CN216656332U - 金属浇铸设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种金属浇铸设备，包括：装载平台(20)、中间包(1)、第一钢包(11)和第二钢包(12)和第一机械手和第二机械手(35)，钢包包括：底板、钢包长水口(13a‑13c)和钢包滑动水口机构(15)，钢包滑动水口机构与用于在密封位置与浇铸位置之间致动钢包滑动水口机构的驱动装置(17)联接，机械手用于将所联接的钢包长水口固持在钢包的下水口(14)上，金属浇铸设备还包括机器人(21)，其用于：将新钢包长水口交给位于装载工位处的钢包的机械手，以及优选地将驱动装置联接到钢包滑动水口机构，每个机械手相对于相应的第一钢包或第二钢包是固定的，以便与相应的第一钢包或第二钢包一起在装载工位与浇铸工位之间移动。

Description

金属浇铸设备

技术领域

本申请涉及一种机器人化装载工位，该机器人化装载工位用于在将新鲜钢包带至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准备。特别地，本申请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水口机构 (slidinggate)、以及用于将驱动装置联接到钢包和钢包滑动水口机构两者以致动钢包滑动水口机构的机器人化设备。机器人化装载工位还被配置用于将驱动装置断开联接并且将使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。这些操作的机器人化使操作者免于繁重的工作，并且提高了操作的可重复性。嵌入到相应的钢包和钢包滑动水口机构的特定机械手允许在出口变堵塞时迅速疏通出口。

背景技术

在连续的金属成型过程中，金属熔体2从一个冶金容器转移到另一个冶金容器，转移到模具或结晶器。例如，如图1所示，钢包11、12填充有来自炉(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结晶器中，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，再从中间包流出到模具或结晶器中。可以通过与钢包的出口和中间包流体连通的滑动水口机构来控制流率。钢包滑动水口机构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结晶器中要连续进行，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进给到中间包，从而使得金属以与其流出到模具或结晶器中的速率基本相同的速率浇注到中间包中。由于以下约束，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在车间上方从炉运送到相应的中间包，其中钢包长水口13a-13c联接到钢包的底部底板并且在底部底板下方延伸1m或更多，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部底板。

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水口机构15的“冷的”运动部件接触而冻结，从而避免夹住机构并且防止钢包滑动水口机构打开，内水口的内孔一般填充有堵塞材料19，该堵塞材料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内水口和水口机构系统阻塞。在钢包位于浇铸工位的情况下，将钢包滑动水口机构打开到浇铸位置后，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金属局部结合，形成实心堵头，从而阻止堵塞材料流出。因此，内水口被阻塞，并且尽管钢包滑动水口机构处于浇铸位置，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)所展示的。现在，由于与钢包滑动水口机构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。

出于这些原因，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，而是钢包长水口被插入到下水口上并且由位于浇铸工位处的机器人固持就位。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下水口移除，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，钢包滑动水口机构就可以移动到密封位置，同时机器人将钢包长水口重新引入到下水口上。此时，钢包滑动水口机构往回移动到浇铸位置，以开始将熔融金属浇铸到中间包中。然而，机器人并不总是可用的、或者甚至无法放置在浇铸工位处的浇铸平台上，该浇铸平台可能很小而且很拥挤。在这样的条件下，在浇铸过程期间固持钢包长水口的这种解决方案就成问题。

将最近填充的钢包从炉运送到浇铸设备，其中钢包滑动水口机构固定在钢包的底部底板，但没有驱动装置来致动形成钢包滑动水口机构的板的相对运动。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部底板和钢包滑动水口机构，以允许对其致动。

US 2006/0118268描述了一种钢包滑动水口机构，该钢包滑动水口机构被配置用于自主地固持并排设置的钢包长水口和下水口。通过在开口被密封的密封位置、开口与钢包长水口流体连通的浇铸位置、以及开口与下水口流体连通的疏通位置之间移动钢包滑动水口机构的板，一个或多个驱动装置(比如，液压活塞等)可以使用来致动钢包滑动水口机构。这样，在内孔阻塞的情况下，钢包滑动水口机构移动到疏通位置，从而可以容易地引入疏通工具19r通过短的下水口孔来破坏结合有凝固的金属的堵塞材料。一旦堵塞材料可以再次流动，钢包滑动水口机构就将下水口移动到与钢包出口对正，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的搬运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，使用此钢包滑动水口机构，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作疏通工具19r。否则，此操作必须由人工操作员手动执行，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，手动搬运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，这会破坏因此生产的铸坯的质量。

US 2008/0314938描述了一种具有至少一个多功能机器人的连续浇铸厂，该至少一个多功能机器人用于在连续浇铸厂实施多种不同的过程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转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厂的浇注平台。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迅速交换的操作仍然是精细的操作。在内孔阻塞的情况下，此操作变得更加关键，这可能增加中间包未补充新鲜熔融金属的时间。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。本申请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。在以下各节中将更详细地说明本申请的这些优点和其他优点。

发明内容

通过一种金属浇铸设备已经达到了本申请的目的，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，

钢包长水口，

钢包滑动水口机构，该钢包滑动水口机构包括下水口，该下水口被配置用于可逆地接纳和支撑钢包长水口，该钢包滑动水口机构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与浇铸位置之间致动钢包滑动水口机构，在该密封位置，开口是密封的，在该浇铸位置，开口与钢包长水口流体连通，

(d)第一钢包长水口机械手和第二钢包长水口机械手，该第一钢包长水口机械手和第二钢包长水口机械手分别用于将所联接的钢包长水口固持在第一钢包和第二钢包的下水口上，

(e)运输装置，该运输装置包括回转台或钢包车，该运输装置包括分别用于固持第一钢包和第二钢包的至少第一固持装置和第二固持装置，其中，该运输装置被配置用于在与装载平台相邻的装载工位与在中间包上方的浇铸工位之间移动第一钢包和第二钢包并将第一钢包和第二钢包固持就位，

