用于在熔融材料中产生流动的装置

申请号 CN201280011960.7 申请日 2012-02-27 公开(公告)号 CN103582794A 公开(公告)日 2014-02-12
申请人 索利欧司热量有限公司; 发明人 G·格斯特;
摘要 本 发明 公开了一种装置,该装置包括:熔炉,该熔炉有熔炉腔室(14);口(16),该口与熔炉腔室 流体 连通,并有倾斜下壁(18);以及双向感应单元(24),该双向感应单元安装在口的倾斜下壁上,用于使在口中的熔融材料产生流动。能退出的槽道板组件(26)能选择地 定位 在口中,以便确定在槽道板组件和倾斜下壁之间的、用于熔融材料的取出流动槽道(28)。驱动结构(64)使得槽道板组件进出该口,且控制系统(74)进行控制,该控制系统包括用于测量在口中的熔融材料的液面高度的 传感器 系统(78)以及用于提供关于槽道板组件的 位置 的信息的反馈系统。还公开了操作该装置的方法。
权利要求

1.一种用于在熔融材料中产生流动的装置,该装置包括:熔炉,该熔炉有熔炉腔室;
口,该口与熔炉腔室流体连通,并有倾斜下壁;双向感应单元,该双向感应单元安装在该口的倾斜下壁上,用于在该口内的熔融材料中产生流动;能退出的槽道板组件,该槽道板组件能选择地定位在该口中,以便在槽道板组件和倾斜下壁之间确定用于熔融材料的取出流动槽道;驱动结构,用于使得槽道板组件进出该口;以及控制系统,用于控制驱动系统,该控制系统包括用于测量在该口中的熔融材料的液面高度的传感器系统以及用于提供关于槽道板组件的位置的信息的反馈系统。
2.根据权利要求1所述的装置,其中:该装置能够在取出模式下操作,以便通过该口从熔炉腔室取出熔融材料,当在取出模式下操作时,控制系统设置成响应由传感器系统检测的熔融材料的液面高度的下降而使得槽道板组件连续地前进至该口内,以便保持使得前边缘区域基本以合适的浸没深度D浸没在熔融材料中。
3.根据权利要求1所述的装置,其中:该装置能够在取出模式下操作,以便通过该口从熔炉腔室取出熔融材料,当在取出模式中操作时,控制系统设置成响应由传感器系统检测的熔融材料的液面高度的下降而使得槽道板组件在分散的步骤中递进地前进至口中,以便保持使得前边缘区域浸没在熔融材料中。
4.根据权利要求3所述的装置,其中:控制系统设置成使驱动系统起动,以便使得槽道板组件前进,直到前边缘区域浸没至预定平均浸没深度D加上偏差X,然后保持槽道板组件静止,控制系统设置成随后当浸没深度下降至D-X时使驱动系统重新起动,以便使得槽道板组件进一步前进,直到浸没深度返回D+X,并重复该步骤顺序前进,直到完全取出。
5.根据前述任意一项权利要求所述的装置,其中:槽道板组件的前边缘区域整个由耐火材料制造。
6.根据权利要求5所述的装置,其中:槽道板组件包括由非耐火材料(例如金属)制造的支承结构,耐火材料安装在该支承结构上,以便形成前边缘区域和底面,该底面确定了取出流动槽道。
7.根据前述任意一项权利要求所述的装置,其中:槽道板组件的、对着该口的下壁的底面成型为确定取出流动槽道。
8.根据权利要求7所述的装置,其中:槽道板组件的底面成型为确定沿槽道板组件的长度延伸的槽。
9.根据前述任意一项权利要求所述的装置,其中:槽道板组件安装在支承件上,用于进出该口的运动。
10.根据权利要求9所述的装置,其中:支承件设置成将槽道板组件保持在插入方位,在该插入方位中,槽道板组件的底面对齐成基本平行于该口的倾斜下壁,用于插入该口中。
11.根据权利要求10所述的装置,其中:支承件是能运动的,这样,槽道板组件能够在从该口退出时离开插入方位。
12.根据权利要求9至11中任意一项所述的装置,其中:支承件包括滑轨和滑动组件,该滑动组件安装在滑轨上,用于沿该滑轨运动,槽道板组件安装在滑动组件上或形成该滑动组件的一部分。
13.根据当从属于权利要求11时的权利要求12所述的装置,其中:滑轨能枢轴转动地安装在静止支承框架上,用于在倾斜位置和竖直位置之间运动,在该倾斜位置中,该滑轨将槽道板组件支承在插入方位。
