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1、用初级原料（铝矾土、锆英砂）冶炼锆刚玉磨料的工业技术研究■_囤詈置圈AbrasivesNewsI磨料磨具通讯10锆刚玉是以工业铝氧粉(或矾土),工业氧化锆(或锆英砂)为主要原材料,配入适当的添加剂一起在电弧炉内经2000℃左右的高温熔炼,冷却结晶而成.然后经破碎,分级,整形,磁选,筛分等工艺处理,制得适合所需用途的颗粒料.这种材料的特点是韧性好,强度高,既具有氧化铝的硬度和强度,又具有氧化锆的抗磨性和抗冲击韧性,用于高速重负荷磨削和强冲力磨削中,效果特别显着.本文介绍的是以最普通的初级原料铝矾土,锆英砂为主原料,配以适量的添加剂,经电弧炉高温熔炼和制
2、粒等加工,生产出适合高速重负荷磨加工用(含ZrO25%)的优质锆刚玉磨料.本工业性研究工业在实施以前,相关研制单位和研究工作者曾进行了多年的技术分析和相关的研制准备工作.结合当时背景情况,整体工作方案是在既要着力解决国内高速重负荷磨加工用锆刚玉磨料的急需,又要同时保证技术可行,经济合理,生产组织简单易行,内外环境达标的前提下拟定的;本技术研究方案的重大突破是在国际上首次采用低价的初级原材料铝矾土,锆英砂代替了价格昂贵的工业氧化铝和工业氧化锆做主原料,配以适量的添加剂,经过多道生产工序,为我国磨具生产厂家制造出适合高速重负荷磨加工用的(含ZrO225%
3、)优质锆刚玉磨料.1986年,中国第七砂轮厂承担了贵州省下达的"II型锆刚玉样品研制"这一重点攻关项目.经过三年的艰苦努力,成功研制出了锆刚玉样品,并于1988年年底通过了贵州省省级技术鉴定,鉴定认为:"样品各项指标接近美国诺顿公司8O年代同类产品水平,建议转入中间试验."1989年,第七砂轮厂将该项目转入中间试验.1990年小批量中试产品投入市场,并提供国l口2ol1年第9期(总第251期)内重负荷磨具制造厂家进行试用,取得了良好的效果,1992年初,经改进后的七砂锆刚玉产品,被列为贵州省重点技术开发项目,并荣获机械工业部及贵州省科技进步奖.l研究
4、工作简介1.1准备工作1.1.1表1和表2分别为国内外样品,主原料分析对比表1国内外锆刚玉样品分析对比璃日荧一膏●公司zs蠢产Ⅱ-Ⅱ捌IAl●.¨74.J37.'篮化Z23.∞23.'o21.9322.∞学SO.2O饥l3n95n舯成mn402.171.97分Fe0.瞻0.o7O.sl0,40(镛)Q0o.6oO搠O.2
5、O3Oht■O仉I5lO饥I2nl7密度(咖)●.314.314j24,3I秭树枝状晶体尺寸(m)l7l7n烈zf单.I,西方毫s,l5ls,IS55洲jS性121抗压强度(k)44.913.740.341.2能I2-韧性(,')9
6、7.2596.17钙.1'辩蕾麓度(k
7、,Ⅻ)llo.t●酯l4841767热螺点(℃)ll5ol蛳>l79O).179O物热—胀系数(-F)4.$xl4Jxl3.79x1043.79xl0"6热彝量(B.LⅣrb.叩)n2l2222o7n223珊5.4669Z6蛄l秉数(B.T,U/fl,br呻)lOlO表2国内外锆刚玉磨料生产主原料分析对比国别美国诺顿中国工业原材料铝氧粉中ZrO铝氧粉熟矾土锆英砂成分(%)(经纯(%)(%)化处理1A1203>98.5≥98.388.490.27SiO0.05<0.5S0.154.0332.10
8、Ti00.02<0.34.250.74Fe2030.02<0.050.041.650.15NaO0.O3<0.6CaO～0.6O-32O.24MgOO.18O.11灼烧1%Zr0>9465.75I磨料磨具i趸剐AbrasivesNews墨圃一对表1,表2,分析可知:(1)美国诺顿公司冶炼锆刚玉用主原料采用高纯氧化铝和脱硅处理的高纯氧化锆,其冶炼工艺简单,产品化学指标稳定,物相控制相对容易,但成本造价很高.(2)国产冶炼锆刚玉用主原料粉末经纯化处理的低品位原生矿铝矾土和锆英砂,其冶炼工艺复杂,技术难度大,但成本造价只是当时国外产
9、品的五分之一左右.如何把产品中次主物相Si0含量控制在一定范围内,是该工业技术方案能否实现的关键所在.1.1.2目标问题的确立及因果分析锆刚玉产品的综合性能是否达到计划任务的设计指标,是由诸多因素所决定的,首先必须确定要攻克的主要难题组元及因果关系是什么,才可以更有效地解决和处理这些问题.就25%ZrO锆刚玉磨料而言,在技术设计及工艺控制方面,应解决的主要关键问题是冶炼脱硅,晶粒细化,相度增韧,磨料整形,性能检测及数理统计处理(见图1).棚崖簟■■慧t形住雌一'反饿)图1锆刚玉性能因果分析图1.1.3锆刚玉晶体及粒型控制技术要点的预设定(1)选择好优
10、异的添加剂;(2)选好冷却介质,严格控制冷却速度;(3)合适的控制Zr()的马氏体相变;(4)通过磨粒整形,