其中，

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：

将新钢包长水口搬运到位于装载工位处的钢包的机械手，以及

将驱动装置联接到钢包滑动水口机构，

每个机械手相对于相应的第一钢包或第二钢包是固定的，以便与相应的第一钢包或第二钢包一起在装载工位与浇铸工位之间移动。

装载平台可以包括工具储存架，该工具储存架包含在机器人的可及距离内的一个或多个备用钢包长水口，并且该工具储存架优选地包括一个或多个驱动装置和/或比如备用下水口等备用零件、以及工具。机器人可以被移动地安装在装载平台上，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)、或其组合平行地平移，和/或绕垂直于第一轴线和第二轴线(X、Y)的竖直轴线(Z)旋转。优选的是，机器人可以因此到达储存架并从该储存架取回任何工具或部件，并且可以到达固持在装载工位处的第一钢包或第二钢包的钢包滑动水口机构，以便进行上述操作。

优选地，机器人被配置用于：

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的机械手收集该钢包长水口，以及

移除驱动装置。

钢包滑动水口机构可以包括：

(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上板的厚度；

上孔，该上孔从固定表面延伸到该底部滑动表面，并且其中

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部分，其中上孔与开口流体连通，

(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下板的厚度；

下孔，该下孔从顶部滑动表面延伸到水口表面，其中

下板被滑动地安装，使得顶部滑动表面能够沿着底部滑动表面平移地滑动，以使下孔与上孔流体连通和脱离流体连通，以及其中

(c)下水口包括下水口孔并且被固定到下板的水口表面，其中下水口孔与下孔流体连通，

(d)驱动装置联接到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部分，该活塞刚性地且可逆地固定到下板，驱动装置被配置用于移动下板以使下孔与上孔对正或不对正。

在第一实施例中，下板包括单个下孔，其中单个下水口固定到该下板的水口表面。

在第二实施例中，

下板包括第二下孔，该第二下孔与下孔分开并且从顶部滑动表面延伸到水口表面，并且

包括第二下水口孔的第二下水口被固定到下板的水口表面，其中第二下水口孔与第二下孔流体连通。

第一机械手和第二机械手中的每一个可以

固定到相应的第一固持装置和第二固持装置，或

固定到相应的第一钢包和第二钢包的钢包滑动水口机构，以便与下板一起移动，或

固定到相应的第一钢包和第二钢包。

优选的是，第一机械手和第二机械手中的每一个

能够沿着平行于上孔的第一方向平移，

能够绕第一方向旋转，

包括一个或多个臂区段，该一个或多个臂区段基本上垂直于与第一方向平行的柱延伸，该一个或多个臂区段联接到该柱并且通过旋转接头而彼此联接，这些旋转接头被配置用于绕第一方向旋转，

包括夹紧装置，该夹紧装置位于距该柱最远的臂区段的自由端处、用于牢固地且可逆地固持钢包长水口。

该驱动装置可以被液压地或气动地或电动地致动。优选的是，运输装置的第一固持装置和第二固持装置中的每一个均设置有：

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水口机构的驱动装置。

该金属浇铸设备可以包括预热烘烤炉，该预热烘烤炉用于使装载在位于装载工位处的第一钢包或第二钢包的钢包滑动水口机构上的新钢包长水口达到并保持在预热温度。

在优选实施例中，该机器人还可以被配置用于：

在使用过的钢包长水口从经排空的钢包移除后检查该使用过的钢包长水口的状态，

评估使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

用吹氧器来清洁使用过的钢包长水口，以移除附着在该使用过的钢包长水口的壁上的任何残留物。

本申请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，

第一钢包的钢包滑动水口机构处于该密封位置、与一个或多个驱动装置联接、并且设置有钢包长水口，该钢包长水口由相应的机械手固持在下水口上，

第二钢包的钢包滑动水口机构处于该密封位置、并且包括固定到下板的下水口，但不包括钢包长水口和可操作的驱动装置，

(b)使该第一钢包的钢包滑动水口机构进入浇铸位置，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搬运到该第二钢包的第二机械手，

将该新钢包长水口与第二机械手联接并且用该第二机械手将该新钢包长水口固持就位在下水口上，

用机器人将驱动装置联接到第二钢包的滑动水口机构，

(d)当该第一钢包基本为空时，使该第一钢包的钢包滑动水口机构进入该密封位置，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水口机构进入浇铸位置，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。

在步骤(f)期间，该方法优选地包括以下步骤：

(g)用该第一机械手35将使用过的钢包长水口从该下水口撤出，

(h)用该机器人从该第一机械手收集该使用过的钢包长水口，并且将该使用过的钢包长水口储存以供热修或作为废物储存，以及

(i)用该机器人将该一个或多个驱动装置17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，

(j)移除经排空的第一钢包，以及

(k)在装载工位处将充满熔融金属的新钢包装载到运输装置的第一固持装置上，其中，像步骤(a)中的第二钢包一样，该新钢包包括处于密封位置的固定有下水口的钢包滑动水口机构但不包括钢包长水口。

如果第一钢包的开口填充有堵塞材料，并且如果在步骤(b)中使第一钢包的钢包滑动水口机构进入浇铸工位时没有熔融金属从该开口流出，则开口的疏通可以以不同方式执行。

在第一方法中，可以执行以下步骤：

用第一机械手将钢包长水口从下水口撤出，以暴露下水口，

用适当的疏通工具通过经由此暴露的下水口破坏堵塞材料来疏通第一钢包的开口，

当堵塞材料开始从下水口流出时，将钢包长水口与第一机械手联接并且用第一机械手将钢包长水口固持就位在下水口上，并且因此允许将熔融金属从第一钢包穿过此消除堵塞的开口并穿过钢包长水口浇铸到中间包中。

