具体实施方式

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

钢包(11、12)包括设置有开口(11o、12o)的底板。设置有内孔的内水口(18)使中间包的内部容积与开口(11o、12o)流体连通。钢包(11、12)还包括钢包滑动水口机构(15)，该钢包滑动水口机构被配置用于可逆地接纳和支撑与下孔对正的下水口、并且用于与驱动装置(17)联接，该驱动装置用于在密封位置与浇铸位置之间致动钢包滑动水口机构，在密封位置，开口是与下水口密封隔开的，在浇铸位置，开口与下水口和钢包长水口(13a-13c)流体连通。钢包长水口通过机械手(35)联接在下水口上并且因此维持就位。

为了加速经排空的第一钢包(11)与填满的第二钢包(12)之间的交换，第一钢包和第二钢包由运输装置的相应的第一固持装置和第二固持装置支撑。运输装置可以是钢包车，但优选是旋转的回转台(30)(参见图1(a))。第一固持装置和第二固持装置是叉形臂，其在距中心旋转轴线(Z)的“臂长”处固持第一钢包和第二钢包(11、12)。回转台绕中心旋转轴线(Z)的旋转允许第一钢包和第二钢包在以下位置之间移动：

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

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

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

装载工位设置有装载平台(20)，该装载平台包括工具和备用零件，比如新钢包长水口(13b，13c)、新下水口(14)、或备用驱动装置(17)。如上文所解释的，钢包不能横跨车间在炉与浇铸设备之间运输，因为长的钢包长水口(13a-13c)从钢包的底部底板突伸出。因此，充满熔融金属的新鲜钢包到达浇铸工位时没有钢包长水口(13a-13c)。充满熔融金属(2)的新鲜钢包(11、12)到达回转台(30)，其中钢包滑动水口机构(15)固定到钢包的底部底板，但没有可操作的驱动装置(17)，并且下水口(14)联接到钢包滑动水口机构。下水口非常短，并且可以附接到钢包横跨车间行进而不没有任何碰撞的风险。因此，当新鲜钢包(12)在装载工位处停靠在回转台(30)上时，新钢包长水口(13a-13c)可以在下水口(14)上方联接到该新鲜钢包并且维持就位。同时，驱动装置(17)必须联接到钢包(11、12)和钢包滑动水口机构(15)，并且驱动装置(17)必须通过将其连接到液压或气动驱动装置(17)的加压流体源或电动驱动装置(17)的电力源来启用。

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

浇铸设备

图1展示了利用根据本发明的设备的连续浇铸操作的各个步骤。在以下各节中将更详细地讨论经排空的第一钢包(11)与经填充的第二钢包(12)的交换。图1(a)示出了回转台(30)作为运输装置，该回转台包括用于固持第一钢包和第二钢包(11、12)的第一固持装置和第二固持装置。回转台位于中间包附近，使得第一固持装置和第二固持装置中的每一个都可以将钢包(11、12)带到浇铸工位，其中钢包长水口部分地插入在中间包中、低于在稳定条件下使用期间中间包中包含的熔融金属的液位。图1(a)示出了这样的构型，其中第一钢包(11)部分地填充有熔融金属、由回转台(30)的第一固持装置固持在浇铸工位处。第一钢包在中间包(1)上方，其中钢包长水口(13a-13c)由固定到回转台(30)的第一固持装置的钢包长水口机械手(35)固持就位，使得钢包长水口被部分地插入到中间包中、并且部分地浸没在中间包中包含的熔融金属的液位以下。第一钢包(11)的钢包滑动水口机构(15)联接到驱动装置(17)，该驱动装置被配置成使滑动水口机构的板在上述的密封位置与浇铸位置之间移动。在图1的实施例中，驱动装置(17)是液压活塞，其通过软管(17t)连接到加压流体源(17h)。驱动装置(17)可以是气动的或电动的，但是液压驱动装置是优选的。

