CN102794443B - 用于熔融金属的浇注浇包 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于熔融金属的浇注浇包。具体地，公开了铸造装置和使用铸造装置形成铸件的方法，铸造装置包括浇包，其具有中空内部，其适于在其中接收熔融材料；与中空内部流体连通的喷嘴，喷嘴具有在浇包之外放置的第一部分和在中空内部之内放置的第二部分；添加剂给料机，其与浇包的中空内部流体连通；气体导管，其与浇包的中空内部流体连通。

Description

用于熔融金属的浇注浇包
技术领域
本发明涉及一种装置和方法，该装置和方法用于以熔融材料填充浇包并且将熔融材料从浇包转移到铸模。
背景技术
将熔融材料（例如金属）浇注到铸模中是非常不稳定的过程，其影响铸件的内部完好性、表面状态和机械性能，例如抗拉强度、孔隙度、伸长率和硬度。目前在铸造业存在并使用多种不同设计的浸渍/浇注浇包。铸造通常使用高压模铸（HPDC）工艺或重力浇注铸造方法。浇包通常是用于铸造，其用于从保温炉至铸造机传送预测定量的熔融金属。然后熔融金属从浇包被浇注进入铸造机的容器，例如进入在HPDC工艺中的压铸储筒或重力浇注铸造工艺中的浇注池。对于大规模的生产铸造工艺，浇包正常地安装在机械或机器人操作装置上，其被编程来把浇包浸入保温炉中以获得预期量的熔融金属。然后机器人操作装置传送金属到铸造机并引起从浇包浇注金属进入铸造机。
使用常规的铸造方法，铸造浇包，和机器人操作装置，在将浇包浸入保温炉的时候，会产生大量的湍流。对于铝合金，此湍流可引起氧化物的形成，通常称为渣滓，或其他杂质，其可不利地影响铸造的质量。电磁泵在转移熔融金属到铸模的使用日益增长。由于电磁泵沉浸在熔融金属中，与传统的浇包有关的表面湍流和氧化物的产生被减到最小。不过，电磁泵会是昂贵的并且难以维护和修理。此外，电磁泵需要在全部时间里通电以产生使电磁泵和清洗***中的氧化物形成减到最小的偏压。此外，电磁泵要求的冷却空气可以产生从初始熔化温度开始的熔融金属的温度的变化。
添加剂可以被引入熔融金属，以修改微结构和增加由熔融金属形成的铸件的强度。添加剂包括那些例如钛碳铝、钛铝、铝锶，和钛硼。添加剂在熔融金属的凝固期间在熔融金属之内充当成核剂以控制晶体形成。当添加到加热的浇包时添加剂，例如钛硼的添加剂倾向于快速地蒸发。因此，添加剂必须策略上被添加到熔融金属，以确保在与熔融金属混合之前，添加剂不蒸发，添加剂必须充分地和均匀地与熔融金属混合。没有添加剂与熔融金属的正确混合，会产生不希望的铸造。
会是希望的提供改进的浇注浇包，其解决了常规的浇注浇包和电磁泵的缺点，同时确保添加剂希望的引入和混合到熔融金属中的时候。因而，会是期望的是，提供一种装置和方法，该装置和方法用于以熔融金属和添加剂静态填充浇包，以及用于将熔融金属从浇包转移到铸模，从而使熔融金属中的湍流最小化，以使得通过倾斜浇注铸造工艺形成的希望铸件中的缺陷最小化。
发明内容
与本发明统一且一致的，令人惊奇的发现了一种装置和方法，该装置和方法用于以熔融金属和添加剂静态填充浇包，以及用于将熔融金属从浇包转移到铸模，从而使熔融金属中的湍流最小化，以使得形成的希望铸件中的缺陷最小化。
在一个实施例中，铸造装置包括浇包，其具有中空内部；与中空内部流体连通的喷嘴，喷嘴具有在浇包之外放置的第一部分和在中空内部之内放置的第二部分；添加剂给料机与浇包的中空内部连通；气体导管与浇包的中空内部流体连通。
在另一个实施例中，铸造装置包括浇包，其具有开口，该开口与其中空内部流体连通；以及孔，该孔在其底部形成，浇包适于在其中接收熔融材料；喷嘴与中空内部流体连通，喷嘴具有在浇包之外放置的第一部分和在中空内部之内放置的第二部分；盖，其被置于开口上并与其形成流密密封；添加剂给料机与浇包的中空内部流体连通；气体导管与浇包的中空内部流体连通；以及塞子组件，其具有塞棒，该塞棒以其放置在中空内部中的部分穿过盖放置，以及塞子，其放置在其第一端上，该塞子适于有选择地塞住孔。
在另一个实施例中，一种用于转移熔融材料到铸模的方法包括将具有中空内部的浇包降低进入熔融材料源和降低促进流入中空内部的孔；通过孔以熔融材料填充浇包的内部；引入惰性气体到喷嘴的一部分；从熔融材料源去除浇包；使喷嘴接触铸模；以惰性气体增压中空内部以使熔融材料流入铸模。
本发明还提供了以下方案：
1. 一种铸造装置，包括：
浇包，其具有中空内部；
