CN113333730A - 机器人操作的钢包回转台系统 - Google Patents

Abstract

一种金属浇铸设备，包括：装载平台；中间包；第一钢包和第二钢包，包括：底板，设置有开口；收集水口和钢包长水口；钢包滑动闸门，被配置用于在密封位置、浇铸位置和疏通位置之间移动收集水口和钢包长水口，在密封位置，开口是密封的，在浇注位置，开口面对钢包长水口，在疏通位置，开口面对收集水口；(d)回转台，用于固持第一钢包和第二钢包，被配置用于在装载工位与在中间包(1)上方的浇铸工位之间移动第一钢包和第二钢包并固持就位，该金属浇铸设备包括机器人，该机器人被配置用于对固持在装载工位中的第一钢包或第二钢包执行以下操作：将新钢包长水口装载到钢包滑动闸门上，将驱动装置联接到钢包滑动闸门。

Description

机器人操作的钢包回转台系统

技术领域

本发明涉及一种机器人操作的装载工位，该机器人操作的装载工位用于在将新鲜钢包带到中间包上方的浇铸工位之前对装载在旋转的回转台上的新鲜钢包进行预备工作。特别地，本发明涉及一种用于将钢包长水口装载到与钢包的出口联接的钢包滑动闸门(sliding gate)、以及用于将驱动装置联接到钢包和钢包滑动水口两者以驱动钢包滑动闸门的机器人操作的设备。机器人操作的装载工位还被配置用于将驱动装置断开联接并且将用过的钢包长水口从空钢包卸载，该空钢包是最近从中间包上方的浇铸工位移除的。用机器人完成这些操作使操作者免于繁重的工作，并且提高了操作的可重复性。特定的钢包滑动闸门包括紧挨钢包长水口定位的收集水口(collector nozzle)，从而允许在出口阻塞时迅速疏通出口。

背景技术

在金属连续成型过程中，金属熔体(2)从一个冶金容器转移到另一个冶金容器，转移到模具或工具。例如，如图1所示，钢包(11、12)填充有来自熔炉(未示出)的金属熔体、并且转移到中间包(1)上方，以将熔融金属通过钢包长水口(13a-13c)从钢包排放到中间包中。然后可以将金属熔体通过浇注水口(3)从中间包浇铸到模具或工具中，以连续形成板坯、钢坯、梁，薄板坯等。在重力作用下，金属熔体从钢包流出到中间包中，再从中间包流出道模具或工具中。可以通过与钢包和中间包的出口流体连通的滑动水口机构来控制流率。钢包滑动闸门(15)可以用于控制离开钢包的流率，并且甚至在密封位置中断流动。类似地，中间包滑动水口机构(5)可以用于控制离开中间包的流率，并且在密封位置中断流动。

由于将金属浇铸到模具或工具中要连续进行，因此中间包起缓冲作用，并且在整个浇铸操作过程中，中间包中的熔融金属的液位必须保持基本恒定。将中间包中的熔融金属的液位保持基本恒定需要在旧钢包排空之后将填充有熔融金属的新钢包与旧钢包快速交换，以确保将熔融金属准连续地馈送到中间包，使得金属以与其从中间包流出到模具或工具中的速率基本相同的速率浇注到中间包中。由于以下约束条件，此操作变得更加复杂。

首先，由于出于安全原因并且避免任何碰撞，因此不能将钢包(11、12)在车间内从熔炉运送到相应的中间包，钢包长水口(13a-13c)联接到钢包的底板并且在底板下方延伸1m或更长距离，钢包长水口必须在靠近中间包的装载工位处联接到钢包的底板。

其次，为了防止第二钢包(12)中包含的金属与保持在密封位置的钢包滑动闸门(15)的“冷的”运动部分接触而冻结，从而避免卡住机构并且防止钢包滑动闸门打开，内水口的内孔一般填充有堵塞材料(19)，通常是砂或其他颗粒材料，以防止任何金属熔体到达水口机构，从而防止金属冻结以及水口和水口机构系统阻塞。在钢包位于浇铸工位的情况下，将钢包滑动闸门打开到浇铸位置后，砂流出，随后熔融金属可以穿过钢包长水口流入中间包中。然而，有时堵塞材料会与冻结的金属局部结合，形成实心堵塞物，从而阻止堵塞材料流出。因此，内水口被阻塞，并且尽管钢包滑动闸门处于浇铸位置，金属也无法从钢包流出到中间包中。此问题可以通过将疏通工具(19r)插入内水口的孔中或靠近内水口的孔插入疏通工具来轻松解决。疏通工具(19r)可以是加压气体喷枪或长形杆，如图2(c)和图3(c)所展示的。现在，由于与钢包滑动闸门联接的长的钢包长水口(13a-13c)，这种看似简单的操作实际上相当复杂。

为此，在大多数设备中，钢包长水口在装载工位处并不以自主方式联接到滑动水口机构，而是钢包长水口在收集水口上方被插入并且由机器人在浇铸工位处固持就位。这允许在钢包出口阻塞的情况下由机器人将钢包长水口从收集水口移除，以便用疏通工具(19r)从底部更容易地触及钢包出口。一旦阻塞的通道被疏通，钢包滑动闸门就可以移动到密封位置，同时机器人将钢包长水口在收集水口上方重新引入。此时，钢包滑动闸门往回移动到浇铸位置，以开始将熔融金属浇铸到中间包中。

将新填充的钢包从熔炉运送到浇铸设备，其中钢包滑动闸门固定在钢包的底板，但没有驱动装置来驱动形成钢包滑动闸门的板的相对运动。为此，许多冶金设备使用回转台(30)，该回转台包括用于将第一钢包(11)固持在中间包(1)上方的浇铸工位的第一固持装置、以及用于将充满熔融金属的第二钢包(12)固持在装载工位的第二固持装置。当第一钢包将包含在其中的熔融金属排放到中间包中时，一旦第一钢包被排空，第二钢包就可以准备进行相同的操作。特别地，比如液压活塞等驱动装置可以联接到钢包的底板和钢包滑动闸门，以允许驱动钢包的底板和钢包滑动闸门。

US 2006/0118268描述了一种钢包滑动闸门，该钢包滑动闸门被配置用于自主地固持并排设置的钢包长水口和收集水口。可以使用一个或多个比如液压活塞等驱动装置，以通过在其中开口被密封的密封位置、其中开口与钢包长水口流体连通的浇铸位置、以及其中开口与收集水口流体连通的疏通位置之间移动钢包滑动闸门的板来驱动钢包滑动闸门。这样，在内孔阻塞的情况下，钢包滑动闸门移动到疏通位置，从而可以容易地通过短的收集水口孔引入疏通工具(19r)来破坏结合有凝固金属的堵塞材料。一旦堵塞材料可以再次流动，钢包滑动闸门就将收集水口移动到与钢包出口不对准的位置，并且使钢包长水口进入浇铸位置，以使熔融金属穿过钢包长水口流入中间包中。疏通工具(19r)的操纵可以有利地由位于浇铸工位附近的机器人来执行。与上述通过机器人固持钢包长水口相比，明显的优势在于，使用此钢包滑动闸门，不需要机器人来固持钢包长水口，并且替代地，可以将机器人用于操纵疏通工具(19r)。否则，此操作必须由人类操作者手动执行，或者必须在浇铸工位附近安装第二机器人以疏通内孔。与机器人执行此操作相比，手动操纵一般更费力并且花费更长的时间。这是不利的，因为钢包不向中间包供给新鲜熔融金属的时间越长，中间包中的熔融金属的液位就越低，和/或浇铸操作必须以较低的流率进行的时间就越长，这会破坏因此生成的梁的质量。在图2(a)-(d)和图3(a)-(d)中展示了这种类型的并排地固持收集水口和钢包长水口的钢包滑动闸门的示例，并且在下文中对其进行更详细的讨论。

US 8215375描述了一种具有至少一个多功能机器人的连续浇铸设备，该至少一个多功能机器人用于在连续浇铸设备实施多种不同的受工艺控制的或自动化的干预。布置在旋转柱处的可枢转臂上的多功能机器人可以通过枢轴臂在缩回位置与工作位置之间枢转，该旋转柱被紧固到连续浇铸设备的浇注平台和机器人。机器人也可相对于其臂移动。

