1. Seramik kumunun kepçe dolgu kumu olarak temel avantajı
Küresel parçacık yapısı
Mükemmel akışkanlık: Küresel parçacıklar arasındaki sürtünme azdır, yüksek doldurma yoğunluğu (yığın yoğunluğu 1,6-2,0 g/cm³), hızlı bir şekilde homojen bir kum tabakası oluşturabilir ve döküm sırasında drenaj daha pürüzsüzdür.
Güçlü anti-geçirgenlik: Sıkıca paketlenmiş yapı, erimiş çeliğin nüfuz etmesini etkili bir şekilde engelleyebilir ve sinterleme riskini azaltabilir.
Yüksek refrakterlik ve termal kararlılık
Refrakter ≥ 1750°C (Al₂O₃ içeriği %50-90), erimiş çeliğin yüksek sıcaklık aşınmasına (1600°C) dayanabilir.
Düşük termal genleşme katsayısı (0,5-1,0×10⁻⁶/°C), yüksek sıcaklıkta kararlı hacim, çatlama kolay değildir.
Kimyasal inertlik
Erimiş çelik ve cürufun aşınmasına karşı güçlü direnç (özellikle yüksek oksijenli çelik ve paslanmaz çelik gibi karmaşık çelik sınıfları için uygundur).
Zararlı maddeler (hekzavalent krom gibi) açığa çıkmaz ve çevre koruması krom cevheri kumundan daha iyidir.
2. Seramik kumunun drenaj kumu olarak uygulama adımları
1. Hammadde seçimi ve ön işlem
Parçacık boyutu kontrolü:
Seramik kumunun parçacık boyutu genellikle 0,2-1,0 mm’dir ve önerilen sınıflandırma şudur:
Kaba parçacıklar (0,7-1,0 mm) %40’ı oluşturur
Orta büyüklükteki parçacıklar (0,4-0,7 mm) %30’u oluşturur
İnce partiküller (0,2-0,4 mm) %30’unu oluşturur.
Akışkanlığı ve anti-geçirgenliği dengelemek için.
Kurutma işlemi:
Kullanımdan önce, erimiş çelik döküldüğünde patlamayı önlemek ve adsorbe olmuş nemi uzaklaştırmak için 200-300°C’de 2-3 saat kurutulması gerekir.
2. Karıştırma ve hazırlama (isteğe bağlı)
Katkı maddesi optimizasyonu:
%1-2 oranında grafit tozu ekleyin: kayganlığı artırın ve kum tabakası ile erimiş çelik arasındaki sürtünmeyi azaltın.
%0,5-1 boraks ekleyin: sinterleme sıcaklığını düşürün, yüksek sıcaklıkta kum tabakasının orta düzeyde bağlanmasını teşvik edin ve erken çökmeyi önleyin.
Karıştırma homojenliği:
Katkı maddelerinin homojen dağılımını sağlamak için çift şaftlı bir karıştırıcı kullanarak 5-10 dakika karıştırın.
3. Pota nozulunun doldurulması
Doldurma yöntemi:
Pnömatik taşıma ekipmanı aracılığıyla kepçe alt nozuluna (örneğin kayar nozul veya uzun nozul) kum enjekte edin. Doldurma yüksekliği genellikle 150-250 mm’dir ve hafif titreşimli sıkıştırma gerekir.
Katmanlı tasarım:
Büyük kepçeler için katmanlı dolum yapılabilir:
Alt katman (erimiş çelikle temas eden): sızdırmazlığı artırmak için ince taneli değerli taş kumu (0,2-0,4 mm).
Üst katman: Drenaj hızını sağlamak için iri taneli değerli taş kumu (0,7-1,0 mm).
4. Yüksek sıcaklıkta ön sinterleme (anahtar adım)
Ön sinterleme işlemi:
Kum parçacıklarının yüzeyini hafifçe eriterek bir “mikro sır tabakası” oluşturmak için 1000-1200 °C’de 30-60 dakika ön sinterleme yapılır. Bu, yalnızca parçacıkların bağımsızlığını korumakla kalmaz, aynı zamanda erimiş çeliğin çarpması nedeniyle kum tabakasının çökmesini önlemek için genel yapısal mukavemeti de artırır.
5. Kepçe Dökme
Drenaj Mekanizması:
Erimiş çeliğin statik basıncı altında, kum tabakasının tabanı ısıtılır ve yumuşatılır ve inci kumu kendi akışkanlığıyla erimiş çelikle birlikte dışarı akarak kararlı bir akış kanalı oluşturur.
Akış hızı ayarlaması:
Parçacık boyut oranı ayarlanarak (iri parçacık oranı ne kadar yüksekse akış hızı o kadar hızlı olur), başlangıçtaki erimiş çelik akış hızı kontrol altına alınarak türbülanslı cürufun oluşması önlenir.
III. Önemli noktalar
Parçacık boyutu yönetimi
Plaka tıkanıklığına yol açabilen, tane boyutu 0,1 mm’den küçük olan ultra ince tozların kullanılması yasaktır.
Kullanım sırasında oluşan kalıntıları düzenli olarak eleyin ve temizleyin (döngü sayısının ≤3 olması önerilir).
Çevresel uyum yeteneği
Yüksek oksijenli çelik: Seramik kumunun oksitleyici bir atmosferde (Al₂O₃ içeriği ≥%70 daha güvenlidir) kararlılığını test etmek gerekir.
Vakum rafinasyonu (VD/VOD): Seramik kumunun düşük uçucu özelliği vakum ortamına uygundur, ancak ön yakma sıcaklığının 1300°C’ye çıkarılması gerekir.
Maliyet kontrolü
Seramik kumu kumunun birim fiyatı nispeten yüksektir (yaklaşık 500 ABD doları/ton). Maliyeti ucuz kumla (örneğin kuvars kumu) 7:3 oranında karıştırılarak düşürülebilir, ancak karıştırılan kumun akışkanlığı standarda uygun olmalıdır.