14.根据权利要求9至13中任意一项所述的装置,其中:驱动系统安装在支承件上。
15.根据前述任意一项权利要求所述的装置,其中:驱动系统包括滚珠丝杠促动器。
16.根据前述任意一项权利要求所述的装置,其中:用于测量熔融材料的液面高度的系统包括激光测量系统。
17.根据前述任意一项权利要求所述的装置,其中:控制系统包括具有CPU和存储器的可编程控制单元。
18.根据前述任意一项权利要求所述的装置,其中:熔炉是金属浇铸熔炉。
19.一种用于在熔融材料中产生流动的装置,基本如前面参考附图2至9所述和如附图
2至9所示。
20.一种操作根据权利要求1至19中任意一项的装置的方法,该方法包括:选择地以用于搅拌熔炉中的熔融材料的搅拌模式或者以用于通过该口从熔炉腔室中抽取熔融材料的取出模式操作该装置。
21.根据权利要求20所述的方法,其中:当该装置在搅拌模式中操作时,该方法包括沿第一方向操作感应单元,以便在槽道板组件从该口退出的情况下使熔融材料从该口向下流入熔炉腔室中。
22.根据权利要求20或21所述的方法,其中:当该装置在取出模式中操作时,该方法包括:沿第二方向操作感应单元,以便使熔融材料从熔炉腔室沿该口的下壁向上流动;以及使用驱动系统来在控制系统的控制下操作成使得槽道板组件前进至该口内,以使得只有槽道板组件的前边缘区域浸没在熔融材料中。
23.根据权利要求22所述的方法,其中:该方法包括当熔融材料的液面高度下降时使得槽道板连续地前进至该口中,以便保持使得前边缘区域基本以合适浸没深度D浸没在熔融材料中。
24.根据权利要求22所述的方法,其中:该方法包括当熔融材料的液面高度下降时使得槽道板组件在分散的步骤中递进地前进。
25.根据权利要求24所述的方法,其中:该方法包括:首先使得槽道板组件从退出位置前进,直到前边缘浸没至预定平均浸没深度D加上偏差X,且在取出熔融材料时使得槽道板组件保持静止;一旦浸没深度已经下降至D-X,就使得槽道板组件前进,直到浸没深度返回D+X;以及再次使得槽道板组件保持静止。
26.根据权利要求25所述的方法,其中:该方法包括重复该步骤前进顺序,直到完全取出。
27.一种操作根据权利要求1至19中任意一项的装置的方法,基本如前面参考附图2至9所述和如附图2至9所示。

说明书全文

用于在熔融材料中产生流动的装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于在导电熔融材料中产生流动的装置。特别是,本发明涉及一种装置,该装置包括:熔炉,该熔炉有口;以及电磁感应单元,该电磁感应单元安装在口上,该电磁感应单元能够在第一模式中使用,以便搅拌在熔炉的腔室内的熔融材料,还能够在第二模式中使用,以便使得熔融材料通过口而从熔炉腔室中取出,用于浇铸或其它目的。本发明还涉及操作该装置的方法。

背景技术

[0002] 在整个说明书中(包括权利要求),术语“熔融材料”应当理解为是指导电熔融材料,除非另外明确说明。而且,术语“金属”(包括“熔融金属”)应当理解为包括合金,该合金可以包括非金属材料或添加剂,只要材料整个保持导电性
[0003] 已知提供用于熔化和精炼金属材料(包括或者其它材料)的熔炉。熔炉还用于使废弃金属再循环。熔炉或其它装置的、与熔融材料接触或浸入该熔融材料中的表面通常将由耐火材料制造或者衬有耐火材料。在本文中,耐火材料能够是在遇到高温时化学和物理稳定的任意合适材料,它基本不受所述熔融材料的影响。
[0004] 还公认能够通过搅拌熔炉腔室中的熔融材料来改进熔化和精炼处理。搅拌熔融金属使得热量更均匀地分配至整个熔融物中,并因此提高处理的效率。当另外的固态材料(例如用于再循环的废弃金属和/或添加剂)引入熔炉内的熔融物中时,搅拌能够帮助固态材料与熔融物更快速地混合。