直接来自炉的充满熔融金属的第二钢包(12)由回转台(30)的第二固持装置固持在装载工位处，且在装载工位处在装载平台(20)的机器人可及范围内。第二钢包(12)的钢包滑动水口机构(15)处于密封位置。与第一钢包(11)不同，第二钢包(12)没有准备好浇铸熔融金属，因为它没有任何钢包长水口(13b)和任何驱动装置(17)。可以使第二钢包(12)已经配备有驱动装置(17)，但是该驱动装置并不处于操作状态，因为它并未连接到液压和气动驱动装置的任何加压流体源、也未连接到电动驱动装置的电力源。一般地，第二钢包(12)到达回转台时没有任何驱动装置(17)，而在少数情况下，第二钢包设置有不可操作的驱动装置。

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

优选地，用于致动第二钢包(12)的钢包滑动水口机构(15)的驱动装置(17)被储存在回转台(30)的第二固持装置上或在其附近。优选地将驱动装置储存在第一固持装置和第二固持装置上，因为这样一来，不必每次在联接到钢包或从钢包移除时都要与(抽屉)驱动装置连接和断开连接，因为如图1(a)所示，最方便地是将加压流体源(17h)也定位在第一固持装置和第二固持装置上或在其附近。

图1(b)示出了当第一钢包(11)将其熔融金属内容物排放到中间包中时，机器人(21)从储存架(29)上取下新钢包长水口(13b)并且将新钢包长水口联接到第二钢包(12)的钢包滑动水口机构(15)，在第二钢包在装载工位的整个停留期间将该钢包滑动水口机构保持在密封位置。如上文所解释的，在优选实施例中，在被装载到钢包滑动水口机构上之前，新钢包长水口(13b)在储存架29中或在机器人(21)的可及范围内的单独烘烤炉中被加热至预热温度。在浇铸之前，对钢包长水口进行预热降低了由于严峻的热冲击而破裂的风险，因为在浇铸操作开始时熔融金属才开始流过钢包长水口。由于设置有新钢包长水口(13b)的第二钢包(12)在被移动到浇铸工位之前可以在装载工位保持停留一定的时间，因为第一钢包(11)正在将熔融金属输送到中间包并且逐渐排空，因此新钢包长水口(13b)有时间冷却下来，失去了预热操作的所有益处。为此，在图1(c)所展示的本发明的优选实施例中，作为在储存架或单独烘烤炉中对新钢包长水口进行预热的补充或替代，可以在装载工位处设置预热烘烤炉(25)，用于使由机械手固持在位于装载工位处的第二钢包(12)的钢包滑动水口机构(15)的下水口(14)上方的新钢包长水口(13b)(可选地达到并)保持在预热温度。通过该预热烘烤炉(25)，钢包长水口在所需的预热温度下到达浇铸工位，并且浇铸可以在由于热冲击而破裂的风险较低的情况下开始。预热烘烤炉(25)可以移动地联接到装载平台(20)，或者联接到回转台的第一固持装置和第二固持装置。预热烘烤炉优选地呈打开的书本的形式，一旦新钢包长水口(13b)已经装载到钢包滑动水口机构(15)上就包围该新钢包长水口。机器人(21)可以搬运烘烤炉以使其进入预热位置。

机器人(21)可以优选地沿水平面(X，Y)移动，并且具有几个自由度，优选地具有至少五个或至少七个自由度。机器人必须能够到达储存架(29)来收集或存放工具和/或浇铸部件，而且还必须能够到达停留在装载工位处的钢包的钢包长水口机械手(35)。机器人必须具有足够的自由度，以执行确保浇铸设备的连续浇铸操作所需的所有连接以及断开连接以及联接和断开联接。

特别地，如图1(b)和图1(c)所示，机器人必须被配置用于将新钢包长水口(13b)搬运到机械手(35)并且用于从脱离机械手(35)的空钢包回收使用过的钢包长水口。机器人还必须被配置用于将驱动装置(17)与钢包滑动水口机构(15)和钢包(断开)联接、并且用于将软管(17t)与驱动装置(17)(断开)联接。在图1中，回转台(30)的第一固持装置和第二固持装置均设置有：

