KR101086220B1 - 몰드 플레이트, 몰드 플레이트 어셈블리 및 주조용 몰드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속의 주조에 이용되는 몰드 플레이트(mold plate)와 이러한 몰드 플레이트가 조립된 몰드 플레이트 어셈블리(mold plate assembly) 및 이러한 몰드 플레이트 어셈블리로 이루어진 주조용 몰드에 관한 것이다. 이러한 과제를 해결하기 위하여 제공되는 본 발명의 제 1 양상에 의하면, 일면의 중앙부에 주조방향과 평행하게 연장되어 유입된 냉각매체를 상기 주조방향과 평행하게 흐르게 하는 서로 이격된 복수개의 제 1 냉각슬롯과 상기 복수개의 제 1 냉각슬롯 각각으로부터 분기된 후 연장되어 상기 냉각매체의 일부를 상기 제 1 냉각슬롯의 연장방향 각각에 대해 소정의 각도를 가지고 흐르게 하는 제 2 냉각슬롯과 상기 제 2 냉각슬롯 각각의 연장방향으로의 단부에 상기 제 1 냉각슬롯과 평행하게 연장되도록 형성되어 상기 제 2 냉각슬롯으로부터의 냉각매체를 외부로 배출되게 하는 제 3 냉각슬롯을 포함하는 몰드 플레이트가 제공된다.

Description

몰드 플레이트, 몰드 플레이트 어셈블리 및 주조용 몰드{Mold plate, mold plate assembly and mold for casting}

본 발명은 금속의 주조에 이용되는 몰드 플레이트(mold plate)와 이러한 몰드 플레이트가 조립된 몰드 플레이트 어셈블리(mold plate assembly) 및 이러한 몰드 플레이트 어셈블리로 이루어진 주조용 몰드에 관한 것이다.

연속주조공정은 형성된 용융금속을 몰드를 통해 냉각시켜 연속적으로 주편을 제조하는 공정을 말한다. 도 1에는 연속주조기의 개략도가 도시되어 있다. 도 1에 도시되어 있듯이, 고온에서 형성된 용탕(100)은 턴디쉬(101) 하부 면의 침지노즐(102)을 통해 몰드(103)로 유입되며, 몰드(103)를 통과하는 동안 용탕(100)은 응고층(104)을 형성하면서 초기응고과정을 거치게 된다. 몰드(103)를 빠져나온 응고층(104)은 스프레이 노즐(105)를 통해 분사되는 냉각수에 의해 냉각되어 일정한 형상을 갖춘 주편(106), 일예로서 슬라브(slab) 등을 형성하게 되며 이러한 주편(106)은 가이드롤(107)에 의해 가이드 되며 이동된다.

이때 몰드(103)로 유입되는 용탕(100)의 초기응고과정은 연속주조가 완료된 주편의 성질을 좌우하는 중요한 인자이다. 즉 일반적으로 몰드(103)는 그 내부에 냉각수로가 형성된 몰드 플레이트 어셈블리로 이루어져 있으며, 이러한 냉각수로를 따라 냉각수를 이동시켜 몰드 플레이트 어셈블리의 일면과 접촉하는 용탕(100)을 냉각한다. 이러한 몰드의 가장 큰 목적은 용탕(100)을 응고시켜 적절한 강도를 가진 균일한 초기응고층을 가진 응고쉘(shell)를 형성하기 위한 1차 냉각의 수행이다. 1차 냉각과정에서 형성된 응고쉘은 스프레인 노즐(105)를 통한 2차 냉각 과정을 거치면서 응고가 완료되어 슬라브와 같은 강재가 된다. 따라서 1차 냉각 시에 몰드(103)에서의 냉각조건이 적절하게 제어되지 않을 경우 주편이 왜곡되게 형성되거나 심지어 크랙이 발생할 수 있다.