与中空内部流体连通的喷嘴，所述喷嘴具有在浇包之外放置的第一部分和在中空内部之内放置的第二部分；
添加剂给料机，其与浇包的中空内部连通；以及
气体导管，其与浇包的中空内部流体连通。
2. 根据方案1所述的铸造装置，其特征在于，浇包具有开口，所述开口与中空内部流体连通。
3. 根据方案2所述的铸造装置，其特征在于，其还包括盖，其被置于开口上并与其形成流密密封。
4. 根据方案1所述的铸造装置，其特征在于，添加剂给料机被置于盖中。
5. 根据方案1所述的铸造装置，其特征在于，添加剂给料机被置于喷嘴中。
6. 根据方案1所述的铸造装置，其特征在于，气体导管被置于盖中。
7. 根据方案1所述的铸造装置，其特征在于，其还包括接触探头，其被置于浇包的外部上。
8. 根据方案1所述的铸造装置，其特征在于，其还包括撇渣器，其在邻近其底部的浇包的外部上形成。
9. 根据方案1所述的铸造装置，其特征在于，孔在浇包的底部中形成。
10. 根据方案9所述的铸造装置，其特征在于，其还包括塞子组件，其具有塞棒，所述塞棒以其放置在中空内部中的部分穿过盖放置，以及塞子，其放置在其第一端上，所述塞子适于有选择地塞住孔。
11. 根据方案10所述的铸造装置，其特征在于，其还包括致动器，所述致动器放置在盖上，其连接到塞杆的第二端以有选择地使塞子塞住孔。
12. 根据方案1所述的铸造装置，其特征在于，其还包括压力传感器，其与中空内部连通。
13. 一种铸造装置，包括：
浇包，其具有开口，所述开口与其中空内部流体连通；以及孔，所述孔在其底部形成，所述浇包适于在其中接收熔融材料；
喷嘴，其与中空内部流体连通，喷嘴具有在浇包之外放置的第一部分和在中空内部之内放置的第二部分；
盖，其被置于开口上并与其形成流密密封；
添加剂给料机，其与浇包的中空内部流体连通；
气体导管，其与浇包的中空内部流体连通；以及
塞子组件，其具有塞棒，所述塞棒以其放置在中空内部中的部分穿过盖放置，以及塞子，其放置在其第一端上，所述塞子适于有选择地塞住孔。
14. 一种用于转移熔融材料到铸模的方法，所述方法包括：
将具有中空内部的浇包降低进入熔融材料源和降低促进流入中空内部的孔；
通过孔以熔融材料填充浇包的内部；
引入惰性气体到喷嘴的一部分；
从熔融材料源去除浇包；
使喷嘴接触铸模；以及
以惰性气体增压中空内部以使熔融材料流入铸模。
15. 根据方案14所述的方法，其特征在于，其还包括在填充步骤之前引入添加剂到中空内部。
16. 根据方案14所述的方法，其特征在于，其还包括在以惰性气体增压中空内部以使熔融材料流入铸模期间通过喷嘴引入添加剂到熔融材料。
17. 根据方案14所述的方法，其特征在于，其还包括降低浇包到熔融材料中直到放置在浇包的外部上的撇渣器的一部分浸入其中并且通过跨熔融材料的表面移动浇包来以撇渣器撇清熔融材料的表面。
18. 根据方案17所述的方法，其特征在于，其还包括旋转浇包直到放置在浇包的外部上的喷嘴的一部分浸入熔融材料中以促进填充步骤。
19. 根据方案14所述的方法，其特征在于，其还包括致动塞子组件以取下塞子，所述塞子形成与孔的流密密封，所述孔在浇包的底部形成，其促进填充步骤。
20. 根据方案19所述的方法，其特征在于，其还包括以惰性气体净化浇包。
附图说明
根据下文结合附图对优选实施例的详细描述，本发明的上述以及其它优点对于本领域技术人员来说将更加明显，在附图中：
图1是根据本发明的实施例的铸造装置的剖视图；
图2是图1的铸造装置和保温炉的浸入井的剖视图，铸造装置旋转和降低进入浸入井以用于填充操作；
图3是图2的铸造装置和浸入井的剖视图，其中铸造装置通过填充操作和在浸入井内而填充有熔融金属；
图4是图3的铸造装置的剖视图，其从浸入井去除；
图5是与铸模流体连通的图4的铸造装置的剖视图；
图6是根据本发明的另一实施例的铸造装置的剖视图；和
图7是根据本发明的另一实施例的铸造装置的剖视图。
具体实施方式
以下的详细说明和附图描述并显示了本发明的各种示例性实施例。这些说明和附图使本领域普通技术人员能够制造并使用本发明，且并不旨在以任何方式限制本发明的保护范围。关于公开的方法，提出的步骤实际上是示例性的，这样，所述步骤的顺序不是必要的或关键性的。
图1显示了根据本发明实施例的铸造装置10。该铸造装置10包括适于在其中接收熔融材料14（图2-5所示）的浇包12，提供与浇包12的中空内部20流体连通的喷嘴16，以及在内部20和大气之间形成基本上流密密封的盖18。可以理解的是，所述熔融材料14可以是希望的任何熔融材料，例如金属（如钢、铝以及其合金）或聚合材料。