在第二方法中，其中下板包括如上文关于第二实施例所描述的第一下孔和第二下孔以及第一下水口和第二下水口，可以执行以下步骤：

用驱动装置将下板平移到第二下孔与上孔对正的疏通位置，

用适当的疏通工具通过经由此暴露的第二下水口破坏堵塞材料来疏通第一钢包的开口，

当堵塞材料开始从下水口流出时，用驱动装置将下板平移回到第一下孔与上孔对正的浇铸位置，并且因此允许将熔融金属从第一钢包穿过此消除堵塞的开口并穿过钢包长水口浇铸到中间包中。

运输装置可以是回转台。交换第一钢包和第二钢包的位置的步骤(e)因此可以包括以下步骤：

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，

其中在所有在前步骤期间，第一机械手和第二机械手35与相应的第一钢包和第二钢包一起移动，同时将相应的钢包长水口固持在相应的下水口上。

在进一步的实施例中，该机器人还：

在使用过的钢包长水口从经排空的钢包移除后检查该使用过的钢包长水口的状态，

评估使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

用吹氧器来清洁使用过的钢包长水口，以移除附着在该使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)示出了根据本申请的第一实施例的用于使用钢包滑动水口机构将阻塞的钢包出口疏通的各个步骤。

图3(a)-(d)示出了根据本申请的第二实施例的用于使用钢包滑动水口机构将阻塞的钢包出口疏通的各个步骤。

图4(a)-(c)示出了根据本申请的第一实施例的用于使用钢包滑动水口机构将阻塞的钢包出口疏通的各个替代性步骤。

图5(a)-(c)示出了根据本申请的实施例的使用机械手将新钢包长水口装载在下水口上的各个步骤。

图6示出了根据本申请的实施例的包括机器人的装载工位、以及由配备有机械手的运输装置支撑的满的钢包。

具体实施方式

如图1所展示的，根据本申请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结晶器或模具中。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充分准备好的第二钢包12替换第一钢包，以继续将熔融金属2转移到中间包1，从而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结晶器或模具中的流率基本恒定。

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使中间包的内部容积与开口11o、12o流体连通。钢包11、12还包括钢包滑动水口机构15，该钢包滑动水口机构被配置用于可逆地接纳和支撑与下孔对正的下水口、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致动钢包滑动水口机构，在密封位置，开口是与下水口密封隔开的，在浇铸位置，开口与下水口和钢包长水口13a-13c流体连通。钢包长水口通过机械手35联接在下水口上并且因此维持就位。

为了加速经排空的第一钢包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运输装置的相应的第一固持装置和第二固持装置支撑。运输装置可以是钢包车，但优选是旋转的回转台30(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)的“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准备好，以准备在其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必须首先抬升第一钢包和第二钢包，以在绕中心旋转轴线(Z)旋转之前驱动第一钢包11的钢包长水口13a离开中间包1并且到中间包1上方，从而避免第一钢包和第二钢包的钢包长水口与中间包碰撞。

装载工位设置有装载平台20，该装载平台包括工具和备用零件，比如新钢包长水口13b，13c、新下水口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从钢包的底部底板突伸出。因此，充满熔融金属的新鲜钢包到达浇铸工位时没有钢包长水口13a-13c。充满熔融金属2的新鲜钢包11、12到达回转台30，其中钢包滑动水口机构15固定到钢包的底部底板，但没有可操作的驱动装置17，并且下水口14联接到钢包滑动水口机构。下水口非常短，并且可以附接到钢包横跨车间行进而不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可以在下水口14上方联接到该新鲜钢包并且维持就位。同时，驱动装置17必须联接到钢包11、 12和钢包滑动水口机构15，并且驱动装置17必须通过将其连接到液压或气动驱动装置17的加压流体源或电动驱动装置17的电力源来启用。

本申请提出在装载平台20上或附近提供机器人21，而不是由人工操作员手动进行这些操作。机器人21被配置用于将新钢包长水口13b装载到钢包滑动水口机构15 上，并且用于将驱动装置17联接到钢包滑动水口机构15。

浇铸设备

图1展示了利用根据本申请的设备的连续浇铸操作的各个步骤。在以下各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作为运输装置，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)示出了这样的构型，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，其中钢包长水口13a-13c由固定到回转台30的第一固持装置的钢包长水口机械手35固持就位，使得钢包长水口被部分地插入到中间包中、并且部分地浸没在中间包中包含的熔融金属的液位以下。第一钢包11的钢包滑动水口机构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与浇铸位置之间移动。在图1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，且在装载工位处在装载平台20的机器人可及范围内。第二钢包12的钢包滑动水口机构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，因为它并未连接到液压和气动驱动装置的任何加压流体源、也未连接到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，而在少数情况下，第二钢包设置有不可操作的驱动装置。

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中或在机器人的可及范围内的单独烘烤炉中预热，以避免在浇铸工位开始浇铸操作后当熔融金属流过钢包长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，并且可能包括备用下水口14，尽管在用炉中的熔融金属填充钢包之前，下水口14优选地在单独的热修工位中联接至第二钢包。

优选地，用于致动第二钢包12的钢包滑动水口机构15的驱动装置17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都要与(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的钢包滑动水口机构15，在第二钢包在装载工位的整个停留期间将该钢包滑动水口机构保持在密封位置。如上文所解释的，在优选实施例中，在被装载到钢包滑动水口机构上之前，新钢包长水口13b在储存架29中或在机器人21的可及范围内的单独烘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，因为第一钢包11正在将熔融金属输送到中间包并且逐渐排空，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) 所展示的本申请的优选实施例中，作为在储存架或单独烘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烘烤炉25，用于使由机械手固持在位于装载工位处的第二钢包12的钢包滑动水口机构15的下水口14上方的新钢包长水口13b(可选地达到并)保持在预热温度。通过该预热烘烤炉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。预热烘烤炉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。预热烘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水口机构15上就包围该新钢包长水口。机器人21可以搬运烘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长水口机械手35。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将新钢包长水口 13b搬运到机械手35并且用于从脱离机械手35的空钢包回收使用过的钢包长水口。机器人还必须被配置用于将驱动装置17与钢包滑动水口机构15和钢包(断开)联接、并且用于将软管17t与驱动装置17(断开)联接。在图1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，其用于储存一个或多个(抽屉)驱动装置17，以及