[0005] 已知提供成电磁感应单元(一种线性感应达)形式的搅拌装置,该电磁感应单元定位在熔炉下面并在邻近熔炉底壁的平平面中。由感应单元产生的磁场穿过在熔炉底部的相对较厚板和内部耐火衬垫来作用,以便在水平平面中缓慢地搅拌熔融材料,以试图使得热量均匀地散布在整个熔融物中。不过,可以相信,熔融金属的这种处理可能至少在某些用途中有缺点。例如,当将另外的废弃金属材料或合金添加剂(例如)在熔融物的顶部引入熔炉中时,由电磁感应单元提供的搅拌作用对于使得新的废弃金属材料/添加剂均匀地混合在整个熔融物中并不起到很大作用。通常,废弃金属材料/添加剂将非常轻(特别是硅添加剂),并当它在水平面内环绕搅拌时将简单地浮在熔融物的表面上,而不是例如向下拖入熔融金属中,其中,它能够更快速和有效地熔化和混合。再有,具有较高的表面积与质量比的废弃金属(例如切碎的铝饮料罐)只是漂浮在熔融物的顶上并化,而不是浸没在熔融物槽内以便以高效的方式进行熔化和再循环。
[0006] 而且,为了搅拌金属,必须使得感应单元提供深磁场,该磁场通过熔炉结构传播,以便穿透到熔炉内的熔融材料中。这需要感应器件在非常低的频率(通常为1Hz或更低)下操作。因此,搅拌速度较低。
[0007] 申请人在WO03/106668中提出了将电磁感应单元安装在熔炉口的倾斜下壁上,以便在熔融金属中诱导流动,该流动具有在熔炉腔室中的竖直分量和水平分量。这种结构能够用于帮助将废弃材料或者添加剂向下拉入熔融材料中,以便帮助混合。如所述,电磁感应单元通过在口中在一端处产生向下的材料流动而在熔炉腔室内建立材料的循环流动。因为电磁场不需要像先前已知的结构那样远地穿透到熔融材料中,因此可能使用能够在高达60Hz频率下操作的电磁感应单元,但是该电磁感应单元产生较浅的磁场。这很有利,因为它能够获得相对较快的流动速率,从而导致提高混合的灵活性。
[0008] 还已知使用安装在熔炉口的倾斜下壁上的感应单元来诱导向上流动,以便通过该口来将熔融材料吸出熔炉腔室用于浇铸。为了产生流动,在熔融金属中产生的向上必须克服摩擦阻力和重力。在已知结构中,这需要使用槽道板,该槽道板永久性地固定在腔室的下壁的耐火衬垫上,以便在感应器单元附近确定在口中的节流槽道,熔融金属能够通过该节流槽道而由感应单元送至浇铸供给流槽。典型的已知结构在图1中表示,该图1在剖视图中表示了熔炉1的一端有腔室2和取出口3,该取出口3通向浇铸供给流槽或沟槽4。感应单元5安装在口的倾斜下壁6的外侧,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衬垫中,以便确定狭窄的节流槽道8。感应单元5操作成使槽道8中的熔融金属向上流动,以便将熔融金属从熔炉腔室2泵送至浇铸供给流槽4中。
[0009] 两种已知结构都很好地工作,但是申请人注意到迄今为止,还没有发展出这样的已知结构,它使得在熔炉的口上的感应单元能够选择地用于搅拌在熔炉腔室中的熔融金属以及作为泵来通过该口从熔炉腔室取出熔融金属。这是因为当槽道板就位时,感应单元不能在熔炉腔室中建立熔融金属的循环以便产生有效搅拌,而当槽道板省略时,感应单元不能使在口中的熔融金属产生向上流动以便以控制的方式将熔融金属从熔炉腔室泵送至浇铸供给流槽中。因此,已知结构设置成用于搅拌或取出,但是不能用于两者。尽管能够在熔炉上提供两个口,各口有感应单元,且一个口设置成使得感应单元操作成搅拌在熔炉腔室中的金属,而另一口设置为取出口,但是这大大增加了装置的成本,且可能不现实(在空间限制为不允许使用第二口时)。

发明内容

[0010] 本发明的目的是提供一种用于在导电熔融材料中产生流动的改进装置,它克服或者至少减轻了已知结构的缺点。
[0011] 本发明的还一目的是提供一种改进装置,它包括:熔炉,该熔炉有口;以及电磁感应单元,该电磁感应单元安装在该口上,该电磁感应单元能够以第一模式用于搅拌在熔炉的腔室内的熔融材料,并能够以第二模式通过该口从熔炉腔室中取出熔融材料用于浇铸或其它目的。
