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WO2011093562A1 - 주조용 몰드 플레이트, 몰드 플레이트 어셈블리 및 몰드 - Google Patents

주조용 몰드 플레이트, 몰드 플레이트 어셈블리 및 몰드 Download PDF

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Publication number
WO2011093562A1
WO2011093562A1 PCT/KR2010/005355 KR2010005355W WO2011093562A1 WO 2011093562 A1 WO2011093562 A1 WO 2011093562A1 KR 2010005355 W KR2010005355 W KR 2010005355W WO 2011093562 A1 WO2011093562 A1 WO 2011093562A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mold plate
cooling
casting
face
cooling slot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2010/005355
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이동우
박철민
김인달
최상영
이중의
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Poongsan Corp
Original Assignee
Poongsan Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020100008273A external-priority patent/KR101111738B1/ko
Priority claimed from KR1020100008272A external-priority patent/KR20110088666A/ko
Priority claimed from KR20100042166A external-priority patent/KR101172329B1/ko
Priority claimed from KR20100042167A external-priority patent/KR101172330B1/ko
Application filed by Poongsan Corp filed Critical Poongsan Corp
Publication of WO2011093562A1 publication Critical patent/WO2011093562A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/055—Cooling the moulds

Definitions

  • the present invention relates to a metal casting apparatus, and more particularly, to a mold structure used for casting molten metal and a casting apparatus using the same.
  • a casting process such as a continuous casting process, refers to a process in which molten metal is cooled through a mold to produce continuously cast steel.
  • the initial solidification process of the molten metal flowing into the mold is one of the factors that determine the properties of the cast slab is completed. If the cooling conditions in the mold during initial solidification are not adequately controlled, the cast may be distorted or even cracks may occur. In particular, the corner portion of the mold is structurally faster than the cooling rate, and thus there is a fear that the initial solidification of the cast steel is uneven and the cast steel is broken.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a mold structure capable of more uniformly controlling the cooling conditions corresponding to the solidified state of the molten metal.
  • the casting mold plate of one embodiment of the present invention includes a first face and a second face opposite to the first face. At least one first cooling slot extends to cross the casting direction of the molten metal. The thickness from the bottom surface of the central portion of the at least one first cooling slot to the first surface is less than the thickness from the bottom surface of the both ends of the at least one first cooling slot to the first surface.
  • the thickness from the bottom surface of the at least one first cooling slot to the first surface may gradually increase from the central portion to the both ends.
  • the at least one first cooling slot comprises: at least one inlet disposed in the central portion to direct the flow of the cooling medium from the central portion toward the both ends; And at least one pair of outlet portions disposed at both ends.
  • a lid member may be provided spaced from the lid.
  • the mold plate for casting according to another aspect of the present invention includes a first face and a second face opposite to the first face. At least one first cooling slot extends from the central portion of the second surface to intersect the casting direction of the molten metal. At least one second cooling slot extends from the central portion of the second face in a direction opposite to the at least one first cooling slot so as to intersect the casting direction of the molten metal.
  • the thickness from the bottom surface of the one ends of the at least one first and second cooling slots adjacent to the central portion of the second surface to the first surface is equal to the at least one first and second surfaces adjacent to both ends of the second surface. Less than the thickness from the bottom surface of the other ends of the second cooling slots to the first surface.
  • the at least one first and second cooling slots may be formed recessed in the first surface direction from the second surface.
  • the first surface may include a recess thereon.
  • the first surface may be in contact with the casting molten metal, and the second surface may be combined with the rear mold plate.
  • the first side may be combined with the front mold plate.
  • a mold plate assembly for casting of one embodiment of the present invention is provided.
  • a front mold plate is provided that is placed in contact with the casting melt.
  • the back mold plate is joined to the opposite side of the melt of the front mold plate.
  • At least one of the front mold plate and the back mold plate includes the aforementioned mold plate for casting.
  • a mold plate assembly for casting according to another aspect of the present invention is provided.
  • the first mold plate is formed to be recessed in the first surface direction in contact with the first molten metal, a second surface opposite to the first surface, and from the second surface and to cross the casting direction of the molten metal.
  • At least one first cooling slot At least one first cooling slot.
  • a second mold plate having a third face coupled to the second face of the first mold plate; And a fourth side opposite to the third side.
  • the thickness from the bottom surface to the first surface of the central portion of the at least one first cooling slot is less than the thickness from the bottom surface to the first surface of both ends of the at least one first cooling slot.
  • the casting mold of one embodiment of the present invention includes a plurality of mold plate assemblies joined to define a slab shape. At least one of the plurality of mold plate assemblies includes any one of the aforementioned mold plate assemblies for casting.
  • the mold structure according to the embodiments of the present invention it is possible to suppress the concentration of cooling in the corner portion of the cast when casting molten metal. Therefore, the cooling uniformity of the cast can be improved to suppress cracking or cracking of the cast, thereby improving the quality of the cast.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a first mold plate according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II 'of the first mold plate of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a perspective view showing one modification of the first mold plate of FIG. 1;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV 'of the first mold plate of FIG. 3;
  • FIG. 5 is a perspective view showing a mold plate assembly according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken at line VI-VI ′ of the mold plate assembly of FIG. 5;
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the mold plate assembly of FIG. 5;
  • FIG. 8 is a perspective view showing a second mold plate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a mold according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic plan view showing the mold of FIG. 9;
  • FIG. 11 is a perspective view showing a first mold plate according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line II-II 'of the first mold plate of FIG. 11;
  • FIG. 13 is a perspective view showing one modification of the first mold plate of FIG. 11;
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a mold plate assembly according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing one modified example of the mold plate assembly of FIG. 14; FIG.
  • FIG. 16 is a perspective view showing a first mold plate according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view taken along line II-II 'and line III-III' of the first mold plate of FIG. 16; FIG.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing a modification of the first mold plate of FIG. 17;
  • FIG. 19 is a cross sectional view showing a mold plate assembly according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing one modified example of the mold plate assembly of FIG. 19;
  • 21 is a perspective view showing a mold according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a perspective view schematically showing a back mold plate according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a perspective view schematically showing a front mold plate that may be attached to the back mold plate of FIG. 22; FIG.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view schematically showing a mold plate assembly according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view illustrating a modification of the mold plate assembly of FIG. 24; FIG.
  • FIG. 26 is a sectional view showing another modification of the mold plate assembly of FIG. 24; FIG.
  • FIG. 27 is a schematic view showing a casting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the x-axis, the y-axis, and the z-axis are not limited to three axes on the Cartesian coordinate system, and may be interpreted in a broad sense including the same.
  • the x-axis, y-axis, and z-axis may be orthogonal to each other, but may refer to different directions that are not orthogonal to each other.
  • the center portion and the end portion can be interpreted in a relative meaning within the range conventionally recognized in the art. That is, the central portion may be interpreted in a broad sense including not only the center of the subject but also an adjacent portion thereof, and the end portion may be interpreted in a broad sense including the adjacent portion as well as the extreme end.
  • a cooling slot may refer to a portion of a cooling channel recessed or formed by a predetermined depth from one surface of an object.
  • the bottom surface of the cooling slot may refer to the bottom in the depth direction, that is, the end surface in the recessed or dug direction.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a first mold plate 110 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II 'of the first mold plate 110 of FIG. 1.
  • the first mold plate 110 may include a first surface 111 and a second surface 112.
  • the first mold plate 110 may constitute a part of a mold for a casting device for forming a solid cast from the molten metal.
  • the casting apparatus may include a continuous casting apparatus for continuously forming cast pieces from the melt.
  • the melt may be moved in the ⁇ z axis direction, in which case the casting direction may be in the ⁇ z axis direction.
  • the first surface 111 may be a surface in contact with the molten metal
  • the second surface 112 may be an opposite surface.
  • the at least one first cooling slot 115 may extend in the direction of the y-axis, for example, to cross the casting direction ( ⁇ z-axis direction).
  • the extending direction ( ⁇ y axis direction) and the casting direction ( ⁇ z axis direction) of the first cooling slot 115 may be orthogonal to each other.
  • the first cooling slot 115 may be part of a cooling medium, for example a cooling channel through which cooling water flows, and thus may be used to initially or primary cool the melt on the first face 112.
  • the first mold plate 110 may be made of a material having high thermal conductivity, such as copper or copper alloy.
  • the number of first cooling slots 115 is shown by way of example and does not limit the scope of this embodiment.
  • the plurality of first cooling slots 115 may be arranged in parallel along the casting direction ( ⁇ z axis direction) of the cast steel.
  • the first cooling slots 115a may be arranged in a symmetrical structure with respect to a casting line or a casting direction ( ⁇ z axis line) for uniformity of cooling.
  • the structure and arrangement of the first cooling slots 115 may be asymmetrically modified to adjust the cooling distribution.
  • the first cooling slot 115 may be recessed or formed in the direction of the first surface 111 ( ⁇ x-axis direction) from the second surface 112. As shown in FIG. 2, the cooling medium flows from the central portion of the first cooling slot 115 and flows along the first cooling slot 115, ie across the casting direction of the melt, and then the first cooling slot 115. To both ends of the Accordingly, since the temperature of the cooling medium may warm up from the center of the first cooling slot 115 to both ends, the flow of the cooling medium is cooled at both ends than the center of the first mold plate 110. The temperature of the medium can be lowered.
  • the thickness T c from the bottom surface of the central portion of the first cooling slot 115 to the first surface 111 is greater than zero and the first surface from the bottom surfaces of both ends of the first cooling slot 115. surface may be less than the thickness (e T) of up to 111.
  • the thickness from the bottom surface of the first cooling slot 115 to the first surface 111 may increase gradually from the central portion of the first cooling slot 115 to both ends.
  • the thickness distribution from the bottom surface of the first cooling slot 115 to the first surface 111 may be symmetrical with respect to the casting line of the center or melt of the first cooling slot 115.
  • such a structure can be achieved by adjusting the depth of the first cooling slot 115.
  • the depth H c of the first cooling slot 115 at its center portion may be greater than the depth H e of the first cooling slot 115 at both ends thereof. have.
  • the depth of the first cooling slot 115 may gradually decrease from its center to its ends.
  • the depth distribution of the first cooling slot 115 may be symmetrical with respect to the center of the casting line or the second surface 112 of the molten metal.
  • This structure of the first cooling slot 115 can alter the cooling distribution of the first mold plate 110. That is, the distance between the cooling medium and the melt is greater than the cooling rate at both ends because the distance (T c ) at the center portion of the mold plate 110 is smaller than the distance (T e ) at both ends. Therefore, according to this structure, the cooling rate at both ends of the first mold plate 110 can be adjusted to be lower than the cooling rate at the central portion thereof.
  • the mold plates according to the comparative examples and the experimental examples represent half models extending from the center portion to the one end portion of the actual model.
  • the other half model can be understood to have a symmetric model with respect to the half model and the center part.
  • the mold plate according to the comparative example extends parallel to the casting direction (in the ⁇ z-axis direction of FIG. 1) and includes first cooling slots having a constant depth regardless of the position.
  • the mold plate according to the experimental example includes first cooling slots extending perpendicular to the casting direction (in the direction of ⁇ y axis of FIG. 1) and decreasing in depth from the center portion to the end portion.
  • the mold plate according to the experimental example may correspond to the first mold plate 110 of FIG. 1.
  • the mold plates according to Comparative Examples and Experimental Examples were made of the same copper alloy, and their thermal conductivity was about 320 W / mK, and the first cooling slot had the same cooling water of about 30 ° C. as the cooling medium. Assume that it is supplied to the center part. It is assumed that the molten metal is supplied at about 1500 ° C during the casting process.
  • This temperature distribution shows that in the mold plate according to the experimental example, the cooling rate at the center thereof is greater than the cooling rate at the end thereof.
  • the temperature distribution for the other half model can be understood to be symmetrical with respect to the center part. Therefore, as described above, the cooling rate at both ends of the mold plate can be adjusted to be lower than the cooling rate at the center thereof.
  • This cooling rate distribution of the mold plate of a single structure can contribute to the uniformity of the cooling rate distribution in the mold structure as described below.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a modification of the first mold plate of FIG. 1.
  • 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV 'of the first mold plate 110' of FIG.
  • the first mold plate 110 ′ according to this embodiment corresponds to a part of the configuration of the first mold plate 110 of FIGS. 1 and 2 described above, and thus, redundant descriptions of the two embodiments are omitted. do.
  • the first cooling slot 115 may include at least one inlet 116 and at least one pair of outlets 117.
  • the inlet 116 may be disposed at the center of the first cooling slot 115, and the outlets 117 may be disposed at both ends of the first cooling slot 115.
  • Cooling medium such as cooling water, may be supplied to the inlet 116 and discharged to the outlets 117.