·加压流体源，其连接到用于致动钢包滑动水口机构15的该一个或多个(抽屉)驱动装置。

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水口机构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联接到钢包和钢包滑动水口机构15之外，机器人21还必须将一个或多个软管17t联接到相应的(抽屉)驱动装置，以使驱动装置操作以致动钢包滑动水口机构。

因为钢包11、12由比如回转台30或钢包车等运输装置支撑，在钢包的所有操作期间，钢包长水口机械手35(或简称为“机械手”)跟随该钢包。在第一实施例中，如图1和图3所展示的，机械手可以固定到运输装置的第一固持装置和第二固持装置。该解决方案是有利的，因为在一次或多次浇铸操作的完整持续时间内，机械手保持联接到运输装置，并且每次新钢包到达运输装置时都不得改变。可替代地，根据第二实施例，可以将机械手固定到钢包滑动水口机构15，优选地与下板15d一起移动，如图2(a)至图2(d)所展示的。因为每次新钢包到达和离开运输装置的相应的固持装置时，机械手必须与钢包滑动水口机构联接和断开联接，该解决方案不具有先前实施例的优点，但具有以下优点：为了确保由机械手固持的钢包长水口遵循与下水口 14相同的运动，这些运动由驱动装置17控制，机械手不需要与驱动装置17同步。

如图1(d)所示，当第一钢包11基本为空时，它必须由正在装载工位等待的满的第二钢包12替换。在图1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下降到其相应的装载工位和浇铸工位，如图1(f)所示。不管机械手35是固定到第一固持装置和第二固持装置还是固定到钢包滑动水口机构15，机械手都遵循两个钢包的上升、旋转和下降运动。

回转台的运动以及第一钢包和第二钢包两者的钢包滑动水口机构15的运动必须完全同步，以防止任何不希望的熔融金属从第一钢包和第二钢包中的任何一个滴落或流出。

机器人21还必须被配置用于在相应的机械手35将钢包长水口13a与下水口14 脱离后从该机械手取下位于装载工位处的经排空的第一钢包11。机器人还被配置用于使驱动装置17断开联接。可以将使用过的钢包长水口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，如图1(f)所示。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。如果机械手35被固定到钢包滑动水口机构15，则机器人被配置用于将机械手与钢包滑动水口机构断开联接、并且将该钢包滑动水口机构储存在架29中，以便将下一个钢包装载到运输装置的第一固持装置上。现在可以将已拆除钢包长水口13a和驱动装置17两者以及可选的机械手的经排空的第一钢包11移除到维修工位进行热修。可以从炉引来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)、或其组合平行地平移。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的钢包滑动水口机构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。

机器人可以包括与比如轮子或踏板等运动产生部件连通的基座。基座可以与臂连通；臂可以可旋转地、固定地、和/或枢转地附接到基座。臂可以是可伸展的。臂可以设置有通过枢轴或可旋转接头彼此连结的一个或多个区段。臂可以设置有固持装置，例如夹具、壳体、容座、支撑件、钳子等，该固持装置被配置用于接合、操纵、搬运、联接、抓握和/或移动驱动装置17、钢包长水口13a-13c、工具、或机械手35。

机器人被配置用于将驱动装置17联接到充满熔融金属的钢包11、12及其钢包滑动水口机构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移除驱动装置17。机器人21被配置用于将新钢包长水口搬运到机械手35、以及用于将使用过的钢包长水口13a-13c从经排空的钢包11、 12的机械手移除。最后，并且仅在机械手未固定到运输装置的第一固持装置和第二固持装置的情况下，机器人才被配置用于将机械手与位于装载工位的钢包联接和断开联接。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水口机构15之前，该钢包长水口被包封在预热工位中。机器人可以将钢包长水口从储存架29搬运到预热工位(未示出)，然后搬运到机械手35。类似地，为了从经排空的第一钢包11移除钢包长水口，在机械手将钢包长水口与下水口断开联接后，机器人可以从机械手抓住钢包长水口。机器人可以将已移除的钢包长水口带到加压气体(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(参见图1(f))。

机器人还被配置用于在使用过的钢包长水口13a-13c从经排空的钢包移除后检查该使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使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”以区分可以重新使用的使用过的钢包长水口或必须丢弃的使用过的钢包长水口。机器人还优选地被配置用于用吹氧器来清洁使用过的钢包长水口，以移除附着在使用过的钢包长水口的壁上的任何残留物。

钢包滑动水口机构15

适用于本申请的钢包滑动水口机构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的下部部分，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固定。

下板15d包括水口表面和顶部滑动表面、以及一个或两个下孔，该水口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表面。在第一实施例中，下板包括单个第一下孔。在第二实施例中，下板包括第一孔和第二孔。这两个实施例将在下面详细讨论。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脱离流体连通。可以通过启用驱动装置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的底部部分的缸17c、以及可逆地固定到下板15d的活塞17p。

驱动装置17可以被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，该加压流体源用于经由软管17t致动驱动装置17。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，该储存单元用于当驱动装置17未联接到钢包滑动水口机构15时储存驱动装置17，如图1(a)、图1(b)和图1(f)所示。驱动装置17也可以储存在装载平台上的储存架中。然而，优选地，将驱动装置17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免于必须执行将软管17t联接到最近联接的(多个)驱动装置17的复杂操作，而在驱动装置17被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。

第一实施例：下板15d包括单个第一下孔

在图2(a)至图2(d)所展示的第一实施例中，下板15d包括单个第一下孔。下水口14被刚性地(且可逆地)联接到下板的水口表面。顶部滑动表面围绕单个第一下孔的入口、并且具有在钢包滑动水口机构处于密封位置时足以密封上孔18的出口的表面积，如图2(a)所展示的。钢包长水口13a-13c由机械手35联接在下水口上，其中下水口被插入到钢包孔中。