[0012] 本发明的还一目的是提供一种操作该装置的改进方法。
[0013] 根据本发明的第一方面,提供了一种用于在熔融材料中产生流动的装置,该装置包括:熔炉,该熔炉有熔炉腔室;口,该口与熔炉腔室流体连通,并有倾斜下壁;双向感应单元,该双向感应单元安装在该口的倾斜下壁上,用于在该口内的熔融材料中产生流动;能退出的槽道板组件,该槽道板组件能选择地定位在该口中,以便确定在槽道板组件和倾斜下壁之间的、用于熔融材料的取出流动槽道;驱动结构,用于使得槽道板进出该口;以及控制系统,用于控制驱动系统,该控制系统包括用于测量在该口中的熔融材料的液面高度的传感器系统以及用于提供关于槽道板组件的位置的信息的反馈系统。
[0014] 根据本发明第一方面的装置能够在搅拌模式中操作,以便搅拌熔炉腔室中的熔融材料,或者能够在取出模式中操作,在该取出模式中,熔融材料通过该口而从熔炉腔室吸出,用于浇铸或其它目的。在搅拌模式中,槽道板组件从该口退出,且感应单元沿第一方向操作,以便使熔融材料从该口向下流入熔炉腔室中。在取出模式中,感应单元沿相反的第二方向操作,以便诱导熔融材料从熔炉腔室沿该口的下壁向上流动,且当进行取出时,槽道板组件通过驱动系统而逐渐引入该口中,该驱动系统在控制系统的控制下操作,这样,取出槽道形成于槽道板组件和该口的倾斜下壁之间,材料能够流过该取出槽道以便离开该口。控制系统响应来自检测系统和反馈系统的信息来调节驱动系统,这样,只有槽道板组件的前边缘区域浸没在熔融材料中,且当熔融材料的液面高度下降时,槽道板组件进一步前进至该口内,以便保持使得前边缘区域浸没在熔融材料中。
[0015] 控制系统可以设置成响应由传感器系统检测的、熔融材料的液面高度的下降而使得槽道板组件连续地前进至该口内,以便保持使得前边缘区域基本以合适的浸没深度D浸没在熔融材料中。
[0016] 也可选择,控制系统可以设置成响应由传感器系统检测的、熔融材料的液面高度的下降而使得槽道板组件在分散的步骤中递进地前进至该口中,以便保持使得前边缘区域浸没在熔融材料中。控制系统可以设置成起动驱动系统,以便使得槽道板组件前进,直到前边缘区域浸没至预定平均浸没深度D加上偏差X,然后保持槽道板静止,控制系统设置成随后当浸没深度下降至D-X时重新起动驱动系统,以便使得槽道板组件进一步前进,直到浸没深度返回D+X,并重复该步骤顺序前进,直到完全取出。
[0017] 槽道板组件的前边缘区域可以整个由耐火材料制造。槽道板组件可以包括由非耐火材料制造的支承结构,耐火材料安装在该支承结构上,以便形成前边缘区域和底面,该底面确定了取出流动槽道。支承结构可以由金属(例如钢)制造。支承结构可以包括安装板,耐火材料安装在该安装板上。安装板可以层叠,并可以包括附接在一起的多个纵向条。条可以由钢制造,并可以焊接在一起。耐火材料可以包括多个耐火材料板部分,这些耐火材料板部分安装在支承结构上,并包括前部板部分,该前部板部分的一部分超过支承结构延伸,以便形成槽道板组件的前边缘区域。前部板部分的、超过支承结构延伸的部分可以有在它的上表面上的竖直翅片,该竖直翅片与支承结构相抵。翅片可以附接在支承结构上。
[0018] 槽道板组件的、对着该口的下壁的底面可以成型为确定取出流动槽道。槽道板组件的底面可以成型为确定沿槽道板组件的长度延伸的槽。
[0019] 槽道板组件可以安装在支承件上,用于进出该口。支承件可以设置成将槽道板组件保持在插入方位,在该插入方位中,槽道板的底面对齐成基本平行于该口的倾斜下壁,用于插入该口中。支承件可以是可运动的,这样,槽道板组件能够在它从该口退出时离开插入方位。支承件可以包括滑轨和滑动组件,该滑动组件安装在滑轨上,用于沿该滑轨运动,槽道板组件安装在滑动组件上或形成该滑动组件的一部分。滑轨能够可枢轴转动地安装在静止支承框架上,用于在倾斜位置和竖直位置之间运动,在该倾斜位置中,它将槽道板组件支承在插入方位。
