セラミックサンドは、その球状粒子、高い耐火性、低い熱膨張係数、そして化学的安定性により、従来の石英砂やクロマイト砂の性能を最適化するため、取鍋充填砂（通常は取鍋やタンディッシュなどの冶金工程における鋳込みおよび排水に使用）の製造における主要成分として使用できます。具体的な使用方法と工程ポイントは以下のとおりです。
1. 排水砂におけるセラミックビーズの役割
流動性の向上
球状粒子は摩擦を減らし、取鍋の給水口で排水砂がよりしっかりと均一に満たされ、詰まりを防止します。
耐高温性の向上
耐火性≥1700℃、石英砂よりも優れており（溶けやすい）、高温溶鋼環境に適しています。
安定した注ぎ口性能
熱膨張係数が低い (≈6×10⁻⁶/℃) ため、熱割れのリスクが低減し、溶鋼のスムーズな流れが確保されます。
不純物汚染の削減
化学的に不活性（主成分はAl₂O₃またはZrO₂）であるため、溶融鋼との反応が回避され、介在物のリスクが軽減されます。
2. 処方設計と混合プロセス
典型的な配合比率
セラミック砂ベースの取鍋充填砂：セラミック砂（50％〜70％）+クロマイト砂（20％〜30％）+樹脂バインダー（3％〜5％）+酸化防止剤（シリコン粉末など、1％〜2％）。
従来の材料の代替：石英砂を部分的または完全に代替することができ、鋼の種類（普通炭素鋼、ステンレス鋼など）に応じて割合を調整する必要があります。
粒子サイズのマッチング
セラミック砂の主な粒子サイズ：0.5〜1.0mm（流動性を確保するため）。
微粉末（<0.1mm）は15%以下で、隙間を埋めるために使用されます。
ボンディングシステム
フェノール樹脂やシリカゾルはバインダーであり、強度を高めるために高温（150〜200℃）で硬化する必要があります。
3. 製造工程
原料の前処理：宝珠砂（水分含有量≤0.5％）の乾燥、クロム砂の磁気分離による鉄の除去。
混合：宝珠砂、クロム砂などを適量乾式混合し、液体バインダーを加えて均一になるまで撹拌します。
造粒：押し出し成形または転がしにより1～3mmの粒子をボール状に成形します（強度は5MPa以上に制御する必要があります）。
硬化: 硬化炉で熱処理して樹脂を完全に架橋します。
ふるい分けと包装：微粉と大きすぎる粒子を取り除き、密封して防湿状態で保管します。
4. 性能優位性の比較
性能指数 宝珠砂 排水性砂 石英砂 排水性砂 クロマイト砂 排水性砂
耐火性砂 (℃) ≥1700 ~1600 ≥1800
熱膨張率 低 高 (割れやすい) 中
流動性 優 (球状) 劣 (角張った) 中
溶鋼汚染リスク 非常に低 低 (SiO₂揮発) 中 (Cr含有)
5. 適用上の注意
鋼種との適合性
宝珠砂の酸化を防ぐために、高酸素鋼（ステンレス鋼など）は酸化防止剤（アルミニウム粉末など）と組み合わせる必要があります。
スプルー構造マッチング
セラミックサンドは流動性が高く、自己流動を防ぐためにノズルテーパー（通常 15°～ 25°）を最適化する必要があります。
コスト管理
セラミックサンドは高価であり、クロマイトサンドとの混合やリサイクルによりコストを削減できます（性能減衰の検出が必要）。
6. 代替ソリューションとイノベーションの方向性
複合化: 中空マイクロスフェア (浮遊ビーズなど) と混合して、密度と熱伝導率をさらに低減します。
環境に優しいバインダー: ホルムアルデヒドを含まない樹脂または無機バインダー (リン酸塩など) を開発します。
インテリジェント充填: 空気輸送技術と組み合わせることで、排水砂の自動かつ正確な充填を実現します。
