CN108746488A - 板类抗磨铸件的柔性金属型铸造装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种板类抗磨铸件的柔性金属型铸造装置和方法。该装置包括：气化模、多孔柔性金属型、通风系统、励磁系统和废气处理系统，多孔柔性金属型包括：铁磁钢丸和外壳；气化模与板类抗磨铸件的形状一致，铁磁钢丸分布于气化模和外壳之间，铁磁钢丸在励磁系统的磁场作用下，相互粘结，形成与气化模外形一致的多孔柔性金属型，多孔柔性金属型分别与通风系统和废气处理系统连接。本发明通过将铸件熔液浇注到制备好的多孔柔性金属型中，凝固成型后开型取出，得到板类抗磨铸件。本发明制备方便、适用范围广、有较好的退让性，能够适应各种大型板类抗磨铸件的铸造。

Description

板类抗磨铸件的柔性金属型铸造装置和方法

技术领域

本发明涉及金属型铸造技术领域，尤其涉及一种板类抗磨铸件的柔性金属型铸造装置和方法。

背景技术

金属型铸造与砂型铸造相比，具有冷却速度快、产品组织细密、力学性能优良、尺寸精确的突出优点。但是，现有金属型铸造因铸型必须配置顶件系统和排气结构，结构复杂，加工制造费用高，对不同尺寸规格的铸件必须制造相应的金属型，导致铸件成本高，只适用于大批量铸件。

大型板类抗磨铸件是抗磨铸件中的一大类，如球磨机内部安装的衬板是一种易损抗磨铸件，其工作面设有多个凸峰。由于物料与凸峰直接接触致使凸峰磨损，故衬板的使用寿命与凸峰直接相关。而使用寿命与内部组织的晶粒度息息相关，例如高锰钢衬板的晶粒度每细化一级，其使用寿命可提高20％左右。

在现有技术中，球磨机衬板常用的成型方法是砂型铸造。但是，由于砂型的冷却能力小，所得到的球磨机衬板铸件的晶粒度一般只有1～2级，使其使用寿命大大缩短，相对应的成本提高。因此，为了提高凸峰处的晶粒度，有人提出利用冷却速率快的金属型来成型，但由于金属型的退让性差，导致铸件开裂倾向严重，废品率极高。

继而，现有技术中提出了一种铁型敷砂铸造技术，这一技术是在金属型内部放置一定厚度的砂层，在一定程度上，开裂问题得到了解决。这种技术的缺陷是由于砂层的导热能力较小，金属型的冷却能力难以发挥，凸峰处的组织较为粗大，晶粒等级未见显著提高。

因此，有必要设计一种制备方便、适用范围广、有较好的退让性的柔性金属型铸造方法来生产板类抗磨铸件。

发明内容

本发明的实施例提供了一种板类抗磨铸件的柔性金属型铸造装置和方法，以解决上述背景技术中的问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

本发明的一方面，提供了一种板类抗磨铸件的柔性金属型铸造装置。

本发明的实施例提供的一种板类抗磨铸件的柔性金属型铸造装置，其特征在于，该装置包括：气化模、多孔柔性金属型、通风系统、励磁系统和废气处理系统，所述多孔柔性金属型包括：铁磁钢丸和外壳；

所述气化模与板类抗磨铸件的形状一致，所述铁磁钢丸分布于所述气化模和所述外壳之间，所述铁磁钢丸在所述励磁系统的磁场作用下，相互粘结，形成与所述气化模外形一致的多孔柔性金属型，所述多孔柔性金属型分别与所述通风系统和所述废气处理系统连接。

优选地，所述气化模，利用消失模铸造技术中的聚苯乙烯珠粒进行发泡制成；

所述气化模的密度为：0.12g/cm³；

在所述气化模上涂抹专用涂料，所述专用涂料的厚度为：1.2-1.5mm。

优选地，所述专用涂料的原料组成及重量比例为：镁橄榄石砂粉81％、钠基膨润土10％、碳酸钠3％、羟甲基纤维1％、硅酸钠3％、乳白胶2％与适量水；

各原料按重量比例取出后，均匀混合，制得所述专用涂料。

优选地，所述外壳为一个钢板制成的矩形框，钢板厚度为：10-20mm；

在所述气化模和所述外壳之间的空腔内填充铁磁钢丸，在励磁系统的磁场作用下，所述钢丸磁化，相互粘结在一起，形成与所述气化模外形一致的多孔柔性金属型；

所述铁磁钢丸的直径为：0.5-1.5mm

所述多孔柔性金属型的厚度为：100-150mm，孔隙率为：20-40％；

所述多孔柔性金属型的侧面或底面设置通风口，用于与所述通风系统相连接，所述多孔柔性金属型的顶面设置出风口，用于与所述废气系统相连接，且所述出风口用作布料口，用于与布料相连接。