[0020] 驱动系统可以安装在支承件上。
[0021] 驱动系统可以包括滚珠丝杠促动器。
[0022] 驱动系统可以包括链驱动机构。
[0023] 用于测量熔融材料的液面高度的系统可以包括激光测量系统。
[0024] 控制系统可以包括具有CPU和存储器的可编程控制单元。
[0025] 熔炉可以是金属浇铸熔炉。
[0026] 根据本发明的第二方面,提供了一种操作根据第一方面的装置的方法,该方法包括:选择地以用于搅拌熔炉中的熔融材料的搅拌模式或者以用于通过该口从熔炉腔室中抽取熔融材料的取出模式操作该装置。
[0027] 当该装置在搅拌模式中操作时,该方法可以包括沿第一方向操作感应单元,以便在槽道板组件从该口退出的情况下使熔融材料从该口向下流入熔炉腔室中。
[0028] 当该装置在取出模式下操作时,该方法可以包括:沿第二方向操作感应单元,以便使熔融材料从熔炉腔室沿该口的下壁向上流动;以及使用驱动系统来在控制系统的控制下操作成使得槽道板组件前进至该口内,以使得只有槽道板组件的前边缘区域浸没在熔融材料中。
[0029] 该方法可以包括当熔融材料的液面高度下降时使得槽道板连续地前进至该口中,以便保持使得前边缘区域基本以合适浸没深度D浸没在熔融材料中。
[0030] 也可选择,该方法可以包括当熔融材料的液面高度下降时使得槽道板组件在分散的步骤中递进地前进。该方法可以包括:首先使得槽道板组件从退出位置前进,直到前边缘浸没至预定平均浸没深度D加上偏差X,且在取出熔融材料时使得槽道板组件保持静止;一旦浸没深度已经下降至D-X,就使得槽道板组件前进,直到浸没深度返回D+X;以及再次使得槽道板组件保持静止。该方法可以包括重复该步骤前进顺序,直到完全取出。附图说明
[0031] 下面将参考附图通过非限定实例来介绍本发明的多个实施例,附图中:
[0032] 图2A至2D是穿过根据本发明的装置的部件的、一系列示意剖视图,连续表示了当装置在取出模式下使用时槽道板组件怎样前进至该口内;
[0033] 图3是图2A至D的装置的滑动组件形成部件在从下面向一侧看时的透视图;
[0034] 图4是图3的滑动组件在从上面向一侧看时的透视图;
[0035] 图5是图3和4的滑动组件的槽道板组件形成部件的侧视图;
[0036] 图6是图5的槽道板组件的端视图;
[0037] 图7是图5的槽道板组件在从上面看时的平面图;
[0038] 图8A至8D是图2A至2D的装置的部件的一系列示意视图,连续表示了当装置在取出模式下使用时用于使得槽道板组件前进至该口内的第一方法;
[0039] 图9A和9B是图2A至2D的装置的部件的一系列示意视图,连续表示了当装置在取出模式下使用时用于使得槽道板组件前进至该口内的第二方法;
[0040] 图10是根据本发明还一实施例的装置的部件的透视图;以及
[0041] 图11和12类似于图5和7,但是表示了变化的槽道板组件。

具体实施方式

[0042] 根据本发明的装置10包括熔炉12,该熔炉12有主熔炉腔室14和与该主熔炉腔室14流体连通的口16。在该实施例中,熔炉12形成用于浇铸金属的装置的部件,并能够为任意合适类型。该口可从顶部进入,并能够用于将材料引入熔炉中,例如添加剂和/或废弃金属。该口还能够用于从熔炉腔室中取出熔融金属以便浇铸。
[0043] 口16有在其上端处通向槽道部件20的倾斜下壁18。在使用中,槽道部件能够通过连接另外的槽道部件而向外延伸,以便形成取出斜槽,该取出斜槽可以是浇铸供给流槽。在剖视图中,口16的形状大致为直三角形,其中,倾斜下壁18与熔炉的竖直端壁22成大约55°角度。不过,该口并不必须构成为直角三角形,倾斜壁的角度能够变化,以便适合特殊用途,且例如能够是在30°至66°范围内的任意值。
