DE2414036C3

DE2414036C3 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines oxidischen Schleifmittels mit gesteuerter KristallgröBenverteilung, sowie dessen Verwendung

Info

Publication number: DE2414036C3
Application number: DE19742414036
Authority: DE
Inventors: Bruno Dr. 3380 Goslar Krismer
Original assignee: FA HERMANN C STARCK BERLIN 1000 BERLIN
Current assignee: FA HERMANN C STARCK BERLIN 1000 BERLIN
Priority date: 1974-03-22
Filing date: 1974-03-22
Publication date: 1980-07-24
Also published as: AT341898B; FR2264790A1; DE2414036B2; DE2414036A1; ATA816374A; FR2264790B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines oxidischen Schleifmittels mit gesteuerter Kristallgröße.

Die Anforderungen der Hersteller von Schleifscheiben und von Schleifmitteln auf Unterlage an die von ihnen verwendeten Schleifkorn-Qualitäten haben sich in den letzten Jahren beträchtlich erhöht. Die lange Zeit ausreichende Definition einer Schleifmitte'-Körnung durch chemische Analyse, Korngröße, Schüttgewicht und allenfalls Kapillarität reicht heute in vielen Fällen nicht mehr aus. Als weitere Kriterien für die Beurteilung eines Schleifmittels gewinnen Kornzähigkeit und Knstalliten-Größe bzw. Kristallstruktur zunehmend an Bedeutung.

Ohne Kenntnis dieser Kriterien ist die richtige Auswahl des Schleifkorns zur Erzielung optimaler Schleifergebnisse in vielen Fällen nicht mehr möglich. So kann z. B. ein durch chemische Analyse, Korngröße und Schüttgewicht definierter Zirkonkorund in Hochdruckscheiben beim Schleifen von Baustahlbrammen ein ausgezeichnetes Ergebnis liefern, beim Schleifen von Edelstahl dagegen versagen. Ferner kann ein für bestimmte Schleifscheiben-Typen gut geeigneter Zirkonkorund sich beim Einsatz in Schleifmitteln auf Unterlage als völlig ungeeignet erweisen.

Bei Analysierung der Gründe für diese Feststellungen hat sich die hervorragende Bedeutung der Gefügestruktur und der Kristalliten-Größen eines Schleifkorns herausgestellt mit der Folge, daß die Anpassung dieser Bestimmungsparameter eines Schleifkorns an die Anforderungen des Schleifprozesses von immer größerer Wichtigkeit wird.

Werden oxidische Schleifmittel nach dem Blockschmelzeverfahren hergestellt, sind die Einzelkristalle des Schleifmittels sehr grobkristallin. Es zählt daher zum Stand der Technik, durch Abguß der Schmelze des Schleifmittels feinkristallinere Gefüge zu erhalten. Der Abguß kann z.B. nach dem US-Patent 24 26 643 in einem Gußwagen erfolgen, wenn die Anforderungen an das Gefüge im Schleifmittelkorn nicht hoch sind. Mit zunehmenden Anforderungen an das Gefüge muß rascher gekühlt werden, z. B. durch Guß in kleine Graphit- öder Stahifonrien (Brit Patent 9 93 894} oder zwischen Kühlwalzen, wie in der DE-AS 12 59 762 beschrieben. Wird die Schmelze auf artgleiche Klumpen (DE-OS 19 18 759), Metallkugeln (DE-OS 22 05 436, DE-OS 21 07 455, DE-OS 22 09 429, DE-OS 22 12 311) oder zwischen Metallplatten (DE-OS 22 27 642) abgegossen, erhält man, abhängig von den gewählten Abkühlbedingungen, Kristallgefüge von grob bis zur

jo extremen Feinheit. Sind die Gußbedingungen bei den vorgenannten Verfahren einmal festgelegt, verursacht jede Änderung (z. B. Wahl anderer Kugeln zur schnelleren Abkühlung) erhebliche Mehrkosten. Außerdem sind alle genannten Verfahren nur diskontinuierlich

ti zu betreiben.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung oxidischer Schleifmittel so auszubilden, daß die Kristallgröße durch einen einfachen Einstellvorgang auf den gewünschten Wert

4(i gebracht werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Schmelze des Schleifmittels in Keilkokillen abgegossen wird und durch das Füllvolumen der Kokillen die Kristallgröße gesteuert wird. Durch

r, Steuerung der Drehgeschwindigkeit des Gießautomaten oder Einstellung der Stärke des Gießstrahles wird die Füllhöhe der Schmelze in den Einzelkokillen eingestellt. Damit gelingt es, die Gefügestruktur des Schleifmittels in weitesten Grenzen zu variieren.

