下面我以公司近几年棕刚玉煅烧的情况,谈一下个人的看法,供各位同仁参考。
(一) 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。
(二) 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800~1350℃煅烧2~4 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。
(三) 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(Ti2O3、TiO)和碳化钛、氮化钛(TiC、TiN),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。
表3 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:
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。
(四) 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。
(五) 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。