[0044] 熔炉主腔室14、口16和槽道部件20都衬有耐火材料,其中,它们以已知方式与熔融金属接触。根据要处理的材料的特性和遇到的温度,能够使用任意合适的耐火材料。内衬该口的倾斜下壁和槽道部件的耐火材料可以成型为确定槽道,当该装置在取出模式下使用时熔融材料能够流过该槽道。
[0045] 该装置包括:电磁感应单元24(成线性感应马达的形式),该电磁感应单元24安装在口16的倾斜下壁18上,用于在口16内的熔融金属中产生流动;以及槽道板组件26,该槽道板组件26能够选择地从该口中退出,如图2A和8A中所示,或者引入该口中,以便与该口的倾斜下壁18一起确定取出槽道28,如图2B至2D、图8B至8D和图9A、9B中所示。
[0046] 感应单元24可以称为感应搅拌装置或者感应运动装置,因为它的主要功能是使得熔炉和/或该口中的流体金属运动。尽管将产生一些热量,但是这并不是感应单元的主要目的,因此感应单元并不是感应加热装置。
[0047] 感应单元24为双向,并能够沿第一方向操作,以便在口16中的金属上产生向下力,从而建立向下方向沿该口的倾斜下壁进入熔炉主腔室14的材料流动,如图8A中的箭头A所示。在槽道板组件26退出的情况下,金属从该口向下流入主腔室中将在熔炉中建立材料的循环流动,用于搅拌在主腔室中的材料。当装置置于取出模式时感应单元24沿相反方向操作,以便在该口中的熔融金属上产生向上力。当与槽道板组件26(该槽道板组件26逐渐引入该口中,以便确定取出槽道28)结合使用时,这建立了从熔炉主腔室14通过取出槽道28至取出槽道部件20的熔融金属流动,如图8B至8D、9A和9B中所示。
[0048] 槽道板组件26安装在滑动组件30上,该滑动组件30自身可运动地安装在支承组件32上。支承组件32包括静止框架34,该静止框架34有布置在熔炉的竖直壁22附近的两个间隔开的竖直部件36(只能够看见一个竖直部件)。支承臂38(只能够看见一个臂38)刚性地安装在各竖直部件36上,并离开熔炉向前凸出。支承臂38在它们的远端处通过横向部件40而相互连接。
[0049] 支承组件还包括滑轨42,该滑轨42在其下端处可枢轴转动地安装在静止支承框架34上并在两个竖直部件36之间的位置处。滑轨42可从倾斜位置(如图2A至2D中所示)运动至竖直位置(未示出)。在倾斜位置中,滑轨42的上端支承在框架横向部件40上。当滑轨处于倾斜位置时,滑动组件30和槽道板组件26保持在合适的位置和方位,用于槽道板组件基本平行于倾斜下壁18地进出该口16。不过,当槽道板组件26完全退出时,滑轨42能够运动至竖直位置,以便使得滑动组件和槽道板组件离开该口,从而更容易进入该口。而且,滑轨42在倾斜位置和竖直位置之间的运动通过附接在滑轨的上端上的索缆44来控制,该索缆44缠绕在鼓筒46上,该鼓筒46由安装在支承框架的一个或两个竖直部件36上的电马达47来驱动。
[0050] 在一些用途中,可能不需要或不希望滑轨42在竖直位置和倾斜位置之间枢轴转动。在这种情况下,索缆绞车结构44、46、47能够省略,且能够使用简化的静止支承框架34'(该静止支承框架34'用于支承滑轨42的上端区域,如图10中所示)而将滑轨42支承在倾斜位置,在该倾斜位置中,滑动组件30和槽道板组件26对齐成用于进出该口。槽道板组件26和滑动组件30的结构能够最好由图3至7看见。槽道板组件26有在它的上表面上的金属支承框架48,该金属支承框架48并不与该口中的熔融金属接触。该框架包括升高的安装部分48a,用于附接在滑动组件30和安装部分48b上。多个板部分50附接在该金属支承框架48的安装部分48b上,这些板部分50由合适的耐火材料制造,并确定了板的连续下表面,该连续下表面用于与该口中的熔融金属接触。耐火板部分50具有成型的连接边缘
52,以便防止或限制熔融金属在它们之间的移动。最好如图6中所示,耐火材料的板部分的前表面或下表面成型为有布置在两个侧部区域56之间的中心槽54,这两个侧部区域56接触或者布置成紧邻在该口的倾斜下壁18上的耐火衬垫。中心槽54与在倾斜下壁上的耐火衬垫一起确定了用于熔融金属的取出槽道28,该耐火衬垫也可以有型面。中心槽54的形状和尺寸设置成在熔融金属从熔炉中取出时帮助确定熔融金属的流速,并能够因此形成型面。金属插入件能够布置在环绕中心槽54的耐火材料中,以便提高在槽内的磁场。
