KR101011963B1 - 금속 스트립의 연속 주조용 금형 - Google Patents

Abstract

금속 스트립의 연속 주조용 금형은, 용융 금속을 연속 수용하기 위한 입구 단부 (E) 와 용융 금속으로부터 형성되어 이동하는 고형화된 스트립을 연속 배출하기 위한 출구 단부 (D) 를 구비하고 단부가 개방된 금형 공동 (C) 의 마주보는 양측에 배치된 한 쌍의 측벽 (11) 을 포함한다. 각 금형 측벽 (11) 은, 반대편 면 (16A) 과 내부 가장자리 (16B) 를 구비한 기다란 다중 흑연층 (16) 의 적층체로 형성된 흑연 블록 (13) 을 포함하고, 상기 내부 가장자리 (16B) 는 금형 공동 (C) 쪽으로 향하는 면 (16A) 을 공동으로 형성한다. 상기 금형은, 각각의 흑연 블록 (13) 과 결합되어 있으며 적층체를 통하여 적층체를 형성하는 흑연층 (16) 의 반대편 면 (16A) 을 가로질러 연장하는 냉각관 (15) 을 더 포함한다.

연속 주조용 금형

Description

금속 스트립의 연속 주조용 금형{A MOULD FOR CONTINUOUS CASTING OF METAL STRIPS}

본 발명은 금속 스트립을 연속 주조하는 금형에 관한 것으로, 보다 자세하게는 용융 금속을 연속적으로 수용하기 위한 입구 단부와 용융 금속으로부터 형성된 가동 고형화된 스트립을 연속적으로 배출하기 위한 출구 단부를 구비하고 단부가 개방된 금형 공동의 마주보는 측면상의 한 쌍의 금형 측벽을 포함하는 일종의 연속 주조용 금형에 관한 것이고, 상기 금형 측벽은 흑연 블록, 각 흑연 블록에 연결된 냉각 시스템, 및 흑연 블록과 접촉하는 냉각관을 포함한다.

종래의 금속의 연속 주조, 특히 구리 또는 구리 기재의 합금 등의 합금 또는 비철 금속을 연속 주조하는데 있어서, 흑연이 유리한 윤활성과 아주 높은 열전도성을 가지고 있기 때문에, 단부가 개방된 금형 공동의 벽이 흑연 라이닝 플레이트로 형성된 주조용 금형을 사용하는 것은 일반적이다. 이러한 특성은, 첫째로 금형 공동의 벽과 이동하는 고형화된 스트립 사이의 저마찰이 중요하고 두번째로 금형을 효율적으로 냉각시켜서 금형 공동으로 연속적으로 주입된 용융 금속을 신속하게 고형화시키기 위해서는 높은 열전도성이 필요하기 때문에, 매우 바람직하다.

미국특허공개 제 3 519 062 호와 미국특허공개 제 3 809 148 A 호에서는 금속 스트립을 연속 주조하기 위한 금형의 예를 기재하였고, 이 금형에서 금형 공동의 측벽의 내부면은 얇은 흑연 라이닝 플레이트로 덮여있다. 금형 공동으로부터 떨어져서 배향된 측면상에서, 흑연 라이닝 플레이트는 금속의 배킹 (backing) 및 냉각 부재에 결합 및 지지된다. 이러한 배킹 및 냉각 부재는 흑연 라이닝 플레이트를 지지 및 보호할 뿐만 아니라 냉각 자켓으로서의 역할을 하고, 흑연 라이닝 플레이트를 통하여 금형 공동으로부터 열을 제거하기 위해 상기 냉각 자켓을 통하여 액체 냉각제가 흐르게 된다.

또한, 일반적이지는 않지만, 두꺼운 흑연 블록 또는 슬랩으로부터 금형의 측벽의 내부면을 형성하여 종래의 배킹 및 냉각 부재를 실질적으로 제거하는 것이 공지되어 있다. 따라서, 영국특허공개 제 2 034 218 A 호에서는 서문에 언급한 유형의 연속 주조용 금형을 개시하였고, 여기에서 수평한 금형 공동은 상하로 배치되는 한 쌍의 무거운 고체 흑연 블록에 의해 형성되고, 이 흑연 블록의 대면하는 내부면에는 금형 공동을 한정하는 리세스가 형성되어 있다. 금속의 편평한 냉각관의 배열체는, 블록의 외부면에 가압되어 블록과 밀접하게 접촉 유지되어, 흑연 블록의 두께에 걸쳐서 금형 공동으로부터 전달된 열을 제거하게 된다.

