KR20220140771A - 로봇식 래들 터렛 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 캐스팅 설비에 관한 것으로, 이는 (a) 로딩 플랫폼(20), (b) 턴디쉬(1), (c) 제1 래들(11) 및 제2 래들(12)로서, 제1 및 제2 래들 각각은, · 개구(11o, 12o)를 갖는 바닥, · 수집기 노즐(14) 및 래들 덮개(13a-13c), · 개구가 밀봉된 밀봉 위치, 개구가 래들 덮개(13a-13c)를 향하는 캐스팅 위치 및 개구가 수집기 노즐(14)을 향하는 막힘해제 위치 사이에서 수집기 노즐과 래들 덮개를 이동시키도록 구성된 래들 활주 게이트(15)를 포함하는, 제1 래들 및 제2 래들, (d) 로딩 스테이션과 캐스팅 스테이션 사이에서, 턴디쉬(1) 위로 제1 및 제2 래들(11, 12)을 이동시키고 제자리에 보유하도록 구성된 제1 및 제2 래들을 보유하기 위한 터렛(30)을 포함하고, 금속 캐스팅 설비는 로봇(21)을 포함하고, 로봇은 로딩 스테이션에 보유되는 제1 또는 제2 래들에 대해 다음 동작: · 새로운 래들 덮개(13b)를 래들 활주 게이트(15)에 로딩하는 동작 및 · 래들 활주 게이트(15)에 구동 디바이스(17)를 결합하는 동작을 수행하도록 구성된다.

Description

로봇식 래들 터렛 시스템

본 발명은 턴디쉬(tundish) 위의 캐스팅 스테이션으로 운반되기 전에 회전식 터렛(turret)에 로딩된 새로운 래들(ladle)을 준비하기 위한 로봇식 로딩 스테이션에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 래들의 출구에 결합된 래들 활주 게이트(ladle sliding gate)에 래들 덮개(ladle shroud)를 로딩하고, 래들 활주 게이트를 작동시키기 위해 래들과 래들 활주 게이트 둘 모두에 구동 디바이스를 결합하기 위한 로봇식 설비에 관한 것이다. 로봇식 로딩 스테이션은 또한 구동 디바이스를 결합해제하고 최근에 턴디쉬 위의 캐스팅 스테이션으로부터 제거된 비워진 래들에서 사용된 래들 덮개를 언로딩하도록 구성된다. 이러한 동작의 로봇화는 작업자를 힘든 작업으로부터 구하고 동작의 재현성을 개선시킨다. 래들 덮개 옆에 위치한 수집기 노즐을 포함하는 특정 래들 활주 게이트는 출구가 막힐 경우 출구의 신속한 막힘해제(unclogging)를 가능하게 한다.

연속적인 금속 성형 프로세스에서, 금속 용탕(metal melt)(2)은 하나의 야금 용기로부터 다른 용기, 몰드 또는 도구로 이송된다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 래들(ladle)(11, 12)은 노(도시되지 않음)로부터 나온 금속 용탕으로 채워지고, 턴디쉬(tundish)(1) 위로 이송되어 래들로부터 래들 덮개(ladle shroud)(13a-13c)를 통해 턴디쉬로 용융 금속을 배출한다. 그 후, 금속 용탕은 턴디쉬로부터 주입 노즐(3)을 통해 슬래브, 빌릿, 빔, 얇은 슬래브 등을 연속적으로 형성하기 위한 몰드 또는 도구로 캐스팅될 수 있다. 금속 용탕이 래들로부터 턴디쉬로, 그리고, 턴디쉬로부터 몰드 또는 도구로의 금속 용탕의 유동은 중력에 의해 구동된다. 유량은 래들 및 턴디쉬의 출구와 유체 연통하는 활주 게이트에 의해 제어될 수 있다. 래들 활주 게이트(15)를 사용하여 래들로부터의 유량을 제어하고 심지어 밀봉 위치에서 유동을 차단할 수 있다. 유사하게, 턴디쉬 활주 게이트(5)를 사용하여 턴디쉬로부터의 유량을 제어하고 밀봉 위치에서 유동을 차단할 수 있다.

몰드 또는 도구로 금속을 캐스팅하는 것은 연속적으로 실행되어야 하기 때문에, 턴디쉬는 버퍼 역할을 수행하고 턴디쉬 내의 용융 금속의 수준은 전체 캐스팅 동작 동안 실질적으로 일정하게 유지되어야 한다. 턴디쉬에서 용융 금속의 수준을 실질적으로 일정하게 유지하려면 오래된 래들이 비워진 후 오래된 래들과 용융 금속이 채워진 새로운 래들을 신속하게 교체하여 금속이 몰드 또는 도구로 유출되는 것과 실질적으로 동일한 속도로 턴디쉬에 주입되도록 턴디쉬로의 용융 금속의 준 연속적 공급을 보장할 필요가 있다. 이 동작은 다음 제약 조건으로 인해 더 복잡해지는 경향이 있다.

첫째, 안전 상의 이유 때문에 그리고 임의의 충돌을 피하기 위해, 래들(11, 12)은 노로부터 대응 턴디쉬로 작업장 위에서 운반될 수 없으며, 래들 덮개(13a-13c)는 래들의 저부 바닥에 결합되고, 저부 바닥 아래로 1 m 이상 연장하고, 래들은 개구가 밀봉되는 밀봉 위치, 개구가 래들 덮개와 유체 연통하는 캐스팅 위치, 및 개구가 수집기 노즐과 유체 연통하는 막힘해제 위치를 갖는다.

둘째, 제2 래들(12)에 함유된 금속이 밀봉 위치에 유지되는 래들 활주 게이트(15)의 '저온' 이동 부품과 접촉하여 결빙되는 것을 방지하고, 따라서, 메커니즘과 고착되어 래들 활주 게이트의 개방을 방해하는 것을 피하기 위해, 내부 노즐의 내부 보어는 일반적으로 모래 또는 다른 미립자 물질인 플러깅(plugging) 물질(19)로 일반적으로 채워져서 임의의 금속 용탕이 게이트 메커니즘에 도달하는 것을 방지함으로서 금속 결빙과 노즐 및 게이트 시스템의 막힘이 방지된다. 래들이 캐스팅 스테이션에 위치되는 캐스팅 위치로 래들 활주 게이트를 개방하면, 모래가 유출되고, 뒤이어 용융 금속이 래들 덮개를 통해 턴디쉬로 유동할 수 있다. 그러나, 때때로, 플러깅 물질은 결빙 금속과 국소적으로 결합하여 고체 플러그를 형성하여 플러깅 물질이 유출되는 것을 방해한다. 따라서, 내부 노즐이 막히고, 래들 활주 게이트가 캐스팅 위치에 있음에도 불구하고 어떠한 금속도 래들로부터 턴디쉬로 유출될 수 없다. 이러한 문제는 내부 노즐의 보어 내에 또는 그에 근접하게 삽입되는 막힘해제 도구(19r)로 쉽게 해결될 수 있다. 막힘해제 도구(19r)는 도 2c 및 도 3c에 예시된 바와 같이 가압된 가스 랜스(gas lance) 또는 긴 막대일 수 있다. 이제, 이 명백히 간단한 동작은 래들 활주 게이트에 결합되는 긴 래들 덮개(13a-13c)로 인해 실제로는 매우 복잡하다.

이 때문에, 대부분의 설비에서, 래들 덮개는 로딩 스테이션에서 자율적 방식으로 활주 게이트에 결합되지 않고, 대신, 수집기 노즐 위로 삽입되고, 캐스팅 스테이션에서 로봇에 의해 제 위치에 보유된다. 이는 막힘해제 도구(19r)를 사용한 저부로부터의 그에 대한 더 손쉬운 접근을 위해 래들 출구가 막힌 경우에 로봇에 의해 래들 덮개가 수집기 노즐로부터 제거될 수 있게 한다. 막힌 통로가 막힘해제되고 나면, 래들 활주 게이트는 밀봉 위치로 이동할 수 있고, 로봇은 수집기 노즐 위로 래들 덮개를 재도입한다. 이 시점에서, 래들 활주 게이트는 캐스팅 위치로 다시 이동하여 턴디쉬로 용융 금속을 캐스팅하기 시작한다.

래들 활주 게이트가 래들의 저부 바닥에 고정되지만, 래들 활주 게이트를 형성하는 플레이트의 상대 이동을 유발하기 위한 구동력은 없는 상태로 새롭게 채워진 래들이 노로부터 캐스팅 설비로 운반된다. 이 때문에, 다수의 야금 설비는 턴디쉬(1) 위의 캐스팅 스테이션에서 제1 래들(11)을 보유하기 위한 제1 보유 디바이스 및 로딩 스테이션에서 용융 금속으로 가득 찬 제2 래들(12)을 보유하기 위한 제2 보유 디바이스를 포함하는 터렛(30)을 사용한다. 제1 래들이 내부에 함유된 용융 금속을 턴디쉬로 배출하는 동안, 제2 래들은 제1 래들이 비워지고 나서 동일한 동작을 수행하도록 준비될 수 있다. 특히, 유압 피스톤 같은 구동 디바이스가 래들의 저부 바닥에, 그리고, 래들 활주 게이트에 결합되어 그 작동을 허용할 수 있다.

US2006/0118268은 나란히 설치된 래들 덮개와 수집기 노즐을 자율적으로 보유하도록 구성된 래들 활주 게이트를 설명한다. 유압 피스톤 같은 하나 이상의 구동 디바이스가 사용되어 개구가 밀봉되는 밀봉 위칭, 개구가 래들 덮개와 유체 연통하는 캐스팅 위치 및 개구가 수집기 노즐과 유체 연통하는 막힘해제 위치 사이에서 그 플레이트를 이동시킴으로써 래들 활주 게이트를 작동시키도록 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 내부 보어가 막힐 경우, 래들 활주 게이트가 막힘해제 위치로 이동하여 짧은 수집기 노즐 보어를 통해 막힘해제 도구(19r)를 쉽게 도입하여 응고된 금속 접합된 플러깅 물질을 파괴할 수 있다. 플러깅 물질이 다시 유동할 수 있게 되면, 래들 활주 게이트는 수집기 노즐을 래들 출구로부터 정합상태 밖으로 이동시키고 래들 덮개를 캐스팅 위치로 이동시켜 용융 금속이 래들 덮개를 통해 턴디쉬로 유동할 수 있게 한다. 막힘해제 도구(19r)의 조작은 유리하게는 캐스팅 스테이션에 인접하게 위치된 로봇에 의해 수행될 수 있다. 앞서 설명한 로봇이 래들 덮개를 보유하는 것에 비해 명확한 이점은, 이 래들 활주 게이트를 사용하면 래들 덮개를 보유하는 데 로봇이 필요하지 않으며, 대신에 이를 막힘해제 도구(19r)에 사용할 수 있다는 점이다. 그렇지 않으면, 이 동작을 인간 작업자가 수동으로 수행하여야 하거나 제2 로봇을 캐스팅 스테이션에 인접하게 설치하여 내부 보어를 막힘해제하여야 한다. 수동 조작은 일반적으로 로봇이 이 동작을 수행할 때보다 더 힘들고 더 긴 시간을 소요한다. 이는 불리하며, 그 이유는 더 오랜 시간 동안 새로운 용융 금속을 래들에 의해 턴디쉬에 공급하지 못하고, 턴디쉬의 용융 금속의 수준이 더 낮고, 및/또는 더 긴 시간 동안 캐스팅 동작은 더 낮은 유량으로 실행되어야 하며, 이는 이렇게 생성된 빔의 품질에 지장을 주기 때문이다. 수집기 노즐과 래들 덮개를 나란히 보유하는 이러한 유형의 래들 활주 게이트의 예가 도 2 및 도 3에 예시되어 있으며 계속해서 더 구체적으로 설명한다.

US8215375는 연속 캐스팅 플랜트에서 복수의 상이한 프로세스 제어 또는 자동화된 개입을 구현하기 위한 적어도 하나의 다기능 로봇을 갖는 연속 캐스팅 플랜트를 설명하고 있다. 다기능 로봇이 연속 캐스팅 플랜트의 주입 플랫폼에 체결된 회전 기둥에서 피봇 가능한 암에 배열되고, 로봇은 후퇴 위치와 작동 위치 사이에서 피봇 암으로 피봇될 수 있다. 로봇은 그 암에 대해서도 이동 가능하다.

