DE1918759C3 - Verfahren zur Herstellung eines Schleifkorns - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines geschmolzenen Schleifkorns aus λ-ΑΙ,Ο^ oder einem Gemisch aus \-Al₂O_:, und ZrO₂ mit einer durchschnittlichen Kristallgröße geringer als 100 μ, bei <Jem die geschmolzene Masse verfestigt und zermalmt ¥'ird. Ein mikrokristallines Schleifmittel ist definiert fels ein kristallines Schleifmittel mit einer durchschnittlichen Kristallgröße von weniger als 300 μ.

Die Herstellung von geschmolzenen mikrokristalli- |>en Schleifmitteln nach den Lehren der Technik be-Hehl grundsätzlich aus drei Schritten, nämlich dem Schmelzen, Gießen und dem Zerkleinern. In dem Schmelzschritt des Verfahrens werden feuerfeste Materialien, die Aluminiumoxid, Zirkoniumdioxid Oder Gemische davon enthalten, wie Bauxit, Zirkoniumdioxidsand, die Spinelle, Schmirgel, lon od. dgl., in einen Schmelzofen des Gußtyps allein oder in Kombination miteinander oder in Kombination mit Reduktionsmitteln, wio Kohlenstoff oder anderen Zusätzen gebracht und geschmolzen; ein bevorzugter Typ von Gußofen ist der in der USA.-Patentschrift 2 426 643 (R id cw a ν) beschriebene elektrische Ofen zum kontinuierlichen Schmelzen und Gießen von Schleifmitteln. Der Gußschritl des Verfahrens ist gleichfalls gut hekannl: in diesem Verfahrensschi ill »ird das geschmolzene Schleifmittel in Formen gegossen, von denen es eine Vielzahl gibt, /. B. mit Graphit ausgekleidete Platlenformcn, in welche emu Schicht \ou geschmolzenem Schleifmittel in einer Dicke von 12.7 oder 15.2 cm gegossen wird. Gußeisenblockfiirmen 111 einer Vielzahl von <:rollen, die eine geschmolzene BeMlIiCl-HiU: von ll.'^! Ims i if< kt· aufzunehmen vermögen; dieser Verfahrensschritt wird zur Regelung der Kristallgröße des fertigen Schleifproduktes benutzt; je kleiner die Masse des Gußmaterials und je wirkungsvoller die Form die cesehmolzene Masse kühlt, um so feiner wird die kristalline Beschaffenheit der fertigen Schleifprodukte sein. Die Wirkung einer schnellen Kühlung auf den kristallinen Charakter des aus der Verwendung verschiedener Formengrößen sich ergebenen Schleifmittels und das Phänomen der Erhöhung der Kornfestigkeit mit zunehmender durchschnittlicher Kristallgröße werden eingehend in der USA.-Patentschrift 3 181 939 (Marshall und andere) beschrieben; diese Literaturstelle führt klar aus, daß Materialien, die dazu neigen, bei der Verfestigung aus dem geschmolzenen Zustand zu kristallisieren, zunehmend kleinere Kristalle bilden in dem Maße, wie die Geschwindigkeit der Ableitung der Wärme zunimmt. Der dritte Schritt in dem Verfahren betrifft

ao die Zerkleinerung oder Zermahlung. Eine Vielzahl von Ausrüstungen wird für diesen Zweck benutzt, zu denen Backenbrecher, Kugelmühlen. Hammermühlen und Walzenbrecher gehören. Eine zweckmäßigere Methode, insbesondere für die Herstellung

von hochstoßfesten, feinkristallinen Schleifmitteln, ist das Zemiahlen durch Stoß; ein Verfahren dieser Art ist in der deutschen Patentschrift 506 517 (1928) beschrieben. Das Grundprinzip der Stoßzermahlung besteht darin, daß man das zu zerkleinernde Material einem einzigen sehr kräftigen Stoß unterwirft, der scharfe Brüche an den Kristallflächen und bei den Makro- und Mikrofehlern in dem festen Gebilde ergibt; das Schleifmittel wird so oft wie notwendig wiederholten einzelnen Stößen unterworfen, um Schleifkörner der gewünschten Maschengrößc und Form zu erzeugen. Weiterhin ist das Schleifkorn, das durch Stoßzermalmen erzeugt wird, in sich fester als Schleifprodukte nach anderen Zerklcinerungsverfahi en, weil die Stoßzermalmung die schwachen Phasen in dem Rohmaterial zerstört und nur die stärksten Phasen des Materials die Zahl der einzelnen Stöße übersteht, die erforderlich sind, um das Schleifmittel zu der gewünschten Siebgröße zu reduzieren, besonders wenn bei den Siebgrößen die groben Maschengrößen.

z. B. Maschengrößen von 4 bis 24, die für Rohschleif- oder Schmirgelarbeiten benutzt werden, von Interesse sind. Eine geeignete Stoßzermalmungsmaschine ist in der USA.-Patentschrift 3 103 317 (Patinson) beschrieben. Trotz der Hauptbeiträge, die die vorstehenden Verfahrensneuerungen der Technik liefern, bleiben die folgenden Nachteile bestehen:

