CN106001498B - 球磨机衬板的加压铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种球磨机衬板的加压铸造方法。该方法主要包括：利用壁厚为30‑200mm的模具钢制造金属型形成衬板的外形和制造金属芯形成安装孔，利用上、下压头双向加压，使衬板凝固成型。所述金属型由上半型和下半型组成，所述金属型闭合后的型腔形状与衬板工作面在下时的外轮廓相一致，所述上半型和所述下半型的分界面为衬板的安装面；所述的金属芯带有上下两个芯头，下芯头安装在金属芯的下半型上，上芯头伸入上半型的相应通孔内。本发明实施例提供的球磨机衬板的加压铸造方法可以提高衬板内部致密度、细化显微组织，可以提高球磨机衬板的抗磨能力和使用寿命。

Description

球磨机衬板的加压铸造方法

技术领域

本发明涉及球磨机衬板技术领域，尤其涉及一种球磨机衬板的加压铸造方法。

背景技术

球磨机是一种广泛应用的研磨设备，球磨机内部安装的衬板是一种易损抗磨件，其形状总体上是一个具有一定弧度的矩形板，一面设有凸峰或台阶，用来举升物料，另一面设有加强筋，与筒体贴合，通过安装螺钉与转筒固定在一起。现有技术中，球磨机衬板的材料有耐磨铸铁、耐磨钢以及复合材料三大类。耐磨铸铁的硬度较大、耐磨性较好、来源容易、价格便宜，但性脆、容易断裂。耐磨钢中以含锰10％以上的高锰钢居多,常用的是ZGMn13。高锰钢的韧性较好,且具有加工硬化的特点,在压力作用下会不断被强化,故在工作中不断磨损又不断强化,直到磨损至不能使用才报废，从使用寿命、成本等方面总体考虑,ZGMn13比抗磨白口铸铁使用寿命长、成本低，但是，高锰钢用于球磨机衬板时，常因加工硬化不足，导致使用寿命较短。

现有技术中，由于衬板尺寸大，材料的塑性成形性能差，一般都采用砂型重力铸造方法成形，如普通砂型铸造、消失模铸造、铁模敷砂铸造。这些方法因补缩压力只是重力，内部常有收缩缺陷，加之砂型冷却慢，所得衬板的工作层组织较为粗大，使用中有断裂的危险，使用寿命较低。有人曾试验过金属型铸造方法，但因衬板开裂倾向严重而失败。

发明内容

本发明的实施例提供了一种球磨机衬板的加压铸造方法，以实现提高球磨机衬板的抗磨能力和使用寿命。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种球磨机衬板的加压铸造方法，包括：

利用壁厚为30-200mm的模具钢制造金属型形成衬板的外形和制造金属芯形成安装孔，所述金属型由上半型和下半型组成，所述金属型闭合后的型腔形状与衬板工作面在下时的外轮廓相一致，所述上半型和所述下半型的分界面为衬板的安装面；

所述的金属芯带有上下两个芯头，下芯头安装在金属芯的下半型上，上芯头伸入上半型的相应通孔内。

进一步地，所述金属型闭合后的型腔尺寸等于衬板对应尺寸加上0.8-1.5％的收缩量。

进一步地，所述上芯头与上半型的通孔间隙为0.15-0.35mm，既能够排气，又确保衬板金属液不能进入所述间隙内。

进一步地，所述方法还包括：

利用上压头和下压头对衬板金属液施加一对相对的压力，使衬板金属液在压力作用下冷却，直至凝固结束。

进一步地，所述的上压头为模具钢制造，其形状为圆柱形，其外轮廓距衬板外轮廓的距离为：0～1.5×衬板厚度。

进一步地，所述的上压头位于上半型的中央通孔内，所述的上压头的下端面与上半型腔顶面平齐，上压头与上半型上通过孔之间的间隙为0.20-0.40mm。

进一步地，所述的下压头为模具钢制造，其形状为圆柱形，其直径为150～300mm。

进一步地，所述的下压头位于下半型的中央通孔内，所述的下压头的下端面与下半型腔的通孔形成一个高度为50～150mm的圆筒型腔，所述下压头与下半型通过孔之间的间隙为0.15-0.30mm。

