KR101003058B1

KR101003058B1 - 액냉식 몰드

Info

Publication number: KR101003058B1
Application number: KR1020040033768A
Authority: KR
Inventors: 콜벡디트마르; 봅케르한스-쥔테르; 휴겐쉬트게르하르트
Original assignee: 카엠이 저머니 아게
Priority date: 2003-08-13
Filing date: 2004-05-13
Publication date: 2010-12-22
Also published as: US7445036B2; RU2004112440A; ATE451188T1; EP1506826B1; EP1506826A1; ZA200404032B; US20050034838A1; MXPA04007247A; CA2472543C; DE10337205A1; RU2359779C2; CA2472543A1; EG24016A; KR20050018578A; CN1579671A; CN100506430C; DE502004010475D1

Abstract

본 발명은 구리 또는 구리 합금으로 이루어진 성형 몰드 바디(1)를 구비한 연속 주조 장치용 액냉식 몰드에 관한 것이다. 몰드 바디(1) 내에는 이 몰드 바디의 상부면(6)으로부터 하부면(7)으로 연장되는 냉각 채널(5)이 형성된다. 상기 냉각 채널(5)은 2개의 길이 방향 섹션(10, 11)을 가지며, 상기 길이 방향 섹션(10, 11)은 서로 상이한 방향의 길이 방향 축선(L1, L2)을 갖는다. 따라서, 상기 냉각 채널(4)과 주조면 사이의 수평 간격이 변동되고 몰드의 부하 프로파일에 알맞은 냉각 성능이 얻어진다.

Description

액냉식 몰드{LIQUID-COOLED MOLD}

도 1은 몰드 바디의 수직 단면도.

도 2는 몰드 바디의 평면도.

도 3은 2개의 상이한 냉각 채널을 가진 몰드 벽의 측면도.

삭제

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 18: 몰드 바디 2: 몰드 챔버

3: 정면 단부 4: 하단부

5, 19, 20: 냉각 채널 6, 25: 상부면

7, 26: 하부면 8, 9: 측벽

10, 11, 21, 22, 23, 24: 길이 방향 섹션

12, 27, 28: 절곡부 13, 14: 넓은 측벽

15, 16: 좁은 측벽 17: 몰드 벽

α,β: 각

B: 영역 F: 주조면

G: 주조 레벨 L1, L2: 축선

X: 간격

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 연속 주조 장치용 액냉식 몰드에 관한 것이다.

몰드는 연속 주조 공정에서 고체 형상의 제조에 사용된다. 몰드는 연속 주조 장치의 중요한 부품 중 하나이다. 몰드 내에서 용융물의 응고가 시작된다. 기본 구성은 외부 강제(鋼製) 구성물 및 몰드의 고유 성형 부분, 몰드 바디로 이루어진다. 최근에 몰드 바디는 거의 구리 또는 구리 합금으로만 이루어진다. 높은 열 부하 내지 최대 열 부하가 나타나는 용례에는 CuAg 또는 CuCrZr 재료가 사용된다.

몰드는 용융 금속으로부터 열을 빼내고 처음에 이루어지는 스트랜드(strand) 외형 형성을 통해 스트랜드의 응고를 가능하게 한다. 주조 공정시에, 특히 몰드 바디의 주조 레벨 영역에서 높은 열량이 용융물로부터 방출되어야 한다. 특히 주조 속도가 높은 경우, 몰드 재료의 허용 열 부하를 국부적으로 초과할 위험이 있다. 이러한 이유 때문에, 몰드 바디가 냉각된다. 이 경우, 몰드 바디의 주조면이 가급적 양호하고 균일하게 냉각되어야 한다.

DE 41 27 333 C2호에는 선행 기술로서 연속 주조 몰드가 공지되어 있는데, 상기 몰드의 벽은 상부로부터 하부로 연장된, 냉각수 순환계에 연결된 원통형 냉각 홀을 갖는다.