.11 Als Material eignen sich Elektrokomnd oder ein Gemisch aus AI₂O₃ und ZrO₂. Auch ein Gemisch von AI₂Oj und ZrO₂ mit einem 10- bis 60gew.-%igen Anteil von ZrO₂ oder aus ZrO₂, Al₂Oi und MgO kann verwendet werden. Als Zusätze zu Elektrokorund

v-i können der Schmelze Cr₂O₃. TiO₂, Fe₂Oj. SiO₂, HfO₂,

V₂O₅ beigegeben werden. Das so hergestellte Material

wird zur Herstellung von Schleifscheiben verwendet oder auf Unterlagen aufgebracht.

Am Beispiel eines Kokilleneinzelelements wie es für

mi das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden kann, soll die Funktion des Verfahrens zur Herstellung oxydischer Schleifmittel mit gesteuerter Kristallgröße erklärt werden.

Wird nämlich die Schmelze eines oxydischen

μ Schleifmittels gemäß der Erfindung in eine wassergekühlte Kokille mit keilförmigem Querprofil abgegossen, kann man durch die Wahl des Füllgrades der Kokille die durchschnittliche Kristallgröße im erstarrten Schleif-

mittel einstellen, wie die Meßdaten des nachstehenden, willkürlich gewählten Beispiels zeigen.

Beispiel I

Ip. fünf quer zur Gießrichtung verschiebbare Keilkokillen mit den Innenmaßen von 500 mm Länge, 500 mm Höhe, 50 mm oberer Weite und 10 mm unterer Weite wurde eine 1950° C heiße Schmelze bestehend aus 74 Gewichtsteilen AJ₂O₃, 25 Gewichtsteilen ZrO₂ und 1 Gewichtsteil TiO₂ abgegossen. Die Gießgeschwindigkeit betrug 5 l/min. Die Füllhöhen wurden von 100 mm in Kokille 1 bis 500 mm in Kokille 5 variiert Die erstarrten Schmelzen wurden durch einfaches Drehen der Kokille um 180° entleert und nach dem Erkalten in üblicher Weise zerkleinert Das Ergebnis der mikroskopischen Untersuchungen der fünf Abgüsse ist in der Tabelle 1 zusammengefaßt:

Tabelle 1 Zusammenhang zwischen Füllgrad der Kokillen

und durchschnittlicher Kristallgröße

Abguß-Nr.

Füllhöhe in der	Durchschnitt
Kokille in mm	liche Kristall
	größe der
	Al₂O₃-KrJsIaIIe
	ir·, iim
100	7,5
200	20
300	50
400	120

500

Die Tabelle zeigt deutlich, wie weit bei gleichbleibendem Keilwinkel nur durch Änderung des Füllgrades der Kokille die durchschnittliche Kristallgröße beeinflußt werden kann.

In derselben 5-K.okillenanordnung wurden versuchsweise auch Schmelzen von Edelkorund (AI₂O₃-Schmelzen aus Tonerde), Normalkorund (AI₂O₃-Schmelzen aus Bauxit) und Zirkonkorund mit 46 Gew.-% ZrO₂ und 54 Gew.-% AI₂O₃ abgegossen. Auch in diesen Fällen konnte die gezielte Steuerbarkeit der Kristallgrößen abhängig vom Füllgrad bestätigt werden.

Um den Abgießvorgang kontinuierlich zu gestalten, wurden 60 Einzelkokillen mit einer oberen Länge von 500 mm, einer oberen Weite von 35 mm, einer unteren Länge von 475 mm bei einer unteren Weite von 10 mm und einer Höhe von 320 mm zu einem Zellenrad zusammengebaut. Der Gesamtdurchmesser des Zellenrades betrug 1500 mm. Die Anordnung wurde gewählt, um eine geringe Gußhöhe zwischen der Abstichrinne und den Kokillen zu erreichen. (Konstruktiv wäre eine horizontale kreisringförmige Anordnung gleich möglich.) Die Drehgeschwindigkeit des Zellenrades ist von 1 Umdrehung pro Stunde bis 5 Umdrehungen pro Stunde regelbar. Leitbleche an der Oberseite der Kokillen verhindern ein Verspritzen der Schmelze und lenken diese während der Radbewegung in die nächste Kokille.

Ein wassergekühltes Kuhlblech an der ofenabgewandten Seite des Zellenrades verhindert ein vorzeitiges Entleeren der Kokillen. Nach Drehung des Rades um 180-230° fällt die abgekühlte Schmelze aus den Kokillen und wird über ein Förderband zum 1. Brecher befördert. Von dort aus erfolgt die Weiterzerkleinerung in bekannter Weise.

Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen kontinuierlichen Herstellungsverfahrens dient das nachstehende Beispiel.

