DE2420551A1

DE2420551A1 - Verfahren zur herstellung von gekoernten schleifmitteln aus erschmolzenen oder gesinterten hochfeuerfesten anorganischen hartstoffen mit hoher kornzaehigkeit

Info

Publication number: DE2420551A1
Application number: DE2420551A
Authority: DE
Inventors: Gerd-Edzard Dipl P Bockstiegel; Manfred Neidhardt; Gerhard Rehfeld; Werner Umlauf
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1974-04-27
Filing date: 1974-04-27
Publication date: 1975-11-06
Also published as: YU100375A; GB1498284A; JPS50150089A; HU172346B; JPS5817785B2; IT1035468B; ES437029A1; DE2420551B2; SU631053A3; DD117440A5; SE7504898L; FR2268598A1; CA1082155A; FR2268598B1; ATA319175A; BE828379A; US4049397A; NL7504953A

Description

Troisdorf, den 26. April 1974 OZ: 74 040 (2338 )

DYIfAMIO? NOBEL AKTIENGESELLSCHAFT Troisdorf, Bez. Köln

Verfahren zur Herstellung von gekörnten Schleifmitteln aus erschmolzenen oder gesinterten hochfeuerfesten anorganischen Hartstoffen mit hoher Kornzähigkeit

Schleifmittelkörnungen, die zu Schleifkörpern, vorzugsweise für die Grobbearbeitung von Gußteilen, Stahlblöcken oder dergleichen, : verarbeitet werden, bestehen vorwiegend aus Korund. Seit mehreren Jahren werden für dieses Anwendungsgebiet bevorzugt erschmolzene oder gesinterte Zirkonkorunde eingesetzt, die sich durch eine höhere Kornzähigkeit auszeichnen und damit eine höhere Schleifleistung erbringen.

Die Kornzähigkeit ist einmal eine Eigenschaft des Materials an sich, zum anderen ist sie aber auch abhängig von der Form des einzelnen Schleifkornes. So ist z.B. ein Korn mit abgerundeten . Ecken und Kanten zäher als ein splittriges Korn. Aber auch Poren ! und Lunker innerhalb eines Kornes führen zu'einer geringeren ; Kornzähigkeity verglichen mit der Kornzähigkeit eines kompakten '. Kornes ο Auch das Kristallgefüge des Einzelkorns ist für die

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KornZähigkeit maßgebend. Ein Korn mit grobkristallinem Gefüge '. ist wesentlich weniger zäh als ein Korn mit feinkristalliner Innenstruktur.

Die Kornzähigkeit ist bekanntlich in beträchtlichem Maße für die , Standfestigkeit einer Schleifscheibe maßgebend. Unter der Stand- : festigkeit einer Schleifscheibe versteht man das G-ewichtsver-. hältnis zwischen abgeschliffenem Werkstück und dem Materialverlust der Schleifscheibe.

Zur Herstellung feinkristalliner Schleifmittelkörnungen mit ; hoher KornZähigkeit, die zu Schleifkörpern mit hoher Standfestig-ί keit verarbeitet werden sollen, wurden bereits verschiedene ■ Terfahren vorgeschlagen.

; Gemäß der DS-PS 1 571 4-35 geht man so vor, daß Zirkonoxid uni Aluminiumoxid und/oder Bauxit gemeinsam geschmolzen werden, wobei während des Abgießens und des Erstarrens der Schmelze ein Kontakt mit Stickstoff weitgehend vermieden wird. Each diesem Verfahren werden Schleifmittelkörnungen mit hoher Kornzähigkeit erhalten. Ein derart hergestellter Zirkonkorund weist nicht nur weniger Poren und lunker innerhalb des Kornes auf, sondern er ist in seinem G-efüge deutlich feinkristalliner als ein nach üblichen Verfahren hergestellter Zirkonkorund.

Bei anderen bekannten Verfahren zur Herstellung feinkristalliner Schleifmittelkörnungen mit hoher Kornzähigkdt₉ die zu Schleifkörpern, mit hoher Standfestigkeit verarbeitet werden sollen,

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geht man so vor, daß man eine Schmelze der gewünschten Zusammensetzung, die aus reinem Aluminiumoxid, aus einer Mischung von Aluminiumoxid und Chromoxid, Aluminiumoxid und Titanoxid, Aluminiumoxid und Zirkonoxid, und eventuell noch anderer Stoffe oder Kombinationen dieser Stoffe besteht, durch Ausgießen aus dem Schmelzgefäß rasch abkühlt. Zur Beschleunigung des Abkühlens wurden mehrere Verfahren vorgeschlagen. So kann man z.B. gemäß US-PS 1 192 709 ein schnelles Abkühlen durch Abgießen der Schmel : ze in kleine Formen erreichen. Andere Verfahren beruhen auf der Steuerung der Abkühlgeschwindigkeit durch Abgießen der Schmelze

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^: in Formen, die beispielsweise mit Eisenkugeln oder mit kalten ; Stücken des gleichen Materials gefüllt sind.