1. Die besten Kleinform-Gußtechniken vermögen nicht Schleifmittel mit einer durchschnittlichen Kristallgröße unter 50 Mikron zu erzeugen

2. Die Kombination der besten Schmelz-, Guß- und der schließlich bekannten Zerkleincrungsmclhode d. h. der Stoßzermalmung, liefert mn verhältnismäßig geringe Ausbeuten des gewünschten hochstoßfesten mikrokristallinen Schleifmittels, und

3. die verhältnismäßig niedrige Produktionsgcschw 111-digkeit. die sieh aus der Notwendigkeit del An-

i; wendüng von Blockformen mit einer maximalen

Kapazität von !3d kg ergibt, um eine kristallin!· lieseh.iiuTH'.c!: .·:: ei/engen, die geringer als MK> Ni'ki 11 γ !

Schieil materialien aus \-Aluminiumoxid und Zirkoniumdioxid mit einer durchschnittlichen Kristall-•rößc. zwischen 50 und 150 μ werden in der französischen Patentschrift 1 308 862 beschrieben. Die deutsche Auslegeschrift 1 259 762 schlägt ein Verfahren zur Herstellungeines feinkörnigen kristallinen Aluminiumoxid;; a'^s Schleifmittel vor, nach welchem Kristalle in der Größe von 0,01 bis 0,03 mm erhalten werden. Aluminiumoxid-Schleifkörner mit Kristallgrößen von _nur Ii bis Γ. μ sind aus der L'SA.-Patentschrift 3079243

bekannt. Die Verarbeitung eines Al₂O_:1-ZrO.,-SchIeifmate:rials mit einem harzartigen Bindemittel zu einer Mahlscheibe wird ir. der USA.-Patenlschrift 3 175 894 vorgeschlagen.

In der USA.-Patentschrift 1 728 350 wird die Zucabi· eines fesien Materials zu einem geschmolzenen Material gelehrt, welches sich jedoch nicht in Nähe seines Erstarrungspunktes befindet. Die Menge an Granulat aus dem festen Material muß verhältnismäßig klein sein, um die beiden Komponenten gründlich ta mischen. Außerdem soll das Abkühlen der Masse langsam erfolgen. Ziel dieser Vorveröffenilichimi: ist die ' Herstellung einer feuerfesten Gußform, eine schnelle Abkühlung würde daher Spannungsrisse und -brüche verursachen. Auch aus diesem Grunde werden feine feste Teilchen bevorzugt.

In der USA.-Patentschrift 1 878 870 wird die Herstellung von gegossenen feuerfesten Formen behandelt, wobei ein erschmolzenes Material in eine rr.it zerstoßenem Material gefüllte Form gegossen wird, um die festen Teilchen zu binden. Das geschmolzene Material fungiert somit als Bindemittel. Hinsichtlich des Verhältnisses beider Komponenten enthält diese Vorveröffentlichung keine Anhaltspunkte. Des weiteren soll gemäß der bekannten Lehre das zerstoßene Material, am" welches das geschmolzene Material gegossen werden soll, erhitzt werden. Dies läuft einer raschen Abkühlung direkt entgegen. Die bekannte Lehre gestattet wohl die Herstellung von Gußblöcken, ist zur Herstellung von mikrokristallinem Schleifmaterial jedoch wenig geeignet.

Aufgabe der Erfindung war es, ein Verfahren zur Herstellung eines geschmolzenen Schleifmittelkorns zu entwickeln, welches nach einer Gußlcchnik spezieller Ausgestaltung durchgeführt werden soll, mit dem Ziel, geschmolzene mikrokristalline Schleifmittel mit höheren Ausbeuten als bisher und bedeutend schneller zu gewinnen. Es wurde eine Klumpengußtechnik angestrebt, welche zu höherer Ausbeute an kristallinem Material und daher zu einem Schleifmittelkorn mit höherer Stoßfestigkeit führt.

Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zur Herstellung eines geschmolzenen Schleifmiltelkorns aus λ-Α1₂Ο₃ oder einem Gemisch aus λ-Α1₂Ο₃ und ZrO₂ mit "einer durchschnittlichen Kristallgröße geringer als 100 μ, bei dem die geschmolzene Masse verfestigt und zermalmt wird. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die geschmolzene Masse, während sie sich nahe ihrer Erstarrungstemperatur befindet, auf eine Masse verfestigter Stücke einer Größe \on 6,3 bis 609,6 mm, die die gleiche Zusammensetzung haben, gegossen wird, wobei das Verhältnis der Masse des geschmolzenen Materials /ur Masse der Stücke zwischen 0,35 und 0,2 liegt, und die geschmolzene Masse vermischt mit diesen Stücken ersinnen <\ gelassen wird

Das Vcrfahien dieser Erfindung erhöht die Ausbeute an Her hochfesten mikrokristallinen Phase bekannte:

