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煅烧棕刚玉磨料的生产和使用



棕刚玉是基本的磨料之一,它的抗破碎、抗氧化、抗腐蚀能力较强,具有良好的化学稳定性。在我国,棕刚玉的生产工艺成熟,生产成本比其它磨料低,性价比也优于其它磨料。因此,经过多年的发展,棕刚玉已逐渐形成了一定产业规模的工业材料体系,成为我国工业发展无可替代的基础材料和国民经济中不可缺少的重要组成部分,目前在国内外固结磨具、涂附磨具的制造和耐火材料生产中占有重要地位。 

随着我国机械制造业的快速发展和结构性调整,磨具行业对棕刚玉产品的质量要求越来越高,促使磨料生产企业不断地进行尝试性的摸索实验,寻找一种切实可行的处理办法来提高棕刚玉的产品质量。目前,提高棕刚玉磨料产品质量的处理技术主要有:改善磨料颗粒形状、热处理或化学涂层三种。仅仅改善颗粒形状来提高磨料性能远远不能达到磨具的工艺要求,而化学处理也存在着成本高,污染环境的弱点,因此对棕刚玉磨料进行热处理成了目前提高磨料质量的主要方法,得到了广泛的重视。

(煅烧方法

有梭式窑、隧道窑、回转窑和倒烟窑(已淘汰)和立式窑。热源主要煤炭、煤气、天然气、液化气、甲烷气和电力。

(煅烧工艺

把棕刚玉磨料盛入专用容器先预热后逐步升温至8001350℃煅烧2小时,自然冷却后水洗筛分,磨料的色泽根据不同温度表现为深棕色、棕蓝色、蓝色、浅蓝色和蓝灰色。

(煅烧棕刚玉磨料的优点

1、消除了棕刚玉磨料反常膨胀。由于电熔刚玉在冶炼过程中,磨料中含有低价位氧化钛(Ti2O3TiO)和碳化钛、氮化钛(TiCTiN),它们在800℃-1350℃氧化气氛中煅烧时,会进一步氧化,体积相应增大,使磨料体积变化超出了它本身正常膨胀,即为反常膨胀。磨料反常膨胀会导致棕刚玉陶瓷砂轮在烧成时,表面出现网状裂纹,从而造成大量废品,而采用煅烧处理是消除棕刚玉磨料反常膨胀有效手段。

2、降低了磨料的堆积密度,提高了磨料韧性。由于磨料在煅烧过程中,首先固熔于刚玉晶体内的Ti3+被氧化而引起了晶格收缩,从而提高了磨料抗压强度。其次,煅烧还会弥补在制粒过程中所造成内应力。因此,用煅烧后磨料生产各种磨具,不仅耐用而且锋利,提高了磨具磨削性能,特别是生产树脂薄片和重负荷砂轮使用较多。

煅烧对磨料韧性的影响


粒度

棕刚玉

白刚玉

未煅烧

1000℃煅烧

1350℃煅烧

未煅烧

1000℃煅烧

1350℃煅烧

16

20

24

30

36

46

60

80

54

62

46

56

71

67

54

78

67

80

63

67

83

79

66

83

76

80.1

73

74

88

88

68

84.6

36

38

77

83

78

75

44

66

83

87

82

88

50

77

88

92

87

88


3、提高了棕刚玉磨料亲水性。棕刚玉磨料经800℃-1350℃灼烧2--4小时后,磨料亲水性能提高了3.5倍。这主要是由于磨料表面挥发物等杂质被清除,低熔点物质被烧掉,磨料表面毛细管现象增加的缘故。磨料堆积密度相应降低,亲水性提高,磨料用于涂附磨具,其耐用度能提高30%左右。如表4

煅烧对磨料亲水性的影响


粒度

时间(分)

亲水性高度(mm

未煅烧

煅烧

150

3

5

10

20

30

49

60

80

103

125

116

139

190

250

300

60

3

5

10

20

30

45

47

50

52

50

120

128

157

160

167


4、提高了磨具强度。煅烧处理后,磨料除去了表面挥发物等杂质,提高了磨料纯度和清洁度,因而在磨具制造时,提高了磨粒和结合剂结合力,降低了结合剂用量,提高了磨具强度。

5、改善了磨具外观和切削能力。煅烧处理后磨料,由于包裹铁质刚玉磨粒膨胀破裂,因此磁性物质很容易被磁选掉,降低了磨料磁性物含量,在烧成磨具时不会出现锈斑,改善了磨具外观和切削能力。

(煅烧磨料的缺点

1、流动性变差。由于煅烧磨料表面挥发物等杂质被清除,低熔点物质被烧掉,磨料表面毛细管现象增加,磨料堆积密度相应降低,比重下降,从而造成流动性变差。

2、防潮能力差。由于毛细管现象增加、磨料比表面积增大,亲水性提高,吸潮能力提高,因此会给涂附磨具植砂带来不利因素。

(煅烧磨料的使用

任何事物都是一分为二的。虽然棕刚玉煅烧磨料相对未煅烧的棕刚玉磨料,无论是韧性、强度、亲水性、磨削能力等,和未煅烧棕刚玉磨料相比,都有大幅度提高。但毕竟它的相对价格较高,而且也有些许缺点,特别是150目以细的中温煅烧磨料吸潮能力明显提高、导致流动性差,势必会给企业现有的涂附磨具植砂造成一些困难。因此建议磨料生产企业在生产过程中要尽可能做到系统化、标准化,切实保证其产品的稳定性、持久性,为下游使用客户创造使用条件;其次、使用企业在使用煅烧磨料时一定要先行试用,逐步完善改进设备的适应性,然后批量使用;可以使用中温煅烧磨料的,尽可能不要使用高温煅烧磨料,毕竟高温磨料价格明显高于中温煅烧磨料。

总之,用煅烧来处理棕刚玉磨料是节约资源,保护环境,提高产品性能的有效措施。生产企业和使用企业要共同努力,不断完善,切实推进我国磨料磨具制造工业整体水平的提高和健康发展。

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