캐스팅 스테이션에서 비워진 제1 래들을 채워진 제2 래들로 신속하게 교체하는 동작은 까다로운 동작으로 남아있다. 이 동작은 내부 보어가 막히는 경우 더 더욱 중요한 경향이 있으며, 이는 턴디쉬가 새로운 용융 금속으로 보충되지 않는 시간을 증가시킬 수 있다. 금속 캐스팅 산업에서는 재현 가능하고 더 짧은 래들 교체 동작이 필요하다. 본 발명은 재현 가능하고 모든 경우에 더 짧은 교체 동작을 허용하는, 결빙된 플러깅 물질(19)에 의해 래들의 출구가 막히는 경우를 비롯하여 완전히 자동화된 래들 변경 동작을 갖는 금속 캐스팅 설비를 제안한다. 본 발명의 이러한 이점 및 기타 이점은 다음 섹션에서 더 구체적으로 설명된다.

본 발명의 목적은 금속 캐스팅 설비에 의해 달성되며, 이는

(a) 로딩 플랫폼,

(b) 턴디쉬,

(c) 제1 래들 및 제2 래들로서, 제1 및 제2 래들 각각은,

· 개구를 갖는 바닥,

· 수집기 노즐 및 래들 덮개,

· 수집기 노즐과 래들 덮개를 가역적으로 수용 및 지지하도록 구성되고, 또한 개구가 밀봉되는 밀봉 위치, 개구가 래들 덮개와 유체 연통하는 캐스팅 위치 및 개구가 수집기 노즐과 유체 연통하는 막힘해제 위치 사이에서 래들 활주 게이트를 작동시키기 위해 구동 디바이스에 결합되도록 구성된 래들 활주 게이트를 포함하는, 제1 래들 및 제2 래들,

(d) 제1 래들 및 제2 래들을 각각 보유하기 위한 적어도 제1 보유 디바이스 및 제2 보유 디바이스를 포함하는 터렛으로서, 래들 터렛은 로딩 플랫폼에 인접한 로딩 스테이션과 턴디쉬 위의 캐스팅 스테이션 사이에서 제1 및 제2 래들을 이동시키고 및 제자리에 보유하도록 구성되는, 상기 터렛을 포함하고,

금속 캐스팅 설비는 로봇을 포함하고, 로봇은 로딩 스테이션에 보유되는 제1 또는 제2 래들에 대해 다음 동작을 수행하도록 구성된다:

· 새로운 래들 덮개를 래들 활주 게이트에 로딩하는 동작, 및

· 구동 디바이스를 래들 활주 게이트에 결합하는 동작.

로봇은 바람직하게는 또한 캐스팅 스테이션으로부터 이동된 후 로딩 스테이션에서 보유되는 비워진 제1 또는 제2 래들로부터 다음을 제거하도록 구성된다:

· 래들 덮개 및

· 구동 디바이스.

로딩 플랫폼은 로봇의 도달 거리 내에 하나 이상의 예비 래들 덮개를 함유하는 도구 보관 랙을 포함하는 것이 바람직하다. 예비 래들 덮개는 보관 랙이나 별개의 오븐에서 예열될 수 있다. 보관 랙은 바람직하게는 하나 이상의 구동 디바이스 및/또는 추가 예비 수집기 노즐, 및/또는 도구를 포함한다.

바람직한 실시예에서, 로봇은 로봇이 제1 축(X) 및/또는 제1 축(X)에 수직인 제2 축(Y) 또는 그 조합에 평행하게 병진할 수 있도록, 및/또는, 제1 및 제2 축(X, Y)에 수직인 수직 축(Z)을 중심으로 회전할 수 있도록 로딩 플랫폼에 이동 가능하게 장착되어 보관 랙으로부터 임의의 도구 또는 컴포넌트에 도달하고 그를 회수하며, 래들 덮개의 로딩/언로딩 및 구동 디바이스의 결합/제거의 동작을 수행하기 위해 로딩 스테이션에 보유된 제1 또는 제2 래들의 래들 활주 게이트에 도달한다.

래들 활주 게이트는 본 발명에서 중요하다. 제1 실시예에서, 래들 활주 게이트는,

(a) 상부 플레이트로서,

· 상부 플레이트의 두께만큼 서로 분리된 고정 표면 및 저부 활주 표면,

· 고정 표면으로부터 저부 활주 표면까지 연장되는 상부 보어를 포함하고,

· 상부 플레이트의 고정 표면은 상부 보어가 개구와 유체 연통하는 상태로 대응하는 제1 또는 제2 래들의 하부 부분에 강성으로 고정되는, 상부 플레이트,

(b) 하부 플레이트로서,

· 하부 플레이트의 두께만큼 서로 분리된 노즐 활주 표면 및 상단 활주 표면,

· 상단 활주 표면으로부터 노즐 활주 표면까지 연장되는 하부 보어를 포함하고,

· 하부 플레이트는 하부 보어가 상부 보어와 유체 연통 상태에 진입 및 이탈하게 하도록 상단 활주 표면이 저부 활주 표면을 따라 병진으로 활주할 수 있도록 활주 가능하게 장착되는, 하부 플레이트,

(c) 상부 덮개 표면에 덮개 보어 개구를 갖는 래들 덮개와 상부 수집기 표면에 수집기 보어 개구를 갖는 수집기 노즐을 강성으로 보유하도록 구성된 서랍으로서, 서랍은 예컨대 덮개 보어가 하부 보어와 유체 연통하는 덮개 위치와 수집기 보어가 하부 보어와 유체 연통하는 수집기 위치 사이에서 하부 플레이트의 노즐 활주 표면을 따라 상부 덮개 표면과 수집기 표면을 병진시키도록 이동 가능하게 장착되는, 상기 서랍,

(d) 하부 플레이트의 병진을 구동하기 위해 하부 플레이트에 결합되는 구동 디바이스, 및

(e) 서랍의 병진을 구동하기 위해 서랍에 결합되는 서랍 구동 디바이스를 포함하고,

구동 디바이스는 하부 플레이트에 결합되고, 대응하는 제1 또는 제2 래들의 저부 부분에 강성으로 및 가역적으로 결합된 실린더, 및 하부 플레이트에 강성으로 및 가역적으로 고정된 피스톤을 포함하고, 구동 디바이스는 하부 보어를 상부 보어와의 정합상태에 진입 및 이탈하게 하도록 하부 플레이트를 이동시키도록 구성되고,

서랍 구동 디바이스는 서랍에 결합되고, 대응하는 제1 또는 제2 래들의 저부 부분에 강성으로 및 가역적으로 결합되는 실린더와, 서랍에 강성으로 및 가역적으로 고정된 피스톤을 포함하고, 서랍 구동 디바이스는 덮개 보어 및 수집기 보어를 하부 보어와의 정합상태에 진입 및 이탈하게 하도록 서랍을 이동시키도록 구성된다.

대안 실시예에서, 래들 활주 게이트는,

(a) 상부 플레이트로서,

· 상부 플레이트의 두께만큼 서로 분리된 고정 표면 및 저부 활주 표면,

· 고정 표면으로부터 저부 활주 표면까지 연장되는 상부 보어를 포함하고,

· 상부 플레이트의 고정 표면은 상부 보어가 개구와 유체 연통하는 상태로 대응하는 제1 또는 제2 래들의 하부 부분에 강성으로 고정되는, 상부 플레이트,

(b) 하부 플레이트로서,

· 하부 플레이트의 두께만큼 서로 분리된 노즐 표면 및 상단 활주 표면,

· 각각 상단 활주 표면으로부터 노즐 표면까지 연장되는 제1 보어 및 제2 보어를 포함하고,

· 하부 플레이트는 상단 활주 표면이 각각의 제1 및 제2 보어가 상부 보어와의 유체 연통 상태에 진입 및 이탈하게 하도록 저부 활주 표면을 따라 활주될 수 있도록 활주 가능하게 장착되고,

· 노즐 표면은 제1 보어와 유체 연통하는 래들 보어를 갖는 래들 덮개 및 제2 보어와 유체 연통하는 수집기 보어를 갖는 수집기 노즐에 강성으로 및 가역적으로 결합되도록 구성되는, 상기 하부 플레이트를 포함하며, 구동 디바이스는 하부 플레이트에 결합되고, 대응하는 제1 또는 제2 래들의 저부 부분에 강성으로 및 가역적으로 결합된 실린더, 및 하부 플레이트에 강성으로 및 가역적으로 고정된 피스톤을 포함하고, 구동 디바이스는 제1 및 제2 보어를 상부 보어와의 정합상태에 진입 및 이탈하게 하도록 하부 플레이트를 이동시키도록 구성된다.

구동 디바이스는 유압식으로 또는 공압식으로 또는 전기적으로 작동될 수 있다. 래들 터렛의 적어도 제1 보유 디바이스 및 제2 보유 디바이스 각각에는

· 호스(hose)를 통해 구동 디바이스를 작동시키기 위한 가압된 유체의 공급원 또는 전력의 공급원, 및

· 바람직하게는 래들 활주 게이트에 결합할 준비가 된 구동 디바이스를 보관하기 위한 보관 스테이션이 제공된다.

바람직한 실시예에서, 로딩 스테이션에 위치된 제1 또는 제2 래들의 래들 활주 게이트 상에 로딩된 새로운 래들 덮개를 예열 온도가 되게 하고 유지하기 위해 예열 오븐이 제공된다. 이 예열 오븐은 새로운 래들 덮개를 래들에 결합하기 전에 예열하기 위한 가열 보관 랙 또는 별개의 오븐 대신에 또는 그에 추가로 제공될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 로봇은 또한

· 비워진 래들로부터의 제거 후에 사용된 래들 덮개의 상태를 확인하고,

· 사용된 래들 덮개를 세정 후 재사용할 수 있는지 또는 폐기해야 하는지 여부를 평가하고,

· 유리하게는 산소 샤워로 사용된 래들 덮개를 세정하여 사용된 래들 덮개의 벽에 부착된 임의의 잔류물을 제거하도록 구성된다.

본 발명은 또한 하기 단계를 포함하는 용융 금속 캐스팅 방법에 관한 것이다:

(a) 앞서 설명한 금속 캐스팅 설비를 제공하는 단계로서, 여기서,

· 제1 래들은 용융 금속으로 가득 차 있고, 캐스팅 스테이션에 있으며,

· 제2 래들은 용융 금속으로 가득 차 있고, 로딩 스테이션에 있고,

· 제1 래들의 래들 활주 게이트가 밀봉 위치에 있고, 하나 이상의 구동 디바이스 또는 선택적으로 서랍 구동 디바이스에 결합되고, 래들 덮개와 수집기 노즐을 구비하며,

· 제2 래들의 래들 활주 게이트는 밀봉 위치에 있고, 래들 덮개도, 동작 구동 디바이스도, 동작 서랍 구동 디바이스도 포함하지 않는, 단계,

(b) 제1 래들로부터 래들 덮개를 통해 턴디쉬로 용융 금속을 캐스팅하기 위해 제1 래들의 래들 활주 게이트를 캐스팅 위치로 이동시키는 단계,

(c) 이전 단계 동안,

· 로봇으로 새로운 래들 덮개를 제2 래들의 래들 활주 게이트에 로딩하고,

· 로봇으로 제2 래들의 활주 플레이트 게이트에 구동 디바이스를 결합하는 단계,

(d) 제1 래들이 실질적으로 비어 있을 때, 제1 래들의 래들 활주 게이트를 밀봉 위치로 이동시키는 단계, 그 후,

(e) 제1 래들을 캐스팅 스테이션으로부터 로딩 스테이션으로 이동시키고, 동시에, 제2 래들을 로딩 스테이션으로부터 캐스팅 스테이션으로 이동시켜 제1 및 제2 래들의 위치를 교체하는 단계,

(f) 제2 래들의 래들 활주 게이트를 캐스팅 위치로 이동시키고, 제2 래들로부터 래들 덮개를 통해 턴디쉬로 용융 금속을 캐스팅하는 단계.