进一步地，所述的方法还包括如下顺序执行的步骤：

S1：将过热度为10-50℃的设定量的衬板金属液一次浇入压室及下半型腔内，所述的设定量是衬板室温体积的1.06～1.1倍；

S2：上半型与上压头整体下行，直到上半型与下半型闭合，并增压至设定压力静止，使上下半型锁紧；所述的设定压力是下压头所加压力的2～5倍；

S3：下压头向上运动，将压室内的衬板金属液推入金属型腔内，并逐步增压补缩，直至下压头的上端面与下半型腔底面平齐时保持压力静止；上压头跟踪衬板金属液的凝固收缩，及时补压，直至衬板金属液完全凝固；

S4：上压头和下压头同时卸压，上压头回退至初始位，上半型卸压回退的同时，顶件机构将凝固成型的衬板顶出下半型，使衬板与下半型及金属芯分离，将衬板取出，进行后续的冷却和热处理，得到球磨机衬板。

由上述技术方案可以看出，本发明实施例提供的球磨机衬板的加压铸造方法可以提高衬板内部致密度、细化显微组织，可以提高球磨机衬板的抗磨能力和使用寿命。实现了衬板的无冒口铸造，既省去了现有铸造技术中的冒口又能够得到内部致密、无收缩缺陷的衬板，材料利用率由原来的70％左右提高到95％以上。实现了无砂铸造：用金属铸型代替现有技术中的砂型，不仅使所得衬板外形光洁，尺寸精确，且根除了废砂污染和夹砂缺陷。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种球磨机衬板的铸造模具的主视图；

图2为本发明实施例提供的一种球磨机衬板的铸造模具的俯视图；

1-上半型，2-上压头，3-下半型，4-冷却水道，5-压室，6-下压头，7-衬板(或衬板金属液),8-顶杆机构，9-金属芯；

图3为本发明实施例提供的一种球磨机衬板的结构图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

实施例一

为了解决现有砂型重力铸造衬板内部有收缩缺陷、组织粗大、使用寿命较短、容易出现断裂的问题，本发明实施例提供了一种球磨机衬板的铸造方法，图1为本发明实施例提供的一种球磨机衬板的铸造模具的主视图，图2为本发明实施例提供的一种球磨机衬板的铸造模具的俯视图，其中，1-上半型，2-上压头，3-下半型，4-冷却水道，5-压室，6-下压头，7-衬板(或衬板金属液),8-顶杆机构，9-金属芯。

利用壁厚30-200mm的模具钢制造金属型形成衬板的外形，利用模具钢制造金属芯形成衬板的安装孔。所述的金属型由上半型1和下半型3组成，其闭合后的型腔形状与衬板工作面在下时的外轮廓相一致，型腔尺寸等于衬板对应尺寸加上0.8-1.5％的收缩量；上半型1和下半型3的分界面(称为分型面)为衬板的安装面；

所述的金属芯9带有上下两个芯头，下芯头安装在金属芯的下半型3上，上芯头伸入上半型1的相应通孔内，上芯头与上半型1的通孔间隙为0.15-0.35mm，既能够排气，又确保衬板金属液7不能进入其间隙内；

利用上压头2和下压头6对衬板金属液施加一对相对的压力，使衬板金属液在压力作用下冷却，直至凝固结束。

所述的上压头2为模具钢制造圆柱形，其外轮廓距衬板外轮廓的距离为：0～1.5×衬板厚度，位于上半型1的中央通孔内，下端面与上半型腔顶面平齐，上压头2与上半型1上通过孔之间的间隙为0.20-0.40mm；

所述的下压头6为模具钢制造圆柱形，其直径为150～300mm，位于下半型3的中央通孔内，下端面与下半型腔的通孔形成一个高度为50～150mm的圆筒型腔，称为压室5，下压头6与下半型3通过孔之间的间隙为0.15-0.30mm。

