用于在熔融材料中產(chǎn)生流動(dòng)的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種裝置，該裝置包括：熔爐，該熔爐有熔爐腔室（14）；口（16），該口與熔爐腔室流體連通，并有傾斜下壁（18）；以及雙向感應(yīng)單元（24），該雙向感應(yīng)單元安裝在口的傾斜下壁上，用于使在口中的熔融材料產(chǎn)生流動(dòng)。能退出的槽道板組件（26）能選擇地定位在口中，以便確定在槽道板組件和傾斜下壁之間的、用于熔融材料的取出流動(dòng)槽道（28）。驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)（64）使得槽道板組件進(jìn)出該口，且控制系統(tǒng)（74）進(jìn)行控制，該控制系統(tǒng)包括用于測(cè)量在口中的熔融材料的液面高度的傳感器系統(tǒng)（78）以及用于提供關(guān)于槽道板組件的位置的信息的反饋系統(tǒng)。還公開了操作該裝置的方法。
【專利說(shuō)明】用于在熔融材料中產(chǎn)生流動(dòng)的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于在導(dǎo)電熔融材料中產(chǎn)生流動(dòng)的裝置。特別是，本發(fā)明涉及一種裝置，該裝置包括:熔爐，該熔爐有口 ；以及電磁感應(yīng)單元，該電磁感應(yīng)單元安裝在口上，該電磁感應(yīng)單元能夠在第一模式中使用，以便攪拌在熔爐的腔室內(nèi)的熔融材料，還能夠在第二模式中使用，以便使得熔融材料通過(guò)口而從熔爐腔室中取出，用于澆鑄或其它目的。本發(fā)明還涉及操作該裝置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在整個(gè)說(shuō)明書中(包括權(quán)利要求)，術(shù)語(yǔ)“熔融材料”應(yīng)當(dāng)理解為是指導(dǎo)電熔融材料，除非另外明確說(shuō)明。而且，術(shù)語(yǔ)“金屬”(包括“熔融金屬”)應(yīng)當(dāng)理解為包括合金，該合金可以包括非金屬材料或添加劑，只要材料整個(gè)保持導(dǎo)電性。
[0003]已知提供用于熔化和精煉金屬材料(包括鋁或者其它材料)的熔爐。熔爐還用于使廢棄金屬再循環(huán)。熔爐或其它裝置的、與熔融材料接觸或浸入該熔融材料中的表面通常將由耐火材料制造或者襯有耐火材料。在本文中，耐火材料能夠是在遇到高溫時(shí)化學(xué)和物理穩(wěn)定的任意合適材料，它基本不受所述熔融材料的影響。
[0004]還公認(rèn)能夠通過(guò)攪拌熔爐腔室中的熔融材料來(lái)改進(jìn)熔化和精煉處理。攪拌熔融金屬使得熱量更均勻地分配至整個(gè)熔融物中，并因此提高處理的效率。當(dāng)另外的固態(tài)材料(例如用于再循環(huán)的廢棄金屬和/或添加劑)引入熔爐內(nèi)的熔融物中時(shí)，攪拌能夠幫助固態(tài)材料與熔融物更快速地混合。
[0005]已知提供成電磁感應(yīng)單元(一種線性感應(yīng)馬達(dá))形式的攪拌裝置，該電磁感應(yīng)單元定位在熔爐下面并在鄰近熔爐底壁的水平平面中。由感應(yīng)單元產(chǎn)生的磁場(chǎng)穿過(guò)在熔爐底部的相對(duì)較厚鋼板和內(nèi)部耐火襯墊來(lái)作用，以便在水平平面中緩慢地?cái)嚢枞廴诓牧?，以試圖使得熱量均勻地散布在整個(gè)熔融物中。不過(guò)，可以相信，熔融金屬的這種處理可能至少在某些用途中有缺點(diǎn)。例如，當(dāng)將另外的廢棄金屬材料或合金添加劑(例如硅)在熔融物的頂部引入熔爐中時(shí)，由電磁感應(yīng)單元提供的攪拌作用對(duì)于使得新的廢棄金屬材料/添加劑均勻地混合在整個(gè)熔融物中并不起到很大作用。通常，廢棄金屬材料/添加劑將非常輕(特別是硅添加劑)，并當(dāng)它在水平面內(nèi)環(huán)繞攪拌時(shí)將簡(jiǎn)單地浮在熔融物的表面上，而不是例如向下拖入熔融金屬中，其中，它能夠更快速和有效地熔化和混合。再有，具有較高的表面積與質(zhì)量比的廢棄金屬(例如切碎的鋁飲料罐)只是漂浮在熔融物的頂上并氧化，而不是浸沒(méi)在熔融物槽內(nèi)以便以高效的方式進(jìn)行熔化和再循環(huán)。
[0006]而且，為了攪拌金屬，必須使得感應(yīng)單元提供深磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)通過(guò)熔爐結(jié)構(gòu)傳播，以便穿透到熔爐內(nèi)的熔融材料中。這需要感應(yīng)器件在非常低的頻率(通常為IHz或更低)下操作。因此，攪拌速度較低。
[0007] 申請(qǐng)人:在W003/106668中提出了將電磁感應(yīng)單元安裝在熔爐口的傾斜下壁上，以便在熔融金屬中誘導(dǎo)流動(dòng)，該流動(dòng)具有在熔爐腔室中的豎直分量和水平分量。這種結(jié)構(gòu)能夠用于幫助將廢棄材料或者添加劑向下拉入熔融材料中，以便幫助混合。如所述，電磁感應(yīng)單元通過(guò)在口中在一端處產(chǎn)生向下的材料流動(dòng)而在熔爐腔室內(nèi)建立材料的循環(huán)流動(dòng)。因?yàn)殡姶艌?chǎng)不需要像先前已知的結(jié)構(gòu)那樣遠(yuǎn)地穿透到熔融材料中，因此可能使用能夠在高達(dá)60Hz頻率下操作的電磁感應(yīng)單元，但是該電磁感應(yīng)單元產(chǎn)生較淺的磁場(chǎng)。這很有利，因?yàn)樗軌颢@得相對(duì)較快的流動(dòng)速率，從而導(dǎo)致提高混合的靈活性。