본 발명은 용탕의 응고상태에 대응하여 보다 균일하게 냉각조건을 제어할 수 있는 냉각슬롯의 구조를 일면에 형성한 몰드 플레이트(mold plate) 및 이러한 몰드 플레이트가 조립되어 형성된 몰드 플레이트 어셈블리의 제공을 목적으로 한다. 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위하여 제공되는 본 발명의 제 1 양상에 의하면, 일면의 중앙부에 주조방향과 평행하게 연장되어 유입된 냉각매체를 상기 주조방향과 평행하게 흐르게 하는 서로 이격된 복수개의 제 1 냉각슬롯과 상기 복수개의 제 1 냉각슬롯 각각으로부터 분기된 후 연장되어 상기 냉각매체의 일부를 상기 제 1 냉각슬롯의 연장방향 각각에 대해 소정의 각도를 가지고 흐르게 하는 제 2 냉각슬롯과 상기 제 2 냉각슬롯 각각의 연장방향으로의 단부에 상기 제 1 냉각슬롯과 평행하게 연장되도록 형성되어 상기 제 2 냉각슬롯으로부터의 냉각매체를 외부로 배출되게 하는 제 3 냉각슬롯을 포함하는 몰드 플레이트가 제공된다.

본 발명의 제 1 양상에 따른 몰드 플레이트의 특징에 의하면, 상기 제 1 내지 제 3 냉각슬롯이 형성된 일면의 반대쪽 일면이 용탕에 접할 수 있다.

본 발명의 제 1 양상에 따른 몰드 플레이트의 또 다른 특징에 의하면, 상기 몰드 플레이트는 상기 제 1 냉각슬롯과 연결되는 유입구 및 상기 제 3 냉각슬롯과 연결되는 배출구를 구비할 수 있다.

본 발명의 제 2 양상에 따르면, 상기 몰드 플레이트 어셈블리의 중앙부에 주조방향과 평행하게 연장되어 유입된 냉각매체를 상기 주조방향과 평행하게 흐르게 하는 서로 이격된 복수개의 제 1 냉각매체 이동로와 상기 복수개의 제 1 냉각매체 이동로 각각으로부터 분기된 후 연장되어 상기 냉각매체의 일부를 상기 제 1 냉각매체 이동로의 연장방향 각각에 대해 소정의 각도를 가지고 흐르게 하는 제 2 냉각매체 이동로 및 상기 제 2 냉각매체 이동로 각각의 연장방향으로의 단부에 상기 제 1 냉각매체 이동로와 평행하게 연장되도록 형성되어 상기 제 2 냉각매체 이동로로부터의 냉각매체를 외부로 배출되게 하는 제 3 냉각매체 이동로를 포함하는 몰드 플레이트 어셈블리가 제공된다.

본 발명의 제 2 양상에 따른 몰드 플레이트 어셈블리의 특징에 의하면, 상기 소정의 각도는 90도 일 수 있다.

본 발명의 제 2 양상에 따른 몰드 플레이트 어셈블리의 또 다른 특징에 의하면, 상기 복수개의 제 1 냉각매체 이동로는 상기 몰드 플레이트 어셈블리를 주조방향과 수직한 방향으로 양분하는 중심선에 대해 서로 대칭을 이룰 수 있다.

본 발명의 제 2 양상에 따른 몰드 플레이트 어셈블리의 또 다른 특징에 의하면, 상기 복수개의 제 1 냉각매체 이동로는 상기 몰드 플레이트 어셈블리를 주조방향과 수직한 방향으로 양분하는 중심선을 따라 상기 주조방향과 평행하며 배치되는 격막에 의해 분리되어 형성될 수 있다.

본 발명의 제 2 양상에 따른 몰드 플레이트 어셈블리의 또 다른 특징에 의하면,상기 몰드 플레이트 어셈블리는 일면에 용탕이 접하는 전면 몰드 플레이트와 상기 전면 몰드 플레이트의 용탕이 접하는 일면의 반대쪽 일면에 결합되며, 상기 제 1 냉각매체 이동로와 연결된 유입구 및 상기 제 3 냉각매체 이동로와 연결된 배출구를 구비하는 후면 몰드 플레이트를 포함하고, 상기 제 1 내지 제 3 냉각매체 이동로 각각은 상기 전면 몰드 플레이트와 상기 후면 몰드 플레이트의 결합에 의해 형성될 수 있다.

본 발명의 제 2 양상에 따른 몰드 플레이트 어셈블리의 또 다른 특징에 의하면, 상기 전면 몰드 플레이트의 용탕이 접하는 일면의 반대쪽 일면 및 상기 후면 몰드 플레이트의 상기 전면 몰드 플레이트와 결합되는 일면 중 어느 하나 이상에는 일부영역이 함몰되어 형성되는 제 1 내지 제 3 냉각슬롯 중 어느 하나 이상이 구비되고, 상기 제 1 내지 제 3 냉각슬롯은 상기 전면 몰드 플레이트와 상기 후면 몰드 플레이트의 결합시 각각 상기 제 1 내지 제 3 냉각매체 이동로를 형성할 수 있다.