  • the cover member 113 may be disposed to be spaced apart from the bottom surface of the first cooling slot 115 between the inlet 116 and the outlets 117. Accordingly, a cooling channel may be defined between the cover member 113 and the bottom surface of the first cooling slot 115. The thickness from the second face 112 of the lid member 113 to the first face 111 may be adjusted to adjust the width of the cooling channel.
  • the thickness of the lid member 113 may be smaller at both ends than the central portion of the first cooling slot 115.
  • the inner wall of the cover member 113 inside the first cooling slot 115 may be parallel to the bottom surface of the first cooling slot 115.
  • the outer wall opposite the inner wall of the lid member 113 is aligned with the second face 112, and the thickness of the lid member 113 from the second face 112 toward the first face 111 is determined. It may become smaller from the central portion of the first cooling slot 115 to both ends.
  • the coolant may flow into the inlet 116 and then flow along the cooling channel and may be discharged through the outlets 117. As described above, the flow of the cooling medium may make the temperature of the cooling medium higher at both ends than the center of the mold plate 110 ′.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a mold plate assembly 130 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI′-VI ′ of the mold plate assembly 130 of FIG. 5.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the mold plate assembly 130 of FIG. 5.
  • FIG. 8 is a perspective view illustrating the second mold plate 120 of the assembly 130 of the mold plate of FIG. 5.
  • the mold plate assembly 130 may include a first mold plate 110 and a second mold plate 120.
  • the first mold plate 110 may refer to the first mold plate 110 of FIGS. 1 and 2.
  • the second mold plate 120 may be coupled to the first mold plate 110 to supply or discharge a cooling medium to the first mold plate 110.
  • the first mold plate 110 may be called a front mold plate and the second mold plate 120 may be called a back mold plate.
  • the second mold plate 120 may include a third surface 121 and a fourth surface 122.
  • the third surface 121 may be coupled to face the second surface 112 of the first mold plate 110 and the fourth surface 122 may be disposed on the opposite side thereof.
  • the second mold plate 120 may be referred to as a water jacket in that it supplies a cooling medium to the first mold plate 110.
  • the second mold plate 120 may be made of a material having high thermal conductivity, such as copper or copper alloy.
  • the first mold plate 110 and the second mold plate 120 may be tightly coupled by suitable fastening means, such as a high tension bolt structure.
  • At least one inlet 123 and at least a pair of outlets 124a, 124b pass through the second mold plate 120 from the fourth side 122 to allow the first cooling slot of the first mold plate 110 ( 115 may be provided to be connected.
  • the inlet 123 may be disposed on the central portion of the second mold plate 120 to be connected to the central portion of the first cooling slot 115.
  • Outlets 124a and 124b may be disposed on both ends of the second mold plate 120 to be connected to both ends of the first cooling slot 115.
  • the number and arrangement of inlets 123 and outlets 124a and 124b are shown by way of example and may be modified as appropriate.
  • At least one second cooling slot 125 may be disposed in the second mold plate 120 to be connected to the inlet 123.
  • the second cooling slot 125 may be commonly connected to the central portions of the first cooling slots 115.
  • the second cooling slot 125 is recessed in the direction from the third face 121 to the fourth face 122 and parallel to the casting direction of the melt and intersects with the first cooling slots 115 (eg ⁇ in the z-axis direction).
  • the second cooling slot 125 may be disposed orthogonal to the first cooling slots 115.
  • the second cooling slot 125 may be disposed therebetween to commonly connect the ends of the inlet 123 and the first cooling slots 115. Accordingly, the cooling medium introduced into the inlet 123 may be branched in the second cooling slot 125 and uniformly introduced into the first cooling slots 115.
  • the number of second cooling slots 125 is shown by way of example and does not limit the scope of this embodiment. For example, the number of second cooling slots 125 may be adjusted according to the number of inlets 123.
  • At least a pair of third cooling slots 126a, 126b may be disposed in the second mold plate 120 to be connected to the outlets 124a, 124b, respectively.
  • the third cooling slots 126a and 126b may be commonly connected to both ends of the first cooling slot 115.
  • the third cooling slots 126a and 126b are recessed in the direction from the third face 121 to the fourth face 122 and parallel to the casting direction of the melt and intersect the first cooling slots 115. (E.g., in the direction of ⁇ z axis).
  • the third cooling slots 126a and 126b may be arranged to be orthogonal to the first cooling slots 115.
  • the third cooling slots 126a are disposed therebetween to connect the outlet 124a and the one ends of the first cooling slots 115 in common, and the third cooling slots 126b are connected to the outlet 124b.
  • the other ends of the first cooling slots 115 may be disposed therebetween to connect in common. Accordingly, the cooling medium from the first cooling slots 115 may be collected in the third cooling slots 126a and 126b and flow out to the outlets 124a and 124b.
  • the number of third cooling slots 126a, 126b is shown by way of example and does not limit the scope of this embodiment. For example, the number of the third cooling slots 126a and 126b may be adjusted according to the number of the outlets 124a and 124b.
  • the cooling channel 128 representing the movement path of the cooling medium may be defined.
  • the cooling channel 128 is connected to the outlets 124a and 124b from the inlet 123 via the second cooling slot 125, the first cooling slot 115, and the third cooling slots 126a and 126b. It may refer to part or all of the path leading to.
  • the first cooling slots 115 are exposed to the second surface 112 when viewed from the first mold plate 110 alone, but the second cooling slots 125 and the third cooling slots 126a and 126b are exposed. Except for a portion overlapping with the second mold plate 120, the third surface 121 may be tightly coupled and sealed.
  • the first mold plate 110 may be replaced with the first mold plate 110 ′ of FIGS. 3 and 4.
  • the first and second mold plates 110, 120 may be integrally provided in the mold plate assembly 130 of FIGS. 5-7 described above.
  • the mold plate assembly 130 may simply be referred to as a mold plate.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a mold 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic plan view of the mold 100 of FIG. 9.
  • the mold 100 may include a plurality of mold plate assemblies 131, 132, 133, and 134. At least one of the mold plate assemblies 131, 132, 133, 134 may refer to the mold plate assembly described above.
  • the mold plate assemblies 131, 132, 133, 134 may include the structure of FIGS. 5 to 8 and variations thereof.
  • the first mold plate 110 in the mold plate assemblies 131, 132, 133, and 134 may include the structure of FIGS. 1 to 4 and its modification.
  • the mold plate assemblies 131, 132, 133, 134 may be combined into a suitable shape to define the slab shape.
  • a suitable fastening means such as a bolt structure, in a quadrangular shape for producing slab shaped slabs. Can be.
  • the mold plate assemblies 131 and 132 may form light side surfaces of the mold 100, and the mold plate assemblies 133 and 134 may form short side surfaces of the mold 100. In this case, the widths of the manufactured slabs may be changed by moving the mold plate assemblies 133 and 134 in the ⁇ y-axis direction.
  • the shape of the mold 100 is shown by way of example, and may be appropriately modified according to the shape of the cast steel.
  • the four corner regions C are subjected to overlapping cooling from two intersecting ones of the mold plate assemblies 131, 132, 133, 134, thereby effecting cooling from a single mold plate assembly.
  • the cooling rate of the cast steel can be adjusted to approximately the same as the cooling speed of the cast steel in other parts. Therefore, when the mold 100 is used, the initial cooling rate of the cast steel can be made uniform throughout the cast steel.
  • FIG. 11 is a perspective view showing a first mold plate 110 according to another embodiment of the present invention.
  • 12 is a cross-sectional view taken along line II-II 'of the first mold plate 110 of FIG.
  • the first mold plate 100 according to this embodiment is a modification of a part of the configuration in the first mold plate of Figures 1 and 2, and thus duplicated description is omitted.
  • the at least one first cooling slot 115a may extend to intersect with the casting direction ( ⁇ z axis direction).
  • At least one second cooling slot 115b may cross the casting direction ( ⁇ z-axis direction) and extend in a direction opposite to the first cooling slot 115a.
  • the first and second cooling slots 115a and 115b may extend from the center portion of the second surface 112 in both end directions ( ⁇ y-axis direction), respectively.
  • the stretching direction ( ⁇ y axis direction) and the casting direction ( ⁇ z axis direction) of the first and second cooling slots 115a and 115b may be perpendicular to each other.
  • the first and second cooling slots 115a and 115b may be part or all of the cooling medium, for example the first and second cooling channels 128a and 128b through which the coolant flows, thus melting the first surface 112. Can be used for initial or primary cooling.
  • the first and second cooling channels 128a, 128b may be substantially the same as the first and second cooling slots 115a, 115b.
  • first and second cooling slots 115a and 115b The number of first and second cooling slots 115a and 115b is shown by way of example and does not limit the scope of this embodiment.
  • the plurality of first cooling slots 115a are arranged in parallel along the casting direction ( ⁇ z axis direction) of the cast steel, and the plurality of second cooling slots 115b are also spaced apart from each other in the column. It can be arranged in parallel along the casting direction ( ⁇ z axis direction).
  • the first cooling slots 115a and the second cooling slots 115b are equal in number to each other for uniformity of cooling, and arranged in a symmetrical structure with respect to the casting line or the casting direction ( ⁇ z axis line). Can be.
  • the number and arrangement of the first and second cooling slots 115a and 115b may be asymmetrically modified to adjust the cooling distribution.
  • the first and second cooling slots 115a and 115b may be formed to be recessed in the direction of the first surface 111 ( ⁇ x-axis direction) from the second surface 112. As shown in FIG. 12, the cooling medium flows from the central portion of the second face 112 and flows along the first and second cooling slots 115a and 115b, ie across the casting direction of the melt and then the second. Can flow to both ends of the face (112). Accordingly, since the temperature of the cooling medium may be warmed up from the center of the first and second cooling slots 115a and 115b to both ends, the flow of the cooling medium may be increased in the first mold plate 110. It is possible to make the temperature of the cooling medium higher at both ends than at the center.
  • the thickness T c from the bottom surface of one ends of the first and second cooling slots 115a and 115b adjacent to the central portion of the second surface 112 to the first surface 111 is less than zero. large, a may be less than the second side 112 both end portions adjacent the first and second cooling slots on the first surface 111, the thickness (T e) of the up from the bottom surface of the other end of (115a, 115b). Furthermore, the thickness from the bottom surface of the first and second cooling slots 115a and 115b to the first surface 111 may gradually increase from the center portion of the second surface 112 to both ends thereof.
  • This structure can be achieved by adjusting the depth of the first and second cooling slots 115a, 115b.
  • the depth H c of one ends of the first and second cooling slots 115a and 115b adjacent to the center portion of the second surface 112 may be the second surface may be greater than the depth (H e) of the other end of the first and second cooling slots (115a, 115b) adjacent to the end portions of 112. the Furthermore, the depths of the first and second cooling slots 115a and 115b may gradually decrease from the central portion of the second surface 112 toward both ends.
  • This structure of the first and second cooling slots 115a, 115b can alter the cooling distribution of the first mold plate 110. That is, the distance between the cooling rate in the central portion is smaller than the first distance from the central portion of the mold plate (110) (T c) the distance from the end portions (T e) between the cooling medium and the melt is greater than the rate of cooling in both end portions. Therefore, according to this structure, the cooling rate at the end of the first mold plate 110 can be adjusted lower than the cooling rate at the center thereof.
  • the cooling distribution of the first mold plate 110 is not significantly different from the simulation results of FIGS. 28 to 30 described above.
  • FIG. 13 is a perspective view illustrating a modified example of the first mold plate of FIG. 11.
  • the first cooling slot 115a includes at least one first inlet 116a and at least one first outlet 117a
  • the second cooling slot 115b is at least one. It may include a second inlet 116b and at least one second outlet 117b.
  • the first and second inlets 116a, 116b are disposed at one ends of the first and second cooling slots 115a, 115b adjacent to the center of the second face 112,
  • the second outlets 117a and 117b may be disposed at the other ends of the first and second cooling slots 115a and 115b adjacent to both ends of the second surface 112.
  • the cooling medium such as cooling water, may be supplied to the first and second inlets 116a and 116b and discharged to the first and second outlets 117a and 117b.
  • the lid member 113 includes first and second cooling slots 115a between the first inlet 116a and the first outlet 117a and between the second inlet 116b and the second outlet 117b. , 115b) may be spaced apart from the bottom surface.
  • the first cooling channel 128a is defined between the lid member 113 and the bottom surface of the first cooling slot 115a, and between the lid member 113 and the bottom surface of the second cooling slot 115b.
  • the second cooling channel 128b may be defined.
  • the thickness from the second surface 112 of the cover member 113 toward the first surface 111 may be adjusted to adjust the widths of the first and second cooling channels 128a and 128b.
  • the thickness of the cover member 113 may be smaller on the other side adjacent to the first and second outlets 117a and 117b than on one side adjacent to the first and second inlets 116a and 116b.
  • the inner wall of the cover member 113 inside the first and second cooling channels 128a and 128b is formed in the first and second cooling channels 128a and 128b. It may be parallel to the bottom surface of the second cooling slots (115a, 115b).
