ES2966490T3 - Sistema de dispositivo de transporte de cuchara robotizado con manipulador integrado - Google Patents
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Abstract
La presente invención se refiere a una instalación de fundición de metales que comprende, - (a) una plataforma de carga (20), - (b) una artesa (1), - (c) una primera cuchara (11) y una segunda cuchara (12), cada una que comprende, - · un piso provisto de una abertura (11 o, 12o), - · una cubierta de cuchara (13a-13c), - · una puerta corredera de cuchara (15) configurada para acoplarse a un dispositivo de accionamiento (17) para accionar la compuerta deslizante de la cuchara entre una posición sellada y una posición de fundición, y que comprende una boquilla colectora (14) para recibir la cubierta de la cuchara, (d) un primer y un segundo manipuladores (35) de la cubierta de la cuchara para sujetar la cubierta de la cuchara (13a-13c).) acoplado sobre la boquilla colectora (14) de las cucharas primera y segunda, - (e) un dispositivo de transporte que comprende un primer dispositivo de sujeción y un segundo dispositivo de sujeción para sujetar las cucharas primera y segunda (11, 12), y que está configurado para mover y mantener en su lugar la primera y segunda cuchara entre una estación de carga, adyacente a la plataforma de carga (20), y una estación de fundición, sobre la artesa (1), caracterizado porque, - · la instalación de fundición metálica comprende un robot (21) configurado para realizar las siguientes operaciones, - o entregar una nueva cubierta de cuchara (13b) al manipulador (35) de la cuchara ubicado en la estación de carga, y - o acoplar un dispositivo de accionamiento (17) a la puerta corredera de la cuchara (15) - · cada manipulador está fijo con respecto a la primera o segunda cuchara correspondiente (11, 12), de manera que se pueda desplazar junto con la primera o segunda cuchara correspondiente entre la estación de carga y la estación de colada. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema de dispositivo de transporte de cuchara robotizado con manipulador integrado
Campo de la invención
La presente invención se refiere a una estación de carga robotizada para preparar una cuchara nueva cargada en una torreta rotatoria antes de llevarse a una estación de colada sobre una artesa. En particular, la presente invención se refiere a una instalación robotizada para cargar una cubierta de cuchara a una compuerta deslizante de cuchara acoplada a una salida de cuchara, y para acoplar un dispositivo de accionamiento tanto a la cuchara como a la compuerta deslizante de cuchara para accionar la compuerta deslizante de cuchara. La estación de carga robotizada también está configurada para desacoplar el dispositivo de accionamiento y descargar una cubierta de cuchara gastada de una cuchara vacía retirada recientemente de la estación de colada sobre la artesa. La robotización de estas operaciones ahorra a los operarios una tarea extenuante y mejora la reproducibilidad de las operaciones. Un manipulador específico implicado con una correspondiente compuerta deslizante de cuchara y cuchara permite una rápida desobstrucción de la salida, si esta última se obstruye.
Antecedentes de la invención
En procesos de conformación de metal continuos, la masa fundida de metal (2) se transfiere de un recipiente metalúrgico a otro, a un molde o a una herramienta. Por ejemplo, como se muestra en la figura 1, una cuchara (11, 12) se llena con masa fundida de metal de un horno (no mostrado) y se transfiere sobre una artesa (1) para descargar el metal fundido de la cuchara a través de una cubierta de cuchara (13a-13c) al interior de la artesa. La masa fundida de metal entonces se puede colar a través de una boquilla de vertido (3) desde la artesa hasta un molde o herramienta para formar de manera continua láminas, lingotes, barras, láminas delgadas, y similares. El flujo de masa fundida de metal fuera de la cuchara al interior de la artesa y fuera de la artesa al interior del molde o herramienta es impulsado por gravedad. Los caudales pueden controlarse mediante compuertas deslizantes en comunicación de fluido con una salida de cuchara y la artesa. Se puede usar una compuerta deslizante de cuchara (15) para controlar el caudal de la cuchara e incluso interrumpir el flujo en una posición sellada. De manera similar, se puede usar una compuerta deslizante de artesa (5) para controlar el caudal de la artesa e interrumpir el flujo en una posición sellada.
Dado que la colada de metal en un molde o herramienta debe funcionar continuamente, la artesa desempeña el papel de amortiguador y el nivel de metal fundido en la artesa debe permanecer sustancialmente constante durante toda la operación de colada. Mantener el nivel de metal fundido en la artesa sustancialmente constante requiere un intercambio rápido de una nueva cuchara llena de metal fundido por una cuchara antigua después de que se haya vaciado, para garantizar una alimentación casi continua de metal fundido al interior de la artesa, de modo que el metal se vierte al interior de la artesa sustancialmente a la misma velocidad que fluye fuera del mismo al interior del molde o la herramienta. Esta operación se vuelve más compleja mediante las siguientes restricciones.
En primer lugar, ya que por razones de seguridad y para evitar cualquier colisión, una cuchara (11, 12) no se puede trasladar a través de un taller desde el horno a una artesa correspondiente con una cubierta de cuchara (13a-13c) acoplada a un suelo inferior de la cuchara y que se extiende 1 m o más debajo del suelo inferior, la cubierta de cuchara debe estar acoplada al suelo inferior de la cuchara en una estación de carga ubicada cerca de la artesa.
En segundo lugar, para evitar que el metal contenido en la segunda cuchara (12) se solidifique por enfriamiento en contacto con las partes móviles “frías” de la compuerta deslizante de cuchara (15) mantenida en posición sellada evitando de ese modo agarrar el mecanismo y evitando la apertura de la compuerta deslizante de cuchara, el orificio interior de la boquilla interior generalmente se llena con un material de taponamiento (19), generalmente arena u otros materiales particulados, para evitar que cualquier masa fundida de metal alcance el mecanismo de compuerta, de modo que se evita la solidificación por enfriamiento y obstrucción del metal de la boquilla y el sistema de compuerta. Tras abrir la compuerta deslizante de cuchara a una posición de colada con la cuchara ubicada en la estación de colada, la arena fluye hacia fuera seguido de metal fundido que puede fluir a través de la cubierta de cuchara al interior de la artesa. A veces, sin embargo, el material de taponamiento se une localmente con metal solidificado por enfriamiento formando un tapón sólido que evita que el material de taponamiento fluya hacia fuera. Por lo tanto, la boquilla interior está obstruida, y no puede fluir metal fuera de la cuchara al interior de la artesa a pesar de que la compuerta deslizante de cuchara está en la posición de colada. Este problema se puede resolver fácilmente con una herramienta de desobstrucción (19r) insertada en o cerca del orificio de la boquilla interior. La herramienta de desobstrucción (19r) puede ser una lanza de gas presurizada o una varilla alargada, como se ilustra en la figura 2(c). Ahora, esta operación aparentemente simple es realmente bastante compleja debido a la larga cubierta de cuchara (13a-13c) que está acoplada a la compuerta deslizante de cuchara.
Por estas razones, en la mayoría de las instalaciones, la cubierta de cuchara no está acoplada a la compuerta deslizante de manera autónoma en la estación de carga, pero se inserta sobre una boquilla colectora y se sujeta en su lugar mediante un robot ubicado en la estación de colada. Esto permite que el robot retire la cubierta de cuchara de la boquilla colectora en caso de obstrucción de la salida de cuchara, para un acceso más fácil a la misma desde la parte inferior con una herramienta de desobstrucción (19r). Una vez que el paso obstruido está desobstruido, la compuerta deslizante de cuchara puede moverse a la posición de sellado mientras el robot introduce de nuevo la cubierta de cuchara sobre la boquilla colectora. En este punto, la compuerta deslizante de cuchara vuelve a la posición de colada para comenzar a colar metal fundido al interior de la artesa. Un robot, sin embargo, no siempre está disponible, o ni siquiera se puede colocar en la plataforma de colada en la estación de colada, que puede ser bastante pequeña y estar llena. En tales condiciones, esta solución de sujetar la cubierta de cuchara durante la operación de colada se vuelve problemática.
Una cuchara recién llena se transporta desde el horno a una instalación de colada con una compuerta deslizante de cuchara fijada a un suelo inferior de la cuchara, pero sin un dispositivo de accionamiento para accionar los movimientos relativos de las placas que forman la compuerta deslizante de cuchara. Por esta razón, muchas instalaciones metalúrgicas usan una torreta (30) que comprende un primer dispositivo de sujeción para sujetar una primera cuchara (11) en una estación de colada sobre la artesa (1) y un segundo dispositivo de sujeción para sujetar una segunda cuchara (12) llena de metal fundido en una estación de carga. Mientras que la primera cuchara descarga el metal fundido contenido en la misma al interior de la artesa, la segunda cuchara se puede preparar para realizar la misma operación una vez que se vacía la primera cuchara. En particular, un dispositivo de accionamiento, tal como un pistón hidráulico, se puede acoplar al suelo inferior de la cuchara y a la compuerta deslizante de cuchara, para permitir el accionamiento de los mismos.
El documento US2006/0118268 describe una compuerta deslizante de cuchara configurada para sujetar de manera autónoma una cubierta de cuchara, así como una boquilla colectora, establecidas una al lado de la otra. Uno o más dispositivos de accionamiento, tales como pistones hidráulicos, puede usarse para accionar la compuerta deslizante de cuchara moviendo placas de la misma entre una posición sellada en la que la abertura está sellada, una posición de colada en la que la abertura está en comunicación de fluido con la cubierta de cuchara, y una posición de desobstrucción en la que la abertura está en comunicación de fluido con la boquilla colectora. De esta manera, en caso de obstrucción del orificio interior, la compuerta deslizante de cuchara se mueve a la posición de desobstrucción, de modo que la herramienta de desobstrucción (19r) se puede introducir fácilmente a través del orificio de boquilla colectora corto para romper el material de taponamiento unido a metal solidificado. Una vez que el material de taponamiento puede fluir de nuevo, la compuerta deslizante de cuchara mueve la boquilla colectora fuera de alineación desde la salida de cuchara y lleva la cubierta de cuchara a la posición de colada para permitir que el metal fundido fluya a través de la cubierta de cuchara al interior de la artesa. El manejo de la herramienta de desobstrucción (19r) puede realizarse ventajosamente por un robot ubicado adyacente a la estación de colada. Una clara ventaja sobre la sujeción de la cubierta de cuchara por un robot descrito anteriormente, es que con esta compuerta deslizante de cuchara, no se requiere ningún robot para sujetar la cubierta de cuchara y se puede usar un robot en su lugar para operar la herramienta de desobstrucción (19r). De lo contrario, esta operación debe realizarse manualmente por un operario humano o un segundo robot debe instalarse adyacente a la estación de colada para desobstruir el orificio interior. El manejo manual es generalmente más laborioso y lleva más tiempo que cuando un robot realiza esta operación. Esto es desventajoso porque cuanto más tiempo la artesa no se alimenta con metal fundido nuevo por la cuchara, cuanto menor es el nivel de metal fundido al interior de la artesa, y/o cuanto más largo es el tiempo que la operación de colada debe ejecutarse a un caudal más bajo, lo que es perjudicial para la calidad de la barra producida de ese modo.
El documento US2008/0314938 describe una planta de colada continua que tiene al menos un robot multifunción para implementar una pluralidad de diferentes intervenciones controladas por el proceso o automatizadas en la planta de colada continua. El robot multifunción dispuesto en un brazo pivotable en una columna rotatoria sujeta a la plataforma de vertido de la planta de colada continua y el robot puede pivotar con el brazo pivotante entre una posición de retracción y una posición de trabajo. El robot también es móvil con respecto a su brazo. El documento US2011/278331 describe un dispositivo de manipulación para una cubierta para colar metal líquido, en el que un manipulador está fijado con respecto a la primera o la segunda cuchara correspondiente, tal como para moverse junto con la primera o la segunda cuchara correspondiente entre la estación de carga y la estación de colada. Una cubierta de cuchara puede entregarse al manipulador de la cuchara ubicada en la estación de carga por medio de un robot.
La operación de intercambiar rápidamente una primera cuchara vacía por una segunda cuchara llena en la estación de colada sigue siendo una operación delicada. Esta operación se vuelve aún más crítica en caso de obstrucción del orificio interior, lo que puede aumentar el tiempo durante el cual la artesa no se repone con metal fundido nuevo. Se busca una necesidad de una operación de intercambio de cuchara reproducible y más corta en la industria de colada de metal. La presente invención propone una instalación de colada de metal con operaciones de cambio de cuchara totalmente automatizadas, incluyendo en caso de obstrucción de la salida de una cuchara mediante material de taponamiento solidificado por enfriamiento (19) que permite una operación de intercambio reproducible y en todos los casos más corta. Estas y otras ventajas de la presente invención se explican con más detalle en las siguientes secciones.