본 발명의 제 2 양상에 따른 몰드 플레이트 어셈블리의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 2 냉각매체 이동로의 폭은 상기 몰드 플레이트 어셈블리의 주조방향과 수직한 방향의 양단부에 가까운 영역에서 더 좁게 형성될 수 있다.

본 발명의 제 2 양상에 따른 몰드 플레이트 어셈블리의 또 다른 특징에 의하면,상기 제 2 냉각매체 이동로의 폭은 상기 몰드 플레이트 어셈블리의 주조방향과 수직한 방향의 양단부에 가까운 영역으로 갈수록 테이퍼 형태로 더 좁게 형성될 수 있다.

본 발명의 제 2 양상에 따른 몰드 플레이트 어셈블리의 또 다른 특징에 의하면, 상기 전면 몰드 플레이트 또는 후면 몰드 플레이트 중 어느 하나 이상은 동 또는 동합금으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 제 3 양상에 따르면, 주편 형상을 한정하도록 결합된 복수의 몰드 플레이트 어셈블리들을 포함하고, 상기 복수의 몰드 플레이트 어셈블리 중 적어도 하나는 상술한 몰드 플레이트 또는 몰드 플레이트 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 주조용 몰드가 제공된다.

본 발명의 실시예를 따르는 몰드 플레이트 어셈블리로 구성된 몰드를 이용하여 연속주조를 수행하는 경우 몰드의 중앙부분과 4 모서리 부분에서의 냉각효율의 균일성이 향상됨으로써 주편의 품질 향상에 기여하게 된다. 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 연속주조기에 의한 연속주조를 개략적으로 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 연속주조용 몰드의 사시도 이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각슬롯을 구비한 전면 몰드 플레이트의 사시도이다.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 도 3의 1-1’, 2-2’, 3-3’ 절취선을 따라 절단한 단면도 이다.
도 5는 연속주조용 몰드의 4 모서리 영역을 도시한 것이다.
도 6 내지 8은 본 발명의 각 실시예에 따른 냉각슬롯을 구비한 전면 몰드 플레이트의 사시도이다.
도 9a 내지 9c는 도 8의 1-1’, 2-2’, 3-3’ 절취선을 따라 절단한 단면도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

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.

도 2에는 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조용 몰드(103)가 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 연속주조용 몰드는 대향하는 2개의 제 1 몰드 플레이트 어셈블리(201)와 제 1 몰드 플레이트 어셈블리(201)에 수직하게 장착되며 서로 대향하는 2개의 제 2 몰드 플레이트 어셈블리(202)를 구비한다.

이때 제 1 몰드 플레이트 어셈블리(201)는 광변측면을 형성하고 제 2 몰드 플레이트 어셈블리(202)는 단변측면을 형성할 수 있으며, 상기 제 2 몰드 플레이트 어셈블리(202)는 도 2의 화살표 방향으로 이동가능함에 따라 몰드(103)에 의해 형성되는 주편의 폭이 가변되게 할 수 있다.

이러한 제 1 및 제 2 몰드 플레이트 어셈블리(201, 202) 각각은 복수의 몰드 플레이트가 조립되어 형성될 수 있다. 일예로서 상기 제 1 및 제 2 몰드 플레이트 어셈블리(201, 202)는 몰드(103)의 내측면을 형성하는 제 1 및 제 2 전면 몰드 플레이트(201a, 202a)와 상기 제 1 및 제 2 전면 몰드 플레이트(201a, 201b)의 용탕과 접촉되는 일면의 반대쪽 일면에 결합되는 제 1 및 제 2 후면 몰드 플레이트(201b, 202b)로 이루어진다. 이러한 제 1 및 제 2 전면 몰드 플레이트(201a, 202a)와 제 1 및 제 2 후면 몰드 플레이트(201b, 202b)는 고장력 볼트와 같은 체결장치에 의해 압착되어 결합됨으로써 제 1 및 제 2 몰드 플레이트 어셈블리(201, 202)를 형성할 수 있다. 이때 제 1 및 제 2 전면 몰드 플레이트 와 제 1 및 제 2 후면 몰드 플레이트(201a, 201b, 202a, 202b) 중 어느 하나 이상은 높은 열전도율을 가지는 구리 또는 구리합금으로 이루어 질 수 있다.