[0051] 在本实施例中,槽道板组件26有三个耐火材料板部分,但是该部分的数目能够根据任意特殊用途的需要而变化。
[0052] 在槽道板组件26的前端处的耐火材料板部分50a超过金属框架向前凸出,以便确定槽道板组件的前边缘区域58,该前边缘区域58整个由耐火材料形成,并能够浸入在该口中的熔融金属中。
[0053] 滑动组件30包括管形滑动部件60,该管形滑动部件60布置在支承组件的滑轨42周围,用于沿该滑轨运动。滑动部件60可以提供有用于与滑轨接触的辊或者其它低摩擦结构,以便使得滑动部件60很容易沿滑轨42运动。在本实施例中,滑轨42和滑动部件在截面图中都为直线形,因此滑动部件不会绕滑轨旋转,并将槽道板组件26保持在合适方位。一对支柱62从滑动部件凸出,槽道板组件框架的凸出安装部分48a安装在该对支柱62上。
槽道板26组件可以形成为滑动组件的整体部件。
[0054] 该装置10有驱动系统64,用于使得滑动组件30沿滑轨42运动,并因此使得槽道板组件26相对于口16运动。任意合适的驱动系统都能够使用,但是在本实施例中,驱动系统包括滚珠丝杠类型促动器,该滚珠丝杠类型促动器有丝杠66,该丝杠66由电马达68通过齿轮箱来驱动。马达和齿轮箱68安装在滑轨的上端上,且丝杠平行于滑轨延伸,其中,它的下端接收于轴承70中,该轴承70相对于滑轨的下端固定。丝杠66穿过附接在滑动组件上的滚珠螺母驱动单元72,以使得丝杠的旋转运动转变成滑动组件沿滑轨42的线性运动。在可选实施例中,链驱动系统(在图10中总体表示为73)能够用于使得滑动组件30沿滑轨
42运动。由于安全原因,能够使用双链驱动结构,以使得滑动组件30在一个链断裂的事故中并不落入该口内。
[0055] 滑动组件30和(因此)槽道板组件26的运动由电子控制系统74来控制,该电子控制系统74包括具有CPU和存储器的可编程控制单元76。控制系统包括传感器78,用于测量在熔炉中(特别是在该口中)的熔融材料的液面高度H,并用于向控制单元提供表示该材料的液面高度H的输入信号。能够使用任意合适的测量结构,但是在本实施例中,传感器78是激光传感器,该激光传感器测量从已知参考点至该口中的熔融金属的顶部的距离。也能够使用其它测量系统,这些测量系统可以包括光学、机械或声波装置。控制系统还包括反馈结构,用于向控制单元76提供关于槽道板组件的位置的信息。这可以包括在驱动系统上使用一个或多个编码器,但是能够使用任意合适的反馈系统。控制单元76可以形成用于熔炉的总体控制单元的一部分,或者它可以与熔炉上的其它控制系统分离。
[0056] 下面将介绍装置10的操作。
[0057] 为了在搅拌模式中用于搅拌熔炉腔室14中的熔融材料,槽道板组件26从口16退出,如图8A中所示。感应单元24沿第一方向操作,以便诱导熔融材料沿倾斜下壁18向下流入熔炉腔室14中。这建立了熔融材料在熔炉腔室中的循环流动,如图8A中的箭头A所示。
[0058] 当希望从熔炉中取出熔融材料时(例如用于浇铸目的),装置10能够在取出模式中操作。在取出模式中,感应单元24沿相反方向操作,以便产生熔融材料从熔炉腔室14沿该口的下壁向上流动,且槽道板组件26引入该口内,以便确定取出槽道28。首先,槽道板组件26将完全退出,且控制系统74起动驱动器64,以便使得槽道板组件26前进至该口16中,直到仅仅槽道板组件的前边缘区域58浸入熔融材料中预定深度D。通常,该口的倾斜下壁