Sumario de la invención
Los objetivos de la presente invención se han alcanzado con una instalación de colada de metal que comprende,
(a) una plataforma de carga,
(b) una artesa,
(c) una primera cuchara y una segunda cuchara, comprendiendo cada una de las cucharas primera y segunda, • un suelo dotado de una abertura,
• una cubierta de cuchara,
• una compuerta deslizante de cuchara que comprende una boquilla colectora configurada para recibir y soportar reversiblemente la cubierta de cuchara, estando configurada además la compuerta deslizante de cuchara para acoplarse a un dispositivo de accionamiento para accionar la compuerta deslizante de cuchara entre una posición sellada en la que la abertura está sellada y una posición de colada en la que la abertura está en comunicación de fluido con la cubierta de cuchara,
(d) un primer y un segundo manipulador de cubierta de cuchara para sujetar la cubierta de cuchara acoplada sobre la boquilla colectora de las cucharas primera y segunda, respectivamente,
(e) un dispositivo de transporte que incluye una torreta o un carro de cuchara, comprendiendo el dispositivo de transporte al menos un primer dispositivo de sujeción y un segundo dispositivo de sujeción para sujetar la primera cuchara y la segunda cuchara, respectivamente, en la que el dispositivo de transporte está configurado para mover y sujetar en su lugar las cucharas primera y segunda entre una estación de carga, adyacente a la plataforma de carga, y una estación de colada, sobre la artesa,
en la que,
• la instalación de colada de metal comprende un robot configurado para llevar a cabo las siguientes operaciones en la primera o la segunda cuchara que se sujeta en la estación de carga,
omanejar una cubierta de cuchara nueva hasta el manipulador de la cuchara ubicada en la estación de carga, y
oacoplar un dispositivo de accionamiento a la compuerta deslizante de cuchara,
• cada manipulador está fijado en relación con la primera o la segunda cuchara correspondiente, tal como para moverse junto con la primera o la segunda cuchara correspondiente entre la estación de carga y la estación de colada.
La plataforma de carga puede comprender un armazón de almacenamiento de herramientas que contiene una o más cubiertas de cuchara de repuesto dentro de la distancia de alcance del robot, y que comprende preferiblemente uno o más dispositivos de accionamiento y/o piezas de repuesto tales como boquillas colectoras de repuesto, y herramientas. El robot puede montarse de manera móvil en la plataforma de carga de modo que el robot pueda trasladarse paralelo a un primer eje (X) y/o un segundo eje (Y) normal al primer eje (X), o una combinación de los mismos, y/o rotar alrededor de un eje vertical (Z) normal a los ejes primero y segundo (X, Y). Se prefiere que el robot pueda de ese modo alcanzar y recuperar cualquier herramienta o componente del armazón de almacenamiento y alcanzar la compuerta deslizante de cuchara de la primera o la segunda cuchara que se sujeta en la estación de carga para llevar a cabo las operaciones definidas anteriormente.
El robot está configurado preferiblemente
• para recoger del manipulador la primera o la segunda cuchara vacía que se sujeta en la estación de carga después de moverse desde la estación de colada, la cubierta de cuchara, y
• para retirar el dispositivo de accionamiento.
La compuerta deslizante de cuchara puede comprender,
(a) una placa superior que comprende,
• una superficie de fijación y una superficie deslizante inferior separadas entre sí por un grosor de la placa superior,
• un orificio superior que se extiende desde la superficie de fijación hasta la superficie deslizante inferior, y en la que
• la superficie de fijación de la placa superior está fijada rígidamente a una porción inferior de la primera o la segunda cuchara correspondiente con el orificio superior en comunicación de fluido con la abertura, (b) una placa inferior que comprende,
• una superficie de boquilla y una superficie deslizante superior separadas entre sí por un grosor de la placa inferior,
• un orificio inferior que se extiende desde la superficie deslizante superior hasta la superficie de boquilla, en la que
• la placa inferior está montada de manera deslizante de tal manera que el deslizamiento superior se extiende desde la superficie deslizante superior hasta la superficie de boquilla, la superficie puede deslizarse en traslación a lo largo de la superficie deslizante inferior para poner el orificio inferior en y fuera de comunicación de fluido con el orificio superior, y en la que
(c) comprendiendo la boquilla colectora un orificio colector y fijándose a la superficie de boquilla de la placa inferior con la boquilla colectora en comunicación de fluido con el orificio inferior.
(d) Estando acoplado el dispositivo de accionamiento a la placa inferior y comprendiendo un cilindro acoplado de manera rígida y reversible a la porción inferior de la primera o la segunda cuchara correspondiente, y un pistón fijado de manera rígida y reversible a la placa inferior, estando configurado el dispositivo de accionamiento para mover la placa inferior para poner el orificio inferior en y fuera de alineación con el orificio superior.
En una primera realización, la placa inferior comprende un único orificio inferior, con una única boquilla colectora fijada a la superficie de boquilla de la misma.
En una segunda realización,
• la placa inferior comprende un segundo orificio inferior separado del orificio inferior y que se extiende desde la superficie deslizante superior hasta la superficie de boquilla, y
• una segunda boquilla colectora que comprende un segundo orificio colector se fija a la superficie de boquilla de la placa inferior con el segundo orificio colector en comunicación de fluido con el segundo orificio inferior. Cada uno de los manipuladores primero y segundo puede fijarse o bien,
• a los dispositivos de sujeción primero y segundo correspondientes, o bien
• a la compuerta deslizante de cuchara de las cucharas primera y segunda correspondientes, tal como para moverse junto con la placa inferior, o bien
• a las cucharas primera y segunda correspondientes.
Se prefiere que cada uno de los manipuladores primero y segundo,
• puede trasladarse a lo largo de una primera dirección paralela al orificio superior,
• puede rotar alrededor de la primera dirección,
• comprende uno o más segmentos de brazo que se extienden sustancialmente normales a una columna paralela a la primera dirección, estando acoplados el uno o más segmentos de brazo a la columna y entre sí mediante articulaciones de rotación configuradas para rotar alrededor de la primera dirección,
• comprende medios de fijación en un extremo libre del segmento de brazo más alejado de la columna, para sujetar de manera firme y reversible una cubierta de cuchara.
El dispositivo de accionamiento puede accionarse hidráulica o neumática o eléctricamente. Se prefiere que cada uno del primer dispositivo de sujeción y el segundo dispositivo de sujeción del dispositivo de transporte esté dotado de, • una fuente de fluido a presión para activar el dispositivo de accionamiento a través de un tubo flexible, o una fuente de energía eléctrica, y
• preferiblemente una estación de almacenamiento para almacenar un dispositivo de accionamiento listo para acoplarse a una compuerta deslizante de cuchara.
La instalación de colada de metal puede comprender un horno de precalentamiento para llevar a y mantener a una temperatura de precalentamiento la cubierta de cuchara nueva cargada en la compuerta deslizante de cuchara de la primera o la segunda cuchara ubicada en la estación de carga.
En una realización preferida, el robot también puede configurarse,
• para comprueba el estado de una cubierta de cuchara gastada después de la retirada desde una cuchara vacía,
• para evaluar si la cubierta de cuchara gastada puede reutilizarse después de la limpieza o si debe desecharse, y
• para limpiar la cubierta de cuchara gastada, con una ducha de oxígeno, para retirar cualquier residuo que se adhiera a las paredes de la cubierta de cuchara gastada.
La presente invención también se refiere a un método para colar un metal fundido que comprende las siguientes etapas,
(a) proporcionar una instalación de colada de metal como se describe anteriormente, en la que,
• la primera cuchara está llena de metal fundido y está en la estación de colada y
• la segunda cuchara está llena de metal fundido y está en la estación de carga,
• la compuerta deslizante de cuchara de la primera cuchara está en la posición sellada, está acoplado a uno o más dispositivos de accionamiento, y está dotada de una cubierta de cuchara sujeta sobre una boquilla colectora por el manipulador correspondiente,
• la compuerta deslizante de cuchara de la segunda cuchara está en la posición sellada y comprende una boquilla colectora fijada a la placa inferior, y no comprende cubierta de cuchara ni dispositivo de accionamiento operativo,
(b) llevar la compuerta deslizante de cuchara de la primera cuchara a la posición de colada para colada de metal fundido desde la primera cuchara a través de la cubierta de cuchara al interior de la artesa,
(c) durante la etapa anterior,
• manejar con el robot una cubierta de cuchara nueva al segundo manipulador de la segunda cuchara, • acoplar y sujetar en su lugar con el segundo manipulador la cubierta de cuchara nueva sobre la boquilla colectora,
• acoplar con el robot, el dispositivo de accionamiento a la compuerta de placa deslizante de la segunda cuchara,
(d) cuando la primera cuchara está sustancialmente vacía, llevar la compuerta deslizante de cuchara de la primera cuchara a una posición sellada, seguido de
(e) intercambiar las posiciones de las cucharas primera y segunda moviendo la primera cuchara desde la estación de colada a la estación de carga y, simultáneamente, mover la segunda cuchara desde la estación de carga a la estación de colada,
(f) llevar la compuerta deslizante de cuchara de la segunda cuchara a la posición de colada y colar metal fundido desde la segunda cuchara a través de la cubierta de cuchara al interior de la artesa.
Durante la etapa (f), el método comprende preferiblemente las siguientes etapas,
(g) extraer con el primer manipulador (35) la cubierta de cuchara gastada de la boquilla colectora,
(h) recoger con el robot la cubierta de cuchara gastada del primer manipulador y almacenar la cubierta de cuchara gastada para restaurar o como residuo, y
(i) desacoplar y retirar con el robot el uno o más dispositivos de accionamiento (17) de la compuerta de placa deslizante de la primera cuchara, y almacenar los mismos para su uso posterior,
(j) retirar la primera cuchara vacía, y
(k) cargar una nueva cuchara llena de metal fundido en el primer dispositivo de sujeción del dispositivo de transporte en la estación de carga en la que, como la segunda cuchara en la etapa (a), la nueva cuchara comprende una compuerta deslizante de cuchara en la posición sellada con una boquilla colectora fijada a la misma y que no comprende cubierta de cuchara.
En caso de que la abertura de la primera cuchara se llene con un material de taponamiento y en caso de que no fluya metal fundido fuera de la abertura al llevar la compuerta deslizante de cuchara de la primera cuchara a la estación de colada en la etapa (b), la desobstrucción de la abertura se puede llevar a cabo de diferentes maneras.
En un primer método, se pueden llevar a cabo las siguientes etapas,
• extraer con el primer manipulador la cubierta de cuchara de la boquilla colectora para exponer la boquilla colectora,
• con una herramienta de desobstrucción apropiada, desobstruir la abertura de la primera cuchara rompiendo el material de taponamiento a través de la boquilla colectora expuesta de ese modo,
• cuando el material de taponamiento comienza a salir de la boquilla colectora, acoplar y sujetar en su lugar con el primer manipulador la cubierta de cuchara sobre la boquilla colectora, y permitir de ese modo que el metal fundido fluya desde la primera cuchara a través de la abertura destaponada de ese modo y a través de la cubierta de cuchara al interior de la artesa.
En un segundo método, en el que la placa inferior comprende orificios inferiores primero y segundo y boquillas colectoras primera y segunda, como se describe con respecto a la segunda realización citada anteriormente, se pueden llevar a cabo las siguientes etapas,
• trasladar la placa inferior con el dispositivo de accionamiento a una posición de desobstrucción en la que el segundo orificio inferior está en alineación con el orificio superior,
• con una herramienta de desobstrucción apropiada, desobstruir la abertura de la primera cuchara rompiendo el material de taponamiento a través de la segunda boquilla colectora expuesta de ese modo,
• cuando el material de taponamiento comienza a salir de la boquilla colectora, trasladar la placa inferior con el dispositivo de accionamiento nuevamente a la posición de colada en la que el primer orificio inferior está en alineación con el orificio superior y, permitir de ese modo que el metal fundido fluya desde la primera cuchara a través de la abertura destaponada de ese modo y a través de la cubierta de cuchara al interior de la artesa.
El dispositivo de transporte puede ser una torreta. La etapa (e) de intercambiar las posiciones de las cucharas primera y segunda puede comprender las siguientes etapas,
• levantar las cucharas primera y segunda hasta que las cubiertas de cuchara de las cucharas primera y segunda estén tanto despejadas como más altas que la artesa en una dirección vertical (Z),
• rotar la torreta alrededor del eje vertical (Z) 180° para llevar la primera cuchara por encima de la estación de carga, y para llevar la segunda cuchara por encima de la estación de colada y por encima de la artesa,
• bajar las cucharas primera y segunda a sus respectivas estaciones de carga y colada, insertándose la cubierta de cuchara de la segunda cuchara en la artesa,
en el que durante todas las etapas anteriores, los manipuladores primero y segundo (35) se mueven junto con las cucharas primera y segunda correspondientes, mientras se mantienen las cubiertas de cuchara correspondientes sobre las boquillas colectoras correspondientes.
En una realización adicional, el robot también,
• comprueba el estado de una cubierta de cuchara gastada después de la retirada desde una cuchara vacía,
• evalúa si la cubierta de cuchara gastada puede reutilizarse después de la limpieza o si debe desecharse, y
• limpia la cubierta de cuchara gastada, con una ducha de oxígeno, para retirar cualquier residuo que se adhiera a las paredes de la cubierta de cuchara gastada.
Breve descripción de las figuras
En estas figuras,
La figura 1 representa diversas etapas de un intercambio de una primera cuchara vacía lejos de la estación de colada y reemplazo de la misma por una segunda cuchara llena después de la preparación de la misma en la estación de carga.
La figura 2 muestra diversas etapas para desobstruir una salida de cuchara obstruida usando una compuerta deslizante de cuchara según una primera realización de la presente invención.