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水口机构来启动从钢包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。钢包滑动水口机构处于密封位置，其中下板15d的单个第一孔与上板15u的上孔未对正。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均不允许流过钢包滑动水口机构。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13a-13c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。如图2(a)至图2(d)所示的，如果机械手35联接到下板以便与下板一起移动，则由机械手固持就位的钢包长水口13a-13c与固定到下板15d的下水口14一起移动。如图1(a)至图1(f)和图6所展示的，如果机械手联接到运输装置的第一固持装置或第二固持装置，则机械手必须与驱动装置同步，使得当钢包滑动水口机构的下板 15d移动时，机械手确保了钢包长水口遵循与下板相同的运动、并且因此保持与下水口14联接，而不会损坏任何零件。

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，并且从中间包到结晶器的浇铸可以连续进行。然而，如在背景技术部分中所讨论的，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。通过根据本申请的第一实施例的浇铸设备，阻塞的内孔和/或上孔可以如下被非常快速地疏通。

如图2(c)所示，机械手35通过使钢包长水口下降并将其驱动离开以便可触及下水口孔的下游端来将钢包长水口13a-13c与下水口14断开联接。由于下水口比钢包长水口短得多，从而在中间包上方留有足够的间隙，因此容易引入疏通工具19r通过下水口的下游端、通过上孔和下孔以及一直到内孔。疏通工具可以是金属棒杆，该金属棒杆可以用于通过撞击此凝固的堵塞材料来破坏凝固的团块。可替代地，如图4(b) 所示，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可以手动地搬运或由位于浇铸工位处的机器人31搬运。

固体团块一旦破裂，堵塞材料19的颗粒就开始穿过下水口流出。机械手35可以将钢包长水口带到下水口上，其中钢包滑动水口机构处于密封位置或浇铸位置。在密封位置时，机械手可以慢慢悠悠地联接钢包长水口。在浇铸位置时，联接操作必须迅速进行，以防止熔融金属在钢包长水口联接在下水口上之前从下水口流出。如图2(d) 所示，一旦将钢包长水口联接在下水口上，钢包滑动水口机构如果处于密封位置则必须被带到浇铸位置，并且浇铸才能正常开始。

可替代地，还可以按照图4(a)至图4(c)所展示的以下方式对根据第一实施例的配备有钢包滑动水口机构15的钢包中的阻塞的孔进行疏通。图4(a)示出了金属浇铸设备，其中空的第一钢包11在被移除之前停驻在装载工位，并且满的第二钢包12被定位在浇铸工位，钢包滑动水口机构的下板15d位于浇铸位置。这种情况等同于图2(b)所展示的情况，其中下孔和钢包孔与上孔流体连通，从而形成了从内孔到长水口孔的连续流道。

如背景技术部分中所讨论的，如果内孔和上孔被阻塞，阻止熔融金属从钢包流出，则通道必须被疏通。通过根据本申请的第一实施例的浇铸设备，阻塞的内孔和/或上孔可以如下按照图4(a)至图4(c)所展示的方式被非常快速地疏通。

如图4(b)所示，回转台30(或其他运输装置)抬升满的第二钢包12，直到钢包长水口离开中间包，在中间包的顶部上方有足够的间隙来触及钢包长水口的出口为止，因为要引入疏通工具19r通过钢包长水口的出口、通过下水口孔、下孔、上孔以及一直到内孔。疏通工具可以是金属棒杆，该金属棒杆可以用于通过撞击此凝固的堵塞材料来破坏凝固的团块。如图4(b)所示，疏通工具19r优选是加压气体喷枪，其喷射比如氧气等加压气体射流。疏通工具19r可以手动地搬运或由位于浇铸工位处的浇铸平台上的机器人31搬运。在该实施例中，疏通工具优选地是可伸缩的，以便有助于以最小的间隙将疏通工具通过钢包长水口的出口引入。在替代性实施例中，可以将加压气体喷枪19r整合到钢包长水口。该解决方案增加了所使用的钢包长水口的成本，并且需要在浇铸之前将整合的喷枪连接到加压气体源。

固体团块一旦破裂，堵塞材料19的颗粒就开始穿过下水口和钢包长水口流出。如图4(c)所示，在下板处于密封位置或浇铸位置时，回转台30将第二钢包12下降到浇铸位置。在密封位置时，回转台可以使钢包慢慢悠悠地下降。在浇铸位置时，下降操作必须迅速进行，以防止熔融金属在将钢包长水口引入到中间包中之前从中间包流出。在该阶段，浇铸可以正常开始。

通过将钢包和钢包长水口抬升离开中间包，使得通过长水口孔疏通上孔和内孔是可能的，这是因为机械手35要么固定到固持装置、固定到钢包，要么固定到钢包滑动水口机构，并且机械手35与钢包一起抬升。在现有技术的金属浇铸设备中，其中钢包长水口由位于浇铸工位处的浇铸平台上的机器人31固持就位，这将是不可能的，因为机器人31不能将钢包长水口固持在如本疏通方法所要求的高位置。

图4(a)至图4(c)还示出了用满的新钢包12b替换停驻在装载工位处的空钢包12。用起重机将充满熔融金属的新钢包12b从炉中带至金属浇铸设备。新钢包12b 已经配备有处于密封位置的钢包滑动水口机构15，其中下水口14被联接到钢包滑动水口机构的下板15d，但该新钢包并未携带任何钢包长水口13a-13c和任何驱动装置 17。一旦将新钢包12b装载到回转台30上，机器人21就可以将新钢包长水口13c交给机械手35，并且驱动装置17可以联接到钢包滑动水口机构，如上文所解释的。

第二实施例：下板15d包括第一孔和第二孔

在图3(a)至图3(d)所展示的第二实施例中，下板15d包括第一下孔和第二下孔，第一下孔和第二下孔各自均从顶部滑动表面延伸到水口表面。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，以使第一下孔和第二下孔中的每一个与上孔流体连通和脱离流体连通。第一下水口和第二下水口14被刚性地且可逆地联接到水口表面，其中第一下水口和第二下水口14的下水口孔分别与第一下孔和第二下孔流体连通。顶部滑动表面围绕第一下孔和第二下孔两者的入口，并且该顶部滑动表面的表面积在钢包滑动水口机构处于密封位置时足以密封上孔的出口，如图3(a)所展示的。钢包长水口13a-13c由机械手35联接在第一下水口上，其中第一下水口被嵌套在钢包孔中。