优选地，所述通风系统包括：鼓风机、变频器和通风管；

所述鼓风机用于进行向外吹风和吸压，增加所述铁磁钢丸的间隙，与空气进行换热，并调整所述铁磁钢丸之间的孔隙率；

所述通风管与所述通风口相连，用于对所述多孔柔性金属型进行冷却；

所述变频器与所述鼓风机相连，用于对所述鼓风机的频率进行控制，调节所述鼓风机的鼓风量；

所述鼓风机向外输送的风量在0-550m³范围内可调，最大吸压在0-50KPa范围内可调；

所述通风管的直径为：20-50mm。

优选地，所述励磁系统，包括：轭铁、励磁线圈和励磁电源；

所述轭铁是由竖直板和连接板焊接而成的H状铁质结构，所述竖直板垂直安装，所述连接板水平安装，所述竖直板的厚度为：10-100mm，所述连接板的厚度为：10-20mm；

所述多孔柔性金属型置于两个所述竖直板之间，且所述多孔柔性金属型与所述轭铁的间隙为：10-15mm；

所述励磁线圈缠绕在水平安装的连接板上；

所述励磁电源为直流电源，输出直流电为：0-50A，且连续可调，用于将所述铁磁钢丸在磁化作用下发生粘结。

本发明的另一方面，提供了一种板类抗磨铸件的柔性金属型铸造方法。

本发明的实施例提供的一种板类抗磨铸件的柔性金属型铸造方法，其特征在于，该方法包括：

将外壳以预设间隙置于两个轭铁中间，将气化模置于外壳中间，将铁磁钢丸填充到外壳与气化模之间，启动通风装置，制备多孔柔性金属型；

启动励磁电源和废气处理系统，将板类抗磨铸件过热度为20-100℃的铸造熔液浇注入多孔柔性金属型内，将其中的气化模气化，逐步充满整个多孔柔性金属型腔并冷却凝固成形，产生的废气通过废气处理系统排出；

当多孔柔性金属型腔中的铸造熔液全部凝固时，关闭励磁电源，延时10-30min，关闭通风系统，打开出砂口，将铁磁钢丸放出，对铁磁钢丸进行冷却除尘处理。

优选地，所述的将金属型的外壳以预设间隙置于两个轭铁中间，将气化模置于金属型的外壳中央，将铁磁钢丸填充到外壳与气化模之间，启动通风装置，制备多孔柔性金属型，包括：

将多孔柔性金属型的外壳置于励磁系统的两个轭铁中间，且外壳的边缘与轭铁的间隙为10-15mm；

将气化模置于外壳中央，打开铁磁钢丸的布料口，将铁磁钢丸填入气化模四周；

启动通风装置，先将鼓风机进行负压设置，对外壳中的铁磁钢丸进行夯实，直至孔隙率达到预设要求时停止，再对鼓风机进行吹风冷却的设置。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过提供了一种板类抗磨铸件的柔性金属型铸造装置，该装置包括：气化模、多孔柔性金属型、通风系统、励磁系统和废气处理系统，多孔柔性金属型包括：铁磁钢丸和外壳；气化模与板类抗磨铸件的形状一致，铁磁钢丸分布于气化模和外壳之间，铁磁钢丸在励磁系统的磁场作用下，相互粘结，形成与气化模外形一致的多孔柔性金属型，多孔柔性金属型分别与通风系统和废气处理系统连接；将铸件熔液浇注到制备好的多孔柔性金属型中凝固成型，制得板类抗磨铸件。本发明制备方便、适用范围广、有较好的退让性，利用通风系统进行通风冷却，加速了气化模产生的气体进入废气处理系统，便于进行除尘净化处理；且制得的铸件产品质量高，使用寿命长。

