鑄造的耐磨空心球體的製作方法

2023-04-28 12:17:36

專利名稱：鑄造的耐磨空心球體的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及鑄造的耐磨空心球體，尤其涉及一在空心陶瓷型芯上形成的粉磨機空心球體。
已知用於粉磨機的空心金屬球體，在球體的壁上有一型芯孔以排出在鑄造過程中產生的任何氣體。通常，可以通過一個塞子或類似物將鑄造球體壁上的開口或型芯孔封閉。
美國專利No.3,254,849涉及一鑄造空心球體，在金屬鑄造過程中它所使用的是一可消耗的型芯。金屬凝固過程中，在模件中產生的氣體通過臂上或徑向管狀輻條內的開口從球體內部散逸出來。這個專利指出輻條或臂的優點在於它們是兩端開口的、空心的，這樣凝固金屬時產生的氣體通過輻條輪轂的空心臂排出。
眾所周知，粉磨機球體必須是空心的以用於分散內部壓縮力，這樣可防止過度破損和過多的維修。
仍需要一個工藝過程來解決與現有工藝過程相關的問題。這些問題包括由於鐵水靜力作用在型芯上面而引起的型芯的移動。同時，還有一個問題，使用現有工藝過程，支撐物上可能發生斷裂，這將引起球體的過早破損。這就需要工藝過程能在箱體內消除氣體的形成，這些氣體可能影響鑄造的整體性，和引起過早的破損。還需要一個能消除金屬滲透到中心型芯材料上可能性的工藝過程，這種可能性會導致不平衡的狀況，這最終還是會導致過早的破損。因此需要一新的工藝過程來鑄造耐磨空心球體，並且還需要一個使用壽命比由現有技術鑄造出來的空心球體更長的鑄造的耐磨空心球體。
本發明通過提供一鑄造的空心球體，來解決與現有技術相關的上述問題及其他方面的問題，這個空心球體是被鑄造在一球狀空心陶瓷型芯上的，這個陶瓷型芯是由諸如熔融的氧化矽或其它高耐火材料，諸如熔融的石英或三氧化二鋁之類的高溫材料製成的。
本發明的方法是使用一空心的陶瓷型芯，它被置於一沙模腔之類的模腔內，並且將液體金屬澆注到型芯的周圍。金屬可被凝固。陶瓷空心型芯由一單個或多個固體陶瓷棒或支撐物所支撐以使它固定在鑄造球體的中心。如果使用許多棒，這些棒將被定位在一平面(planer)方向內，用來將空心陶瓷球狀體支撐在一定位置上，並反抗作用在它上面的鐵水靜力。如果使用一單個陶瓷支撐物，它將被定位於一垂直的平面內並在它的一端具有固定裝置以便陶瓷型芯連接到該支撐物上。
本發明的優點是使用一空心陶瓷型芯，它經超過1500°F的高溫燒制，除去任何微量有機物以完成結合過程或一吹制的具有內部支撐部件或臂的熔融石英空心球體。所吹制的熔融石英將不需要一高溫燃燒循環。同時，當在凝固過程中被液體金屬包圍時，使用本發明的方法將不會產生氣體。如此，由於沒有或幾乎沒有氣體產生，因此本發明不涉及到氣體排放，所以陶瓷支撐物是實心的並在陶瓷支撐物內沒有開口的孔。基於空心陶瓷球體是由一消除在澆注和凝固過程中產生任何氣體的惰性耐火材料所製成的這一事實，因而在陶瓷支撐物中是沒有開口孔的。
因此，本發明的一個目的是提供一個改進的耐磨的鑄造空心球體。
本發明的另一個目的是提供一製造這種鑄造的耐磨空心球體的方法。
本發明還有一個目的是提供一個設計簡單、結構堅固且可節約製造成本的鑄造耐磨性空心球體。
在下面構成本公開文本組成部分的權利要求書中，將具體指出本發明的種種新穎的特性。為了更好地理解本發明，及通過使用本發明而得到的操作優越性，可參考附圖及其說明，它們將具體說明本發明的一個較佳實施例。