바람직한 실시예에서, 방법은 단계 (f) 동안 하기 단계를 포함한다:

(g) 로봇으로 비워진 제1 래들의 래들 활주 게이트에서 사용된 래들 덮개를 제거하고 수리를 위해 또는 폐기물로서 사용된 래들 덮개를 보관하는 단계,

(h) 로봇으로 제1 래들의 활주 플레이트 게이트로부터 하나 이상의 구동 디바이스를 결합해제 및 제거하고, 추가 사용을 위해 보관하는 단계,

(i) 비워진 제1 래들을 제거하는 단계, 및

(j) 용융 금속으로 가득 찬 새로운 래들을 로딩 스테이션에서 래들 터렛의 제1 보유 디바이스 상에 로딩하는 단계로서, 단계 (a)의 제2 래들과 유사하게, 새로운 래들은 밀봉 위치에 래들 활주 게이트를 포함하고, 래들 덮개를 포함하지 않는, 상기 로딩하는 단계.

많은 경우에, 제1 래들의 개구는 금속이 래들 활주 게이트의 상부 플레이트의 저온 표면과 접촉하여 응고되는 것을 방지하기 위해 플러깅 물질로 채워진다. 플러깅 물질은 일반적으로 미립자 형태이다. 일부 경우에, 일부 용융 금속이 미립자 플러깅 물질을 통해 스며들고 응고되어 개구를 막은 고체 덩어리를 형성하여, 단계 (b)에서 제1 래들의 래들 활주 게이트를 캐스팅 스테이션으로 이동시킬 때 임의의 용융 금속이 개구 밖으로 유동하는 것을 방지한다. 이러한 막힘이 발생할 때, 하기 단계를 수행하여 개구를 막힘해제할 수 있다:

· 제1 래들의 래들 활주 게이트를 막힘해제 위치로 이동시키는 단계,

· 적절한 막힘해제 도구를 사용하여, 플러깅 물질을 붕괴시켜 제1 래들의 개구를 막힘해제하는 단계,

· 플러깅 물질이 수집기 노즐로부터 유출되기 시작할 때, 제1 래들로부터 용융 금속을 막힘제거된 개구를 통해 그리고 래들 덮개를 통해 턴디쉬로 캐스팅하기 위해 제1 래들의 래들 활주 게이트를 캐스팅 위치로 이동시키는 단계.

(e) 제1 및 제2 래들의 위치를 교체하는 단계는 바람직하게는 하기 단계를 포함한다:

· 제1 및 제2 래들의 래들 덮개가 둘 모두가 턴디쉬로부터 떨어지고 수직 방향(Z)에서 턴디쉬보다 더 높아질 때까지 제1 및 제2 래들을 상승시키는 단계,

· 터렛을 수직 축(Z)을 중심으로 180° 회전시켜 제1 래들을 로딩 스테이션 위로 이동시키고 제2 래들을 캐스팅 스테이션 위, 그리고, 턴디쉬 위로 이동시키는 단계,

· 제1 및 제2 래들을 그 각각의 로딩 및 캐스팅 스테이션으로 하강시키는 단계로서, 제2 래들의 래들 덮개를 턴디쉬에 삽입되는, 상기 하강시키는 단계.

바람직한 실시예에서, 로봇은 또한,

· 비워진 래들로부터의 제거 후에 사용된 래들 덮개의 상태를 확인하고,

· 사용된 래들 덮개를 세정 후 재사용할 수 있는지 또는 폐기해야 하는지 여부를 평가하고,

· 산소 샤워로 사용된 래들 덮개를 세정하여 사용된 래들 덮개의 벽에 부착된 임의의 잔류물을 제거한다.

도 1은 캐스팅 스테이션에서 떨어진 비워진 제1 래들을 교체하고, 로딩 스테이션에서의 그 준비 이후 가득 찬 제2 래들로 대체하는 다양한 단계를 묘사한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 래들 활주 게이트를 이용하여 막힌 래들 출구를 막힘해제하는 다양한 단계를 도시한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 래들 활주 게이트를 이용하여 막힌 래들 출구를 막힘해제하는 다양한 단계를 도시한다.

도 1에 예시된 바와 같이, 본 발명에 따른 금속 캐스팅 설비는 제1 래들(ladle)(11) 및 제2 래들(12)을 포함한다. 제1 래들은 제1 래들(11)에 함유된 용융 금속(2)을 턴디쉬(tundish)(1)로 이송하기 위해 턴디쉬(1) 위의 캐스팅 스테이션에서 보유된다. 턴디쉬는 용융 금속을 도구 또는 몰드로 전달한다. 이 시스템에서, 턴디쉬는 용융 금속을 제1 래들(11)로부터 턴디쉬(1)로 이송하는 전반에 걸쳐 실질적으로 일정하게 유지되는 용융 금속의 체적을 함유한다. 제1 래들에서 그 내용물이 모두 비워질 때, 이는 용융 금속(2)을 턴디쉬(1)로 계속 이송할 수 있게 완전히 장비되고 용융 금속으로 가득 차 있는 제2 래들(12)로 가능한 빠르게 교체되어 턴디쉬 내의 용융 금속의 수준을 실질적으로 일정하게 유지하고, 동시에, 턴디쉬로부터 도구 또는 몰드로의 용융 금속의 유량을 실질적으로 일정하게 유지하여야 한다.

래들(11, 12)은 개구(11o, 12o)가 제공된 바닥을 포함한다. 내부 보어(bore)를 구비한 내부 노즐(18)은 턴디쉬의 내부 체적을 개구(11o, 12o)와 유체 연통시킨다. 래들(11, 12)은 또한 래들 덮개(ladle shroud)를 가역적으로 수용 및 지지하고, 개구가 밀봉된 밀봉 위치와 개구가 래들 덮개(13a-13c)와 유체 연통되는 캐스팅 위치 사이에서 래들 활주 게이트를 작동시키기 위한 구동 디바이스(17)에 결합되도록 구성된 래들 활주 게이트(ladle sliding gate)(15)를 포함한다.

본 발명에 따른 래들의 래들 활주 게이트(15)는 또한 수집기 노즐(14a, 14b)을 가역적으로 수용하고 지지하도록 구성된다. 구동 디바이스(17) 또는 서랍 구동 디바이스(17w)는 개구가 수집기 노즐(14)과 유체 연통하는 막힘해제 위치로 래들 활주 디바이스(15)를 작동시키도록 추가로 구성된다. 아래에서 더 구체적으로 설명된 바와 같이, 막힘으로 인해 래들 활주 게이트가 캐스팅 위치에 있을 때 용융 금속이 래들로부터 유출되지 않는 경우 막힘해제 위치가 사용된다.

비워진 제1 래들(11)과 가득 찬 제2 래들(12) 사이의 교체를 가속하기 위해, 제1 및 제2 래들은 회전식 터렛(turret)(30)의 대응하는 제1 및 제2 보유 디바이스에 의해 지지된다(도 1a 참조). 제1 및 제2 보유 디바이스는 중심 회전축(Z)으로부터 "암 길이"에서 제1 및 제2 래들(11, 12)을 보유하는 포크 형상의 암이다. 중심 회전축(Z)을 중심으로 하는 터렛의 회전은 제1 및 제2 래들이 다음 사이에서 이동하게 한다:

· 제1 또는 제2 래들(11, 12) 중 하나가 래들 덮개(13a-13c)가 턴디쉬 내부에 부분적으로 삽입된 상태로 턴디쉬 위에 보유되는 캐스팅 스테이션, 및

· 로딩 스테이션으로서, 캐스팅 스테이션으로 이동할 때 턴디쉬 내로의 용융 금속의 이송을 준비하도록 제1 또는 제2 래들 중 다른 하나가 로딩 스테이션에서 장비되는, 로딩 스테이션.

래들 덮개(13a-13c)가 턴디쉬(1)에 부분적으로 삽입되기 때문에, 터렛(30)은 제1 및 제2 래들의 래들 덮개가 턴디쉬와 충돌하는 것을 피하도록 중심 회전축(Z)을 중심으로 회전하기 전에 턴디쉬(1) 외부로, 그리고, 그 위로 제1 래들(11)의 래들 덮개(13a)를 구동하기 위해 제1 및 제2 래들을 먼저 상승시켜야 한다.

로딩에는 새로운 래들 덮개(13b, 13c), 새로운 수집기 노즐(14) 또는 예비 구동 디바이스(17)와 같은 예비 부품 및 도구를 포함하는 로딩 플랫폼(20)이 제공된다. 앞서 설명한 바와 같이, 래들은 긴 래들 덮개(13a-13c)가 그 저부 바닥으로부터 돌출하는 상태로 캐스팅 설비와 노 사이의 작업장에 걸쳐 운반될 수 없다. 결과적으로, 용융 금속으로 가득 찬 새로운 래들은 래들 덮개가 없이 캐스팅 스테이션에 도달한다(13a-13c). 용융 금속(2)으로 가득 찬 새로운 래들(11, 12)은 래들 활주 게이트(15)가 래들의 저부 바닥에 고정되지만 동작 구동 디바이스(17) 없이, 그리고, 수집기 노즐(14)이 래들 활주 게이트에 결합된 상태로 터렛(30)에 도달한다. 수집기 노즐은 매우 짧고 어떠한 충돌 위험도 없이 래들에 부착되어 작업장에 걸쳐 이동할 수 있다. 따라서, 새로운 래들 덮개(13a-13c)는 새로운 래들(12)이 로딩 스테이션의 터렛(30)에 도킹될 때 새로운 래들에 결합될 수 있다. 동시에 구동 디바이스(17)는 래들(11, 12)과 래들 활주 게이트(15)에 결합되어야 하며, 유압 또는 공압 구동 디바이스(17)를 위한 가압된 유체의 공급원 또는 전기 구동 디바이스(17)를 위한 전력 공급원에 연결됨으로써 활성화되어야 한다.

이러한 동작을 인간 작업자가 수동으로 수행하는 것보다, 본 발명은 로딩 플랫폼(20) 상에 또는 그에 인접하게 로봇(21)을 제공하는 것을 제안한다. 로봇(21)은 새로운 래들 덮개(13b)를 래들 활주 게이트(15)에 로딩하고, 래들 활주 게이트(15)에 구동 디바이스(17)를 결합하도록 구성된다.

캐스팅 설비

도 1은 본 발명에 따른 설비를 갖는 연속 캐스팅 동작의 다양한 단계를 예시한다. 비워진 제1 래들(11)과 채워진 제2 래들(12)을 교체하는 것은 다음 섹션에서 더 구체적으로 설명된다. 도 1a는 제1 및 제2 래들(11, 12)을 고정하기 위한 제1 및 제2 보유 디바이스를 포함하는 터렛(30)을 도시한다. 터렛은 턴디쉬에 인접하게 위치되고, 따라서, 각각의 제1 및 제2 보유 디바이스가 래들(11, 12)을 캐스팅 스테이션으로 이동시킬 수 있으며, 정지 상태에서 사용하는 동안 턴디쉬에 함유된 용융 금속의 수준 아래로 래들 덮개가 턴디쉬에 부분적으로 삽입된다. 도 1a는 터렛(30)의 제1 보유 디바이스에 의해 캐스팅 스테이션에 보유된 용융 금속으로 부분적으로 채워진 제1 래들(11)이 있는 이러한 구성을 도시한다. 제1 래들은 래들 노즐(13a-13c)이 부분적으로 턴디쉬에 삽입되고 부분적으로 턴디쉬에 함유된 용융 금속 수준 아래에 침지된 상태에서 턴디쉬(1) 위에 있다. 제1 래들(11)의 래들 활주 게이트(15)는 앞서 설명한 밀봉, 캐스팅 및 막힘해제 위치 사이에서 활주 게이트의 플레이트를 이동시키도록 구성된 구동 디바이스(17)에 결합된다. 도 1의 실시예에서, 구동 디바이스(17)는 튠(tune)(17t)을 통해 가압된 유체의 공급원(17h)에 연결된 유압 피스톤이다. 구동 디바이스(17)는 공압식 또는 전기식일 수 있지만 유압식 구동 디바이스가 바람직하다.

