JPH1157516A - 鋳造耐摩耗性中空球 - Google Patents

鋳造耐摩耗性中空球

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JPH1157516A
JPH1157516A JP9236395A JP23639597A JPH1157516A JP H1157516 A JPH1157516 A JP H1157516A JP 9236395 A JP9236395 A JP 9236395A JP 23639597 A JP23639597 A JP 23639597A JP H1157516 A JPH1157516 A JP H1157516A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 中空セラミック製コア上に形成された粉砕用
中空ボール及びその鋳造方法を提供すること。 【解決手段】 鋳造工程中ガスを発生しない中空セラミ
ック製コアの周りに金属製の中空ボールを鋳造する。中
空セラミック製コアは、鋳造工程中セラミック製中実支
持部材によって鋳造ボール内の中心の固定位置に保持す
る。中空セラミック製コアは、ボール本体の鋳造工程に
おいて液状金属の注型中並びに固化中ガスを発生するこ
とがない不活性耐火材で作られているので、中実セラミ
ック製支持部材には、開口も穴も全く設けられていな
い。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐摩耗性鋳造中空
ボールに関し、特に、中空セラミック製コア上に形成さ
れた粉砕用中空ボールに関する。
【０００２】
【従来の技術】鋳造工程中に発生するガスを排出するた
めにボールの側壁にコア穴を設けるようにした粉砕用中
空金属ボールは、周知である。従来技術では、鋳造中空
ボールの側壁に穿設されたコア穴又は開口は、プラグ等
によって閉鎖するのが普通である。
【０００３】米国特許第３，２５４，８４９号は、金属
鋳造工程中に消滅するコアを用いる鋳造中空ボールを開
示している。金型内で金属が固化する際発生したガス
は、ボールの内部からスパイダーアーム又は放射状のパ
イプ型スポークに形成された複数の開口を通して逃出す
る。この特許は、金属の固化中に発生するガスがスパイ
ダーの中空アームを通って逃出するように、スポーク又
はアームを中空にしてその両端を開放するのが有利であ
ることを教示している。
【０００４】粉砕用ボールは、被粉砕物に過度の破砕や
負荷を与えるのを防止するために圧縮力をボールの内部
へ散逸させることができるように中空にしなければなら
ないことが知られている。
【０００５】しかしながら、依然として、従来技術の中
空ボール鋳造方法に随伴する様々な問題を解決する新規
な鋳造方法を求める要望がある。解決すべき問題として
は、コアに作用するフェロスタチック（ferrostatic ）
力によりコアが動く（変位する）という問題がある。
又、従来技術の鋳造方法には、支持体から破断が始まる
可能性があり、ボールの早期破断の原因となる。
【０００６】又、鋳造物（鋳造中空ボール）の一体性
（完全性）を阻害し、早期破断の原因となる鋳造物中の
ガスの発生を回避する鋳造方法を求める要望がある。更
に、金属が中心コア材に浸透する可能性を回避する鋳造
方法を求める要望もある。金属が中心コア材に浸透する
と、不均衡状態を惹起し、最終的にやはり早期破断につ
ながる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って、耐摩耗性鋳造
中空ボールを製造するための新規な方法を求める要望が
あり、従来の耐摩耗性鋳造中空ボールより寿命が長い耐
摩耗性鋳造中空ボールを求める要望がある。本発明の課
題は、上述した従来技術の諸問題を解決することによっ
てこれらの要望を充足することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、溶融シリカ（ＳｉＯ2 ）のような高耐火
材又は溶融石英又は焼成アルミナ（ＡＬ2 Ｏ3 ）のよう
な高耐熱材から作られた球状中空セラミック製コア上に
鋳造した鋳造中空ボールを提供する。
【０００９】本発明の鋳造方法は、球状の中空セラミッ
ク製コア（「中空セラミック製球体」とも称する）を使
用し、それを例えば砂型キャビティのような金型キャビ
ティ内へ装入し、そのコアの周りに液状金属を注型し、
金属を固化させる。中空セラミック製コアは、単一又は
複数の中実バー又は支持部材によって支持し、鋳造ボー
ルの中心の一定部位（固定的な部位）に保持する。複数
のバーを用いる場合は、それらのバーを同一平面内に配
置して中空セラミック製球体を所定部位に支持し、それ
らのバーが中空セラミック製球体に作用するフェロスタ
チック力に抵抗するようにする。一方、単一のバー又は
支持部材を用いる場合は、それを垂直平面内に配置し、
その一端に中空セラミック製コアを取り付けるための取
付け手段を設ける。
【００１０】本発明の方法においては、コアの結合過程
を完成させ、かつ、コアからいかなる微量の有機物質を
も排出させるために１５００°Ｆ（８１６°Ｃ）を越え
る温度で焼成した中空セラミック製コア、あるいは、吹
込み成形された溶融石英の球状中空コアを、中実支持部
材又はアームと組合せて用いるのが有利である。吹込み