在浇铸工位将经排空的第一钢包与经填充的第二钢包快速交换的操作仍然是精细的操作。在内孔阻塞的情况下——这可能增加中间包未被新鲜熔融金属的时间——此操作变得更加关键。在金属浇铸行业中，需要可重复且时间更短的钢包交换操作。本发明提出了一种金属浇铸设备，该金属浇铸设备具有全自动钢包更换操作，包括在钢包的出口被冻结的堵塞材料(19)阻塞的情况下允许可重复且在所有情况下时间更短的交换操作。在以下各章节中将更详细地说明本发明的这些优点和其他优点。

发明内容

本发明的目的通一种金属浇铸设备来实现，该金属浇铸设备包括：

(a)装载平台，

(b)中间包，

(c)第一钢包和第二钢包，该第一钢包和该第二钢包中的每一个包括：

·底板，该底板设置有开口，

·收集水口和钢包长水口，

·钢包滑动闸门，该钢包滑动闸门被配置用于可逆地接纳和支撑该收集水口和该钢包长水口、并且进一步被配置用于与驱动装置联接，该驱动装置用于在密封位置、浇铸位置、以及疏通位置之间驱动该钢包滑动闸门，在该密封位置，该开口是密封的，在该浇注位置，该开口与该钢包长水口流体连通，在该疏通位置，该开口与该收集水口流体连通，

(d)回转台，该回转台至少包括分别用于固持该第一钢包和该第二钢包的第一固持装置和第二固持装置，其中，该钢包回转台被配置用于在与该装载平台相邻的装载工位与在该中间包上方的浇铸工位之间移动该第一钢包和该第二钢包并将其固持就位，

其中该金属浇铸设备包括机器人，该机器人被配置用于对固持在该装载工位中的该第一钢包或该第二钢包执行以下操作：

·将新钢包长水口装载到该钢包滑动闸门上，以及

·将驱动装置联接到钢包滑动闸门。

该机器人优选地还被配置用于从在从该浇铸工位移动之后固持在该装载工位的经排空的第一钢包或第二钢包移除下列装置：

·该钢包长水口，以及

·该驱动装置。

优选地，该装载平台包括工具储存架，该工具储存架包含在该机器人的可到达距离内的一个或多个备用钢包长水口。备用钢包长水口可以在储存架中或在单独烤炉中预热。储存架优选地包括一个或多个驱动装置和/或附加的备用收集水口、和/或工具。

在优选实施例中，该机器人被移动地安装在该装载平台上，使得该机器人能够与第一轴线(X)和/或垂直于该第一轴线(X)的第二轴线(Y)地平移，或者以上述两种运动的组合平移，和/或绕垂直于该第一轴线和该第二轴线(X，Y)的竖直轴线(Z)旋转，以便到达该储存架并从其取回任何工具或部件并且到达固持在该装载工位处的该第一钢包或该第二钢包的钢包滑动闸门，以执行装载/卸载钢包长水口的操作以及联接/移除驱动装置的操作。

钢包滑动闸门对本发明而言是很重要的。在第一实施例中，钢包滑动闸门包括：

(a)上板，该上板包括：

·固定表面和底部滑动表面，该固定表面和该底部滑动表面彼此间隔开该上板的厚度；

·上孔，该上孔从该固定表面延伸到该底部滑动表面，并且其中

·该上板的固定表面被刚性地固定到相应的第一钢包或第二钢包的下部，其中该上孔与该开口流体连通，

(b)下板，该下板包括：

·水口滑动表面和顶部滑动表面，该水口滑动表面和该顶部滑动表面彼此间隔开该下板的厚度；

·下孔，该下孔从该顶部滑动表面延伸到该水口滑动表面，其中

·该下板被滑动地安装，使得该顶部滑动表面能够沿着该底部滑动表面平移地滑动，以使该下孔与该上孔流体连通和不流体连通，以及其中

(c)抽屉，该抽屉被配置用于刚性地固持钢包长水口和收集水口，该钢包长水口具有在长水口上表面处开放的长水口孔，该收集水口具有在收集水口上表面处开放的收集水口孔，该抽屉被移动地安装，以便使该长水口上表面和该收集水口上表面沿着该下板的水口滑动表面在长水口位置与收集水口位置之间平移，在该长水口位置，该长水口孔与该下孔流体连通，在该收集水口位置，该收集水口孔与该下孔流体连通，

(d)该驱动装置联接到该下板以驱动该下板的平移，以及

(e)抽屉驱动装置，其联接到该抽屉以驱动该抽屉的平移，

其中，该驱动装置联接到该下板、并且包括缸和活塞，该缸刚性地且可逆地联接到相应的第一钢包或第二钢包的底部，该活塞刚性地且可逆地固定到该下板，该驱动装置被配置用于移动该下板以使该下孔与该上孔对准或不对准，并且

其中，该抽屉驱动装置联接到该抽屉、并且包括缸和活塞，该缸刚性地且可逆地联接到相应的第一钢包或第二钢包的底部，该活塞刚性地且可逆地固定到该抽屉，该抽屉驱动装置被配置用于移动该抽屉以使该长水口孔和该收集水口孔与该下孔对准或不对准。

在替代性实施例中，钢包滑动闸门包括：

(a)上板，该上板包括：

·固定表面和底部滑动表面，该固定表面和该底部滑动表面彼此间隔开该上板的厚度；

·上孔，该上孔从该固定表面延伸到该底部滑动表面，并且其中

·该上板的固定表面被刚性地固定到相应的第一钢包或第二钢包的下部，其中该上孔与该开口流体连通，

(b)下板，该下板包括：

·水口表面和顶部滑动表面，该水口表面和该顶部滑动表面彼此间隔开该下板的厚度；

·第一孔和第二孔，该第一孔和该第二孔中的每一个从该顶部滑动表面延伸到该水口表面，其中

·该下板被滑动地安装，使得该顶部滑动表面能够沿着该底部滑动表面滑动，以使该第一孔和该第二孔中的每一个与该上孔流体连通和不流体连通，并且其中

·该水口表面被配置用于刚性地且可逆地联接到该钢包长水口和该收集水口，该钢包长水口具有与该第一孔流体连通的钢包孔，该收集水口具有与该第二孔流体连通的收集水口孔，

并且其中，该驱动装置联接到该下板、并且包括缸和活塞，该缸刚性地且可逆地联接到相应的第一钢包或第二钢包的底部，该活塞刚性地且可逆地固定到该下板，该驱动装置被配置用于移动下板以使该第一孔和该第二孔与该上孔对准或不对准。

该驱动装置可以被液压地或气动地或电动地致动。该钢包回转台的至少第一固持装置和第二固持装置中的每一个均可以设置有：

·用于经由软管致动该驱动装置的加压流体源，或电力源，以及

·优选的储存工位，用于储存准备联接到钢包滑动闸门的驱动装置。

在优选实施例中，设置了预热烤炉，用于使装载在位于该装载工位处的第一钢包或第二钢包的钢包滑动闸门上的新钢包长水口达到并保持在预热温度。该预热烤炉可以作为加热储热架或单独烤炉的替代或补充来设置，用于在将新钢包长水口联接到钢包之前对该新钢包长水口进行预热。

在优选实施例中，该机器人还被配置用于：

·在用过的钢包长水口从经排空的钢包移除后检查该用过的钢包长水口的状态，

·评估该用过的钢包长水口是否在清洁后能够重新使用或者是否必须将其丢弃，以及

·有利地用氧气喷淋器来清洁该用过的钢包长水口，以移除附着在该用过的钢包长水口的壁上的任何残留物。

本发明还涉及一种用于浇铸熔融金属的方法，该方法包括以下步骤：

(a)提供如上文所描述的金属浇铸设备，其中，

·该第一钢包充满熔融金属并且处于该浇铸工位中，并且

·该第二钢包充满熔融金属并且处于该装载工位中，

·该第一钢包的钢包滑动闸门处于该密封位置、与一个或多个驱动装置或可选的抽屉驱动装置联接、并且设置有钢包长水口和收集水口，

·该第二钢包的钢包滑动闸门处于该密封位置但不包括钢包长水口和操作的驱动装置以及操作的抽屉驱动装置，

(b)使该第一钢包的钢包滑动闸门进入浇铸位置，以便将熔融金属从该第一钢包穿过该钢包长水口浇铸到该中间包中，

(c)在前一步骤期间，

·用该机器人将新钢包长水口装载到该第二钢包的钢包滑动闸门上，以及

·用该机器人将该驱动装置联接到该第二钢包的滑动板水口机构，

(d)当该第一钢包基本为空时，使该第一钢包的钢包滑动闸门进入该密封位置，然后

(e)通过将该第一钢包从该浇铸工位移动到该装载工位并且伴随地将该第二钢包从该装载工位移动到该浇铸工位，来交换该第一钢包和该第二钢包的位置，

(f)使该第二钢包的钢包滑动闸门进入浇铸位置，并且将熔融金属从该第二钢包穿过该钢包长水口浇铸到该中间包中。

在优选实施例中，该方法在步骤(f)期间包括以下步骤：

(g)用该机器人从该经排空的第一钢包的钢包滑动闸门移除用过的钢包长水口，并且将该用过的钢包长水口储存以供整修或作为废物丢弃，以及

(h)用该机器人将该一个或多个驱动装置从该第一钢包的滑动水口机构断开联接并移除，并且将该一个或多个驱动装置储存以供进一步使用，

(i)移除该经排空的第一钢包，以及

(j)在该装载工位处将充满熔融金属的新钢包装载到该钢包回转台的第一固持装置上，其中，像步骤(a)中的第二钢包一样，该新钢包包括处于该密封位置的钢包滑动闸门但不包括钢包长水口。