노에서 곧바로 나오는 용융 금속으로 가득 찬 제2 래들(12)은 로딩 플랫폼(20)의 로봇 도달 범위 내에서, 로딩 스테이션에서 터렛(30)의 제2 보유 디바이스에 의해 로딩 스테이션에서 보유된다. 제2 래들(12)의 래들 활주 게이트(15)는 밀봉 위치에 있다. 제1 래들(11)과 달리 제2 래들(12)은 어떠한 래들 덮개(13b)도 어떠한 구동 디바이스(17)도 없기 때문에 용융 금속을 캐스팅할 준비가 되어 있지 않다. 구동 디바이스(17)를 제2 래들(12)에 미리 장착하는 것이 가능하지만, 동작 상태에 있지는 않으며, 그 이유는 유압 및 공압 구동 디바이스를 위한 어떠한 가압된 유체의 공급원에도 전기 구동 디바이스를 위한 어떠한 전력 공급원에도 연결되지 않을 것이기 때문이다. 일반적으로, 터렛에 도달할 때 제2 래들(12)에는 어떠한 구동 디바이스(17)도 없으며, 구동 디바이스가 제공되는 소수의 경우에, 구동 디바이스는 동작하지 않는다.

로딩 플랫폼(20)은 캐스팅을 위해 제2 래들(12)을 준비하는 데 필요한 다양한 도구(도시되지 않음)와 예비 래들 덮개(13b, 13c)를 갖는 보관 랙(29)을 포함한다. 래들에 결합하기 위한 맨 앞에 있는 래들 덮개(13a, 13c)는 바람직하게는 보관 랙(29)에서 또는 로봇의 도달 범위 내에 있는 별개의 오븐에서 예열되어 캐스팅 스테이션에서 캐스팅 동작을 시작할 때 용융 금속이 래들 덮개를 통해 유동할 때의 임의의 심한 열 충격을 방지한다. 일부 경우에, 플랫폼은 예비 구동 디바이스(17) 및 가능하면 예비 수집기 노즐(14)을 포함할 수 있지만, 수집기 노즐(14)은 바람직하게는 노로부터의 용융 금속으로 래들을 채우기 전에 별개의 수리 스테이션에서 제2 래들에 결합된다.

제2 래들(12)의 래들 활주 게이트(15)를 작동시키기 위한 구동 디바이스(17) 및 선택적으로 서랍 구동 디바이스(17w)(도 2에 예시된 제1 실시예에 대해 아래에 정의됨)는 바람직하게는 터렛(30)의 제2 보유 디바이스 상에 또는 그 근방에 보관된다. 구동 디바이스를 제1 및 제2 보유 디바이스에 보관하는 것이 바람직하며, 그 이유는 가압된 유체의 공급원(17h)이 도 1a에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 보유 디바이스 상에 또는 그 근방에 또한 위치하는 것이 가장 편리하므로, 이러한 방식으로, 래들에 결합 및 래들로부터 제거될 때마다 (서랍) 구동 디바이스를 연결 및 분리할 필요가 없기 때문이다.

도 1b는 제1 래들(11)이 용융 금속의 내용물을 턴디쉬로 배출하는 동안 로봇(21)이 보관 랙(29)으로부터 새로운 래들 덮개(13b)를 꺼내고 새로운 래들 덮개를 제2 래들(12)의 래들 활주 게이트(15)에 결합하며, 이는 로딩 스테이션에서 제2 래들이 머무는 내내 밀봉 위치를 유지한다는 것을 도시한다. 앞서 설명한 바와 같이, 바람직한 실시예에서, 새로운 래들 덮개(13b)는 래들 활주 게이트에 로딩되기 전에, 보관 랙(29) 또는 로봇(21)의 도달 범위 내의 별개의 오븐에서 예열 온도로 가열된다. 캐스팅 전에 래들 덮개를 예열하면 캐스팅 동작이 시작될 때 용융 금속이 래들 덮개를 통해 유동하기 시작할 때 심한 열 충격으로 인한 균열 위험이 감소한다. 새로운 래들 덮개(13b)가 구비된 제2 래들(12)이 캐스팅 스테이션으로 이동되기 전에 제1 래들(11)이 비워지기를 대기하면서 로딩 스테이션에서 일정 시간 머물러 유지될 수 있으므로, 새로운 래들 덮개(13b)는 냉각될 시간이 있어, 예열 동작의 모든 이점을 잃게 된다. 이러한 이유로, 도 1c에 예시된 본 발명의 바람직한 실시예에서, 보관 랙 또는 별개의 오븐에서 새로운 래들 덮개를 예열하는 것에 추가적으로 또는 대안적으로, 예열 오븐(25)이 로딩 스테이션에 제공되어 로딩 스테이션에 위치한 제2 래들(12)의 래들 활주 게이트(15)에 로딩된 새로운 래들 덮개(13b)를 예열 온도로 유지할 수 있다(선택적으로 예열 온도가 되게 할 수 있다). 이 예열 오븐(25)을 사용하면, 래들 덮개가 필요한 예열 온도에서 캐스팅 스테이션에 도착하고, 열 충격으로 인한 균열 위험이 낮은 상태에서 캐스팅을 시작할 수 있다. 예열 오븐(25)은 로딩 플랫폼(20), 또는 터렛의 제1 및 제2 보유 디바이스에 이동 가능하게 결합될 수 있다. 이는 래들 활주 게이트(15)에 로딩되면 새로운 래들 덮개(13b) 위에 닫혀지는 열린 책 형태인 것이 바람직하다. 로봇(21)은 오븐을 예열 위치로 이동시키도록 오븐을 취급할 수 있다.

로봇(21)은 바람직하게는 수평 평면(X, Y)을 따라 이동할 수 있고, 여러 자유도, 바람직하게는 적어도 5 또는 적어도 7 자유도를 갖는다. 로봇은 도구 및/또는 캐스팅 컴포넌트를 수집하거나 보관하기 위해 보관 랙(29)에 도달할 수 있고 또한 로딩 스테이션에 머물러 있는 래들의 래들 활주 게이트(15)에 도달할 수 있는 둘 모두가 가능하여야 한다. 캐스팅 설비의 연속 캐스팅 동작을 보장하는 데 필요한 모든 연결 및 분리, 그리고, 결합 및 결합해제를 수행하기에 충분한 자유도가 있어야 한다.

특히, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 로봇은 래들 덮개(13a-13c) 및 (서랍) 구동 디바이스(17, 17w)를 결합(결합해제)하도록, 그리고, (서랍) 구동 디바이스(17, 17w)로(로부터) 호스(hose)(17t)를 결합(결합해제)하도록 구성되어야 한다. 도 1에서, 터렛(30)의 제1 및 제2 보유 디바이스는 다음 둘 모두를 구비한다:

· 하나 이상의 (서랍) 구동 디바이스(17, 17w)를 보관하기 위한 보관 스테이션, 및

· 래들 활주 게이트(15)를 작동시키기 위해 하나 이상의 (서랍) 구동 디바이스에 연결된 가압된 유체 공급원.

이러한 구성에서, 로봇(21)은 제2 보유 디바이스에서 그 보관 스테이션으로부터 구동 디바이스(17)를 수집하고 이를 래들 및 래들 활주 게이트(15)에 결합하기만 하면 된다. 구동 디바이스를 보관 랙(29)에 보관하는 경우 또는 보관 스테이션에 보관된 구동 디바이스를 보관 랙(29)에 보관된 새 것으로 변경해야 하는 경우, 하나 이상의 (서랍) 구동 디바이스(17, 17w)를 래들 및 래들 활주 게이트(15)에 결합하는 것에 추가로, 로봇(21)은 또한 래들 활주 게이트를 작동시키 위해 구동 디바이스를 동작하게 하도록 대응하는 (서랍) 구동 디바이스에 하나 이상의 호스(17t)를 연결해야 한다.

도 1d에 도시된 바와 같이, 제1 래들(11)이 실질적으로 비어 있을 때, 로딩을 대기하는 가득 찬 제2 래들(12)로 교체되어야 한다. 도 1에 예시된 실시예에서, 터렛(30)은 제1 및 제2 래들(11, 12)을 회전 고도까지 상승시키도록 구성되어, 터렛의 회전시 제1 및 제2 래들의 래들 덮개(13a, 13b)가 턴디쉬(1) 또는 캐스팅 설비의 임의의 다른 요소와 충돌하지 않는 것을 보장한다. 도 1e에 도시된 바와 같이, 터렛(30)은 또한 예컨대 여전히 각각의 로딩 및 캐스팅 위치 위의 회전 고도에 유지되는 제1 및 제2 래들의 위치를 단일 이동으로 교체하도록 수직 축(Z)을 중심으로 회전하도록 구성된다. 마지막으로, 터렛(30)은 도 1f에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 래들 둘 모두를 그 대응 로딩 및 캐스팅 스테이션으로 하강시키도록 구성되어야 한다.

제1 및 제2 래들 모두의 래들 활주 게이트(15)의 이동 및 터렛의 이동은 제1 및 제2 래들 중 임의의 것으로부터 용융 금속의 임의의 원치 않는 적하 또는 유동을 방지하기 위해 완벽하게 동기화되어야 한다.

로봇(21)은 또한 로딩 스테이션에 위치한 비워진 제1 래들(11), 래들 덮개(13a) 및 구동 디바이스(17)를 제거하도록 구성되어야 한다. 사용된 래들 덮개(13a)는 세정 및 추가 사용을 위해 보관될 수 있거나 폐기 용기(27)에 폐기될 수 있다. 구동 디바이스(17)는 가압된 유체 공급원으로부터 분리할 필요 없이 터렛(30)의 제1 보유 디바이스 상에서 보관 스테이션에 보관될 수 있거나, 그로부터 가압된 유체의 공급원을 분리한 이후에 로딩 플랫폼의 보관 랙(29)에 보관될 수 있다. 래들 덮개(13a)와 구동 디바이스(17) 둘 모두에서 벗겨진 비워진 제1 래들(11)은 이제 수리를 위해 서비스 스테이션으로 제거될 수 있다. 용융 금속이 가득 찬 새로운 래들은 앞서 설명한 도 1a 내지 도 1f에 예시된 바와 같이 전체 동작을 시작하기 위해 노로부터 이동되어 터렛의 이제 비어 있는 제1 보유 디바이스 상으로 로딩될 수 있다.

로봇(21)

로봇(21)은 적어도 5개, 바람직하게는 적어도 6개 또는 7개의 자유도를 가질 수 있다. 로봇은 바람직하게는 로봇이 제1 축(X) 및/또는 제1 축(X)에 수직인 제2 축(Y), 또는 그 조합에 평행하게 병진할 수 있도록 로딩 플랫폼(20)에 이동 가능하게 장착된다. 로봇(21)은 바람직하게는 제1 및 제2 축(X, Y)에 수직인 수직 축(Z)을 중심으로 회전할 수 있다. 이러한 이동의 조합으로, 로봇은 보관 랙(29)으로부터 임의의 도구 또는 컴포넌트를 도달 및 회수할 수 있어야 하며, 아래에 설명된 동작을 수행하기 위해 로딩 스테이션에 보유된 제1 또는 제2 래들(11, 12)의 래들 활주 게이트(15)에 도달할 수 있어야 한다. Kuka Foundry type Robot KR480을 이용하여 우수한 결과를 얻었다.

