0引言
球磨机磨球是水泥、电力和冶金矿山工业部门主要消耗件之一。我国铸造磨球在整个磨球生产数量中占有相当大的比重。
1994年和1996年分别由国家建材总局和冶金工业部制订了部颁标准（JC/T533-94，YB/T-1996），铸造磨球的国家标准不久也将公布和实施。目前，铸造磨球的生产工艺基本分为：金属模铸造、砂型铸造及少量的消失模铸造。材质基本为：高、低铬白口铸铁和贝、马氏体球墨铸铁。其中，大部分采用手工生产，机械化程度很低，质量控制的手段和方法也不同。所以，各磨球厂生产磨球的质量差别也较大。
其中，除化学成分、热处理等因素外，磨球的铸造质量和组织是磨球质量的主要控制因素，且模具设计和制造是一个关键工序，也是影响磨球质量和工艺成本的重要环节。我们将在下面进行详细讨论。
1金属模模具设计的原则和应用
金属模铸造磨球和砂型不同。由于磨球在金属模中冷却速度比在砂型中要快得多，加上磨球的特殊的球形形状，决定了如果没有外来铁水补缩的话，其凝固程序必定是外圈先形成一个硬壳，然后逐渐凝固收缩，在球的中心形成缩孔或缩松。这种铸造缺陷使磨球在使用过程中因冲击产生应力集中而开裂。因此，如果将传统砂型工艺的浇铸系统用于金属模铸造磨球，必然会产生问题。
金属模铸造磨球由于冷却速度快，凝固组织细而致密，其硬相组织呈垂直于外表面的放射型排列，这种组织结构对磨球的抗磨特性比较有利。在同样的材质条件下，金属模铸造的磨球比砂型硬度要高出（2～3）HRC，耐磨性提高20～30。由于金属模铸造的一些特有的优点，特别对不再进行高温热处理的直径为30mm以上的低铬铸铁磨球，我们优先推荐采用金属模铸造。目前，金属模铸造磨球有单球和一模多铸两种。后者铸件收得率及生产效率高。一般，只要模具设计合理，可以获得较均匀组织和合格健全的磨球。
有的厂家对直径100mm以上的磨球采用单模浇铸，这种选择也是合理的。
铸造磨球金属模设计的基本考虑和原则是：（1）保证合理的铸件和金属模模具的铁模比，至少为1∶5～6，以保证必要的冷却速度和模具寿命。
（2）内浇口和冒口必须采用预制的保温套或现场制作的保温砂型，以保证冒口中的铁水能及时从内浇口对铸件进行补缩。
（3）合理的浇铸温度和模具温度。
（4）便于制造和操作，尽可能减轻劳动强度。
除此以外，金属模铸造磨球经常遇到的问题是：加工质量不高或定位不准；掉砂、粘模、模具使用寿命不高等。这些问题随着合理的模具设计以及生产工艺的改进，大部分工厂已得到基本解决。但是，最佳的模具设计应切实根椐铸件的凝固状态来确定它的实际尺寸和工艺。这里，应用计算机的凝固模拟软件来解决这个问题是最好的办法了。
2金属模铸造的磨球凝固状态的计算机模拟
目前，利用专用的计算机模拟凝固软件来解决模具设计及优选铸造工艺已愈来愈广泛地得到成功应用。但是，这种软件用于金属模铸造的磨球凝固状态的计算机模拟尚属初始阶段。下面我们简要地介绍利用清华大学CIFT的“铸造之星”
（FT-STAR）对一模多铸的直径为100mm的金属模铸造的磨球进行凝固状态的计算机模拟结果。