图3为本发明实施例提供的一种球磨机衬板的结构图，上述一种球磨机衬板的铸造方法具体包含如下循序执行的工艺步骤：

所述的方法还包括如下顺序执行的步骤：

S1：将过热度为10-50℃的设定量的衬板金属液7一次浇入压室5及下半型腔内；所述的设定量是衬板室温体积的1.06～1.1倍；

S2：上半型1与上压头2整体下行，直到上半型与与下半型3闭合，并增压至设定压力静止，使上下半型锁紧；所述的设定压力是下压头所加压力的2～5倍；

S3：下压头6向上运动将压室5内的衬板金属液7推入金属芯腔，并逐步增压补缩，直至下压头6的上端面与下半型腔底面平齐时保持压力静止；上压头2跟踪衬板金属液7的凝固收缩，及时补压，直至衬板金属液7完全凝固；

S4，上压头2和下压头6同时卸压，上压头2回退至初始位，上半型1卸压回退的同时，顶杆机构8将凝固成型的衬板7顶出下半型3，使衬板7与下半型3及金属芯9分离，将衬板7取出，进行后续的冷却和热处理，得到本发明的球磨机衬板。实施例1，高锰钢(ZGMn13-1)衬板液态模锻

该实施例衬板材料为高锰钢(ZGMn13-1)。高锰钢(ZGMn13-1)球磨机衬板的铸造方法，利用壁厚115mm的模具钢制造金属型形成衬板的外形，利用模具钢制造金属芯形成衬板的安装孔。

所述的金属型由上半型1和下半型3组成，其闭合后的型腔形状与衬板工作面在下时的外轮廓相一致，型腔尺寸等于衬板对应尺寸加上1.5％的收缩量；上半型1和下半型3的分界面(称为分型面)为衬板的安装面；

所述的金属芯9带有上下两个芯头，下芯头安装在金属型的下半型3上，上芯头伸入上半型1的相应通孔内，上芯头与上半型的通孔间隙为0.15mm，既能够排气，又确保衬板金属液7不能进入其间隙内；

利用上压头2和下压头6对衬板金属液施加一对相对的压力，使衬板金属液在压力作用下冷却，直至凝固结束。

所述的上压头2为模具钢制造圆柱形，其外轮廓距衬板外轮廓的距离0×衬板厚度，位于上半型1的中央通孔内，下端面与上半型腔顶面平齐，上压头2与上半型1上通过孔之间的间隙为0.20mm；

所述的下压头6为模具钢制造圆柱形，其直径为150mm，位于下半型3的中央通孔内，下端面与下半型腔的通孔形成一个高度为50mm的圆筒型腔，称为压室5，下压头6与下半型3通过孔之间的间隙为0.15mm；

该实施例中的球磨机高锰钢衬板的铸造方法的处理步骤主要包括如下循序执行的工艺步骤：

S1：将过热度为10-50℃的衬板金属液7一次浇入压室5及下半型腔内至设定量；所述的设定量是衬板室温体积的1.08倍；

S2：上半型1与上压头2整体下行与下半型3闭合并增压至设定压力静止，使上下半型锁紧；所述的设定压力是下压头所加压力的2倍；

S3：下压头6向上运动将压室5内的衬板金属液7推入金属型腔，并逐步增压补缩，直至下压头6的上端面与下半型腔底面平齐时保持压力静止；上压头2跟踪衬板金属液7的凝固收缩，及时补压，直至衬板金属液7完全凝固；

S4，上压头2和下压头6同时卸压，上压头2回退至初始位，上半型1卸压回退的同时顶杆机构8将凝固成型的衬板7顶出下半型3，使衬板7与下半型3及金属芯9的分离，将衬板7取出，进行后续的冷却和热处理，得到本发明的高锰钢(ZGMn13-1)球磨机衬板。

实施例2，抗磨白口铸铁(KmTBCr26)衬板

一种抗磨白口铸铁KmTBCr26球磨机衬板的铸造方法，利用壁厚30mm的模具钢制造金属型形成衬板的外形，利用模具钢制造金属芯形成衬板的安装孔。

所述的金属型由上半型1和下半型3组成，其闭合后的型腔形状与衬板工作面在下时的外轮廓相一致，型腔尺寸等于衬板对应尺寸加上0.8％的收缩量；上半型1和下半型3的分界面(称为分型面)为衬板的安装面；