이와 같이 제 1 및 제 2 몰드 플레이트 어셈블리(201, 202)로 이루어진 몰드(103)의 내측면 내부로 용탕이 투입되어 빠져 나가는 방향이 주조방향이 되며, 본 명세서에서는 이러한 주조방향과 평행한 방향은 주조방향과 평행한 방향으로서 순방향(-z 방향) 및 역방향(+z 방향)을 모두 포함한다.

이하 편의를 위해 제 1 몰드 플레이트 어셈블리(201)를 몰드 플레이트 어셈블리(201)로 명명하여 설명하나, 후술하는 본 발명의 기술적 사상이 제 2 몰드 플레이트 어셈블리(202)에 적용될 수 있음을 자명하다 할 것이다.

상기 몰드 플레이트 어셈블리(201)의 내부에는 냉각매체가 흐를 수 있는 냉각매체 이동로가 형성된다. 일예로서 냉각매체가 흐를 수 있는 공간으로는 냉각수가 흐를 수 있는 냉각수로일 수 있다. 이하에서는 냉각수를 냉각매체로 사용하는 경우에 대해서 설명하나, 이러한 냉각매체로는 오일 등 기타 공지의 냉각매체가 사용될 수 있음은 물론이다.

한편 몰드(103)의 외측면을 이루는 후면 몰드 플레이트(201b)에는 상기 냉각수로로 냉각수를 공급하는 유입구(203) 또는 냉각수로로부터 냉각수를 배출하는 배출구(204)가 형성되어 있다.

이러한 냉각수로는 전면 몰드 플레이트(201a)와 후면 몰드 플레이트(201b)의 결합에 의해 형성된다. 즉, 전면 몰드 플레이트(201a) 및 후면 몰드 플레이트(201b) 중 어느 하나 이상에는 그 일면의 일부영역이 함몰되어 형성되는 냉각슬롯이 형성되어 있다. 이러한 전면 몰드 플레이트(201a) 일면에 형성된 냉각슬롯의 개구부와 후면 몰드 플레이트(201b)의 상기 전면 몰드 플레이트(201a)의 일면 또는 전면 몰드 플레이트(201a)의 일면과 후면 몰드 플레이트(201b) 일면에 형성된 냉각슬롯의 개구부가 서로 밀착됨으로서 냉각수의 이동이 가능해지는 공간이 형성되어 냉각수로로서 기능하게 된다. 이때 전면 몰드 플레이트(201a)의 냉각슬롯이 형성된 일면의 반대쪽 일면은 용탕이 접촉되게 된다.

일예로서 도 3에는 제 1 실시예에 따른 제 1 전면 몰드 플레이트(201a)에 형성된 냉각슬롯의 형태가 도시되어 있으며, 도 4a 내지 4c에는 도 3의 전면 몰드 플레이트(201a)에 후면 몰드 플레이트(201b)가 결합된 몰드 플레이트 어셈블리를 도 3의 1-1', 2-2', 3-3'‘에 따라 절단한 단면도가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 실시예에 따른 몰드 플레이트 어셈블리(201)는 전면 몰드 플레이트(201a)의 일면의 중앙부에 주조방향과 평행하게(±z 방향) 연장되어 유입된 냉각수를 상기 주조방향과 평행하게 흐르게 하는 복수개의 제 1 냉각슬롯(301)을 구비하고, 상기 복수개의 제 1 냉각슬롯(301) 각각으로부터 분기된 후 연장되어 상기 냉각수의 일부를 상기 제 1 냉각슬롯(301) 각각에 대해 수직한 방향(±y 방향)으로 흐르게 하는 제 2 냉각슬롯(302) 및 상기 제 2 냉각슬롯(302) 각각의 연장방향으로의 단부에 상기 제 1 냉각슬롯(301a, 301b)과 평행하게 연장되도록 형성되어 상기 제 2 냉각슬롯(302)으로부터의 냉각수를 외부로 배출되게 하는 제 3 냉각슬롯(303)을 포함한다.

이러한 제 1 내지 제 3 냉각슬롯(301 내지 303)들의 개구부는 도 4a 내지 4c에 도시된 바와 같이, 제 1 전면 몰드 플레이트(201a)의 상기 제 1 내지 제 3 냉각슬롯(301 내지 303)가 형성되는 일면에 접하는 후면 몰드 플레이트(201b)의 일면에 의해 밀봉되어 냉각수가 흐를 수 있는 제 1 내지 제 3 냉각수로(301 내지 303)를 각각 형성하게 된다.