成形による溶融石英の場合は、高温焼成サイクルを必要
としない。
【００１１】本発明の方法によれば、注型された液状金
属によってコアが囲繞され、液状金属が固化する過程に
おいて、コアはガスを発生しない。従って、セラミック
製支持部材は中実部材とすることができる。即ち、本発
明ではほとんどあるいは全くガスを発生しないのでガス
を排出する手段を考慮する必要がないから、セラミック
製支持部材には開放穴が形成されていない。本発明の中
空セラミック製コア（球体）は、液状金属の注型過程及
び固化過程中ガスを発生することがない不活性耐火材で
形成されているので、セラミック製支持部材に開放穴を
設ける必要がない。
【００１２】本発明の目的は、耐摩耗性の改良鋳造中空
ボールを提供することである。本発明の他の目的は、耐
摩耗性鋳造中空ボールを製造するための方法を提供する
ことである。本発明の更に他の目的は、構造が簡単で頑
丈であり、かつ、製造費が安い耐摩耗性鋳造中空ボール
を提供することである。
【００１３】
【発明の実施の形態】中空金属ボールは、米国特許第
２，２７５，５９５号に開示されているようなタイプの
粉砕機の作動に首尾よく使用されてきた。本発明の鋳造
中空ボール（以下、「中空ボール」又は単に「ボール」
とも称する）も、粉砕用に使用される場合は、この種の
粉砕機における用法と同様の用法である。このボール
は、外径ほぼ１２−１／４ｉｎ（３１１．１５ｍｍ）、
肉厚ほぼ３−１／２ｉｎ（８８．９ｍｍ）である。
【００１４】本発明の方法によれば、６−１／２ｉｎ
（１６５．１ｍｍ）以下から４０−１／４ｉｎ（１０２
２．３５ｍｍ）の範囲の外径、１−１／４ｉｎ（３１．
７５ｍｍ）から１０ｉｎ（２５４ｍｍ）の範囲の金属肉
厚を有するその他のサイズの中空ボールを製造すること
ができる。もちろん、それより直径が大きい、又は小さ
い、そして肉厚が厚い又は薄いボールでも、本発明の方
法によって鋳造することができる。
【００１５】これらのボールは、ＡＳＴＭ Ａ５３２Ｍ
−９３ＡクラスＩ〜クラスＩＩＩ又はＡ１２８Ｍ−９３
等級”Ａ”〜”Ｆ”等の高耐摩耗性鉄金属又はその他
の適当な材料から鋳造される。これらのボールは、鋳造
後、所望の物理的及び冶金学的特性を得るために熱処理
することができる。ボールのサイズは、それが適用され
る用途によって決定され、他のタイプの粉砕機又はその
他の用途に使用することができる。ここに開示された中
空ボールは、粉砕機の用に供するために熱処理された場
合、同じ材料で製造されて同様に熱処理された中実ボー
ルより衝撃応力及び熱作用に対する抵抗力が高いことが
実験によって実証された。
【００１６】添付図に示された本発明の中空ボール１０
の製造においては、まず、中空セラミック製コア１２を
例えば溶融シリカのような高耐火材、又はその他の高耐
熱セラミック材から作る。セラミック製コア１２は、１
５００°Ｆ（８１６°Ｃ）を越える温度、又は、コア１
２内のいかなる微量の有機物質をも排出させるのに十分
な温度で焼成する。本発明は、金属の鋳造工程中にガス
を発生する米国特許第３，２５４，８４９号に開示され
た消滅性のコア材とは異なり、鋳造又は吹込み成形され
た中空セラミック製コアを用いるという点で大きな利点
を提供する。即ち、本発明が使用する鋳造又は吹込み成
形された中空セラミック製コアは、ボール本体を鋳造す
る前に焼成されたとき、いかなる微量の有機物質をも排
出してしまっているので、ボール本体を鋳造するための
液状金属の注型中並びに固化中液状金属に囲まれたとき
にはガスを発生しない。
【００１７】米国特許第３，２５４，８４９号に開示さ
れた鋳造工程とは異なり、本発明は、消滅性コア材を使
用せず、同特許に開示された中空アーム１１も使用しな
い。本発明は、同特許に開示された粉砕用ボールとして
使用することができる改良された鋳造中空セラミック製
コアを用いるが、本発明に使用されるコア材は、少くと
も１本の中実耐火材又はセラミック製バー又は支持部材
１４によって支持される鋳造又は吹込み成形された球状
中空セラミック製コア１２である。この中実セラミック
製支持部材１４には、開口も穴も全く設けられていな
い。なぜなら、本発明の球状中空セラミック製コア１２
は、ボール本体の鋳造工程において液状金属の注型中並
びに固化中ガスを発生することがない不活性耐火材で作
られているからである。
【００１８】図２は、中空セラミック製コア１２に２本
の耐火材又はセラミック製支持部材１４を締着し、中空
ボール１０の鋳造中支持部材１４によってコア１２をボ
ール１０の中心の固定位置に保持するようにした本発明
の実施形態を示す。かくして、コア１２は、鋳造された
粉砕用ボール１０の中心に位置する。コア１２がボール
１０の鋳造工程中ボール１０の中心に保持されるように
コア１２を支持するために、単一の又は２本以上の耐火
材製支持部材１４を同一平面内に又は必要ならばその他
の態様で用いることができる。
【００１９】図３は、少くとも１本の耐火材又はセラミ
ック製支持部材１４を中空セラミック製コア１２に螺入
（ねじ込み）又は固定等によって締着する本発明の実施
形態を示す。単一のセラミック製支持部材１４を用いる
場合は、それを垂直平面内に配置して中空セラミック製
コア１２を鋳造すべきボール１０の中心の固定位置に保
持する。
【００２０】本発明による粉砕用中空ボール１０の鋳造