在许多情况下，第一钢包的开口填充有堵塞材料，以防止金属与钢包滑动闸门的上板的冷表面接触而凝固。堵塞材料一般呈颗粒形状。在某些情况下，一些熔融金属会渗过颗粒状堵塞材料并且凝固，从而形成固体团块，该固体团块阻塞开口，从而使在步骤(b)中第一钢包的钢包滑动闸门进入浇铸工位时阻止任何熔融金属从开口流出。当发生这种阻塞时，可以执行以下步骤以疏通开口。

·使该第一钢包的钢包滑动闸门进入疏通位置，

·用适当的疏通工具通过破坏该堵塞材料来疏通该第一钢包的开口，

·当该堵塞材料开始从该收集水口流出时，使该第一钢包的钢包滑动闸门进入浇铸位置，以便将熔融金属从该第一钢包穿过因此消除堵塞的开口并穿过该钢包长水口浇铸到该中间包中。

交换该第一钢包和该第二钢包的位置的步骤(e)优选地包括以下步骤：

·抬升该第一钢包和该第二钢包，直到该第一钢包和该第二钢包的钢包长水口都脱离该中间包并且在竖直方向(Z)上高于该中间包为止，

·使该回转台绕该竖直轴线(Z)旋转180°，以使该第一钢包高于该装载工位，并且使该第二钢包高于该浇铸工位并高于该中间包，

·使该第一钢包和该第二钢包下降到它们各自的装载工位和浇铸工位，该第二钢包的钢包长水口被插入该中间包中。

在优选实施例中，该机器人还：

·在用过的钢包长水口从经排空的钢包移除后检查该用过的钢包长水口的状态，

·评估该用过的钢包长水口是否在清洁后能够重新使用或者是否必须将其丢弃，以及

·用氧气喷淋器来清洁该用过的钢包长水口，以移除附着在该用过的钢包长水口的壁上的任何残留物。

附图说明

在这些附图中，

图1(a)-(f)描绘了将经排空的第一钢包从浇铸工位换出并且在满的第二钢包在装载工位处准备好之后用第二钢包替换第一钢包的各个步骤。

图2(a)-(d)示出了根据本发明的第一实施例的使用钢包滑动闸门将阻塞的钢包出口疏通的各个步骤。

图3(a)-(d)示出了根据本发明的第二实施例的使用钢包滑动闸门将阻塞的钢包出口疏通的各个步骤。

具体实施方式

如图1(a)-(f)所展示的，根据本发明的金属浇铸设备包括第一钢包(11)和第二钢包(12)。第一钢包被固持在中间包(1)上方的浇铸工位处，该浇铸工位用于将第一钢包(11)中包含的熔融金属(2)转移到中间包(1)中。中间包将熔融金属输送到工具或模具中。通过此系统，中间包中包含一定体积的熔融金属，在熔融金属从第一钢包(11)到中间包(1)的整个转移过程中，该体积保持基本恒定。当第一钢包已被排空其内容物时，必须尽可能快速地用充满熔融金属并完全换挡的第二钢包(12)替换第一钢包，以继续将熔融金属(2)转移到中间包(1)，以便使中间包中的熔融金属的液位保持基本恒定，同时保持熔融金属从中间包流出到工具或模具中的流率。

钢包(11、12)包括设置有开口(11o、12o)的底板。设置有内孔的内水口(18)使中间包的内部体积与开口(11o、12o)流体连通。钢包(11、12)还包括钢包滑动闸门(15)，该钢包滑动闸门被配置用于可逆地接纳和支撑钢包长水口、并且用于与驱动装置(17)联接，该驱动装置用于在密封位置与浇铸位置之间驱动钢包滑动闸门，在密封位置，开口是密封的，在浇注位置，开口与钢包长水口(13a-13c)流体连通。

根据本发明的钢包的钢包滑动闸门(15)还被配置用于可逆地接纳和支撑收集水口(14a、14b)。驱动装置(17)或抽屉驱动装置(17w)进一步被配置用于将钢包滑动装置(15)驱动至疏通位置，在该疏通位置，开口与收集水口(14)流体连通。如下面更详细解释的，当钢包滑动闸门由于阻塞而处于浇铸位置时，如果没有熔融金属流出钢包，则使用疏通位置。

为了加快经排空的第一钢包(11)与填满的第二钢包(12)之间的交换，第一钢包和第二钢包由旋转的回转台(30)的相应第一固持装置和第二固持装置支撑(参见图1(a))。第一固持装置和第二固持装置是叉形臂，其在距中心旋转轴线(Z)“臂长”处固持第一钢包和第二钢包(11、12)。回转台绕中心旋转轴线(Z)的旋转允许第一钢包和第二钢包在以下位置之间移动：

·浇铸工位，其中第一钢包或第二钢包(11、12)中的一个固持在中间包上方，钢包长水口(13a-13c)部分地插入中间包内，以及

·装载工位，其中第一钢包或第二钢包中的另一个在装载工位处换挡，以准备在换挡的钢包移到浇铸工位中时将熔融金属转移到中间包中。

由于钢包长水口(13a-13c)部分地插入中间包(1)中，因此回转台(30)在绕中心旋转轴线(Z)旋转之前必须首先抬升第一钢包和第二钢包，以驱动第一钢包(11)的钢包长水口(13a)离开中间包(1)并且到达中间包上方位置，以避免第一钢包和第二钢包的钢包长水口与中间包碰撞。

用装载平台(20)进行装载，该装载平台包括工具和备用零件，比如新钢包长水口(13b，13c)、新收集水口(14)、或备用驱动装置(17)。如上文所解释的，钢包不能横跨车间在熔炉与浇铸设备之间运输，因为长的钢包长水口(13a-13c)从钢包的底板突伸出。因此，没有钢包长水口(13a-13c)的、充满熔融金属的新鲜钢包到达浇铸工位。充满熔融金属(2)的新鲜钢包(11、12)到达回转台(30)，钢包滑动闸门(15)固定到钢包的底板，但没有可操作的驱动装置(17)，并且收集水口(14)联接到钢包滑动闸门。收集水口非常短，并且可以附接到钢包并横跨车间运送，而没有任何碰撞的风险。因此，当新鲜钢包(12)在装载工位处停靠在回转台(30)上时，新钢包长水口(13a-13c)可以联接到该新鲜钢包。同时，驱动装置(17)必须联接到钢包(11、12)和钢包滑动闸门(15)，并且必须通过将其连接到用于液压或气动驱动装置(17)的加压流体源或连接到用于电动驱动装置(17)的电力源来被激活。

本发明提出在装载平台(20)上或附近提供机器人(21)，而不是由人类操作者手动进行这些操作。机器人(21)被配置用于将新钢包长水口(13b)装载到钢包滑动闸门(15)上，并且用于将驱动装置(17)联接到钢包滑动闸门(15)。

浇铸设备)

图1(a)-(f)展示了利用根据本发明的设备的连续浇铸操作的各个步骤。在以下各章节中将更详细地讨论经排空的第一钢包(11)与经填充的第二钢包(12)的交换。图1(a)示出了回转台(30)，该回转台包括用于固持第一钢包和第二钢包(11、12)的第一固持装置和第二固持装置。回转台位于中间包附近，使得第一固持装置和第二固持装置中的每一个都可以将钢包(11、12)带到浇铸工位，其中钢包长水口部分地插入在中间包中、低于在稳定条件下使用期间中间包中包含的熔融金属的液位。图1(a)示出了这样的配置，其中第一钢包(11)部分地填充有熔融金属、由回转台(30)的第一固持装置固持在浇铸工位处。第一钢包在中间包(1)上方，其中钢包水口(13a-13c)部分插入在中间包中、并且部分地浸入到中间包中包含的熔融金属的液位之下。第一钢包(11)的钢包滑动闸门(15)联接到驱动装置(17)，该驱动装置被配置成使滑动水口机构的板在上述的密封位置、浇铸位置以及疏通位置之间移动。在图1(a)-(f)的实施例中，驱动装置(17)是液压活塞，其通过软管(17t)连接到加压流体源(17h)。驱动装置(17)可以是气动的或电动的，但是液压驱动装置是优选的。