Schleifmittel. Ein elektrischer Gußofen wird mit einer geeigneten feuerfesten Mischung, die aus Bauxü, Bayer-Verfahren - Aluminiumoxid, Zirkonium, Zirkoniumdioxid u. dgl., allein oder in Kombination miteinander plus irgendwelcher gewünschter oder notwendiger Zusätze, wie Schwefel, Calciumoxid, Kohlenstoff, Eisenoxid, Titanoxid usw. beschickt: die Ofenbetchickung wird geschmolzen und in diesem Zustand eine ausreichende Zeit gehalten, um die gewünschten physikalischen und chemischen Reaktionen stattfinden zu lassen; zu diesen Zeitpunkt ist die geschmolzene Schleifmittelmasse bereit zum Gießen. Die Schmelze, die sich gerade über ihrem Erstarrungspunkt befindet, wird dann in ein Bett von vorgefertigten festen Stücken, die als Kühlmedien dienen, wie in Fig. 1 eezeigt, gegossen, wo die Stücke 6 und die erhaltenen kleinen Zwischenraumes in dem Behälter 4 begrenzt sind, wobei die Stücke eine Zusammensetzung aufweisen, die der der Schmelze entsprechen und die Größe der Stücke von 6,3 bis 50,8 mm reicht, mit einem Schmelze-zu-Siück-Verhältnis zwischen 0,35 und 0,7, wobei wenig oder gar keine Schmelze über dem Pegel der Stücke vorhanden ist. Die Stückgröße im Bereich von 6,3 bis 50,8 mir. ist notwendig, wenn die Kristallgröße des zu erzeugenden Materials in hoher Ausbeute etwa 50 Mikror oder weniger betragen soll. Die Schmelze ersk.n; schnell in den kleinen Zwischenräumen des Su.^k bettes. wobei die Zwischenräume im Durchmesser von 6,3 bis 19,05 mm schwanken und die fertige Masse dann wie in F i g. 2 .gezeigt aussieht, wo die erstarrte Schmelze 10 in den durch die Stücke 6 gebildeten kleinen Zwischenräumen gesehen weiden kann, wobei alles in der Form oder dem Eehälter4 enthalten ist. Die gesamte Masse wird dann aus der Form gestürzt und ausreichend abkühlen gelassen. Das abgekühlte Material wird dann in große Stücke zerbrochen, in einem Backenbrecher roh zerkleinert, weiter durch Walzenzerkleinerung in der Größe reduziert und schließlich dem Stoßzermalmungsverfahren unterworfen, um die Zerkleinerung des Schleifmaterials auf technisch brauchbare Maschengrößen iv. bewirken. Wenn e'n typischer geschmolzener 95",, Aluminiumoxid aufweisender Schleifkörper in der beschriebenen Weise klumpengegossen wird, beträgt die Ausbeute an hochfestem mikrokristallinem Schleifmittel, welches die Zerkleinerungsphase des Verfahrens übersteht, etwa 65°,, im Vergleich zu nur etwa 45°,„ wenn das ebenso beschaffene geschmolzene 95",, Aluminiumoxid-Schleifmittel in feste Blöcke nach den Lehren der Technik gegossen wird; das stellt eine Zunahme in der Ausbeute des gewünschten hochfesten mikrokristallinen Schleifmittels von etwa 44,5 "„dar.

Wenn die Stückgußmcthode (Klumpengußmethode) dieser Erfindung auf die bekannten Schleifmittel aus im wesentlichen 20 bis 25°„ Zirkoniumoxid und bis 80",, Aluminiumoxid angewandt wird, entsteht ein bisher unbekanntes Schleifmittel nach der Zerkleinerung, das durch seine ulirafeine mikrokn tallim:· Beschaffenheit von IU bis M) Mikron, seine überlegene Stußfesligkeit uno -·. mi verbessere Sehleü'leistung gekennzciihnci ist. n'-cjmi ir.iin e> mit einem .-.iinlichei¹ Sc'ivifiülrU'i ve;t!leichk o;is nach dem bekannter) '. fhhci; .k - H!ockgielJen> Hergestellt worden ist 1\'.r, \-L-cici Voric'.i i'e- Klurnpengulivcriahrens ergab s\i. ;.ns vier '.rr.decl.!;■■/.. daß. wenn die Klum- :νΐ-ι·ι,-ι·ί.·, i'Mi. ..-!ην ίίιοο'.ίΐ Min rohen mikrokn-