La figura 3 muestra diversas etapas para desobstruir una salida de cuchara obstruida usando una compuerta deslizante de cuchara según una segunda realización de la presente invención.
La figura 4 muestra diversas etapas alternativas para desobstruir una salida de cuchara obstruida usando una compuerta deslizante de cuchara según la primera realización de la presente invención.
La figura 5 muestra diversas etapas de carga de una cubierta de cuchara nueva sobre una boquilla colectora usando un manipulador según una realización de la presente invención.
La figura 6 muestra una estación de carga que comprende un robot, y una cuchara llena soportada por un dispositivo de transporte equipado con un manipulador según una realización de la presente invención.
Descripción detallada.
Como se ilustra en la figura 1, una instalación de colada de metal según la presente invención comprende una primera cuchara (11) y una segunda cuchara (12). La primera cuchara se sujeta en una estación de colada sobre una artesa (1) para transferir el metal fundido (2) contenido en la primera cuchara (11) al interior de la artesa (1). La artesa suministra el metal fundido a una herramienta o un molde. Con este sistema, la artesa contiene un volumen de metal fundido que permanece sustancialmente constante durante toda la transferencia de metal fundido desde la primera cuchara (11) al interior de la artesa (1). Cuando la primera cuchara se ha vaciado de su contenido, debe reemplazarse lo más rápido posible por la segunda cuchara (12) llena de metal fundido y totalmente engranada para continuar la transferencia de metal fundido (2) al interior de la artesa (1), para mantener sustancialmente constante el nivel de metal fundido en la artesa y, al mismo tiempo, el caudal de metal fundido fuera de la artesa al interior de la herramienta o molde.
Una cuchara (11, 12) comprende, un suelo dotado de una abertura (11o, 12o). Una boquilla interior (18) dotada de un orificio interior lleva un volumen interior de la artesa en comunicación de fluido con la abertura (11o, 12o). La cuchara (11, 12) también comprende una compuerta deslizante de cuchara (15) configurada para recibir y soportar de manera reversible una boquilla colectora en alineación con un orificio inferior, y para acoplarse a un dispositivo de accionamiento (17) para accionar la compuerta deslizante de cuchara entre una posición sellada en la que la abertura está sellada de la boquilla colectora, y una posición de colada en la que la abertura está en comunicación de fluido con la boquilla colectora y la cubierta de cuchara (13a-13c). La cubierta de cuchara se acopla sobre la boquilla colectora y, se mantiene de ese modo en posición mediante un manipulador (35).
Para acelerar el intercambio entre una primera cuchara vacía (11) con una segunda cuchara llena (12), las cucharas primera y segunda están soportadas por los dispositivos de sujeción primero y segundo correspondientes de un dispositivo de transporte. El dispositivo de transporte puede ser un carro de cuchara, pero es preferiblemente una torreta rotatoria (30) (véase la figura 1(a)). Los dispositivos de sujeción primero y segundo son brazos en forma de horquilla que sujetan las cucharas primera y segunda (11, 12) a la “ longitud de brazo” desde un eje de rotación central (Z). La rotación de la torreta alrededor del eje de rotación central (Z) permite que las cucharas primera y segunda se muevan entre,
• la estación de colada en la que una de la primera o la segunda cuchara (11, 12) se sujeta sobre la artesa con una cubierta de cuchara (13a-13c) parcialmente insertada dentro de la artesa, y
• una estación de carga, en la que la otra de la primera o la segunda cuchara está engranada en una estación de carga en preparación para la transferencia de metal fundido al interior de la artesa cuando se mueve a la estación de colada.
Debido a que la cubierta de cuchara (13a-13c) está parcialmente en la artesa (1), la torreta (30) debe levantar primero las cucharas primera y segunda para conducir la cubierta de cuchara (13a) de la primera cuchara (11) hacia fuera y por encima de la artesa (1) antes de rotar alrededor del eje de rotación central (Z) para evitar que las cubiertas de cuchara de las cucharas primera y segunda colisionen con la artesa.
La estación de carga está dotada de una plataforma de carga (20) que comprende herramientas y piezas de repuesto, tales como nuevas cubiertas de cuchara (13b, 13c), nuevas boquillas colectoras (14), o dispositivos de accionamiento de repuesto (17). Como se ha explicado anteriormente, una cuchara no puede transportarse a través de un taller entre un horno y una instalación de colada con una cubierta de cuchara larga (13a-13c) que sobresale del suelo inferior del mismo. En consecuencia, una cuchara nueva, llena de metal fundido, llega a la estación de colada desprendida de una cubierta de cuchara (13a-13c). La cuchara nueva (11, 12) llena de metal fundido (2) alcanza la torreta (30) con una compuerta deslizante de cuchara (15) fijada al suelo inferior de la cuchara pero sin un dispositivo de accionamiento operativo (17), y con una boquilla colectora (14) acoplada a la compuerta deslizante de cuchara. La boquilla colectora es muy corta y puede viajar a través del taller unida a la cuchara sin ningún riesgo de colisión. Por lo tanto, una cubierta de cuchara nueva (13a-13c) se puede acoplar a la cuchara nueva (12) sobre la boquilla colectora (14) y mantenerse en posición cuando la cuchara nueva se acopla en la torreta (30) en la estación de carga. Al mismo tiempo, un dispositivo de accionamiento (17) debe acoplarse a la cuchara (11, 12) y la compuerta deslizante de cuchara (15) y debe activarse conectando el mismo a una fuente de fluido a presión para dispositivos de accionamiento hidráulico o neumático (17), o a una fuente de energía eléctrica para dispositivos de accionamiento eléctrico (17).
En lugar de llevar a cabo estas operaciones manualmente por un operario humano, la presente invención propone proporcionar un robot (21) en o adyacente a la plataforma de carga (20). El robot (21) está configurado para cargar una cubierta de cuchara nueva (13b) en la compuerta deslizante de cuchara (15), y para acoplar un dispositivo de accionamiento (17) a la compuerta deslizante de cuchara (15).
Instalación de colada
La figura 1 ilustra diversas etapas de una operación de colada continua con una instalación según la presente invención. El intercambio de una primera cuchara vacía (11) con una segunda cuchara llena (12) se analiza con más detalle en las siguientes secciones. La figura 1(a) muestra una torreta (30) como dispositivo de transporte, que comprende unos dispositivos de sujeción primero y segundo para sujetar las cucharas primera y segunda (11, 12). La torreta está ubicada adyacente a una artesa, de tal manera que cada uno de los dispositivos de sujeción primero y segundo puede llevar una cuchara (11, 12) a la estación de colada, con la cubierta de cuchara insertada parcialmente en la artesa por debajo del nivel de metal fundido contenido en la artesa durante el uso en condiciones estacionarias. La figura 1(a) muestra tal configuración, con una primera cuchara (11) parcialmente llena de metal fundido sujeta en la estación de colada por el primer dispositivo de sujeción de la torreta (30). La primera cuchara está sobre la artesa (1) con la boquilla de cuchara (13a-13c) sujetada en su lugar por un manipulador de cubierta de cuchara (35) fijado al primer dispositivo de sujeción de la torreta (30), de tal manera que la cubierta de cuchara se inserta parcialmente en la artesa y se sumerge parcialmente por debajo del nivel de metal fundido contenido en la artesa. La compuerta deslizante de cuchara (15) de la primera cuchara (11) está acoplada a un dispositivo de accionamiento (17) configurado para mover una placa de la compuerta deslizante entre las posiciones de sellado y colada descritas anteriormente. En la realización de la figura 1, el dispositivo de accionamiento (17) es un pistón hidráulico que está conectado a una fuente (17h) de fluido a presión, a través de un tubo flexible (17t). El dispositivo de accionamiento (17) puede ser neumático o eléctrico, pero se prefieren los dispositivos de accionamiento hidráulico.
Una segunda cuchara (12) llena de metal fundido, procedente directamente de un horno, se sujeta en la estación de carga mediante el segundo dispositivo de sujeción de la torreta (30), en la estación de carga, dentro del alcance del robot de la plataforma de carga (20). La compuerta deslizante de cuchara (15) de la segunda cuchara (12) está en la posición sellada. A diferencia de la primera cuchara (11), la segunda cuchara (12) no está lista para colada de metal fundido porque está desprovista de cualquier cubierta de cuchara (13b) y de cualquier dispositivo de accionamiento (17). Es posible llevar una segunda cuchara (12) ya equipada con un dispositivo de accionamiento (17), pero no en un estado operativo, ya que no estaría conectado a ninguna fuente de fluido a presión para dispositivos de accionamiento hidráulico y neumático, ni a ninguna fuente de energía eléctrica para dispositivos de accionamiento eléctrico. Generalmente, la segunda cuchara (12) cuando llega a la torreta está desprovista de cualquier dispositivo de accionamiento (17), y en los pocos casos en los que está dotada de un dispositivo de accionamiento, este último no está operativo.
La plataforma de carga (20) comprende un armazón de almacenamiento (29) con varias herramientas (no mostradas) requeridas para preparar la segunda cuchara (12) para la colada, y con cubiertas de cuchara de repuesto (13b, 13c). La cubierta de cuchara (13a-13c) primero en línea para acoplarse a una cuchara se precalienta preferiblemente en el armazón de almacenamiento (29) o en un horno separado dentro del alcance del robot, para evitar cualquier choque térmico violento cuando el metal fundido fluye a través de la cubierta de cuchara al comenzar la operación de colada en la estación de colada. En algunos casos, la plataforma puede comprender dispositivos de accionamiento de repuesto (17), y posiblemente boquillas colectoras de repuesto (14), aunque una boquilla colectora (14) se acopla preferiblemente a la segunda cuchara en un estación de restauración separada, antes de llenar la cuchara con metal fundido del horno.
El dispositivo de accionamiento (17) para accionar la compuerta deslizante de cuchara (15) de la segunda cuchara (12) se almacena preferiblemente en o cerca del segundo dispositivo de sujeción de la torreta (30). Se prefiere almacenar los dispositivos de accionamiento en los dispositivos de sujeción primero y segundo porque de esta manera, no es necesario conectar y desconectar los dispositivos de accionamiento (extractor) cada vez que se acopla a y se retira de una cuchara, ya que la fuente (17h) de fluido a presión también se ubica más convenientemente en o cerca de los dispositivos de sujeción primero y segundo, como se muestra en la figura 1(a).
La figura 1(b) muestra que, mientras que la primera cuchara (11) está descargando su contenido de metal fundido al interior de la artesa, el robot (21) toma una cubierta de cuchara nueva (13b) del armazón de almacenamiento (29) y acopla la cubierta de cuchara nueva a la compuerta deslizante de cuchara (15) de la segunda cuchara (12), que se sujeta en la posición sellada durante toda la estancia de la segunda cuchara en la estación de carga. Como se ha explicado anteriormente, en una realización preferida, la cubierta de cuchara nueva (13b) se calienta a una temperatura de precalentamiento en el armazón de almacenamiento (29) o en un horno separado dentro del alcance del robot (21), antes de cargarse en la compuerta deslizante de cuchara. El precalentamiento de la cubierta de cuchara antes de la colada reduce los riesgos de agrietamiento debido a un choque térmico violento a medida que empieza a fluir metal fundido a través de la cubierta de cuchara en el comienzo de una operación de colada. Como una segunda cuchara (12) dotada de una cubierta de cuchara nueva (13b) puede permanecer un cierto tiempo estacionada en la estación de carga antes de moverse a la estación de colada, a medida que la primera cuchara (11) está suministrando metal fundido a la artesa y se está vaciando, la cubierta de cuchara nueva (13b) tiene tiempo para enfriarse, perdiendo todo el beneficio de la operación de precalentamiento. Por esta razón, en una realización preferida de la presente invención ilustrada en la figura 1(c), adicional o alternativamente al precalentamiento de la cubierta de cuchara nueva en el armazón de almacenamiento u horno separado, se puede proporcionar un horno de precalentamiento (25) en la estación de carga para (opcionalmente llevar a y) mantener a la temperatura de precalentamiento la cubierta de cuchara nueva (13b) sujetada por el manipulador sobre la boquilla colectora (14) de la compuerta deslizante de cuchara (15) de la segunda cuchara (12) ubicada en la estación de carga. Con este horno de precalentamiento (25), la cubierta de cuchara llega a la estación de colada a la temperatura de precalentamiento requerida, y la colada puede comenzar con un menor riesgo de agrietamiento debido a choques térmicos. El horno de precalentamiento (25) se puede acoplar de manera móvil a la plataforma de carga (20), o a los dispositivos de sujeción primero y segundo de la torreta. Preferiblemente tiene forma de un libro abierto, que se cierra sobre la cubierta de cuchara nueva (13b) una vez que se ha cargado en la compuerta deslizante de cuchara (15). El robot (21) puede manejar el horno para llevarlo a la posición de precalentamiento.
El robot (21) puede moverse preferiblemente a lo largo de un plano horizontal (X, Y) y tiene varios grados de libertad, preferiblemente al menos cinco o al menos siete grados de libertad. El robot debe ser capaz de alcanzar tanto el armazón de almacenamiento (29) para recoger o depositar herramientas y/o componentes de colada, y también para alcanzar el manipulador de cubierta de cuchara (25) de la cuchara estacionada en la estación de carga. Debe tener suficientes grados de libertad para llevar a cabo todas las conexiones y desconexiones y acoplamientos y desacoplamientos necesarios para garantizar una operación de colada continua de la instalación de colada.