로봇은 용융 금속으로 가득 찬 래들(11, 12) 및 그 래들 활주 게이트(15)에 래들 덮개(13a-13c) 및 구동 디바이스(17)를 결합하도록 구성된다. 이는 또한 캐스팅 스테이션으로부터 이동된 이후 로딩 스테이션에 보유된 비워진 제1 또는 제2 래들(11, 12)로부터 사용된 래들 덮개(13a-13c) 및 구동 디바이스(17)를 제거하도록 구성된다. 심한 열 충격을 피하기 위해, 래들 덮개(13b)는 바람직하게는 로딩 스테이션에서 래들의 래들 활주 게이트(15)에 결합되기 전에 예열 스테이션에 수납된다. 로봇은 보관 랙(29)으로부터 예열 스테이션(도시되지 않음)까지 그리고 그곳에서 래들 활주 게이트(15)에 결합되도록 래들 덮개를 취급할 수 있다. 유사하게, 비워진 제1 래들(11)로부터 래들 덮개를 제거하기 위해, 로봇은 이를 제거하고, 가압 가스(예를 들어, 산소) 세정 스테이션(도시되지 않음) 및 예열 스테이션 또는 추가 사용을 위해 보관 랙(29)으로 이동시킬 수 있다. 대안적으로, 로봇은 추가 사용할 수 없을 정도로 너무 많이 마모된 경우에 래들 덮개를 폐기 용기(27)에 버릴 수 있다.

로봇은 또한 비워진 래들로부터 제거된 후에 사용된 래들 덮개(13a-13c)의 상태를 확인하도록 구성된다. 바람직한 실시예에서, 로봇은 사용된 래들 덮개가 세정 후에 재사용될 수 있는지 또는 폐기되어야 하는지 여부를 평가하도록 구성된다. 이는 재사용할 수 있거나 폐기해야 하는 사용된 래들 덮개 사이를 구별하기 위해 "학습" 할 수 있는 로봇의 인공 지능 프로그래밍으로 달성할 수 있다. 로봇은 또한 바람직하게는 사용된 래들 덮개의 벽에 부착된 임의의 잔류물을 제거하기 위해 유리하게는 산소 샤워로 사용된 래들 덮개를 세정하도록 구성된다.

래들 활주 게이트(15)

본 발명에 적절한 래들 활주 게이트(15)는 상부 플레이트(15u)와 하부 플레이트(15d)를 포함한다. 상부 플레이트는 상부 플레이트의 두께만큼 서로 분리된 고정 표면 및 저부 활주 표면, 및 고정 표면으로부터 저부 활주 표면으로 연장되는 상부 보어를 포함한다. 상부 플레이트의 고정 표면은 상부 보어가 개구(11o, 12o)와 유체 연통하는 상태로 대응하는 제1 또는 제2 래들(11, 12)의 하부 부분에 강성으로 고정된다. 개구는 일반적으로 도 2a 및 도 3a에 예시된 바와 같이 내부 노즐(18)의 내부 보어의 하류 단부에 의해 형성된다. 래들(11, 12)로부터 턴디쉬(1)로의 전체 캐스팅 동작 동안, 상부 플레이트(15u)는 개구(11o, 12o) 및 내부 노즐(18)에 대해 고정된다.

하부 플레이트(15d)는 노즐 활주 표면 및 하부 플레이트의 두께만큼 서로 분리된 상단 활주 표면, 및 상단 활주 표면으로부터 노즐 활주 표면까지 연장되는 하나 또는 2개의 하부 보어를 포함한다. 하부 플레이트(15d)는 하나 또는 2개의 하부 보어가 상부 보어와 유체 연통 상태에 진입 및 이탈하게 하도록 상단 활주 표면이 저부 활주 표면을 따라 병진으로 활주할 수 있도록 활주 가능하게 장착된다. 하부 플레이트는 구동 디바이스(17)를 작동시킴으로서 병진으로 이동할 수 있다. 구동 디바이스는 제1 또는 제2 래들(11, 12)의 저부 부분에 강성으로, 그리고, 가역적으로 결합되는 실린더(17c)와, 하부 플레이트(15d)에 가역적으로 고정되는 피스톤(17p)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 구동 디바이스(17)는 유압 피스톤 또는 공압 피스톤일 수 있다.

도 2에 예시된 제1 실시예에서, 하부 플레이트(15d)는 하나의 하부 보어만을 포함한다. 이 실시예의 래들 활주 게이트는 래들 덮개(13a-13c)와 수집기 노즐(14)을 나란히 강성으로 보유하도록 구성된 서랍(15w)을 포함한다. 래들 덮개는 상부 덮개 표면에서 상류에서 개방되고 하부 덮개 단부에서 하류에서 개방되는 덮개 보어를 갖는다. 유사하게, 수집기 노즐(14)은 상부 수집기 표면에서 상류에서 개방되고 하부 수집기 단부에서 하류에서 개방되는 수집기 보어를 갖는다. 본 기술 분야에 잘 알려진 바와 같이, 수집기 노즐은 래들 덮개보다 실질적으로 짧고, 따라서, 래들이 캐스팅 위치에 있을 때, 하부 수집기 단부는 턴디쉬로부터 잘 떨어지고, 스태프나 가압 가스 랜스와 같은 막힘해제 도구(19r)로 쉽게 접근할 수 있다. 서랍은 예컨대 하부 플레이트(15d)의 노즐 활주 표면을 따라 상부 덮개 표면과 수집기 표면을

· 덮개 보어가 하부 보어와 유체 연통하는 덮개 위치,

· 수집기 보어가 하부 보어와 유체 연통하는 수집기 위치, 및 바람직하게는

· 하부 보어의 하류 단부가 밀봉되고 래들 보어와도 수집기 보어와도 유체 연통하지 않는 밀봉 위치 사이에서 병진시키도록 이동 가능하게 장착된다.

서랍(15w)의 밀봉 위치가 바람직하지만 필수적인 것은 아니며, 그 이유는 래들로부터의 유동은 상부 플레이트의 상부 보어와 함께 정합상태 밖으로 하부 플레이트의 하부 보어를 이동시킴으로써 정지될 수 있기 때문이다. 서랍(15w)은 하부 플레이트와 유사하게, 서랍 구동 디바이스(17w)를 작동시킴으로써 병진으로 이동할 수 있다. 서랍 구동 디바이스는 제1 또는 제2 래들(11, 12)의 저부 부분에 강성으로, 그리고, 가역적으로 결합되는 실린더(17c)와, 서랍(15w)에 가역적으로 고정되는 피스톤(17p)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 서랍 구동 디바이스(17w)는 유압 피스톤 또는 공압 피스톤일 수 있다. 서랍 구동 디바이스(17w)를 작동시키면 서랍(15w)을 이동시켜 덮개 보어와 수집기 보어를 하부 보어와의 정합상태에 진입 및 이탈하게 할 수 있다.

도 2a 내지 도 2d는 제1 실시예에 따른 래들 활주 게이트를 사용하여 래들(11, 12)로부터 턴디쉬(1)로의 캐스팅 동작을 시작하기 위한 다양한 단계를 도시한다. 도 2a는 캐스팅 스테이션에 도달한 새로운 래들(11, 12)을 도시한다. 래들 활주 게이트는 하부 플레이트(15d)의 하부 보어가 상부 플레이트(15u)의 상부 보어로부터 정합상태 밖에 있는 밀봉 위치에 있다. 내부 노즐(18)의 내부 보어 및 상부 보어는 플러깅 물질(19)로 채워져 있으며, 이 플러깅 물질은 응고된 금속에 의한 활주 메커니즘의 결빙을 방지하기 위한 모래 또는 임의의 다른 미립자 물질일 수 있다. 서랍(15w)은 덮개 보어가 하부 보어와 유체 연통하는 상태로 덮개 위치에 위치될 수 있다. 래들을 통해 어떠한 금속도 유동할 수 없으며, 그 이유는 상부 보어의 하류 단부가 하부 플레이트에 의해 밀봉되기 때문이다. 본 출원에서 상류 및 하류는 금속 용탕의 의도된 유동 방향에 따라 정의된다. 래들이 캐스팅 스테이션에 도착하면, 캐스팅을 시작할 수 있다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 캐스팅을 시작하기 위해 구동 디바이스(17)는 하부 보어 및 래들 보어를 상부 보어와 유체 연통되게 하고, 따라서, 내부 보어로부터 덮개 보어까지 연속적인 유동 채널을 형성할 때까지 하부 플레이트 및 래들 덮개를 병진시킨다. 정상적인 조건에서, 플러깅 물질(19)은 래들에 있는 용융 금속의 압력에 의해 구동되어 하부 보어와 덮개 보어를 통해 유출된다. 플러깅 물질(19)이 배출되면, 용융 금속이 덮개 보어를 통해 래들로부터 유출된다. 이 동작은 몇 초가 소요되며 턴디쉬로부터 도구로의 캐스팅은 연속적으로 진행될 수 있다. 그러나, 일부 경우에, 플러깅 물질은 용융 금속이 그를 통해 스며들고 응고되어 플러깅 물질(19)의 입자 사이에 결합제를 형성함으로써 응고된 덩어리를 형성할 수 있다. 이렇게 응고된 덩어리의 크기와 저항에 따라, 이는 내부 보어와 상부 보어의 막힘을 초래할 수 있고, 용융 금속이 래들 밖으로 유동할 수 없다. 이러한 상황은 통상보다 더 예외적이지만, 그럴 경우 캐스팅 동작에 심각한 문제를 야기한다. 이러한 이유로, 많은 작업자는 래들 덮개(13a-13c)를 래들 활주 게이트(15)에 고정하는 것을 꺼리고 래들이 캐스팅 스테이션에 있을 때 로봇을 사용하여 래들 덮개를 제 위치에 보유하는 것을 선호한다. 본 실시예에 따른 래들 활주 게이트(15)를 사용하면, 다음과 같이 래들 덮개(13a-13c)를 서랍(15w)에 고정한 상태에서도 막힌 내부 보어 및/또는 상부 보어를 매우 빠르게 막힘해제할 수 있다.

도 2c에 예시된 바와 같이, 서랍 구동 디바이스(17w)는 예컨대 수집기 노즐(14)이 하부 보어 및 상부 보어와 유체 연통하게 하도록 서랍(15w)을 병진시킨다. 수집기 노즐은 래들 덮개보다 실질적으로 짧기 때문에, 턴디쉬 위에 충분한 공간을 남기며, 수집기 노즐의 하류 단부를 통해 하부 및 상부 보어를 통해, 그리고, 내부 보어까지 막힘해제 도구(19r)를 쉽게 도입할 수 있다. 막힘해제 도구는 이렇게 응고된 플러깅 물질을 타격하여 응고된 덩어리를 파괴하는 데 사용할 수 있는 금속 스태프일 수 있다. 대안적으로, 막힘해제 도구(19r)는 산소와 같은 가압 가스의 제트를 투사하는 가압 가스 랜스일 수 있다. 막힘해제 도구(19r)는 수동으로 또는 로봇에 의해 취급될 수 있다.

고체 덩어리가 파괴되자마자 플러깅 물질(19)의 입자가 수집기 노즐을 통해 유출되기 시작하고, 도 2d에 도시된 바와 같이, 캐스팅이 정상적으로 시작될 수 있다. 서랍(15w)은 캐스팅 동작을 시작하기 위해 예컨대 래들 보어를 하부 및 상부 보어 및 내부 보어와 유체 연통하게 하도록 병진될 수 있다. 서랍이 수집기 위치와 래들 위치 사이에 앞서 정의된 바와 같은 밀봉 위치를 포함하는 경우, 이때, 서랍(15w)을 병진시킬 때 하부 플레이트(15d)가 이동될 필요가 없다. 그렇지 않은 경우, 서랍을 수집기 위치와 래들 위치 사이에서 이동시키기 전에 하부 플레이트(15d)를 밀봉 위치로 이동할 수 있다.

도 3a 내지 도 3d에 예시된 제2 실시예에서, 하부 플레이트(15d)는 제1 보어 및 제2 보어를 포함하고, 이들 각각은 상단 활주 표면으로부터 노즐 활주 표면까지 연장된다. 하부 플레이트(15d)는 제1 및 제2 보어 각각이 상부 보어와 유체 연통 상태에 진입 및 이탈하게 하도록 상단 활주 표면이 저부 활주 표면을 따라 활주할 수 있도록 활주 가능하게 장착된다. 노즐 표면은 래들 보어가 제1 보어와 유체 연통하고 수집기 보어가 제2 보어와 유체 연통하는 상태에서 래들 덮개(13a-13c)에 강성 및 가역적으로 결합되도록 구성된다. 래들 덮개(13a-13c) 및 수집기 노즐. 이 제2 실시예의 하부 플레이트(15d)의 노즐 활주 표면은 어떠한 활주 기능도 갖지 않는다. 래들(11, 12)로부터 턴디쉬(1)로의 전체 캐스팅 동작 동안, 래들 덮개(13a-13c)와 수집기 노즐(14)은 하부 플레이트(15d)에 대해 고정되고, 제1 및 제2 보어 각각과 정합상태로 유지된다.