5 6

stallinen Schleifmitteln benutzt wird, wo der ge- Einzelheiten des Schmelzverfahrens werden nicht wünschte Kristallgrößenbereich bei etwa 150 bis behandelt, weil sie für den Kern bzw. das Verständnis 300 Mikron liegt, die Beschränkung in der Technik der hier offenbarten Erfindung nicht ausschlaggebend nicht länger existiert, nach der die Größe des Guß- sind. Es genügt hier zu sagen, daß alles, was hier blockes ein Maximum von etwa 136 kg haben muß, 5 erforderlich ist, das Schmelzen als solches ist, und um eine Kristall-Größe unter 300 Mikron zu erzeugen; daß es in einem Ofen des Gußtyps erfolgt, vorzugsweise diese Begrenzung in der Blockgröße beeinträchtigt in dem Typ, der in der USA.-Palentschrift 2 426 643 die Produktionsgeschwindigkeit nachteilig. Die be- beschrieben ist. In ähnlicher Weise sind eingehende kannten Kleinblockgießtechniken erfordern, daß das Beschreibungen der verschiedenen Zerklcineriings-Zapfrohr des Gußofens verhältnismäßig klein ist, io verfahren nicht berücksichtigt: jedoch wird für die um das Gießen in die kleinen Formen zu erleichtern. Zerkleinerung des mikrokristallinen Schleifmittels, wodurch die Gießgeschwindigkeit beschränkt wird. mit dem sich diese Erfindung in erster Linie befaßt, Eine wesentliche unproduktive Ofenzeit muß ver- das Stoßzermalmungsverfahreii bevorzugt,
braucht werden, das Gießen, nachdem man etwa nur Weiterhin ist es den Fachleuten auf diesem Gebiet 136 kg Schmelze vergossen hat, muß unterbrochen 15 bekannt, daß für bestimmte Rohschleifanwendungen, werden, um den Ofen in die nicht zum Gießen dienende z.B. Hochdruckschmirgeln von rostfreien Stahl-Lage zurückzuführen oder das Zapfloch zu verstopfen, blöcken, sogenanntes Mischzerkleinern oder Trockenum die gefüllte Form zu entfernen und sie durch eine walken von Schleifmitteln vorteilhaft sein kann, leere zu ersetzen. Durch Anwendung des Prinzips Mischzerkleinerungs- oder Trockenwalkschleifmittel dieser Erfindung können Formen von verhältnismäßig 20 nutzt ab oder bricht ab die verhältnismäßig schwachen großem Fassungsvermögen in der Größenordnung Ecken an den Schleifmittelteilchen, wodurch erzeugt von 4535,9 kg oder mehr benutzt werden: solche gro- wird 1. eine blockarlige Gestalt, wie sich durch die ßen Formen werden mit festen Stücken in der Großen- Erhöhung der Dichte des Schleifmittels und 2. ein Ordnung von 50,8 bis 610 mm, aber vorzugsweise stärkeres Schleifmittel ergibt, wie das aus der sich von 304,8 bis 610 mm eines Materials teilweise ge- 25 ergebenden Erhöhung in der Stoßfestigkeit zeigt, füllt, das der Zusammensetzung der Schmelze, die Es folgt dann, daß die Stoßfestigkeiten der Schleifzii vergießen ist, entspricht; der Ofen kann dann in mittel dieser Erfindung weiter durch Mischzerklcinern die Gießlage geneigt oder das Zapfloch geöffnet verbessert werden können, was tatsächlich im Fall werden und eine große Menge Schmelze ohne Unter- des Schleifmittels getan wurde in dem Blockschleiftcst, brechung vergossen werden: eine Form mit einer 30 der anschließend in dem Beispiel B beschrieben ist. Kapazität von 4535,9 kg nimmt ohne Unterbrechung .
etwa 1179,3 kg bis etwa 1859,7 kg Schmelze je nach Beispiel A
dem Verhältnis der Masse Schmelze zu der Masse Ein elektrischer Gießofen mit einer Kapazität von Stücke auf. Um ein rohes Schleifmittel unter der 907 kg wurde mit 875 kg Bauxit. 2,2 kg llmenit und definierten mikrokristallinen oberen Grenze von 35 29,9 kg Kohle beschickt; das Gemisch wurde dann geringer als 100 Mikron zu erzeugen, sollte die Masse bis zu einem geschmolzenen Zustand, d. h. auf etwa Schmelze zur Masse Stücke im Verhältnis zwischen 2000°C erhitzt und in diesem Zustand lange genug 0,35 und 2,0 vorzugsweise etwa 1,0 gehalten werden. gehalten, damit die normalen chemischen und physi-Aus dem Vorstehenden kann leicht ersehen werden. kaiischen Reaktionen ablaufen konnten. Wenn die daß die Produktionsrate des rohen mikrokristallinen 40 Reaktionsfähigkeit innerhalb der geschmolzenen Masse Schleifmittels sehr bedeutend erhöht wird und daß aufgehört hatte, wurden etwa 453.6 kg der Schmelze die zur Vollendung eines Ofenlaufs erforderliche Zeit in übliche nach unten konisch verlaufende Gußeisenverringert wird dadurch und auch die Kosten ver- formen gegossen, wobei jede Form ein Fassungsringert werden und die Wirksamkeit der Ofenphase vermögen von etwa 136 kg und 61cm in der Weite, der Arbeitsweise zunimmt. 45 61 cm in der Breite und 53 cm in der Tiefe aufwies