·储存工位，其用于储存一个或多个(抽屉)驱动装置(17)，以及

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

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

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

如图1(d)所示，当第一钢包(11)基本为空时，它必须由正在装载工位等待的满的第二钢包(12)替换。在图1所展示的实施例中，回转台(30)被配置用于将第一钢包和第二钢包(11、12)升高到旋转高度，以确保在回转台旋转时，第一钢包和第二钢包的钢包长水口(13a、13b)不会与中间包(1)或浇铸设备的任何其他元件碰撞。如图1(e)所示，回转台(30)还被配置用于绕竖直轴线(Z)旋转，以便以单次运动来交换第一钢包和第二钢包的位置，该第一钢包和第二钢包仍保持在高于相应的装载位置和浇铸位置的旋转高度。最后，回转台(30)必须被配置成将第一钢包和第二钢包下降到其相应的装载工位和浇铸工位，如图1(f)所示。不管机械手(35)是固定到第一固持装置和第二固持装置还是固定到钢包滑动水口机构(15)，机械手都遵循两个钢包的上升、旋转和下降运动。

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

机器人(21)还必须被配置用于在相应的机械手(35)将钢包长水口(13a)与下水口(14)脱离后从该机械手取下位于装载工位处的经排空的第一钢包(11)。机器人还被配置用于使驱动装置(17)断开联接。可以将使用过的钢包长水口(13a)清洗并储存以供进一步使用，也可以将其丢弃到废弃箱(27)中，如图1(f)所示。驱动装置(17)可以储存在回转台(30)的第一固持装置上的储存工位中，而不必将其与加压流体源断开连接，或者在其已与加压流体源断开连接之后储存到装载平台的储存架(29)中。如果机械手(35)被固定到钢包滑动水口机构(15)，则机器人被配置用于将机械手与钢包滑动水口机构断开联接、并且将该钢包滑动水口机构储存在架(29)中，以便将下一个钢包装载到运输装置的第一固持装置上。现在可以将已拆除钢包长水口(13a)和驱动装置(17)两者以及可选的机械手的经排空的第一钢包(11)移除到维修工位进行热修。可以从炉引来充满熔融金属的新钢包，并且将其装载到回转台的现在空的第一固持装置上，以启动整个操作，如上文所讨论的图1(a)至图1(f)所展示的。

机器人(21)

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

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

机器人被配置用于将驱动装置(17)联接到充满熔融金属的钢包(11、12)及其钢包滑动水口机构(15)。机器人还被配置用于从在从浇铸工位移动之后固持在装载工位的经排空的第一钢包或第二钢包(11、12)移除驱动装置(17)。机器人(21)被配置用于将新钢包长水口搬运到机械手(35)、以及用于将使用过的钢包长水口(13a-13c)从经排空的钢包(11、12)的机械手移除。最后，并且仅在机械手未固定到运输装置的第一固持装置和第二固持装置的情况下，机器人才被配置用于将机械手与位于装载工位的钢包联接和断开联接。为了避免严峻的热冲击，优选地，在钢包长水口(13b)在装载工位处联接到钢包的钢包滑动水口机构(15)之前，该钢包长水口被包封在预热工位中。机器人可以将钢包长水口从储存架(29)搬运到预热工位(未示出)，然后搬运到机械手(35)。类似地，为了从经排空的第一钢包(11)移除钢包长水口，在机械手将钢包长水口与下水口断开联接后，机器人可以从机械手抓住钢包长水口。机器人可以将已移除的钢包长水口带到加压气体(例如氧气)清洁工位(未示出)和预热工位或储存架(29)以供进一步使用。可替代地，如果钢包长水口磨损太过而无法进一步使用，则机器人可以将其抛弃到废弃箱(27)中(参见图1(f))。