18超过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上面确定于槽道板组件26和倾斜下壁之间,熔融材料由感应单元24驱动通过该取出槽道28,以便进入槽道部件20。当熔融材料的液面高度H降低时,控制系统74使得槽道板组件26前进,以使得前边缘区域58的一部分保持浸没在熔融材料中,直到取出处理完成。
[0059] 当驱动系统64的分辨率(resolution)允许时,控制系统74能够布置成在熔融材料的液面高度H下降时使得槽道板组件26成比例地运动,这样,前边缘区域58在整个取出处理过程中都保持在基本恒定的浸没深度D。这在图8B至8D中表示。
[0060] 也可选择,控制系统74能够设置成使得槽道板组件26在分散的步骤中递进地前进。在图9A和9B所示的一个实施例中,控制系统起动驱动系统64,以便使得槽道板组件26前进,直到前边缘区域58浸没至预定平均浸没深度D加上偏差X。当取出继续时,槽道板组件26保持静止,直到浸没深度下降至D-X。然后,控制系统重新起动驱动系统64,以便使得槽道板组件前进,直到浸没深度返回D+X。重复该步骤顺序前进,直到完全取出。根据浇铸要求和设备的物理几何形状,平均浸没深度D和偏差X能够计算成适合任意特殊设备。
在一个实施例中,D在150mm至380mm的范围内,X在40mm至60mm的范围。
[0061] 根据本发明的装置和方法提供了一种通用系统,其中,安装在熔炉口的倾斜下壁上的感应单元能够有效地用于搅拌熔炉中的熔融材料或者用于将材料泵送至口外用于浇铸或其它目的。因为只有槽道板组件的前边缘区域浸没在熔融材料中,因此只有前边缘区域需要整个由耐火材料构成。槽道板组件的其余部分能够由施加在金属支承结构上的耐火衬垫来形成。当与整个由耐火材料制造的板比较时,这具有优良的结构完整性,从而能够使用更小的耐火材料部分和更容易制造。
[0062] 图11和12表示了槽道板组件26’的变化形式,该槽道板组件26’能够用于根据本发明的装置中。槽道板组件26’与前述槽道板组件26基本相同,因此只详细介绍区别。
[0063] 在变化的槽道板组件26’中,框架的安装部分48b’(耐火板部分50’安装在该安装部分48b’上)为层叠安装板80的形式。层叠安装板80由焊接在一起的多个纵向钢条82来形成。在本例中,在板部件80中有5个条82,但是在需要时也可以多于或少于5个。在测试中,使用层叠的钢板部件80(而不是单个实体安装板或者安装框架)表现为提高了由感应单元24产生的磁场。尽管并不希望由特殊理论来限制,但是可以认为,层叠板结构以变压器芯的方式起作用,以便提高磁场。
[0064] 在变化的槽道板组件26’中,与前述实施例30相比,前部耐火板部分50a’进一步超过框架48’的端部凸出,框架48’因此缩短。前部耐火板部分50a’的前边缘部分(该前边缘部分超过支承框架48’凸出)有在它的后部或上表面上竖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’的升高安装部分48a’的前端上。这帮助抵抗弯曲力,特别是在前部耐火板部分50a’中。翅片84是前部耐火板部分50a’的整体部件,并由耐火材料制造。用于将耐火板50’附接在框架48’上的固定件86浇铸至耐火板50’中。
固定件86可以成具有螺纹的栓柱形式,用于穿过在框架48’中的相应孔插入。
[0065] 应当知道,在变化的槽道板组件26’中使用的耐火板结构可以适合地用于没有层叠板部件80的框架48,反之亦然。
[0066] 尽管已经通过目前认为最实用和优选的实施例来介绍了本发明,但是应当知道,本发明并不局限于所述结构,而是将覆盖包含在本发明精神和范围内的多种变化和等效结构。
[0067] 在本说明书中使用了术语“包括”、“包含”、“具有”或“有”,它们将解释为指明存在所述的特征、整数、步骤或部件,但是并不排斥存在或附加一个或多个其它特征、整数、步骤、部件或者它们的组。
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