浇包12是静态填充浇包，其具有在其外部上放置的撇渣器22。如在此使用的，术语“静态填充浇包”定义为一种适于在其中接收熔融材料的浇包，该浇包中熔融材料14的湍流、扰动和褶皱的量是最少的。浇包12具有基本上圆形截面形状，但是浇包12也可以具有任何截面形状，例如矩形、三角形、卵形等等。浇包12可由期望的任何常规的耐火材料形成，例如陶瓷或金属。撇渣器22是适于从液体材料撇出固体材料的筛。撇渣器22可以是固体材料，其包括多个孔，熔融材料14通过其被允许通过，或者撇渣器22可以是网。当喷嘴16邻近浇包12的底部24时，撇渣器22通常被放置于浇包12的相同侧。不过，撇渣器22可根据要求放置在浇包12上的任何地方。例如，撇渣器22可由适于经受熔融金属的高温的任意数量的非金属材料形成，例如石墨或碳化硅。在浇包12的顶部28中形成的开口26提供与其内部20的流体连通。开口26可根据要求具有任何尺寸与形状。在所示的实施例中，盖18形成与浇包12形成开口26的一部分的流密密封。例如，流密密封可通过焊接盖18到浇包12，利用粘合剂等等方式形成。替代地，盖18可与浇包12整体地形成，或者浇包12可以不需要盖18的方式形成。
喷嘴16是中空导管，其提供与浇包12的内部20的流体连通。喷嘴16放置通过邻近开口26的浇包12的侧壁。喷嘴16包括从浇包12至其外部向外延伸的第一部分30和延伸进入浇包12的内部20的第二部分32。第一部分30包括促进流经喷嘴16的孔31。第二部分32包括促进流经喷嘴16的孔33。第一部分30具有大于第二部分32内径的内径，但是部分30，32可具有相同内径或第二部分32可根据要求具有比第一部分30的内径更大的内径。第二部分32相对于第一部分30有角度地形成。第二部分32邻近浇包12的内部20的底部24终止，以在浇包12的填充期间使熔融材料14的液滴减到最小，因而促进其静态填充。如图示的，喷嘴16具有圆形截面，但是喷嘴16可根据要求具有任何横截面形状。例如，喷嘴16根据要求由例如陶瓷或金属的耐火材料形成。
盖18在浇包12的内部20和大气之间形成基本上流密密封，并且包括气体导管34，其提供与内部20的流体连通，添加剂给料机36，其提供与内部20的流体连通，以及压力传感器39，其与内部20连通。如图示的，盖18由不锈钢形成，但是盖18可以由适于经受熔融金属的高温的任何弹性材料形成。气体导管34和添加剂给料机36的每个都包括通过盖18放置并且形成与盖18的基本上流体密封的部分。气体导管34例如包括用于调节流动的装置38，例如阀，该流动从气体源（未示出）到浇包12的内部20。添加剂给料机36例如包括用于调节连通的装置40，例如阀，该连通从添加剂源（未示出）到浇包12的内部20。添加剂源可以是向内部20引入希望量的添加剂（未示出）的单体件或添加剂给料机，例如由Reading, PA的KB Alloys, Inc.出售的KB Alloys Rod Feeder。应理解为添加剂给料机36可以是添加剂给料机，其直接安装到装置10而不是导管和用于调节与添加剂给料机连通的装置。添加到内部20的添加剂可根据要求例如是钛碳铝、钛铝、铝锶，或钛硼。气体导管34和添加剂给料机36可根据要求例如由相同材料或不同材料形成，例如不锈钢或陶瓷。压力传感器39适于在装置10的内部20之内检测气态流体的压力。压力传感器39可与计算机或控制器或适于为流体增压曲线反馈和控制而接收并解释压力读数的其他装置电连通。
图2-5示出了在使用期间铸造装置10的各种位置。铸造装置10被本领域已知的机器人操作装置（未示出）传送和/或被旋转。机器人操作装置在添加剂源附近定位铸造装置10，添加剂给料机36与添加剂源连通。用于调节连通的装置40被打开，从添加剂源通过添加剂给料机36引入预期量的添加剂到铸造装置10的内部。一旦预期量的添加剂被引入，用于调节连通的装置40被关闭，铸造装置10被送往到炉子（未示出）的浸入井42以用于填料。为了抵抗与熔融材料14混合之前的添加剂氧化，添加剂刚好在以熔融材料14填充其之前被引入浇包12中。