直接来自炉的充满熔融金属的第二钢包(12)由回转台(30)的第二固持装置固持在装载工位处，该装载工位处在装载平台(20)的机器人可到达范围内。第二钢包(12)的钢包滑动闸门(15)处于密封位置。与第一钢包(11)不同，第二钢包(12)没有准备好浇铸熔融金属，因为它没有任何钢包长水口(13b)和任何驱动装置(17)。可以使第二钢包(12)已经配备有驱动装置(17)，但是该驱动装置并不处于操作状态，因为它并未连接到与针对液压和气动驱动装置的任何加压流体源、也未连接到针对电动驱动装置的电力源。一般地，第二钢包(12)到达回转台时没有任何驱动装置(17)，并且在具有驱动装置的少数情况下，该驱动装置也是不发生作用的。

装载平台(20)包括储存架(29)，该储存架具有用于准备第二钢包(12)以便浇铸所需的各种工具(未示出)、并且具有备用钢包长水口(13b、13c)。优选地，排在第一个的用于与钢包联接的钢包长水口(13a、13c)在储存架(29)中或在机器人的可到达范围内的单独烤炉中预热，以避免在浇铸工位开始浇铸操作后当熔融金属流过钢包收集水口时受到任何严峻的热冲击。在某些情况下，平台可以包括备用驱动装置(17)，并且可能包括备用收集水口(14)，然而在用来自熔炉的熔融金属填充钢包之前，收集水口(14)优选地在单独的整修工位中联接至第二钢包。

优选地，用于驱动第二钢包(12)的钢包滑动闸门(15)的驱动装置(17)和可选的抽屉驱动装置(17w)(以下相对于图2(a)-(d)所展示的第一实施例定义)被储存在回转台(30)的第二固持装置上或在其附近。优选地将驱动装置储存在第一固持装置和第二固持装置上，因为这样一来，不必每次在联接到钢包或从钢包移除时与(抽屉)驱动装置连接和断开连接，因为如图1(a)所示，最方便地是将加压流体源(17h)也定位在第一固持装置和第二固持装置上或在其附近。

图1(b)示出了当第一钢包(11)将其熔融金属内容物排放到中间包中时，机器人(21)从储存架(29)上取下新钢包长水口(13b)并且将新钢包长水口联接到第二钢包(12)的钢包滑动闸门(15)，在第二钢包在装载工位的整个停留期间将该钢包滑动闸门保持在密封位置。如上文所解释的，在优选实施例中，在被装载到钢包滑动闸门上之前，新钢包长水口(13b)在储存架29中或在机器人(21)的可到达范围内的单独烤炉中被加热至预热温度。在浇铸之前，对钢包长水口进行预热降低了由于严峻的热冲击而破裂的风险，因为在浇铸操作开始时熔融金属才开始流过钢包长水口。由于设置有新钢包长水口13b的第二钢包12在被移动到浇铸工位之前可以在装载工位保持停留一定的时间以等待第一钢包11被排空，因此新钢包长水口(13b)有时间冷却下来，失去了预热操作的所有益处。为此，在图1(c)所展示的本发明的优选实施例中，作为在储存架或单独烤炉中对新钢包长水口进行预热的补充或替代，可以在装载工位处设置预热烤炉(25)，用于使装载在位于装载工位处的第二钢包(12)的钢包滑动闸门(15)上的新钢包长水口(13b)(可选地达到并)保持在预热温度。通过该预热烤炉(25)，钢包长水口在所需的预热温度下到达浇铸工位，并且浇铸可以在由于热冲击而破裂的风险较低的情况下开始。预热烤炉(25)可以移动地联接到装载平台(20)，或者联接到回转台的第一固持装置和第二固持装置。预热烤炉优选地呈打开的书本的形式，一旦新钢包长水口(13b)已经装载到钢包滑动闸门(15)上预热烤炉就将在该新钢包长水口上闭合。机器人(21)可以操纵烤炉以使其进入预热位置。

机器人(21)可以优选地沿水平面(X，Y)移动，并且具有几个自由度，优选地具有至少五个或至少七个自由度。机器人必须能够到达储存架(29)来收集或存放工具和/或浇铸部件，而且还必须能够到达停留在装载工位处的钢包的钢包滑动闸门(15)。机器人必须具有足够的自由度，以执行确保浇铸设备的连续浇铸操作所需的所有连接以及断开连接以及联接和断开联接。

特别地，如图1(b)和图1(c)所示，机器人必须被配置用于钢包长水口(13a-13c)和(抽屉)驱动装置(17、17w)的(断开)联接、并且用于软管(17t)与(抽屉)驱动装置(17、17w)的(断开)联接。在图1(a)-(f)中，回转台(30)的第一固持装置和第二固持装置均设置有：

·储存工位，用于储存一个或多个(抽屉)驱动装置(17、17w)，以及

·加压流体源，连接到该一个或多个(抽屉)驱动装置，用于驱动钢包滑动闸门(15)。

通过这种配置，机器人(21)所需要做的就是在第二固持装置处从其储存工位收集驱动装置(17)并且将其联接到钢包和钢包滑动闸门(15)。如果驱动装置被储存在储存架(29)中，或者如果储存在储存工位中的驱动装置必须更换成储存在储存架(29)中的新驱动装置，则除了将一个或多个(抽屉)驱动装置(17、17w)联接到钢包和钢包滑动闸门(15)之外，机器人(21)还必须将一个或多个软管(17t)连接到相应的(抽屉)驱动装置，以使驱动装置操作以驱动钢包滑动闸门。

如图1(d)所示，当第一钢包(11)基本为空时，它必须由在装载位置处等待的满的第二钢包(12)替换。在图1(a)-(f)所展示的实施例中，回转台(30)被配置用于将第一钢包和第二钢包(11、12)升高到旋转高度，以确保在回转台旋转时，第一钢包和第二钢包的钢包长水口(13a、13b)不会与中间包(1)或浇铸设备的任何其他元件碰撞。如图1(e)所示，回转台(30)还被配置用于绕竖直轴线(Z)旋转，以便以单次运动来交换第一钢包和第二钢包的位置，该第一钢包和第二钢包仍保持在高于相应的装载位置和浇铸位置的旋转高度。最后，回转台(30)必须被配置成将第一钢包和第二钢包降低到其相应的装载工位和浇铸工位，如图1(f)所示。

回转台的运动以及第一钢包和第二钢包两者的钢包滑动闸门(15)的运动必须完全同步，以防止熔融金属从第一钢包和第二钢包中的任何一个的任何不希望的滴落或流出。

机器人(21)还必须被配置用于从位于装载工位处的经排空的第一钢包(11)移除钢包长水口(13a)和驱动装置(17)。可以将用过的钢包长水口(13a)清洗并储存以供进一步使用，也可以将其丢弃到废弃箱(27)中。驱动装置(17)可以储存在回转台(30)的第一固持装置上的储存工位中，而不必将其与加压流体源断开连接，或者在其已与加压流体源断开连接之后储存到装载平台的储存架(29)中。现在可以将已剥离钢包长水口(13a)和驱动装置(17)两者的经排空的第一钢包(11)移除到维修工位进行整修。可以从熔炉带出充满熔融金属的新钢包，并且将其装载到回转台的现在空的第一固持装置上，以启动整个操作，如上文所讨论的图1(a)至图1(f)所展示的。

机器人(21)

机器人(21)可以具有至少五个、优选地至少六个或七个自由度。机器人优选地被移动地安装在装载平台(20)上，使得机器人可以与第一轴线(X)和/或垂直于第一轴线(X)的第二轴线(Y)平行地平移，或者以上述两种运动的组合平移。机器人(21)可以优选地绕垂直于第一轴线和第二轴线(X、Y)的竖直轴线(Z)旋转。通过这些运动的组合，机器人必须能够到达储存架(29)并从该储存架取回任何工具或部件，并且能够到达第一钢包或第二钢包(11、12)的钢包滑动闸门(15)，该第一钢包或第二钢包被固持在装载工位以便进行以下所描述的操作。使用Kuka Foundry型机器人KR480获得了出色的结果。