[0008]還已知使用安裝在熔爐口的傾斜下壁上的感應(yīng)單元來(lái)誘導(dǎo)向上流動(dòng)，以便通過(guò)該口來(lái)將熔融材料吸出熔爐腔室用于澆鑄。為了產(chǎn)生流動(dòng)，在熔融金屬中產(chǎn)生的向上力必須克服摩擦阻力和重力。在已知結(jié)構(gòu)中，這需要使用槽道板，該槽道板永久性地固定在腔室的下壁的耐火襯墊上，以便在感應(yīng)器單元附近確定在口中的節(jié)流槽道，熔融金屬能夠通過(guò)該節(jié)流槽道而由感應(yīng)單元泵送至澆鑄供給流槽。典型的已知結(jié)構(gòu)在圖1中表示，該圖1在剖視圖中表示了熔爐I的一端有腔室2和取出口 3，該取出口 3通向澆鑄供給流槽或溝槽4。感應(yīng)單元5安裝在口的傾斜下壁6的外側(cè)，且由耐火材料制造的槽道板7永久性地固定在下壁的耐火襯墊中，以便確定狹窄的節(jié)流槽道8。感應(yīng)單元5操作成使槽道8中的熔融金屬向上流動(dòng)，以便將熔融金屬?gòu)娜蹱t腔室2泵送至澆鑄供給流槽4中。
[0009]兩種已知結(jié)構(gòu)都很好地工作，但是 申請(qǐng)人:注意到迄今為止，還沒(méi)有發(fā)展出這樣的已知結(jié)構(gòu)，它使得在熔爐的口上的感應(yīng)單元能夠選擇地用于攪拌在熔爐腔室中的熔融金屬以及作為泵來(lái)通過(guò)該口從熔爐腔室取出熔融金屬。這是因?yàn)楫?dāng)槽道板就位時(shí)，感應(yīng)單元不能在熔爐腔室中建立熔融金屬的循環(huán)以便產(chǎn)生有效攪拌，而當(dāng)槽道板省略時(shí)，感應(yīng)單元不能使在口中的熔融金屬產(chǎn)生向上流動(dòng)以便以控制的方式將熔融金屬?gòu)娜蹱t腔室泵送至澆鑄供給流槽中。因此，已知結(jié)構(gòu)設(shè)置成用于攪拌或取出，但是不能用于兩者。盡管能夠在熔爐上提供兩個(gè)口，各口有感應(yīng)單元，且一個(gè)口設(shè)置成使得感應(yīng)單元操作成攪拌在熔爐腔室中的金屬，而另一口設(shè)置為取出口，但是這大大增加了裝置的成本，且可能不現(xiàn)實(shí)(在空間限制為不允許使用第二口時(shí))。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是提供一種用于在導(dǎo)電熔融材料中產(chǎn)生流動(dòng)的改進(jìn)裝置，它克服或者至少減輕了已知結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)。
[0011]本發(fā)明的還一目的是提供一種改進(jìn)裝置，它包括:熔爐，該熔爐有口 ；以及電磁感應(yīng)單元，該電磁感應(yīng)單元安裝在該口上，該電磁感應(yīng)單元能夠以第一模式用于攪拌在熔爐的腔室內(nèi)的熔融材料，并能夠以第二模式通過(guò)該口從熔爐腔室中取出熔融材料用于澆鑄或其它目的。
[0012]本發(fā)明的還一目的是提供一種操作該裝置的改進(jìn)方法。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于在熔融材料中產(chǎn)生流動(dòng)的裝置，該裝置包括:熔爐，該熔爐有熔爐腔室；口，該口與熔爐腔室流體連通，并有傾斜下壁；雙向感應(yīng)單元，該雙向感應(yīng)單元安裝在該口的傾斜下壁上，用于在該口內(nèi)的熔融材料中產(chǎn)生流動(dòng)；能退出的槽道板組件，該槽道板組件能選擇地定位在該口中，以便確定在槽道板組件和傾斜下壁之間的、用于熔融材料的取出流動(dòng)槽道；驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，用于使得槽道板進(jìn)出該口 ；以及控制系統(tǒng)，用于控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括用于測(cè)量在該口中的熔融材料的液面高度的傳感器系統(tǒng)以及用于提供關(guān)于槽道板組件的位置的信息的反饋系統(tǒng)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明第一方面的裝置能夠在攪拌模式中操作，以便攪拌熔爐腔室中的熔融材料，或者能夠在取出模式中操作，在該取出模式中，熔融材料通過(guò)該口而從熔爐腔室吸出，用于澆鑄或其它目的。在攪拌模式中，槽道板組件從該口退出，且感應(yīng)單元沿第一方向操作，以便使熔融材料從該口向下流入熔爐腔室中。在取出模式中，感應(yīng)單元沿相反的第二方向操作，以便誘導(dǎo)熔融材料從熔爐腔室沿該口的下壁向上流動(dòng)，且當(dāng)進(jìn)行取出時(shí)，槽道板組件通過(guò)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)而逐漸引入該口中，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在控制系統(tǒng)的控制下操作，這樣，取出槽道形成于槽道板組件和該口的傾斜下壁之間，材料能夠流過(guò)該取出槽道以便離開該口?？刂葡到y(tǒng)響應(yīng)來(lái)自檢測(cè)系統(tǒng)和反饋系統(tǒng)的信息來(lái)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這樣，只有槽道板組件的前邊緣區(qū)域浸沒(méi)在熔融材料中，且當(dāng)熔融材料的液面高度下降時(shí)，槽道板組件進(jìn)一步前進(jìn)至該口內(nèi)，以便保持使得前邊緣區(qū)域浸沒(méi)在熔融材料中。
[0015]控制系統(tǒng)可以設(shè)置成響應(yīng)由傳感器系統(tǒng)檢測(cè)的、熔融材料的液面高度的下降而使得槽道板組件連續(xù)地前進(jìn)至該口內(nèi)，以便保持使得前邊緣區(qū)域基本以合適的浸沒(méi)深度D浸沒(méi)在熔融材料中。