En particular, tal como se muestra en las figuras 1(b) y 1(c), el robot debe estar configurado para entregar una cubierta de cuchara nueva (13b) al manipulador (35) y para recuperar una cubierta de cuchara gastada de una cuchara vacía del manipulador (35). El robot también debe estar configurado para (desacoplar) un dispositivo de accionamiento (17) a la compuerta deslizante de cuchara (15 y cuchara, y para (des)acoplar un tubo flexible (17t) a (desde) el dispositivo de accionamiento (17). En la figura 1, los dispositivos de sujeción primero y segundo de la torreta (30) están dotados tanto de,
• una estación de almacenamiento para almacenar uno o más dispositivos de accionamiento (17) (extractor) como de
• una fuente de fluido a presión conectada al uno o más dispositivos de accionamiento (extractor) para accionar la compuerta deslizante de cuchara (15).
Con esta configuración, todo lo que el robot (21) necesita hacer es recoger el dispositivo de accionamiento (17) de su estación de almacenamiento en el segundo dispositivo de sujeción y acoplarlo a la compuerta deslizante de cuchara (15) y cuchara. En caso de que el dispositivo de accionamiento se almacene en la armazón de almacenamiento (29) o en caso de que el dispositivo de accionamiento almacenado en la estación de almacenamiento deba cambiarse por uno nuevo almacenado en la armazón (29), adicionalmente para acoplar uno o más (extractor) dispositivos de accionamiento (17) a la compuerta deslizante de cuchara (15) y cuchara, el robot (21) también debe conectar uno o más tubos flexibles (17t) a los dispositivos de accionamiento correspondientes (extractor) para hacer que el dispositivo de accionamiento esté operativo para accionar la compuerta deslizante de cuchara.
El manipulador de cubierta de cuchara (35) (o simplemente “manipulador”) sigue una cuchara (11, 12) durante todas las operaciones de la misma a medida que la cuchara es soportada por el dispositivo de transporte tal como una torreta (30) o un carro de cuchara. En una primera realización, el manipulador se puede fijar a los dispositivos de sujeción primero y segundo del dispositivo de transporte como se ilustra en las figuras 1 y 3. Esta solución es ventajosa porque el manipulador permanece acoplado al dispositivo de transporte durante toda la duración de una o más operaciones de colada, y no debe cambiarse cada vez que una nueva cuchara llega al dispositivo de transporte. Alternativamente, según una segunda realización, el manipulador se puede fijar a la compuerta deslizante de cuchara (15), preferiblemente moviéndose junto con la placa inferior (15d), como se ilustra en las figuras 2(a) a 2(d). Esta solución no tiene la ventaja de la realización anterior, dado que el manipulador debe acoplarse y desacoplarse a y desde la compuerta deslizante de cuchara cada vez que una nueva cuchara alcanza y sale del dispositivo de sujeción correspondiente del dispositivo de transporte, pero tiene la ventaja de que no es necesario que el manipulador se sincronice con el dispositivo de accionamiento (17) para garantizar que la cubierta de cuchara sujeta por el manipulador siga los mismos movimientos que la boquilla colectora (14), cuyos movimientos se controlan por el dispositivo de accionamiento (17).
Como se muestra en la figura 1(d), cuando la primera cuchara (11) está sustancialmente vacía, debe reemplazarse por la segunda cuchara llena (12) que está esperando en la estación de carga. En la realización ilustrada en la figura 1, la torreta (30) está configurada para elevar las cucharas primera y segunda (11,12) a una altitud de rotación, para garantizar que, tras la rotación de la torreta, las cubiertas de cuchara (13a, 13b) de las cucharas primera y segunda no colisionan con la artesa (1) o con ningún otro elemento de la instalación de colada. Como se muestra en la figura 1(e), la torreta (30) también está configurada para rotar alrededor de un eje vertical (Z) tal como para intercambiar en un solo movimiento las posiciones de las cucharas primera y segunda, todavía mantenidas a la altitud de rotación por encima de las posiciones de carga y colada respectivas. Finalmente, la torreta (30) debe configurarse para bajar tanto la primera como la segunda cuchara a sus estaciones de carga y colada correspondientes como se muestra en la figura 1(f). Los manipuladores (35) siguen los movimientos de elevación, rotación, y bajada de ambas cucharas, independientemente de si los manipuladores están fijados a los dispositivos de sujeción primero y segundo o a la compuerta deslizante de cubierta de cuchara (15).
Los movimientos de la torreta y de las compuertas deslizantes de cuchara (15) tanto de la primera como de la segunda cuchara deben sincronizarse perfectamente para evitar cualquier goteo o flujo no deseado de metal fundido desde cualquiera de las cucharas primera y segunda.
El robot (21) también debe estar configurado para tomar la primera cuchara vacía (11) ubicada en la estación de carga del manipulador correspondiente (35) después de que esta última desenganche la cubierta de cuchara (13a) de la boquilla colectora (14). El robot también está configurado para desacoplar el dispositivo de accionamiento (17). La cubierta de cuchara gastada (13a) puede limpiarse y almacenarse para su uso posterior o puede desecharse a un contenedor de desecho (27) como se muestra en la figura 1(f). El dispositivo de accionamiento (17) puede almacenarse en la estación de almacenamiento en el primer dispositivo de sujeción de la torreta (30) sin tener que desconectarlo de la fuente de fluido a presión, o en el armazón de almacenamiento (29) de la plataforma de carga, después de haber desconectado la fuente de fluido a presión del mismo. Si el manipulador (35) está fijado a la compuerta deslizante de cubierta de cuchara (15), el robot está configurado para desacoplar el manipulador de la compuerta deslizante de cuchara y almacenarlo en el armazón (29) para que la siguiente cuchara se cargue en el primer dispositivo de sujeción del dispositivo de transporte. La primera cuchara vacía (11) desprendida tanto de la cubierta de cuchara (13a) como del dispositivo de accionamiento (17) y, opcionalmente, del manipulador, ahora se puede retirar a una estación de servicio para ser restaurada. Se puede llevar una nueva cuchara llena de metal fundido desde el horno y cargarla en el primer dispositivo de sujeción ahora vacío de la torreta, para iniciar todas las operaciones como se ilustra en las figuras 1(a) a 1(f) comentadas anteriormente.
El robot (21)
El robot (21) puede tener al menos cinco, preferiblemente al menos seis o siete grados de libertad. El robot está montado preferiblemente de manera móvil en la plataforma de carga (20) de modo que el robot puede trasladarse paralelo a un primer eje (X) y/o un segundo eje (Y) normal al primer eje (X), o una combinación de los mismos. El robot (21) puede rotar preferiblemente alrededor de un eje vertical (Z) normal a los ejes primero y segundo (X, Y). Con estas combinaciones de movimientos, el robot debe ser capaz de alcanzar y recuperar cualquier herramienta o componente del armazón de almacenamiento (29) y alcanzar la compuerta deslizante de cuchara (15) de la primera o la segunda cuchara (11, 12) que se sujeta en la estación de carga para llevar a cabo las operaciones descritas a continuación. Se obtuvieron excelentes resultados usando un robot tipo Kuka Foundry KR480.
El robot puede comprender una base en comunicación con componentes que producen movimiento tales como ruedas o bandas de rodadura. La base puede estar en comunicación con un brazo; el brazo puede unirse de manera rotatoria, fija y/o pivotante a la base. El brazo puede ser extensible. El brazo puede estar dotado de uno o más segmentos unidos entre sí mediante pivotes o juntas que pueden rotar. El brazo puede estar dotado de un dispositivo de sujeción tal como una abrazadera, un alojamiento, un receptáculo, un soporte, pinzas, y similares, configurado para enganchar, manipular, manejar, acoplar, agarrar y/o mover un dispositivo de accionamiento (17), una cubierta de cuchara (13a-13c), una herramienta, o un manipulador (35).
El robot está configurado para acoplar un dispositivo de accionamiento (17) a una cuchara (11, 12) llena de metal fundido y a la compuerta deslizante de cuchara (15) de la misma. También está configurado para retirar la primera o la segunda cuchara vacía (11, 12) que se sujeta en la estación de carga después de moverse desde la estación de colada del dispositivo de accionamiento (17). El robot (21) está configurado para manejar una cubierta de cuchara nueva hasta el manipulador (35), así como para retirar una cubierta de cuchara gastada (13a-13c) del manipulador de una cuchara vacía (11, 12). Finalmente, y solo en caso de que los manipuladores no estén fijados a los dispositivos de sujeción primero y segundo del dispositivo de transporte, el robot está configurado para acoplar y desacoplar el manipulador a la cuchara ubicada en la estación de carga. Para evitar choques térmicos violentos, la cubierta de cuchara (13b) está preferiblemente encerrada en una estación de precalentamiento antes de acoplarse a la compuerta deslizante de cuchara (15) de la cuchara en la estación de carga. El robot puede manejar la cubierta de cuchara desde el armazón de almacenamiento (29) hasta la estación de precalentamiento (no mostrada) y desde allí hasta el manipulador (35). De manera similar, para retirar la cubierta de cuchara de una primera cuchara vacía (11), el robot puede sujetar la cubierta de cuchara desde el manipulador después de que este último se desacopla de la cubierta de cuchara de la boquilla colectora. El robot puede llevar la cubierta de cuchara retirada a una estación de limpieza (no mostrada) de gas a presión (por ejemplo, oxígeno) y a la estación de precalentamiento o al armazón de almacenamiento (29) para su uso posterior. Alternativamente, el robot puede verter la cubierta de cuchara en un contenedor de desecho (27) en caso de que esté demasiado desgastada para su uso posterior (véase la figura 1(f)).
El robot también está configurado para verificar el estado de una cubierta de cuchara gastada (13a-13c) después de la retirada desde una cuchara vacía. En una realización preferida, el robot está configurado para evaluar si la cubierta de cuchara gastada puede reutilizarse después de la limpieza o si debe desecharse. Esto se puede lograr con una programación de inteligencia artificial del robot que puede “aprender” a distinguir entre cubiertas de cuchara gastadas que pueden reutilizarse o deben desecharse. El robot también está configurado preferiblemente para limpiar una cubierta de cuchara gastada, con una ducha de oxígeno, para retirar cualquier residuo que se adhiera a las paredes de la cubierta de cuchara gastada.
Puerta deslizante de cuchara (15)
Una compuerta deslizante de cuchara (15) adecuada para la presente invención comprende una placa superior (15u) y una placa inferior (15d). La placa superior comprende una superficie de fijación y una superficie deslizante inferior separadas entre sí por un grosor de la placa superior, y un orificio superior que se extiende desde la superficie de fijación hasta la superficie deslizante inferior. La superficie de fijación de la placa superior está fijada rígidamente a una porción inferior de la primera o la segunda cuchara correspondiente (11, 12) con el orificio superior en comunicación de fluido con la abertura (11o, 12o). La abertura está formada generalmente por un extremo aguas abajo de un orificio interior de una boquilla interior (18), como se ilustra en las figuras 2(a) y 3(a). Durante una operación de colada completa desde una cuchara (11, 12) al interior de una artesa (1), la placa superior (15u) está fijada con respecto a la abertura (11o, 12o) y a la boquilla interior (18).
La placa inferior (15d) comprende una superficie de boquilla y una superficie deslizante superior separadas entre sí por un grosor de la placa inferior, así como uno o dos orificios inferiores que se extienden desde la superficie deslizante superior hasta la superficie de boquilla. En una primera realización, la placa inferior comprende un único primer orificio inferior. En una segunda realización, la placa inferior comprende orificios primero y segundo. Ambas realizaciones se analizan en detalle a continuación. La placa inferior (15d) está montada de manera deslizante de tal manera que la superficie deslizante superior puede deslizarse en traslación a lo largo de la superficie deslizante inferior para poner el uno o dos orificios inferiores en y fuera de la comunicación de fluido con el orificio superior. La placa inferior se puede mover en traslación activando un dispositivo de accionamiento (17). El dispositivo de accionamiento puede comprender un cilindro (17c) acoplado de manera rígida y reversible a la porción inferior de la primera o la segunda cuchara (11, 12), y un pistón (17p) fijado reversiblemente a la placa inferior (15d).
El dispositivo de accionamiento (17) puede accionarse hidráulica o neumática o eléctricamente. Cada uno del al menos primer dispositivo de sujeción y segundo dispositivo de sujeción de la torreta de cuchara está dotado preferiblemente de una fuente de fluido a presión para accionar el dispositivo de accionamiento (17) a través de un tubo flexible (17t). En una realización preferida, cada uno del al menos primer dispositivo de sujeción y el segundo dispositivo de sujeción de la torreta de cuchara también comprende una unidad de almacenamiento para almacenar el dispositivo de accionamiento (17) cuando el dispositivo de accionamiento (17) no está acoplado a la compuerta deslizante de cuchara (15), como se muestra en las figuras 1(a), 1(b), y 1(f). Los dispositivos de colada (17) también se pueden almacenar en el armazón de almacenamiento en la plataforma de carga. Sin embargo, se prefiere almacenar los mismos en los dispositivos de sujeción primero y segundo, debido a que de esta manera, los dispositivos de accionamiento (17) se pueden acoplar permanentemente a través del tubo flexible (17t) a la fuente de fluido hidráulico o neumático (17h). Esto evita que el robot (21) tenga que llevar a cabo una operación compleja de acoplamiento del tubo flexible (17t) a los dispositivos de accionamiento (17) recién acoplados, que tendría que llevarse a cabo en caso de que los dispositivos de accionamiento (17) se almacenaran en el armazón de almacenamiento (29) en la plataforma de carga.
