СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКОВ ИЗ ЭЛЕКТРОКОРУНДОВЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1997 года по МПК B22D7/00 

Изобретение относится к получению методом плавки тугоплавких оксидных материалов, в частности электрокорундовых и огнеупорных материалов.

Известен способ кристаллизации расплава электрокорундовых материалов путем разливки расплава между двумя футерованными внутри и установленными с зазором на металлический поддон изложницами [1]
Разливка расплава корунда в известные изложницы позволяет получить плоские слитки толщиной 50 мм. Охлаждение расплава происходит быстро с образованием мелкокристаллической структуры с размером кристаллов порядка 80 мкм. Шлифзерно, полученное из таких слитков, представляет из себя плотные агрегаты мелких кристаллов и имеет разрушаемость на уровне 20-25%
Но абразивный инструмент, изготовленный из такого шлифзерна, имеет низкие эксплуатационные показатели. Это связано с тем, что очень прочные зерна в процессе работы абразивного круга под действием нагрузки при снятии стружки не разрушаются, а постепенно изнашиваются с притуплением острых граней. В результате не происходит процесса самозатачивания абразивного круга с образованием новых острых режущих кромок. Поры абразивного круга заполняются продуктами шлифования, происходит так называемое "засаливание" круга, резко повышается температура в зоне шлифования, приводящая к появлению "прижегов" на обработанной поверхности, абразивный круг начинает снижать свою режущую способность с появлением вибрации и огранки на изделиях при шлифовании. Основным способом борьбы с изложенными отрицательными факторами является своевременная правка абразивного круга, приводящая к принудительному обновлению слоя рабочей поверхности и повышенному расходу абразивного круга.

Известен способ кристаллизации расплава электрокорундовых материалов путем разливки расплава в расширяющиеся кверху изложницы с конусностью на сторону 5-15^o [2]
Шлифзерно из слитка, полученного известным способом, имеет невысокое качество. Поверхность расплава, соприкасающаяся с холодной поверхностью изложницы, и открытая поверхность расплава быстро охлаждаются с образованием мелкокристаллической структуры с размерами кристаллов от 10 до 100 мкм. Образовавшаяся корочка корунда, имея низкую теплопроводность, ограничивает передачу тепла в окружающую среду оставшейся части расплава. Скорость охлаждения и кристаллизации значительно снижается, и оставшаяся основная масса расплава кристаллизуется в виде слитка грубозернистой структуры с размерами кристаллов от 300 до 700 мкм. Шлифзерно, полученное из такого слитка, имеет структуру, представленную зернами монокристаллов и грубозернистыми конгломератами. Такое шлифзерно при испытании на сопротивление ударно-истирающей нагрузки имеет довольно низкие показатели разрушаемость на уровне 55% Абразивный инструмент, изготовленный из шлифзерна с высокой разрушаемостью, быстро изнашивается.

Целью изобретения является получение шлифовального зерна с разрушаемостью в пределах 30-50%
Цель достигается тем, что в способе кристаллизации расплава электрокорундовых материалов, включающем разливку расплава в расширяющиеся кверху изложницы, изложница имеют конусность на сторону в пределах от 45 до 75^o.

Слитки корунда, отлитые в изложницы с конусностью на сторону в пределах 45-75^o, имеют большую поверхность охлаждения, поэтому центральная часть слитка, состоящая из крепнозернистых кристаллов, по отношению к прототипу занимает меньший процент объема с меньшими размерами кристаллов (не более 500 мкм), а части слитка толщиной 50 мм от поверхности состоят из мелкодисперсных кристаллов размером до 80 мкм.

Снижение размера кристаллов центральной части слитка до 500 мкм и ее объема с одновременным повышением доли мелкокристаллической части слитка приводит к повышению прочности шлифовального зерна, обеспечивает его разрушаемость в пределах 30-50%
При этом слитки корунда, отлитые в изложницы с большей конусностью на сторону, имеют больший процент мелкокристаллической части и меньшие размеры кристаллов средней части слитка, что обеспечивает меньший процент разрушаемости шлифовального зерна, полученного из этого слитка.

Слитки корунда, отлитые в изложницы с меньшей конусностью на сторону, имеют меньший процент мелкокристаллической части и большие размеры кристаллов средней части слитка, что приводит к повышению процента разрушаемости шлифовального зерна, полученного из этого слитка.

Пример 1. В изложницу с конусностью на сторону, равной 55^o, произвели разливку электрокорунда нормального, выплавленного по действующей на ЧАЗе технологии в электропечи. Слиток охладили в изложнице в течение 3 ч, затем клещами извлекли из изложницы. Извлеченный слиток охлаждали на воздухе в течение 72 ч. Затем из слитка по действующей технологии приготовили шлифовальное зерно. Характеристика шлифзерна приведена в таблице.

Пример 2(прототип). По действующей ЧАЗе технологии часть расплава корунда, выплавленного по примеру 1, разлили в изложницу с конусностью на сторону 10^o. По действующей на ЧАЗе технологии произвели охлаждение слитков и получение зерна шлифовального материал. Характеристика шлифовального зерна приведена в таблице.

Анализ таблицы показывает, что количество монокристаллов в шлифовальном зерне, отлитом в изложницы по изобретению, по сравнению с прототипом снизилось в 2,2 раза, а разрушаемость в 1,4 раза.

Абразивные круги, изготовленные из опытного шлифовального зерна при шлифовке впускных и выпускных клапанов двигателя внутреннего сгорания, показали стойкость между правками на 25-40% выше, чем абразивными кругами из шлифовального зерна по прототипу. Коэффициент шлифования при этом повысился на 57%
Способ кристаллизации расплава электрокорундовых материалов согласно изобретению предлагается внедрить на Челябинском абразивном заводе при производстве электрокорундов белого и нормального.

Изобретение относится к получению тугоплавких оксидных материалов, в частности, электрокорундовых и огнеупорных материалов. Разливку расплава электрокорундовых материалов производят в многогранные расширенные кверху с конусностью на одну сторону 45-75^o изложницы. 1 табл.

Способ получения слитков из электрокорундовых материалов, включающий разливку расплава в расширенные кверху многогранные изложницы, отличающийся тем, что разливку ведут в изложницы с конусностью на одну сторону 45 - 75^o.