机器人被配置用于将钢包长水口(13a-13c)和驱动装置(17)联接到充满熔融金属的钢包(11、12)及其钢包滑动闸门(15)。机器人还被配置用于从在从浇铸工位移动之后固持在装载工位的经排空的第一钢包或第二钢包(11、12)移除用过的钢包长水口(13a-13c)和驱动装置(17)。为了避免严峻的热冲击，优选地，在钢包长水口(13b)在装载工位处联接到钢包的钢包滑动闸门(15)之前，该钢包长水口被包围在预热工位中。机器人可以将钢包长水口从储存架(29)操纵到预热工位(未示出)，然后将其联接到钢包滑动闸门(15)。类似地，为了从经排空的第一钢包(11)移除钢包长水口，机器人可以将钢包长水口移除、将其带到加压气体(例如氧气)清洁工位(未示出)和预热工位或储存架(29)以供进一步使用。可替代地，如果钢包长水口磨损太过而无法进一步使用，则机器人可以将其抛弃到废弃箱(27)中。

机器人还被配置用于在用过的钢包长水口(13a-13c)从经排空的钢包移除后检查该用过的钢包长水口的状态。在优选实施例中，机器人被配置用于评估用过的钢包长水口是否在清洁后可以重新使用或者是否必须将其丢弃。这可以通过机器人的人工智能编程来实现，该人工智能编程可以“学习”以判断该用过的钢包长水口是可以重新使用的还是必须丢弃。机器人还优选地被配置用于有利地用氧气喷淋器来清洁用过的钢包长水口，以移除附着在用过的钢包长水口的壁上的任何残留物。

钢包滑动闸门(15)

适用于本发明的钢包滑动闸门(15)包括上板(15u)和下板(15d)。上板包括固定表面和底部滑动表面、以及上孔，该固定表面和底部滑动表面彼此间隔开上板的厚度，该上孔从固定表面延伸到底部滑动表面。上板的固定表面被刚性地固定到相应的第一钢包或第二钢包(11、12)的下部，其中上孔与开口(11o、12o)流体连通。如图2(a)和图3(a)所示，开口一般由内水口(18)的内孔的下游端部形成。在从钢包(11、12)到中间包(1)中的整个浇铸操作过程中，上板(15u)相对于开口(11o、12o)和内水口(18)是固定的。

下板(15d)包括水口滑动表面和顶部滑动表面、以及一个或两个下孔，该水口滑动表面和顶部滑动表面彼此间隔开下板的厚度，该一个或两个下孔从顶部滑动表面延伸到水口滑动表面。下板(15d)被滑动地安装，使得顶部滑动表面可以沿着底部滑动表面平移地滑动，以使该一个或两个下孔与上孔流体连通和不流体连通。可以通过激活驱动装置(17)来平移地移动下板。驱动装置可以包括刚性地且可逆地联接到第一钢包或第二钢包(11、12)的底部的缸(17c)、以及可逆地固定到下板(15d)的活塞(17p)。例如，驱动装置(17)可以是液压活塞或气动活塞。

在图2(a)-(d)所展示的第一实施例中，下板(15d)包括仅一个下孔。该实施例的钢包滑动闸门包括抽屉(15w)，该抽屉被配置用于刚性地固持并排的钢包长水口(13a-13c)和收集水口(14)。钢包长水口具有上游在长水口上表面处开口并且下游在长水口下端处开口的长水口孔。类似地，收集水口(14)具有上游在收集水口上表面处开口并且下游在收集水口下端处开口的收集水口孔。如本领域中公知的，收集水口比钢包长水口短得多，使得当钢包在浇铸位置时，收集水口下端远远地离开中间包、并且可被比如棒杆或加压气体喷枪等疏通工具(19r)轻松触及。抽屉被移动地安装，以便使长水口上表面和收集水口上表面沿着下板(15d)的水口滑动表面在以下位置之间平移：

·长水口位置，其中长水口孔与下孔流体连通

·收集水口位置，其中收集水口孔与下孔流体连通，以及优选地，

·密封位置，其中下孔的下游端被密封并且既不与钢包孔也不与收集水口孔流体连通。

抽屉(15w)的密封位置是优选的，但不是必需的，因为可以通过将下板的下孔移动成不与上板的上孔对准而停止来自钢包的流动。像下板一样，抽屉(15w)可以通过激活抽屉驱动装置(17w)来平移地移动。抽屉驱动装置可以包括刚性地且可逆地联接到第一钢包或第二钢包(11、12)的底部的缸(17c)、以及可逆地固定到抽屉(15w)的活塞(17p)。例如，抽屉驱动装置(17w)可以是液压活塞或气动活塞。致动抽屉驱动装置(17w)允许移动抽屉(15w)，以使长水口孔和收集水口孔与下孔对准和不对准。

图2(a)至图2(d)示出了根据第一实施例的用于通过钢包滑动闸门来发起从钢包(11、12)到中间包(1)的浇铸操作的各个步骤。图2(a)示出了已经到达浇铸工位的新钢包(11、12)。钢包滑动闸门处于密封位置，其中下板(15d)的下孔与上板(15u)的上孔未对准。内水口(18)的内孔以及上孔填充有堵塞材料(19)，该堵塞材料可以是砂或任何其他颗粒材料，用于防止滑动机构被凝固的金属冻结。抽屉(15w)可以被定位在长水口位置，其中长水口孔与下孔流体连通。由于上孔的下游端被下板密封，因此不允许金属流过钢包。在本文件中，上游和下游是根据金属熔体的预期流动方向定义的。一旦钢包在浇铸工位，就可以开始浇铸。

如图2(b)所示，为了开始浇铸，驱动装置(17)使下板和钢包长水口平移，直到使下孔和钢包孔与上孔流体连通为止，从而形成从内孔到长水口孔的连续流道。在正常情况下，在钢包中的熔融金属的压力的驱动下，堵塞材料(19)穿过下孔和长水口孔流出。一旦堵塞材料(19)被排出，熔融金属就穿过长水口孔从钢包中流出。此操作需要几秒钟，并且从中间包到工具的浇铸可以连续进行。然而，在某些情况下，堵塞材料可能由于熔融金属从其渗过并凝固而形成凝固的团块，从而在堵塞材料(19)的颗粒之间形成粘连。取决于如此凝固的团块的尺寸和阻力，这可能导致内孔和上孔的阻塞，并且没有熔融金属可以从钢包流出。这种情况相比常规情况更确切地说是异常情况，但是一旦发生，将给浇铸操作带来严重问题。为此，许多操作者并不愿意将钢包长水口(13a-13c)固定在钢包滑动闸门(15)上，而是宁愿在钢包位于浇铸工位时使用机器人将钢包长水口固持就位。通过根据本实施例的钢包滑动闸门(15)，即使如下所述将钢包长水口(13a-13c)固定到抽屉(15w)，阻塞的内孔和/或上孔也可以非常迅速地疏通。

如图2(c)所展示的，抽屉驱动装置(17w)使抽屉(15w)平移，以便使收集水口(14)与下孔和上孔流体连通。由于收集水口比钢包长水口短得多，在中间包上方留有足够的空隙，因此容易引入疏通工具(19r)，使之穿过收集水口的下游端、穿过上孔和下孔直至内孔。疏通工具可以是金属棒杆，该金属棒杆可以用于通过撞击如此凝固的堵塞材料来破坏凝固的团块。可替代地，疏通工具(19r)可以是加压气体喷枪，其喷射比如氧气等加压气体射流。疏通工具(19r)可以手动地或由机器人操纵。

固体团块一旦破裂，堵塞材料(19)的颗粒就开始穿过收集水口流出，并且如图2(d)所示，浇铸可以正常开始。抽屉(15w)可以平移，以便使钢包孔与下孔和上孔以及内孔流体连通以开始浇铸操作。如果抽屉在收集水口位置与钢包位置之间包括如上文所限定的密封位置，则当平移抽屉(15w)时不需要移动下板(15d)。如果不包括密封位置，则在将抽屉在收集水口位置与钢包位置之间移动之前，可以将下板(15d)移动到密封位置。