본 발명의 목적은, 경제적으로 생산될 수 있고 금형 공동의 용융 금속을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 서문에 언급한 유형의 개선된 연속 주조용 금형을 제공하는 것이다.

본 발명에 따라서, 용융 금속을 연속적으로 수용하기 위한 입구 단부와 용융 금속으로부터 형성되어 이동하는 고형화된 스트립을 연속적으로 배출하기 위한 출구 단부를 구비하고 단부가 개방된 금형 공동의 마주보는 양측에 배치된 한 쌍의 금형 측벽을 포함하는 금속 스트립의 연속 주조용 금형이 제공되고, 상기 각각의 금형 측벽은 흑연 블록, 및 각 흑연 블록과 결합되어 있으며 흑연 블록과 접촉하는 냉각관을 포함하며, 각 금형 측벽의 흑연 블록은, 상호 반대편의 면과 내부 가장자리를 구비한 기다란 다중 흑연층의 적층체로 형성되고, 상기 내부 가장자리는 함께 금형 공동 쪽으로 향하는 면을 형성하며, 냉각관은 적층체를 통하여 적층체를 형성하는 흑연층의 상호 반대편의 면을 가로질러 연장하는 것을 특징으로 한다.

흑연 블록의 적층 구조는 간단하고 경제적으로 만들 수 있다. 흑연층이 적층되기 전에, 이 흑연층에는 냉각관을 수용하는 구멍이 뚫려진다. 그 후, 이 흑연층을 냉각관에 끼워 적층한다. 적층이 끝난 후, 냉각관을 둘러싸는 적층체의 양단부에 반대방향의 힘을 가하여 적층체를 압착시키면, 상기 층은 서로 밀접하게 대면 접촉하고 동시에 상기 층과 냉각관 사이가 밀접하게 접촉된다.

한 쌍의 금속 단부 부재를 적층체의 최외부 흑연층의 각각의 외부면과 대면 결합하도록 적층체의 단부에 제공하는 것이 바람직하다. 냉각관은 단부 부재상에 수용되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 적층체를 형성하는 층은 냉각관과 단부 부재에 의해 함께 단단히 유지되어서, 적층체, 냉각관, 및 단부 부재에 의해 형성된 조립체는 단일체로서 용이하게 취급될 수 있고, 적층체의 면들 은 매끄럽게 기계가공될 수 있다.

특히, 흑연층의 상호 반대편의 면에 일반적으로 평행하도록 배향된 콤팩트한 편상 흑연으로 형성된 층으로 적층체를 형성함으로써, 금형 공동에서 냉각관을 통과하는 냉각제로의 효율적인 열전달이 달성된다. 흑연층을 이렇게 형성하면, 층의 면에 평행한 평면에서의 열전도성은 그 면에 수직한 방향으로의 열전도성보다 상당히 더 크다.

본 발명은, 본 발명에 따른 연속 주조용 금형의 실시예가 도식적으로 설명된 첨부된 도면을 참조하여 이하에 보다 자세히 설명될 것이다.

도 1 은 턴디쉬 (tundish) 와 주조되는 스트립이 같이 도시된 본 발명의 연속 주조 금형의 예시를 도시하는 도 2 의 Ⅰ-Ⅰ선을 따른 단면도,

도 2 는 도 1 에 도시된 금형의 평면도 (도 1 의 턴디쉬는 생략), 및

도 3 은 도 1 에 도시된 금형의 주요부를 구성하는 2 개의 흑연 블록 중 하나의 단편적인 입면도.

도면에서 예시적으로 도시된 본 발명의 실시형태에 있어서, 본 발명에 따른 연속 주조용 금형 (10) 은 금속 스트립을 수직 연속 주조하는데 사용된다. 하지만, 보다시피 본 발명은 수직 주조에만 한정되지 않고, 본 발명의 신규한 개념은 수평 주조에도 동일하게 적용가능하다.