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水口机构来启动从钢包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。钢包滑动水口机构处于密封位置，其中下板15d的第一下孔和第二下孔均与上板15u的上孔未对正。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。如图3(a)至图3(d)所示的，如果机械手35联接到下板以便与下板一起移动，则由机械手固持就位的钢包长水口13a-13c与固定到下板15d的下水口14一起移动。如图1(a)至图1(f)和图6所展示的，如果机械手联接到运输装置的第一固持装置或第二固持装置，则机械手必须与驱动装置同步，使得当钢包滑动水口机构的下板15d移动时，机械手确保了钢包长水口遵循与下板相同的运动、并且因此保持与下水口14联接，而不会损坏任何零件。

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，并且从中间包到结晶器的浇铸可以连续进行。然而，如在背景技术部分中所讨论的，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。通过根据本申请的第一实施例的浇铸设备，阻塞的内孔和/或上孔可以如下被非常快速地疏通。

如图3(c)所示，下板15d被移动，以使第二下孔与上孔流体连通。与上文结合图2(a)至图2(d)讨论的疏通方法不同，在整个疏通操作期间，钢包长水口13a-13c 可以保持与第一下水口联接。由于第二下水口没有任何钢包长水口、并且因此比其上联接有钢包长水口的第一下水口短得多，在第二下水口下方、在中间包上方留有足够的间隙。因此，如图3(c)所示，容易引入疏通工具19r通过第二下水口的下游端、通过第二下孔、上孔以及一直到内孔。疏通工具可以是金属棒杆，该金属棒杆可以用于通过撞击此凝固的堵塞材料来破坏凝固的团块。可替代地，如图4(b)所示，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可以手动地搬运或由位于浇铸工位处的浇铸平台上的机器人31搬运。

固体团块一旦破裂，堵塞材料19的颗粒就开始穿过下水口流出。如图3(d)所示，下板可以移动到浇铸位置，其中第一下水口和与其联接的钢包长水口与内孔流体连通。此时，浇铸可以正常开始和进行。

机械手35

机械手35可以被认为是简化的机器人，具有较少的自由度，并且被配置用于执行有限数量的相当简单的运动。机械手包括臂35a，该臂的一端设置有抓握元件35g，这些抓握元件用于牢固地抓握从机器人21接收的钢包长水口、并且用于在机器人准备从经排空的钢包11、12移除钢包长水口时释放钢包长水口。机械手被配置用于一方面允许臂35a沿着平行于下水口孔的轴线(Z)的方向上下移动，并且另一方面允许抓握元件35g沿着与垂直于轴线(Z)的平面(X，Y)平行的平面移动。

对于将钢包长水口联接到下水口，抓握元件在平面(X，Y)上的移动允许将钢包长水口定位成与下水口14对正，并且沿臂35a的轴线(Z)向上移动允许将钢包长水口联接到下水口，该下水口被插入到钢包长水口孔的上游端内，如图2(a)、图2 (b)和图2(d)所示。

对于将钢包长水口与下水口14断开联接，沿着臂35a的轴线(Z)向下移动允许将钢包长水口与下水口断开联接，留有足够的间隙，以便抓握元件将钢包长水口在平面(X，Y)上移动，以便可触及下水口孔来疏通孔，如图2(c)所示，或将该钢包长水口搬运到机器人21以移除钢包长水口进行热修或丢弃，如图1(e)和图1(f) 所示。

在实施例中，机械手包括活塞35p，该活塞被配置用于驱动平行于轴线(Z)的向上和向下的运动(参见图5(a)至图5(c)和图6)。臂35a被配置用于绕活塞的平行于轴线(Z)的中心轴线旋转(参见图5(b)和图6中以活塞35p为中心的点划线)。在图5(a)至图5(c)所展示的最简单形式中，机械手35直接或间接地联接到下板15d以遵循其运动，并且臂35a可以具有固定的长度，并且臂绕活塞35p的中心轴线的旋转足以使钢包长水口与下水口14对正或不对正。在图5(a)中，机械手下降并且位置上不与下水口14对正，以接纳来自机器人21的新钢包长水口13a。通过绕平行于下水口孔轴线的轴线旋转，机械手使钢包长水口与下水口对准并位于下水口的下方，如图5(b)所示。通过升起钢包长水口，如图5(c)所示，机械手将钢包长水口联接到下水口，其中下水口被嵌套在钢包长水口中。只要需要，机械手就可以将钢包长水口维持在该位置。在该实施例中，由于机械手与下板15d和下水口14 一起移动，不再需要另外的自由度。如果机械手35被固定到相应的第一固持装置和第二固持装置，则机械手必须具有如图6所示的另外的自由度，以允许钢包长水口遵循下板和下水口14的运动。在这种情况下，需要使机械手的运动与由驱动装置17驱动的底板的运动同步。

使用过的钢包长水口的移除按相反的顺序从图5(c)到图5(a)以反向箭头进行。通过使使用过的钢包长水口下降来将其与下水口断开联接(参见图5(c)和图5 (b))。通过机械手的旋转，使用过的钢包长水口可以被移交给机器人21(参见图5 (a))。

然而，在优选实施例中，为了允许抓握元件35g到达平行于(X，Y)的平面的任何点，臂35a可以由伸缩活塞形成，或者可替代地，如图6所展示的，该臂可以由彼此旋转地联接的两个或更多个臂区段构成。机械手35的运动优选地被液压、气动或电动地驱动。如图6所示，驱动装置17可以储存在第一固持装置和第二固持装置上，优选地储存在相应的机械手的静态部分上，与机械手共享液压流体源或气动流体源或电流源。

