เข้าใจกระบวนการผลิตผงคอรันดัมสีน้ำตาลอย่างลึกซึ้ง
ยืนอยู่ห่างจากเตาอาร์กไฟฟ้าสามเมตร คลื่นความร้อนที่ห่อหุ้มด้วยกลิ่นโลหะไหม้กระทบเข้าที่ใบหน้า สารละลายบ็อกไซต์ที่อุณหภูมิสูงกว่า 2,200 องศาในเตากำลังกลิ้งเป็นฟองสีแดงทอง อาจารย์เหลาหลี่เช็ดเหงื่อแล้วกล่าวว่า “เห็นไหม ถ้าวัสดุมีถ่านหินน้อยกว่าหนึ่งพลั่ว อุณหภูมิของเตาจะลดลง 30 องศา และคอรันดัมสีน้ำตาล ที่ออกมาจะเปราะบางเหมือนขนมปังกรอบ” หม้อเหล็กหลอมเหลวที่กำลังเดือดนี้คือฉากแรกของการกำเนิดผงคอรันดัมสีน้ำตาล
1. การหลอม: การทำงานอย่างหนักเพื่อนำ “หยก” ออกจากกองไฟ
คำว่า “ดุร้าย” ถูกสลักไว้ในกระดูกของคอรันดัมสีน้ำตาล และลักษณะนี้ได้รับการทำให้บริสุทธิ์ในเตาเผาแบบอาร์กไฟฟ้า:
ส่วนประกอบคล้ายยา : ฐานบ็อกไซต์ (Al₂O₃>85%), สารรีดิวซ์แอนทราไซต์ และผงเหล็กต้องโรยเหมือน “แม่สื่อ” – หากไม่มีสารนี้ช่วยในการหลอม ซิลิเกตเจือปนก็ไม่สามารถทำความสะอาดได้ สมุดบัญชีของโรงงานเก่าในมณฑลเหอหนานล้วนชำรุดทรุดโทรม: “ถ่านหินมากเกินไปหมายถึงคาร์บอนและสีดำสูง ในขณะที่เหล็กน้อยเกินไปหมายถึงตะกรันหนาและการจับตัวเป็นก้อน”
เคล็ดลับของเตาเผาแบบเอียง: ตัวเตาถูกเอียงทำมุม 15 องศาเพื่อให้ของเหลวหลอมละลายเกิดการแบ่งชั้นตามธรรมชาติ ชั้นล่างสุดของอะลูมินาบริสุทธิ์จะตกผลึกเป็นคอรันดัมสีน้ำตาล และชั้นบนสุดของตะกรันเฟอร์โรซิลิคอนจะถูกตักออก อาจารย์ผู้เฒ่าใช้ไม้จิ้มฟันยาวจิ้มช่องเก็บตัวอย่าง หยดของเหลวที่กระเด็นออกมาเย็นตัวลง และหน้าตัดเป็นสีน้ำตาลเข้ม “สีนี้ถูกต้อง! แสงสีน้ำเงินแสดงว่าไทเทเนียมมีปริมาณสูง และแสงสีเทาแสดงว่าซิลิคอนยังไม่ถูกกำจัดออกจนหมด”
การเย็นตัวอย่างรวดเร็วเป็นตัวกำหนดผลลัพธ์: เทของเหลวที่หลอมละลายลงในหลุมลึกแล้วเติมน้ำเย็นลงไปเพื่อให้ “ระเบิด” ออกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย ไอน้ำจะทำให้เกิดเสียงแตกกรอบแกรบเหมือนป๊อปคอร์น การเย็นตัวอย่างรวดเร็วจะช่วยล็อคข้อบกพร่องของโครงตาข่าย และมีความเหนียวสูงกว่าการเย็นตัวตามธรรมชาติถึง 30% เฉกเช่นการดับดาบ กุญแจสำคัญคือ “เร็ว”
2. การบดขยี้และการปั้นแต่ง: ศิลปะแห่งการปั้น “คนแข็งแกร่ง”
ความแข็งของบล็อกคอรันดัมสีน้ำตาลที่เพิ่งนำออกจากเตาจะใกล้เคียงกับเพชร. ต้องใช้ความพยายามอย่างมากในการทำให้มันกลายเป็น “ทหารชั้นยอด” ระดับจุลภาค:
การเปิดแบบหยาบของเครื่องบดขากรรไกร