[0016]也可選擇，控制系統(tǒng)可以設(shè)置成響應(yīng)由傳感器系統(tǒng)檢測(cè)的、熔融材料的液面高度的下降而使得槽道板組件在分散的步驟中遞進(jìn)地前進(jìn)至該口中，以便保持使得前邊緣區(qū)域浸沒(méi)在熔融材料中?？刂葡到y(tǒng)可以設(shè)置成起動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，以便使得槽道板組件前進(jìn)，直到前邊緣區(qū)域浸沒(méi)至預(yù)定平均浸沒(méi)深度D加上偏差X，然后保持槽道板靜止，控制系統(tǒng)設(shè)置成隨后當(dāng)浸沒(méi)深度下降至D-X時(shí)重新起動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，以便使得槽道板組件進(jìn)一步前進(jìn)，直到浸沒(méi)深度返回D+X，并重復(fù)該步驟順序前進(jìn)，直到完全取出。
[0017]槽道板組件的前邊緣區(qū)域可以整個(gè)由耐火材料制造。槽道板組件可以包括由非耐火材料制造的支承結(jié)構(gòu)，耐火材料安裝在該支承結(jié)構(gòu)上，以便形成前邊緣區(qū)域和底面，該底面確定了取出流動(dòng)槽道。支承結(jié)構(gòu)可以由金屬(例如鋼)制造。支承結(jié)構(gòu)可以包括安裝板，耐火材料安裝在該安裝板上。安裝板可以層疊，并可以包括附接在一起的多個(gè)縱向條。條可以由鋼制造，并可以焊接在一起。耐火材料可以包括多個(gè)耐火材料板部分，這些耐火材料板部分安裝在支承結(jié)構(gòu)上，并包括前部板部分，該前部板部分的一部分超過(guò)支承結(jié)構(gòu)延伸，以便形成槽道板組件的前邊緣區(qū)域。前部板部分的、超過(guò)支承結(jié)構(gòu)延伸的部分可以有在它的上表面上的豎直翅片，該豎直翅片與支承結(jié)構(gòu)相抵。翅片可以附接在支承結(jié)構(gòu)上。
[0018]槽道板組件的、對(duì)著該口的下壁的底面可以成型為確定取出流動(dòng)槽道。槽道板組件的底面可以成型為確定沿槽道板組件的長(zhǎng)度延伸的槽。
[0019]槽道板組件可以安裝在支承件上，用于進(jìn)出該口。支承件可以設(shè)置成將槽道板組件保持在插入方位，在該插入方位中，槽道板的底面對(duì)齊成基本平行于該口的傾斜下壁，用于插入該口中。支承件可以是可運(yùn)動(dòng)的，這樣，槽道板組件能夠在它從該口退出時(shí)離開插入方位。支承件可以包括滑軌和滑動(dòng)組件，該滑動(dòng)組件安裝在滑軌上，用于沿該滑軌運(yùn)動(dòng)，槽道板組件安裝在滑動(dòng)組件上或形成該滑動(dòng)組件的一部分?；壞軌蚩蓸休S轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在靜止支承框架上，用于在傾斜位置和豎直位置之間運(yùn)動(dòng)，在該傾斜位置中，它將槽道板組件支承在插入方位。
[0020]驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以安裝在支承件上。
[0021]驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以包括滾珠絲杠促動(dòng)器。
[0022]驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以包括鏈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0023]用于測(cè)量熔融材料的液面高度的系統(tǒng)可以包括激光測(cè)量系統(tǒng)。[0024]控制系統(tǒng)可以包括具有CPU和存儲(chǔ)器的可編程控制單元。
[0025]熔爐可以是金屬澆鑄熔爐。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種操作根據(jù)第一方面的裝置的方法，該方法包括:選擇地以用于攪拌熔爐中的熔融材料的攪拌模式或者以用于通過(guò)該口從熔爐腔室中抽取熔融材料的取出模式操作該裝置。
[0027]當(dāng)該裝置在攪拌模式中操作時(shí)，該方法可以包括沿第一方向操作感應(yīng)單元，以便在槽道板組件從該口退出的情況下使熔融材料從該口向下流入熔爐腔室中。
[0028]當(dāng)該裝置在取出模式下操作時(shí)，該方法可以包括:沿第二方向操作感應(yīng)單元，以便使熔融材料從熔爐腔室沿該口的下壁向上流動(dòng)；以及使用驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)在控制系統(tǒng)的控制下操作成使得槽道板組件前進(jìn)至該口內(nèi)，以使得只有槽道板組件的前邊緣區(qū)域浸沒(méi)在熔融材料中。
[0029]該方法可以包括當(dāng)熔融材料的液面高度下降時(shí)使得槽道板連續(xù)地前進(jìn)至該口中，以便保持使得前邊緣區(qū)域基本以合適浸沒(méi)深度D浸沒(méi)在熔融材料中。
[0030]也可選擇，該方法可以包括當(dāng)熔融材料的液面高度下降時(shí)使得槽道板組件在分散的步驟中遞進(jìn)地前進(jìn)。該方法可以包括:首先使得槽道板組件從退出位置前進(jìn)，直到前邊緣浸沒(méi)至預(yù)定平均浸沒(méi)深度D加上偏差X，且在取出熔融材料時(shí)使得槽道板組件保持靜止；一旦浸沒(méi)深度已經(jīng)下降至D-X，就使得槽道板組件前進(jìn)，直到浸沒(méi)深度返回D+X ；以及再次使得槽道板組件保持靜止。該方法可以包括重復(fù)該步驟前進(jìn)順序，直到完全取出。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]下面將參考附圖通過(guò)非限定實(shí)例來(lái)介紹本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，附圖中:
[0032]圖2A至2D是穿過(guò)根據(jù)本發(fā)明的裝置的部件的、一系列示意剖視圖，連續(xù)表示了當(dāng)裝置在取出模式下使用時(shí)槽道板組件怎樣前進(jìn)至該口內(nèi)；
[0033]圖3是圖2A至D的裝置的滑動(dòng)組件形成部件在從下面向一側(cè)看時(shí)的透視圖；
[0034]圖4是圖3的滑動(dòng)組件在從上面向一側(cè)看時(shí)的透視圖；
[0035]圖5是圖3和4的滑動(dòng)組件的槽道板組件形成部件的側(cè)視圖；
[0036]圖6是圖5的槽道板組件的端視圖；
[0037]圖7是圖5的槽道板組件在從上面看時(shí)的平面圖；
[0038]圖8A至8D是圖2A至2D的裝置的部件的一系列示意視圖，連續(xù)表示了當(dāng)裝置在取出模式下使用時(shí)用于使得槽道板組件前進(jìn)至該口內(nèi)的第一方法；
[0039]圖9A和9B是圖2A至2D的裝置的部件的一系列示意視圖，連續(xù)表示了當(dāng)裝置在取出模式下使用時(shí)用于使得槽道板組件前進(jìn)至該口內(nèi)的第二方法；
[0040]圖10是根據(jù)本發(fā)明還一實(shí)施例的裝置的部件的透視圖；以及
[0041]圖11和12類似于圖5和7，但是表示了變化的槽道板組件。
【具體實(shí)施方式】
[0042]根據(jù)本發(fā)明的裝置10包括熔爐12，該熔爐12有主熔爐腔室14和與該主熔爐腔室14流體連通的口 16。在該實(shí)施例中，熔爐12形成用于澆鑄金屬的裝置的部件，并能夠?yàn)槿我夂线m類型。該口可從頂部進(jìn)入，并能夠用于將材料弓I入熔爐中，例如添加劑和/或廢棄金屬。該口還能夠用于從熔爐腔室中取出熔融金屬以便澆鑄。
[0043]口 16有在其上端處通向槽道部件20的傾斜下壁18。在使用中，槽道部件能夠通過(guò)連接另外的槽道部件而向外延伸，以便形成取出斜槽，該取出斜槽可以是澆鑄供給流槽。在剖視圖中，口 16的形狀大致為直角三角形，其中，傾斜下壁18與熔爐的豎直端壁22成大約55°角度。不過(guò)，該口并不必須構(gòu)成為直角三角形，傾斜壁的角度能夠變化，以便適合特殊用途，且例如能夠是在30°至66°范圍內(nèi)的任意值。
[0044]熔爐主腔室14、口 16和槽道部件20都襯有耐火材料，其中，它們以已知方式與熔融金屬接觸。根據(jù)要處理的材料的特性和遇到的溫度，能夠使用任意合適的耐火材料。內(nèi)襯該口的傾斜下壁和槽道部件的耐火材料可以成型為確定槽道，當(dāng)該裝置在取出模式下使用時(shí)熔融材料能夠流過(guò)該槽道。
[0045]該裝置包括:電磁感應(yīng)單元24(成線性感應(yīng)馬達(dá)的形式),該電磁感應(yīng)單元24安裝在口 16的傾斜下壁18上，用于在口 16內(nèi)的熔融金屬中產(chǎn)生流動(dòng)；以及槽道板組件26，該槽道板組件26能夠選擇地從該口中退出，如圖2A和8A中所示，或者引入該口中，以便與該口的傾斜下壁18—起確定取出槽道28，如圖2B至2D、圖8B至8D和圖9A、9B中所示。
[0046]感應(yīng)單元24可以稱為感應(yīng)攪拌裝置或者感應(yīng)運(yùn)動(dòng)裝置，因?yàn)樗闹饕δ苁鞘沟萌蹱t和/或該口中的流體金屬運(yùn)動(dòng)。盡管將產(chǎn)生一些熱量，但是這并不是感應(yīng)單元的主要目的，因此感應(yīng)單元并不是感應(yīng)加熱裝置。
[0047]感應(yīng)單元24為雙向，并能夠沿第一方向操作，以便在口 16中的金屬上產(chǎn)生向下力，從而建立向下方向沿該口的傾斜下壁進(jìn)入熔爐主腔室14的材料流動(dòng)，如圖8A中的箭頭A所示。在槽道板組件26退出的情況下，金屬?gòu)脑摽谙蛳铝魅胫髑皇抑袑⒃谌蹱t中建立材料的循環(huán)流動(dòng)，用于攪拌在主腔室中的材料。當(dāng)裝置置于取出模式時(shí)感應(yīng)單元24沿相反方向操作，以便在該口中的熔融金屬上產(chǎn)生向上力。當(dāng)與槽道板組件26(該槽道板組件26逐漸引入該口中，以便確定取出槽道28)結(jié)合使用時(shí)，這建立了從熔爐主腔室14通過(guò)取出槽道28至取出槽道部件20的熔融金屬流動(dòng)，如圖8B至8D、9A和9B中所示。
[0048]槽道板組件26安裝在滑動(dòng)組件30上，該滑動(dòng)組件30自身可運(yùn)動(dòng)地安裝在支承組件32上。支承組件32包括靜止框架34，該靜止框架34有布置在熔爐的豎直壁22附近的兩個(gè)間隔開的豎直部件36 (只能夠看見一個(gè)豎直部件)。支承臂38 (只能夠看見一個(gè)臂38)剛性地安裝在各豎直部件36上，并離開熔爐向前凸出。支承臂38在它們的遠(yuǎn)端處通過(guò)橫向部件40而相互連接。
[0049]支承組件還包括滑軌42，該滑軌42在其下端處可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在靜止支承框架34上并在兩個(gè)豎直部件36之間的位置處?；?2可從傾斜位置(如圖2A至2D中所示)運(yùn)動(dòng)至豎直位置(未示出)。在傾斜位置中，滑軌42的上端支承在框架橫向部件40上。當(dāng)滑軌處于傾斜位置時(shí)，滑動(dòng)組件30和槽道板組件26保持在合適的位置和方位，用于槽道板組件基本平行于傾斜下壁18地進(jìn)出該口 16。不過(guò)，當(dāng)槽道板組件26完全退出時(shí)，滑軌42能夠運(yùn)動(dòng)至豎直位置，以便使得滑動(dòng)組件和槽道板組件離開該口，從而更容易進(jìn)入該口。而且，滑軌42在傾斜位置和豎直位置之間的運(yùn)動(dòng)通過(guò)附接在滑軌的上端上的索纜44來(lái)控制，該索纜44纏繞在鼓筒46上，該鼓筒46由安裝在支承框架的一個(gè)或兩個(gè)豎直部件36上的電馬達(dá)47來(lái)驅(qū)動(dòng)。