Den bisher bekannten Verfahren bei der Herstellung feinkristal- '. liner Schleifmittelkörnungen haftet aber der Nachteil an, daß derart hergestellte Schleifmittelkörnungen trotz feinkristallinen Innengefüges teilweise viele sehr feine Poren und lunker oder sonstige Störstellen, z.B. Spannungen im Kristallgefüge auf weisen; auch grobkristalline Anteile sind zu beobachten. Solche Körner bewirken eine Herabsetzung der Kornzähigkeit des Schleifmittels und damit auch der Standzeit eines Schleifkörpers.

Hier setzt nun die.vorliegende Erfindung ein: Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von ' gekörnten Schleifmitteln aus hochfeuerfesten anorganischen Hartstoffen mit verbesserter KornZähigkeit, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein nach an sich bekannten

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Verfahren zur Erzielung einer feinkristallinen Innenstruktur hergestelltes stückiges oder "blockförmiges Material zerkleinert und die Körner in einer Kugel- oder Rohrmühle einer Mahlsortierung unterwirft derart, daß im wesentlichen nur die porösen oder Störstellen aufweisenden oder grobkristallinen Körner zerkleinert und von dem übrigen Gut abgetrennt werden.

Unter grobkristallinen Körnern v/erden hier solche verstanden, deren Kristallite größer als 70 bis 80 μ sind. Im allgemeinen fallen bei den oben genannten bekannten Verfahren zur Erzielung von Schleifmittelkörnungen mit feinkristalliner Innenstruktur Körnungen an, deren Kristall!tgrößen im Bereich zwischen 0 und bis etwa 120 ^i liegen. Erfindungsgemäß geht man von einem derartigen Material aus und entfernt durch die Mahlsortierung die leichter zerkleinerbaren, unter anderem die grobkristallinen Körner, so daß in dem Endprodukt im wesentlichen nur noch Körner mit Kristallitgrößen unter etwa i/0 u vorliegen.

Überraschenderweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch die Nachbehandlung in einer Kugel- oder Rohrmühle nicht nur eine Kornformverbesserung erreicht, sondern auch eine Zerstörung der grobkristallinen Körner und der weniger kornzähen Körnungen mit gestörtem Gefüge.

Im wesentlichen spielen sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren drei Vorgänge ab: 1. Eine Kornverrundung, 2. eine Zerkleinerung der porösen oder Lunker, oder Störstellen aufweisenden Körner, 3. eine Zerkleinerung der Körner mit grobkristallinem Gefüge.

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Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders gut zur Verbesserung der Kornzähigkeit von gekörnten feinkristallinen SohleifmittsIn, die durch Schmelzen von Aluminiumoxid und/oder Bauxit oder durch Schmelzen von Zirkonoxid und/oder Baddeleyit mit reinem Aluminiumoxid und/oder Bauxit gewonnen werden, wobei der Zirkonoxidanteil O bis 60 Gew.-^, vorzugsweise 20' bis 45 Gew.-°/o_t beträgt. Den zu schmelzenden Mischungen können gegebe nenfalls weitere Metalloxide, z.B. Chromoxid oder Titanoxid in untergeordneten Mengen, z.B. in Mengen bis zu etwa 4 Gew.-^ zugesetzt werden. Übliche Verunreinigungen wie SiO_? oder Fe₁^O., sollten- zusammengenommen - zweckmäßig eine Menge von etwa 4 Gew.-^ nicht überschreiten.

Grundsätzlich können aber auch andere hochfeuerfeste anorganische Schleifmittelkörnungen mit freinkrista!liner Innenstruktur erfindungsgemäß behandelt werden, z.B. Sinterprodukte, wie sie gemäß der DT-AS 1 646 483 erhalten werden, oder Sinterkorund oder Siliciumcarbid und dergleichen.

In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung geht man so vor, daß man das erfindungsgemäß in einer Kugelmühle nachzubehandelnde Material zuvor einer Kornformbehaiidlung unterwirft. Diese Eornfonnbehandlung wird in an sich bekannter Weise vorge-

■; nominells beispielsweise durch Verblasen des gekörnten Materials;

in einer mit einem oder mehreren Pralltellern versehenen Vorrichtungc

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Das aus der Schmelze kommende Material wird in an sich bekannter Weise, z.B. mittels Backenbrechern oder Walzenmühlen zunächst :grob zerkleinert bzw. zertrümmert und anschließend beispielsweise in einer Schwingmühle weiter zerkleinert. Das Korn wird • nun,,,wie oben beschrieben, ggfls, kornformbehandelt. Nach Absiebung des !"einanteils, wobei bei einem Zirkonkorund oder Korund ^:die Körnungen von feiner als SN 24 ausgesiebt und verworfen [werden, erfolgt nun die erfindungsgemäße Nachbehandlung in einer ;Kugel- oder Rohrmühle.