종래 기술에서도 알려져 있고, 도 1 에도 잘 도시된 바와 같이, 용융 금속 은 턴디쉬 (T) 로부터 일반적으로 평행육면체로 된 금형 공동 (C) 안으로 연속적으로 부어지고, 이 금형 공동은 금형 (10) 을 통하여 수직하게 연장되어 있고 금형의 상단 및 바닥부에서 개방되어 있다. 턴디쉬 (T) 내의 용융 금속은 노즐 (N) 을 통하여 금형 공동 (C) 의 상부 또는 입구 단부 (E) 안으로 부어지고, 여기서 액체 플럭스로 덮여진 비교적 고정된 메니스커스 (meniscus) 를 형성한다. 입구 단부 (E) 에서 금형 공동 (C) 의 하부 또는 출구 단부 (D) 까지 통과할시, 용융 금속은 금형에 의해 냉각되어 고형화된 스트랜드 (S) 를 형성하고, 이 경우에 있어서 이 스트랜드는 스트립이고 따라서 이 스트랜드의 폭은 두께의 몇 배에 달한다.

작업시, 금형 (10) 은 종래의 구성으로 되어 있는 주조 기계의 한 쌍의 장착 블록 (M) 사이에 장착된다. 금형 그 자체는, 한 쌍의 서로 이격된 측벽 (11) 과, 한 쌍의 흑연 바아로 형성되고 측벽 (11) 의 대면하는 내부면 사이의 틈을 연결하는 한 쌍의 단부벽 (12) 으로 이루어지고, 따라서 측벽 (11) 과 단부벽 (12) 은 함께 금형 공동 (C) 을 형성한다. 도 2 에서는, 금형 공동에 의해 형성된 통로를 통하여 주조 금속이 이동하는 방향에서 보았을 때의 사각형의 금형 공동 (C) 을 명확하게 도시하였다.

측벽 (11) 들은 실질적으로 동일하게 구성된다. 각각의 측벽은 2 개의 주요부, 즉 내부면 (13A) 이 금형 공동 (C) 쪽으로 향하고 다른 외부면 (13B) 은 금형 공동 외부로 향하는 흑연 슬랩 또는 블록 (13) 과, 장착 블록 (M) 에 고정되어 흑연 블록 (13) 을 지지 및 보호하는 배킹 플레이트 (14) 로 이루어져 있다. 배킹 플레이트 (14) 는, 흑연 블록 (13) 의 전체 외부면을 덮고, 또한 그 단부와 결합한다. 흑연 블록 (13) 과 그 구조는 신규한 것이므로 이하 자세히 설명될 것이고, 반면 배킹 플레이트 (14) 는 실질적으로 종래의 구조로 형성되어 있어서 더이상 설명할 필요가 없다.

각 측벽 (11) 에는 냉각 시스템이 결합되어 있고, 이 냉각 시스템은 그 일부분만 제외하고는 대부분 일반적인 것이다. 그 부분은, 흑연 블록 (13) 에 포함되고, 구리 등의 금속으로 된 평행하게 배열된 냉각관 (15) 을 포함한다. 냉각 시스템의 다른 부분 (비도시) 은 흑연 블록 (13) 을 통하여 액체 냉각제를 통과시키기 위해 배킹 플레이트 (14) 에 냉장된 수단을 포함한다. 도면에 도시된 바와 같이, 상기 냉각관들은, 흑연 블록 (13) 의 반대편 단부 사이에서 이 흑연 블록 (13) 의 수직한 넓은 면 (13A, 13B) 사이의 대략 중간을 지나는 수직면을 따라서, 수평으로, 즉 금형 공동 (C) 을 통하여 주조 금속이 이동하는 방향을 가로질러 연장되어 있다.

각 측벽 (11) 의 흑연 블록 (13) 은 다수의 얇은 스트립형이고 사각형의 기다란 형태의 얇은 (약 1 mm 의 두께) 흑연 시트 또는 층 (16) 으로 형성되어 있고, 이 흑연 시트 또는 층은, 넓은 표면이나 면 (16A) 이 서로 결합하고 좁은 길이방향 표면이나 가장자리 (16B) 가 평행육면체의 슬랩형 직선 적층체 또는 흑연 블록 (13) 의 넓은 면 (13A, 13B) 을 함께 형성하도록 적층되어 있다. 금형 (10) 내에 장착된 흑연 블록 (13) 의 내부면 (13A) 은 금형 공동 (C) 의 일측면을 형성한다.