在图3(a)至图3(d)所展示的第二实施例中，下板(15d)包括第一孔和第二孔，第一孔和第二孔各自均从顶部滑动表面延伸到水口滑动表面。下板(15d)被滑动地安装，使得顶部滑动表面可以沿着底部滑动表面滑动，以使第一孔和第二孔中的每一个与上孔流体连通和不流体连通。水口表面被配置用于刚性地且可逆地联接到钢包长水口(13a-13c)，其中钢包孔与第一孔流体连通，并且收集水口孔与第二孔流体连通。钢包长水口(13a-13c)和收集水口。在该第二实施例中，下板15d的水口滑动表面并不具有任何滑动功能。在从钢包(11、12)到中间包(1)中的整个浇铸操作过程中，钢包长水口(13a-13c)和收集水口(14)相对于下板(15d)固定并且分别与第一孔和第二孔保持对准。

图3(a)至图3(d)示出了根据第二实施例的用于通过钢包滑动闸门来发起从钢包(11、12)到中间包(1)的浇铸操作的各个步骤。图3(a)示出了已经到达浇铸工位的新钢包(11、12)。钢包滑动闸门处于密封位置，其中下板(15d)的第一和第二孔均与上板(15u)的上孔不对准。如在第一实施例中一样，内水口(18)的内孔以及上孔填充有堵塞材料(19)，该堵塞材料可以是砂或任何其他颗粒材料，用于防止滑动机构被凝固的金属冻结。由于上孔的下游端被下板密封，因此熔融金属(2)和堵塞材料(19)均不允许流过钢包。一旦钢包在浇铸工位，就可以开始浇铸。

如图3(b)所示，为了开始浇铸，驱动装置(17)使下板和钢包长水口(13a-13c)平移，直到使第一孔和钢包孔与上孔流体连通为止，从而形成从内孔到长水口孔的连续流道。在正常情况下，在钢包中的熔融金属的压力的驱动下，堵塞材料(19)穿过下孔和长水口孔流出。一旦堵塞材料(19)被排出，熔融金属就穿过长水口孔从钢包中流出。此操作需要几秒钟，并且从中间包到工具的浇铸可以连续进行。然而，如关于第一实施例所讨论的，在某些情况下，堵塞材料(19)的凝固的团块可能阻塞内孔和上孔，使得熔融金属不能从钢包流出，并且通道必须疏通。通过根据本实施例的钢包滑动闸门(15)，即使如下所述将钢包长水口(13a-13c)固定到下板(15d)，阻塞的内孔和/或上孔也可以非常迅速地疏通。

如图3(c)所示，驱动装置(17)使下板(15d)平移，以便使第二孔和收集水口(14)与上孔流体连通。由于收集水口比钢包长水口短得多，在中间包上方留有足够的空隙，因此容易引入疏通工具(19r)，使之穿过收集水口的下游端、穿过上孔和下孔直至内孔。疏通工具可以是金属棒杆或加压气体喷枪，并且它们可以用于疏通通道，如关于第一实施例所讨论的。疏通工具(19r)可以手动地或由机器人操纵。

固体团块一旦破裂，堵塞材料(19)的颗粒就开始穿过收集水口流出，并且如图3(d)所示，浇铸可以正常开始。下板(15d)可以平移，以便使第一孔和钢包孔与上孔和内孔流体连通以开始浇铸操作。

在钢包滑动闸门(15)的所有实施例中，驱动装置(17)可以液压地或气动地或电动地致动。钢包回转台的至少第一固持装置和第二固持装置中的每一个优选地设置有加压流体源，该加压流体源用于致动驱动装置(17)和用于经由软管(17t)致动抽屉驱动装置(17w)(在包括抽屉(15w)的情况下)。在优选实施例中，钢包回转台的至少第一固持装置和第二固持装置中的每一个还包括储存单元，该储存单元用于当(抽屉)驱动装置(17)未联接到钢包滑动闸门(15)时储存驱动装置(17)和抽屉驱动装置(17w)(在存在抽屉(15w)的情况下)，如图1(a)、图1(b)和图1(f)所示。(抽屉)浇铸装置(17、17w)也可以储存在装载平台上的储存架中。然而，优选地，将它们储存在第一固持装置和第二固持装置上，因为这样，驱动装置(17、17w)可以经由软管(17t)永久地联接到液压或气动流体源(17h)。这使机器人(21)不是一定要执行将软管(17t)联接到最近联接的(多个)驱动装置(17、17w)的复杂操作，而在驱动装置(17、17w)储存在装载平台上的储存架(29)中的情况下，这是必须执行的。

用于浇铸熔融金属的方法

本发明还涉及一种用于在如上文所讨论的浇铸设备中将熔融金属(2)从钢包(11、12)浇铸到中间包(1)中的方法，其中第一钢包(11)充满熔融金属并且位于浇铸工位，而第二钢包(12)充满熔融金属并且位于装载工位。如图1(a)所展示的，第一钢包(11)的钢包滑动闸门(15)处于密封位置，并且设置有钢包长水口(13a-13c)和收集水口(14)。钢包滑动闸门的下板(15d)与驱动装置(17)联接。如果钢包滑动闸门(15)是关于前文第一实施例所描述的包括抽屉(15w)的类型，则该抽屉与抽屉驱动装置(17w)联接。第二钢包(12)的钢包滑动闸门(15)处于密封位置，并且不包括钢包长水口。第二钢包(12)的钢包滑动闸门(15)未与任何(抽屉)驱动装置(17、17w)联接。

为了开始将熔融金属从第一钢包(11)穿过钢包长水口(13a)浇铸到中间包(2)中，使第一钢包(11)的钢包滑动闸门(15)进入浇铸位置。此操作是通过致动驱动装置(17)来进行的。第一钢包(11)将其中包含的熔融金属(2)排放到中间包(1)中，直到第一钢包被认为排空为止。

当第一钢包(11)正在将其内容物排放到中间包中时，机器人(21)将新钢包长水口(13b)装载到第二钢包(12)的钢包滑动闸门(15)上(参见图1(b))。如图1(c)所展示的，机器人(21)还将驱动装置(17)和可选的抽屉驱动装置(17w)联接到第二钢包(12)的滑动板水口机构(15)。如上文所讨论的，如果回转台(30)的第一固持装置和第二固持装置设置有用于储存一个或多个(抽屉)驱动装置(17、17w)的储存单元，则此操作变得更简单，因为在包含将若干个(多于两个)钢包排空到中间包中的整个浇铸操作过程中，该一个或多个(抽屉)驱动装置可以因此经由软管(17t)保持与加压流体源(17h)联接。如果一个或多个(抽屉)驱动装置(17、17w)被储存在其他地方，典型地储存在位于装载平台(20)上的储存架(29)中，则机器人(21)必须附加地将一个或多个软管(17t)联接到相应的一个或多个(抽屉)驱动装置，以使它们操作。在第二钢包(12)上的整个操作过程中，钢包滑动闸门保持在密封位置。

如图1(d)所示，当第一钢包基本为空时，使第一钢包(11)的钢包滑动闸门(15)从浇铸位置进入密封位置，以中断任何熔融金属从第一钢包(11)流出。通过将第一钢包(11)从浇铸工位移动到装载工位并且伴随地将第二钢包(12)从装载工位移动到浇铸工位，来交换第一钢包和第二钢包的位置。第一钢包和第二钢包(11、12)的位置交换可以如下进行。图1(d)展示了回转台(30)能够如何抬升第一钢包和第二钢包(11、12)，直到第一钢包和第二钢包的钢包长水口(13a、13b)都离开中间包并且在竖直方向(Z)上高于中间包为止，由此限定了旋转高度。因此，回转台可以旋转，而没有第一钢包或第二钢包(11、12)的钢包长水口(13a、13b)与中间包或浇铸设备的任何其他部件碰撞的任何风险。图1(e)展示了回转台绕竖直轴线(Z)旋转180°，以使经排空的第一钢包(11)高于装载工位，并且使经填充的第二钢包(12)高于浇铸工位并高于中间包(2)。在旋转操作过程中，第一钢包和第二钢包始终保持在其旋转高度。在这个阶段，第一钢包和第二钢包(11、12)可以下降到它们各自的装载工位和浇铸工位，第二钢包的钢包长水口(13b)被插入中间包(2)中。

可以使第二钢包(12)的钢包滑动闸门(15)进入浇铸位置，使得熔融金属可以从第二钢包(12)穿过钢包长水口(13b)流到中间包(2)中。从关闭第一钢包(11)的钢包滑动闸门到打开第二钢包(12)的钢包滑动闸门的整个交换操作可以持续不到2min，优选不到1min，更优选不到30s，并且中间包中的熔融金属的液位可以容易地恢复到固定的浇铸液位。