Die Größe der Form oder des Behälters, welche Die in dem Ofen verbleibende Schmelze wurde in

anfangs die zu begießenden Stücke halten und schließ- Formen gegossen, die den eben erwähnten 136-kc-

lich das Gemisch von erstarrter Schmelze und Stücke Formen glichen. Aber diese Formen wurden ungefähr

enthalten, ist verhältnismäßig unwichtig für die erfolg- mit Stücken von Material in der Größe von 25,4 bis

reiche Durchführung dieser Erfindung. Der bedeu- 5» 50,8 mm und der gleichen Zusammensetzung wie die

tendste Schluß ist die Kombination der Größe der der Schmelze gefüllt; die ausgegossene Schmelze

benutzten Stücke und die Dicke des Bettes der Stücke; floß in die durch die Stücke gebildeten kleinen Zwi-

für eine optimale Nutzbarmachung eines Bettes von schenräume, und das Eingießen in eine gegebene

Stücke eines gegebenen Größenbereiches sollte die Form wurde unterbrochen, wenn die Höhe der

Stärke des Bettes nicht derart sein, daß die ausge- 55 Schmelze etwa die Höhe der Stücke erreichte und

gossene Schmelze erstarrt, ehe sie die volle Tiefe schließlich ein Verhältnis von Schmelze zu Stücken

des Bettes durchdrungen hat. Deshalb ist die Gestalt von etwa 0,5 vorlag.

der Form bzw. des Behälters von einer gewissen Be- Der Schmelzguß auf den Stücken erstarrte, wie

deutung, obwohl es die Größe als solche nicht ist. beobachtet werden konnte, fast augenblicklich. Beide

Die bevorzugte Formgestalt ist in den beiliegenden 60 Güsse wurden dann genügend lange abkühlen ge-

Zeichnungen, den F i g. 1 und 2, erläutert, wo das l?ssen, um sie handhaben zu können.

Verhältnis der horizontalen zur vertikalen Abmessung Zu diesem Zeitpunkt wurden beide Güsse aus ihren

etwa gleich oder größer als 2 ist. Wo aber Stücke jeweiligen Formen entfernt. Das Material, das auf

benutzt werden, die groß genug sind, ist selbst die die Stücke gegossen worden war, wurde durch eine

Gestalt der Form ohne Bedeutung. 65 Kombination von Backen- und Walzenbrecher roh

Im folgenden werden ins einzelne gehende Bei- zerkleinert, bis alles Material durch ein Sieb mit

spiele der praktischen Durchführung bevorzugter 9.5 mm Öffnungen hindurchging, aber ein Sieb mit

Ausführungsformen dieser Erfindung gebracht. Die einer lichten Maschenweite von \ mm nicht passierte

Dieses roh zerkleinerte Material wurde dann sechs Zermahniiiirciig.iiigen und sechs Fonndurchgängen in einem Sloßzermalmer unieiwoifen. IJas so gesammelte Schleifmittel ging durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 4,7 mm, blieb aber auf einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 1 mm zurück.

Der Schmelzen» in der üblichen Weise, d. h. in den leeren Gulkisenformcn mit 136 kg fassungsvermögen wurde den gleichen Arbeitsstufen wie das Klumpengußmaterial unterworfen, um das Schleifmittel mit : 1 mm / -4.7 mm zu erzeugen.

Die Mengen der nach den beiden Gußmeihoden erzeugten Schleifmittel wurden dann auf prozentuale Ausbeute und durchschnittliche Krisiallgrößc analysiert. Die Ergebnisse der Analysen zeigt die folgende Tabelle I.

I abclle 1

üußvcrfuhicii

Übliches Blockgießen
Klumpcnguß

Ausbeute

45 65

Durchschnittliche
Kiisuillgroße

(Mikron)

350 53

Die durch das Schnellkülilcn der Schmelze erzielten Hauptvorteile, erleichtert durch das Klumpengießen, sind die sehr eindrucksvolle Erniedrigung der durchschnittlichen Kristallgrößc des erhaltenen Schleifmittels und die starke Erhöhung der Ausbeute.

Beispiel B

hin hoclistoßfestcs ullrafcines mikrokristallines Zirkoniumoxid - Aluminiumoxid - Schleifmittel wurde hergestellt, indem ein elektrischer Gießofen mit einer Kapazität von 907 kg mit 388,3 kg Bauxit. 155 kg Zirkoniumsand, 233,2 kg feinkörnigen geschmolzenen Schleifmittels aus im wesentlichen 75 ",, λ-Aluminiumoxid und 25 "_o Zirkoniumoxid, 2,3 kg Magnesiumoxid. 6S,5kü Eisenbohrspäne und 59,9 g Kohle beschickt wurde? Das Gemisch wurde zum Schmelzen gebracht und in diesem Zustand gehalten, bis die Reaktionsfähigkeit abklang.

Das geschmolzene Gemisch wurde dann in sich nach unten konisch verjüngende Gußeisenformen gegossen, die außen etwa 30,5 cm Weite, 61 cm Breite und 25,4 cm Tiefe aufwiesen, und praktisch mit Stücke in der Größe von 12,7 mm bis 50,8 mm gefüllt waren, wobei diese Stücke die gleiche Zusammensetzung wie die der Schmelze hatten und schließlich das erhaltene Schmelze-zu-Stücke-Verhältnis etwa 1 betrug. Diese Formen hatten ein Fassungsvermögen von etwa 36 kg fester Masse. Die Schmelze durchdrang völlig das Bett der Stücken und füllte dabei die durch die Stücke gebildeten kleinen Zwischenräume; die geschmolzene Phase verfestigte sich fast augenblicklich.