Beispiel 2

15.617 kg Bayer .Tonerde wurden mit 5.205 kg Baddeleyt und 416 kg Rutil gut gemischt und im Ofensilo gelagert Der Lichtbogenofen wurde in

ίο üblicher Weise angefahren und so lange Anteile des Möllers nachchargiert bis das Ofengefäß bis 150 mm unter dem oberen Rand mit Schmelze angefüllt war. Dann wurde durch Stromzufuhr das Kohlerohr der Abstichöffnung aufgeheizt, bis die Schmelze zu fließen

t5 begann. Die Abstichöffnung befand sich 230 mm unter der Schmelzbadoberfläche. Die Gußgeschwindigkeit betrug 3,5 l/min. Die Füllzeit pro Kokille betrug 1 Min. Mit dem Abstich wurde der vorher beschriebene, aus 60 Keilkokillen bestehende Gußautomat mit 1 Umdrehung pro Stunde in Bewegung gesetzt Während des Abstichs wurde mit einer Ofenleistung von 2650 kW weitergeschmolzen, die automatische Beschickung der abfließenden Menge angeglichen.
Nach 35 Min. begann der Austrag aus den Kokillen.

Das auf ca. 180° C erkaltete Schleifmittel wurde über das Transportband zum Vorbrecher transportiert und durchlief anschl. die gesamte Aufarbeitungsaniage. Als nach 12 Stunden die Hälfte des Möllers eingeschmolzen war, wurde die Geschwindigkeit des Gußautomaten auf

jo 2 Umdrehungen pro Stunde erhöht, die Ausflußgeschwindigkeit des Gießstrahles jedoch gleich gelassen. Die Kokillen enthielten dann nur noch die Hälfte der vorhergegangenen Füllmenge. Beim Austrag aus den Kokillen hatte das erstarrte Schleifmittel eine Tempera-

ji tür von 235° C. Es wurde ebenfalls gleich zerkleinert und gesiebt. Von beiden Versuchsabschnitten wurde Normkorn 14 (nach FEPA) entnommen und auf Schüttgewicht, Kornzähigkeit nach dem Battelletest und der durchschnittlichen Kristallgröße der AI₂O₃-Kristalle

μ untersucht. Das Ergebnis ist in Tabelle 2 r'isammengefaßt.

Tabelle 2
,. Versuchsergebnisse von Beispiel 2

Untersuchtes Korn SN 14	Drehgeschwin	Drchgeschwin
nach FEPA (Rundkorn)	digkeit des	digkcit des
	Kokillcnnides	Kokillcnradcs
	I Umdr./Stü.	2Umdr./Sld.
Farbe der Körner	hellgrau	hellgrau
Schüttgewicht in kg/l	2,248	2,320
Kornzähigkeit	37 113	60 256
(Battelletest,
K ugclmühlenlä'ufc
bis '/., Zerfall)
Durchschnittliche	56	22
AI₂O_rKristallitgrößc
in um

Aus der Tabelle 2 ist klar zu erkennen, welchen Einfluß die Drehgeschwindigkeit des Kokillenautomaten auf die technologischen Eigenschaften des Schleifmittels hat und wie groß der Steuerbereich bei gleichen Kokillenbemessungen ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines oxidischen Schleifmittels mit gesteuerter Kristallgröße, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze des Schleifmittels in Keilkokillen abgegossen wird und durch das Füllvolumen der Kokillen die Kristallgröße gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Keilkokillen zellenrad- und kreisförmig zu einer kontinuierlichen Gußvorrichtung zusammengeschlossen und diese mit einem regelbaren Antrieb versehen werden, mit dem der Füllgrad der Kokillen bei gleicher Gußgeschwindigkeit geregelt werden kann.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleicher Drehzahl der kontinuierlichen Gußvorrichtung der Füllgrad der Kokillen durch Veränderung der Gußgeschwindigkeit geregelt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als oxidisches Material Elektrokorund oder ein Gemisch aus AI₂O₃ und ZrO₂ verwendet wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß ein Gemisch aus AI₂O₃ und ZrO₃ mit einem 10- bis 60gew.-%igen Anteil an ZrO₂ verwendet wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch, bestehend aus ZrO₂, Al₂O₃ und MgO verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Elektrokorund Zusätze wie Cr₂O₃, TiO₂, Fe₂O₃, SiO₂, HfO₂, V₂O₅ in der Schmelze beigegeben werden.

8. Verwendung des oxidischen Materials nach den Ansprüchen 1 bis 7 zur Herstellung von Schleifscheiben.

9. Verwendung des oxidischen Materials nach den Ansprüchen I bis 7 zur Herstellung von mit Schleifmitteln belegten Unterlagen.