도 3a 내지 도 3d는 제2 실시예에 따른 래들 활주 게이트를 사용하여 래들(11, 12)로부터 턴디쉬(1)로의 캐스팅 동작을 시작하기 위한 다양한 단계를 도시한다. 도 3a는 캐스팅 스테이션에 도달한 새로운 래들(11, 12)을 도시한다. 래들 활주 게이트는 하부 플레이트(15d)의 제1 및 제2 보어 둘 모두가 상부 플레이트(15u)의 상부 보어로부터 정합상태 밖에 있는 밀봉 위치에 있다. 제1 실시예에서와 같이, 내부 노즐(18)의 내부 보어 및 상부 보어는 플러깅 물질(19)로 채워지고, 이 플러깅 물질은 응고된 금속에 의한 활주 메커니즘의 결빙을 방지하기 위한 모래 또는 임의의 다른 미립자 물질일 수 있다. 용융 금속(2)도 플러깅 물질(19)도 래들을 통해 유동이 허용되지 않으며, 그 이유는 상부 보어의 하류 단부가 하부 플레이트에 의해 밀봉되기 때문이다. 래들이 캐스팅 스테이션에 도착하면, 캐스팅을 시작할 수 있다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 캐스팅을 시작하기 위해 구동 디바이스(17)는 제1 보어 및 래들 보어를 상부 보어와 유체 연통되게 하고, 따라서, 내부 보어로부터 덮개 보어까지 연속적인 유동 채널을 형성할 때까지 하부 플레이트 및 래들 덮개(13a-13c)를 병진시킨다. 정상적인 조건에서, 플러깅 물질(19)은 래들에 있는 용융 금속의 압력에 의해 구동되어 하부 보어와 덮개 보어를 통해 유출된다. 플러깅 물질(19)이 배출되면, 용융 금속이 덮개 보어를 통해 래들로부터 유출된다. 이 동작은 몇 초가 소요되며 턴디쉬로부터 도구로의 캐스팅은 연속적으로 진행될 수 있다. 그러나, 제1 실시예에서 설명된 바와 같이, 일부 경우에, 플러깅 물질(19)의 응고된 덩어리가 내부 및 상부 보어를 막을 수 있으며, 따라서, 어떠한 용융 금속도 래들로부터 유출될 수 없고, 통로가 막힘해제되어야 한다. 본 실시예에 따른 래들 활주 게이트(15)를 사용하면, 다음과 같이 래들 덮개(13a-13c)를 하부 플레이트(15d)에 고정한 상태에서도 막힌 내부 보어 및/또는 상부 보어를 매우 빠르게 막힘해제할 수 있다.

도 3c에 도시된 바와 같이, 구동 디바이스(17)는 예컨대 제2 보어 및 수집기 노즐(14)이 상부 보어와 유체 연통되게 하도록 하부 플레이트(15d)를 병진시킨다. 수집기 노즐은 래들 덮개보다 실질적으로 짧기 때문에, 턴디쉬 위에 충분한 공간을 남기며, 수집기 노즐의 하류 단부를 통해 하부 및 상부 보어를 통해, 그리고, 내부 보어까지 막힘해제 도구(19r)를 쉽게 도입할 수 있다. 막힘해제 도구는 금속 스태프 또는 가압 가스 랜스일 수 있으며 이들은 제1 실시예와 관련하여 설명된 바와 같이 통로를 막힘해제하는 데 사용될 수 있다. 막힘해제 도구(19r)는 수동으로 또는 로봇에 의해 취급될 수 있다.

고체 덩어리가 파괴되자마자 플러깅 물질(19)의 입자가 수집기 노즐을 통해 유출되기 시작하고, 도 3d에 도시된 바와 같이, 캐스팅이 정상적으로 시작될 수 있다. 하부 플레이트(15d)는 캐스팅 동작을 시작하기 위해 예컨대 제1 보어 및 래들 보어가 상부 보어 및 내부 보어와 유체 연통하게 하도록 병진될 수 있다.

래들 활주 게이트(15)의 모든 실시예에서, 구동 디바이스(17)는 유압식으로 또는 공압식으로 또는 전기적으로 작동될 수 있다. 래들 터렛의 적어도 제1 보유 디바이스 및 제2 보유 디바이스 각각에는 바람직하게는 구동 디바이스(17)를 작동시키기 위해, 그리고, 서랍(15w)을 포함하는 경우, 호스(17t)를 통해 서랍 구동 디바이스(17w)를 작동시키기 위해 가압된 유체 공급원이 제공된다. 바람직한 실시예에서, 래들 터렛의 적어도 제1 보유 디바이스 및 제2 보유 디바이스 각각은 또한 구동 디바이스(17)를 보관하고, 서랍(15w)이 있는 경우, (서랍) 구동 디바이스(17)가 도 1a, 도 1b 및 도 1f에 도시된 바와 같이 래들 활주 게이트(15)에 결합되지 않을 때, 서랍 구동 디바이스(17w)를 보관하기 위한 보관 유닛을 포함한다. (서랍) 캐스팅 디바이스(17, 17w)는 또한 로딩 플랫폼의 보관 랙에 보관될 수 있다. 그러나, 이러한 방식으로 구동 디바이스(17, 17w)가 호스(17t)를 통해 유압 또는 공압 유체(17h)의 공급원에 영구적으로 결합될 수 있기 때문에 제1 및 제2 보유 디바이스에 이들을 보관하는 것이 바람직하다. 이는 구동 디바이스(17, 17w)가 로딩 플랫폼의 보관 랙(29)에 보관되는 경우에 수행되어야 하는 로봇(2&)이 호스(17t)를 새로 결합된 구동 디바이스(17, 17w)에 결합하는 복잡한 동작을 수행하지 않아도 되게 한다.

용융 금속 캐스팅 방법

본 발명은 또한 앞서 설명한 바와 같은 캐스팅 설비에서 래들(11, 12)로부터 턴디쉬(1)로 용융 금속(2)을 캐스팅하는 방법에 관한 것으로, 여기서, 제1 래들(11)은 용융 금속으로 가득 차 있고, 금속 및 캐스팅 스테이션에 위치되며, 제2 래들(12)은 용융 금속으로 가득 차 있고 로딩 스테이션에 위치된다. 도 1a에 예시된 바와 같이, 제1 래들(11)의 래들 활주 게이트(15)는 밀봉 위치에 있고 래들 덮개(13a-13c)와 수집기 노즐(14)을 구비한다. 래들 활주 게이트의 하부 플레이트(15d)는 구동 디바이스(17)에 결합된다. 래들 활주 게이트(15)가 서랍(15w)을 포함하는 상기 제1 실시예에 대해 설명된 유형인 경우, 서랍은 서랍 구동 디바이스(17w)에 결합된다. 제2 래들(12)의 래들 활주 게이트(15)는 밀봉 위치에 있으며 래들 덮개를 포함하지 않는다. 제2 래들(12)의 래들 활주 게이트(15)는 어떠한 (서랍) 구동 디바이스(17, 17w)에도 결합되지 않는다.

제1 래들(11)로부터 래들 덮개(13a)를 통해 턴디쉬(2)로 용융 금속을 캐스팅하기 시작하기 위해 제1 래들(11)의 래들 활주 게이트(15)가 캐스팅 위치로 이동된다. 이 동작은 구동 디바이스(17)를 작동시킴으로써 수행된다. 제1 래들(11)은 제1 래들이 비워진 것으로 고려될 때까지 그 안에 함유된 용융 금속(2)을 턴디쉬(1)로 배출한다.

제1 래들(11)이 내용물을 턴디쉬로 배출함에 따라 로봇(21)은 새로운 래들 덮개(13b)를 제2 래들(12)의 래들 활주 게이트(15)에 로딩한다(도 1b 참조). 도 1c에 예시된 바와 같이, 로봇(21)은 또한 구동 디바이스(17) 및 선택적으로 서랍 구동 디바이스(17w)를 제2 래들(12)의 활주 플레이트 게이트(15)에 결합한다. 앞서 설명한 바와 같이, 터렛(30)의 제1 및 제2 보유 디바이스에 하나 이상의 (서랍) 구동 디바이스(17, 17w)를 보관하기 위한 보관 유닛이 제공되면 이 동작이 더 간단해지며, 그 이유는, 이에 따라, 하나 이상의 (서랍) 디바이스가 여러(2개보다 많은) 래들을 턴디쉬로 비우는 것을 수반하는 전체 캐스팅 동작 동안 호스(17t)를 통해 가압된 유체의 공급원(17h)에 결합된 상태를 유지할 수 있기 때문이다. 하나 이상의 (서랍) 구동 디바이스(17, 17w)가 다른 곳에, 전형적으로, 로딩 플랫폼(20)에 위치한 보관 랙(29)에 보관되는 경우, 로봇(21)은 하나 이상의 호스(17t)를 대응하는 하나 이상의 (서랍) 구동 디바이스에 추가로 결합하여 이들이 동작될 수 있게 하여야 한다. 제2 래들(12)에 대한 전체 동작 동안, 래들 활주 게이트는 밀봉 위치에 유지된다.

도 1d에 도시된 바와 같이, 제1 래들이 실질적으로 비어 있을 때, 제1 래들(11)의 래들 활주 게이트(15)는 제1 래들(11) 밖으로의 용융 금속의 임의의 유동을 차단하기 위해 캐스팅 위치에서 밀봉 위치로 이동된다. 제1 래들(11)을 캐스팅 스테이션으로부터 로딩 스테이션으로 이동시키고, 동시에, 제2 래들(12)을 로딩 스테이션으로부터 캐스팅 스테이션으로 이동시킴으로써 제1 및 제2 래들의 위치가 교체된다. 제1 및 제2 래들(11, 12)의 위치 교체는 다음과 같이 수행될 수 있다. 도 1d는 터렛(30)이 어떻게 제1 및 제2 래들의 래들 덮개(13a, 13b)가 둘 모두 턴디쉬로부터 떨어지고 수직 방향(Z)에서 턴디쉬보다 더 높아져 회전 고도를 형성할 때까지 제1 및 제2 래들(11, 12)을 상승시킬 수 있는 지를 예시한다. 따라서, 터렛은 제1 또는 제2 래들(11, 12)의 래들 덮개(13a, 13b)가 턴디쉬 또는 캐스팅 설비의 임의의 다른 컴포넌트와 충돌할 어떠한 위험도 없이 회전할 수 있다. 도 1e는 비워진 제1 래들(11)을 로딩 스테이션 위로 이동시키고, 채워진 제2 래들(12)을 캐스팅 스테이션 위, 그리고, 턴디쉬(2) 위로 이동시키기 위한 수직 축(Z)을 중심으로 한 180° 만큼의 터렛의 회전을 예시한다. 회전 동작 동안, 제1 및 제2 래들은 그 회전 고도에서 일정하게 유지된다. 이 스테이지에서, 제1 및 제2 래들(11, 12)은 각각의 로딩 및 캐스팅 스테이션으로 하강될 수 있으며, 제2 래들의 래들 덮개(13b)는 턴디쉬(2)에 삽입된다.

제2 래들(12)의 래들 활주 게이트(15)는 용융 금속이 제2 래들(12)로부터 래들 덮개(13b)를 통해 턴디쉬(2)로 유동할 수 있도록 캐스팅 위치로 이동될 수 있다. 제1 래들(11)의 래들 활주 게이트를 폐쇄하는 것으로부터 제2 래들(12)의 래들 활주 게이트를 개방하는 것까지의 전체 교체 동작은 2분 미만, 바람직하게는 1분 미만, 더욱 바람직하게는 30초 미만 지속될 수 있으며, 턴디쉬의 용융 금속 수준은 고정된 캐스팅 수준으로 쉽게 복원될 수 있다.

