Как производят электрокорунд: все этапы
Электрокорунд — это синтетический сверхтвёрдый материал на основе оксида алюминия (Al₂O₃), который занимает около 80% всего мирового производства абразивных материалов. По твёрдости он уступает только алмазу: 9 единиц по шкале Мооса, температура плавления — более 2050 °C, плотность — около 4 г/см³. Именно такие характеристики и определяют его востребованность в металлообработке, пескоструйной очистке, огнеупорной и керамической промышленности.
Приставка «электро» в названии появилась не случайно — она отражает суть производственного процесса. Материал получают в мощных электродуговых печах, где сырьё расплавляется под действием электрической дуги при экстремальных температурах. Без электроэнергии такой процесс невозможен, а конечный продукт напрямую зависит от качества исходного сырья и точности соблюдения технологии на каждом этапе.
Основой для производства электрокорунда служат «глинозёмсодержащие» материалы. В зависимости от того, какой вид конечного продукта нужно получить, используют разное сырьё. Для нормального электрокорунда — боксит, для белого — высокочистый глинозём. Выбор сырья напрямую влияет на содержание оксида алюминия в готовом материале и его физические свойства.
Боксит — природная алюминиевая руда, из которой можно получить оксид алюминия. В зависимости от состава руды в шихту добавляют вспомогательные компоненты: железную стружку, антрацит или нефтяной кокс. Железная стружка нужна для того, чтобы ферросплав оседал на дно печи и затем отделялся от корунда путём магнитной сепарации. Антрацит или кокс выступают восстановителями, помогая очистить расплав от лишних примесей.
Для производства белого электрокорунда берут чистый глинозём — с содержанием оксида алюминия на уровне 98–99%. Это сырьё изначально содержит минимум примесей, поэтому и готовый продукт получается значительно чище. В России такой глинозём производят, в частности, на Бокситогорском глиноземном заводе. Чем выше чистота исходного сырья, тем более однородным и прочным получается зерно электрокорунда.
Основные виды сырья для разных типов электрокорунда:
- Боксит с добавлением железной стружки и антрацита — для нормального электрокорунда;
- Высокочистый глинозём (Al₂O₃ ≥ 98%) — для белого электрокорунда;
- Глинозём с добавлением оксида хрома и оксида титана — для хромотитанистого электрокорунда;
- Глинозём с оксидом циркония — для циркониевого электрокорунда;
- Боксит с сернистым железом и коксом — для монокристаллического электрокорунда.
Ключевой этап производства — плавка шихты в электродуговых печах. Именно здесь под действием электрической дуги сырьё нагревается до температур выше 2000°C, а оксид алюминия переходит в расплавленное состояние. Тепловой эффект обеспечивает не горение топлива, а электрическая дуга — отсюда и высокая управляемость процесса.
Плавка нормального электрокорунда ведётся полунепрерывным способом. Первые 2–3 часа в печь загружают шихту из агломерированного боксита и антрацита, затем ещё около трёх часов идёт только плавление и кристаллизация. Расплавленный корунд выпускают в изложницы каждые 6 часов, а ферросплав, который оседает на дно, — каждые 12 часов. Расход электроэнергии на 1 тонну нормального электрокорунда составляет около 2716 кВт·ч.
В процессе плавки состав расплава можно корректировать: добавление легирующих компонентов прямо в жидкий металл позволяет получать материал с заданными свойствами. Например, введение оксидов хрома и титана одновременно улучшает и абразивную способность, и механическую прочность зёрен. Именно эта технологическая гибкость и позволяет производить широкий ассортимент видов электрокорунда на одном и том же оборудовании.
После выпуска расплава из печи начинается следующий этап — контролируемое охлаждение и кристаллизация. Расплав заливают в изложницы — специальные формы, где он постепенно застывает в виде крупных блоков. Скорость охлаждения влияет на размер и структуру кристаллов.
Остывший блок корунда представляет собой твёрдый кристаллический монолит. Его извлекают из изложниц и направляют на дробление. Для большинства видов электрокорунда применяют механическое дробление с последующей классификацией по фракциям. Исключение — монокристаллический электрокорунд: его блоки самостоятельно распадаются на отдельные кристаллы просто под воздействием воды, без механического воздействия.
После дробления корундовая масса поступает на рассев — разделение по фракциям на вибрационных ситах. Каждый класс зернистости отделяется и упаковывается отдельно. Производители абразивных порошков жёстко контролируют фракционный состав: узкие фракции обеспечивают однородность абразивного воздействия при шлифовке.
Каждая партия готового электрокорунда проходит лабораторный контроль. Измеряют химический состав, насыпную плотность, микротвёрдость и зерновой состав. Контроль качества — обязательное условие для соответствия продукции стандартам.
Основные ГОСТы, регламентирующие производство электрокорунда:
- ГОСТ 28818-90 — шлифовальные материалы из нормального и белого электрокорунда;
- ГОСТ 28654-90 — шлифовальные материалы из нормального и белого электрокорундов;
- ГОСТ Р 52381-2005 — шлифовальные порошки и абразивное зерно;
- ГОСТ 3647-80 — шлифзерно, шлифпорошки, микрошлифпорошки.
При выборе электрокорунда важно учитывать не только цену, но и стабильность характеристик: химический состав, прочность зерна и точность фракций напрямую влияют на результат обработки и срок службы инструмента. Компания «ОПТ6» является прямым производителем, поэтому качество продукции контролируется на всех этапах — от сырья до готовой фракции.
В «ОПТ6» вы получаете:
- Электрокорунд различных типов и фракций;
- Стабильное качество каждой партии;
- Прямые поставки без посредников;
- Консультации по подбору материала под конкретные задачи.
Если вам нужен надёжный абразив с прогнозируемыми свойствами, специалисты «ОПТ6» помогут подобрать оптимальное решение под ваше производство.