  • the outer wall opposite the inner wall of the lid member 113 is aligned with the second face 112, and the thickness of the lid member 113 is the first and second inlets 116a, 116b at the first and second inlets. It may become smaller toward the second outlets 117a and 117b.
  • the coolant flows into the first and second inlets 116a and 116b and then flows along the first and second cooling channels 128a and 128b and discharges through the first and second outlets 117a and 117b.
  • the flow of the cooling medium may make the temperature of the cooling medium higher at both ends than the center of the first mold plate 110 ′.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a mold plate assembly 130 according to an embodiment of the present invention.
  • the mold plate assembly 130 may include a first mold plate 110 and a second mold plate 120.
  • the first mold plate 110 may refer to the mold plate 110 of FIGS. 11 and 12.
  • the second mold plate 120 may be coupled to the first mold plate 110 to supply or discharge a cooling medium to the first mold plate 110.
  • the second mold plate 120 may further refer to the description of FIGS. 7 and 8.
  • the first mold plate 110 may be replaced with the first mold plate 110 ′ of FIG. 13.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating one modified example of the mold plate assembly of FIG. 14.
  • the second mold plate 120 ′ may include a pair of inlets 123a and 123b and a pair of third cooling slots 125a and 125b.
  • the inlets 123a and 123b may be connected to the first and second cooling slots 115a and 115b through the third cooling slots 125a and 125b, respectively.
  • one inlet 123a is connected to the first cooling slot 115a through the third cooling slot 125a
  • the other inlet 123b is second cooled through the third cooling slot 125b. May be connected to the slot 115b.
  • the cooling medium is separately introduced into the first and second cooling slots 115a and 115b through the inlets 123a and 123b and the mold plate assembly 130 of FIG. 14. Can be distinguished.
  • 16 is a perspective view showing a first mold plate 110 according to another embodiment of the present invention.
  • 17 is a cross-sectional view taken along line II-II 'and line III-III' of the first mold plate 110 of FIG. 16.
  • the first mold plate 110 according to these embodiments may refer to the first mold plate 110 of FIGS. 11 and 12, and overlapping description thereof will be omitted.
  • the first surface 111 may include a recess 113 in the center of the upper portion thereof.
  • the concave portion 113 may refer to a portion recessed concave in the direction of the second surface 112, that is, the x-axis direction.
  • the sigmoid cross-sectional shape of the recess 113 is illustrated by way of example and may be modified in various shapes.
  • the cross section of the concave portion 113 may have an elliptical shape, a circular shape, a polygonal shape, or the like, and may further include at least one inflection portion.
  • the recess 113 may serve to widen the width of the injection portion of the molten metal for casting. This shape can be useful for reducing casting time by widening the injection portion of the melt when forming a thin cast.
  • the recess 113 may be formed by a predetermined depth along the casting direction from the top of the first surface 111. Accordingly, the depth of the recess 113 in the x-axis direction may become shallower along the casting direction, for example, the -z direction.
  • the lower portion of the first surface 111 may have an appropriate shape to define the shape of the slab.
  • the flat portion 114 may be disposed below the concave portion 113 to define the shape of one surface of the slab.
  • the planar portion 114 may extend from both sides of the recess 113 at the top of the first surface 111 to surround the recess 113.
  • At least one first cooling slot 115a may extend to intersect with the casting direction ( ⁇ z axis direction).
  • the at least one second cooling slot 115b may extend in a direction opposite to the stretching direction of the first cooling slot 115a to cross the casting direction ( ⁇ z axis direction).
  • the description of the first and second cooling slots 115a and 115b may refer to the description of FIGS. 11 and 12.
  • the thickness T c from the bottom surface of one ends of the first and second cooling slots 115a and 115b adjacent to the central portion of the second surface 112 to the first surface 111 is less than zero. large, a may be less than the second side 112 both end portions adjacent the first and second cooling slots on the first surface 111, the thickness (T e) of the up from the bottom surface of the other end of (115a, 115b). Furthermore, the thickness from the bottom surface of the first and second cooling slots 115a and 115b to the first surface 111 may gradually increase from the center portion of the second surface 112 to both ends thereof.
  • This structure can be achieved by adjusting the depth of the first cooling slots 115 and / or the depth of the recess 113. For example, if the depth of the recess 113 is greatest at the center of the first face 111, the depth of the first cooling slots 115 is constant or at both ends at the center of the second face 112. Can be increased or decreased gradually or stepwise. Furthermore, the depth distribution of the first cooling slots 115 may be symmetric with respect to the center of the casting line or the second surface 112 of the melt for cooling symmetry. The cooling distribution of the first mold plate 110 is not significantly different from the simulation results of FIGS. 27 to 30.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating a modified example of the first mold plate of FIG. 17.
  • the first mold plate 110 ′ according to this embodiment further adds a part of the configuration to the first mold plate 110 of FIG. 17, and thus duplicated description is omitted in the two embodiments.
  • the first cooling slot 115a includes at least one first inlet 116a and at least one first outlet 117a
  • the second cooling slot 115b is at least one. It may include a second inlet 116b and at least one second outlet 117b.
  • the first and second inlets 116a, 116b are disposed at one ends of the first and second cooling slots 115a, 115b adjacent to the center of the second face 112,
  • the second outlets 117a and 117b may be disposed at the other ends of the first and second cooling slots 115a and 115b adjacent to both ends of the second surface 112.
  • the cooling medium such as cooling water, may be supplied to the first and second inlets 116a and 116b and discharged to the first and second outlets 117a and 117b.
  • the lid member 118 includes first and second cooling slots 115a between the first inlet 116a and the first outlet 117a and between the second inlet 116b and the second outlet 117b. , 115b) may be spaced apart from the bottom surface.
  • the first cooling channel 128a is defined between the lid member 118 and the bottom surface of the first cooling slot 115a, and between the lid member 118 and the bottom surface of the second cooling slot 115b.
  • the second cooling channel 128b may be defined.
  • the thickness from the second face 112 of the lid member 118 toward the first face 111 may be adjusted to adjust the width of the first and second cooling channels 128a and 128b.
  • the thickness of the lid member 118 may be smaller on the other side adjacent to the first and second outlets 117a and 117b than on one side adjacent to the first and second inlets 116a and 116b.
  • the inner wall of the cover member 118 inside the first and second cooling channels 128a and 128b may be formed in the first and second cooling channels 128a and 128b. It may maintain a constant distance from the bottom surface of the second cooling slots (115a, 115b).
  • the outer wall opposite the inner wall of the lid member 118 is aligned with the second face 112, and the thickness of the lid member 118 is the first and second inlets 116a, 116b at the first and second inlets. It may become smaller or larger toward the second outlets 117a and 117b.
  • 19 is a cross-sectional view illustrating a mold plate assembly 130 according to another embodiment of the present invention.
  • the mold plate assembly 130 may include a first mold plate 110 and a second mold plate 120.
  • the first mold plate 110 may refer to the mold plate 110 of FIGS. 16 and 17.
  • the second mold plate 120 may be coupled to the first mold plate 110 to supply or discharge a cooling medium to the first mold plate 110.
  • the description of the second mold plate 120 may refer to the description of FIGS. 6 and 8.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view illustrating a modified example of the mold plate assembly of FIG. 19.
  • the second mold plate 120 ′ may include a pair of inlets 123a and 123b and a pair of third cooling slots 125a and 125b.
  • the inlets 123a and 123b may be connected to the first and second cooling slots 115a and 115b through the third cooling slots 125a and 125b, respectively.
  • one inlet 123a is connected to the first cooling slot 115a through the third cooling slot 125a
  • the other inlet 123b is second cooled through the third cooling slot 125b. May be connected to the slot 115b.
  • the cooling medium is separately introduced into the first and second cooling slots 115a and 115b through the inlets 123a and 123b and the mold plate assembly 130 of FIG. 19. Can be distinguished.
  • FIG. 21 is a perspective view showing a mold 100 according to another embodiment of the present invention.
  • the mold 100 according to this embodiment is a modification of some shapes in the structure of the mold 100 of FIGS. 9 and 10, and overlapping description is omitted.
  • the mold 100 may include a plurality of mold plate assemblies 131, 132, 133, and 134. At least one of the mold plate assemblies 131, 132, 133, 134 may refer to the mold plate assembly structure described above having a recess in the first mold plate.
  • FIG. 22 is a perspective view schematically showing a back mold plate 120 according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a perspective view schematically illustrating the front mold plate 110 that may be attached to the rear mold plate 120 of FIG. 22.
  • FIG. 24 is a schematic cross-sectional view of a mold plate assembly including the rear mold plate 120 of FIG. 22 and the front mold plate 110 of FIG. 23.
  • the back mold plate 120 may be called a second mold plate
  • the front mold plate 110 may be called a first mold plate.
  • the back mold plate 120 includes a first surface 121 and a second surface 122 opposite thereto.
  • the first surface 121 is a surface in contact with the front mold plate 110, as described later.
  • the first surface 121 intersects the casting direction (-z direction) and extends toward the first end 1201 and the first cooling slot 125a intersects with the casting direction (-z direction) and the first end 1201.
  • a plurality of first cooling slots 125a and second cooling slots 125b are respectively formed on the first surface 121, and the number thereof may be one, or may be a plurality. This is possible.
  • the first cooling slot 125a extends toward the first end 1201 from the center of the first surface 121 or the portion adjacent to the center of the first surface 121, and the second cooling slot 125b is the first surface. It may extend toward the second end 1202 from a portion adjacent to the center of the center of the first surface 121 or 121. Furthermore, the first cooling slot 125a and the second cooling slot 125b may be symmetric about an axis passing through the center of the first surface 121 in the casting direction (z direction), as shown.
  • the distance Te from the bottom of the first cooling slot 125a to the second surface 122 in the adjacent portion of the first end 1201 is adjacent to the center of the first surface 121. It is farther than the distance Tc from the bottom of the first cooling slot 125a to the second surface 122 in the portion. Further, the distance Te from the bottom of the second cooling slot 125b to the second surface 122 at the portion adjacent to the second end 1202 is formed at the portion adjacent to the center of the first surface 121. 2 is greater than the distance Tc from the bottom of the cooling slot 125b to the second surface 122.
  • the front mold plate 110 may be in surface contact with the rear mold plate 120.
  • the front mold plate 110 has one surface 112 in contact with the rear mold plate 120 and the other surface 111 in contact with the molten metal.
  • the back mold plate 120 and the front mold plate 110 When the back mold plate 120 and the front mold plate 110 are combined, this becomes a mold plate assembly.
  • the first cooling slot 125a and the second cooling slot 125b of the back mold plate 120 are formed.
  • With the one side 112 of the front mold plate 110 to form channels through which the cooling medium can pass.
  • the cooling medium supplied through the inlet 129a which may be formed on the other surface 122 of the rear mold plate 120 is supplied with the first cooling slot 125a and the second cooling slot of the rear mold plate 120.
  • a cooling medium in the first cooling slot 125a and the second cooling slot 125b of the rear mold plate 120 may also flow on the other surface 122 of the rear mold plate 120. It may be discharged to the outside through the outlet 129b that can be formed.
  • third slots 123a and 123b that intersect the first cooling slot 125a and / or the second cooling slot 125b, but this is not necessarily an essential component.
  • the third slots 123a and 123b may not be necessary, and the first cooling slot 125a and the second cooling slot (although the plurality of inlets 129a and the outlets 129b are formed even when there are a plurality of 125b's, the third slots 123a and 123b are also connected to each of the first cooling slots 125a and / or the second cooling slots 125b. May not be necessary.
  • the cooling rate at the central portion thereof can be greater than the cooling rate at both ends thereof.
  • the cooling rate can be controlled by adjusting the amount of cooling water present therein. That is, since the same amount of cooling water is present in the slots of the same depth, the cooling effect is the same / similar. However, the shallower the depth of the slot, the less the amount of cooling water that can be present therein, thus weakening the cooling effect.
  • the structure of such a mold plate assembly may contribute to uniformizing the overall cooling rate distribution in the mold 100 structure of FIG. 9 as described above.
  • the mold plate assembly structure described above may be variously modified as shown in FIGS. 25 and 26.
  • a pair of inlets 129a are formed in the center of the second face 122 so that one is connected to the first cooling slot 125a at the center and the other at the center. It may be connected to the second cooling slot 125b.
  • the first cooling slot 125a and the second cooling slot 125b may meet each other at the center of the first surface 121.
  • FIG. 27 is a schematic view showing a casting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the casting device according to this embodiment may be part of a continuous casting device.
  • the tundish 152 may include a molten metal, for example, molten steel 50, formed at a high temperature.
  • the immersion nozzle 154 may be connected to the bottom surface of the tundish 152 so that its end may be inserted into the mold 100 described above. Accordingly, the molten steel 50 is injected into the mold 100 through the immersion nozzle 154 from the tundish 152 to form the solidification layer 52 and undergoes an initial solidification process.