상기 냉각 홀의 횡단면은 최대 온도 부하의 영역에서 부분적으로 변위 바아에 의해 축소됨으로써, 냉각수의 흐름 속도가 증가된다. 이로 인해, 최대 열 부하의 영역에서 열 방출이 개선되고 벽의 온도가 떨어진다.

특히 몰드 바디의 넓은 측벽에서 국부적으로 나타나는 높은 열 도입에 대한 높은 냉각 작용을 위해, EP 0 931 609 A1호에서는 냉각 홀을 더 좁게 배치할 것을 제시한다. 그 결과, 몰드의 전체 높이에 걸쳐 상승된 냉각 작용이 이루어진다.

그러나, 몰드의 특정 영역, 예컨대 주조 레벨에 알맞은 냉각 작용을 얻으려는 요구는 제한적으로만 달성될 수 있다.

따라서, 본 발명의 과제는 상기 선행 기술을 기초로 하여 수평 및 수직의 알맞은 냉각 작용이 가능한 액냉식 몰드를 제공하는 것이다.

상기 과제의 제1 해결책은 본 발명에 따른 청구항 1의 특징을 가진 몰드에 있다.

본 발명의 핵심 사상은 높은 열 부하의 영역에서 냉각 채널을 의도적으로 주조면에 더 가깝게 안내하는 것이다. 그 결과, 하나 이상의 냉각 채널이 2개의 길이 방향 섹션을 갖는다. 상기 길이 방향 섹션은 서로 상이한 방향의 길이 방향 축선을 갖는다.

이로 인해, 냉각 채널과 주조면, 즉 몰드 바디의 내벽과의 수평 간격이 변하고, 몰드의 부하 프로파일에 알맞은 냉각 성능을 얻는다. 길이 방향 섹션들의 길이 방향 축선들 또는 길이 방향 섹션들의 기울기들의 각을 적합하게 설정함으로써, 상응하는 영역에 대한 냉각 작용을 부하에 알맞게 조정할 수 있다.

냉각제가 냉각 채널을 통해 안내되고, 고온 영역에서 주조면에 보다 가깝게 도달한다. 고온 영역의 상부 및 하부에서 냉각 채널과 고온 영역의 간격은 연속적으로 증가한다. 이로 인해, 주조 레벨의 고온 범위에서 부하가 현저히 감소될 뿐만 아니라 열 부하가 몰드의 전체 높이에 걸쳐 균일화된다.

본 발명에 따른 영역에 알맞은 냉각 작용에 의해, 몰드의 높은 열 부하를 받는 영역에서 고온측에 구리의 재결정 온도가 나타나지 않는다. 또한, 저온측에서 냉각제의 증발이 방지된다.

기본적으로 절곡된 길이 방향 축선을 가진 모든 채널이 구현될 수 있다. 물론, 직선으로 및/또는 절곡되어 연장된 개별 냉각 채널 또는 그룹으로 통합된 냉각 채널들의 조합도 가능하다.

몰드의 실시예 및 용도에 따라, 냉각 채널의 길이 방향 섹션이 동일한 길이로 또는 상이한 길이로 구현될 수 있다.

삭제

기본적으로 냉각 채널은 냉각 슬롯일 수 있다. 그러나, 바람직하게는 냉각 채널이 보링(boring)에 의해 구현된다.

플레이트 몰드에서는 특히, 몰드 바디의 넓은 측벽이 국부적으로 높은 열 부하를 받기 때문에, 냉각 채널을 넓은 측벽에 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 몰드의 특히 바람직한 실시예는 냉각 채널의 길이 방향 연장뿐만 아니라 채널들 간의 간격도 변하는 데 있다. 따라서, 몰드의 냉각 성능의 3차원 변동이 가능하다.

그 결과, 냉각 세기가 증가하고, 높은 열부하를 받는 영역에서 냉각 세기가 균일화될 수 있다.