[0050]在一些用途中，可能不需要或不希望滑軌42在豎直位置和傾斜位置之間樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。在這種情況下，索纜絞車結(jié)構(gòu)44、46、47能夠省略，且能夠使用簡(jiǎn)化的靜止支承框架34’(該靜止支承框架34’用于支承滑軌42的上端區(qū)域，如圖10中所示)而將滑軌42支承在傾斜位置，在該傾斜位置中，滑動(dòng)組件30和槽道板組件26對(duì)齊成用于進(jìn)出該口。槽道板組件26和滑動(dòng)組件30的結(jié)構(gòu)能夠最好由圖3至7看見。槽道板組件26有在它的上表面上的金屬支承框架48，該金屬支承框架48并不與該口中的熔融金屬接觸。該框架包括升高的安裝部分48a，用于附接在滑動(dòng)組件30和安裝部分48b上。多個(gè)板部分50附接在該金屬支承框架48的安裝部分48b上，這些板部分50由合適的耐火材料制造，并確定了板的連續(xù)下表面，該連續(xù)下表面用于與該口中的熔融金屬接觸。耐火板部分50具有成型的連接邊緣52，以便防止或限制熔融金屬在它們之間的移動(dòng)。最好如圖6中所示，耐火材料的板部分的前表面或下表面成型為有布置在兩個(gè)側(cè)部區(qū)域56之間的中心槽54，這兩個(gè)側(cè)部區(qū)域56接觸或者布置成緊鄰在該口的傾斜下壁18上的耐火襯墊。中心槽54與在傾斜下壁上的耐火襯墊一起確定了用于熔融金屬的取出槽道28，該耐火襯墊也可以有型面。中心槽54的形狀和尺寸設(shè)置成在熔融金屬?gòu)娜蹱t中取出時(shí)幫助確定熔融金屬的流速，并能夠因此形成型面。金屬插入件能夠布置在環(huán)繞中心槽54的耐火材料中，以便提高在槽內(nèi)的磁場(chǎng)。
[0051]在本實(shí)施例中，槽道板組件26有三個(gè)耐火材料板部分，但是該部分的數(shù)目能夠根據(jù)任意特殊用途的需要而變化。
[0052]在槽道板組件26的前端處的耐火材料板部分50a超過(guò)金屬框架向前凸出，以便確定槽道板組件的前邊緣區(qū)域58，該前邊緣區(qū)域58整個(gè)由耐火材料形成，并能夠浸入在該口中的熔融金屬中。
[0053]滑動(dòng)組件30包括管形滑動(dòng)部件60，該管形滑動(dòng)部件60布置在支承組件的滑軌42周圍，用于沿該滑軌運(yùn)動(dòng)。滑動(dòng)部件60可以提供有用于與滑軌接觸的輥或者其它低摩擦結(jié)構(gòu)，以便使得滑動(dòng)部件60很容易沿滑軌42運(yùn)動(dòng)。在本實(shí)施例中，滑軌42和滑動(dòng)部件在截面圖中都為直線形，因此滑動(dòng)部件不會(huì)繞滑軌旋轉(zhuǎn)，并將槽道板組件26保持在合適方位。一對(duì)支柱62從滑動(dòng)部件凸出，槽道板組件框架的凸出安裝部分48a安裝在該對(duì)支柱62上。槽道板26組件可以形成為滑動(dòng)組件的整體部件。
[0054]該裝置10有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)64，用于使得滑動(dòng)組件30沿滑軌42運(yùn)動(dòng)，并因此使得槽道板組件26相對(duì)于口 16運(yùn)動(dòng)。任意合適的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都能夠使用，但是在本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括滾珠絲杠類型促動(dòng)器，該滾珠絲杠類型促動(dòng)器有絲杠66，該絲杠66由電馬達(dá)68通過(guò)齒輪箱來(lái)驅(qū)動(dòng)。馬達(dá)和齒輪箱68安裝在滑軌的上端上，且絲杠平行于滑軌延伸，其中，它的下端接收于軸承70中，該軸承70相對(duì)于滑軌的下端固定。絲杠66穿過(guò)附接在滑動(dòng)組件上的滾珠螺母驅(qū)動(dòng)單元72，以使得絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成滑動(dòng)組件沿滑軌42的線性運(yùn)動(dòng)。在可選實(shí)施例中，鏈驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(在圖10中總體表示為73)能夠用于使得滑動(dòng)組件30沿滑軌42運(yùn)動(dòng)。由于安全原因，能夠使用雙鏈驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，以使得滑動(dòng)組件30在一個(gè)鏈斷裂的事故中并不落入該口內(nèi)。