Primera realización: La placa inferior (15d) comprende un primer orificio inferior único
En la primera realización ilustrada en las figuras 2(a) a 2(d), la placa inferior (15d) comprende un único primer orificio inferior. Una boquilla colectora (14) está acoplada rígidamente (y reversiblemente) a la superficie de boquilla de la placa inferior. La superficie deslizante superior rodea una entrada del primer orificio inferior único y tiene un área de superficie suficiente para sellar una salida del orificio superior (18) cuando la compuerta deslizante de cuchara está en la posición sellada, como se ilustra en la figura 2(a). La cubierta de cuchara (13a-13c) está acoplada por el manipulador (35) sobre la boquilla colectora, con la boquilla colectora insertada en el orificio de cuchara.
Las figuras 2(a) a 2(d) muestran diversas etapas para iniciar una operación de colada desde una cuchara (11, 12) a una artesa (1) con una compuerta deslizante de cuchara según la primera realización. La figura 2(a) muestra una nueva cuchara (11, 12) que ha alcanzado la estación de colada. La compuerta deslizante de cuchara está en la posición sellada con el primer orificio único de la placa inferior (15d) fuera de alineación del orificio superior de la placa superior (15u). El orificio interior de la boquilla interior (18) así como el orificio superior se llenan con un material de taponamiento (19), que puede ser arena o cualquier otro material particulado, para evitar la congelación del mecanismo deslizante por metal solidificado. Ni el metal fundido (2) ni el material de taponamiento (19) se permite que fluyan a través de la compuerta deslizante de cuchara, ya que el extremo aguas abajo del orificio superior está sellado por la placa inferior. Una vez que la cuchara está en la estación de colada, la colada puede comenzar.
Como se muestra en la figura 2(b), para comenzar la colada, el dispositivo de accionamiento (17) traslada la placa inferior y la cubierta de cuchara (13a-13c) hasta poner el orificio inferior y el orificio de la cuchara en comunicación de fluido con el orificio superior, formando de ese modo un canal de flujo continuo desde el orificio interior hasta el orificio de cubierta. En este caso, como se muestra en las figuras 2(a) a 2(d), el manipulador (35) está acoplado a la placa inferior para moverse junto con la placa inferior, entonces la cubierta de cuchara (13a-13c) sujetada en su lugar por el manipulador se mueve junto con la boquilla colectora (14) fijada a la placa inferior (15d). En caso de que el manipulador esté acoplado al primer o segundo dispositivo de sujeción del dispositivo de transporte, como se ilustra en las figuras 1(a) a 1(f) y 6, entonces el manipulador debe sincronizarse con el dispositivo de accionamiento de manera que cuando se mueve la placa inferior (15d) de la compuerta deslizante de cuchara, el manipulador garantiza que la cubierta de cuchara sigue los mismos movimientos que la placa inferior y, permanece de ese modo acoplado a la boquilla colectora (14) sin romper ninguna parte.
En condiciones normales, el material de taponamiento (19) fluye hacia fuera a través del orificio inferior y el orificio de cubierta, impulsado por la presión del metal fundido en la cuchara. Una vez que el material de taponamiento (19) ha sido evacuado, el metal fundido fluye fuera de la cuchara a través del orificio de cubierta. Esta operación lleva unos pocos segundos, y la colada desde la artesa hasta la herramienta puede avanzar de manera continua. Como se comentó en los antecedentes de la invención, sin embargo, en algunos casos, una masa solidificada de material de taponamiento (19) puede obstruir los orificios interior y superior, de modo que no pueda fluir metal fundido fuera de la cuchara y el paso debe desobstruirse. Con una instalación de colada según la primera realización de la presente invención, un orificio interior y/o un orificio superior obstruidos pueden desobstruirse muy rápidamente, de la siguiente manera.
Como se muestra en la figura 2(c), el manipulador (35) desacopla la cubierta de cuchara (13a-13c) de la boquilla colectora (14) bajando la cubierta de cuchara y accionándola para dar acceso a un extremo aguas abajo del orificio de boquilla colectora. Dado que la boquilla colectora es sustancialmente más corta que la cubierta de cuchara, dejando suficiente espacio libre por encima de la artesa, es fácil introducir una herramienta de desobstrucción (19r) a través del extremo aguas abajo de la boquilla colectora, a través de los orificios inferior y superior y hasta el orificio interior. La herramienta de desobstrucción puede ser una vara de metal que puede usarse para romper la masa solidificada golpeando el material de taponamiento solidificado de ese modo. Alternativamente, la herramienta de desobstrucción (19r) puede ser como se muestra en la figura 4(b) una lanza de gas a presión, que proyecta un chorro de gas a presión, tal como oxígeno. La herramienta de desobstrucción (19r) puede manejarse manualmente o por un robot (31) ubicado en la estación de colada.
Tan pronto como se rompe la masa sólida, las partículas de material de taponamiento (19) comienzan a fluir a través de la boquilla colectora. El manipulador (35) puede llevar la cubierta de cuchara sobre la boquilla colectora con la compuerta deslizante de cuchara que está o bien en la posición sellada o bien en la posición de colada. En la posición sellada, el manipulador puede acoplar la cubierta de cuchara sin prisa. En la posición de colada, la operación de acoplamiento debe ser rápida para evitar que el metal fundido fluya fuera de la boquilla colectora antes del acoplamiento de la cubierta de cuchara sobre la misma. Como se muestra en la figura 2(d), una vez que la cubierta de cuchara se acopla sobre la boquilla colectora, la compuerta deslizante de cuchara debe llevarse a la posición de colada si está en la posición sellada, y la colada puede comenzar normalmente.
Alternativamente, desobstruir un orificio obstruido en una cuchara equipada con una compuerta deslizante de cuchara (15) según la primera realización también se puede llevar a cabo de la siguiente manera ilustrada en las figuras 4(a) a 4(c). La figura 4(a) muestra una instalación de colada de metal con una primera cuchara vacía (11) estacionada en la estación de carga antes de retirarse, y una segunda cuchara llena (12) colocada en la estación de colada, con la placa inferior (15d) de la compuerta deslizante de cuchara en posición de colada. Esta situación es equivalente a la ilustrada en la figura 2(b), en la que el orificio inferior y el orificio de la cuchara están en comunicación de fluido con el orificio superior, formando de ese modo un canal de flujo continuo desde el orificio interior hasta el orificio de cubierta.
En este caso, como se comenta en los antecedentes de la invención, los orificios interior y superior se obstruyeron, evitando que el metal fundido fluya fuera de la cuchara, entonces el paso debe desobstruirse. Con una instalación de colada según la primera realización de la presente invención, un orificio interior y/o un orificio superior obstruido pueden desobstruirse muy rápidamente, de la manera ilustrada en las figuras 4(a) a 4(c), de la siguiente manera.
Como se muestra en la figura 4(b), la torreta (30) (u otro dispositivo de transporte) eleva toda la segunda cuchara (12) hasta que la cubierta de cuchara está fuera de la artesa, con suficiente espacio libre por encima de la parte superior de la artesa para acceder a una salida de la cubierta de cuchara con una herramienta de desobstrucción (19r) que va a introducirse a través de la salida de la cubierta de cuchara, a través del orificio colector, el orificio inferior, el orificio superior, y hasta el orificio interior. La herramienta de desobstrucción puede ser un vara de metal que puede usarse para romper la masa solidificada golpeando el material de taponamiento solidificado de ese modo. Como se muestra en la figura 4(b), la herramienta de desobstrucción (19r) es preferiblemente una lanza de gas a presión, que proyecta un chorro de gas a presión, tal como oxígeno. La herramienta de desobstrucción (19r) puede manejarse manualmente o por un robot (31) ubicado en una plataforma de colada en la estación de colada. En esta realización, la herramienta de desobstrucción es preferiblemente telescópica, para facilitar su introducción a través de la salida de la cubierta de cuchara con un espacio libre mínimo. En una realización alternativa, se puede integrar una lanza de gas a presión (19r) en la cubierta de cuchara. Esta solución aumenta el coste de las cubiertas de la cuchara utilizadas y requiere conectar la lanza integrada a una fuente de gas a presión antes de la colada.
Tan pronto como se rompe la masa sólida, las partículas de material de taponamiento (19) comienzan a fluir a través de la boquilla colectora y la cubierta de cuchara. Como se muestra en la figura 4(c), la torreta (30) baja la segunda cuchara (12) a la posición de colada a medida que la placa inferior está o bien en la posición sellada o bien de colada. En la posición sellada, la torreta puede bajar la cuchara sin prisa. En la posición de colada, la operación de bajada debe ser rápida para evitar que el metal fundido fluya fuera de la artesa antes de que la cubierta de cuchara se introduzca al interior de la artesa. En esta etapa, la colada puede comenzar normalmente.
La desobstrucción de los orificios superior e interior a través del orificio de la cubierta levantando la cuchara y la cubierta de cuchara fuera de la artesa es posible porque el manipulador (35) está fijado o bien al dispositivo de sujeción, o bien a la cuchara, o bien a la compuerta deslizante de cuchara, y se levanta junto con la cuchara. En instalaciones de colada de metal de la técnica anterior, en las que la cubierta de cuchara se sujeta en su lugar por un robot (31) ubicado en una plataforma de colada en la estación de colada, esto no sería posible ya que el robot (31) no podría sujetar la cubierta de cuchara en una posición tan alta como se requiere por el presente método de desobstrucción.
Las figuras 4(a) a 4(c) también muestran el reemplazo de una cuchara vacía (12) estacionada en la estación de carga por una nueva cuchara llena (12b). La nueva cuchara (12b) llena de metal fundido se lleva desde un horno a la instalación de colada de metal con una grúa. La nueva cuchara (12b) ya está equipada con una compuerta deslizante de cuchara (15) en la posición de sellado con una boquilla colectora (14) acoplada a la placa inferior (15d) de la compuerta deslizante de cuchara, pero no porta ninguna cubierta de cuchara (13a-13c), ni ningún dispositivo de accionamiento (17). Una vez que la nueva cuchara (12b) se carga en la torreta (30), el robot (21) puede manejar una cubierta de cuchara nueva (13c) hasta el manipulador (35), y el dispositivo de accionamiento (17) se puede acoplar a la compuerta deslizante de cuchara, como se ha explicado anteriormente.
Segunda realización: La placa inferior (15d) comprende orificios primero y segundo
En una segunda realización ilustrada en las figuras 3(a) a 3(d), la placa inferior (15d) comprende un primer orificio inferior y un segundo orificio inferior, extendiéndose cada uno desde la superficie deslizante superior hasta la superficie de boquilla. La placa inferior (15d) está montada de manera deslizante de tal manera que la superficie deslizante superior puede deslizarse a lo largo de la superficie deslizante inferior para poner cada uno de los orificios inferiores primero y segundo en y fuera de comunicación de fluido con el orificio superior. Las boquillas colectoras primera y segunda (14) están acopladas de manera rígida y reversible a la superficie de boquilla con los orificios colectores de las boquillas colectoras primera y segunda (14) en comunicación de fluido con los orificios inferiores primero y segundo, respectivamente. La superficie deslizante superior rodea las entradas de los orificios inferiores primero y segundo y tiene un área de superficie suficiente para sellar una salida del orificio superior cuando la compuerta deslizante de cuchara está en la posición sellada, como se ilustra en la figura 3(a). La cubierta de cuchara (13a-13c) se acopla por el manipulador (35) sobre la primera boquilla colectora, con la primera boquilla colectora anidada en el orificio de cuchara.
Las figuras 3(a) a 3(d) muestran diversas etapas para iniciar una operación de colada desde una cuchara (11, 12) a una artesa (1) con una compuerta deslizante de cuchara según la segunda realización. La figura 3(a) muestra una nueva cuchara (11, 12) que ha alcanzado la estación de colada. La compuerta deslizante de cuchara está en la posición sellada con los orificios inferiores tanto primero como segundo de la placa inferior (15d) que están desalineados con respecto al orificio superior de la placa superior (15u). El orificio interior de la boquilla interior (18) así como el orificio superior se llenan con un material de taponamiento (19), que puede ser arena o cualquier otro material particulado, para evitar la congelación del mecanismo deslizante por metal solidificado. Ni el metal fundido (2) ni el material de taponamiento (19) se permite que fluyan a través de la cuchara, ya que el extremo aguas abajo del orificio superior está sellado por la placa inferior. Una vez que la cuchara está en la estación de colada, la colada puede comenzar.