  • the solidification layer 52 exiting the mold 100 is cooled by a cooling medium sprayed through the spray nozzle 156 to form a slab 55 having a predetermined shape, for example, a slab shape. Subsequently, the cast steel 55 is guided by the guide roll 158 and moved to the next step.
  • the initial solidification process of the molten steel 50 flowing into the mold 100 is one of the important factors that determine the properties of the cast steel is completed continuous casting.
  • the mold 100 may provide a primary cooling process for forming a solidification shell having a uniform initial solidification layer having appropriate strength during initial solidification of the molten steel 50.
  • the solidification shell formed during the primary cooling process may be solidified while undergoing the secondary cooling process through the spray nozzle 156 to become a cast steel 55 such as slabs.
  • the casting apparatus according to this embodiment, as described above, by uniformly controlling the cooling conditions in the mold 100 during primary cooling, the cast steel 55 is distorted or cracks are generated in the cast steel 55. Can be suppressed.
  • the mold structure according to the invention can be used in the casting industry of various metals.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

주조용 몰드 플레이트, 몰드 플레이트 어셈블리 및 몰드를 제공한다. 몰드 플레이트는 제 1 면 및 상기 제 1 면의 반대편 제 2 면을 포함한다. 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯은 용탕의 주조방향과 교차되게 신장된다. 상기 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯의 중앙부의 바닥면으로부터 상기 제 1 면까지의 두께는 상기 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯의 양단부들의 바닥면으로부터 상기 제 1 면까지의 두께보다 작다.

Description

주조용 몰드 플레이트, 몰드 플레이트 어셈블리 및 몰드
본 발명은 금속 주조 장치에 관한 것으로서, 특히 용융 금속의 주조에 이용되는 몰드 구조 및 이를 이용한 주조 장치에 관한 것이다.
주조 공정, 예컨대 연속주조 공정은 용융 금속을 몰드를 통해서 냉각시켜 연속적으로 주편을 제조하는 공정을 지칭한다. 몰드로 유입되는 용융 금속의 초기 응고 과정은 연속주조가 완료된 주편의 성질을 좌우하는 인자 중의 하나이다. 초기 응고 시에 몰드에서의 냉각조건이 적절하게 제어되지 않을 경우 주편이 왜곡되게 형성되거나 심지어 크랙이 발생할 수 있다. 특히, 몰드의 모서리 부분은 구조적으로 냉각 속도가 주변 보다 빠르고, 이에 따라 주편의 초기 응고가 불균일해져 주편이 깨질 우려가 있다.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 용융 금속의 응고 상태에 대응하여 보다 균일하게 냉각조건을 제어할 수 있는 몰드 구조를 제공하는 것이다. 전술한 과제는 예시적으로 제시되었고, 본 발명의 범위가 이러한 과제에 의해서 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 형태에 따른 주조용 몰드 플레이트는 제 1 면 및 상기 제 1 면의 반대편의 제 2 면을 포함한다. 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯은 용탕의 주조방향과 교차되게 신장된다. 상기 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯의 중앙부의 바닥면으로부터 상기 제 1 면까지의 두께는 상기 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯의 양단부들의 바닥면으로부터 상기 제 1 면까지의 두께보다 작다.
상기 몰드 플레이트의 일 관점에 따르면, 상기 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯의 바닥면으로부터 상기 제 1 면까지의 두께는 상기 중앙부에서 상기 양단부들로 갈수록 점점 커질 수 있다.
상기 몰드 플레이트의 다른 관점에 따르면, 상기 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯은, 상기 중앙부로부터 상기 양단부들 방향으로 냉각매체의 흐름을 유도하도록 상기 중앙부에 배치된 적어도 하나의 유입부; 및 상기 양단부들에 배치된 적어도 한 쌍의 유출부들을 포함할 수 있다.
상기 몰드 플레이트의 또 다른 관점에 따르면, 상기 중앙부로부터 상기 양단부들 방향으로 냉각 수로를 한정하도록 상기 적어도 하나의 유입부 및 상기 적어도 한 쌍의 유출부들 사이에 상기 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯의 바닥면으로부터 이격되게 배치된 덮개 부재가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 형태에 따른 주조용 몰드 플레이트는 제 1 면 및 상기 제 1 면의 반대편의 제 2 면을 포함한다. 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯은 상기 제 2 면의 중앙부로부터 상기 용탕의 주조방향과 교차되게 신장된다. 적어도 하나의 제 2 냉각 슬롯은 상기 제 2 면의 중앙부로부터 상기 용탕의 주조방향과 교차되도록 상기 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯과 반대 방향으로 신장된다. 상기 제 2 면의 중앙부에 인접한 상기 적어도 하나의 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들의 일단부들의 바닥면으로부터 상기 제 1 면까지의 두께는 상기 제 2 면의 양단부들에 인접한 상기 적어도 하나의 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들의 타단부들의 바닥면으로부터 상기 제 1 면까지의 두께보다 작다.
상기 몰드 플레이트의 일 관점에 따르면, 상기 적어도 하나의 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들은 상기 제 2 면으로부터 상기 제 1 면 방향으로 함몰되어 형성될 수 있다.
상기 몰드 플레이트의 다른 관점에 따르면, 상기 제 1 면은 그 상부에 오목부를 포함할 수 있다.
상기 몰드 플레이트의 또 다른 관점에 따르면, 상기 제 1 면은 주조용 용탕과 접하고, 상기 제 2 면은 배면 몰드 플레이트와 결합될 수 있다.
상기 몰드 플레이트의 또 다른 관점에 따르면, 상기 제 1 면은 전면 몰드 플레이트와 결합될 수 있다.
본 발명의 일 형태에 따른 주조용 몰드 플레이트 어셈블리가 제공된다. 주조용 용탕과 접하도록 배치된 전면 몰드 플레이트가 제공된다. 배면 몰드 플레이트는 상기 전면 몰드 플레이트의 상기 용탕의 반대편에 결합된다. 상기 전면 몰드 플레이트 및 상기 배면 몰드 플레이트 중 적어도 하나는 전술한 주조용 몰드 플레이트를 포함한다.
본 발명의 다른 형태에 따른 주조용 몰드 플레이트 어셈블리가 제공된다. 제 1 몰드 플레이트는 주조용 용탕과 접하는 제 1 면, 상기 제 1 면에 대향된 제 2 면, 및 상기 제 2 면으로부터 상기 제 1 면 방향으로 함몰되어 형성되고 상기 용탕의 주조방향과 교차되게 신장된, 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯을 포함한다. 제 2 몰드 플레이트는 상기 제 1 몰드 플레이트의 상기 제 2 면에 마주보게 결합되는 제 3 면; 및 상기 제 3 면에 대향된 제 4 면을 포함한다. 상기 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯의 중앙부의 바닥면으로부터 상기 제 1 면까지의 두께는 상기 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯의 양단부들들의 바닥면으로부터 상기 제 1 면까지의 두께보다 작다.
본 발명의 일 형태에 따른 주조용 몰드는 주편 형상을 한정하도록 결합된 복수의 몰드 플레이트 어셈블리들을 포함한다. 상기 복수의 몰드 플레이트 어셈블리 중 적어도 하나는 전술한 주조용 몰드 플레이트 어셈블리들 중 어느 하나를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따른 몰드 구조에 따르면, 용융 금속의 주조 시 주편의 모서리 부분에서 냉각 집중을 억제할 수 있다. 따라서 주편의 냉각 균일성을 향상시켜 주편의 깨짐이나 크랙 발생을 억제하여 주편의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 몰드 플레이트를 보여주는 사시도이고;
도 2는 도 1의 제 1 몰드 플레이트의 II-II'선에서 절취한 단면도이고;
도 3은 도 1의 제 1 몰드 플레이트의 일 변형예를 보여주는 사시도이고;
도 4는 도 3의 제 1 몰드 플레이트의 IV-IV'선에서 절취한 단면도이고;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드 플레이트 어셈블리를 보여주는 사시도이고;
도 6은 도 5의 몰드 플레이트 어셈블리의 VI-VI'선에서 절취한 단면도이고;
도 7은 도 5의 몰드 플레이트 어셈블리의 전개 사시도이고;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 몰드 플레이트를 보여주는 사시도이고;
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드를 보여주는 사시도이고;
도 10은 도 9의 몰드를 보여주는 개략적인 평면도이고;
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제 1 몰드 플레이트를 보여주는 사시도이고;
도 12는 도 11의 제 1 몰드 플레이트의 II-II'선에서 절취한 단면도이고;
도 13은 도 11의 제 1 몰드 플레이트의 일 변형예를 보여주는 사시도이고;
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드 플레이트 어셈블리를 보여주는 단면도이고;
도 15는 도 14의 몰드 플레이트 어셈블리의 일 변형된 예를 보여주는 단면도이고;
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제 1 몰드 플레이트를 보여주는 사시도이고;
도 17은 도 16의 제 1 몰드 플레이트의 II-II'선(a) 및 III-III'선(b)에서 절취한 단면도들이고;
도 18은 도 17의 제 1 몰드 플레이트의 일 변형예를 보여주는 단면도들이고;
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 몰드 플레이트 어셈블리를 보여주는 단면도이고;
도 20은 도 19의 몰드 플레이트 어셈블리의 일 변형된 예를 보여주는 단면도이고;
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 몰드를 보여주는 사시도이고;
도 22는 본 발명의 더 다른 실시예에 따른 배면 몰드플레이트를 개략적으로 도시하는 사시도이고;
도 23은 도 22의 배면 몰드플레이트에 부착될 수 있는 전면 몰드플레이트를 개략적으로 도시하는 사시도이고;
도 24는 본 발명의 더 다른 실시예에 따른 몰드플레이트 어셈블리를 개략적으로 도시하는 단면도이고;
도 25는 도 24의 몰드플레이트 어셈블리의 일 변형예를 도시하는 단면도이고;
도 26은 도 24의 몰드 플레이트 어셈블리의 다른 변형예를 도시하는 단면도이고;
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 주조 장치를 보여주는 개략도이고; 그리고
도 28은 비교예 및 실험예에 따른 몰드 플레이트들의 일 단면에서 시뮬레이션 온도 분포를 보여주는 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
본 발명의 실시예들에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
본 발명의 실시예들에서, 중앙부 및 단부는 이 기술분야에서 통상적으로 인정되는 범위 내에서 상대적인 의미로 해석될 수 있다. 즉, 중앙부는 지칭 대상의 정중앙뿐만 아니라 그 인접부를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있고, 단부는 최끝단뿐만 아니라 그 인접부를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다.
본 발명의 실시예들에서, 냉각 슬롯은 물체의 일면으로부터 소정 깊이만큼 함몰되거나 또는 파여 형성된 냉각 수로의 일부분을 지칭할 수 있다. 냉각 슬롯의 바닥면은 그 깊이 방향으로의 바닥, 즉 함몰되거나 파여 있는 방향의 끝면을 지칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 몰드 플레이트(110)를 보여주는 사시도이다. 도 2는 도 1의 제 1 몰드 플레이트(110)의 II-II'선에서 절취한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제 1 몰드 플레이트(110)는 제 1 면(111) 및 제 2 면(112)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 몰드 플레이트(110)는 용탕으로부터 고상 주편을 형성하기 위한 주조 장치용 몰드의 일부분을 구성할 수 있다. 주조 장치는 용탕으로부터 주편을 연속적으로 형성하는 연속 주조 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 용탕은 ±z축 방향으로 이동되고, 이 경우 주조 방향은 ±z축 방향이 될 수 있다. 예컨대, 제 1 면(111)은 용탕과 접하는 면이 되고, 제 2 면(112)은 그 반대쪽 면이 될 수 있다.
적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯(115)은 주조 방향(±z축 방향)과 교차되게, 예컨대 ±y축 방향으로 신장될 수 있다. 예를 들어, 제 1 냉각 슬롯(115)의 신장 방향(±y축 방향)과 주조 방향(±z축 방향)은 서로 직교할 수 있다. 제 1 냉각 슬롯(115)은 냉각매체, 예컨대 냉각수가 흐르는 냉각 수로의 일부분일 수 있고, 따라서 제 1 면(112) 상의 용탕을 초기 또는 1차 냉각시키는 데 이용될 수 있다. 제 1 몰드 플레이트(110)는 높은 열전도율을 갖는 물질, 예컨대 동 또는 동합금으로 구성될 수 있다.
제 1 냉각 슬롯(115)의 수는 예시적으로 도시되었고 이 실시예의 범위를 제한하지 않는다. 예를 들어, 복수의 제 1 냉각 슬롯들(115)이 주편의 주조 방향(±z축 방향)을 따라서 병렬 배치될 수 있다. 제 1 냉각 슬롯들(115a)은 냉각의 균일성을 위해서 주조 라인 또는 주조 방향(±z축 라인)을 기준으로 대칭적인 구조로 배치될 수 있다. 하지만 이 실시예의 변형된 예에서, 제 1 냉각 슬롯들(115)의 구조 및 배치는 냉각 분포를 조절하기 위해서 비대칭적으로 변형될 수도 있다.