为了用熔融材料14填充铸造装置10，铸造装置10在浸入井42上被降低直到至少一部分撇渣器22浸在熔融材料14中。一旦撇渣器22的部分浸在熔融材料14中，导致铸造装置10与熔融材料14的顶面的平面平行的平面中移动以使撇渣器22撇清熔融材料14的顶面，以从其上去除渣滓。通过从熔融材料14的顶面去除渣滓，铸造装置10可以被降低进入熔融材料14，其在基本上没有渣滓的浸入井42的区域中。如图2所示的，铸造装置10被降低进入熔融材料14中并被旋转直到喷嘴16的第一部分30的至少一部分浸在熔融材料14中。铸造装置10被降低进入熔融材料14直到被放置于浇包12的外部上的接触探头44与熔融材料14接触。一旦熔融材料14接触该接触探头44，电路被接地，其引起机器人操作装置停止降低铸造装置10。一旦喷嘴16的部分被降低进入熔融材料14中，熔融材料14将从浸入井42流过喷嘴16的第一部分30的孔31，流过喷嘴16的第二部分32，从孔33进入浇包12的内部20。由于喷嘴16的第二部分32邻近浇包12的底部24终止，熔融材料14的液滴减到最小，并且浇包12的填充是静态的。
一旦铸造装置10的浇包12填充有预期量的熔融材料14，铸造装置10被旋转到直立位置，其中盖18基本上与熔融材料14的顶面平行，最好如图3所示。导管46然后被放置成与喷嘴16的第一部分30接触和流体连通。例如，导管46与惰性气体源50流体连通并包括用于调节流动的装置48，例如阀。例如，惰性气体可以是N2。在第一部分30和导管46之间的接触基本上是流体密封的。一旦第一部分30和导管46流体连通，用于调节流动的装置48被打开，喷嘴16没有填充熔融材料14的部分填充来自源50的惰性气体52。惰性气体52可以在喷嘴16中稀释空气（或其他气体），或者惰性气体52可以排出空气，其从喷嘴16有选择地被排出。一旦喷嘴16填充有预期量的惰性气体52，用于调节流动的装置48被关闭。通过在装置10填充熔融材料14之后用惰性气体52填充喷嘴16，熔融材料14的氧化减到最小。一旦用于调节流动的装置48被关闭，导管46和第一部分30之间的接触被破坏，喷嘴16的孔31被盖54密封以防止惰性气体52从其中逸出，如图4所示。盖54可以铰接地或以其他方式连接到铸造装置10或根据要求与铸造装置10分离地形成。盖54根据要求可以是塞或其他加盖装置。然后铸造装置10通过机器人操作装置从浸入井42和熔融材料14被去除。使用盖54的替代方法，在铸造装置10从浸入井42传送期间，导管46可以保持与喷嘴16流密接触。
在填充以后，铸造装置10由机器人操作装置传送到铸模56，最好如图5所示。盖54从喷嘴16的孔31去除，并且喷嘴16密封地连接到铸模56，其带有与在铸模56之中形成的孔（未示出）流体连通的孔31。一旦铸造装置10和铸模56连接，用于调节流动的装置38被打开，使得惰性气体58流入内部20，以增压浇包12。如箭头60所示，内部20中的压力在熔融材料14上引起向下压力并使熔融材料14流经孔33，流过喷嘴16和从孔31进入铸模56。一旦铸模56被填充到预期的水平，用于调节流动的装置38被关闭以停止惰性气体58流入内部20。基于流体压力测量和通过喷嘴16的熔融材料14的预期的流动，进入内部的惰性气体58的流动可以根据要求增加，减少，或停止。机器人操作装置然后移动铸造装置10远离铸模56。在以熔融材料14再填充铸造装置10之前，铸造装置10可以用惰性气体净化。
图6显示根据本发明的另一实施例的铸造装置610。除了下文所述的之外，图6的实施例类似于图1的铸造装置10。结构与图1重复，在图6包括相同附图标记，其前面加上6（例如，6XX）。
该铸造装置610包括适于在其中接收熔融材料614的浇包612，提供与浇包612的中空内部620流体连通的喷嘴616，以及在内部620和大气之间形成基本上流密密封的盖618，以及塞子组件62。可以理解的是，所述熔融材料614可以是希望的任何熔融材料，例如金属（如钢、铝以及其合金）或聚合材料。
浇包612是静态填充浇包，其具有在其外部上放置的撇渣器622。浇包612具有基本上矩形截面形状，但是浇包12也可以具有任何截面形状，例如圆形、三角形、卵形等等。浇包612可由期望的任何常规的耐火材料形成，例如陶瓷或金属。撇渣器622是适于从液体材料撇出固体材料的筛。撇渣器622可以是固体材料，其包括多个孔，熔融材料614通过其被允许通过，或者撇渣器622可以是网。当喷嘴616邻近浇包612的底部624时，撇渣器622通常被放置于浇包612的相对侧。撇渣器622可根据要求放置在浇包612上的任何地方。不过，例如，撇渣器622可由适于经受熔融金属高温的任意数量的非金属材料形成，例如石墨或碳化硅的。在浇包612的顶部628中形成的开口626提供与其内部620的流体连通。开口626可根据要求具有任何尺寸与形状。在所示的实施例中，盖618形成与浇包612形成开口626的一部分的流密密封。例如，流密密封可通过焊接盖618到浇包612，利用粘合剂等等方式形成。替代地，盖618可与浇包612整体地形成，或者浇包612可以不需要盖618的方式形成。