Como se muestra en la figura 3(b), para comenzar la colada, el dispositivo de accionamiento (17) traslada la placa inferior y la cubierta de cuchara (13a-13c) hasta poner el primer orificio inferior y el orificio de la cuchara en comunicación de fluido con el orificio superior, formando de ese modo un canal de flujo continuo desde el orificio interior hasta el orificio de cubierta. En este caso, como se muestra en las figuras 3(a) a 3(d), el manipulador (35) está acoplado a la placa inferior para moverse junto con la placa inferior, entonces la cubierta de cuchara (13a-13c) sujetada en su lugar por el manipulador se mueve junto con la boquilla colectora (14) fijada a la placa inferior (15d). En caso de que el manipulador esté acoplado al primer o segundo dispositivo de sujeción del dispositivo de transporte, como se ilustra en las figuras 1(a) a 1(f) y 6, entonces el manipulador debe sincronizarse con el dispositivo de accionamiento de manera que cuando se mueve la placa inferior (15d) de la compuerta deslizante de cuchara, el manipulador garantiza que la cubierta de cuchara sigue los mismos movimientos que la placa inferior y, permanece de ese modo acoplado a la boquilla colectora (14) sin romper ninguna parte.
En condiciones normales, el material de taponamiento (19) fluye hacia fuera a través del orificio inferior y el orificio de cubierta, impulsado por la presión del metal fundido en la cuchara. Una vez que el material de taponamiento (19) ha sido evacuado, el metal fundido fluye fuera de la cuchara a través del orificio de cubierta. Esta operación lleva unos pocos segundos, y la colada desde la artesa hasta la herramienta puede avanzar de manera continua. Como se comentó en los antecedentes de la invención, sin embargo, en algunos casos, una masa solidificada de material de taponamiento (19) puede obstruir los orificios interior y superior, de modo que no pueda fluir metal fundido fuera de la cuchara y el paso debe desobstruirse. Con una instalación de colada según la primera realización de la presente invención, un orificio interior y/o un orificio superior obstruido pueden desobstruirse muy rápidamente, de la siguiente manera.
Como se muestra en la figura 3(c), la placa inferior (15d) se mueve para poner el segundo orificio inferior en comunicación de fluido con el orificio superior. A diferencia del método de no obstrucción comentado anteriormente en relación con las figuras 2(a) a 2(d), la cubierta de cuchara (13a-13c) puede permanecer acoplada a la primera boquilla colectora durante toda la operación de desobstrucción. Dado que la segunda boquilla colectora está desprovista de cualquier cubierta de cuchara y, por lo tanto, es sustancialmente más corta que la primera boquilla colectora con la cubierta de cuchara acoplada a la misma, queda suficiente espacio libre por encima de la artesa por debajo de la segunda boquilla colectora. Por lo tanto, es fácil, como se muestra en la figura 3(c), introducir una herramienta de desobstrucción (19r) a través del extremo aguas abajo de la segunda boquilla colectora, a través del segundo orificio inferior, el orificio superior, y hasta el orificio interior. La herramienta de desobstrucción puede ser un vara de metal que puede usarse para romper la masa solidificada golpeando el material de taponamiento solidificado de ese modo. Alternativamente, la herramienta de desobstrucción (19r) puede ser como se muestra en la figura 4(b) una lanza de gas a presión, que proyecta un chorro de gas a presión, tal como oxígeno. La herramienta de desobstrucción (19r) puede manejarse manualmente o por un robot (31) ubicado en una plataforma de colada en la estación de colada.
Tan pronto como se rompe la masa sólida, las partículas de material de taponamiento (19) comienzan a fluir a través de la boquilla colectora. Como se muestra en la figura 3(d), la placa inferior se puede mover a la posición de colada, con la primera boquilla colectora y la cubierta de cuchara acoplada a la misma en comunicación de fluido con el orificio interior. En este punto, la colada puede comenzar y continuar normalmente.
Manipulador (35)
El manipulador (35) puede considerarse como un robot simplificado, que tiene menos grados de libertad y configurado para llevar a cabo un número limitado de movimientos bastante simples. El manipulador comprende un brazo (35a) dotado en un extremo del mismo de elementos de agarre (35g) para agarrar firmemente una cubierta de cuchara recibida desde el robot (21), y para liberar la cubierta de cuchara cuando el robot está listo para retirar la cubierta de cuchara de una cuchara vacía (11, 12). El manipulador está configurado para permitir, por un lado, que el brazo (35a) se mueva hacia arriba y hacia abajo a lo largo de una dirección paralela a un eje (Z) del orificio de boquilla colectora y, por otro lado, los elementos de agarre (35g) se mueven a lo largo de un plano paralelo a un plano (X, Y) normal al eje (Z).
Para acoplar una cubierta de cuchara a una boquilla colectora, los movimientos sobre el plano (X, Y) de los elementos de agarre permiten que la cubierta de cuchara se coloque en alineación con la boquilla colectora (14), y los movimientos hacia arriba a lo largo del eje (Z) del brazo (35a) permiten que la cubierta de cuchara se acople a la boquilla colectora que se inserta dentro de un extremo aguas arriba del orificio de la cubierta de cuchara, como se muestra en las figuras 2(a), 2(a) y 2(d).
Para desacoplar una cubierta de cuchara de una boquilla colectora (14), los movimientos hacia abajo a lo largo del eje (Z) del brazo (35a) permiten que la cubierta de cuchara se desacople de la boquilla colectora con suficiente espacio libre para que los elementos de agarre muevan la cubierta de cuchara sobre el plano (X, Y) para dar acceso al orificio de la boquilla colectora para desobstruir los orificios como se muestra en la figura 2(c), o para manejar la misma con respecto al robot (21) para retirar la cubierta de cuchara para restaurarla o desecharla, como se muestra en las figuras 1(e) y 1(f).
En una realización, el manipulador comprende un pistón (35p) configurado para accionar los movimientos hacia arriba y hacia abajo paralelos al eje (Z) (véanse las figuras 5(a) a 5(c) y 6). El brazo (35a) está configurado para rotar alrededor de un eje central del pistón, paralelo al eje (Z) (véase la línea mixta centrada en el pistón (35p) en las figuras 5(b) y 6). En su forma más simple ilustrada en las figuras 5(a) a 5(c), el manipulador (35) está acoplado directa o indirectamente a la placa inferior (15d) para seguir los movimientos de la misma, y el brazo (35a) puede tener una longitud fija y la rotación del brazo alrededor del eje central del pistón (35p) es suficiente para poner la cubierta de cuchara en y fuera de alineación con la boquilla colectora (14). En la figura 5(a), el manipulador se baja y se pone fuera de alineación de la boquilla colectora (14) en posición para recibir una cubierta de cuchara nueva (13a) del robot (21). Mediante rotación alrededor de un eje paralelo al eje de orificio colector, el manipulador pone la cubierta de cuchara en alineación con y debajo de la boquilla colectora, como se muestra en la figura 5(b). Al elevar la cubierta de cuchara como se muestra en la figura 5(c), el manipulador acopla la cubierta de cuchara a la boquilla colectora con esta última anidada en el orificio de cubierta. La cubierta de cuchara se mantiene en esa posición mediante el manipulador el tiempo que sea necesario. A medida que el manipulador se mueve junto con la placa inferior (15d) y con la boquilla colectora (14) no se requieren más grados de libertad en esta realización. Si el manipulador (35) está fijado a los dispositivos de sujeción primero y segundo correspondientes, el manipulador debe tener grados de libertad adicionales como se muestra en la figura 6 para permitir que la cubierta de cuchara siga los movimientos de la placa inferior y la boquilla colectora (14). En este caso, se requiere la sincronización de los movimientos del manipulador con los movimientos de la placa inferior accionada por el dispositivo de accionamiento (17).
La retirada de una cubierta de cuchara gastada avanza en el orden inverso de la figura 5(c) a la figura 5(a) con flechas invertidas. La cubierta de cuchara gastada se desacopla de la boquilla colectora bajando la misma (véanse las figuras 5(c) y 5(b)). Mediante la rotación del manipulador, la cubierta de cuchara gastada se puede entregarse al robot (21) (véase la figura 5(a)).
En una realización preferida, sin embargo, para permitir que los elementos de agarre (35g) alcancen cualquier punto de un plano paralelo a (X, Y), el brazo (35a) puede estar formado por un pistón telescópico o, alternativamente y como se ilustra en la figura 6, puede estar compuesto por dos o más secciones de brazo acopladas rotacionalmente entre sí. Los movimientos del manipulador (35) se accionan preferiblemente hidráulicamente, neumáticamente, o eléctricamente. Como se muestra en la figura 6, el dispositivo de accionamiento (17) puede almacenarse en los dispositivos de sujeción primero y segundo, preferiblemente en una porción estática del manipulador correspondiente, compartiendo con el manipulador una fuente de fluido hidráulico o neumático, o corriente eléctrica.
Como se ha mencionado anteriormente, el manipulador se puede fijar a los dispositivos de sujeción primero y segundo del dispositivo de transporte (o a una porción de los manipuladores correspondientes que es estática con respecto a los dispositivos de sujeción) como se ilustra en las figuras 1 y 3. Esta solución es ventajosa porque el manipulador permanece acoplado al dispositivo de transporte incluso cuando se carga una nueva cuchara (12b) en un dispositivo de sujeción o se lleva una cuchara vacía lejos del dispositivo de sujeción.
Alternativamente, el manipulador se puede fijar a la compuerta deslizante de cuchara (15), preferiblemente moviéndose junto con la placa inferior (15d), tal como se ilustra en las figuras 2(a) a 2(d), 3(a) a 3(d), y 5(a) a 5(c). Esta solución tiene la ventaja de que no es necesario que el manipulador se sincronice con el dispositivo de accionamiento (17) para garantizar que la cubierta de cuchara sujeta por el manipulador siga los mismos movimientos que la boquilla colectora (14), cuyos movimientos se controlan por el dispositivo de accionamiento (17). Por otro lado, el manipulador debe fijarse nuevamente a la compuerta deslizante de cuchara (15) cada vez que se carga una nueva cuchara (12b) en un dispositivo de sujeción, y debe retirarse cada vez que se retira una cuchara vacía del dispositivo de transporte.
Método para colar metal fundido
La presente invención también se refiere a un método para colar metal fundido (2) desde una cuchara (11, 12) al interior de una artesa (1) en una instalación de colada como se comentó anteriormente, estando la primera cuchara (11) llena de metal fundido y ubicada en la estación de colada y estando la segunda cuchara (12) llena de metal fundido y en la estación de carga. Como se ilustra en la figura 1(a), la compuerta deslizante de cuchara (15) de la primera cuchara (11) está en la posición sellada y está dotada de una cubierta de cuchara (13a-13c) sujetada en su lugar sobre una boquilla colectora (14) por un manipulador (35). La placa inferior (15d) de la compuerta deslizante de cuchara está acoplada a un dispositivo de accionamiento (17). La compuerta deslizante de cuchara (15) de la segunda cuchara (12) está en la posición sellada y comprende una boquilla colectora (14) pero sin cubierta de cuchara. La compuerta deslizante de cuchara (15) de la segunda cuchara (12) no está acoplada a ningún dispositivo de accionamiento (17).
Para comenzar a colar metal fundido desde la primera cuchara (11) a través de la cubierta de cuchara (13a) al interior de la artesa (2), la compuerta deslizante de cuchara (15) de la primera cuchara (11) se lleva a la posición de colada. Esta operación se realiza accionando el dispositivo de accionamiento (17). La primera cuchara (11) descarga el metal fundido (2) contenido en la misma al interior de la artesa (1) hasta que la primera cuchara se considera vaciada.
A medida que la primera cuchara (11) está descargando su contenido al interior de la artesa, el robot (21) maneja una cubierta de cuchara nueva (13b) hasta el manipulador (35) fijado al segundo dispositivo de sujeción (véase la figura 1(b)) como se ilustra en la figura 1(c), por un lado, el manipulador (35) acopla la cubierta de cuchara recibida de este modo a la compuerta deslizante de cuchara (15) de la segunda cuchara (12) y, por otro lado, el robot (21) acopla el dispositivo de accionamiento (17) a la compuerta de placa deslizante (15) de la segunda cuchara (12). Como se comentó anteriormente, esta última operación se simplifica si los dispositivos de sujeción primero y segundo de la torreta (30) están dotados de una unidad de almacenamiento para almacenar uno o más dispositivos de accionamiento (17), debido a que el uno o más dispositivos pueden permanecer acoplados a la fuente (17h) de fluido a presión a través del tubo flexible (17t) durante una operación de colada completa que implica vaciar varias (más de dos) cucharas al interior de la artesa. Si el uno o más dispositivos de accionamiento (17) se almacenan en otro lugar, normalmente en el armazón de almacenamiento (29) ubicado en la plataforma de carga (20), el robot (21) debe acoplar adicionalmente uno o más tubos flexibles (17t) a uno o más dispositivos de accionamiento correspondientes para hacer que estén operativos. Durante toda la operación en la segunda cuchara (12), la compuerta deslizante de cuchara permanece en la posición sellada.