본 발명에 따른 냉각 채널의 실시예는 다양한 방식의 몰드에, 즉 예컨대 플레이트 몰드, 관 몰드 또는 빔 블랭크(beam blank)에 적합하다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면에 도시된 실시예를 참고하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 강을 연속 주조하기 위한 몰드 바디(1)를 나타낸다. 이 도면은 축척에 맞지 않는다.

상기 몰드 바디(1)는 구리 합금으로 이루어지고 내부 몰드 챔버(2)를 갖는다. 상기 몰드 챔버(2)는, 통상적으로 주입측 정면 단부(3)의 횡단면이 하단부(4) 의 횡단면보다 크게 설계된다.

몰드 바디(1)의 냉각을 위해 냉각 채널(5)이 형성되는데, 상기 냉각 채널은 측벽(8, 9)에서 몰드 바디의 상부면(6)으로부터 하부면(7)까지 연장된다.

냉각 채널(5)은 보링에 의해 형성되며 각각 서로 상이한 방향의 길이 방향 축선(L1, L2)을 가진 2개의 길이 방향 섹션(10, 11)을 갖는다. 상기 길이 방향 섹션(10)은 상부면(6)에서 시작하며, 수직선에 대해 각(α)으로 몰드 챔버(2)로 향하고 주조 레벨(G)의 영역에서 몰드 챔버(2)에 대한 최단(最短) 위치에 도달한다. 길이 방향 섹션(11)은 하부면(7)으로부터 시작하며 각(β)으로 몰드 챔버(2)로 연장되고 주조 레벨(G)의 영역에서 길이 방향 섹션(10)과 만난다. 따라서, 냉각 채널(5)은 주조 레벨(G)의 영역에서 절곡부(12)를 가진 전환점을 갖는다.

상기 길이 방향 섹션(10, 11)의 경사진 연장에 의해, 몰드 바디(1)의 높이에 따라 몰드 챔버(2)에서 주조면(F)에 대한 냉각 채널(5)의 수평 간격이 변한다.

이로 인해, 가해지는 열 부하에 따라 몰드 바디(1) 내에서의 냉각 작용이 조정된다.

상기 몰드 바디(1)는 플레이트 몰드 바디 또는 관 몰드 바디일 수 있다. 도 2에는 이것이 상이한 파선으로 표시되어 있다. 플레이트 몰드 바디는 서로 대향하는 2개의 넓은 측벽(13, 14)과, 스트랜드 폭을 제한하는 좁은 측벽(15, 16)을 갖는다. 관 몰드 바디는 블록으로 제조된다. 관 몰드 바디에는 도 2에 파선으로 도시된 넓은 측벽(13, 14)과 좁은 측벽(15, 16) 사이의 분할이 없다.

도 2에 도시한 바와 같이, 넓은 측벽(13, 14) 내에 냉각 채널(5)이 배치된다. 상기 냉각 채널은 전술한 바와 같이 절곡되어 있다. 또한, 좁은 측벽(15, 16)에도 냉각 채널(5)이 배치된다. 기본적으로 절곡된 냉각 채널(5)과 함께 직선의 냉각 채널도 배치될 수 있다.

또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 넓은 측벽(13, 14)에서 인접한 냉각 채널(5)의 간격은 변한다. 열적 및 기계적으로 높은 부하를 받는 영역(B)에서 냉각 채널(5)들이 서로 밀접하게 배치된다.

도 3은 상이하게 연장된 2개의 냉각 채널(19, 20)을 가진 몰드 바디(18)의 몰드 벽(17)을 도시한다. 냉각 채널(19)은 파선으로, 그리고 냉각 채널(20)은 일점쇄선으로 개략적으로 도시되어 있다.

각각의 냉각 채널(19 또는 20)은 서로 상이한 방향의 길이 방향 축선(L1, L2)을 가진 2개의 길이 방향 섹션(21, 22 또는 23, 24)을 갖는다. 이로 인해, 수직선을 따라 주조면(F)에 대한 냉각 채널(19, 20)의 간격(x)이 변한다. 냉각 채널(19)의 길이 방향 섹션(21)은 몰드 벽(17)의 상부면(25)으로부터 시작하여 주조면(F)으로 향한다. 길이 방향 섹션(22)은 몰드 벽(17)의 하부면(26)으로부터 시작해서 주조면(F)으로 연장된다. 길이 방향 섹션(21, 22)은 절곡부(27)에서 서로 만난다.

