Cát gốm có thể được sử dụng như một thành phần chính trong sản xuất cát độn gầu (thường được sử dụng để rót và thoát nước trong các tình huống luyện kim như gầu và bồn chứa) do các hạt hình cầu, độ chịu lửa cao, hệ số giãn nở nhiệt thấp và độ ổn định hóa học, để tối ưu hóa hiệu suất của cát thạch anh hoặc cát cromit truyền thống. Sau đây là các phương pháp ứng dụng cụ thể và các điểm quy trình của nó:
1. Vai trò của hạt gốm trong cát thoát nước
Cải thiện tính lưu động
Các hạt hình cầu làm giảm ma sát, giúp cát thoát nước được lấp đầy chặt hơn và đều hơn ở đầu vào của thùng chứa nước để tránh tắc nghẽn.
Tăng cường khả năng chịu nhiệt độ cao
Chịu nhiệt ≥1700℃, tốt hơn cát thạch anh (dễ nóng chảy), thích hợp cho môi trường thép nóng chảy có nhiệt độ cao.
Hiệu suất rót ổn định
Hệ số giãn nở nhiệt thấp (≈6×10⁻⁶/℃) làm giảm nguy cơ nứt nhiệt và đảm bảo thép nóng chảy chảy trơn tru.
Giảm thiểu ô nhiễm tạp chất
Tính trơ về mặt hóa học (thành phần chính là Al₂O₃ hoặc ZrO₂) giúp tránh phản ứng với thép nóng chảy và giảm nguy cơ tạp chất.
2. Thiết kế công thức và quá trình pha trộn
Tỷ lệ công thức điển hình
Cát độn gầu chứa gốc cát gốm: Cát gốm (50%~70%) + cát cromit (20%~30%) + chất kết dính nhựa (3%~5%) + chất chống oxy hóa (như bột silicon, 1%~2%).
Thay thế vật liệu truyền thống: Có thể thay thế một phần hoặc toàn bộ cát thạch anh, tỷ lệ cần được điều chỉnh theo loại thép (như thép cacbon thông thường, thép không gỉ).
Phù hợp kích thước hạt
Kích thước hạt chính của cát gốm: 0,5~1,0mm (để đảm bảo tính lưu động);
Bột mịn (<0,1mm) chiếm ≤15%, dùng để lấp đầy các khoảng trống.
Hệ thống liên kết
Nhựa phenolic hoặc silica sol là chất kết dính, cần được xử lý ở nhiệt độ cao (150~200℃) để tăng cường độ.
3. Quy trình sản xuất
Xử lý sơ bộ nguyên liệu: sấy cát baozhu (hàm lượng nước ≤ 0,5%), tách từ tính cát cromit để loại bỏ sắt.
Trộn: trộn khô cát baozhu, cát cromit, v.v. theo tỷ lệ, sau đó thêm chất kết dính lỏng và khuấy cho đến khi đồng nhất.
Tạo hạt: tạo hạt 1~3mm bằng cách đùn hoặc cán thành viên (cường độ phải được kiểm soát ≥ 5MPa).
Đóng rắn: xử lý nhiệt trong lò đóng rắn để liên kết chéo hoàn toàn nhựa.
Rây và đóng gói: loại bỏ bột mịn và các hạt quá khổ, sau đó niêm phong và bảo quản theo cách chống ẩm.
4. So sánh lợi thế hiệu suất
Chỉ số hiệu suất Cát thoát nước Baozhu Cát thoát nước Cát thạch anh Cát thoát nước Cát crom Cát thoát nước Chịu nhiệt
(℃) ≥1700 ~1600 ≥1800
Độ giãn nở nhiệt Thấp Cao (Dễ nứt) Trung
bình Độ chảy Tuyệt vời (Hình cầu) Kém (Góc cạnh) Trung
bình Nguy cơ ô nhiễm thép nóng chảy Rất thấp Thấp (SiO₂ bay hơi) Trung bình (Chứa Cr)
5. Ghi chú ứng dụng
Khả năng tương thích loại thép
Thép có hàm lượng oxy cao (như thép không gỉ) cần phải kết hợp với chất chống oxy hóa (như bột Al) để ngăn Cát Baozhu bị oxy hóa.
Phù hợp cấu trúc Sprue
Cát gốm có tính lưu động cao và độ côn của vòi phun (thường là 15°~25°) cần được tối ưu hóa để ngăn ngừa hiện tượng tự chảy.
Kiểm soát chi phí
Cát gốm đắt tiền và có thể giảm chi phí bằng cách trộn với cát cromit hoặc tái chế (cần phát hiện tình trạng suy giảm hiệu suất).
6. Các giải pháp thay thế và hướng đổi mới
Phức tạp hóa: Trộn với các vi cầu rỗng (như hạt nổi) để giảm thêm mật độ và độ dẫn nhiệt.
Chất kết dính thân thiện với môi trường: Phát triển các loại nhựa không chứa formaldehyde hoặc chất kết dính vô cơ (như phosphate).
Nạp thông minh: Kết hợp với công nghệ vận chuyển khí nén, có thể nạp cát thoát nước tự động và chính xác.