제 1 냉각 슬롯(115)은 제 2 면(112)으로부터 제 1 면(111) 방향(-x축 방향)으로 함몰되거나 또는 파이게 형성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 냉각매체는 제 1 냉각 슬롯(115)의 중앙부로부터 유입되어 제 1 냉각 슬롯(115)을 따라서, 즉 용탕의 주조방향을 가로질러 흐르고 이어서 제 1 냉각 슬롯(115)의 양단부들로 유출될 수 있다. 이에 따라, 냉각매체의 온도는 제 1 냉각 슬롯(115)의 중앙부에서 양단부들로 갈수록 데워져 상승할 수 있기 때문에, 이러한 냉각매체의 흐름은 제 1 몰드 플레이트(110)의 중앙부보다 양단부들에서 냉각매체의 온도를 낮게 만들 수 있다.
예를 들어, 제 1 냉각 슬롯(115)의 중앙부의 바닥면으로부터 제 1 면(111)까지의 두께(Tc)는 0보다는 크고, 제 1 냉각 슬롯(115)의 양단부들의 바닥면으로부터 제 1 면(111)까지의 두께(Te)보다 작을 수 있다. 선택적으로, 제 1 냉각 슬롯(115)의 바닥면으로부터 제 1 면(111)까지의 두께는 제 1 냉각 슬롯(115)의 중앙부로부터 양단부들로 갈수록 점차로 증가할 수 있다. 나아가, 제 1 냉각 슬롯(115)의 바닥면으로부터 제 1 면(111)까지의 두께 분포는 제 1 냉각 슬롯(115)의 정중앙 또는 용탕의 주조 라인을 기준으로 대칭적일 수 있다.
예를 들어, 이러한 구조는 제 1 냉각 슬롯(115)의 깊이를 조절함으로써 달성할 수 있다. 제 1 몰드 플레이트(110)가 평판 형상인 경우, 그 중앙부에서 제 1 냉각 슬롯(115)의 깊이(Hc)는 그 양단부들에서 제 1 냉각 슬롯(115)의 깊이(He)보다 클 수 있다. 선택적으로, 제 1 냉각 슬롯(115)의 깊이는 그 중앙부로부터 그 양단부들로 갈수록 점차로 감소할 수 있다. 나아가, 제 1 냉각 슬롯(115)의 깊이 분포는 용탕의 주조 라인 또는 제 2 면(112)의 정중앙을 기준으로 대칭적일 수 있다.
제 1 냉각 슬롯(115)의 이러한 구조는 제 1 몰드 플레이트(110)의 냉각 분포를 바꿀 수 있다. 즉, 냉각매체와 용탕 사이의 거리는 몰드 플레이트(110)의 중앙부에서 거리(Tc)가 양단부들에서 거리(Te)보다 작기 때문에 중앙부에서 냉각율이 양단부들에서 냉각율보다 크게 된다. 따라서 이러한 구조에 의하면, 제 1 몰드 플레이트(110)의 양단부들에서 냉각율을 그 중앙부에서 냉각율보다 낮게 조절할 수 있다.
이러한 냉각 분포의 변화는 아래의 시뮬레이션 결과를 참조하여 더 구체적으로 설명될 수 있다.
비교예 및 실험예들에 따른 몰드 플레이트들은 실제 모델의 중앙부로부터 일단부로 이어지는 반쪽 모델을 나타낸다. 이 경우 나머지 반쪽 모델은 이 반쪽 모델과 중앙부를 기준으로 대칭적인 모형을 갖는 것으로 이해될 수 있다. 비교예에 따른 몰드 플레이트는 주조방향과 평행하게(도 1의 ±z축 방향으로) 신장되고, 위치에 상관없이 일정한 깊이를 갖는 제 1 냉각 슬롯들을 포함한다. 실험예에 따른 몰드 플레이트는 주조방향과 수직하게(도 1의 ±y축 방향으로) 신장되고 중앙부에서 단부로 갈수록 그 깊이가 감소하는 제 1 냉각 슬롯들을 포함한다. 실험예에 따른 몰드 플레이트는 도 1의 제 1 몰드 플레이트(110)에 대응될 수 있다.
본 시뮬레이션에서 비교예 및 실험예들에 따른 몰드 플레이트들은 동일한 동 합금으로 구성되고 그 열 전도율은 동일하게 약 320 W/mK이고, 제 1 냉각 슬롯에는 냉각매체로 약 30℃의 냉각수가 동일하게 그 중앙부로 공급되는 것으로 가정한다. 주조 진행시 용탕은 약 1500℃로 공급되는 것으로 가정한다.
도 28을 참조하면, 비교예에 따른 몰드 플레이트의 경우 중앙부(C)와 단부(E)에서 온도 차이는 대체로 크지 않고 다만 제 1 냉각 슬롯들을 가로질러 감에 따라서 온도가 물결처럼 요동치는 것을 알 수 있다. 반면, 실험예에 따른 몰드 플레이트의 경우 중앙부(C)에서 단부(E)로 갈수록 온도가 상승하는 것을 알 수 있다.
이러한 온도 분포는 실험예에 따른 몰드 플레이트에서 그 중앙부의 냉각율이 그 단부의 냉각율보다 크다는 것을 보여준다. 한편, 나머지 반쪽 모델에 대한 온도 분포는 중앙부를 기준으로 대칭적인 것으로 이해될 수 있다. 따라서 전술한 바와 같이, 몰드 플레이트의 양단부들에서 냉각율을 그 중앙부에서 냉각율보다 낮게 조절할 수 있다. 단일 구조의 몰드 플레이트의 이러한 냉각율 분포는 후술하는 바와 같이 몰드 구조에서 냉각율 분포의 균일화에 기여할 수 있다.
도 3은 도 1의 제 1 몰드 플레이트의 일 변형예를 보여주는 사시도이다. 도 4는 도 3의 제 1 몰드 플레이트(110')의 IV-IV'선에서 절취한 단면도이다. 이 실시예에 따른 제 1 몰드 플레이트(110')는 전술한 도 1 및 도 2의 제 1 몰드 플레이트(110)에 일부 구성을 부가한 것에 해당하고, 따라서 두 실시예들에서 중복된 설명은 생략된다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제 1 냉각 슬롯(115)은 적어도 하나의 유입부(116) 및 적어도 한 쌍의 유출부들(117)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 유입부(116)는 제 1 냉각 슬롯(115)의 중앙부에 배치되고, 유출부들(117)은 제 1 냉각 슬롯(115)의 양단부들에 배치될 수 있다. 냉각매체, 예컨대 냉각수는 유입부(116)로 공급되어 유출부들(117)로 배출될 수 있다.
덮개 부재(113)는 유입부(116)와 유출부들(117) 사이에 제 1 냉각 슬롯(115)의 바닥면으로부터 이격되게 배치될 수 있다. 이에 따라, 덮개 부재(113)와 제 1 냉각 슬롯(115)의 바닥면 사이에 냉각 수로가 한정될 수 있다. 덮개 부재(113)의 제 2 면(112)으로부터 제 1 면(111) 방향으로의 두께는 냉각 수로의 폭을 조정하도록 조절될 수 있다.
예를 들어, 덮개 부재(113)의 두께는 제 1 냉각 슬롯(115)의 중앙부보다 양단부들에서 더 작을 수 있다. 나아가, 냉각 수로의 폭을 일정하게 하기 위해서, 제 1 냉각 슬롯(115) 내부의 덮개 부재(113)의 내측벽은 제 1 냉각 슬롯(115)의 바닥면과 평행할 수 있다. 예를 들어, 덮개 부재(113)의 내측벽 반대편의 외측벽은 제 2 면(112)과 정렬되고, 제 2 면(112)에서 제 1 면(111) 방향으로의 덮개 부재(113)의 두께는 제 1 냉각 슬롯(115)의 중앙부에서 양단부들로 갈수록 점점 작아질 수 있다.
냉각수는 유입부(116)로 유입된 후 냉각 수로를 따라서 흐르고 유출부들(117)을 통해서 배출될 수 있다. 전술한 바와 같이, 이러한 냉각매체의 흐름은 몰드 플레이트(110')의 중앙부보다 양단부들에서 냉각매체의 온도를 높게 만들 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드 플레이트 어셈블리(130)를 보여주는 사시도이다. 도 6은 도 5의 몰드 플레이트 어셈블리(130)의 VI'-VI'선에서 절취한 단면도이다. 도 7은 도 5의 몰드 플레이트 어셈블리(130)의 전개 사시도이다. 도 8은 도 5의 몰드 플레이트의 어셈블리(130)의 제 2 몰드 플레이트(120)를 보여주는 사시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 몰드 플레이트 어셈블리(130)는 제 1 몰드 플레이트(110) 및 제 2 몰드 플레이트(120)를 포함할 수 있다. 제 1 몰드 플레이트(110)는 도 1 및 도 2의 제 1 몰드 플레이트(110)를 참조할 수 있다. 제 2 몰드 플레이트(120)는 제 1 몰드 플레이트(110)에 냉각매체를 공급하거나 유출하도록 제 1 몰드 플레이트(110)에 결합될 수 있다. 이 실시예에서, 제 1 몰드 플레이트(110)는 전면 몰드 플레이트로 불리고, 제 2 몰드 플레이트(120)는 배면 몰드 플레이트로 불릴 수도 있다.
도 7 및 도 8을 더 참조하면, 제 2 몰드 플레이트(120)는 제 3 면(121) 및 제 4 면(122)을 포함할 수 있다. 제 3 면(121)은 제 1 몰드 플레이트(110)의 제 2 면(112)과 서로 마주보도록 결합되고 제 4 면(122)은 그 반대쪽에 배치될 수 있다. 제 2 몰드 플레이트(120)는 제 1 몰드 플레이트(110)에 냉각매체를 공급한다는 점에서 워터 자켓(water jacket)으로 불릴 수도 있다.
제 2 몰드 플레이트(120)는 높은 열전도율을 갖는 물질, 예컨대 동 또는 동합금으로 구성될 수 있다. 제 1 몰드 플레이트(110) 및 제 2 몰드 플레이트(120)는 적절한 체결 수단, 예컨대 고장력 볼트 구조에 의해서 단단하게 결합될 수 있다.
적어도 하나의 유입구(123) 및 적어도 한 쌍의 유출구들(124a, 124b)은 제 4 면(122)으로부터 제 2 몰드 플레이트(120)를 관통해서 제 1 몰드 플레이트(110)의 제 1 냉각 슬롯(115)에 연결되도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 유입구(123)는 제 1 냉각 슬롯(115)의 중앙부에 연결되도록 제 2 몰드 플레이트(120)의 중앙부 상에 배치될 수 있다. 유출구들(124a, 124b)은 제 1 냉각 슬롯(115)의 양단부들에 연결되도록 제 2 몰드 플레이트(120)의 양단부들 상에 배치될 수 있다. 유입구(123) 및 유출구들(124a, 124b)의 수 및 배치는 예시적으로 도시되었고 적절하게 변형될 수 있다.
적어도 하나의 제 2 냉각 슬롯(125)은 유입구(123)에 연결되도록 제 2 몰드 플레이트(120) 내에 배치될 수 있다. 제 2 냉각 슬롯(125)은 제 1 냉각 슬롯들(115)의 중앙부들에 공통으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 2 냉각 슬롯(125)은 제 3 면(121)으로부터 제 4 면(122) 방향으로 함몰되고 용탕의 주조 방향과 평행하고 제 1 냉각 슬롯들(115)과 교차되게(예컨대 ±z축 방향으로) 신장될 수 있다. 예를 들어, 제 2 냉각 슬롯(125)은 제 1 냉각 슬롯들(115)과 직교하게 배치될 수 있다.
제 2 냉각 슬롯(125)은 유입구(123)와 제 1 냉각 슬롯들(115)의 단부들을 공통으로 연결하도록 그 사이에 배치될 수 있다. 이에 따라, 유입구(123)로 유입된 냉각매체는 제 2 냉각 슬롯(125) 내에서 분기되어 제 1 냉각 슬롯들(115)로 균일하게 유입될 수 있다. 제 2 냉각 슬롯(125)의 수는 예시적으로 도시되었고, 이 실시예의 범위를 제한하지 않는다. 예를 들어, 유입구(123)의 수에 따라서, 제 2 냉각 슬롯(125)의 수를 조절할 수 있다.