喷嘴616是中空导管，其提供与通过盖618放置的浇包612的内部620的流体连通。喷嘴616包括从浇包612至其外部向外延伸的第一部分630和延伸进入浇包612的内部620的第二部分632。第一部分630包括形成喷嘴616的出口的孔631。第二部分632包括形成喷嘴616的入口的孔633。第一部分630具有大于第二部分632内径的内径，但是部分630，632可具有相同内径或第二部分632可根据要求具有比第一部分630的内径更大的内径。第二部分632基本上是线性的并且基本上平行于浇包612的纵向轴线，但是第二部分632可根据要求相对于第一部分630有角度地形成。第二部分632邻近浇包612的内部620的底部624终止。如图示的，喷嘴616具有圆形截面，但是喷嘴616可根据要求具有任何横截面形状。例如，喷嘴616根据要求由例如陶瓷或金属的耐火材料形成。
盖618在内部620和大气之间形成基本上流密密封，并且包括气体导管634，其提供与内部620的流体连通，添加剂给料机636，其提供与内部620的流体连通，以及压力传感器639，其与内部620连通。如图示的实施例中，盖618由不锈钢形成，但是盖618可以由适于经受熔融金属的高温的任何弹性材料形成。气体导管634和添加剂给料机636的每个都包括通过盖618放置并且形成与盖618的基本上流体密封的部分。气体导管634例如包括用于调节流动的装置638，例如阀，该流动从气体源（未示出）到浇包612的内部620。添加剂给料机636例如包括用于调节连通的装置640，例如阀，该连通从添加剂源（未示出）到浇包612的内部620。添加剂源可以是向内部620引入希望量的添加剂（未示出）的单体件或添加剂给料机，例如由Reading, PA的KB Alloys, Inc.出售的KB Alloys Rod Feeder。应理解为添加剂给料机636可以是添加剂给料机，其直接安装到装置610。添加到内部620的添加剂可根据要求例如是钛碳铝、钛铝、铝锶，或钛硼。气体导管634和添加剂给料机636可根据要求例如由相同材料或不同材料形成，例如不锈钢或陶瓷。压力传感器639适于在装置610的内部620之内检测气态流体的压力。压力传感器639可与计算机或控制器或适于为流体增压曲线反馈和控制而接收并解释压力读数的其他装置电连通。
塞子组件62包括塞棒63，其具有塞子64，其形成于其第一端处并连接到其第二端处的致动器66并由其第二端处的致动器66致动。致动器66放置在盖618上。塞棒63形成与盖618的基本上流密密封。如图6所示，当在其中放置时，塞子64形成与在浇包612的底部624中形成的孔68的流密密封。塞棒63和塞子64例如可以根据要求由相同材料或不同材料形成，例如陶瓷或其他耐火材料。塞棒63和塞子64也可以根据要求分离地形成或整体形成。
在使用中，铸造装置610被本领域已知的机器人操作装置（未示出）传送。机器人操作装置在添加剂源附近定位铸造装置610，添加剂给料机636与添加剂源连通。用于调节连通的装置640被打开，从添加剂源通过添加剂给料机636引入预期量的添加剂到铸造装置610的内部。一旦预期量的添加剂被引入，用于调节连通的装置640被关闭，铸造装置610被送往到炉子（未示出）的浸入井（未示出）以用于填料。为了抵抗与熔融材料614混合之前的添加剂氧化，添加剂刚好在以熔融材料614填充其之前被引入浇包612中。
为了用熔融材料614填充铸造装置610，铸造装置610在浸入井上被降低直到至少一部分撇渣器622浸在熔融材料614中。一旦撇渣器622的部分浸在熔融材料614中，导致铸造装置610与熔融材料614的顶面的平面平行的平面中移动以使撇渣器622撇清熔融材料614的顶面，以从其上去除渣滓。通过从熔融材料614的顶面去除渣滓，铸造装置610可以被降低进入熔融材料614，其在基本上没有渣滓的浸入井的区域中。铸造装置610被降低进入熔融材料614直到被放置于浇包612的外部上的接触探头644与熔融材料614接触。一旦熔融材料614接触该接触探头644，电路被接地，其引起机器人操作装置停止降低铸造装置610。一旦接触探头644停止铸造装置610的下降，塞子组件62的致动器66导致塞杆63朝向顶部628移动，从而将塞子64从孔68取下，由此破坏塞子64和孔68之间的流密密封并且允许熔融材料614填充浇包612。通过从底部624填充浇包612，熔融材料614的液滴减到最小，并且浇包612的填充是静态的。