所述的金属芯9带有上下两个芯头，下芯头安装在金属型的下半型3上，上芯头伸入上半型1的相应通孔内，上芯头与上半型的通孔间隙为0.25mm，既能够排气，又确保衬板金属液7不能进入其间隙内；

一种抗磨白口铸铁KmTBCr26球磨机衬板的铸造方法，利用上压头2和下压头6对衬板金属液施加一对相对的压力，使衬板金属液在压力作用下冷却，直至凝固结束。

所述的上压头2为模具钢制造圆柱形，其外轮廓距衬板外轮廓的距离0.75×衬板厚度，位于上半型1的中央通孔内，下端面与上半型腔顶面平齐，上压头2与上半型1上通过孔之间的间隙为0.30mm；

所述的下压头6为模具钢制造圆柱形，其直径为225mm，位于下半型3的中央通孔内，下端面与下半型腔的通孔形成一个高度为100mm的圆筒型腔，称为压室5，下压头6与下半型3通过孔之间的间隙为0.225mm；

一种抗磨白口铸铁KmTBCr26球磨机衬板的铸造方法，包含如下循序执行的工艺步骤：

S1：将过热度为10-50℃的衬板金属液7一次浇入压室5及下半型腔内至设定量；所述的设定量是衬板室温体积的1.1倍；

S2：上半型1与上压头2整体下行与下半型3闭合并增压至设定压力静止，使上下半型锁紧；所述的设定压力是下压头所加压力的3.5倍；

S3：下压头6向上运动将压室5内的衬板金属液7推入金属型腔，并逐步增压补缩，直至下压头6的上端面与下半型腔底面平齐时保持压力静止；上压头2跟踪衬板金属液7的凝固收缩，及时补压，直至衬板金属液7完全凝固；

S4，上压头2和下压头6同时卸压，上压头2回退至初始位，上半型1卸压回退的同时顶杆机构8将凝固成型的衬板7顶出下半型3，使衬板7与下半型3及金属芯9的分离，将衬板7取出，进行后续的冷却和热处理，得到本发明的抗磨白口铸铁(KmTBCr26)球磨机衬板。

实施例3，低合金钢(ZG30CrMnMo)衬板

一种低合金钢(ZG30CrMnMo)球磨机衬板的铸造方法，包括利用壁厚200mm的模具钢制造金属型形成衬板的外形，利用模具钢制造金属芯形成衬板的安装孔。

所述的金属型由上半型1和下半型3组成，其闭合后的型腔形状与衬板工作面在下时的外轮廓相一致，型腔尺寸等于衬板对应尺寸加上1.15％的收缩量；上半型1和下半型3的分界面(称为分型面)为衬板的安装面；

所述的金属芯9带有上下两个芯头，下芯头安装在金属型的下半型3上，上芯头伸入上半型1的相应通孔内，上芯头与上半型的通孔间隙为0.35mm，既能够排气，又确保衬板金属液7不能进入其间隙内；

一种低合金钢(ZG30CrMnMo)球磨机衬板的铸造方法，包括：利用上压头2和下压头6对衬板金属液施加一对相对的压力，使衬板金属液在压力作用下冷却，直至凝固结束。

所述的上压头2为模具钢制造圆柱形，其外轮廓距衬板外轮廓的距离1.5×衬板厚度，位于上半型1的中央通孔内，下端面与上半型腔顶面平齐，上压头2与上半型1上通过孔之间的间隙为0.40mm；

所述的下压头6为模具钢制造圆柱形，其直径为300mm，位于下半型3的中央通孔内，下端面与下半型腔的通孔形成一个高度为150mm的圆筒型腔，称为压室5，下压头6与下半型3通过孔之间的间隙为0.30mm；

一种低合金钢(ZG30CrMnMo)球磨机衬板的铸造方法，包含如下循序执行的工艺步骤：

S1：将过热度为10-50℃的衬板金属液7一次浇入压室5及下半型腔内至设定量；所述的设定量是衬板室温体积的1.06倍；

S2：上半型1与上压头2整体下行与下半型3闭合并增压至设定压力静止，使上下半型锁紧；所述的设定压力是下压头所加压力的2～5倍；

S3：下压头6向上运动将压室5内的衬板金属液7推入金属型腔，并逐步增压补缩，直至下压头6的上端面与下半型腔底面平齐时保持压力静止；上压头2跟踪衬板金属液7的凝固收缩，及时补压，直至衬板金属液7完全凝固；