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板类抗磨铸件的柔性金属型铸造装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种板类抗磨铸件的柔性金属型铸造方法的处理流程图；

其中，1-废气处理系统，2-铁磁钢丸，3-气化模(或钢铸件)，4-外壳，5-通风管，6-鼓风机，7-变频器，8-励磁线圈，9-励磁电源，10-轭铁。

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

本发明实施例提供了一种板类抗磨铸件的柔性金属型铸造装置和方法，实现板类抗磨铸件的细晶铸造，解决现有金属型铸造中铸型制造周期长、成本高、透气性和退让性差，以及现有砂型铸造大型板类抗磨铸件组织粗大、使用寿命不高的问题。

本发明实施例的一方面，提供了一种板类抗磨铸件的柔性金属型铸造装置。

本发明实施例提供的一种板类抗磨铸件的柔性金属型铸造装置的结构示意图如图1所示，该装置包括：废气处理系统1，铁磁钢丸2，气化模(或钢铸件)3，外壳4，通风管5，鼓风机6，变频器7，励磁线圈8，励磁电源9，轭铁10。铁磁钢丸2和外壳4组成多孔柔性金属型，通风管5、鼓风机6和变频器7组成通风系统，励磁线圈8、励磁电源9和轭铁10组成励磁系统，气化模3与板类抗磨铸件的形状一致，所述铁磁钢丸2分布于所述气化模3和所述外壳4之间，所述铁磁钢丸2在所述励磁系统的磁场作用下，相互粘结，形成与所述气化模3外形一致的多孔柔性金属型，所述多孔柔性金属型分别与所述通风系统和所述废气处理系统连接。

该装置各部件的具体内容如下：

(1)气化模

气化模是利用消失模铸造技术中的聚苯乙烯珠粒进行发泡制成。

气化模的密度为：0.12g/cm³。

在所述气化模上涂抹专用涂料，所述专用涂料的厚度为：1.2-1.5mm。

所述专用涂料的原料组成及重量比例为：镁橄榄石砂粉81％、钠基膨润土10％、碳酸钠3％、羟甲基纤维1％、硅酸钠3％、乳白胶2％与适量水；各原料按重量比例取出后，均匀混合，制得所述专用涂料。

(2)多孔柔性金属型

多孔柔性金属型包括：铁磁钢丸和外壳。

外壳为一个钢板制成的矩形框，钢板厚度为：10-20mm。

在所述气化模和所述外壳之间的空腔内填充铁磁钢丸，在励磁系统的磁场作用下，所述钢丸磁化，相互粘结在一起，形成与所述气化模外形一致的多孔柔性金属型。

所述铁磁钢丸的直径为：0.5-1.5mm；所述多孔柔性金属型的厚度为：100-150mm，孔隙率为：20-40％。

所述多孔柔性金属型的侧面或底面设置通风口，用于与所述通风系统相连接，所述多孔柔性金属型的顶面设置出风口，用于与所述废气系统相连接，且所述出风口用作布料口，用于与布料相连接。

(3)通风系统

通风系统包括：鼓风机、变频器和通风管。

所述鼓风机具有向外吹风和吸压的两种功能，达到增加铁磁钢丸的间隙，与空气进行换热，并调整所述铁磁钢丸之间的孔隙率的目的。

所述通风管与所述通风口相连，用于对所述多孔柔性金属型进行冷却。

所述变频器与所述鼓风机相连，用于对所述鼓风机的频率进行控制，调节所述鼓风机的鼓风量。

所述鼓风机向外输送的风量在0-550m³范围内可调，最大吸压在0-50KPa范围内可调；所述通风管的直径为：20-50mm。

(4)励磁系统

励磁系统，包括：轭铁、励磁线圈和励磁电源。

所述轭铁是由竖直板和连接板焊接而成的H状铁质结构，所述竖直板垂直安装，所述连接板水平安装，所述竖直板的厚度为：10-100mm，所述连接板的厚度为：10-20mm。