적어도 한 쌍의 제 3 냉각 슬롯들(126a, 126b)은 유출구들(124a, 124b)에 각각 연결되도록 제 2 몰드 플레이트(120) 내에 배치될 수 있다. 제 3 냉각 슬롯들(126a, 126b)은 제 1 냉각 슬롯(115)의 양단부들에 공통으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 3 냉각 슬롯들(126a, 126b)은 제 3 면(121)으로부터 제 4 면(122) 방향으로 함몰되고 용탕의 주조 방향과 평행하고 제 1 냉각 슬롯들(115)과 교차되게(예컨대 ±z축 방향으로) 신장될 수 있다. 예를 들어, 제 3 냉각 슬롯들(126a, 126b)은 제 1 냉각 슬롯들(115)과 직교하도록 배치될 수 있다.
제 3 냉각 슬롯들(126a)은 유출구(124a)와 제 1 냉각 슬롯들(115)의 일측 단부들을 공통으로 연결하도록 그들 사이에 배치되고, 제 3 냉각 슬롯들(126b)은 유출구(124b)와 제 1 냉각 슬롯들(115)의 타측 단부들을 공통으로 연결하도록 그들 사이에 배치될 수 있다. 이에 따라, 제 1 냉각 슬롯들(115)로부터 나온 냉각매체는 제 3 냉각 슬롯들(126a, 126b) 내에서 모아져 유출구들(124a, 124b)로 유출될 수 있다. 제 3 냉각 슬롯들(126a, 126b)의 수는 예시적으로 도시되었고, 이 실시예의 범위를 제한하지 않는다. 예를 들어, 유출구들(124a, 124b)의 수에 따라서, 제 3 냉각 슬롯들(126a, 126b)의 수를 조절할 수 있다.
이러한 제 1 몰드 플레이트(110) 및 제 2 몰드 플레이트(120)의 결합 구조에 의해서 냉각매체의 이동 경로를 나타내는 냉각 수로(128)가 한정될 수 있다. 예를 들어, 냉각 수로(128)는 유입구(123)로부터 제 2 냉각 슬롯(125), 제 1 냉각 슬롯(115) 및 제 3 냉각 슬롯들(126a, 126b)을 거쳐서 유출구들(124a, 124b)로 이어지는 경로의 일부분 또는 전체를 지칭할 수 있다. 제 1 냉각 슬롯들(115)은 제 1 몰드 플레이트(110) 단독으로 볼 때는 제 2 면(112)으로 노출된 구조이나, 제 2 냉각 슬롯(125) 및 제 3 냉각 슬롯들(126a, 126b)과 중첩되는 부분을 제외하고는 제 2 몰드 플레이트(120)의 제 3 면(121)과 밀착 결합되어 밀봉될 수 있다.
이 실시예의 변형된 예에서, 제 1 몰드 플레이트(110)는 도 3 및 도 4의 제 1 몰드 플레이트(110')로 대체될 수도 있다.
이 실시예의 다른 변형된 예에서, 전술한 도 5 내지 도 7의 몰드 플레이트 어셈블리(130)에서 제 1 및 제 2 몰드 플레이트들(110, 120)이 일체형으로 제공될 수도 있다. 이 경우, 몰드 플레이트 어셈블리(130)를 단순히 몰드 플레이트라고 지칭할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드(100)를 보여주는 사시도이다. 도 10은 도 9의 몰드(100)의 개략적인 평면도이다.
도 9를 참조하면, 몰드(100)는 복수의 몰드 플레이트 어셈블리들(131, 132, 133, 134)을 포함할 수 있다. 몰드 플레이트 어셈블리들(131, 132, 133, 134) 중 적어도 하나는 전술한 몰드 플레이트 어셈블리를 참조할 수 있다. 예를 들어, 몰드 플레이트 어셈블리들(131, 132, 133, 134)은 도 5 내지 도 8의 구조 및 그 변형 구조를 포함할 수 있다. 몰드 플레이트 어셈블리들(131, 132, 133, 134) 내 제 1 몰드 플레이트(110)는 도 1 내지 도 4의 구조 및 그 변형 구조를 포함할 수 있다.
몰드 플레이트 어셈블리들(131, 132, 133, 134)은 주편 형상을 한정하도록 적절한 형상으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 네 개의 몰드 플레이트 어셈블리들(131, 132, 133, 134)은 슬라브 형상의 주편 제작을 위해서 4각 형상으로 적절한 체결 수단, 예컨대 볼트 구조를 이용하여 결합될 수 있다.
몰드 플레이트 어셈블리들(131, 132)은 몰드(100)의 광변측면들을 형성하고, 몰드 플레이트 어셈블리들(133, 134)은 몰드(100)의 단변측면들을 형성할 수 있다. 이 경우, 몰드 플레이트 어셈블리들(133, 134)을 ±y축 방향으로 이동시켜 제조되는 주편의 폭을 변화시킬 수 있다. 몰드(100)의 형상은 예시적으로 도시되었고, 주편 형상에 따라서 적절하게 변형될 수 있다.
도 10을 참조하면, 네 모서리 영역들(C)은 몰드 플레이트 어셈블리들(131, 132, 133, 134) 중 교차하는 두 개로부터 중첩적으로 냉각 영향을 받게 되어, 단일 몰드 플레이트 어셈블리로부터 냉각 영향을 받는 다른 부분들에 비해서 빠르게 냉각될 우려가 있다. 하지만, 전술한 바와 같이, 몰드 플레이트 어셈블리들(131, 132, 133, 134) 개개의 단부들에서 냉각 온도는 중앙부에서의 냉각 온도보다 낮기 때문에, 몰드(100)에서 네 모서리 영역들(C)에서 주편의 냉각 속도는 다른 부분에서 주편의 냉각 속도와 거의 같게 조정될 수 있다. 따라서 몰드(100)를 이용하면, 주편의 초기 냉각 속도를 주편 전체에 걸쳐서 균일하게 할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제 1 몰드 플레이트(110)를 보여주는 사시도이다. 도 12는 도 11의 제 1 몰드 플레이트(110)의 II-II'선에서 절취한 단면도이다. 이 실시예에 따른 제 1 몰드 플레이트(100)는 도 1 및 도 2의 제 1 몰드 플레이트에서 일부 구성을 변형한 것이고, 따라서 중복된 설명은 생략된다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯(115a)은 주조 방향(±z축 방향)과 교차되게 신장될 수 있다. 적어도 하나의 제 2 냉각 슬롯(115b)은 주조 방향(±z축 방향)과 교차되고 제 1 냉각 슬롯(115a)과 반대 방향으로 신장될 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)은 제 2 면(112)의 중앙부로부터 양단부 방향으로(±y축 방향) 각각 신장될 수 있다. 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)의 신장 방향(±y축 방향)과 주조 방향(±z축 방향)은 서로 직교할 수 있다.
제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)은 냉각매체, 예컨대 냉각수가 흐르는 제 1 및 제 2 냉각 수로들(128a, 128b)의 일부분 또는 전부일 수 있고, 따라서 제 1 면(112) 상의 용탕을 초기 또는 1차 냉각시키는 데 이용될 수 있다. 이 실시예에서, 제 1 및 제 2 냉각 수로들(128a, 128b)은 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)과 실질적으로 동일할 수 있다.
제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)의 수는 예시적으로 도시되었고 이 실시예의 범위를 제한하지 않는다. 예를 들어, 복수의 제 1 냉각 슬롯들(115a)이 주편의 주조 방향(±z축 방향)을 따라서 병렬 배치되고, 이와 다른 열에 복수의 제 2 냉각 슬롯들(115b)이 또한 이격되게 주편의 주조 방향(±z축 방향)을 따라서 병렬 배치될 수 있다. 제 1 냉각 슬롯들(115a)과 제 2 냉각 슬롯들(115b)은 냉각의 균일성을 위해서 그 수가 서로 동일하고, 주조 라인 또는 주조 방향(±z축 라인)을 기준으로 대칭적인 구조로 배치될 수 있다. 하지만 이 실시예의 변형된 예에서, 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)의 수 및 배치는 냉각 분포를 조절하기 위해서 비대칭적으로 변형될 수도 있다.
제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)은 제 2 면(112)으로부터 제 1 면(111) 방향(-x축 방향)으로 함몰되게 형성될 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 냉각매체는 제 2 면(112)의 중앙부로부터 유입되어 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)을 따라서, 즉 용탕의 주조방향을 가로질러 흐르고 이어서 제 2 면(112)의 양단부로 유출될 수 있다. 이에 따라, 냉각매체의 온도는 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)의 중앙부에서 양단부들로 갈수록 데워져 상승할 수 있기 때문에, 이러한 냉각매체의 흐름은 제 1 몰드 플레이트(110)의 중앙부보다 양단부들에서 냉각매체의 온도를 높게 만들 수 있다.
예를 들어, 제 2 면(112)의 중앙부에 인접한 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)의 일단부들의 바닥면으로부터 제 1 면(111)까지의 두께(Tc)는 0보다는 크고, 제 2 면(112)의 양단부에 인접한 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)의 타단부들의 바닥면으로부터 제 1 면(111)까지의 두께(Te)보다 작을 수 있다. 나아가, 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)의 바닥면으로부터 제 1 면(111)까지의 두께는 제 2 면(112)의 중앙부로부터 양단부로 갈수록 점차로 증가할 수 있다.
이러한 구조는 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)의 깊이를 조절함으로써 달성할 수 있다. 예를 들어, 제 1 몰드 플레이트(110)가 평판 형상인 경우, 제 2 면(112)의 중앙부에 인접한 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)의 일단부들의 깊이(Hc)는 제 2 면(112)의 양단부에 인접한 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)의 타단부들의 깊이(He)보다 클 수 있다. 나아가, 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)의 깊이는 제 2 면(112)의 중앙부로부터 양단부로 갈수록 점차로 감소할 수 있다.
제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)의 이러한 구조는 제 1 몰드 플레이트(110)의 냉각 분포를 바꿀 수 있다. 즉, 냉각매체와 용탕 사이의 거리는 제 1 몰드 플레이트(110)의 중앙부에서 거리(Tc)가 양단부에서 거리(Te)보다 작기 때문에 중앙부에서 냉각율이 양단부에서 냉각율보다 크게 된다. 따라서 이러한 구조에 의하면, 제 1 몰드 플레이트(110)의 단부에서 냉각율을 그 중앙부에서 냉각율보다 낮게 조절할 수 있다. 이러한 제 1 몰드 플레이트(110)의 냉각 분포는 전술한 도 28 내지 도 30의 시뮬레이션 결과와 크게 다르지 않다.
도 13은 도 11의 제 1 몰드 플레이트의 일 변형예를 보여주는 사시도이다.
도 13을 참조하면, 제 1 냉각 슬롯(115a)은 적어도 하나의 제 1 유입부(116a) 및 적어도 하나의 제 1 유출부(117a)를 포함하고, 제 2 냉각 슬롯(115b)은 적어도 하나의 제 2 유입부(116b) 및 적어도 하나의 제 2 유출부(117b)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 유입부들(116a, 116b)은 제 2 면(112)의 중앙부에 인접하게 제 1 및 제 2 냉각 슬롯(115a, 115b)의 일단부들에 배치되고, 제 1 및 제 2 유출부들(117a, 117b)은 제 2 면(112)의 양단부들에 인접한 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)의 타단부들에 배치될 수 있다. 냉각매체, 예컨대 냉각수는 제 1 및 제 2 유입부들(116a, 116b)로 공급되어 제 1 및 제 2 유출부들(117a, 117b)로 배출될 수 있다.
덮개 부재(113)는 제 1 유입부(116a)와 제 1 유출부(117a) 사이 및 제 2 유입부(116b)와 제 2 유출부(117b) 사이에 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)의 바닥면으로부터 이격되게 배치될 수 있다. 이에 따라, 덮개 부재(113)와 제 1 냉각 슬롯(115a)의 바닥면 사이에 제 1 냉각 수로(128a)가 한정되고, 덮개 부재(113)와 제 2 냉각 슬롯(115b)의 바닥면 사이에 제 2 냉각 수로(128b)가 한정될 수 있다.
덮개 부재(113)의 제 2 면(112)으로부터 제 1 면(111) 방향으로의 두께는 제 1 및 제 2 냉각 수로들(128a, 128b)의 폭을 조정하도록 조절될 수 있다. 예를 들어, 덮개 부재(113)의 두께는 제 1 및 제 2 유입구들(116a, 116b)에 인접한 일측보다 제 1 및 제 2 유출구들(117a, 117b)에 인접한 타측이 더 작을 수 있다.
나아가, 제 1 및 제 2 냉각 수로들(128a, 128b)의 폭을 일정하게 하기 위해서, 제 1 및 제 2 냉각 수로들(128a, 128b) 내부의 덮개 부재(113)의 내측벽은 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)의 바닥면과 평행할 수 있다. 예를 들어, 덮개 부재(113)의 내측벽 반대편의 외측벽은 제 2 면(112)과 정렬되고, 덮개 부재(113)의 두께는 제 1 및 제 2 유입부들(116a, 116b)에서 제 1 및 제 2 유출부들(117a, 117b) 방향으로 갈수록 점점 작아질 수 있다.