[0055]滑動(dòng)組件30和(因此)槽道板組件26的運(yùn)動(dòng)由電子控制系統(tǒng)74來(lái)控制，該電子控制系統(tǒng)74包括具有CPU和存儲(chǔ)器的可編程控制單元76?？刂葡到y(tǒng)包括傳感器78，用于測(cè)量在熔爐中(特別是在該口中)的熔融材料的液面高度H，并用于向控制單元提供表示該材料的液面高度H的輸入信號(hào)。能夠使用任意合適的測(cè)量結(jié)構(gòu)，但是在本實(shí)施例中，傳感器78是激光傳感器，該激光傳感器測(cè)量從已知參考點(diǎn)至該口中的熔融金屬的頂部的距離。也能夠使用其它測(cè)量系統(tǒng)，這些測(cè)量系統(tǒng)可以包括光學(xué)、機(jī)械或超聲波裝置?？刂葡到y(tǒng)還包括反饋結(jié)構(gòu)，用于向控制單元76提供關(guān)于槽道板組件的位置的信息。這可以包括在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上使用一個(gè)或多個(gè)編碼器，但是能夠使用任意合適的反饋系統(tǒng)?？刂茊卧?6可以形成用于熔爐的總體控制單元的一部分，或者它可以與熔爐上的其它控制系統(tǒng)分離。
[0056]下面將介紹裝置10的操作。
[0057]為了在攪拌模式中用于攪拌熔爐腔室14中的熔融材料，槽道板組件26從口 16退出，如圖8A中所示。感應(yīng)單元24沿第一方向操作，以便誘導(dǎo)熔融材料沿傾斜下壁18向下流入熔爐腔室14中。這建立了熔融材料在熔爐腔室中的循環(huán)流動(dòng)，如圖8A中的箭頭A所
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[0058]當(dāng)希望從熔爐中取出熔融材料時(shí)(例如用于澆鑄目的)，裝置10能夠在取出模式中操作。在取出模式中，感應(yīng)單元24沿相反方向操作，以便產(chǎn)生熔融材料從熔爐腔室14沿該口的下壁向上流動(dòng)，且槽道板組件26引入該口內(nèi)，以便確定取出槽道28。首先，槽道板組件26將完全退出，且控制系統(tǒng)74起動(dòng)驅(qū)動(dòng)器64，以便使得槽道板組件26前進(jìn)至該口 16中，直到僅僅槽道板組件的前邊緣區(qū)域58浸入熔融材料中預(yù)定深度D。通常，該口的傾斜下壁18超過(guò)熔融材料的液面高度向上延伸，因此，取出槽道28主要在熔融材料的液面高度H上面確定于槽道板組件26和傾斜下壁之間，熔融材料由感應(yīng)單元24驅(qū)動(dòng)通過(guò)該取出槽道28，以便進(jìn)入槽道部件20。當(dāng)熔融材料的液面高度H降低時(shí)，控制系統(tǒng)74使得槽道板組件26前進(jìn)，以使得前邊緣區(qū)域58的一部分保持浸沒(méi)在熔融材料中，直到取出處理完成。
[0059]當(dāng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)64的分辨率(resolution)允許時(shí)，控制系統(tǒng)74能夠布置成在熔融材料的液面高度H下降時(shí)使得槽道板組件26成比例地運(yùn)動(dòng)，這樣，前邊緣區(qū)域58在整個(gè)取出處理過(guò)程中都保持在基本恒定的浸沒(méi)深度D。這在圖SB至8D中表示。
[0060]也可選擇，控制系統(tǒng)74能夠設(shè)置成使得槽道板組件26在分散的步驟中遞進(jìn)地前進(jìn)。在圖9A和9B所示的一個(gè)實(shí)施例中，控制系統(tǒng)起動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)64，以便使得槽道板組件26前進(jìn)，直到前邊緣區(qū)域58浸沒(méi)至預(yù)定平均浸沒(méi)深度D加上偏差X。當(dāng)取出繼續(xù)時(shí)，槽道板組件26保持靜止，直到浸沒(méi)深度下降至D-X。然后，控制系統(tǒng)重新起動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)64，以便使得槽道板組件前進(jìn)，直到浸沒(méi)深度返回D+X。重復(fù)該步驟順序前進(jìn)，直到完全取出。根據(jù)澆鑄要求和設(shè)備的物理幾何形狀，平均浸沒(méi)深度D和偏差X能夠計(jì)算成適合任意特殊設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，D在150mm至380mm的范圍內(nèi)，X在40mm至60mm的范圍。
[0061]根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法提供了一種通用系統(tǒng)，其中，安裝在熔爐口的傾斜下壁上的感應(yīng)單元能夠有效地用于攪拌熔爐中的熔融材料或者用于將材料泵送至口外用于澆鑄或其它目的。因?yàn)橹挥胁鄣腊褰M件的前邊緣區(qū)域浸沒(méi)在熔融材料中，因此只有前邊緣區(qū)域需要整個(gè)由耐火材料構(gòu)成。槽道板組件的其余部分能夠由施加在金屬支承結(jié)構(gòu)上的耐火襯墊來(lái)形成。當(dāng)與整個(gè)由耐火材料制造的板比較時(shí)，這具有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)完整性，從而能夠使用更小的耐火材料部分和更容易制造。
[0062]圖11和12表示了槽道板組件26’的變化形式，該槽道板組件26’能夠用于根據(jù)本發(fā)明的裝置中。槽道板組件26’與前述槽道板組件26基本相同，因此只詳細(xì)介紹區(qū)別。
[0063]在變化的槽道板組件26’中,框架的安裝部分48b’(耐火板部分50’安裝在該安裝部分48b’上)為層疊安裝板80的形式。層疊安裝板80由焊接在一起的多個(gè)縱向鋼條82來(lái)形成。在本例中，在板部件80中有5個(gè)條82，但是在需要時(shí)也可以多于或少于5個(gè)。在測(cè)試中，使用層疊的鋼板部件80 (而不是單個(gè)實(shí)體安裝板或者安裝框架)表現(xiàn)為提高了由感應(yīng)單元24產(chǎn)生的磁場(chǎng)。盡管并不希望由特殊理論來(lái)限制，但是可以認(rèn)為，層疊板結(jié)構(gòu)以變壓器芯的方式起作用，以便提高磁場(chǎng)。