상기 층 (16) 은 편상 흑연으로 형성되는 것이 바람직한데, 이 편상 흑연은 상기 층이 절단되는 흑연 시트의 면에 실질적으로 평행한 면으로 연장하도록 배향된 콤팩트한 박편으로 된 것이다. 이러한 종류의 흑연 시트 (호일과 플레이트) 는 상업 제품으로 손쉽게 구입가능하다. 본 발명에서 이러한 흑연 시트의 특별한 장점은, 면에 평행한 방향으로의 열전도성이 이 면에 수직한 방향으로의 열전도성보다 상당히 더 좋다는 것이다. 본 발명에 따른 흑연 블록에 적합한 상업적으로 구입가능한 흑연 시트 제품의 예로서는, 독일 Meitingen bei Augsburg 소재의 Sigri Elektrografit GmbH 사로부터 구입가능한 상표명 SIGRAFLEX-F (호일) 및 SIGRAFLEX-L (플레이트) 이다.

본 발명의 목적을 위하여, 즉 가능한 양호한 열전도성을 달성하기 위해서, 층을 이루는 흑연의 밀도를 가능한 높게 하는 것이 바람직하다. 따라서, 적층체를 형성하기 전에, 시트나 이 시트로부터 절단된 층을 압연 등의 고밀도화 처리를 하여 편상 흑연의 상업적으로 이용가능한 시트의 밀도를 증가시키는 것이 바람직할 수 있다.

층 (16) 을 적층하여 흑연 블록 (13) 을 형성하기 전에, 냉각관 (15) 을 수용하도록 층내에 구멍을 뚫는다. 구멍의 크기를 냉각관 (15) 의 크기와 정확하게 일치시켜서, 구멍에 관이 꼭맞게 끼워맞춤되도록 해야 한다. 이러한 끼워맞춤은, 흑연으로부터 냉각관내에서 흐르는 액체 냉각제로의 효과적인 열전달을 달성하는데 필수적이다.

구멍이 뚫린 층 (16) 으로 적층체를 형성하는 편리한 방법은, 냉각관들이 정확히 평행하게 되도록 냉각관 (15) 의 일단부를, 바람직하게는 층 (16) 과 거의 동일한 길이와 폭으로 된 사각형 플레이트인 단부 부재 (17) (도 3 참조, 여기서 명확성을 위해 층의 두께가 과장되어 도시됨) 에 고정시키고, 그 후 냉각관의 양 단부에 층 (16) 을 끼우고 이 층들이 서로 대면하여 결합할 때까지 냉각관을 따라서 층을 미는 것이다. 적층체를 형성하는데 필요한 모든 층 (16) 들이 끼워졌을 때, 유사한 단부 부재 (17) 를 적층체에 제공하여, 단부 부재들을 통하여 반대 방향에서 힘을 가하여 적층체 및 이를 형성하는 층 (16) 을 압착시킨다.

이러한 압착으로 냉각관 (15) 과 층들간의 접촉을 향상시켜, 이로 인하여 층 (16) 으로부터 냉각관내에서 흐르는 냉각제로의 열전달을 개선시켜 준다.

흑연 블록 (13) 과 그 내에 수용되는 냉각관 (15) 의 상기 결합이 완료된 다음에는, 흑연 블록의 넓은 면 (13A, 13B) 은 밀링 등의 기계가공을 받아서, 흑연 블록은 적절하고 정확한 치수로 줄어들고 매끄러운 면을 갖게 될 것이다. 그 후, 완성된 블록은 배킹 플레이트에 장착되고 주조 기계내에 설치된다. 도면에 도시된 바와 같이, 적층체의 단부 또는 최외부 층 (16C) (도 3 참조) 의 외부면과 결합하는 플레이트형 단부 부재 (17) 는, 하우징 (비도시) 의 일부를 형성하거나 이 하우징에 연결될 수 있고, 이 하우징 내에서 단부 부재에 수용된 냉각관 (15) 의 단부는 냉각관을 통하여 냉각제를 통과시키는 적절한 수단에 연결되어 있다.