圖1是根據本發明鑄造的一空心球體的外部視圖；圖2是當空心球體被鑄造好以後，但在移走剩餘的耐火支撐前，一帶有兩(planer)平面支撐物的空心球體的剖面圖；圖3是帶有一單個垂直的、可與空心耐火球狀體或型芯螺紋配合的耐火棒的空心球體鑄件的橫剖面圖。
空心金屬球體已成功地被使用於普通的，如美國專利No.2,275,595所示的粉磨機的操作中。本發明的鑄造空心球體的用途之一也是用於這些類型的粉磨機。球體的外部尺寸大約是12-1/4英寸，它的壁厚大約是3-1/2英寸。通過本發明的方法可以製成不同外部尺寸的空心球體，它的外部尺寸範圍可從6-1/2英寸或者更小，直至大到40-1/4英寸，金屬壁厚範圍從1-1/4英寸到10英寸。當然，也可通過本發明的方法鑄造出具有更大或更小壁厚的、更大或更小直徑的球體。球體是由具高抗磨性的鐵金屬鑄造而成的，例如可以是ASTMA532M-93A的I到III級或A128M-93「A」到「F」級，以及/或其他合適的材料。這些材料可被熱處理，從而得到理想的物理和冶金特性。球體的尺寸可以根據它們的用途來決定，並且球體可用於其他類型的粉磨機或其他用途。經驗證明，像這裡所描述的空心球體，當它們進行熱處理以用在一粉磨機中時，它們的抵抗衝擊應力、熱效果都比由相同材料製成的並經過相似熱處理的實心球體要好。
如各圖中所示，在生產球體10的過程中，可由一高耐火性材料製成一空心陶瓷型芯12，例如熔融氧化矽或其他高溫陶瓷材料。在超過1500°F的溫度下，或者在足以除去陶瓷型芯12內任何微量有機材料的溫度下燒制陶瓷型芯12。有利的是，本發明使用的是一與美國專利No.3,254,849中公開的可被消耗的、在金屬鑄造過程中產生氣體的型芯材料不同的陶瓷空心鑄造或吹制型芯。本發明使用一空心的鑄造或吹制的陶瓷型芯12，在鑄造過程前的燒制中它去除了任何微量有機物質，結果形成一型芯12，在金屬凝固和鑄造過程中，當它被液體金屬包圍時，不再產生氣體。
在這裡結合參考美國專利No.3,254,849。不同於這個專利中所公開的鑄造方法，本發明不使用消耗的型芯材料，也不使用在那個專利中公開的空心臂11。並且，本發明的有利之處在於，生產出一改進的鑄造的空心球體，它可作為在那個發明中描述的一粉磨機球體而被使用，但本發明中的型芯材料12是一陶瓷的鑄造或吹制的球形空心型芯12，它至少有一實心的耐火棒或支撐物14。在陶瓷支撐物上沒有開口或孔，這是由於空心陶瓷球形型芯12由一惰性耐火材料製成，這個耐火材料可消除在鑄造過程中澆注和液體金屬凝固時任何氣體的產生。
圖2公開了一固定有兩陶瓷或耐火支撐物的型芯12，並且在鑄造過程中支撐物使型芯12固定在中心的位置上。以這種方式，型芯12位於鑄造粉磨機球體10的中心。可以理解，如果需要支撐型芯12，可在同一平面內或不同平面內，使用更多或更少數量的耐火支撐物14，使它在鑄造操作過程中保持在球體10的中心。如圖3所示，本發明提供至少一個陶瓷或耐火支撐物14，通過與陶瓷型芯12螺紋配合而連接或固定上去。當使用一單個的陶瓷支撐物14時，較可取的是將它定位於一個垂直的平面內以便支持陶瓷型芯12使之固定在鑄造球體的中心。
空心陶瓷型芯或球體12被置於或固定於一模腔內，如一沙模腔，澆注或吸出液體金屬時可以使用或不使用真空，並且，在如美國專利No.3,254,849公開的鑄造操作或其他合適的鑄造操作中，液體金屬可圍繞著陶瓷型芯周圍凝固。當粉磨機球體10形成並凝固後，剩餘的陶瓷支撐物被除去，粉磨機球體是齊平的、並且可被熱處理或烘烤，以得到理想的物理或冶金特性。
已通過詳細地示出和說明本發明具體的實施例來解釋本發明的應用和原理，可以理解，可以在不脫離本發明原理的範圍內，以其他的方式實現本發明。
權利要求
1.一製造的產品，包括一金屬的空心鑄造球體，在它的內部設置有一個空心的陶瓷型芯，所述空心鑄造球體在它的內部具有至少一個從空心陶瓷型芯向外延伸到所述空心鑄造球體壁上的實心陶瓷支撐物。
2.如權利要求1所述的製造產品，其特徵在於，所述金屬的空心鑄造球體構成一粉磨機球體。
3.如權利要求1所述的製造產品，其特徵在於，所述至少一個陶瓷支撐物包括兩個實心陶瓷支撐物，它們在一個平面內沿直徑方向相對地設置。
4.如權利要求1所述的製造產品，其特徵在於，所述至少一個陶瓷支撐物包括有多個陶瓷支撐物。
5.一用於鑄造一耐磨空心球體的方法，包括如下的步驟提供一個空心陶瓷型芯；將空心陶瓷型芯固定於一鑄造模腔內的固定位置；圍繞著空心陶瓷型芯澆注液體金屬，當空心陶瓷型芯被液體金屬包圍時不產生任何氣體；以及使得液體金屬凝固。
6.如權利要求5所述的方法，還包括的步驟有，提供至少一個實心陶瓷支撐物，它連在空心陶瓷型芯上，以使空心型芯保持在一固定的位置上，從而使空心型芯在鑄造球體的中心。
7.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述空心陶瓷型芯是由一高耐火材料所製成的。
8.如權利要求5所述的方法，還包括的步驟有，燒制空心陶瓷型芯至某一溫度以去除任何微量有機物質並在澆注步驟前完成結合。
9.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，至少一個實心陶瓷支撐物是在一個垂直平面上被使用的，以用於將空心陶瓷型芯支撐在固定的位置上。
10.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述的空心陶瓷型芯是由多個實心陶瓷支撐物所支撐的，以用於將空心陶瓷型芯支撐在固定的位置上。
11.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述至少一個實心陶瓷支撐物包括兩個實心陶瓷支撐物，它們在一個平面內沿直徑方向相對地設置，以用於將空心陶瓷型芯支撐在固定的位置上。
全文摘要
一鑄造的耐磨空心球體,具有一個在鑄造過程中不產生任何氣體的空心陶瓷型芯。在鑄造過程中,實心陶瓷棒或支撐物將空心陶瓷型芯定位於鑄造球體的中心。由於空心陶瓷球體是由一惰性耐火材料製成的,在陶瓷支撐物中沒有開口孔或開口,在鑄造過程中澆注和凝固金屬液體時,這惰性耐火材料將消除任何氣體的產生。
文檔編號B60J1/00GK1207331SQ9711739
公開日1999年2月10日 申請日期1997年8月6日 優先權日1983年11月12日
發明者布賴恩, 漢德 申請人:巴布考克及威爾考克斯公司