如上文所提及的，机械手可以固定到运输装置的第一固持装置和第二固持装置(或固定到相应机械手的相对于固持装置静止的部分)，如图1和图3所展示的。该解决方案是有利的，因为即使在将新钢包12b装载到固持装置上或者将经排空的钢包从固持装置带走时，机械手仍保持与运输装置联接。

可替代地，可以将机械手固定到钢包滑动水口机构15，优选地与下板15d一起移动，如图2(a)至图2(d)、图3(a)至图3(d)和图5(a)至图5(c)所展示的。该解决方案具有以下优点：为了确保由机械手固持的钢包长水口遵循与下水口 14相同的运动，这些运动由驱动装置17控制，机械手不需要与驱动装置17同步。另一方面，每次将新钢包12b装载到固持装置上时，机械手都必须重新固定到钢包滑动水口机构15上，并且每次从运输装置移除空的钢包时机械手都必须被移除。

用于浇铸熔融金属的方法

本申请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的钢包滑动水口机构15处于密封位置并且设置有钢包长水口13a-13c，机械手35将该钢包长水口固持就位在下水口14上。钢包滑动水口机构的下板15d与驱动装置17联接。第二钢包12的钢包滑动水口机构15处于密封位置，并且包括下水口14但不包括钢包长水口。第二钢包12的钢包滑动水口机构15未与任何驱动装置17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1中，使第一钢包11的钢包滑动水口机构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搬运到机械手35，该机械手被固定到第二固持装置(参见图1(b))。如图1(c)所图示的，一方面，机械手35将此接纳的钢包长水口联接到第二钢包12的钢包滑动水口机构15上，并且另一方面，机器人21将驱动装置17联接到第二钢包12的滑动水口机构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驱动装置17的储存单元，则上述另一方面的操作变得更简单，因为在涉及将若干个(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。如果一个或多个驱动装置17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，钢包滑动水口机构保持在密封位置。

如图1(d)所示，当第一钢包基本为空时，使第一钢包11的钢包滑动水口机构 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都脱离中间包并且在竖直方向(Z)上高于中间包为止，从而限定了旋转高度。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1。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被插入到中间包1中。

可以使第二钢包12的钢包滑动水口机构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1中。从关闭第一钢包11的钢包滑动水口机构到打开第二钢包12的钢包滑动水口机构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。

如果机械手35被固定到运输装置的相应固持装置，则该机械手必须被配置用于同步地遵循钢包滑动水口机构15的下板15d的运动，使得下水口14和钢包长水口 13a-13c始终相互嵌套。如果机械手35被固定到下板15d或钢包滑动水口机构的相对于下板15d静止的任何元件，则不必将机械手35的运动与驱动装置17的运动同步，因为机械手与下板15d一起移动。

现在可以将停驻在装载工位的经排空的第一钢包11的钢包长水口拆除，以允许将其移除并且横跨车间运输到热修工位(未示出)。机械手35通过将使用过的钢包长水口沿着下水口孔的中心轴线下降来使使用过的钢包长水口与下水口14断开联接，并且机械手将使用过的钢包长水口交给机器人21。使用过的钢包长水口13a可以储存以进行热修和清洁(未示出)或可以如图1(f)所示作为废物丢弃到废弃箱27中。

如图1(f)所展示的，机器人21可以将该一个或多个驱动装置17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驱动装置17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要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驱动装置17断开连接然后才将该一个或多个驱动装置储存在储存架29 中。如果由于有缺陷而必须更换驱动装置，则同样适用。

可以用起重机将已拆除钢包长水口13a和该一个或多个驱动装置17的经排空的第一钢包从第一固持装置移除至热修工位(未示出)，在该热修工位处，钢包可以进行清洗、修理、并且准备好填充来自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的现在空的第一固持装置上，其中，像前述步骤中的第二钢包12一样，新钢包包括处于密封位置的钢包滑动水口机构15并且包括下水口但不包括钢包长水口13a-13c和驱动装置17。因此可以重复图1(a)至图 1(f)所描绘的循环，并且从中间包到结晶器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，且在前述步骤中限定的交换经排空的钢包11和经填充的钢包12的位置时波动很小。所述波动可以非常小，因为在运行最佳时，交换操作非常迅速。

在交换第一钢包和第二钢包的位置的步骤没有最佳地进行的情况下，因为内孔和/或上孔被凝固的堵塞材料阻塞，如上文在标题为“钢包滑动水口机构15”的部分中参照图2(a)至图2(d)、图3(a)至图3(d)和4(a)至图4(c)所描述的，通过使用适当的疏通工具19r穿过下水口孔，内孔和/或上孔可以快速且有效地被疏通。这样，金属流入中间包的中断被降低到最少。如果没有这些用于快速疏通浇铸通道的选项，则无论是否有机器人21，许多操作者都不愿意在装载工位处将钢包长水口 13a-13c联接到钢包的底部，因为在钢包长水口联接到钢包滑动水口机构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，并且用下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，长时间不给中间包进给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：将(多个)驱动装置联接到钢包滑动水口机构15，接着是将新钢包长水口13b搬运到机械手35并且将新钢包长水口联接到下水口14。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：由机械手35使使用过的钢包长水口13b 断开联接，将使用过的钢包长水口搬运到机器人21，接着是将(多个)驱动装置与钢包滑动水口机构15断开联接。

发明优点

本申请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，而没有任何中断到结晶器中的浇铸的额外风险。本申请至少具有以下优点。

在浇铸工位的浇铸平台上机器人不再是必不可少的。许多设备在浇铸工位处没有所需的空间。通过本申请，机器人被安装在装载工位处，在装载工位存在更多的空间可用于将机器人安装在装载平台20上，以将钢包长水口13a-13c移交给机械手35，以便在新填充好的钢包到达浇铸工位之前将该钢包长水口联接到装载工位上的新填充好的钢包12。在许多浇铸设备的浇铸工位处，前端机械手一般是可用的。如上所解释的，在内孔和/或上孔被阻塞而机械手35将钢包长水口与下水口脱离的情况下，该前端机械手仍然是有用的，例如用于搬运疏通工具19r。