[0064]在變化的槽道板組件26’中，與前述實(shí)施例30相比，前部耐火板部分50a’進(jìn)一步超過(guò)框架48’的端部凸出，框架48’因此縮短。前部耐火板部分50a’的前邊緣部分(該前邊緣部分超過(guò)支承框架48’凸出)有在它的后部或上表面上豎直向上延伸的中心楔形翅片84。翅片84的后端抵靠和附接在框架48’的升高安裝部分48a’的前端上。這幫助抵抗彎曲力，特別是在前部耐火板部分50a’中。翅片84是前部耐火板部分50a’的整體部件，并由耐火材料制造。用于將耐火板50’附接在框架48’上的固定件86澆鑄至耐火板50’中。固定件86可以成具有螺紋的栓柱形式，用于穿過(guò)在框架48’中的相應(yīng)孔插入。
[0065]應(yīng)當(dāng)知道，在變化的槽道板組件26’中使用的耐火板結(jié)構(gòu)可以適合地用于沒(méi)有層疊板部件80的框架48，反之亦然。
[0066]盡管已經(jīng)通過(guò)目前認(rèn)為最實(shí)用和優(yōu)選的實(shí)施例來(lái)介紹了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)知道，本發(fā)明并不局限于所述結(jié)構(gòu)，而是將覆蓋包含在本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的多種變化和等效結(jié)構(gòu)。
[0067]在本說(shuō)明書中使用了術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”、“具有”或“有”，它們將解釋為指明存在所述的特征、整數(shù)、步驟或部件，但是并不排斥存在或附加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整數(shù)、步驟、部件或者它們的組。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在熔融材料中產(chǎn)生流動(dòng)的裝置，該裝置包括:熔爐，該熔爐有熔爐腔室；口，該口與熔爐腔室流體連通，并有傾斜下壁；雙向感應(yīng)單元，該雙向感應(yīng)單元安裝在該口的傾斜下壁上，用于在該口內(nèi)的熔融材料中產(chǎn)生流動(dòng)；能退出的槽道板組件，該槽道板組件能選擇地定位在該口中，以便在槽道板組件和傾斜下壁之間確定用于熔融材料的取出流動(dòng)槽道；驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，用于使得槽道板組件進(jìn)出該口 ；以及控制系統(tǒng)，用于控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括用于測(cè)量在該口中的熔融材料的液面高度的傳感器系統(tǒng)以及用于提供關(guān)于槽道板組件的位置的信息的反饋系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中:該裝置能夠在取出模式下操作，以便通過(guò)該口從熔爐腔室取出熔融材料，當(dāng)在取出模式下操作時(shí)，控制系統(tǒng)設(shè)置成響應(yīng)由傳感器系統(tǒng)檢測(cè)的熔融材料的液面高度的下降而使得槽道板組件連續(xù)地前進(jìn)至該口內(nèi)，以便保持使得前邊緣區(qū)域基本以合適的浸沒(méi)深度D浸沒(méi)在熔融材料中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中:該裝置能夠在取出模式下操作，以便通過(guò)該口從熔爐腔室取出熔融材料，當(dāng)在取出模式中操作時(shí)，控制系統(tǒng)設(shè)置成響應(yīng)由傳感器系統(tǒng)檢測(cè)的熔融材料的液面高度的下降而使得槽道板組件在分散的步驟中遞進(jìn)地前進(jìn)至口中，以便保持使得前邊緣區(qū)域浸沒(méi)在熔融材料中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中:控制系統(tǒng)設(shè)置成使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)起動(dòng)，以便使得槽道板組件前進(jìn)，直到前邊緣區(qū)域浸沒(méi)至預(yù)定平均浸沒(méi)深度D加上偏差X，然后保持槽道板組件靜止，控制系統(tǒng)設(shè)置成隨后當(dāng)浸沒(méi)深度下降至D-X時(shí)使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)重新起動(dòng)，以便使得槽道板組件進(jìn)一步前進(jìn)，直到浸沒(méi)深度返回D+X，并重復(fù)該步驟順序前進(jìn)，直到完全取出。
5.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中:槽道板組件的前邊緣區(qū)域整個(gè)由耐火材料制造。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中:槽道板組件包括由非耐火材料(例如金屬)制造的支承結(jié)構(gòu)，耐火材料安裝在該支承結(jié)構(gòu)上，以便形成前邊緣區(qū)域和底面，該底面確定了取出流動(dòng)槽道。
7.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中:槽道板組件的、對(duì)著該口的下壁的底面成型為確定取出流動(dòng)槽道。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中:槽道板組件的底面成型為確定沿槽道板組件的長(zhǎng)度延伸的槽。