전술한 바와 같이, 흑연 블록 (13) 의 대면하는 면 (13A) 은 금형 공동 (C) 의 벽부를 형성한다. 바람직하지 않더라도, 흑연 블록 (13) 을 예를 들어 3 mm 두께의 얇은 흑연재 라이닝 플레이트로 라이닝처리하는 것은 본 발명의 범위내 에 있다.

흑연 블록 (13) 이 연속 주조용 금형의 구성품으로서 설명 및 기재되었지만, 냉각 장치로서 다른 것에도 적용할 수 있다. 따라서, 흑연 블록 (13) 에 의해 형성된 냉각 장치는, 금속 처리 분야이든 다른 분야이든지 간에, 특정한 적용에서 사용되는 것과는 상관없이, 청구된 본 발명의 범위내에 있다.

Claims (8)

1. 용융 금속을 연속적으로 수용하기 위한 입구 단부 (E) 와 용융 금속으로부터 형성되어 이동하는 고형화된 스트립을 연속적으로 배출하기 위한 출구 단부 (D) 를 구비하고 단부가 개방된 금형 공동 (C) 의 마주보는 양측에 배치된 한 쌍의 금형 측벽 (11) 을 포함하는 금속 스트립의 연속 주조용 금형으로서, 상기 각각의 금형 측벽 (11) 은 흑연 블록 (13), 및 각 흑연 블록 (13) 과 결합되어 있으며 흑연 블록과 접촉하는 냉각관 (15) 을 포함하는 연속 주조용 금형에 있어서,

   각 금형 측벽 (11) 의 흑연 블록 (13) 은, 넓은 표면 (16A) 과 좁은 길이 방향 표면 (16B) 을 구비한 기다란 다중 흑연층 (16) 의 적층체로 형성되고, 상기 좁은 길이 방향 표면 (16B) 은 금형 공동 (C) 쪽으로 향하는 내부면 (13A) 을 형성하며, 흑연층은 넓은 표면이 서로 결합하도록 적층되고, 냉각관 (15) 은 적층체를 통하여 적층체를 형성하는 흑연층 (16) 의 넓은 표면 (16A) 을 가로질러 연장하는 것을 특징으로 하는 연속 주조용 금형.
2. 제 1 항에 있어서, 적층체의 두 최외부 흑연층 (16C) 각각의 넓은 표면 (16A) 과 대면하여 결합하는 한 쌍의 금속 단부 부재 (17) 를 포함하고, 상기 냉각관 (15) 은 단부 부재에 수용되는 것을 특징으로 하는 연속 주조용 금형.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 각 적층체의 흑연층 (16) 은 좁은 길이 방향 표면이 금형 공동 (C) 의 입구 단부 (E) 와 출구 단부 (D) 사이에서 연장하도록 배향되어, 냉각관 (15) 은, 금형이 사용될 때의 금형 공동의 출구 단부 (D) 를 통하여 배출되는 스트립 (S) 의 이동 방향을 가로질러 연장되는 것을 특징으로 하는 연속 주조용 금형.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 금형 공동 (C) 의 한 쌍의 상호 반대편의 단부벽 (12) 들은 흑연층 (16) 의 적층체 단부를 따라서 상기 측벽 (11) 사이의 틈을 연결하는 한 쌍의 흑연 바아에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 연속 주조용 금형.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 금형의 측벽 (11) 각각에는 상기 흑연층 (16) 의 적층체에 의해 지지되는 얇은 흑연 플레이트로 형성된 금형 공동의 라이닝 부재를 제공하는 것을 특징으로 하는 연속 주조용 금형.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 흑연층 (16) 의 각 적층체에는 이 적층체와 동일한 폭을 갖는 배킹 플레이트 (14) 를 제공하는 것을 특징으로 하는 연속 주조용 금형.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 흑연층 (16) 은 이 흑연층의 넓은 표면 (16A) 에 평행하도록 배향된 콤팩트한 편상 흑연으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연속 주조용 금형.
8. 넓은 표면 (16A) 과 냉각될 대상물로부터의 열을 수용하는 표면 (13A) 을 함께 형성하는 좁은 길이 방향 표면 (16B) 을 구비한 기다란 다중 흑연층 (16) 의 적층체와, 적층체를 통하여 상기 적층체를 형성하는 흑연층 (16) 의 넓은 표면 (16A) 을 가로질러 연장하는 냉각관 (15) 을 포함하는 냉각 장치.

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