Como se muestra en la figura 1(d), cuando la primera cuchara está sustancialmente vacía, la compuerta deslizante de cuchara (15) de la primera cuchara (11) se lleva desde la posición de colada a la posición sellada para interrumpir cualquier flujo de metal fundido fuera de la primera cuchara (11). Las posiciones de las cucharas primera y segunda se intercambian moviendo la primera cuchara (11) desde la estación de colada a la estación de carga y, simultáneamente, moviendo la segunda cuchara (12) desde la estación de carga a la estación de colada. El intercambio de posiciones de las cucharas primera y segunda (11, 12) se puede realizar de la siguiente manera. La figura 1(d) ilustra cómo la torreta (30) puede levantar las cucharas primera y segunda (11, 12) hasta que las cubiertas de cuchara (13a, 13b) de las cucharas primera y segunda están tanto despejadas como más altas que la artesa en una dirección vertical (Z), definiendo una altitud de rotación. La torreta puede rotar de ese modo sin ningún riesgo de una cubierta de cuchara (13a, 13b) de la primera o la segunda cuchara (11, 12) colisionando con la artesa o con cualquier otro componente de la instalación de colada. La figura 1(e) ilustra la rotación de la torreta alrededor del eje vertical (Z) 180° para llevar la primera cuchara vacía (11) por encima de la estación de carga, y para llevar la segunda cuchara (12) llena por encima de la estación de colada y por encima de la artesa (2). Durante la operación de rotación, las cucharas primera y segunda se mantienen constantemente a su altitud de rotación. En esta etapa, las cucharas primera y segunda (11, 12) se pueden bajar a sus respectivas estaciones de carga y colada, la cubierta de cuchara (13b) de la segunda cuchara se inserta al interior de la artesa (2).
La compuerta deslizante de cuchara (15) de la segunda cuchara (12) se puede llevar a la posición de colada de manera que el metal fundido pueda fluir desde la segunda cuchara (12) a través de la cubierta de cuchara (13b) al interior de la artesa (2). Toda la operación de intercambio desde el cierre de la compuerta deslizante de cuchara de la primera cuchara (11) hasta la apertura de la compuerta deslizante de cuchara de la segunda cuchara (12) puede durar menos de 2 min, preferiblemente menos de 1 min, más preferiblemente menos de 30 s, y el nivel de metal fundido al interior de la artesa se puede restaurar fácilmente a un nivel de colada estacionario.
Si el manipulador (35) está fijado a un dispositivo de sujeción correspondiente del dispositivo de transporte, debe configurarse para seguir de manera síncrona los movimientos de la placa inferior (15d) de la compuerta deslizante de cuchara (15), de tal manera que la boquilla colectora (14) y la cubierta de cuchara (13a-13c) están constantemente anidadas entre sí. Si el manipulador (35) está fijado a la placa inferior (15d) o cualquier elemento de la compuerta deslizante de cuchara que sea estático con respecto a la placa inferior (15d), entonces no es necesario sincronizar los movimientos del manipulador (35) con los del dispositivo de accionamiento (17) ya que el manipulador se mueve junto con la placa inferior (15d).
La primera cuchara vacía (11) estacionada en la estación de carga ahora se puede desprender de la cubierta de cuchara para permitir la retirada y el transporte de la misma a través del taller a una estación de restauración (no mostrada). El manipulador (35) desacopla la cubierta de cuchara gastada de la boquilla colectora (14) bajándola a lo largo del eje central del orificio colector, y maneja la cubierta de cuchara gastada hasta el robot (21). La cubierta de cuchara gastada (13a) puede almacenarse para restauración y limpieza (no mostrada) o puede desecharse como residuo en un contenedor de desecho (27) como se muestra en la figura 1(f).
Como se ilustra en la figura 1(f), el robot (21) puede desacoplar y retirar el uno o más dispositivos de accionamiento (17) con respecto a la compuerta de placa deslizante (15) de la primera cuchara (11) y almacenar los mismos para su uso posterior. Si los dispositivos de sujeción primero y segundo de la torreta (30) están dotados de una unidad de almacenamiento para almacenar uno o más dispositivos de accionamiento (17), entonces el robot (21) no necesita desconectar el uno o más tubos flexibles (17t) correspondientes antes de almacenar los mismos, ya que la fuente (17h) de fluido hidráulico o neumático o la fuente de energía eléctrica también está ubicada en los dispositivos de sujeción primero y segundo. Si, por otro lado, el uno o más dispositivos de accionamiento (17) deben almacenarse en el armazón de almacenamiento (29) ubicado en la plataforma de carga (20), entonces el robot también debe desconectar el uno o más tubos flexibles (17t) del uno o más dispositivos de accionamiento (17) correspondientes antes de almacenar los mismos en la armazón de almacenamiento (29). Lo mismo se aplica si se debe cambiar un dispositivo de accionamiento porque es defectuoso.
La primera cuchara vacía, desprendida de la cubierta de cuchara (13a) y del uno o más dispositivos de accionamiento (17) puede retirarse del primer dispositivo de sujeción mediante una grúa a una estación de restauración (no mostrada), donde la cuchara se puede limpiar, reparar, y prepararse para llenarse con una nueva carga de metal fundido desde un horno. Se puede cargar una nueva cuchara llena de metal fundido en el primer dispositivo de sujeción ahora vacío de la torreta de cuchara (30) en la estación de carga en la que, como la segunda cuchara (12) en la etapa (a), la nueva cuchara comprende una compuerta deslizante de cuchara (15) en la posición sellada y que comprende una boquilla colectora sin cubierta de cuchara (13a-13c) y sin dispositivo de accionamiento (17). Por lo tanto, el ciclo representado en las figuras 1(a) a 1(f) puede repetirse, y la colada desde la artesa hasta una herramienta puede avanzar de manera continua, siendo el nivel de metal fundido en la artesa sustancialmente constante durante toda la operación de colada continua, con pocas fluctuaciones cuando se intercambian las posiciones de la cuchara vacía (11) y una cuchara llena (12) definidas en la etapa (e). Dichas fluctuaciones pueden ser muy pequeñas ya que, cuando funciona de manera óptima, la operación de intercambio es muy rápida.
En caso de que la etapa (e) de intercambiar las posiciones de las cucharas primera y segunda no proceda de manera óptima, debido a que los orificios interior y/o superior están obstruidos con material de taponamiento solidificado, los orificios interior y/o superior pueden desobstruirse rápida y eficientemente usando una herramienta de desobstrucción apropiada (19r) a través del orificio colector, como se describe anteriormente en referencia a las figuras 2(a)-(d), 3(a)-(d), y 4(a)-(c) en la sección titulada “Compuerta deslizante de cuchara (15)”. De esta manera, la interrupción del flujo de metal al interior de la artesa se reduce al mínimo. En ausencia de estas opciones para la rápida desobstrucción del canal de colada, muchos operarios serían reacios a acoplar una cubierta de cuchara (13a-13c) a la parte inferior de una cuchara en la estación de carga, con o sin un robot (21), debido a que la desobstrucción de los orificios interior y superior con una cubierta de cuchara acoplada a la compuerta deslizante de cuchara requeriría devolver la cuchara obstruida a la estación de carga y reemplazar la cubierta de cuchara por una boquilla colectora para permitir la desobstrucción con una herramienta de desobstrucción (19r), acoplando luego nuevamente la cubierta de cuchara y llevando la cuchara a la estación de colada de nuevo. Todas estas operaciones tardarían demasiado tiempo, con un riesgo de solidificación por enfriamiento de metal, lo que debía evitarse mediante el uso de un material de taponamiento. Además, un período prolongado sin alimentar la artesa con metal fundido podría provocar la interrupción de la operación de colada, lo que debe evitarse por todos los medios.
En una realización preferida, las operaciones de carga de una segunda cuchara (12) estacionada en la estación de carga se llevan a cabo en el siguiente orden: (1) acoplamiento del/de los dispositivo(s) de accionamiento a la compuerta deslizante de cuchara (15), seguido por el manejo de una cubierta de cuchara nueva (13b) hasta el manipulador (35) y acoplamiento de la cubierta de cuchara nueva sobre la boquilla colectora (14). Las operaciones de descarga de una primera cuchara vacía (11) estacionada en la estación de carga se llevan a cabo preferiblemente en el siguiente orden: (1) desacoplamiento de la cubierta de cuchara gastada (13b) por el manipulador (35), manejo de la cubierta de cuchara gastada hasta el robot (21), seguido del desacoplamiento del/de los dispositivo(s) de accionamiento de la compuerta deslizante de cuchara (15).
Ventajas de la presente invención
La presente invención ofrece una instalación de colada de metal automatizada, en la que un robot (21) puede preparar para colada una cuchara nueva en la estación de carga, sin ningún riesgo adicional de interrupción de colada en la herramienta en comparación con las instalaciones de colada de metal convencionales. La presente invención tiene al menos las siguientes ventajas.
• Un robot ya no es esencial en la plataforma de colada de la estación de colada. Muchas instalaciones no tienen el espacio requerido en la estación de colada. Con la presente invención, se instala un robot en la estación de carga, donde hay más espacio disponible para instalar un robot en la plataforma de carga (20), para entregar un cubierta de cuchara (13a-13c) a un manipulador (35) para el acoplamiento a una cuchara recién llena (12) en la estación de carga, antes de que la cuchara recién llena alcance la estación de colada. Un manipulador de extremo frontal está generalmente disponible en la estación de colada de muchas instalaciones de colada. Este manipulador de extremo frontal puede seguir siendo útil, por ejemplo, para manejar una herramienta de desobstrucción (19r) en caso de que el orificio interior y/o el orificio superior se obstruyan, mientras que el manipulador (35) desengancha la cubierta de cuchara de la boquilla colectora como se ha explicado anteriormente.
• La presente invención reduce en gran medida el tiempo de inactividad de acero entre los cambios de cuchara, ya que todo el manejo y la preparación de una cuchara recién llena (12) para la colada se llevan a cabo en la estación de carga, durante el tiempo de colada de una primera cuchara (11) sujetada en la estación de colada. Tiempos de inactividad de acero de cuchara más cortos,
oproducen caídas de nivel de acero más bajas en la artesa (1),
oproducen mejor protección de la calidad de acero, ya que no hay necesidad de reducir la velocidad de colada durante el cambio de cuchara.
• En caso de obstrucción de los orificios interior y/o superior, la operación de desobstrucción se puede llevar a cabo de manera similar a cuando la cubierta de cuchara se mantiene en posición con un robot o un manipulador de extremo frontal en instalaciones de colada de metal existentes, con la ventaja adicional de que, un robot o manipulador de extremo frontal está disponible en la estación de colada, este está libre para cualquier uso mientras el manipulador (35) sujeta la cubierta de cuchara (13a-13c).
