1,0×10⁻⁶/°C), volume stable à haute température, pas facile à fissurer.
Inertie chimique
Forte résistance à l’érosion de l’acier fondu et des scories (particulièrement adaptée aux nuances d’acier complexes telles que l’acier à haute teneur en oxygène et l’acier inoxydable).
Aucune substance nocive (comme le chrome hexavalent) n’est libérée et la protection de l’environnement est meilleure que celle du sable de minerai de chrome.
2. Étapes d’application du sable céramique comme sable de drainage
1. Sélection des matières premières et prétraitement
Contrôle de la granulométrie :
La granulométrie du sable céramique est généralement de 0,2 à 1,0 mm et la granulométrie recommandée est :
Les particules grossières (0,7-1,0 mm) représentent 40 %
Les particules moyennes (0,4-0,7 mm) représentent 30 %
Les particules fines (0,2-0,4 mm) représentent 30 %
Pour équilibrer la fluidité et l’anti-perméabilité.
Traitement de séchage :
Avant utilisation, il doit être séché à 200-300°C pendant 2 à 3 heures pour éliminer l’humidité adsorbée et éviter l’explosion lors de la coulée de l’acier en fusion.
2. Mélange et préparation (facultatif)
Optimisation des additifs :
Ajoutez 1 à 2 % de poudre de graphite : améliorez la lubrification et réduisez la friction entre la couche de sable et l’acier en fusion.
Ajoutez 0,5 à 1 % de borax : réduisez la température de frittage, favorisez une liaison modérée de la couche de sable à haute température et évitez l’effondrement prématuré.
Uniformité du mélange :
Utilisez un mélangeur à deux arbres pour mélanger pendant 5 à 10 minutes afin d’assurer une distribution uniforme des additifs.
3. Remplissage de la buse de la poche.
Méthode de remplissage :
le sable est injecté dans la buse inférieure de la poche (buse coulissante ou longue) par transport pneumatique. La hauteur de remplissage est généralement de 150 à 250 mm, et un léger compactage par vibration est nécessaire.
Conception des couches :
Pour les grandes louches, le remplissage en couches peut être effectué :
Couche inférieure (en contact avec l’acier en fusion) : sable de pierre précieuse à grains fins (0,2-0,4 mm) pour améliorer l’étanchéité.
Couche supérieure : sable de pierre précieuse à gros grains (0,7-1,0 mm) pour assurer la vitesse de drainage.
4. Préfrittage à haute température (étape clé)
Processus de préfrittage :
Préfrittage à 1000-1200°C pendant 30 à 60 minutes pour faire fondre légèrement la surface des particules de sable afin de former une « couche de micro-glaçure », qui non seulement maintient l’indépendance des particules, mais améliore également la résistance structurelle globale pour empêcher la couche de sable de s’effondrer en raison de l’impact de l’acier fondu.
5.
Mécanisme de drainage de coulée en louche :
Sous la pression statique de l’acier en fusion, le fond de la couche de sable est chauffé et ramolli, et le sable perlé s’écoule avec l’acier en fusion par sa propre fluidité pour former un canal d’écoulement stable.
Réglage du débit :
En ajustant le rapport granulométrique (plus la proportion de particules grossières est élevée, plus le débit est rapide), le débit initial d’acier fondu est contrôlé pour éviter les scories turbulentes.
III. Points clés
Gestion de la granulométrie
Il est interdit d’utiliser de la poudre ultrafine avec une granulométrie inférieure à 0,1 mm, ce qui peut facilement provoquer un blocage de la dalle.
Filtrer et éliminer régulièrement les débris générés lors de l’utilisation (le nombre de cycles recommandé est ≤ 3 fois).
Adaptabilité environnementale
Acier à haute teneur en oxygène : Il est nécessaire de tester la stabilité du sable céramique dans une atmosphère oxydante (une teneur en Al₂O₃ ≥ 70 % est plus sûre).
Raffinage sous vide (VD/VOD) : La faible volatilité du sable céramique convient à l’environnement sous vide, mais la température de pré-combustion doit être augmentée à 1300°C.
Contrôle des coûts
Le prix unitaire du sable céramique est relativement élevé (environ 500 USD/tonne). Il est possible de réduire ce coût en le mélangeant avec du sable bon marché (comme du sable de quartz) dans un rapport de 7:3, mais la fluidité du sable mélangé doit être conforme aux normes.