냉각 채널(20)에서 길이 방향 섹션(23)은 상부면(25)으로부터 시작해서 주조면(F)으로부터 멀어지도록 하부로 연장된 다음, 대략 몰드 벽(17)의 중간 높이 범위에서 길이 방향 섹션(24)과 절곡부(28)에서 만난다. 길이 방향 섹션(24)은 주조면(F)에 대해 평행하게 수직으로 하부로 연장된다. 전술한 바와 같은 냉각 채널(5 또는 19, 20)의 길이 방향 연장에 있어서의 변동에 의해, 열적 및 기계적으로 높은 부하를 받는 영역에서의 냉각 작용이 부하에 알맞게 조정될 수 있다. 또한, 높은 부하를 받는 영역에서 냉각 채널(5, 18, 19) 간의 간격이 좁아지면, 냉각 세기가 증가될 수 있다.

전체적으로 본 발명에 따른 몰드에서는 냉각 성능의 3차원 변동이 이루어질 수 있다.

삭제

본 발명에 따르면, 상기 선행 기술을 기초로 하여 수평 및 수직의 알맞은 냉각 작용이 가능한 액냉식 몰드를 제공되어, 몰드의 부하 프로파일에 알맞은 냉각 성능을 얻을 수 있다.

Claims

구리 또는 구리 합금과 같은 높은 열전도성 재료로 이루어진 성형 몰드 바디(1, 18)를 구비하고, 상기 몰드 바디(1, 18)에는 이 몰드 바디의 상부면(6, 25)으로부터 하부면(7, 26)까지 연장되는 냉각 채널(5, 19, 20)이 마련되는 것인 연속 주조 장치용 액냉식 몰드로서,

하나 이상의 냉각 채널(5, 19, 20)이 2개의 길이 방향 섹션(10, 11; 21, 22; 23, 24)을 갖고, 상기 길이 방향 섹션(10, 11; 21, 22; 23, 24)은 서로 상이한 방향의 길이 방향 축선(L1, L2)을 가지며, 상기 몰드 바디(1, 18) 내에서 냉각 채널(5, 19, 20)과 주조면(F) 사이의 간격이 변하며,

상기 냉각 채널(5, 19, 20)이 보링(boring)에 의해 형성되고,

상부면(6)으로부터 시작된 길이 방향 섹션(10)은 수직선에 대해 각(α)을 이루며 몰드 챔버(2)로 향하여 주조 레벨(G)의 영역에서 몰드 챔버(2)에 대한 최단(最短) 위치에 도달하며, 하부면(7)으로부터 시작된 길이 방향 섹션(11)은 각(β)을 이루며 몰드 챔버(2)로 향하여 주조 레벨(G)의 영역에서 상부면(6)에서 시작된 길이 방향 섹션(10)과 만남으로써, 냉각 채널(5)은 주조 레벨(G)의 영역에서 절곡부(12)를 가지는 것을 특징으로 하는 액냉식 몰드.
제1항에 있어서, 상기 길이 방향 섹션은 동일한 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 액냉식 몰드.
제1항에 있어서, 상기 길이 방향 섹션은 상이한 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 액냉식 몰드.
제1항에 있어서, 상기 몰드 바디는 구리 또는 구리 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액냉식 몰드.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몰드 바디가 2개의 서로 대향하는 넓은 측벽(13, 14) 및 스트랜드(strand) 폭을 제한하는 2개의 좁은 측벽(15, 16)을 가지며, 상기 냉각 채널(5)은 넓은 측벽(13, 14)에 배치되는 것을 특징으로 하는 액냉식 몰드.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 인접한 냉각 채널(5)의 간격이 변하는 것을 특징으로 하는 액냉식 몰드.
삭제