机器人还被配置用于在使用过的钢包长水口(13a-13c)从经排空的钢包移除后检查该使用过的钢包长水口的状态。在优选实施例中，机器人被配置用于评估使用过的钢包长水口是否在清洁后可以重新使用或者是否必须将其丢弃。这可以通过机器人的人工智能编程来实现，该人工智能编程可以“学习”以区分可以重新使用的使用过的钢包长水口或必须丢弃的使用过的钢包长水口。机器人还优选地被配置用于用吹氧器来清洁使用过的钢包长水口，以移除附着在使用过的钢包长水口的壁上的任何残留物。

钢包滑动水口机构(15)

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

下板(15d)包括水口表面和顶部滑动表面、以及一个或两个下孔，该水口表面和顶部滑动表面彼此间隔开下板的厚度，该一个或两个下孔从顶部滑动表面延伸到水口表面。在第一实施例中，下板包括单个第一下孔。在第二实施例中，下板包括第一孔和第二孔。这两个实施例将在下面详细讨论。下板(15d)被滑动地安装，使得顶部滑动表面可以沿着底部滑动表面平移地滑动，以使该一个或两个下孔与上孔流体连通和脱离流体连通。可以通过启用驱动装置(17)来平移地移动下板。驱动装置可以包括刚性地且可逆地联接到第一钢包或第二钢包(11、12)的底部部分的缸(17c)、以及可逆地固定到下板(15d)的活塞(17p)。

驱动装置(17)可以被液压地或气动地或电动地致动。钢包回转台的至少第一固持装置和第二固持装置中的每一个优选地设置有加压流体源，该加压流体源用于经由软管(17t)致动驱动装置(17)。在优选实施例中，钢包回转台的至少第一固持装置和第二固持装置中的每一个还包括储存单元，该储存单元用于当驱动装置(17)未联接到钢包滑动水口机构(15)时储存驱动装置(17)，如图1(a)、图1(b)和图1(f)所示。驱动装置(17)也可以储存在装载平台上的储存架中。然而，优选地，将驱动装置(17)储存在第一固持装置和第二固持装置上，因为这样，驱动装置(17)可以经由软管(17t)永久地联接到液压或气动流体源(17h)。这使机器人(21)免于必须执行将软管(17t)联接到最近联接的(多个)驱动装置(17)的复杂操作，而在驱动装置(17)被储存在装载平台上的储存架(29)中的情况下，这是必须执行的。

第一实施例：下板(15d)包括单个第一下孔

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

图2(a)至图2(d)示出了根据第一实施例的用于通过钢包滑动水口机构来启动从钢包(11、12)到中间包(1)的浇铸操作的各个步骤。图2(a)示出了已经到达浇铸工位的新钢包(11、12)。钢包滑动水口机构处于密封位置，其中下板(15d)的单个第一孔与上板(15u)的上孔未对正。内水口(18)的内孔以及上孔填充有堵塞材料(19)，该堵塞材料可以是砂或任何其他颗粒材料，用于防止滑动机构被凝固的金属冻结。由于上孔的下游端被下板密封，因此熔融金属(2)和堵塞材料(19)均不允许流过钢包滑动水口机构。一旦钢包在浇铸工位，就可以开始浇铸。

如图2(b)所示，为了开始浇铸，驱动装置(17)使下板和钢包长水口(13a-13c)平移，直到使下孔和钢包孔与上孔流体连通为止，从而形成从内孔到长水口孔的连续流道。如图2(a)至图2(d)所示的，如果机械手(35)联接到下板以便与下板一起移动，则由机械手固持就位的钢包长水口(13a-13c)与固定到下板(15d)的下水口(14)一起移动。如图1(a)至图1(f)和图6所展示的，如果机械手联接到运输装置的第一固持装置或第二固持装置，则机械手必须与驱动装置同步，使得当钢包滑动水口机构的下板(15d)移动时，机械手确保了钢包长水口遵循与下板相同的运动、并且因此保持与下水口(14)联接，而不会损坏任何零件。