Wenn das Gemisch aus Stücken und Schmelze sich so weit verfestigt hatte, daß man es handhaben konnte, wurde es aus den Formen entfernt und einem Backcn-/crklcincrcr zugeführt, wo das nun rohe mikrokristalline Schleifmittel zu Stücken \on 50.S mm Durchmesser oder weniger reduziert wurde. Die Fraktion des rohen Schleifmittels, die in der Größe zwischen 12,7 und 50,8 mm lag. wurde aus dem feineren Material feiner als 12,7 mm —- entfernt, um später als Stückgießmedium zu dienen: die Fraktion, die feiner als 12,7mm war. wurde dann sechs Durchgängen durch einen Stoßzermalmer unterworfen, um die Teilchengröße weiter so zu reduzieren, daß sie durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 4.7 mm gingen, worauf acht zusätzliche Durchgänge durch den Stoßzermalmer vorgenommen wurden, um dem Schleifmittel eine festere, blockariige Gestalt zu verleihen. Das geformte Schleifmittel wurde dann gesiebt, um das fertige Schleifmittel zwischen 1 und 4,7 mm zu sammeln.

Dieses Schleifmittel wurde dann hinsichtlich der durchschnittlichen Kristallgrößc Stoßfestigkeil und Schlciflcistung in einer durch Phenolharz verbundenen Seheibe, Bodcn-Stand-Mahl-Stahlgießlingen bewertet; die erhaltenen Eigenschaften dieses neuen Schleifmittels wurden mit denjenigen des hochwertigen Typs aus 40",. Zirkoniumoxid. 60",, Aluminiumoxid bestehenden mischzcrklcinertcn Schleifmittels der USA.-Patentschrift 3 181 939 (Marshall und Roschuk) verglichen. Die Ergebnisse dieses Vergleichs sind in Tabelle 11 zusammengestellt. Die in der Stoßfesligkeilsspalte für ein gegebenes Schleifmittel erscheinende Zahl stellt den Prozcntgehalt einer gegebenen Schleifmittelmcnge von 1.4 mm dar. die verhältnismäßig unverändert in der Größe blieb. nachdem die Probe des Schleifmittels eine bestimmte Zeit einer starken Stoßbehandlung unterworfen worden war; deshalb ist die Stoßfestigkeitszahl für ein gegebenes Schleifmittel direkt proportional der innewohnenden Festigkeit jenes Schleifmittels. Die Scheibenabnutzungswcrtc (Ww) und die Materialcmfcrnungsmengen (MR) werden jeweils in ctn³/Std. und kg/Std. angegeben, mit der endgültigen Qualität, z. B. Mahlqualität der Mahlscheibe (und dem darir enthaltenen Schleifmittel), die durch die folgende Beziehung von Matcrialentfernung zu Scheibenabnutzungsmenge dargestellt wird:

B. B. Mahlqualität =

(MR)²
(Ww)

Tabelle II

	Duichschnittlichc Kristallgrößc	Stoßfestigkeit	Scheiben	Mctall-	B. B. Mahlqualität
Schleif mittcltyp	(Mikron)	(%>	abnutzung Ww	cntfernmengc MR
			(cnv'/Sul.)	(kg/Std.)
Blockguß*)	130	38,7			11,9
40% ZrO2, mischzerkleincrt			945,7	11,884
Stückguß*)	22	46,3			53,1
25/„ ZrO2, nicht misch			1016,2	26,037
zerkleincrt

*) Bis auf das Schleifmittel identische Scheiben.

609 635/10

Die in dem Mahltest benutzten Scheiben waren hl · 5 ■ 30,5 cm groß und des sogenannten kaltgepreßtcn Typs mittlerer Härte, die t\pisch für diejenigen sind, die man in Gießereien für Boden-Stand-Schmirgeln benui/t. Hie Mahlbedingungen waren:

Seheibengeschwindigkeil ... 3353 m je Minnie

Mahldruek 21 kg,cm-

Mahlz.eit 1 Stunde

Malerialgriind Gußstahl

Das neue Stüekgußschleifmiiiel iiiii seiner feineren durchschnittlichen Kristallgröße war in tier Sloßfestigkeit bedeutend überlegen und stark überlegen in der B. B. Mahlqualität dem 40",, ZKVWoekgußschleifmittel, trotz der Tatsache, daß das letztere nach der Zerkleinerung mischzerkleinert worden war und wie in der USA.-Patentschrift 3 ISl 939 hingewiesen das Schleifmittel mit der höeiisien B. B. Mahlqualität der Hloekguß ZrO^-ALO ,-Schleifmittel gewohnlich das ist, das etwa 40",, ZrO., enthält, mit der U. B. Mahlqualität. die mit dem abnehmenden tiehalt des ZrO.j abnimmt.