现在可以将停驻在装载工位的经排空的第一钢包(11)的钢包长水口剥离，以允许将其移除并且横跨车间运输到整修工位(未示出)。可以用机器人(21)将用过的钢包长水口(11a)从经排空的第一钢包(11)的钢包滑动闸门(15)移除。如图1(f)所示，用过的钢包长水口(13a)可以储存以进行整修和清洁(未示出)或作为废物储存在废弃箱(27)中。

如图1(f)所展示的，机器人(21)也可以将该一个或多个(抽屉)驱动装置(17、17w)从第一钢包(11)的滑动水口机构(15)断开联接并移除，并且将该一个或多个(抽屉)驱动装置储存以供进一步使用。如果回转台(30)的第一固持装置和第二固持装置设置有用于储存一个或多个(抽屉)驱动装置(17、17w)的储存单元，则机器人(21)在储存该一个或多个驱动装置之前不需要将相应的一个或多个软管(17t)断开连接，因为液压或气动流体源(17h)或电力源也位于第一固持装置和第二固持装置上。另一方面，如果该一个或多个驱动装置(17、17w)储存在位于装载平台(20)上的储存架(29)中，则机器人还必须将该一个或多个软管(17t)与相应的一个或多个(抽屉)驱动装置(17、17w)断开连接，然后才将该一个或多个(抽屉)驱动装置储存在储存架(29)中。如果由于有缺陷而必须更换(抽屉)驱动装置，则情况也是如此。

可以用起重机将已剥离钢包长水口(13a)和该一个或多个(抽屉)驱动装置(17、17w)的经排空的第一钢包从第一固持装置移除至整修工位(未示出)，在该整修工位处，钢包可以进行清洗、修理、并且准备好填充来自熔炉的新装载的熔融金属。可以在装载工位处将充满熔融金属的新钢包装载到钢包回转台(30)的当前空闲的第一固持装置上，其中，像步骤(a)中的第二钢包(12)一样，新钢包包括处于密封位置的钢包滑动闸门(15)但不包括钢包长水口(13a-13c)和(抽屉)驱动装置(17、17w)。因此可以重复图1(a)至图1(f)所描绘的循环，并且从中间包到工具的浇铸可以连续进行，其中在整个连续浇铸操作中，中间包中的熔融金属的液位基本恒定，在步骤(e)中限定的交换经排空的钢包(11)和经填充的钢包(12)的位置时熔融金属液位的波动很小。所述波动可以非常小，因为在以最佳方式运行时，交换操作非常迅速。

如果由于内孔和/或上孔被凝固的堵塞材料阻塞而使交换第一钢包和第二钢包的位置的步骤(e)没有最佳地进行，则使用包括并排的钢包长水口(13a-13c)和收集水口(14)两者的钢包滑动闸门(15)允许通过使用适当的疏通工具(19r)穿过收集水口孔来快速且有效地疏通内孔和/或上孔，如上文在标题为“钢包滑动闸门(15)”的小节中所描述的。这样，金属流入中间包的中断被降低到最低程度。如果没有这种穿过收集水口孔快速疏通的选项，则无论有没有机器人(21)，许多操作者都不愿意在装载工位处将钢包长水口(13a-13c)固定到钢包的底部，因为在钢包长水口固定到钢包滑动闸门的情况下疏通内孔和上孔需要将阻塞的钢包返回到装载工位，并且用收集水口替换钢包长水口，以允许用疏通工具(19r)疏通，然后再次联接钢包长水口并使钢包返回到浇铸工位。所有这些操作都将花费太长时间，存在金属冻结的风险，这应通过使用堵塞材料来防止。此外，长时间不给中间包馈送熔融金属可能引起浇铸操作的中断，这必须尽一切办法避免。

在优选实施例中，以如下顺序执行停留在装载工位的第二钢包(12)的装载操作：(1)将(多个)(抽屉)驱动装置联接到钢包滑动闸门(15)，然后联接新钢包长水口(13b)。优选地，以如下顺序执行停留在装载工位的经排空的第一钢包(11)的卸载操作：(1)将用过的钢包长水口(13b)断开联接，然后将(多个)(抽屉)驱动装置与钢包滑动闸门(15)断开联接。

本发明提供了一种自动的金属浇铸设备，其中，与常规的金属浇铸设备相比，可以在装载工位处由机器人(21)来准备新鲜钢包以进行浇铸，而没有任何将工具中的浇铸中断的额外风险。

Claims (14)

1.一种金属浇铸设备，包括：

(a)装载平台(20)，

(b)中间包(1)，

(c)第一钢包(11)和第二钢包(12)，所述第一钢包和所述第二钢包中的每一个包括：

·底板，所述底板设置有开口(11o，12o)，

·收集水口(14)和钢包长水口(13a-13c)，

·钢包滑动闸门(15)，所述钢包滑动闸门被配置用于可逆地接纳和支撑所述收集水口和所述钢包长水口、并且进一步被配置用于与驱动装置(17)联接，所述驱动装置用于在密封位置、浇铸位置、以及疏通位置之间驱动所述钢包滑动闸门，在所述密封位置，所述开口是密封的，在所述浇注位置，所述开口与所述钢包长水口(13a-13c)流体连通，在所述疏通位置，所述开口与所述收集水口(14)流体连通，

(d)回转台(30)，所述回转台至少包括分别用于固持所述第一钢包(11)和所述第二钢包(12)的第一固持装置和第二固持装置，其中，所述钢包回转台被配置用于在与所述装载平台(20)相邻的装载工位和在所述中间包(1)上方的浇铸工位之间移动所述第一钢包和所述第二钢包(11，12)并将其固持就位，

其特征在于，所述金属浇铸设备包括机器人(21)，所述机器人被配置用于对固持在所述装载工位中的所述第一钢包或所述第二钢包(11，12)执行以下操作：

·将新钢包长水口(13b)装载到所述钢包滑动闸门(15)上，以及

·将驱动装置(17)联接到所述钢包滑动闸门(15)。

2.根据权利要求1所述的金属浇铸设备，其中，所述装载平台(20)包括工具储存架(29)，所述工具储存架包含在所述机器人(21)的可到达距离内的一个或多个备用钢包长水口(13b，13c)、并且优选地包括一个或多个驱动装置(17)和/或备用收集水口(14)。

3.根据权利要求2所述的金属浇铸设备，其中，所述机器人(21)被移动地安装在所述装载平台(20)上，使得所述机器人能够与第一轴线(X)和/或垂直于所述第一轴线(X)的第二轴线(Y)平行地平移或者以上述两种运动的组合平移，和/或绕垂直于所述第一轴线和所述第二轴线(X，Y)的竖直轴线(Z)旋转，以便到达所述储存架(29)并从其取回任何工具或部件并且到达固持在所述装载工位处的所述第一钢包或所述第二钢包(11，12)的钢包滑动闸门，以执行权利要求1中所限定的操作。

4.根据前述权利要求中任一项所述的金属浇铸设备，其中，所述机器人(21)被配置用于从在从所述浇铸工位移动到固持在所述装载工位后的经排空的第一钢包或第二钢包(11，12)移除：

·所述钢包长水口(13a-13c)，以及

·所述驱动装置(17)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的金属浇铸设备，其中，所述钢包滑动闸门(15)包括：

(a)上板(15u)，所述上板包括：

·固定表面和底部滑动表面，所述固定表面和所述底部滑动表面彼此间隔开所述上板的厚度；

·上孔，所述上孔从所述固定表面延伸到所述底部滑动表面，并且其中

·所述上板的固定表面被刚性地固定到相应的第一钢包或第二钢包(11，12)的下部，其中所述上孔与所述开口流体连通，

(b)下板(15d)，所述下板包括：

·水口滑动表面和顶部滑动表面，所述水口滑动表面和所述顶部滑动表面彼此间隔开所述下板的厚度；

·下孔，所述下孔从所述顶部滑动表面延伸到所述水口滑动表面，其中

·所述下板(15d)被滑动地安装，使得所述顶部滑动表面能够沿着所述底部滑动表面平移地滑动，以使所述下孔与所述上孔流体连通和不流体连通，以及其中

(c)抽屉(15w)，所述抽屉被配置用于刚性地固持钢包长水口(13a-13c)和收集水口(14)，所述钢包长水口具有在长水口上表面处开放的长水口孔，所述收集水口具有在收集水口上表面处开放的收集水口孔，所述抽屉被移动地安装，以便使所述长水口上表面和所述收集水口上表面沿着所述下板(15d)的水口滑动表面在长水口位置与收集水口位置之间平移，在所述长水口位置，所述长水口孔与所述下孔流体连通，在所述收集水口位置，所述收集水口孔与所述下孔流体连通，