一旦铸造装置610的浇包612填充有预期量的熔融材料614，致动器66使塞棒63移向底部624以在孔68中放置塞子64，因而在其之间产生流体密封。导管646随后被放置成与喷嘴616的第一部分630的孔631接触和流体连通。例如，导管646与惰性气体源650流体连通并包括用于调节流动的装置648，例如阀。例如，惰性气体可以是N2。在第一部分630和导管646之间的接触基本上是流体密封的。一旦第一部分630和导管646流体连通，用于调节流动的装置648被打开，喷嘴616没有填充熔融材料614的部分填充来自源650的惰性气体652。惰性气体652可以在喷嘴616中稀释空气（或其他气体），或者惰性气体652可以排出空气，其从喷嘴616有选择地被排出。一旦喷嘴616填充有预期量的惰性气体652，用于调节流动的装置648被关闭。通过在装置610填充熔融材料614之后用惰性气体652填充喷嘴616，熔融材料614的氧化减到最小。一旦用于调节流动的装置648被关闭，导管646和第一部分630之间的接触被破坏，喷嘴616的孔631被盖（未示出）密封以防止惰性气体652从其中溢出。盖可以铰接地或以其他方式连接到铸造装置610或根据要求与铸造装置610分离地形成。盖根据要求可以是塞或其他加盖装置。然后铸造装置610通过机器人操作装置从浸入井和熔融材料614被去除。使用盖的替代方法，在铸造装置610从浸入井传送期间，导管646可以保持与喷嘴616流密接触。
在填充以后，铸造装置610由机器人操作装置传送到铸模（未示出）。盖从喷嘴616的孔631去除，并且喷嘴616密封地连接到铸模，其带有与在铸模之中形成的孔（未示出）流体连通的孔631。一旦铸造装置610和铸模连接，用于调节流动的装置638被打开，使得惰性气体658流入内部620，以增压浇包612。如箭头660所示，内部620中的压力在熔融材料614上引起向下压力并使熔融材料614流经孔633，流过喷嘴616和从孔631进入铸模。一旦铸模被填充到预期的水平，用于调节流动的装置638被关闭以停止惰性气体658流入内部620。基于来自压力传感器639的流体压力测量和通过喷嘴616的熔融材料614的预期的流动，进入内部的惰性气体658的流动可以根据要求增加，减少，或停止。机器人操作装置然后移动铸造装置610远离铸模。在以熔融材料614再填充铸造装置610之前，铸造装置610可以用惰性气体净化。
图7显示根据本发明的另一实施例的铸造装置710。除了下文所述的之外，图7的实施例类似于图1的铸造装置610。结构与图6重复，在图7包括相同附图标记，其前面加上7（例如，7XX）。
该铸造装置710包括适于在其中接收熔融材料714的浇包712，提供与浇包712的内部720流体连通的喷嘴716，以及在浇包712的内部720和大气之间形成基本上流密密封的盖718，以及塞棒763。可以理解的是，所述熔融材料714可以是希望的任何熔融材料，例如金属（如钢、铝以及其合金）或聚合材料。
喷嘴716是中空导管，其提供与通过盖718放置的浇包712的内部720的流体连通。喷嘴716包括从浇包712至其外部向外延伸的第一部分730和延伸进入浇包712的内部720的第二部分732。第一部分730包括提供到喷嘴716的连通的孔731。第二部分732包括提供通过喷嘴716的流体连通的孔733。第一部分730具有大于第二部分732内径的内径，但是部分730，732可具有相同内径或第二部分732可根据要求具有比第一部分730的内径更大的内径。添加剂给料机736与第一部分730流体连通。添加剂给料机736的至少一部分通过第一部分730放置并且形成与第一部分730的流密密封。添加剂给料机736是添加剂给料机，例如由Reading, PA的KB Alloys, Inc.出售的KB Alloys Rod Feeder。添加剂给料机736可包括阀或其他装置，其用于根据要求调节与喷嘴716的连通。第二部分732基本上是线性的并且基本上平行于浇包712的纵向轴线，但是第二部分732可根据要求相对于第一部分630成角度。第二部分732邻近浇包712的内部720的底部724终止。喷嘴716具有圆形截面，但是喷嘴716可根据要求具有任何横截面形状。例如，喷嘴716根据要求由例如陶瓷或金属的耐火材料形成。