本申请极大地减少了钢包更换之间的脱钢时间(steel off time)，因为在固持在浇铸工位处的第一钢包11的浇铸时间期间，用于浇铸的新填充好的钢包12的所有搬运和准备都在装载工位处进行。更短的钢包脱钢时间

产生了中间包1中更低的钢液位下降，

产生了更好的钢品质保护，因为在钢包更换期间无需降低浇铸速度。

在内孔和/或上孔阻塞的情况下，疏通操作可以与在现有金属浇铸设备中用机械手或前端机械手将钢包长水口保持就位时类似地进行，另外的优点在于，机器人或前端机械手在浇铸工位处是可用的，在机械手35固持钢包长水口13a-13c时，该机器人或前端机械手自由任意使用。

Claims (13)

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)，

钢包长水口(13a-13c)，

钢包滑动水口机构(15)，所述钢包滑动水口机构包括下水口(14)，所述下水口被配置用于可逆地接纳和支撑所述钢包长水口，所述钢包滑动水口机构(15)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与浇铸位置之间致动所述钢包滑动水口机构，在所述密封位置，所述开口是密封的，在所述浇铸位置，所述开口与所述钢包长水口(13a-13c)流体连通，

(d)第一钢包长水口机械手和第二钢包长水口机械手(35)，所述第一钢包长水口机械手和第二钢包长水口机械手分别用于将所联接的所述钢包长水口(13a-13c)固持在所述第一钢包和所述第二钢包的下水口(14)上，

(e)运输装置，所述运输装置包括回转台(30)或钢包车，所述运输装置包括分别用于固持所述第一钢包(11)和所述第二钢包(12)的至少第一固持装置和第二固持装置，其中，所述运输装置被配置用于在与所述装载平台(20)相邻的装载工位与在所述中间包(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)并将所述第一钢包和所述第二钢包(11，12)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)交给位于所述装载工位处的钢包的钢包长水口机械手(35)，以及

将驱动装置(17)联接到所述钢包滑动水口机构(15)，

每个钢包长水口机械手相对于相应的第一钢包或第二钢包(11，12)是固定的，以便与相应的第一钢包或第二钢包一起在所述装载工位与所述浇铸工位之间移动。

2.根据权利要求1所述的金属浇铸设备，其特征在于，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)的可及距离内的一个或多个备用钢包长水口(13b，13c)。

3.根据权利要求2所述的金属浇铸设备，其特征在于，所述工具储存架还包括工具和/或一个或多个驱动装置(17)和/或备用下水口(14)。

4.根据权利要求2所述的金属浇铸设备，其特征在于，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)、或其组合平行地平移，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，以便到达所述工具储存架(29)并从所述工具储存架(29)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)的钢包滑动水口机构，以执行权利要求1中所限定的操作。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的金属浇铸设备，其特征在于，所述机器人(21)被配置用于：

从在从所述浇铸工位移动之后固持在所述装载工位的经排空的第一钢包或第二钢包(11，12)的钢包长水口机械手(35)收集所述钢包长水口(13a-13c)，以及

移除所述驱动装置(17)。

6.根据权利要求1所述的金属浇铸设备，其特征在于，所述钢包滑动水口机构(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)的下部部分，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；

下孔，所述下孔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平移地滑动，以使所述下孔与所述上孔流体连通和脱离流体连通，以及其中

(c)所述下水口(14)包括下水口孔并且被固定到所述下板(15d)的水口表面，其中所述下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)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)的底部部分，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正或不对正。

7.根据权利要求6所述的金属浇铸设备，其特征在于，

所述下板(15d)包括第二下孔，所述第二下孔与所述下孔分开并且从所述顶部滑动表面延伸到所述水口表面，并且

包括第二下水口孔的第二下水口(14)被固定到所述下板(15d)的水口表面，其中所述第二下水口孔与所述第二下孔流体连通。

8.根据权利要求6所述的金属浇铸设备，其特征在于，所述第一钢包长水口机械手和所述第二钢包长水口机械手(35)中的每一个

固定到相应的第一固持装置和第二固持装置，或

固定到相应的第一钢包和第二钢包的钢包滑动水口机构(15)，以便与所述下板一起移动，或

固定到相应的第一钢包和第二钢包(11，12)。

9.根据权利要求6所述的金属浇铸设备，其特征在于，所述第一钢包长水口机械手和所述第二钢包长水口机械手(35)中的每一个

能够沿着平行于所述上孔的第一方向平移，

能够绕所述第一方向旋转，

包括一个或多个臂区段，所述一个或多个臂区段基本上垂直于与所述第一方向平行的柱延伸，所述一个或多个臂区段联接到所述柱并且通过旋转接头而彼此联接，所述旋转接头被配置用于绕所述第一方向旋转，

包括夹紧装置，所述夹紧装置位于距所述柱最远的臂区段的自由端处、用于牢固地且可逆地固持钢包长水口(13a-13c)。

10.根据权利要求1所述的金属浇铸设备，其特征在于，所述驱动装置(17)被液压地或气动地或电动地致动，并且其中，所述运输装置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)致动所述驱动装置(17)的加压流体源，或电力源。

11.根据权利要求10所述的金属浇铸设备，其特征在于，所述运输装置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：

储存工位，用于储存准备联接到钢包滑动水口机构的驱动装置(17)。

12.根据权利要求1所述的金属浇铸设备，其特征在于，所述金属浇铸设备还包括预热烘烤炉(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)的钢包滑动水口机构(15)上的新钢包长水口(13b)达到并保持在预热温度。

13.根据权利要求1所述的金属浇铸设备，其中，所述机器人还被配置用于：

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

评估所述使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

用吹氧器来清洁所述使用过的钢包长水口，以移除附着在所述使用过的钢包长水口的壁上的任何残留物。

Images