においては、耐火材又はセラミック製支持部材１４を利
用して中空セラミック製コア又は球体１２を砂型キャビ
ティ等の金型キャビティ内に保持し、米国特許第３，２
５４，８４９号に開示された鋳造法又はその他の適当な
鋳造法により液状金属を真空作用を用いて又は用いずに
セラミック製コア１２の周りに注型又は吸引し、固化さ
せる。粉砕用中空ボール１０が成形され固化したなら
ば、余分なセラミック製支持部材１４（セラミック製支
持部材１４のボール１０の外壁から突出した部分）を除
去してボール１０の外壁面を平滑にし、次いで、所望の
物理的及び冶金学的特性を得るためにボール１０を熱処
理するか、又は焼固める。
【００２１】以上、本発明を実施形態に関連して説明し
たが、本発明は、ここに例示した実施形態の構造及び形
状に限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲か
ら逸脱することなく、いろいろな実施形態が可能であ
り、いろいろな変更及び改変を加えることができること
を理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に従って鋳造された中空ボール
の外観図である。
【図２】図２は、同一平面内に配置された２つの耐火材
製支持部材を用いて鋳造された中空ボールの断面図であ
り、鋳造は終っているが、耐火材製支持部材の、ボール
の外壁から突出した不要部分を除去する前の状態を示
す。
【図３】図３は、耐火材製中空球又はコアにねじ込んだ
単一の耐火材製バーを用いて鋳造された中空ボールの断
面図である。
【符号の説明】
１０：粉砕用鋳造中空ボール １２：鋳造又は吹込み成形された中空セラミック製コア １４：中実耐火材製又はセラミック製バー又は支持部材

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内部に中空セラミック製コアを有する金
    属製の鋳造中空ボールから成り、該中空ボールの内部に
    該中空セラミック製コアから該中空ボールの外壁にまで
    外方に延長した少くとも１つの中実セラミック製支持部
    材が設けられていることを特徴とする製造物品。
  2. 【請求項２】 該金属製の鋳造中空ボールは粉砕用ボー
    ルを構成するものであることを特徴とする請求項１に記
    載の製造物品。
  3. 【請求項３】 前記少くとも１つの中実セラミック製支
    持部材は、同一平面内に互いに直径方向に対向して配置
    された２つの中実セラミック製支持部材であることを特
    徴とする請求項１に記載の製造物品。
  4. 【請求項４】 前記少くとも１つの中実セラミック製支
    持部材は、複数の中実セラミック製支持部材であること
    を特徴とする請求項１に記載の製造物品。
  5. 【請求項５】 耐摩耗性中空ボールを鋳造するための方
    法であって、 中空セラミック製コアを準備する工程と、 該中空セラミック製コアを鋳造金型キャビティ内の固定
    位置に保持する工程と、 該中空セラミック製コアが液状金属によって囲まれたと
    きガスを発生することなく、該中空セラミック製コアの
    周りに液状金属を注型する注型工程と、 該液状金属を固化させる工程と、から成る耐摩耗性中空
    ボール鋳造方法。
  6. 【請求項６】 前記中空セラミック製コアを、中空ボー
    ルが鋳造されたときその中空ボール内の中心の固定位置
    に位置するように保持するための少くとも１つの中実セ
    ラミック製支持部材を該中空セラミック製コアに取付け
    る工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の耐摩耗
    性中空ボール鋳造方法。
  7. 【請求項７】 前記は、高耐火性材料で作られているこ
    とを特徴とする請求項５に記載の耐摩耗性中空ボール鋳
    造方法。
  8. 【請求項８】 前記注型工程の前に、前記中空セラミッ
    ク製コアからいかなる微量の有機物質をも排出させ、か
    つ、該コアの結合過程を完成させる温度で該コア焼成す
    る工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の耐摩耗
    性中空ボール鋳造方法。
  9. 【請求項９】 前記少くとも１つの中実セラミック製支
    持部材は、前記中空セラミック製コアを前記固定位置に
    保持するために垂直平面内に配置されることを特徴とす
    る請求項６に記載の耐摩耗性中空ボール鋳造方法。
  10. 【請求項１０】 前記中空セラミック製コアは、該コア
    を固定位置に保持するための複数の中実セラミック製支
    持部材によって支持されることを特徴とする請求項５に
    記載の耐摩耗性中空ボール鋳造方法。
  11. 【請求項１１】 前記少くとも１つの中実セラミック製
    支持部材は、前記中空セラミック製コアを固定位置に保
    持するために同一平面内に互いに直径方向に対向して配
    置された２つの中実セラミック製支持部材であることを
    特徴とする請求項６に記載の耐摩耗性中空ボール鋳造方
    法。
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