Die in diesem Fest benutzten kaltgepreßtcn Scheiben wurden in der üblichen Weise hergestellt, indem man bestimmte Gewichte Schleifmittel und Bindemittel (bestehend aus 75 Gewichtsprozent Phenolformaldehydharz. 25 Gewichtsprozent eines anorganischen Füllstoffs) mischte. Die vorbeschriebene Menge des Schleifmittel - Bindemittel - Gemisches winde in eine 61 cm Stahlform mit Deckel- und Bodenplatten eingebracht und das Gemisch bei Raumtemperatur zn einem Vokimengcbilde gepreßt:

Härte und die festigkeit der Scheibe Is ist offensichtlich, daß da fast eine unendliche Zahl \on Volumenprozent-Kombinationen son Schleifmittel, Bindemittel und Porosität besteht. Da sind jedoch einige sehr praktische Begrenzungen. Wenn das Volumenprozent des Bindemittels unter 2"„ abfällt, sind c!ie entstehenden Scheiben zu schwach, um selbst bei niedrigen Schleifgeschw indigkeiien benutzt zu werden; auf dem anderen t'nde des Spektrums kann das Volumprozent des Schleifmittels (>S"_M nicht viel überschreiten, weil die Packeigenschaften \on Schleilmilleln solche sind, das etwa OS Volumprozent die Höchslmenge an Schleifmilte¹ darstellen, die in einem gegebenen Volumenraum gepackt werden kann. Die gebräuchlichste Volumens!ruklur für die kaligcprelMe Scheibe reicht von:

Schleifmittel
Bindemittel .
Porosität . .

54
24

35

Die in dieser Weise hergestellten Scheiben wurden dann in einem Lufiumlaufofen in der üblichen Weise wärmcbehandell. um das Phenolformaldehydharz-Bindemittel zu härten.

Diese Volumengcbilde im Falle des 40",, ZrO,-Schlcifmittcls ist eine Schleifscheibe mit einer spezifischen Dichte von 2,S7 gern³, weil dieses Schleifmittel eine spezifische Dichte von 4.5(Ig₁Cm¹ hatte: die Scheibe mit dem Klumpenguß 25",, ZrO..-Schleif mittel halte eine spezifische Dichte \on 2,75 g/'cnv'. da dieses Schleifmittel die spezifische Dichte 4,34 g/cm³ hatte.

Die Volumengebildezusammensetzung eines sogenannten kaltgepreßten Schleifobjekts regelt die Schleifmittel
Bindemittel .
Porosität . .

bis etwa

\ oi

Schleifmittel
Bindemittel .
Porosiläl . .

54

4(1
42

Zusammensetzungen auf jeder Seile dieses Bereiches sind entweder außerordentlich schwach odet sein schwierig herzustellen.

Beispiel (.'

Zusätzliche hohe Stoßfestigkeit, ultrafeines mikrokristallines Schleifmittel wie das \on Beispiel B wurde in genau der gleichen Weise wie in diesem Beispiel beschrieben hergestellt. Nachdem dieser Schleifmittelansatz jedoch sloß\erformt worden war und das 4-bis 18-Maschen-Schleifmittel abgesondert worden war wurde es 15 Minuten mischzerkleinert, wodurch die Gestalt etwas blockartiger und die Sloßfesligker erhöhl wurde.

Dieses klumpengegossene und mischzerkleineru Schleifmittel wurde dann bewertet neben dem Block guß 40",, ZrO.-Schlcifmiliel. das mit dem de: Beispiels B identisch war, hinsichtlich der durch schnittlichen Kristallgröße. Stoßfestigkeit und Schleif leistung in außerordentlich harten, durch Phcr.olhar. gebundenen Scheiben, Schwingrahpien-Mahlblöcki aus rostfreiem Stahl. Die Ergebnisse sind in Tabelle Il zusammengestellt.

	Durchschnittliche Kristallgrößc (Mikron)	Tabelle III	Scheihcn- abnut/.uni; VVu (cnv'/Stil )	Mclall- cnlfeinmencc VlR	B. B. M.ihlgiialilai
Sdilcifmitleltvp	130 24	StoUfcstigkcit ("„>	013.0 437.0	05 77.560	5(iO 1095
Blockguß*) 40",, ZrOv, mischzerklcincrt K.lumpenguß*) 25"„ ZrO2, misch/erkleincrt	38.7 54,4

*) Bis auf il.is Schleifmittel identische Scheiben.