로딩 스테이션에 파킹된 비워진 제1 래들(11)은 이제 래들 덮개가 벗겨져 그를 제거하고 작업장을 가로질러 수리 스테이션(도시되지 않음)으로 운반할 수 있게 한다. 사용된 래들 덮개(11a)는 로봇(21)에 의해 비워진 제1 래들(11)의 래들 활주 게이트(15)로부터 제거될 수 있다. 사용된 래들 덮개(13a)는 수리 및 세정(도시되지 않음)을 위해 또는 도 1f에 도시된 바와 같이 폐기 용기(27)에 폐기물로서 보관될 수 있다.

도 1f에 예시된 바와 같이, 로봇(21)은 또한 제1 래들(11)의 활주 플레이트 게이트(15)로부터 하나 이상의(서랍) 구동 디바이스(17, 17w)를 분리 및 제거하여 추가 사용을 위해 보관할 수 있다. 터렛(30)의 제1 및 제2 보유 디바이스가 하나 이상의 (서랍) 구동 디바이스(17, 17w)를 보관하기 위한 보관 유닛을 구비하는 경우, 이때, 로봇(21)은 이들을 보관하기 전에 대응 하나 이상의 호스(17t)를 분리할 필요가 없으며, 그 이유는 유압 또는 공압 유체의 공급원(17h) 또는 전력 공급원이 또한 제1 및 제2 보유 디바이스에 위치되기 때문이다. 반면에, 하나 이상의 구동 디바이스(17, 17w)가 로딩 플랫폼(20)에 위치한 보관 랙(29)에 보관된다면, 이때, 로봇은 또한 이들을 보관 랙(29)에 보관하기 전에 하나 이상의 호스(17t)를 대응하는 하나 이상의 (서랍) 구동 디바이스(17, 17w)로부터 분리하여야 한다. 이는 결함으로 인해, (서랍) 구동 디바이스를 변경해야 하는 경우에도 동일하게 적용된다.

래들 덮개(13a) 및 하나 이상의 (서랍) 구동 수단(17, 17w)이 벗겨진 비워진 제1 래들은 크레인에 의해 제1 보유 디바이스로부터 수리 스테이션(도시되지 않음)으로 제거될 수 있고, 수리 스테이션에서, 래들이 세정, 수리 및 노로부터의 새로운 용융 금속의 로드로 채워질 준비가 될 수 있다. 용융 금속으로 가득 찬 새로운 래들은 로딩 스테이션에서 래들 터렛(30)의 이제 비어 있는 제1 보유 디바이스 상에 로딩될 수 있고, 여기서, 단계 (a)의 제2 래들(12)과 유사하게, 새로운 래들은 밀봉 위치에 래들 활주 게이트(15)를 포함하고, 래들 덮개(13a-13c)도 (서랍) 구동 디바이스(17, 17w)도 포함하지 않는다. 따라서, 도 1a 내지 도 1f에 도시된 사이클이 반복될 수 있고, 턴디쉬로부터 도구로의 캐스팅이 연속적으로 진행될 수 있으며, 턴디쉬 내의 용융 금속의 수준은 단계 (e)에서 정의된 비워진 래들(11)과 채워진 래들(12)의 위치를 교체할 때 거의 변동 없이 연속 캐스팅 동작 전반에 걸쳐 실질적으로 일정하다. 최적으로 기능할 때 교체 동작이 매우 신속하기 때문에 상기 변동은 매우 작을 수 있다.

제1 및 제2 래들의 위치를 교체하는 단계 (e)가 내부 및/또는 상부 보어가 응고된 플러깅 물질로 막혀 최적으로 진행되지 않는 경우에, 래들 덮개(13a-13c)와 수집기 노즐(14) 둘 모두를 나란히 포함하는 래들 활주 게이트(15)의 사용은 "래들 활주 게이트(15)" 섹션에서 앞서 설명한 바와 같이 수집기 보어를 통해 적절한 막힘해제 도구(19r)를 이용하는 것에 의한 내부 및/또는 상부 보어의 신속하고 효율적인 막힘해제를 가능하게 한다. 이러한 방식으로, 턴디쉬로의 금속 유동 중단이 최소치로 감소된다. 수집기 보어를 통한 신속한 막힘해제 옵션이 없으면, 많은 작업자가 로봇(21)을 갖든 갖지 않든 로딩 스테이션에서 래들 덮개(13a-13c)를 래들 저부에 고정하는 것을 꺼리게 될 것이며, 그 이유는 래들 덮개가 래들 활주 게이트에 고정되어 있는 상태에서의 내부 및 상부 보어의 막힘해제가 막힌 래들을 로딩 스테이션으로 복귀시키고, 막힘해제 도구(19r)를 사용한 막힘해제를 가능하게 하도록 래들 덮개를 수집기 노즐로 교체하고, 그 후, 래들 덮개를 다시 결합하고 래들을 캐스팅 스테이션으로 복귀 이동시키는 것을 필요로 할 것이기 때문이다. 이 모든 동작은 플러깅 물질의 사용에 의해 방지되어 왔던 금속 결빙의 위험과 함께 너무 긴 시간을 소요할 것이다. 더욱이, 오랜 기간 동안 턴디쉬에 용융 금속이 공급되지 않게 되면 캐스팅 동작의 중단이 야기되며, 이는 어떻게든 피해야 한다.

바람직한 실시예에서, 로딩 스테이션에 위치한 제2 래들(12)의 로딩 동작은 다음 순서로 수행된다: (1) (서랍) 구동 디바이스(들)를 래들 활주 게이트(15)에 결합한 다음 새로운 래들 덮개(13b)를 결합한다. 로딩 스테이션에 배치된 비워진 제1 래들(11)의 언로딩 동작은 바람직하게는 다음 순서로 수행된다: (1) 사용된 래들 덮개(13b)를 분리한 다음, 래들 활주 게이트(15)로부터 (서랍) 구동 디바이스를 분리한다.

본 발명은 자동화된 금속 캐스팅 설비를 제공하며, 여기서, 새로운 래들은 종래의 금속 캐스팅 설비와 비교하여 도구로의 캐스팅 중단의 어떠한 추가적인 위험도 없이 로딩 스테이션에서 로봇(21)에 의해 캐스팅 준비가 이루어질 수 있다.

1 턴디쉬
2 용융 금속
3 캐스팅 도구
5 턴디쉬 활주 게이트
11 제1 래들
11o 제1 래들의 개구
12 제2 래들
12o 제2 래들의 개구
13a-13c 수집기 노즐
14 래들 덮개
15 래들 활주 게이트
15d 래들 활주 게이트의 하부 플레이트
15u 래들 활주 게이트의 상부 플레이트
15w 서랍
17 구동 디바이스
17c 실린더
17h 유압/공압 유체의 공급원
17p 피스톤
17t 호스
17w 서랍 구동 디바이스
18 내부 노즐
19 플러깅 물질
19r 막힘해제 막대
20 로딩 플랫폼
21 로봇
25 예열 오븐
27 폐기 용기
29 보관 랙
30 래들 터렛

Claims (14)