냉각수는 제 1 및 제 2 유입부들(116a, 116b)로 유입된 후 제 1 및 제 2 냉각 수로들(128a, 128b)을 따라서 흐르고 제 1 및 제 2 유출부들(117a, 117b)을 통해서 배출될 수 있다. 전술한 바와 같이, 이러한 냉각매체의 흐름은 제 1 몰드 플레이트(110')의 중앙부보다 양단부들에서 냉각매체의 온도를 높게 만들 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드 플레이트 어셈블리(130)를 보여주는 단면도이다.
도 14를 참조하면, 몰드 플레이트 어셈블리(130)는 제 1 몰드 플레이트(110) 및 제 2 몰드 플레이트(120)를 포함할 수 있다. 제 1 몰드 플레이트(110)는 도 11 및 도 12의 몰드 플레이트(110)를 참조할 수 있다. 제 2 몰드 플레이트(120)는 제 1 몰드 플레이트(110)에 냉각매체를 공급하거나 유출하도록 제 1 몰드 플레이트(110)에 결합될 수 있다. 제 2 몰드 플레이트(120)는 도 7 및 도 8의 설명을 더 참조할 수 있다. 이 실시예의 변형된 예에서, 제 1 몰드 플레이트(110)는 도 13의 제 1 몰드 플레이트(110')로 대체될 수도 있다.
도 15는 도 14의 몰드 플레이트 어셈블리의 일 변형된 예를 보여주는 단면도이다.
도 15를 참조하면, 제 2 몰드 플레이트(120')는 한 쌍의 유입구들(123a, 123b) 및 한 쌍의 제 3 냉각 슬롯들(125a, 125b)을 포함할 수 있다. 유입구들(123a, 123b)은 제 3 냉각 슬롯들(125a, 125b)을 통해서 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)에 각각 연결될 수 있다. 예를 들어, 일측의 유입구(123a)는 제 3 냉각 슬롯(125a)을 통해서 제 1 냉각 슬롯(115a)에 연결되고, 타측의 유입구(123b)는 제 3 냉각 슬롯(125b)을 통해서 제 2 냉각 슬롯(115b)에 연결될 수 있다. 몰드 플레이트 어셈블리(130')에서 냉각매체는 유입구들(123a, 123b)을 통해서 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b) 별로 분리되어 유입된다는 점에서 도 14의 몰드 플레이트 어셈블리(130)와 구분될 수 있다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제 1 몰드 플레이트(110)를 보여주는 사시도이다. 도 17은 도 16의 제 1 몰드 플레이트(110)의 II-II'선(a) 및 III-III'선(b)에서 절취한 단면도들이다. 이 실시예들에 따른 제 1 몰드 플레이트(110)는 도 11 및 도 12의 제 1 몰드 플레이트(110)를 참조할 수 있고, 중복된 설명은 생략된다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 제 1 면(111)은 그 상부의 중앙부에 오목부(113)를 포함할 수 있다. 오목부(113)는 제 2 면(112) 방향, 즉 x축 방향으로 오목하게 함몰된 부분을 지칭할 수 있다. 오목부(113)의 시그모이드(sigmoid) 단면 형상은 예시적으로 도시되었고, 다양한 형상으로 변형될 수 있다. 예를 들어, 오목부(113)의 단면은 타원형, 원형, 다각형 등의 형상을 가질 수 있고, 나아가 적어도 하나 이상의 변곡부를 더 포함할 수도 있다.
오목부(113)는 주조용 용탕의 주입 부분의 폭을 넓히는 역할을 할 수 있다. 이러한 형상은 얇은 두께의 주편을 형성할 때 용탕의 주입 부분의 폭을 넓혀 주조 시간을 줄이는 데 유용할 수 있다. 예컨대, 오목부(113)는 제 1 면(111)의 최상부로부터 주조 방향을 따라서 소정 깊이만큼 형성될 수 있다. 이에 따라, 오목부(113)의 x축 방향으로의 깊이는 주조 방향, 예컨대 -z 방향을 따라서 점점 얕아질 수 있다.
한편, 오목부(113)가 주편 형상을 한정하는 것은 아니기 때문에, 제 1 면(111)의 하부, 즉 오목부(113) 아래 부분은 주편 형상을 한정하도록 적절한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 주편이 슬라브 형상인 경우, 평면부(114)가 오목부(113) 아래에 주편의 일면 형상을 한정하도록 배치될 수 있다. 나아가, 평면부(114)는 오목부(113)를 둘러싸도록 제 1 면(111)의 상부에서 오목부(113) 양편으로 확장될 수 있다.
적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯(115a)은 주조 방향(±z축 방향)과 교차되게 신장될 수 있다. 적어도 하나의 제 2 냉각 슬롯(115b)은 주조 방향(±z축 방향)과 교차되게 제 1 냉각 슬롯(115a)의 신장 방향과 반대 방향으로 신장될 수 있다. 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)에 대한 설명은 도 11 및 도 12에 대한 설명을 대부분 참조할 수 있다.
예를 들어, 제 2 면(112)의 중앙부에 인접한 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)의 일단부들의 바닥면으로부터 제 1 면(111)까지의 두께(Tc)는 0보다는 크고, 제 2 면(112)의 양단부에 인접한 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)의 타단부들의 바닥면으로부터 제 1 면(111)까지의 두께(Te)보다 작을 수 있다. 나아가, 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)의 바닥면으로부터 제 1 면(111)까지의 두께는 제 2 면(112)의 중앙부로부터 양단부로 갈수록 점차로 증가할 수 있다.
이러한 구조는 제 1 냉각 슬롯들(115)의 깊이 및/또는 오목부(113)의 깊이를 조절함으로써 달성할 수 있다. 예를 들어, 오목부(113)의 깊이가 제 1 면(111)의 중앙부에서 가장 큰 경우, 제 1 냉각 슬롯들(115)의 깊이는 일정하거나 또는 제 2 면(112)의 중앙부에서 양단부들로 갈수록 점차 또는 단계적으로 증가 또는 감소할 수 있다. 나아가, 제 1 냉각 슬롯들(115)의 깊이 분포는 냉각 대칭성을 위해서 용탕의 주조 라인 또는 제 2 면(112)의 정중앙을 기준으로 대칭적일 수 있다. 이러한 제 1 몰드 플레이트(110)의 냉각 분포는 도 27 내지 도 30의 시뮬레이션 결과와 크게 다르지 않다.
도 18은 도 17의 제 1 몰드 플레이트의 일 변형예를 보여주는 단면도들이다. 이 실시예에 따른 제 1 몰드 플레이트(110')는 도 17의 제 1 몰드 플레이트(110)에 일부 구성을 더 부가한 것이고, 따라서 두 실시예들에서 중복된 설명은 생략된다.
도 18을 참조하면, 제 1 냉각 슬롯(115a)은 적어도 하나의 제 1 유입부(116a) 및 적어도 하나의 제 1 유출부(117a)를 포함하고, 제 2 냉각 슬롯(115b)은 적어도 하나의 제 2 유입부(116b) 및 적어도 하나의 제 2 유출부(117b)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 유입부들(116a, 116b)은 제 2 면(112)의 중앙부에 인접하게 제 1 및 제 2 냉각 슬롯(115a, 115b)의 일단부들에 배치되고, 제 1 및 제 2 유출부들(117a, 117b)은 제 2 면(112)의 양단부들에 인접한 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)의 타단부들에 배치될 수 있다. 냉각매체, 예컨대 냉각수는 제 1 및 제 2 유입부들(116a, 116b)로 공급되어 제 1 및 제 2 유출부들(117a, 117b)로 배출될 수 있다.
덮개 부재(118)는 제 1 유입부(116a)와 제 1 유출부(117a) 사이 및 제 2 유입부(116b)와 제 2 유출부(117b) 사이에 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)의 바닥면으로부터 이격되게 배치될 수 있다. 이에 따라, 덮개 부재(118)와 제 1 냉각 슬롯(115a)의 바닥면 사이에 제 1 냉각 수로(128a)가 한정되고, 덮개 부재(118)와 제 2 냉각 슬롯(115b)의 바닥면 사이에 제 2 냉각 수로(128b)가 한정될 수 있다.
덮개 부재(118)의 제 2 면(112)으로부터 제 1 면(111) 방향으로의 두께는 제 1 및 제 2 냉각 수로들(128a, 128b)의 폭을 조정하도록 조절될 수 있다. 예를 들어, 덮개 부재(118)의 두께는 제 1 및 제 2 유입구들(116a, 116b)에 인접한 일측보다 제 1 및 제 2 유출구들(117a, 117b)에 인접한 타측이 더 작을 수 있다.
나아가, 제 1 및 제 2 냉각 수로들(128a, 128b)의 폭을 일정하게 하기 위해서, 제 1 및 제 2 냉각 수로들(128a, 128b) 내부의 덮개 부재(118)의 내측벽은 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)의 바닥면과 일정한 거리를 유지할 수 있다. 예를 들어, 덮개 부재(118)의 내측벽 반대편의 외측벽은 제 2 면(112)과 정렬되고, 덮개 부재(118)의 두께는 제 1 및 제 2 유입부들(116a, 116b)에서 제 1 및 제 2 유출부들(117a, 117b) 방향으로 갈수록 점점 작아지거나 커질 수 있다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 몰드 플레이트 어셈블리(130)를 보여주는 단면도이다.
도 19를 참조하면, 몰드 플레이트 어셈블리(130)는 제 1 몰드 플레이트(110) 및 제 2 몰드 플레이트(120)를 포함할 수 있다. 제 1 몰드 플레이트(110)는 도 16 및 도 17의 몰드 플레이트(110)를 참조할 수 있다. 제 2 몰드 플레이트(120)는 제 1 몰드 플레이트(110)에 냉각매체를 공급하거나 유출하도록 제 1 몰드 플레이트(110)에 결합될 수 있다. 제 2 몰드 플레이트(120)에 대한 설명은 도 6 및 도 8의 설명을 대부분 참조할 수 있다.
도 20은 도 19의 몰드 플레이트 어셈블리의 일 변형된 예를 보여주는 단면도이다.
도 20을 참조하면, 제 2 몰드 플레이트(120')는 한 쌍의 유입구들(123a, 123b) 및 한 쌍의 제 3 냉각 슬롯들(125a, 125b)을 포함할 수 있다. 유입구들(123a, 123b)은 제 3 냉각 슬롯들(125a, 125b)을 통해서 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b)에 각각 연결될 수 있다. 예를 들어, 일측의 유입구(123a)는 제 3 냉각 슬롯(125a)을 통해서 제 1 냉각 슬롯(115a)에 연결되고, 타측의 유입구(123b)는 제 3 냉각 슬롯(125b)을 통해서 제 2 냉각 슬롯(115b)에 연결될 수 있다. 몰드 플레이트 어셈블리(130')에서 냉각매체는 유입구들(123a, 123b)을 통해서 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들(115a, 115b) 별로 분리되어 유입된다는 점에서 도 19의 몰드 플레이트 어셈블리(130)와 구분될 수 있다.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 몰드(100)를 보여주는 사시도이다. 이 실시예에 따른 몰드(100)는 도 9 및 도 10의 몰드(100) 구조에서 일부 형상을 변형한 것이고, 중복된 설명은 생략된다.
도 21을 참조하면, 몰드(100)는 복수의 몰드 플레이트 어셈블리들(131, 132, 133, 134)을 포함할 수 있다. 몰드 플레이트 어셈블리들(131, 132, 133, 134) 중 적어도 하나는 제 1 몰드 플레이트 내에 오목부를 갖는 전술한 몰드 플레이트 어셈블리 구조를 참조할 수 있다.
도 22는 본 발명의 더 다른 실시예에 따른 배면 몰드플레이트(120)를 개략적으로 도시하는 사시도이다. 도 23은 도 22의 배면 몰드플레이트(120)에 부착될 수 있는 전면 몰드플레이트(110)를 개략적으로 도시하는 사시도이다. 도 24는 도 22의 배면 몰드플레이트(120)와 도 23의 전면 몰드플레이트(110)를 포함하는 몰드플레이트 어셈블리를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 이 실시예에서 배면 몰드 플레이트(120)는 제 2 몰드 플레이트로 불리고, 전면 몰드 플레이트(110)는 제 1 몰드 플레이트로 불릴 수도 있다.