แผ่นขากรรไกรไฮดรอลิก “กรอบแกรบ” และบล็อกขนาดเท่าลูกบาสเก็ตบอลก็แตกเป็นชิ้นวอลนัท เซียวจางผู้ควบคุมชี้ไปที่หน้าจอแล้วบ่นว่า “ครั้งล่าสุดมีอิฐทนไฟผสมอยู่ แล้วแผ่นขากรรไกรก็แตกเป็นช่องว่าง ทีมบำรุงรักษาไล่ตามและดุฉันอยู่สามวัน”
การเปลี่ยนแปลงในโรงสีลูกบอล
เครื่องบดแบบลูกบอลที่บุด้วยหินแกรนิตส่งเสียงดังกึกก้อง ลูกบอลเหล็กกระทบกับบล็อกราวกับนักเต้นระบำที่ดุดัน หลังจากบดต่อเนื่องเป็นเวลา 24 ชั่วโมง ผงหยาบสีน้ำตาลเข้มก็พุ่งออกมาจากช่องระบาย “มีเคล็ดลับอยู่ตรงนี้” ช่างเทคนิคเคาะที่แผงควบคุม “ถ้าความเร็วเกิน 35 รอบต่อนาที อนุภาคจะถูกบดเป็นเข็ม ถ้าความเร็วต่ำกว่า 28 รอบต่อนาที ขอบจะคมเกินไป”
ศัลยกรรมตกแต่งบาร์แมค
สายการผลิตระดับไฮเอนด์โชว์ไพ่เด็ด นั่นคือเครื่องบดอัดแบบเพลาแนวตั้ง Barmac วัสดุถูกบดโดยการชนกันเองภายใต้แรงขับเคลื่อนของโรเตอร์ความเร็วสูง และผงขนาดเล็กที่ผลิตได้มีรูปร่างกลมเหมือนกรวดแม่น้ำ โรงงานผลิตล้อเจียรในมณฑลเจ้อเจียงได้วัดผลว่า สำหรับผงขนาดเล็กที่มีข้อกำหนดเดียวกัน วิธีการแบบดั้งเดิมมีความหนาแน่นรวม 1.75 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร ในขณะที่วิธีการของ Barmac มีความหนาแน่นรวม 1.92 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร! คุณหลี่บิดตัวอย่างแล้วถอนหายใจ “เมื่อก่อน โรงงานล้อเจียรมักจะบ่นเรื่องความลื่นไหลของผง แต่เดี๋ยวนี้บ่นว่าความเร็วในการบรรจุเร็วเกินไปจนตามไม่ทัน”
3. การจัดระดับและการทำให้บริสุทธิ์: การล่าสัตว์ที่แม่นยำในโลกของไมครอน
การจำแนกอนุภาคที่มีความหนา 1/10 ของเส้นผมออกเป็นเกรดต่างๆ ถือเป็นการต่อสู้ของจิตวิญญาณของกระบวนการ:
ความลึกลับของการจำแนกประเภทการไหลของอากาศ
อากาศอัด 0.7 MPa พุ่งเข้าไปในห้องคัดแยกพร้อมกับผง และความเร็วใบพัดเป็นตัวกำหนด "เส้นรับเข้า": ความเร็วรอบ 8,000 รอบต่อนาทีจะกรอง W40 (40 ไมโครเมตร) ออก และความเร็วรอบ 12,000 รอบต่อนาทีจะสกัดกั้น W10 (10 ไมโครเมตร) “ผมกลัวความชื้นมากเกินไปที่สุด” ผู้อำนวยการโรงงานชี้ไปที่หอลดความชื้น “เดือนที่แล้ว คอนเดนเซอร์รั่วฟลูออรีน ผงขนาดเล็กจับตัวเป็นก้อนและอุดตันท่อ ต้องใช้เวลาถึงสามกะในการทำความสะอาด”
มีดที่อ่อนโยนของการจำแนกประเภทไฮดรอลิก
สำหรับผงละเอียดพิเศษที่ต่ำกว่า W5 การไหลของน้ำจะกลายเป็นตัวกลางในการจำแนกประเภท น้ำสะอาดในถังคัดเกรดจะยกผงละเอียดขึ้นด้วยอัตราการไหล 0.5 เมตร/วินาที และอนุภาคขนาดใหญ่จะตกตะกอนก่อน ผู้ปฏิบัติงานจ้องมองที่เครื่องวัดความขุ่น: "ถ้าอัตราการไหลเร็วกว่า 0.1 เมตร/วินาที ผง W3 ครึ่งหนึ่งจะไหลออกมา ถ้าช้ากว่า 0.1 เมตร/วินาที ผง W10 จะปะปนเข้าไปและก่อให้เกิดปัญหา"