所述多孔柔性金属型置于两个所述竖直板之间，且所述多孔柔性金属型与所述轭铁的间隙为：10-15mm。

所述励磁线圈缠绕在水平安装的连接板上。

所述励磁电源为直流电源，输出直流电为：0～50A，且连续可调，用于将所述铁磁钢丸在磁化作用下发生粘结。

本发明实施例的另一方面，提供了板类抗磨铸件的柔性金属型铸造方法。

本发明实施例提供的一种板类抗磨铸件的柔性金属型铸造方法的处理流程图如图2所示，该方法的具体步骤如下：

S210：将外壳以预设间隙置于两个轭铁中间，将气化模置于外壳中间，将铁磁钢丸填充到外壳与气化模之间，启动通风装置，制备多孔柔性金属型。

将多孔柔性金属型的外壳置于励磁系统的两个轭铁中间，且外壳的边缘与轭铁的间隙为10-15mm。

将气化模置于外壳中央，打开铁磁钢丸的布料口，将铁磁钢丸填入气化模四周。

启动通风装置，先将鼓风机进行负压设置，对外壳中的铁磁钢丸进行夯实，直至孔隙率达到预设要求时停止，再对鼓风机进行吹风冷却的设置。

S220：启动励磁电源和废气处理系统，将板类抗磨铸件过热度为20-100℃的铸造熔液浇注入多孔柔性金属型内，将其中的气化模气化，逐步充满整个多孔柔性金属型腔并冷却凝固成形，产生的废气通过废气处理系统排出。

S230：当多孔柔性金属型腔中的铸造熔液全部凝固时，关闭励磁电源，延时10-30min，关闭通风系统，打开出砂口，将铁磁钢丸放出，对铁磁钢丸进行冷却除尘处理。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

(1)实现了板类抗磨铸件的细晶铸造：使用导热系数大的铁磁钢丸，并加大铁磁钢丸间隙和空气的换热的通风装置相结合，使多孔柔性金属型的冷却速度大大增加，得到的铸件的平均晶粒尺寸显著降低。

(2)实现了绿色铸造：利用通风装置，加速了气化模产生的气体进入废气处理系统，便于进行除尘净化处理；与砂型造型的石英砂和宝珠砂相比，铁磁钢丸不破碎，无粉尘。

(3)成本大大降低：铁磁钢丸可以多次循环利用，改进了硅砂的一次利用以及传统金属型的加工成本高的缺点。

(4)装置占地面积小，使用范围广：通过调节励磁电流的大小和变频器的频率分别改变磁场强度和铁磁钢丸的冷却强度，即可以适应各种各样的大型板类抗磨铸件类的铸造。

(5)产品质量高，使用寿命长。

综上所述，本发明实施例通过提供了一种板类抗磨铸件的柔性金属型铸造装置，该装置包括：气化模、多孔柔性金属型、通风系统、励磁系统和废气处理系统，多孔柔性金属型包括：铁磁钢丸和外壳；气化模与板类抗磨铸件的形状一致，铁磁钢丸分布于气化模和外壳之间，铁磁钢丸在励磁系统的磁场作用下，相互粘结，形成与气化模外形一致的多孔柔性金属型，多孔柔性金属型分别与通风系统和废气处理系统连接；将铸件熔液浇注到制备好的多孔柔性金属型中凝固成型，制得板类抗磨铸件。本发明制备方便、适用范围广、有较好的退让性，利用通风系统进行通风冷却，加速了气化模产生的气体进入废气处理系统，便于进行除尘净化处理；且制得的铸件产品质量高，使用寿命长。

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。

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 (8)

1.一种板类抗磨铸件的柔性金属型铸造装置，其特征在于，该装置包括：气化模、多孔柔性金属型、通风系统、励磁系统和废气处理系统，所述多孔柔性金属型包括：铁磁钢丸和外壳；

所述气化模与板类抗磨铸件的形状一致，所述铁磁钢丸分布于所述气化模和所述外壳之间，所述铁磁钢丸在所述励磁系统的磁场作用下，相互粘结，形成与所述气化模外形一致的多孔柔性金属型，所述多孔柔性金属型分别与所述通风系统和所述废气处理系统连接。

2.根据权利要求1所述的板类抗磨铸件的柔性金属型铸造装置，其特征在于，所述气化模，利用消失模铸造技术中的聚苯乙烯珠粒进行发泡制成；

所述气化模的密度为：0.12g/cm3；

在所述气化模上涂抹专用涂料，所述专用涂料的厚度为：1.2-1.5mm。

3.根据权利要求2所述的板类抗磨铸件的柔性金属型铸造装置，其特征在于，所述专用涂料的原料组成及重量比例为：镁橄榄石砂粉81％、钠基膨润土10％、碳酸钠3％、羟甲基纤维1％、硅酸钠3％、乳白胶2％与适量水；