在使用中，铸造装置710被本领域已知的机器人操作装置（未示出）传送。为了用熔融材料714填充铸造装置710，铸造装置710在浸入井上被降低直到撇渣器722的至少一部分浸在熔融材料714中。一旦撇渣器722的部分浸在熔融材料714中，铸造装置710在与熔融材料714的顶面的平面平行的平面中运动，以使撇渣器722撇清熔融材料714的顶面，以从其中去除渣滓。通过从熔融材料714的顶面去除渣滓，铸造装置710可以被降低进入熔融材料714，其在基本上没有渣滓的浸入井的区域中。铸造装置710被降低进入熔融材料714直到被放置于浇包712的外部上的接触探头744与熔融材料714接触。一旦熔融材料714接触该接触探头744，电路被接地，其引起机器人操作装置停止降低铸造装置710。一旦接触探头744停止铸造装置710的下降，塞子组件762的致动器766导致塞子组件762的塞杆763朝向浇包712的顶部728移动，从而将塞子764从浇包712的底部724中形成的孔768取下，由此破坏塞子764和孔768之间的流密密封并且允许熔融材料714填充浇包712。通过从底部724填充浇包712，熔融材料714的液滴减到最小，并且浇包712的填充是静态的。
一旦铸造装置710的浇包712填充有预期量的熔融材料714，致动器766使塞棒763移向底部724以在孔768中放置塞子764，因而在其之间产生流体密封。导管746随后被放置成与喷嘴716的第一部分730的孔731接触和流体连通。例如，导管746与惰性气体源750流体连通并包括用于调节流动的装置748，例如阀。例如，惰性气体可以是N2。在第一部分730和导管746之间的接触基本上是流体密封的。一旦第一部分730和导管746流体连通，用于调节流动的装置748被打开，喷嘴716没有填充熔融材料714的部分填充来自源750的惰性气体752。惰性气体752可以在喷嘴716中稀释空气（或其他气体），或者惰性气体752可以排出空气，其从喷嘴716有选择地被排出。一旦喷嘴716填充有预期量的惰性气体，用于调节流动的装置748被关闭。通过在装置710填充熔融材料714之后用惰性气体752填充喷嘴716，熔融材料714的氧化减到最小。一旦用于调节流动的装置748被关闭，导管746和第一部分730之间的接触被破坏，喷嘴716的孔731被盖（未示出）密封以防止惰性气体752从其中溢出。盖可以铰接地或以其他方式连接到铸造装置710或根据要求与铸造装置710分离地形成。盖根据要求可以是塞或其他加盖装置。然后铸造装置710通过机器人操作装置从浸入井和熔融材料714被去除。使用盖的替代方法，在铸造装置710从浸入井传送期间，导管746可以保持与喷嘴716流密接触。
在填充以后，铸造装置710由机器人操作装置传送到铸模（未示出）。盖从喷嘴716的孔731去除，并且喷嘴716密封地连接到铸模，其带有与在铸模之中形成的孔（未示出）流体连通的孔731。一旦铸造装置710和铸模连接，用于调节气体导管734的流动的装置738被打开，使得惰性气体758流入内部720，以增压浇包712。通过盖718放置和与内部720连通的压力传感器739测量惰性气体758的流体压力。流体压力测量可以发送给计算机或控制器或其他装置，其适于接收并解释用于流体增压曲线反馈和控制的压力读数。如箭头760所示，内部720中的压力在熔融材料714上引起向下压力并使熔融材料714流经孔733，流过喷嘴716和从孔731进入铸模。基于流体压力测量和通过喷嘴716的熔融材料714的预期的流动，进入内部的惰性气体758的流动可以根据要求增加，减少，或停止。当熔融材料714被引起流入铸模时，添加剂从添加剂给料机736以预期的速率送到喷嘴716里。通过刚好在熔融材料714的引入到铸模之前引入添加剂到熔融材料714，添加剂与熔融材料714的混合被确保。
一旦铸模被填充到预期的水平，用于调节流动的装置738被关闭以停止惰性气体758流入内部720。机器人操作装置然后移动铸造装置710远离铸模。铸造装置710可以在以熔融材料714再填充铸造装置710之前以惰性气体净化。