9.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中:槽道板組件安裝在支承件上，用于進(jìn)出該口的運(yùn)動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中:支承件設(shè)置成將槽道板組件保持在插入方位，在該插入方位中，槽道板組件的底面對(duì)齊成基本平行于該口的傾斜下壁，用于插入該口中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中:支承件是能運(yùn)動(dòng)的，這樣，槽道板組件能夠在從該口退出時(shí)尚開插入方位。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中:支承件包括滑軌和滑動(dòng)組件，該滑動(dòng)組件安裝在滑軌上，用于沿該滑軌運(yùn)動(dòng)，槽道板組件安裝在滑動(dòng)組件上或形成該滑動(dòng)組件的一部分。
13.根據(jù)當(dāng)從屬于權(quán)利要求11時(shí)的權(quán)利要求12所述的裝置，其中:滑軌能樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在靜止支承框架上，用于在傾斜位置和豎直位置之間運(yùn)動(dòng)，在該傾斜位置中，該滑軌將槽道板組件支承在插入方位。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中:驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝在支承件上。
15.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中:驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括滾珠絲杠促動(dòng)器。
16.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中:用于測(cè)量熔融材料的液面高度的系統(tǒng)包括激光測(cè)量系統(tǒng)。
17.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中:控制系統(tǒng)包括具有CPU和存儲(chǔ)器的可編程控制單元。
18.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中:熔爐是金屬澆鑄熔爐。
19.一種用于在熔融材料中產(chǎn)生流動(dòng)的裝置，基本如前面參考附圖2至9所述和如附圖2至9所示。
20. 一種操作根據(jù)權(quán)利要求1至19中任意一項(xiàng)的裝置的方法，該方法包括:選擇地以用于攪拌熔爐中的熔融材料的攪拌模式或者以用于通過(guò)該口從熔爐腔室中抽取熔融材料的取出模式操作該裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中:當(dāng)該裝置在攪拌模式中操作時(shí)，該方法包括沿第一方向操作感應(yīng)單元，以便在槽道板組件從該口退出的情況下使熔融材料從該口向下流入熔爐腔室中。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的方法，其中:當(dāng)該裝置在取出模式中操作時(shí)，該方法包括:沿第二方向操作感應(yīng)單元，以便使熔融材料從熔爐腔室沿該口的下壁向上流動(dòng)；以及使用驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)在控制系統(tǒng)的控制下操作成使得槽道板組件前進(jìn)至該口內(nèi)，以使得只有槽道板組件的前邊緣區(qū)域浸沒(méi)在熔融材料中。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中:該方法包括當(dāng)熔融材料的液面高度下降時(shí)使得槽道板連續(xù)地前進(jìn)至該口中，以便保持使得前邊緣區(qū)域基本以合適浸沒(méi)深度D浸沒(méi)在熔融材料中。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中:該方法包括當(dāng)熔融材料的液面高度下降時(shí)使得槽道板組件在分散的步驟中遞進(jìn)地前進(jìn)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中:該方法包括:首先使得槽道板組件從退出位置前進(jìn)，直到前邊緣浸沒(méi)至預(yù)定平均浸沒(méi)深度D加上偏差X，且在取出熔融材料時(shí)使得槽道板組件保持靜止；一旦浸沒(méi)深度已經(jīng)下降至D-X，就使得槽道板組件前進(jìn)，直到浸沒(méi)深度返回D+X ;以及再次使得槽道板組件保持靜止。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中:該方法包括重復(fù)該步驟前進(jìn)順序，直到完全取出。
27.一種操作根據(jù)權(quán)利要求1至19中任意一項(xiàng)的裝置的方法，基本如前面參考附圖2至9所述和如附圖2至9所示。
【文檔編號(hào)】F27B3/04GK103582794SQ201280011960
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月9日
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