การต่อสู้ลับของการแยกแม่เหล็กและการกำจัดเหล็ก
ลูกกลิ้งแม่เหล็กแรงสูงจะดูดเศษเหล็กออกด้วยแรงดูด 12,000 เกาส์ แต่ไม่สามารถกำจัดคราบออกไซด์ของเหล็กได้ เคล็ดลับของโรงงานในมณฑลซานตงคือ แช่ด้วยกรดออกซาลิกก่อนการดอง เปลี่ยน Fe₂O₃ ที่ยากต่อการสกัดให้เป็นเฟอรัสออกซาเลตที่ละลายน้ำได้ ปริมาณเหล็กเจือปนจะลดลงจาก 0.8% เหลือ 0.15%
4. พีการจี้และการเผา: การ “เกิดใหม่” ของสารกัดกร่อน
ถ้าคุณต้องการผงไมโครคอรันดัมสีน้ำตาลเพื่อทนต่อการทดสอบในล้อเจียรที่อุณหภูมิสูง คุณต้องผ่านการทดสอบชีวิตและความตายสองประการ:
วิภาษวิธีกรด-เบสของการดอง
ฟองอากาศในถังกรดไฮโดรคลอริกพุ่งขึ้นเพื่อละลายสิ่งสกปรกโลหะ และการควบคุมความเข้มข้นก็เปรียบเสมือนการเดินบนเชือกตึง: น้อยกว่า 15% ไม่สามารถทำความสะอาดสนิมได้ และมากกว่า 22% จะกัดกร่อนตัวอะลูมินา เหล่าหลี่ยกกระดาษทดสอบค่า pH ขึ้นเพื่อถ่ายทอดประสบการณ์: “เมื่อทำการล้างด้วยด่าง ต้องบีบค่า pH ให้แม่นยำที่ 7.5 กรดจะทำให้เกิดเสี้ยนบนผลึก และด่างจะทำให้พื้นผิวของอนุภาคเป็นผง”
ปริศนาอุณหภูมิของการเผา
หลังจากเผาที่อุณหภูมิ 1450 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 6 ชั่วโมงในเตาเผาแบบหมุน สิ่งเจือปนของอิลเมไนต์จะสลายตัวเป็นรูไทล์ และผงไมโครโพรเซสจะทนความร้อนได้สูงถึง 300 องศาเซลเซียส อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเทอร์โมคัปเปิลของโรงงานแห่งหนึ่งมีอายุมาก อุณหภูมิจริงจึงสูงกว่า 1550 องศาเซลเซียส ผงไมโครโพรเซสทั้งหมดที่ออกมาจากเตาเผาจึงถูกเผาเป็น "เค้กงาดำ" โดยวัสดุ 30 ตันถูกนำไปทิ้งโดยตรง ผู้อำนวยการโรงงานรู้สึกเสียใจมากจนต้องกระทืบเท้า
บทสรุป: สุนทรียศาสตร์อุตสาหกรรมระหว่างมิลลิเมตร
ในเวิร์กช็อปยามพลบค่ำ เครื่องจักรยังคงส่งเสียงคำราม เหล่าหลี่ปัดฝุ่นบนเสื้อผ้าทำงานของเขาและกล่าวว่า “หลังจากทำงานในอุตสาหกรรมนี้มา 30 ปี ในที่สุดผมก็เข้าใจแล้วว่าผงไมโครที่ดีนั้น ‘ผ่านการกลั่น 70% และมีชีวิต 30%’ – ส่วนผสมคือรากฐาน การบดขึ้นอยู่กับความเข้าใจ และการคัดเกรดขึ้นอยู่กับความรอบคอบ” ตั้งแต่บ็อกไซต์ไปจนถึงผงไมโครระดับนาโน ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีมักจะวนเวียนอยู่กับสามศูนย์กลาง ได้แก่ ความบริสุทธิ์ (การดองและการกำจัดสิ่งเจือปน) สัณฐานวิทยา (การขึ้นรูปบาร์แมค) และขนาดอนุภาค (การคัดเกรดที่แม่นยำ)