1. 금속 캐스팅 설비에 있어서,
   (a) 로딩 플랫폼(20),
   (b) 턴디쉬(tundish)(1),
   (c) 제1 래들(ladle)(11) 및 제2 래들(12)로서, 상기 제1 및 제2 래들 각각은,
   · 개구(11o, 12o)를 구비한 바닥,
   · 수집기 노즐(14) 및 래들 덮개(13a-13c),
   · 상기 수집기 노즐과 상기 래들 덮개를 가역적으로 수용 및 지지하도록 구성되고, 상기 개구가 밀봉되는 밀봉 위치, 상기 개구가 래들 덮개(13a-13c)와 유체 연통하는 캐스팅 위치, 및 상기 개구가 상기 수집기 노즐(14)과 유체 연통하는 막힘해제 위치 사이에서 상기 래들 활주 게이트를 작동시키기 위한 구동 디바이스(17)에 결합되도록 추가로 구성되는 래들 활주 게이트(15)를 포함하는, 상기 제1 래들(11) 및 상기 제2 래들(12),
   (d) 상기 제1 래들(11) 및 상기 제2 래들(12)을 각각 보유하기 위한 적어도 제1 보유 디바이스 및 제2 보유 디바이스를 포함하는 터렛(turret)(30)으로서, 상기 래들 터렛은 상기 로딩 플랫폼(20)에 인접한 로딩 스테이션과 상기 턴디쉬(1) 위의 캐스팅 스테이션 사이에서 상기 제1 및 제2 래들(11, 12)을 이동시키고 및 제자리에 보유하도록 구성되는, 상기 터렛(30)을 포함하며,
   상기 금속 캐스팅 설비는 상기 로딩 스테이션에 보유되는 상기 제1 또는 제2 래들(11, 12)에 대해 다음 동작:
   · 새로운 래들 덮개(13b)를 상기 래들 활주 게이트(15)에 로딩하는 동작, 및
   · 상기 구동 디바이스(17)를 상기 래들 활주 게이트(15)에 결합하는 동작을 수행하도록 구성된 로봇(21)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 캐스팅 설비.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 로딩 플랫폼(20)은 상기 로봇(21)의 도달 거리 내에 하나 이상의 예비 래들 덮개(13b, 13c)를 함유하고, 바람직하게는 하나 이상의 구동 디바이스(17) 및/또는 예비 수집기 노즐(14)을 포함하는 도구 보관 랙(tool storage rack)(29)을 포함하는, 금속 캐스팅 설비.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 로봇(21)은 상기 로봇이 제1 축(X) 및/또는 제1 축(X)에 수직인 제2 축(Y) 또는 그 조합에 평행하게 병진할 수 있도록, 및/또는, 상기 제1 및 제2 축(X, Y)에 수직인 수직 축(Z)을 중심으로 회전할 수 있도록 상기 로딩 플랫폼(20)에 이동 가능하게 장착되어 상기 보관 랙(29)으로부터 임의의 도구 또는 컴포넌트에 도달하고 그를 회수하며, 청구항 1에 정의된 동작을 수행하기 위해 상기 로딩 스테이션에 보유된 상기 제1 또는 제2 래들(11, 12)의 상기 래들 활주 게이트에 도달하는, 금속 캐스팅 설비.
4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로봇(21)은 상기 캐스팅 스테이션으로부터 이동된 후 상기 로딩 스테이션에 보유되어 있는 상기 비워진 제1 또는 제2 래들(11, 12)로부터,
   · 상기 래들 덮개(13a-13c) 및
   · 상기 구동 디바이스(17)를 제거하도록 구성되는, 금속 캐스팅 설비.
5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 래들 활주 게이트(15)는
   (a) 상부 플레이트(15u)로서,
   · 상기 상부 플레이트의 두께만큼 서로 분리된 고정 표면 및 저부 활주 표면,
   · 상기 고정 표면으로부터 상기 저부 활주 표면까지 연장되는 상부 보어(bore)를 포함하고,
   · 상기 상부 플레이트의 상기 고정 표면은 상기 상부 보어가 상기 개구와 유체 연통하는 상태로 상기 대응하는 제1 또는 제2 래들(11, 12)의 하부 부분에 강성으로 고정되는, 상기 상부 플레이트(15u),
   (b) 하부 플레이트(15d)로서,
   · 상기 하부 플레이트의 두께만큼 서로 분리된 노즐 활주 표면 및 상단 활주 표면,
   · 상기 상단 활주 표면으로부터 상기 노즐 활주 표면까지 연장되는 하부 보어를 포함하고,
   · 상기 하부 플레이트(15d)는 상기 하부 보어가 상기 상부 보어와 유체 연통 상태에 진입 및 이탈하게 하도록 상기 상단 활주 표면이 상기 저부 활주 표면을 따라 병진으로 활주할 수 있도록 활주 가능하게 장착되는, 상기 하부 플레이트(15d),
   (c) 상부 덮개 표면에 덮개 보어 개구를 갖는 래들 덮개(13a-13c)와 상부 수집기 표면에 수집기 보어 개구를 갖는 수집기 노즐(14)을 강성으로 보유하도록 구성된 서랍(15w)으로서, 상기 서랍은 예컨대 상기 덮개 보어가 상기 하부 보어와 유체 연통하는 덮개 위치와 상기 수집기 보어가 상기 하부 보어와 유체 연통하는 수집기 위치 사이에서 상기 하부 플레이트(15d)의 상기 노즐 활주 표면을 따라 상기 상부 덮개 표면과 상기 수집기 표면을 병진시키도록 이동 가능하게 장착되는, 상기 서랍(15w),
   (d) 상기 하부 플레이트의 상기 병진을 구동하기 위해 상기 하부 플레이트(15d)에 결합되는 상기 구동 디바이스(17), 및
   (e) 상기 서랍의 병진을 구동하기 위해 상기 서랍(15w)에 결합되는 서랍 구동 디바이스(17w)를 포함하고,
   상기 구동 디바이스(17)는 상기 하부 플레이트(15d)에 결합되고, 상기 대응하는 제1 또는 제2 래들(11, 12)의 상기 저부 부분에 강성으로 및 가역적으로 결합된 실린더(17c), 및 상기 하부 플레이트(15d)에 강성으로 및 가역적으로 고정된 피스톤(17p)을 포함하고, 상기 구동 디바이스는 상기 하부 보어를 상기 상부 보어와의 정합상태에 진입 및 이탈하게 하도록 상기 하부 플레이트를 이동시키도록 구성되고,
   상기 서랍 구동 디바이스(17w)는 상기 서랍(15w)에 결합되고, 상기 대응하는 제1 또는 제2 래들(11, 12)의 상기 저부 부분에 강성으로 및 가역적으로 결합되는 실린더(17c), 및 상기 서랍(15w)에 강성으로 및 가역적으로 고정된 피스톤(17p)을 포함하고, 상기 서랍 구동 디바이스는 상기 덮개 보어 및 상기 수집기 보어를 상기 하부 보어와의 정합상태에 진입 및 이탈하게 하도록 상기 서랍을 이동시키도록 구성되는, 금속 캐스팅 설비.
6. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 래들 활주 게이트(15)는,
   (a) 상부 플레이트(15u)로서,
   · 상기 상부 플레이트의 두께만큼 서로 분리된 고정 표면 및 저부 활주 표면,
   · 상기 고정 표면으로부터 상기 저부 활주 표면까지 연장되는 상부 보어를 포함하고,
   · 상기 상부 플레이트의 상기 고정 표면은 상기 상부 보어가 상기 개구와 유체 연통하는 상태로 상기 대응하는 제1 또는 제2 래들(11, 12)의 하부 부분에 강성으로 고정되는, 상기 상부 플레이트(15u),
   (b) 하부 플레이트(15d)로서,
   · 상기 하부 플레이트의 두께만큼 서로 분리된 노즐 표면 및 상단 활주 표면,
   · 각각 상기 상단 활주 표면으로부터 상기 노즐 표면까지 연장되는 제1 보어 및 제2 보어를 포함하고,
   · 상기 하부 플레이트(15d)는 상기 제1 및 제2 보어 각각이 상기 상부 보어와 유체 연통 상태에 진입 및 이탈하게 하도록 상기 상단 활주 표면이 상기 저부 활주 표면을 따라 활주하 수 있도록 활주 가능하게 장착되고,
   · 상기 노즐 표면은 상기 제1 보어와 유체 연통하는 래들 보어를 갖는 상기 래들 덮개(13a-13c) 및 상기 제2 보어와 유체 연통하는 수집기 보어를 갖는 상기 수집기 노즐에 강성으로 및 가역적으로 결합되도록 구성되는, 상기 하부 플레이트(15d)를 포함하며,
   상기 구동 디바이스(17)는 상기 하부 플레이트(15d)에 결합되고, 상기 대응하는 제1 또는 제2 래들(11, 12)의 상기 저부 부분에 강성으로 및 가역적으로 결합된 실린더(17c), 및 상기 하부 플레이트(15d)에 강성으로 및 가역적으로 고정된 피스톤(17p)을 포함하고, 상기 구동 디바이스는 상기 제1 및 제2 보어를 상기 상부 보어와의 정합상태에 진입 및 이탈하게 하도록 상기 하부 플레이트를 이동시키도록 구성되는, 금속 캐스팅 설비.
7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 디바이스(17)는 유압식으로 또는 공압식으로 또는 전기적으로 작동되며, 및 상기 래들 터렛의 상기 적어도 제1 보유 디바이스 및 제2 보유 디바이스 각각은,
   · 호스(hose)(17t)를 통해 상기 구동 디바이스(17)를 작동시키기 위한 가압된 유체의 공급원 또는 전력 공급원, 및
   · 바람직하게는, 래들 활주 게이트에 결합될 준비가 된 구동 디바이스(17)를 보관하기 위한 보관 스테이션을 구비하는, 금속 캐스팅 설비.
8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로딩 스테이션에 위치한 상기 제1 또는 제2 래들(12)의 상기 래들 활주 게이트(15)에 로딩된 상기 새로운 래들 덮개(13b)를 예열 온도가 되게 하고 유지하기 위한 예열 오븐(25)을 포함하는, 금속 캐스팅 설비.
9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로봇은 또한,
   · 비워진 래들로부터 제거한 후 사용된 래들 덮개(13a-13c)의 상태를 확인하고,
   · 상기 사용된 래들 덮개를 세정 후 재사용할 수 있는지 또는 폐기해야 하는지 여부를 평가하고,
   · 상기 사용된 래들 덮개의 벽에 부착된 임의의 잔류물을 제거하기 위해 산소 샤워로 상기 사용된 래들 덮개를 세정하도록 구성되는, 금속 캐스팅 설비.
10. 용융 금속 캐스팅 방법에 있어서, 하기 단계:
    (a) 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 따른 금속 캐스팅 설비를 제공하는 단계로서,
    · 상기 제1 래들은 용융 금속(2)으로 가득 차 있고, 상기 캐스팅 스테이션에 있으며,
    · 상기 제2 래들(12)은 용융 금속(2)으로 가득 차 있고, 상기 로딩 스테이션에 있으며,
    · 상기 제1 래들(11)의 상기 래들 활주 게이트(15)는 상기 밀봉 위치에 있고, 하나 이상의 구동 디바이스(17) 또는 선택적으로는 서랍 구동 디바이스(17w)에 결합되고, 래들 덮개(13a-13c)와 수집기 노즐(14)을 구비하고,
    · 상기 제2 래들(12)의 상기 래들 활주 게이트(15)는 상기 밀봉 위치에 있고, 래들 덮개(13a-13c)도, 동작 구동 디바이스(17)도, 동작 서랍 구동 디바이스(17w)도 포함하지 않는, 상기 금속 캐스팅 설비를 제공하는 단계,
    (b) 상기 제1 래들(11)의 상기 래들 활주 게이트(15)를 상기 제1 래들(11)로부터 상기 래들 덮개(13a)를 통해 상기 턴디쉬(2)로 용융 금속을 캐스팅하기 위한 캐스팅 위치로 이동시키는 단계,
    (c) 이전 단계 동안,
    · 상기 로봇(21)으로 상기 제2 래들(12)의 상기 래들 활주 게이트(15) 상에 새로운 래들 덮개(13b)를 로딩하는 단계, 및
    · 로봇(21)으로 상기 제2 래들(12)의 상기 활주 플레이트 게이트(15)에 상기 구동 디바이스(17)를 결합하는 단계,
    (d) 상기 제1 래들이 실질적으로 비어 있을 때, 상기 제1 래들(11)의 상기 래들 활주 게이트(15)를 밀봉 위치로 이동시키는 단계, 그 후,
    (e) 상기 제1 래들(11)을 상기 캐스팅 스테이션으로부터 상기 로딩 스테이션으로 이동시키고, 동시에, 상기 제2 래들(12)을 상기 로딩 스테이션으로부터 상기 캐스팅 스테이션으로 이동시켜 상기 제1 및 제2 래들의 위치를 교체하는 단계,
    (f) 상기 제2 래들(12)의 상기 래들 활주 게이트(15)를 상기 캐스팅 위치로 이동시키고, 상기 제2 래들(12)로부터 상기 래들 덮개(13b)를 통해 상기 턴디쉬(2)로 용융 금속을 캐스팅하는 단계를 포함하는, 방법.
11. 청구항 10에 있어서, 단계 (f) 동안 하기 단계:
    (g) 상기 로봇(21)으로 상기 비워진 제1 래들(11)의 상기 래들 활주 게이트(15)로부터 상기 사용된 래들 덮개(11a)를 제거하고 수리를 위해 또는 폐기물로서 상기 사용된 래들 덮개를 보관하는 단계,
    (h) 상기 로봇(21)으로 상기 제1 래들(11)의 상기 활주 플레이트 게이트(15)로부터 상기 하나 이상의 구동 디바이스(17)를 결합해제 및 제거하고, 추가 사용을 위해 이들을 보관하는 단계,
    (i) 상기 비워진 제1 래들(11)을 제거하는 단계, 및
    (j) 용융 금속으로 가득 찬 새로운 래들을 상기 로딩 스테이션에서 상기 래들 터렛(30)의 상기 제1 보유 디바이스 상에 로딩하는 단계로서, 단계 (a)의 상기 제2 래들(12)과 유사하게, 상기 새로운 래들은 상기 밀봉 위치에 래들 활주 게이트(15)를 포함하고, 래들 덮개(13a-13c)를 포함하지 않는, 상기 로딩하는 단계를 포함하는, 방법.
12. 청구항 10 또는 11에 있어서, 상기 제1 래들의 상기 개구는 플러깅(plugging) 물질(19)로 채워져 있고, 단계 (b)에서 상기 제1 래들(11)의 상기 래들 활주 게이트(15)를 캐스팅 스테이션으로 이동시킬 때 상기 개구로부터 용융 금속이 유출되지 않는 경우, 하기 단계:
    · 상기 제1 래들(11)의 상기 래들 활주 게이트(15)를 막힘해제 위치로 이동시키는 단계,
    · 적절한 막힘해제 도구(19r)를 사용하여, 상기 플러깅 물질을 붕괴시켜 상기 제1 래들의 상기 개구를 막힘해제하는 단계,
    · 상기 플러깅 물질이 상기 수집기 노즐로부터 유출되기 시작할 때, 상기 제1 래들(11)로부터 용융 금속을 막힘제거된 개구를 통해 그리고 상기 래들 덮개(11a)를 통해 상기 턴디쉬(2)로 캐스팅하기 위해 상기 제1 래들(11)의 상기 래들 활주 게이트(15)를 상기 캐스팅 위치로 이동시키는 단계가 수행되는, 방법.
13. 청구항 10 내지 12 중 어느 한 항에 있어서, (e) 상기 제1 및 제2 래들의 위치를 교체하는 단계는 하기 단계:
    · 상기 제1 및 제2 래들의 상기 래들 덮개(13a, 13b)가 둘 모두 턴디쉬로부터 떨어지고 수직 방향(Z)에서 턴디쉬보다 더 높아질 때까지 상기 제1 및 제2 래들(11, 12)을 상승시키는 단계,
    · 상기 터렛을 수직 축(Z)을 중심으로 180° 회전하여 상기 제1 래들(11)을 상기 로딩 스테이션 위로 이동시키고, 상기 제2 래들(12)을 상기 캐스팅 스테이션 위, 그리고, 상기 턴디쉬(2) 위로 이동시키는 단계,
    · 상기 제1 및 제2 래들(11, 12)을 그들 각각의 로딩 및 캐스팅 스테이션으로 하강시키는 단계로서, 상기 제2 래들의 상기 래들 덮개(13b)는 상기 턴디쉬(2)에 삽입되는, 상기 하강시키는 단계를 포함하는, 방법.
14. 청구항 10 내지 13 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로봇은 또한,
    · 비워진 래들로부터의 제거 후에 사용된 래들 덮개(13a-13c)의 상태를 확인하고,
    · 상기 사용된 래들 덮개를 세정 후 재사용할 수 있는지 또는 폐기해야 하는지 여부를 평가하고,
    · 산소 샤워로 상기 사용된 래들 덮개를 세정하여 상기 사용된 래들 덮개의 벽에 부착된 임의의 잔류물을 제거하는, 방법.

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