\ Bei Korund oder Zirkonkorund behandelt man zweckmäßig in der < Kugel- oder Rohrmühle ein Korngemisch der Korngrößen von etwa \ SN 6 bis etwa SN 24. Diese Korngrößen sind bei Korund und Zirkon-

■ korund in der Praxis die Meistgefragten. Insbesondere gilt dies ; für einen Zirkonkorund, dessen Zirkonoxidanteil 25 Gew.-^ be- \ trägt, der aufgrund seiner besonderen zähharten Materialeigen- ; schäften für grobe Schrupparbeiten in den Körnungen von etwa

■ SN 6 bis SN 24 eingesetzt wird.

; Bei anderen Schleifmittelkörnungen aus hochfeuerfesten, anor- \ ganischen Hartstoffen geht man analog vor. Je nach den Material-

eigenschaften und dem Verwendungszweck kann man andere als die o'.g. Kornfraktionen der Nachbehandlung unterziehen.

Die für die Nachbehandlung des gekörnten Schleifmittels eingesetzten Kugel- bzw, Rolmnühlea werden in Lueger, Bd. 16 (1970), Seite 437 bis 439 beschrieben.

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Als lose Mahlköperfüllung werden erfindungsgemäß Mahlkörper von • regelmäßiger geometrischer Form, vorzugsweise kugelförmige Mahlkörper eingesetzt. In der Praxis bewährt haben sich Mahlkörper, vorzugsweise Eisenkugeln, eines Durchmessers von 10 bis 80 mm, vorzugsweise 20 bis 60 mm. Grundsätzlich können auch Mischungen von Kugeln verschiedener Durchmesser eingesetzt werden. Quader- ^! förmige Mahlkörper sind ebenfalls einsetzbar.

Zur Erzielung einer optimalen KornZähigkeitverbesserung des Aufgabeguts ist es zweckmäßig, anhand von Vorversuchen die op-. : timalen Bedingmgen hinsichtlich Dauer der Behandlung, Kugelmühlendurchmesser und Umdrehungszahl, Mahlkörperdurchmesser und Mahlkörpergewicht, Gewicht und Korngrößen des Aufgabeguts, Kornform und Kornzähigkeit des Aufgabeguts festzustellen.

Ziel der Erfindung ist nicht die Zerkleinerung des gesamten aufgegebenen Materials in der Kugel- oder Rohrmühle, sondern die

^! !Trennung der unerwünschten weniger zähen Körnungen von den er-. wünschten zähen Körnungen.

Wie die Beispiele zeigen, gelangt man zu guten Ergebnissen, wenn man im Falle eines Zirkonkorunds mit einem Gehalt von 25 Gew.-^ : Zirkonoxid das Gut in einer Rohrmühle von 200 cm länge, 90 cm \ Durchmesser bei 21 Umdrehungen pro Minute drei Stunden behandelt, ; wobei sich 500 kg Körnungen und 1000 kg Eisenkugeln von 40 mm Durchmesser in der Mühle befinden. Bei Verwendung größerer Kugeln, nämlich Eisenkugeln von 80 mm Durchmesser bei"den gleichen Bedingungen und in der gleichen Vorrichtung wie in Beispiel 1 beschrieben, werde: zwar sehr hohe Schüttgewichte und

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sehr hohe Kornzähigkeiten erreicht, gleichzeitig wird aber eine sehr starke Kornzerkleinerung auch des erwünschten Materials Terursacht. Auf der anderen Seite arbeitet man beim Einsatz von Eisenkugeln von <C 40 mm Durchmesser unwirtschaftlich in Anbetracht des hohen Zeitaufwandes.

Die Kornbezeichnung erfolgte gemäß "FEPA-Korngrößenstandard für Schleifmittelkorn zur Herstellung von Schleifkörpern,Körnungen 8 bis 220», Ausgabe 13 a-D-68.

Die Schüttgewichtsbestimmung wurde gemäß "FEPA-Standard-Methode sur Bestimmung des Schüttgewichtes von Schleifmittelkorn", ^! 1. Ausgabe, 1964» vorgenommen.