도 22 내지 도 24를 참조하면, 배면 몰드플레이트(120)는 제 1 면(121)과 이에 대향하는 제 2 면(122)을 구비한다. 제 1 면(121)은 후술하는 바와 같이 전면 몰드플레이트(110)와 접할 면이다. 제 1 면(121)은 주조방향(-z 방향)과 교차하며 제 1 단부(1201)쪽으로 연장된 제 1 냉각 슬롯(125a)과, 주조방향(-z 방향)과 교차하며 제 1 단부(1201)에 대향하는 제 2 단부(1202) 방향으로 연장된 제 2 냉각 슬롯(125b)을 갖는다. 도면들에서는 제 1 냉각 슬롯(125a)과 제 2 냉각 슬롯(125b)이 각각 제 1 면(121)에 복수개가 형성된 것으로 도시되어 있는바, 그 개수는 한 개일 수도 있고 복수개일 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
제 1 냉각 슬롯(125a)은 제 1 면(121)의 중앙 또는 제 1 면(121)의 중앙에 인접한 부분으로부터 제 1 단부(1201)쪽으로 연장되고, 제 2 냉각 슬롯(125b)은 제 1 면(121)의 중앙 또는 제 1 면(121)의 중앙에 인접한 부분으로부터 제 2 단부(1202)쪽으로 연장될 수 있다. 나아가, 제 1 냉각 슬롯(125a)과 제 2 냉각 슬롯(125b)은 도시된 바와 같이, 주조방향(z 방향)을 따라 제 1 면(121)의 중앙을 지나는 축을 중심으로 대칭일 수 있다.
이와 같은 구조에서, 제 1 단부(1201)예 인접한 부분에서의 제 1 냉각 슬롯(125a)의 저면에서 제 2 면(122)까지의 거리(Te)가, 제 1 면(121)의 중앙에 인접한 부분에서의 제 1 냉각 슬롯(125a)의 저면에서 제 2 면(122)까지의 거리(Tc)보다 멀다. 또한, 제 2 단부(1202)인접한 부분에서의 제 2 냉각 슬롯(125b)의 저면에서 제 2 면(122)까지의 거리(Te)가, 제 1 면(121)의 중앙에 인접한 부분에서의 제 2 냉각 슬롯(125b)의 저면에서 제 2 면(122)까지의 거리(Tc)보다 멀다.
전면 몰드플레이트(110)는 배면 몰드플레이트(120)와 면접촉할 수 있다. 전면 몰드플레이트(110)는 배면 몰드플레이트(120)와 접촉하는 일면(112)과, 용탕과 접촉하는 타면(111)을 갖는다.
배면 몰드플레이트(120)와 전면 몰드플레이트(110)가 결합되게 되면 이는 몰드플레이트 어셈블리가 되는데, 몰드플레이트 어셈블리에서 배면 몰드플레이트(120)의 제 1 냉각 슬롯(125a) 및 제 2 냉각 슬롯(125b)은 전면 몰드플레이트(110)의 일면(112)과 함께 냉각매체가 통과할 수 있는 수로들을 형성하게 된다. 이를 통해 배면 몰드플레이트(120)의 타면(122) 상에 형성될 수 있는 유입구(129a)를 통과하여 공급되는 냉각매체가 배면 몰드플레이트(120)의 제 1 냉각 슬롯(125a)과 제 2 냉각 슬롯(125b)으로 흐를 수 있으며, 역으로 배면 몰드플레이트(120)의 제 1 냉각 슬롯(125a)과 제 2 냉각 슬롯(125b) 내의 냉각매체가 역시 배면 몰드플레이트(120)의 타면(122) 상에 형성될 수 있는 배출구(129b)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
위 도면들에서는 제 1 냉각 슬롯(125a) 및/또는 제 2 냉각 슬롯(125b)과 교차하는 제 3 슬롯(123a, 123b)도 도시하고 있으나, 이는 반드시 필수적인 구성요소인 것은 아니다. 예컨대 제 1 냉각 슬롯(125a)과 제 2 냉각 슬롯(125b)이 한 개씩만 존재한다면 제 3 슬롯(123a, 123b)은 필요하지 않을 수도 있고, 제 1 냉각 슬롯(125a)과 제 2 냉각 슬롯(125b)이 복수개 존재한다고 하더라도 유입구(129a)와 배출구(129b)가 복수개 형성되어 각 제 1 냉각 슬롯(125a) 및/또는 제 2 냉각 슬롯(125b)에 연결될 경우에도 제 3 슬롯(123a, 123b)은 필요하지 않을 수도 있다.
이 실시예에 따른 몰드 플레이트 어셈블리 구조에 따르면, 전술한 배면 몰드 플레이트(120) 구조를 이용함으로써 그 중심부에서 냉각율을 그 양단부들에서 냉각율보다 크게 할 수 있다. 이는 제 1 냉각 슬롯(125a) 및 제 2 냉각 슬롯(125b)의 깊이를 조절함으로써, 그 내에 존재하는 냉각수의 양을 조절하여 냉각 속도를 조절할 수 있기 때문이다. 즉, 동일한 깊이의 슬롯에는 동일한 양의 냉각수가 존재하게 되므로, 냉각효과가 동일/유사하게 된다. 그러나 슬롯의 깊이가 얕아질수록 그 내부에 존재할 수 있는 냉각수의 양이 줄어들기 때문에, 냉각효과가 약해지게 된다. 이러한 몰드 플레이트 어셈블리의 구조는 전술한 바와 같이 도 9의 몰드(100) 구조에서 전체적인 냉각속도 분포를 균일하게 하는데 이바지 할 수 있다.
전술한 몰드 플레이트 어셈블리 구조는 도 25 및 도 26에 도시된 바와 같이 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 도 25에 도시된 것과 같이, 한 쌍의 유입구(129a)가 제 2 면(122)의 중앙에 형성되어 하나는 중앙부에서 제 1 냉각 슬롯(125a)과 연결되고 다른 하나는 중앙부에서 제 2 냉각 슬롯(125b)과 연결되도록 할 수 있다. 나아가, 도 26에 도시된 것과 같이 제 1 면(121)의 중앙부에서 제 1 냉각 슬롯(125a)과 제 2 냉각 슬롯(125b)이 서로 만나도록 할 수도 있다.
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 주조 장치를 보여주는 개략도이다. 예를 들어, 이 실시예에 따른 주조 장치는 연속 주조 장치의 일부분일 수 있다.
도 27을 참조하면, 턴디쉬(tundish, 152)는 고온에서 형성된 용융 금속, 예컨대 용강(50)을 내부에 포함할 수 있다. 침지 노즐(154)은 턴디쉬(152)의 바닥면에 연결되어 그 단부가 전술한 몰드(100) 내로 삽입될 수 있다. 이에 따라 용강(50)은 턴디쉬(152)로부터 침지 노즐(154)을 통해서 몰드(100) 내로 주입되어 응고층(52)을 형성하면서 초기 응고 과정을 거치게 된다. 몰드(100)를 빠져나온 응고층(52)은 스프레이 노즐(156)을 통해 분사되는 냉각매체에 의해 냉각되어 일정한 형상, 예컨대 슬라브(slab) 형상의 주편(55)을 형성하게 된다. 이어서 주편(55)은 가이드롤(158)에 의해 가이드 되어 다음 단계로 이동된다.
몰드(100)로 유입되는 용강(50)의 초기 응고 과정은 연속주조가 완료된 주편의 성질을 좌우하는 중요한 인자 중의 하나이다. 몰드(100)는 용강(50)의 초기 응고 시에 적절한 강도를 가진 균일한 초기 응고층을 가진 응고쉘(shell)을 형성하기 위한 1차 냉각 과정을 제공할 수 있다. 1차 냉각 과정에서 형성된 응고쉘은 스프레이 노즐(156)을 통한 2차 냉각 과정을 거치면서 응고가 완료되어 슬라브와 같은 강재의 주편(55)이 될 수 있다.
이 실시예에 따른 주조 장치에 따르면, 전술한 바와 같이 1차 냉각 시에 몰드(100) 내에서의 냉각 조건을 균일하게 제어함으로서, 주편(55)이 왜곡되거나 또는 주편(55) 내에 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
발명의 특정 실시예들에 대한 이상의 설명은 예시 및 설명을 목적으로 제공되었다. 따라서 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.
본 발명에 따른 몰드 구조는 다양한 금속의 주조 산업분야에 이용될 수 있다.

Claims (18)

  1. 제 1 면;
    상기 제 1 면의 반대편의 제 2 면; 및
    용탕의 주조방향과 교차되게 신장된, 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯의 중앙부의 바닥면으로부터 상기 제 1 면까지의 두께는 상기 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯의 양단부들의 바닥면으로부터 상기 제 1 면까지의 두께보다 작은, 주조용 몰드 플레이트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯의 바닥면으로부터 상기 제 1 면까지의 두께는 상기 중앙부에서 상기 양단부들로 갈수록 점점 커지는, 주조용 몰드 플레이트.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯의 상기 제 1 면 방향으로의 깊이는 상기 중앙부에서 상기 양단부들로 갈수록 각각 점점 작아지는, 주조용 몰드 플레이트.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯은,
    상기 중앙부로부터 상기 양단부들 방향으로 냉각매체의 흐름을 유도하도록 상기 중앙부에 배치된 적어도 하나의 유입부; 및
    상기 양단부들에 배치된 적어도 한 쌍의 유출부들을 포함하는 주조용 몰드 플레이트.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 중앙부로부터 상기 양단부들 방향으로 냉각 수로를 한정하도록 상기 적어도 하나의 유입부 및 상기 적어도 한 쌍의 유출부들 사이에 상기 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯의 바닥면으로부터 이격되게 배치된 덮개 부재를 더 포함하는, 주조용 몰드 플레이트.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯 내부의 상기 덮개 부재의 내측벽은 상기 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯의 바닥면과 평행한, 주조용 몰드 플레이트.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 덮개 부재의 상기 제 2 면으로부터 상기 제 1 면 방향으로의 두께는 상기 적어도 하나의 유입부에 인접한 일단부들보다 상기 적어도 한 쌍의 유출부들에 인접한 타단부들에서 더 작은, 주조용 몰드 플레이트.
  8. 제 1 면;
    상기 제 1 면의 반대편의 제 2 면; 및
    상기 제 2 면의 중앙부로부터 상기 용탕의 주조방향과 교차되게 신장된 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯; 및
    상기 제 2 면의 중앙부로부터 상기 용탕의 주조방향과 교차되도록 상기 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯과 반대 방향으로 신장된 적어도 하나의 제 2 냉각 슬롯을 포함하고,
    상기 제 2 면의 중앙부에 인접한 상기 적어도 하나의 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들의 일단부들의 바닥면으로부터 상기 제 1 면까지의 두께는 상기 제 2 면의 양단부들에 인접한 상기 적어도 하나의 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들의 타단부들의 바닥면으로부터 상기 제 1 면까지의 두께보다 작은, 주조용 몰드 플레이트.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들은 상기 제 2 면으로부터 상기 제 1 면 방향으로 함몰되어 형성된, 주조용 몰드 플레이트.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들의 바닥면으로부터 상기 제 1 면까지의 두께는 상기 제 2 면의 중앙부에서 상기 양단부들로 갈수록 점점 커지는, 주조용 몰드 플레이트.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들의 상기 제 1 면 방향으로의 깊이는 상기 제 2 면의 중앙부에서 상기 양단부들로 갈수록 각각 점점 작아지는, 주조용 몰드 플레이트.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 면은 그 상부에 오목부를 포함하는, 주조용 몰드 플레이트.
  13. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 면은 주조용 용탕과 접하고, 상기 제 2 면은 배면 몰드 플레이트와 결합되는, 주조용 몰드 플레이트.
  14. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 면은 전면 몰드 플레이트와 결합되는, 주조용 몰드 플레이트.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 제 2 면에 형성되고 상기 적어도 하나의 제 1 및 제 2 냉각 슬롯들과 연결된 유입구 및 유출구를 더 포함하는, 주조용 몰드 플레이트.
  16. 주조용 용탕과 접하도록 배치된 전면 몰드 플레이트; 및
    상기 전면 몰드 플레이트의 상기 용탕의 반대편에 결합된 배면 몰드 플레이트를 포함하고,
    상기 전면 몰드 플레이트 및 상기 배면 몰드 플레이트 중 적어도 하나는 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 주조용 몰드 플레이트를 포함하는, 주조용 몰드 플레이트 어셈블리.
  17. 주편 형상을 한정하도록 결합된 복수의 몰드 플레이트 어셈블리들을 포함하고,
    상기 복수의 몰드 플레이트 어셈블리들 중 적어도 하나는 제 16 항에 따른 주조용 몰드 플레이트 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 주조용 몰드.
  18. 주조용 용탕과 접하는 제 1 면;
    상기 제 1 면에 대향된 제 2 면; 및
    상기 제 2 면으로부터 상기 제 1 면 방향으로 함몰되어 형성되고, 상기 용탕의 주조방향과 교차되게 신장된, 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯을 포함하는 제 1 몰드 플레이트; 및
    상기 제 1 몰드 플레이트의 상기 제 2 면에 마주보게 결합되는 제 3 면; 및
    상기 제 3 면에 대향된 제 4 면을 포함하는 제 2 몰드 플레이트를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯의 중앙부의 바닥면으로부터 상기 제 1 면까지의 두께는 상기 적어도 하나의 제 1 냉각 슬롯의 양단부들의 바닥면으로부터 상기 제 1 면까지의 두께보다 작은, 주조용 몰드 플레이트 어셈블리.
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