上述讨论仅仅公开和描述了本发明示例性的实施例。本领域技术人员可从这些讨论以及所附的附图和权利要求中得知：可以在不偏离本发明以下所附权利要求书所限定的精神和范围内对本发明进行各种改变、修改和变化。

Claims (20)

1.一种用于将熔融材料从保温炉转移到铸模的铸造装置，包括：
浇包，其具有中空内部；
与中空内部流体连通的喷嘴，所述喷嘴具有在浇包之外放置的第一部分和在中空内部之内放置的第二部分；
添加剂给料机，其与浇包的中空内部连通；以及
气体导管，其与浇包的中空内部流体连通，
其中利用机械或机器人操作装置把浇包浸入保温炉中，并使浇包在熔融材料源与铸模之间被传送。
2.根据权利要求1所述的铸造装置，其特征在于，浇包具有开口，所述开口与中空内部流体连通。
3.根据权利要求2所述的铸造装置，其特征在于，其还包括盖，其被置于开口上并与其形成流密密封。
4.根据权利要求1所述的铸造装置，其特征在于，添加剂给料机被置于盖中。
5.根据权利要求1所述的铸造装置，其特征在于，添加剂给料机被置于喷嘴中。
6.根据权利要求1所述的铸造装置，其特征在于，气体导管被置于盖中。
7.根据权利要求1所述的铸造装置，其特征在于，其还包括接触探头，其被置于浇包的外部上。
8.根据权利要求1所述的铸造装置，其特征在于，其还包括撇渣器，其在邻近其底部的浇包的外部上形成。
9.根据权利要求1所述的铸造装置，其特征在于，孔在浇包的底部中形成。
10.根据权利要求9所述的铸造装置，其特征在于，其还包括塞子组件，其具有塞棒，所述塞棒以其放置在中空内部中的部分穿过盖放置，以及塞子，其放置在其第一端上，所述塞子适于有选择地塞住孔。
11.根据权利要求10所述的铸造装置，其特征在于，其还包括致动器，所述致动器放置在盖上，其连接到塞杆的第二端以有选择地使塞子塞住孔。
12.根据权利要求1所述的铸造装置，其特征在于，其还包括压力传感器，其与中空内部连通。
13.一种用于将熔融材料从保温炉转移到铸模的铸造装置，包括：
浇包，其具有开口，所述开口与其中空内部流体连通；以及孔，所述孔在其底部形成，所述浇包适于在其中接收熔融材料；
喷嘴，其与中空内部流体连通，喷嘴具有在浇包之外放置的第一部分和在中空内部之内放置的第二部分；
盖，其被置于开口上并与其形成流密密封；
添加剂给料机，其与浇包的中空内部流体连通；
气体导管，其与浇包的中空内部流体连通；以及
塞子组件，其具有塞棒，所述塞棒以其放置在中空内部中的部分穿过盖放置，以及塞子，其放置在其第一端上，所述塞子适于有选择地塞住孔，
其中利用机械或机器人操作装置把浇包浸入保温炉中，并使浇包在熔融材料源与铸模之间被传送。
14.一种用于将熔融材料从保温炉转移到铸模的方法，所述方法包括：
将具有中空内部的浇包降低进入保温炉的熔融材料源和降低进入促进流入中空内部的孔；
通过孔以熔融材料填充浇包的内部；
引入惰性气体到喷嘴的一部分；
从熔融材料源去除浇包；
使喷嘴接触铸模；以及
以惰性气体增压中空内部以使熔融材料流入铸模。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，其还包括在填充步骤之前引入添加剂到中空内部。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，其还包括在以惰性气体增压中空内部以使熔融材料流入铸模期间通过喷嘴引入添加剂到熔融材料。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，其还包括降低浇包到熔融材料中直到放置在浇包的外部上的撇渣器的一部分浸入其中并且通过跨熔融材料的表面移动浇包来以撇渣器撇清熔融材料的表面。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，其还包括旋转浇包直到放置在浇包的外部上的喷嘴的一部分浸入熔融材料中以促进填充步骤。
19.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，其还包括致动塞子组件以取下塞子，所述塞子形成与孔的流密密封，所述孔在浇包的底部形成，其促进填充步骤。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，其还包括以惰性气体净化浇包。
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