Die Kornzähigkeit wurde bestimmt nach dem sogenannten "Battelle-Yerfahren", einem Kugelmühlen-Prüfverfahren, das in der euro-■ päischen Schleifmittelindustrie als Prüfverfahren angewendet ^: wird. Bei diesem Verfahren wird aus dem Schleifmittelkorn ein ! sogenanntes Nennkorn abgesiebt und in einer Kugelmühle unter : definierten Bedingungen solange vermählen, bis ein Drittel des j Materials durch ein bestimmtes Sieb hindurchgeht. Die Anzahl

der hierzu notwendigen Mühlenumdrehungen wird als Maßzahl für : Kornzähigkeit betrachtet.

j Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung.

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Beispiel 1

In einem Lichtbogenofen wurde folgende Rohstoffmischung unter Zugabe von Kohle geschmölzen:

750 kg Aluminiumoxid (Bayer-Tonerde, 99,5 Gew.-$ Al 0,,

Rest Na₂O)

250 kg Zirkonoxid (99,5 Gew.-$ ZrO₂, Rest SiO₂ und 15 kg Reduktionskohle

Die Schmelze wurde in starkwandige Formen abgegossen. Nach dem Erstarren wurden die Stücke in Brechern, Walzen- und Schwing- . mühlengrob zerkleinert ( 0 bis 3 mm )..und die Korngemische durch Verblasen gegen eine Prallplatte kornformbehandelt. Nach Absiebung des Peinanteils feiner SN 24 erfolgte die Mahlsortierung in einer Rohrmühle von 200 cm Länge, 90 cm Durchmesser, mit 21 Umdrehungen pro Minute, Avobei sich 500 kg Körnungen und 1000 kg Eisenkugeln von 40 mm Durchmesser in der Mühle befanden; die Dauer der Behandlung war 3 Stunden. Das so behandelte Mahlgut wurde nach bekannten Verfahren abgesiebt in die Körnungen SN 6 bis SN 30.

Die Kornzähigkeit' und das Schüttgewicht wurden wie oben beschrieben gemessen? . . .

Korn-Nr. Schüttgewicht Kornzähigkeit SN 8 2 340 g/l 191 000 Umdrehungen

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Beispiel 2

Aufgabegut für Rohrmühle wie Beispiel 1, Füllung 500 kg Körnungen, 1000 kg Eisenkugeln von 60 mm Durehmesser, Dauer der Behandlung 3> Stunden.

Korn-Kr. Schüttgewicht Kornzähigkeit SH 8 2 345 g/l 245 000 Umdrehungen

Die Beispiele 1 und 2 zeigen, daß der Sortierungsgrad durch Wahl der Bedingungen - hei gleichem Schüttgewicht und damit gleicher Kornform - gezielt eingestellt werden kann.

Vergleichsbeispiel

Die gleiche Rohstoff mischung wie in den Beispielen 1 und 2 •wurde in der gleichen Weise behandelt wie in den Beispielen 1 und 2 beschrieben, Jedoch ohne die erfindungsgemäße Nachbehandlung in der Rohrmühle.
Es wurden die folgenden Werte gemessen:

Korn-Hr. Schüttgewicht Kornzähigkeit

8 2 215 g/l 38 000 Umdrehungen

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Claims

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Patentansprüche

; 1 J Verfahren zur Herstellung von gekörnten Schleifmitteln aus hoehfeuerfesten anorganischen Hartstoffen mit verbesserter Kornzähigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß man ein nach an sich bekannten Verfahren zur Erzielung einer fe ^kristallinen Innenstruktur hergestelltes stückiges oder "bloekförmiges Material zerkleinert und die Körner in einer Kugel- oder
Rohrmühle einer Mahlsortierung unterwirft derart", daß im
■wesentlichen nur die porösen oder Störstellen aufweisenden oder grobkristallinen Körner zerkleinert und von dem übrigen Gut abgetrennt werden. i
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Körner vor der Mahlsortierung zusätzlich einer Kornformbehandlung unterworfen werden.
3.. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Mahlsortierung mittels einer Kugel- oder Bohrmühle durchführt, deren Mahlkörper von regelmäßiger geometrischer i^?orm, vorzugsweise kugelförmig sind.
4. Verfahren nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlkörper einen Durchmesser von 10 bis 80 mm, vorzugsweise 20 bis 60 mm aufweisen.

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5. Verfahren nach Anspruch 1 Ms 4, dadurch gekennzeichnet, ! daß das Schleifmittelkorn aus Aluminiumoxid oder Bauxit er-

schmolzen ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifmittelkorn aus Aluminiumoxid und/oder Bauxit und Zirkonoxid und/oder Baddeleyit erschmolzen ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im erschmolzenen Schleifmittelkorn der Zirkonoxidanteil 10 his 60 Gew.-#,vorzugsweise 20 bis 45 Gew.-?&, beträgt.

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