REF Descripción
1 Artesa
2 Metal fundido
3 Herramienta de colada
Compuerta deslizante de artesa
Primera cuchara
Abertura de primera cuchara
Segunda cuchara
Nueva cuchara
Abertura de segunda cuchara
Boquilla colectora
Cubierta de cuchara
Compuerta deslizante de cuchara
d Placa inferior de compuerta deslizante de cuchara u Placa superior de compuerta deslizante de cuchara Extractor
Dispositivo de accionamiento
Cilindro
h Fuente de fluido hidráulico/neumático
Pistón
Tubo flexible
Dispositivo de accionamiento de extractor
Boquilla interior
Material de taponamiento
r Varilla de destaponamiento
Plataforma de carga
Robot
Horno de precalentamiento
Contenedor de desecho
Armazón de almacenamiento
Torreta de cuchara
Robot en estación de colada
Manipulador de cubierta de cuchara
Brazo del manipulador
Elementos de agarre del manipulador
Pistón paralelo a Z del manipulador
Claims (1)
- REIVINDICACIONESUna instalación de colada de metal que comprende,(a) una plataforma de carga (20),(b) una artesa (1),(c) una primera cuchara (11) y una segunda cuchara (12), comprendiendo cada una de la primera y la segunda cuchara,• un suelo dotado de una abertura (11o, 12o),• una cubierta de cuchara (13a-13c),• una compuerta deslizante de cuchara (15) que comprende una boquilla colectora (14) configurada para recibir y soportar reversiblemente la cubierta de cuchara, estando configurada además la compuerta deslizante de cuchara (15) para acoplarse a un dispositivo de accionamiento (17) para accionar la compuerta deslizante de cuchara entre una posición sellada en la que la abertura está sellada y una posición de colada en la que la abertura está en comunicación de fluido con la cubierta de cuchara (13a-13c),(d) unos manipuladores de cubierta de cuchara primero y segundo (35) para sujetar la cubierta de cuchara (13a-13c) acoplada sobre la boquilla colectora (14) de las cucharas primera y segunda, respectivamente, (e) un dispositivo de transporte que incluye una torreta (30) o un carro de cuchara, comprendiendo el dispositivo de transporte al menos un primer dispositivo de sujeción y un segundo dispositivo de sujeción para sujetar la primera cuchara (11) y la segunda cuchara (12), respectivamente, en la que el dispositivo de transporte está configurado para mover y sujetar en su lugar las cucharas primera y segunda (11, 12) entre una estación de carga, adyacente a la plataforma de carga (20), y una estación de colada, sobre la artesa (1),caracterizada porque,• la instalación de colada de metal comprende un robot (21) configurado para llevar a cabo las siguientes operaciones en la primera o la segunda cuchara (11, 12) que se sujeta en la estación de carga,omanejar una cubierta de cuchara nueva (13b) hasta el manipulador (35) de la cuchara ubicada en la estación de carga, yoacoplar un dispositivo de accionamiento (17) a la compuerta deslizante de cuchara (15)• cada manipulador está fijado en relación con la primera o la segunda cuchara correspondiente (11, 12), tal como para moverse junto con la primera o la segunda cuchara correspondiente entre la estación de carga y la estación de colada.La instalación de colada de metal según la reivindicación 1, en la que la plataforma de carga (20) comprende un armazón de almacenamiento de herramientas (29) que contiene una o más cubiertas de cuchara de repuesto (13b, 13c) dentro de la distancia de alcance del robot (21), y preferiblemente que comprende herramientas y/o uno o más dispositivos de accionamiento (17) y/o boquillas colectoras de repuesto (14). La instalación de colada de metal según la reivindicación 2, en la que el robot (21) está montado de manera móvil en la plataforma de carga (20) de modo que el robot puede trasladarse paralelo a un primer eje (X) y/o un segundo eje (Y) normal al primer eje (X), o una combinación de los mismos, y/o rotar alrededor de un eje vertical (Z) normal a los ejes primero y segundo (X, Y), con el fin de alcanzar y recuperar cualquier herramienta o componente del armazón de almacenamiento (29) y alcanzar la compuerta deslizante de cuchara de la primera o la segunda cuchara (11, 12) que se sujeta en la estación de carga para llevar a cabo las operaciones definidas en la reivindicación 1.La instalación de colada de metal según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el robot (21) está configurado• para recoger del manipulador (35) de la primera o la segunda cuchara vacía (11, 12) que se sujeta en la estación de carga después de moverse desde la estación de colada, la cubierta de cuchara (13a-13c) y• para retirar el dispositivo de accionamiento (17).La instalación de colada de metal según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la compuerta deslizante de cuchara (15) comprende,(a) una placa superior (15u) que comprende,• una superficie de fijación y una superficie deslizante inferior separadas entre sí por un grosor de la placa superior,• un orificio superior que se extiende desde la superficie de fijación hasta la superficie deslizante inferior, y en la que• la superficie de fijación de la placa superior está fijada rígidamente a una porción inferior de la primera o la segunda cuchara correspondiente (11, 12) con el orificio superior en comunicación de fluido con la abertura,(b) una placa inferior (15d) que comprende,• una superficie de boquilla y una superficie deslizante superior separadas entre sí por un grosor de la placa inferior,• un orificio inferior que se extiende desde la superficie deslizante superior hasta la superficie de boquilla, en la que• la placa inferior (15d) está montada de manera deslizante de tal manera que el deslizamiento superior se extiende desde la superficie deslizante superior hasta la superficie de boquilla, la superficie puede deslizarse en traslación a lo largo de la superficie deslizante inferior para poner el orificio inferior en y fuera de comunicación de fluido con el orificio superior, y en la que(c) comprendiendo la boquilla colectora (14) un orificio colector y fijándose a la superficie de boquilla de la placa inferior (15d) con la boquilla colectora en comunicación de fluido con el orificio inferior,(d) estando acoplado el dispositivo de accionamiento (17) a la placa inferior (15d) y comprendiendo un cilindro (17c) acoplado de manera rígida y reversible a la porción inferior de la primera o la segunda cuchara correspondiente (11, 12), y un pistón (17p) fijado de manera rígida y reversible a la placa inferior (15d), estando configurado el dispositivo de accionamiento para mover la placa inferior para poner el orificio inferior en y fuera de alineación con el orificio superior.La instalación de colada de metal según la reivindicación 5, en la que• la placa inferior (15d) comprende un segundo orificio inferior separado del orificio inferior y que se extiende desde la superficie deslizante superior hasta la superficie de boquilla, y• una segunda boquilla colectora (14) que comprende un segundo orificio colector se fija a la superficie de boquilla de la placa inferior (15d) con el segundo orificio colector en comunicación de fluido con el segundo orificio inferior.La instalación de colada de metal según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que cada uno del primer y el segundo manipulador (35) está fijado o bien,• a los dispositivos de sujeción primero y segundo correspondientes, o bien• a la compuerta deslizante de cuchara (15) de las cucharas primera y segunda correspondientes, tal como para moverse junto con la placa inferior, o bien• a las cucharas primera y segunda correspondientes (11, 12).La instalación de colada de metal según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que cada uno de los manipuladores primero y segundo (35),• puede trasladarse a lo largo de una primera dirección paralela al orificio superior,• puede rotar alrededor de la primera dirección,• comprende uno o más segmentos de brazo que se extienden sustancialmente normales a una columna paralela a la primera dirección, estando acoplados el uno o más segmentos de brazo a la columna y entre sí mediante articulaciones de rotación configuradas para rotar alrededor de la primera dirección,• comprende medios de fijación en un extremo libre del segmento de brazo más alejado de la columna, para sujetar de manera firme y reversible una cubierta de cuchara (13a-13c).La instalación de colada de metal según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que, el dispositivo de accionamiento (17) se acciona hidráulica o neumática o eléctricamente, y en la que cada uno del al menos primer dispositivo de sujeción y el segundo dispositivo de sujeción del dispositivo de transporte está dotado de,• una fuente de fluido a presión para activar el dispositivo de accionamiento (17) a través de un tubo flexible (17t), o una fuente de energía eléctrica, y• preferiblemente una estación de almacenamiento para almacenar un dispositivo de accionamiento (17) listo para acoplarse a una compuerta deslizante de cuchara.La instalación de colada de metal según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un horno de precalentamiento (25) para llevar a y mantener a una temperatura de precalentamiento la cubierta de cuchara nueva (13b) cargada en la compuerta deslizante de cuchara (15) de la primera o la segunda cuchara (12) ubicada en la estación de carga.La instalación de colada de metal según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el robot también está configurado,• para comprobar el estado de una cubierta de cuchara gastada (13a-13c) después de la retirada desde una cuchara vacía,• para evaluar si la cubierta de cuchara gastada puede reutilizarse después de la limpieza o si debe desecharse, y• para limpiar la cubierta de cuchara gastada, con una ducha de oxígeno, para retirar cualquier residuo que se adhiera a las paredes de la cubierta de cuchara gastada.Método para colar un metal fundido que comprende las siguientes etapas,(a) proporcionar una instalación de colada de metal según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que,• la primera cuchara está llena de metal fundido (2) y está en la estación de colada y• la segunda cuchara (12) está llena de metal fundido (2) y está en la estación de carga,• la compuerta deslizante de cuchara (15) de la primera cuchara (11) está en la posición sellada, está acoplada a uno o más dispositivos de accionamiento (17), y está dotada de una cubierta de cuchara (13a-13c) sujetada sobre una boquilla colectora (14) mediante el manipulador correspondiente,• la compuerta deslizante de cuchara (15) de la segunda cuchara (12) está en la posición sellada y comprende una boquilla colectora (14) fijada a la placa inferior (15d), y no comprende ninguna cubierta de cuchara (13a-13c) y ningún dispositivo de accionamiento operativo (17),(b) llevar la compuerta deslizante de cuchara (15) de la primera cuchara (11) a la posición de colada para colada de metal fundido desde la primera cuchara (11) a través de la cubierta de cuchara (13a) al interior de la artesa (2),(c) durante la etapa anterior,• manejar con el robot (21) una cubierta de cuchara nueva (13b) hasta el segundo manipulador de la segunda cuchara (12),• acoplar y sujetar en su lugar con el segundo manipulador (35) la cubierta de cuchara nueva (13b) sobre la boquilla colectora (14),• acoplar con el robot (21) el dispositivo de accionamiento (17) a la compuerta de placa deslizante (15) de la segunda cuchara (12),(d) cuando la primera cuchara está sustancialmente vacía, llevar la compuerta deslizante de cuchara (15) de la primera cuchara (11) a una posición sellada, seguido de(e) intercambiar las posiciones de las cucharas primera y segunda moviendo la primera cuchara (11) desde la estación de colada a la estación de carga y, simultáneamente, mover la segunda cuchara (12) desde la estación de carga a la estación de colada,(f) llevar la compuerta deslizante de cuchara (15) de la segunda cuchara (12) a la posición de colada y colar metal fundido desde la segunda cuchara (12) a través de la cubierta de cuchara (13b) al interior de la artesa (2).Método según la reivindicación 12 que comprende las siguientes etapas durante la etapa (f),(g) extraer con el primer manipulador (35) la cubierta de cuchara gastada (13a) de la boquilla colectora (14),(h) recoger con el robot (21) la cubierta de cuchara gastada (13a) del primer manipulador (35) y almacenar la cubierta de cuchara gastada para restaurar o como residuo, y(i) desacoplar y retirar con el robot (21) el uno o más dispositivos de accionamiento (17) de la compuerta de placa deslizante (15) de la primera cuchara (11), y almacenar los mismos para su uso posterior,(j) retirar la primera cuchara vacía (11), y(k) cargar una nueva cuchara llena de metal fundido en el primer dispositivo de sujeción del dispositivo de transporte en la estación de carga en la que, como la segunda cuchara (12) en la etapa (a), la nueva cuchara comprende una compuerta deslizante de cuchara (15) en la posición sellada con una boquilla colectora (14) fijada a la misma y que no comprende cubierta de cuchara (13a-13c).Método según la reivindicación 11 o 12, en el que la abertura de la primera cuchara se llena con un material de taponamiento (19) y en caso de que no fluya metal fundido o de que fluya poco metal fundido hacia fuera de la abertura al llevar la compuerta deslizante de cuchara (15) de la primera cuchara (11) a la estación de colada en la etapa (b), se llevan a cabo las siguientes etapas,• extraer con el primer manipulador (35) la cubierta de cuchara (13a) de la boquilla colectora (14) para exponer la boquilla colectora,• con una herramienta de desobstrucción apropiada (19r), desobstruir la abertura de la primera cuchara rompiendo el material de taponamiento a través de la boquilla colectora (14) expuesta de ese modo,• cuando el material de taponamiento comienza a fluir hacia fuera de la boquilla colectora, acoplar y sujetar en su lugar con el primer manipulador (35) la cubierta de cuchara (13a) sobre la boquilla colectora (14), y permitir de ese modo que el metal fundido fluya desde la primera cuchara (11) a través de la abertura destaponada de ese modo y a través de la cubierta de cuchara (13a) al interior de la artesa (2).Método según la reivindicación 11 o 12, en el que la placa inferior (15d) comprende orificios inferiores primero y segundo y boquillas colectoras primera y segunda según la reivindicación 6, en el que la abertura de la primera cuchara se llena con un material de taponamiento (19) y en caso de que no fluya metal fundido o de que fluya poco metal fundido hacia fuera de la abertura al llevar la compuerta deslizante de cuchara (15) de la primera cuchara (11) a la estación de colada en la etapa (b), en la que el primer orificio inferior está en alineación con el orificio superior, se llevan a cabo las siguientes etapas,• trasladar la placa inferior (15d) con el dispositivo de accionamiento (17) a una posición de desobstrucción en la que el segundo orificio inferior está en alineación con el orificio superior,• con una herramienta de desobstrucción apropiada (19r), desobstruir la abertura de la primera cuchara rompiendo el material de taponamiento a través de la segunda boquilla colectora (14) expuesta de ese modo,• cuando el material de taponamiento comienza a fluir hacia fuera de la boquilla colectora, trasladar la placa inferior (15d) con el dispositivo de accionamiento (17) de vuelta a la posición de colada en la que el primer orificio inferior está en alineación con el orificio superior y, permitir de ese modo que el metal fundido fluya desde la primera cuchara (11) a través de la abertura destaponada de ese modo y a través de la cubierta de cuchara (13a) al interior de la artesa (2).
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Families Citing this family (1)
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Family Cites Families (11)
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| DE2800503A1 (de) * | 1977-01-27 | 1978-08-03 | Uss Eng & Consult | Vorrichtung zum anbringen eines giessrohres fuer einen giessbehaelter |
| US20060118268A1 (en) | 2002-12-10 | 2006-06-08 | Mariano Collura | Refractory plate for a device for the insertion and/or removal of a nozzle for a casting installation combined with a sliding plate flow-control device |
| AT502058B1 (de) | 2005-06-20 | 2007-11-15 | Voest Alpine Ind Anlagen | Stranggiessanlage mit mindestens einem multifunktions-roboter |
| EP1894649A1 (de) * | 2006-09-01 | 2008-03-05 | Stopinc Aktiengesellschaft | Anlage zur Wartung eines am Ausguss eines Behälters für Metallschmelze montierten Schiebeverschlusses |
| UA101075C2 (uk) | 2008-11-20 | 2013-02-25 | Везувиус Груп С.А. | Опорна головка для утримування ливникової труби |
| UA103063C2 (ru) * | 2008-11-20 | 2013-09-10 | Везувіус Груп С.А. | Устройство для транспортировки и хранения литейной трубы для переноса жидкого металла |
| CA2743091A1 (fr) | 2008-11-20 | 2010-05-27 | Vesuvius Group S.A. | Tube de coulee, dispositif de manipulation de ce tube et dispositif d'entrainement d'une valve |
| JP2010221279A (ja) | 2009-03-24 | 2010-10-07 | Kurosaki Harima Corp | 連続鋳造用ノズルの支持装置及び支持方法並びにスライディングノズル設備及び連続鋳造用ノズル |
| CN108326275B (zh) | 2018-02-08 | 2020-02-14 | 湖南镭目科技有限公司 | 一种长水口自动拆装装置 |
| CN113333730A (zh) * | 2020-02-18 | 2021-09-03 | 维苏威集团有限公司 | 机器人操作的钢包回转台系统 |
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