在正常情况下，在钢包中的熔融金属的压力的驱动下，堵塞材料(19)穿过下孔和长水口孔流出。一旦堵塞材料(19)被排出，熔融金属就穿过长水口孔从钢包中流出。此操作需要几秒钟，并且从中间包到结晶器的浇铸可以连续进行。然而，如在背景技术部分中所讨论的，在某些情况下，堵塞材料(19)的凝固的团块可能阻塞内孔和上孔，使得熔融金属不能从钢包流出，并且通道必须疏通。通过根据本发明的第一实施例的浇铸设备，阻塞的内孔和/或上孔可以如下被非常快速地疏通。

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

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

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

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

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

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

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

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

第二实施例：下板(15d)包括第一孔和第二孔

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

图3(a)至图3(d)示出了根据第二实施例的用于通过钢包滑动水口机构来启动从钢包(11、12)到中间包(1)的浇铸操作的各个步骤。图3(a)示出了已经到达浇铸工位的新钢包(11、12)。钢包滑动水口机构处于密封位置，其中下板(15d)的第一下孔和第二下孔均与上板(15u)的上孔未对正。内水口(18)的内孔以及上孔填充有堵塞材料(19)，该堵塞材料可以是砂或任何其他颗粒材料，用于防止滑动机构被凝固的金属冻结。由于上孔的下游端被下板密封，因此熔融金属(2)和堵塞材料(19)均不允许流过钢包。一旦钢包在浇铸工位，就可以开始浇铸。

如图3(b)所示，为了开始浇铸，驱动装置(17)使下板和钢包长水口(13a-13c)平移，直到使第一下孔和钢包孔与上孔流体连通为止，从而形成从内孔到长水口孔的连续流道。如图3(a)至图3(d)所示的，如果机械手(35)联接到下板以便与下板一起移动，则由机械手固持就位的钢包长水口(13a-13c)与固定到下板(15d)的下水口(14)一起移动。如图1(a)至图1(f)和图6所展示的，如果机械手联接到运输装置的第一固持装置或第二固持装置，则机械手必须与驱动装置同步，使得当钢包滑动水口机构的下板(15d)移动时，机械手确保了钢包长水口遵循与下板相同的运动、并且因此保持与下水口(14)联接，而不会损坏任何零件。

在正常情况下，在钢包中的熔融金属的压力的驱动下，堵塞材料(19)穿过下孔和长水口孔流出。一旦堵塞材料(19)被排出，熔融金属就穿过长水口孔从钢包中流出。此操作需要几秒钟，并且从中间包到结晶器的浇铸可以连续进行。然而，如在背景技术部分中所讨论的，在某些情况下，堵塞材料(19)的凝固的团块可能阻塞内孔和上孔，使得熔融金属不能从钢包流出，并且通道必须疏通。通过根据本发明的第一实施例的浇铸设备，阻塞的内孔和/或上孔可以如下被非常快速地疏通。

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

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

机械手(35)

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

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

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

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

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

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

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

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

用于浇铸熔融金属的方法

本发明还涉及一种用于在如上文所讨论的浇铸设备中将熔融金属(2)从钢包(11、12)浇铸到中间包(1)中的方法，其中第一钢包(11)充满熔融金属并且位于浇铸工位，而第二钢包(12)充满熔融金属并且位于装载工位。如图1(a)所展示的，第一钢包(11)的钢包滑动水口机构(15)处于密封位置并且设置有钢包长水口(13a-13c)，机械手(35)将该钢包长水口固持就位在下水口(14)上。钢包滑动水口机构的下板(15d)与驱动装置(17)联接。第二钢包(12)的钢包滑动水口机构(15)处于密封位置，并且包括下水口(14)但不包括钢包长水口。第二钢包(12)的钢包滑动水口机构(15)未与任何驱动装置(17)联接。