Die in dem Mahllest bcnui/ien Scheiden halten die Abmessungen 40,6 ■ 5,1 15,2 cm und waren von ^ller sehr harten heißgepreßten Art. wie sie typisch in Stahlmühlen für hohe Geschwindigkeit, hohen Druck, Schwingrahmen-Mahlen und Stahlblöcke verwendet werden. Die Mahlbedingungen waren:

Volunipiwenl Scheibengeschwindinkeit . . 2895,6 m je Minute

Mahlstärke ". IS 1,4 kg'

Miihl/eit 1 Stunde

Materialgrund IN-8-rostfreier Stahl

Das neue Klumpenguß-25"„-ZrO₁,-Schlcifmitlel nach zerkleinertem Mischen war dem zerkleinerten und gemischten 40"_il-Z.rO_a-Schlcifniittel in der Stoßfestigkeil und der B. B. Mahlqualität. wie beide in Beispiel B definiert sind, überlegen.

Aus den Lehren der USA.-Palentschrift 3 181 ^v>39 (M a r s h a I 1 et al) und dieser Frliiulung isi ersichtlich, daß das Klumpengußverfahren, wenn man es zur Herstellung eines geschmolzenen ZrO₂-ALO.-Schleifmittels mit irgendeinem besonderen ZrO₁,-Gehalt von 10 bis 60",, anwendet, cm feineres kristallines und deshalb überlegenes Schleifmittel gegenüber dem Schleifmittel gleicher Zusammensetzung, das nach dem Rlockgußvcrfahrcn hergestellt ist, erzeugt.

Die Schleifscheiben dieses Tests wurden nach einem Heißprcßverfahren hergestellt, wi>. es gewöhnlich zur Herstellung von außerordentlich harten praktisch nichtporösen Scheiben benutzt wird. Trotz der Wirksamkeit dieser Preßtechnik und der oft benutzten Nomenklatur "Null-Porosität«, wenn man Produkte dieser Art meint, sind sie selten 100",,ig frei von :is Porosität; tatsächlich enthalten diese Produkte gewöhnlich etwa ! bis 2"„ Porosität.

Bestimmte Mengen Schleifmittel und Biiu!emittel(bestchend aus 26,9 Gewichtsprozent Phenolformaldehyd-Harz, und 73,1 Gewichtsprozent gemischter Füllstoffe) to wurden miteinander vermischt, und eine bestimmte

Menge dieser Mischung wurde in eine 40.6-cm-Stahlform mit Deckel- und Bodenplatten eingebracht, und die Mischung dann in einer Presse mit auf etwa 160 C erhitzten Decken 'usammengeprcßt; diese Heißpressung bei 0.62 bis 0.93 Tonnen/cm- wurde etwa 1 Stunde lang fortgesetzt, wonach die teilweise in der Wärme gehärtete Scheibe aus der Presse entfernt und in einen 1 uflumlaufofen gebracht und dort in der üblichen Weise wärmcbehandelt wurde, um die

ίο Härtung der Phenolharzbindung zu vervollständigen.

Diese Scheiben hatten eine theoretische Yohmien-

slruktur von:

Volumprozent

Schleifmittel
Bindemittel .
Porosität . .

40 0

Die tatsächliche Porosität betrug jedoch etwa 1.5",,. Die auf diese Weise mit dem 40"„-ZiOo-Schleifmilicl hergestellte Schleifscheibe hatte eine spezifische Dichte von 3.63 gcnv¹, und die Scheibe wurde η ac Ii dem Klumpengußverfahren aus dem mischzcrkleiner ten 25"„-ZrOo-Schleifmittel hergestellt. Sie hatte eine spezitische Dichte von 3.5Og/em\ wiederum als F.rgeb nis der Unterschiede in den spezifischen Dichten de· Schleifmittels.

Schleifscheiben der heißgepreßten Art mil söge nanntcr Null Porosität können in einem unnchmha weiten Volumenstrukiurbereich hergestellt werden der gebräuchlichste Bereich dieser Produktart is jedoch von:

Volumprozent

Schleifmittel 60

Bindemittel 40

^:15 Porosität 0

bis etwa

Schleifmittel 50

Bindemittel 50

Porosität 0

Hierzu 1 Blatt Zeichnunccn

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellungeines geschmolzenen Schleifmittelkorns aus λ-ΑΙ,Ο^ oder einem Gemisch aus \-ALO₃ und ZrO.. mil einer durchschnittlichen Kristallgröße geringer als 100 μ, bei dem die geschmolzene Klasse verfestigt und zermalmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die geschmolzene Masse, während sie sich nahe ihrer Erstarrungstemperatur befindet, auf eine Masse verfestigter Stücke einei Größe von 6,3 bis 609,6 mm, die die gleiche Zusammensetzung haben, gegossen wird, wobei das Verhältnis der Masse des geschmolzenen Materials zur Masse der Siücke zwischen 0,35 und 2,0 liegt, und die geschmolzene Masse vermischt mit diesen Stücken erstatten gelassen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus erstarrter Schmelze und Stücken roh zerkleinert und anschließend ein Teil der Stücke in dem Größenordnungsbereich von 6,3 bis 609,6 mm zur Verwendung als späteres Gußsuhstrai ausgesiebt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Stücke der Größe 50,8 bis 609,6 mm verwendet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Stücke der Größe 6,3 bis 50,8 mm verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerung des geschmolzenen mikrokristallinen Schleifmittels durch Sloßzcrmalmunc dureheeführl wird.