各原料按重量比例取出后，均匀混合，制得所述专用涂料。

4.根据权利要求1所述的板类抗磨铸件的柔性金属型铸造装置，其特征在于，所述外壳为一个钢板制成的矩形框，钢板厚度为：10-20mm；

在所述气化模和所述外壳之间的空腔内填充铁磁钢丸，在励磁系统的磁场作用下，所述钢丸磁化，相互粘结在一起，形成与所述气化模外形一致的多孔柔性金属型；

所述铁磁钢丸的直径为：0.5-1.5mm

所述多孔柔性金属型的厚度为：100-150mm，孔隙率为：20-40％；

所述多孔柔性金属型的侧面或底面设置通风口，用于与所述通风系统相连接，所述多孔柔性金属型的顶面设置出风口，用于与所述废气系统相连接，且所述出风口用作布料口，用于与布料相连接。

5.根据权利要求4所述的板类抗磨铸件的柔性金属型铸造装置，其特征在于，所述通风系统包括：鼓风机、变频器和通风管；

所述鼓风机用于进行向外吹风和吸压，增加所述铁磁钢丸的间隙，与空气进行换热，并调整所述铁磁钢丸之间的孔隙率；

所述通风管与所述通风口相连，用于对所述多孔柔性金属型进行冷却；

所述变频器与所述鼓风机相连，用于对所述鼓风机的频率进行控制，调节所述鼓风机的鼓风量；

所述鼓风机向外输送的风量在0-550m³范围内可调，最大吸压在0-50KPa范围内可调；

所述通风管的直径为：20-50mm。

6.根据权利要求5所述的板类抗磨铸件的柔性金属型铸造装置，其特征在于，所述励磁系统，包括：轭铁、励磁线圈和励磁电源；

所述轭铁是由竖直板和连接板焊接而成的H状铁质结构，所述竖直板垂直安装，所述连接板水平安装，所述竖直板的厚度为：10-100mm，所述连接板的厚度为：10-20mm；

所述多孔柔性金属型置于两个所述竖直板之间，且所述多孔柔性金属型与所述轭铁的间隙为：10-15mm；

所述励磁线圈缠绕在水平安装的连接板上；

所述励磁电源为直流电源，输出直流电为：0-50A，且连续可调，用于将所述铁磁钢丸在磁化作用下发生粘结。

7.一种板类抗磨铸件的柔性金属型铸造方法，应用于权利要求1-6任一项所述的装置，其特征在于，该方法包括：

将外壳以预设间隙置于两个轭铁中间，将气化模置于外壳中间，将铁磁钢丸填充到外壳与气化模之间，启动通风装置，制备多孔柔性金属型；

启动励磁电源和废气处理系统，将板类抗磨铸件过热度为20-100℃的铸造熔液浇注入多孔柔性金属型内，将其中的气化模气化，逐步充满整个多孔柔性金属型腔并冷却凝固成形，产生的废气通过废气处理系统排出；

当多孔柔性金属型腔中的铸造熔液全部凝固时，关闭励磁电源，延时10-30min，关闭通风系统，打开出砂口，将铁磁钢丸放出，对铁磁钢丸进行冷却除尘处理。

8.根据权利要求7所述的板类抗磨铸件的柔性金属型铸造方法，其特征在于，所述的将金属型的外壳以预设间隙置于两个轭铁中间，将气化模置于金属型的外壳中央，将铁磁钢丸填充到外壳与气化模之间，启动通风装置，制备多孔柔性金属型，包括：

将多孔柔性金属型的外壳置于励磁系统的两个轭铁中间，且外壳的边缘与轭铁的间隙为10-15mm；

将气化模置于外壳中央，打开铁磁钢丸的布料口，将铁磁钢丸填入气化模四周；

启动通风装置，先将鼓风机进行负压设置，对外壳中的铁磁钢丸进行夯实，直至孔隙率达到预设要求时停止，再对鼓风机进行吹风冷却的设置。