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

当第一钢包(11)正在将其内容物排放到中间包中时，机器人(21)将新钢包长水口(13b)搬运到机械手(35)，该机械手被固定到第二固持装置(参见图1(b))。如图1(c)所图示的，一方面，机械手(35)将此接纳的钢包长水口联接到第二钢包(12)的钢包滑动水口机构(15)上，并且另一方面，机器人(21)将驱动装置(17)联接到第二钢包(12)的滑动水口机构(15)。如上文所讨论的，如果回转台(30)的第一固持装置和第二固持装置设置有用于储存一个或多个驱动装置(17)的储存单元，则上述另一方面的操作变得更简单，因为在涉及将若干个(多于两个)钢包排空到中间包中的整个浇铸操作过程中，该一个或多个驱动装置可以因此经由软管(17t)保持与加压流体源(17h)联接。如果一个或多个驱动装置(17)被储存在其他地方，典型地储存在位于装载平台(20)上的储存架(29)中，则机器人(21)必须附加地将一个或多个软管(17t)联接到相应的一个或多个驱动装置，以使它们操作。在第二钢包(12)上的整个操作过程中，钢包滑动水口机构保持在密封位置。

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

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

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

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

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

可以用起重机将已拆除钢包长水口(13a)和该一个或多个驱动装置(17)的经排空的第一钢包从第一固持装置移除至热修工位(未示出)，在该热修工位处，钢包可以进行清洗、修理、并且准备好填充来自炉的新装载的熔融金属。可以在装载工位处将充满熔融金属的新钢包装载到钢包回转台(30)的现在空的第一固持装置上，其中，像前述步骤中的第二钢包(12)一样，新钢包包括处于密封位置的钢包滑动水口机构(15)并且包括下水口但不包括钢包长水口(13a-13c)和驱动装置(17)。因此可以重复图1(a)至图1(f)所描绘的循环，并且从中间包到结晶器的浇铸可以连续进行，其中在整个连续浇铸操作中，中间包中的熔融金属的液位基本恒定，且在前述步骤中限定的交换经排空的钢包(11)和经填充的钢包(12)的位置时波动很小。所述波动可以非常小，因为在运行最佳时，交换操作非常迅速。

在交换第一钢包和第二钢包的位置的步骤没有最佳地进行的情况下，因为内孔和/或上孔被凝固的堵塞材料阻塞，如上文在标题为“钢包滑动水口机构(15)”的部分中参照图2(a)至图2(d)、图3(a)至图3(d)和4(a)至图4(c)所描述的，通过使用适当的疏通工具(19r)穿过下水口孔，内孔和/或上孔可以快速且有效地被疏通。这样，金属流入中间包的中断被降低到最少。如果没有这些用于快速疏通浇铸通道的选项，则无论是否有机器人(21)，许多操作者都不愿意在装载工位处将钢包长水口(13a-13c)联接到钢包的底部，因为在钢包长水口联接到钢包滑动水口机构的情况下疏通内孔和上孔需要将阻塞的钢包返回到装载工位，并且用下水口替换钢包长水口，以允许用疏通工具(19r)疏通，然后再次联接钢包长水口并使钢包返回到浇铸工位。所有这些操作都将花费太长时间，存在金属冻结的风险，这应通过使用堵塞材料来防止。此外，长时间不给中间包进给熔融金属可能引起浇铸操作的中断，这必须尽一切办法避免。

在优选实施例中，以如下顺序执行停留在装载工位的第二钢包(12)的装载操作：将(多个)驱动装置联接到钢包滑动水口机构(15)，接着是将新钢包长水口(13b)搬运到机械手(35)并且将新钢包长水口联接到下水口(14)。优选地，以如下顺序执行停留在装载工位的经排空的第一钢包(11)的卸载操作：由机械手(35)使使用过的钢包长水口(13b)断开联接，将使用过的钢包长水口搬运到机器人(21)，接着是将(多个)驱动装置与钢包滑动水口机构(15)断开联接。

发明优点

本发明提供了一种自动的金属浇铸设备，其中，与常规的金属浇铸设备相比，可以在装载工位处由机器人(21)来准备新鲜钢包以进行浇铸，而没有任何中断到结晶器中的浇铸的额外风险。本发明至少具有以下优点。

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

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

·产生了中间包(1)中更低的钢液位下降，

·产生了更好的钢品质保护，因为在钢包更换期间无需降低浇铸速度。

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