S4，上压头2和下压头6同时卸压，上压头2回退至初始位，上半型1卸压回退的同时顶杆机构8将凝固成型的衬板7顶出下半型3，使衬板7与下半型3及金属芯9的分离，将衬板7取出，进行后续的冷却和热处理，得到本发明的低合金钢(ZG30CrMnMo)球磨机衬板。

综上所述，本发明实施例提供的球磨机衬板的加压铸造方法可以提高衬板内部致密度、细化显微组织，可以提高球磨机衬板的抗磨能力和使用寿命。本发明和已有技术相比所具有的有益效果是：

(1)实现了衬板的无冒口铸造，既省去了现有铸造技术中的冒口又能够得到内部致密、无收缩缺陷的衬板，材料利用率由原来的70％左右提高到95％以上。

(2)实现了无砂铸造：用金属铸型代替现有技术中的砂型，不仅使所得衬板外形光洁，尺寸精确，且根除了废砂污染和夹砂缺陷；

(3)实现了细晶铸造：通过上下压头对金属液直接加压，使金属液在高压下凝固、补缩，既提高了金属型对衬板金属液的冷却强度，又加大了凝固的过冷度，晶粒尺寸显著细化，可以达到3级以上。

(4)根除了收缩缺陷，综合力学性能优异，使用寿命提高50％左右，

(5)生产效率高，每小时产量可以达到10件以上。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种球磨机衬板的加压铸造方法，其特征在于，包括：

利用壁厚为30-200mm的模具钢制造金属型形成衬板的外形和制造金属芯形成安装孔，所述金属型由上半型和下半型组成，所述金属型闭合后的型腔形状与衬板工作面在下时的外轮廓相一致，所述上半型和所述下半型的分界面为衬板的安装面；

所述的金属芯带有上下两个芯头，下芯头安装在金属芯的下半型上，上芯头伸入上半型的相应通孔内；

所述金属型闭合后的型腔尺寸等于衬板对应尺寸加上0.8-1.5％的收缩量；

所述上芯头与上半型的通孔间隙为0.15-0.35mm，既能够排气，又确保衬板金属液不能进入所述间隙内；

上半型与上压头整体下行，直到上半型与下半型闭合，并增压至设定压力静止，使上下半型锁紧；所述的设定压力是下压头所加压力的2～5倍，利用上压头和下压头对衬板金属液施加一对相对的压力，使衬板金属液在压力作用下冷却，直至凝固结束。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的上压头为模具钢制造，其形状为圆柱形，其外轮廓距衬板外轮廓的距离为：0～1.5×衬板厚度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的上压头位于上半型的中央通孔内，所述的上压头的下端面与上半型腔顶面平齐，上压头与上半型上通过孔之间的间隙为0.20-0.40mm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的下压头为模具钢制造，其形状为圆柱形，其直径为150～300mm。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的下压头位于下半型的中央通孔内，所述的下压头的下端面与下半型腔的通孔形成一个高度为50～150mm的圆筒型腔，所述下压头与下半型通过孔之间的间隙为0.15-0.30mm。

6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括如下顺序执行的步骤：

S1：将过热度为10-50℃的设定量的衬板金属液一次浇入压室及下半型腔内，所述的设定量是衬板室温体积的1.06～1.1倍；

S2：上半型与上压头整体下行，直到上半型与下半型闭合，并增压至设定压力静止，使上下半型锁紧；所述的设定压力是下压头所加压力的2～5倍；

S3：下压头向上运动，将压室内的衬板金属液推入金属型腔内，并逐步增压补缩，直至下压头的上端面与下半型腔底面平齐时保持压力静止；上压头跟踪衬板金属液的凝固收缩，及时补压，直至衬板金属液完全凝固；

S4：上压头和下压头同时卸压，上压头回退至初始位，上半型卸压回退的同时，顶件机构将凝固成型的衬板顶出下半型，使衬板与下半型及金属芯分离，将衬板取出，进行后续的冷却和热处理，得到球磨机衬板。