(d)所述驱动装置(17)联接到所述下板(15d)以驱动所述下板的平移，并且

(e)抽屉驱动装置(17w)联接到所述抽屉(15w)以驱动所述抽屉的平移，

其中，所述驱动装置(17)联接到所述下板(15d)、并且包括缸(17c)和活塞(17p)，所述缸刚性地且可逆地联接到相应的第一钢包或第二钢包(11，12)的底部，所述活塞刚性地且可逆地固定到所述下板(15d)，所述驱动装置被配置用于移动所述下板以使所述下孔与所述上孔对准或不对准，并且

其中，所述抽屉驱动装置(17w)联接到所述抽屉(15w)、并且包括缸(17c)和活塞(17p)，所述缸刚性地且可逆地联接到相应的第一钢包或第二钢包(11，12)的底部，所述活塞刚性地且可逆地固定到所述抽屉(15w)，所述抽屉驱动装置被配置用于移动所述抽屉以使所述长水口孔和所述收集水口孔与所述下孔对准或不对准。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的金属浇铸设备，其中，所述钢包滑动闸门(15)包括：

(a)上板(15u)，所述上板包括：

·固定表面和底部滑动表面，所述固定表面和所述底部滑动表面彼此间隔开所述上板的厚度；

·上孔，所述上孔从所述固定表面延伸到所述底部滑动表面，并且其中

·所述上板的固定表面被刚性地固定到相应的第一钢包或第二钢包(11，12)的下部，其中所述上孔与所述开口流体连通，

(b)下板(15d)，所述下板包括：

·水口表面和顶部滑动表面，所述水口表面和所述顶部滑动表面彼此间隔开所述下板的厚度；

·第一孔和第二孔，所述第一孔和所述第二孔中的每一个从所述顶部滑动表面延伸到所述水口表面，其中

·所述下板(15d)被滑动地安装，使得所述顶部滑动表面能够沿着所述底部滑动表面滑动，以使所述第一孔和所述第二孔中的每一个与所述上孔流体连通和不流体连通，并且其中

·所述水口表面被配置用于刚性地且可逆地联接到所述钢包长水口(13a-13c)和所述收集水口，所述钢包长水口具有与所述第一孔流体连通的钢包孔，所述收集水口具有与所述第二孔流体连通的收集水口孔，

并且其中，所述驱动装置(17)联接到所述下板(15d)、并且包括缸(17c)和活塞(17p)，所述缸刚性地且可逆地联接到相应的第一钢包或第二钢包(11，12)的底部，所述活塞刚性地且可逆地固定到所述下板(15d)，所述驱动装置被配置用于移动所述下板以使所述第一孔和所述第二孔与所述上孔对准或不对准。

7.根据前述权利要求中任一项所述的金属浇铸设备，其中，所述驱动装置(17)被液压地或气动地或电动地驱动，并且其中，所述钢包回转台的至少所述第一固持装置和所述第二固持装置中的每一个均设置有：

·用于经由软管(17t)驱动所述驱动装置(17)的加压流体源，或电力源，以及

·优选的储存工位，用于储存准备联接到钢包滑动闸门的驱动装置(17)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的金属浇铸设备，包括预热烤炉(25)，用于使装载在位于所述装载工位处的第一钢包或第二钢包(12)的钢包滑动闸门(15)上的新钢包长水口(13b)达到并保持在预热温度。

9.根据前述权利要求中任一项所述的金属浇铸设备，其中，所述机器人还被配置用于：

·在用过的钢包长水口(13a-13c)从经排空的钢包移除后检查所述用过的钢包长水口的状态，

·评估所述用过的钢包长水口是在清洁后能够重新使用还是必须将其丢弃，以及

·用氧气喷淋器来清洁所述用过的钢包长水口，以移除附着在所述用过的钢包长水口的壁上的任何残留物。

10.一种用于浇铸熔融金属的方法，包括以下步骤：

(a)提供根据前述权利要求中任一项所述的金属浇铸设备，其中，

·所述第一钢包充满熔融金属(2)并且处于所述浇铸工位中，并且

·所述第二钢包(12)充满熔融金属(2)并且处于所述装载工位中，

·所述第一钢包(11)的钢包滑动闸门(15)处于所述密封位置、与一个或多个驱动装置(17)或可选的抽屉驱动装置(17w)联接、并且设置有钢包长水口(13a-13c)和收集水口(14)，

·所述第二钢包(12)的钢包滑动闸门(15)处于所述密封位置但不包括钢包长水口(13a-13c)和操作的驱动装置(17)以及操作的抽屉驱动装置(17w)，

(b)使所述第一钢包(11)的钢包滑动闸门(15)进入浇铸位置，以便将熔融金属从所述第一钢包(11)穿过所述钢包长水口(13a)浇铸到所述中间包(2)中，

(c)在前一步骤期间，

·用所述机器人(21)将新钢包长水口(13b)装载到所述第二钢包(12)的钢包滑动闸门(15)上，以及

·用所述机器人(21)将所述驱动装置(17)联接到所述第二钢包(12)的滑动板水口机构(15)，

(d)当所述第一钢包基本为空时，使所述第一钢包(11)的钢包滑动闸门(15)进入所述密封位置，然后

(e)通过将所述第一钢包(11)从所述浇铸工位移动到所述装载工位并且伴随地将所述第二钢包(12)从所述装载工位移动到所述浇铸工位，来交换所述第一钢包和所述第二钢包的位置，

(f)使所述第二钢包(12)的钢包滑动闸门(15)进入浇铸位置，并且将熔融金属从所述第二钢包(12)穿过所述钢包长水口(13b)浇铸到所述中间包(2)中。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，在步骤(f)期间包括以下步骤：

(g)用所述机器人(21)从所述经排空的第一钢包(11)的钢包滑动闸门(15)移除用过的钢包长水口(11a)，并且将所述用过的钢包长水口储存以供整修或作为废物储存，以及

(h)用所述机器人(21)将所述一个或多个驱动装置(17)从所述第一钢包(11)的滑动水口机构(15)断开联接并移除，并且将所述一个或多个驱动装置储存以供进一步使用，

(i)移除所述经排空的第一钢包(11)，以及

(j)在所述装载工位处将充满熔融金属的新钢包装载到所述钢包回转台(30)的第一固持装置上，其中，像步骤(a)中的第二钢包(12)一样，所述新钢包包括处于所述密封位置的钢包滑动闸门(15)但不包括钢包长水口(13a-13c)。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述第一钢包的开口填充有堵塞材料(19)，并且如果在步骤(b)中使所述第一钢包(11)的钢包滑动闸门(15)进入浇铸工位时没有熔融金属从所述开口流出，则执行以下步骤：

·使所述第一钢包(11)的钢包滑动闸门(15)进入疏通位置，

·用适当的疏通工具(19r)通过破坏所述堵塞材料来疏通所述第一钢包的开口，

·当所述堵塞材料开始从所述收集水口流出时，使所述第一钢包(11)的钢包滑动闸门(15)进入浇铸位置，以便将熔融金属从所述第一钢包(11)穿过因此消除堵塞的开口并穿过所述钢包长水口(11a)浇铸到所述中间包(2)中。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中，交换所述第一钢包和所述第二钢包的位置的步骤(e)包括以下步骤：

·抬升所述第一钢包和所述第二钢包(11，12)，直到所述第一钢包和所述第二钢包的钢包长水口(13a，13b)都离开所述中间包并且在竖直方向(Z)上高于所述中间包为止，

·使所述回转台绕所述竖直轴线(Z)旋转180°，以使所述第一钢包(11)高于所述装载工位，并且使所述第二钢包(12)高于所述浇铸工位并高于所述中间包(2)，

·使所述第一钢包和所述第二钢包(11，12)下降到它们各自的装载工位和浇铸工位，所述第二钢包的钢包长水口(13b)被插入所述中间包(2)中。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其中，所述机器人还：

·在用过的钢包长水口(13a-13c)从经排空的钢包移除后检查所述用过的钢包长水口的状态，

·评估所述用过的钢包长水口是在清洁后能够重新使用还是否必须将其丢弃，以及

·用氧气喷淋器来清洁所述用过的钢包长水口，以移除附着在所述用过的钢包长水口的壁上的任何残留物。

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