이때 제 1 냉각수로(303)는 도 3과 같이 서로 일정거리를 두고 이격되어 형성되는 2개(401a, 401b)로 구성될 수 있으며, 제 1 냉각수로 각각(401a, 401b)은 후면 몰드 플레이트(201b)의 유입구(203a, 204a) 각각 연결되어 이를 통해 냉각수가 유입될 수 있다. 따라서 제 1 냉각수로 각각(401a, 401b)의 일단부로 투입된 냉각수는 주조방향과 평행하게 연장되어 복수개로 구비되는 제 1 냉각수로(401a, 401b)을 따라 주조방향과 평행하게 이동한다. 이때 제 1 냉각수로 각각(401a, 401b)을 따라 이동하는 냉각수 중 일부는 제 1 냉각수로 각각(401a, 401b)으로부터 분기되어 주조방향과 수직한 방향으로 연장되는 제 2 냉각수로(402a, 402b)를 따라 몰드 플레이트 어셈블리(201)의 주조방향과 수직한 방향쪽의 양단부 각각으로 이동하게 된다. 상기 제 2 냉각수로 각각(402a, 402b)은 서로 이격되어 서로 평행하게 연장되는 복수개로 구비될 수 있다.

이때 상기 제 1 냉각수로 각각(401a, 401b)은 상기 몰드 플레이트 어셈블리(201)를 주조방향과 수직한 방향으로 양분하는 중심선에 대해 대칭을 이룰 수 있다. 또한 상기 제 1 냉각수로 각각(401a, 401b)로부터 분기된 제 2 냉각수로(402a, 402b) 또한 각각 상기 중심선에 대해 대칭을 이룰 수 있다.

한편 제 2 냉각수로 각각(402a, 402b)의 연장방향으로의 단부에는 상기 제 1 냉각수로 각각(401a, 401b)과 평행하게 연장되는 제 3 냉각수로(403a, 403b)가 형성되며, 상기 제 3 냉각수로 각각(403a, 403b)은 냉각수를 외부로 배출하는 배출구(204a, 204b)와 각각 연결될 수 있다.

이러한 본 발명의 제 1 실시예의 경우, 도 3의 화살표 방향과 같이, 후면 몰드 플레이트(201b)의 유입구(203a, 203b)를 통해 제 1 냉각수로 각각(401a, 401b)의 하방 일단부로 투입된 냉각수는 주조방향과 평행하게 이동하면서 수직한 방향으로 대칭적으로 분기되어 제 2 냉각수로 각각(402a, 402b)을 따라 주조방향에 수직하게 이동한 후 제 3 냉각수로(403a, 403b)에 도달하면 제 3 냉각수로 각각(403a, 403b)의 상방 일단부에서 후면 몰드 플레이트(201b)의 배출구(204a, 204b)을 통해 외부로 배출되며, 이러한 경로를 이동하면서 전면 몰드 플레이트 어셈블리(201a)의 일면에 접한 용탕을 냉각시킬 수 있다.

이때 도 3에는 제 2 냉각수로(402a, 402b)가 제 1 냉각수로 각각(401a, 401b)에 대해 수직한 방향(즉, 주조방향에 수직한 방향)으로 분기되었으나 이에 한정되지 않고 소정의 각도를 가지고 분기하는 것도 가능하며, 이는 이후의 모든 실시예에서도 동일하다.

한편, 제 1 냉각수로 각각(401a, 401b)은 유입된 냉각수가 복수의 제 2 냉각수로(402a, 402b)로 분기되는 곳이므로 냉각수의 용량을 감안하여 그 폭(즉, 냉각슬롯의 내부의 연장방향에 수직한 방향으로 직선거리)이 제 2 냉각수로(402a, 402b)의 폭과 대비하여 더 넓게 형성될 수 있다.

이때 본 발명의 제 1 실시예에 의할 시 제 1 냉각수로(401a, 401b)는 복수개로 구비되며 각각으로 냉각수가 유입되므로 제 1 냉각수로(401a, 401b) 각각을 따라 이동하는 냉각수를 독립적으로 제어할 수 있다. 따라서 제 2 냉각수로(402a, 402b)에 의해 몰드 플레이트 어셈블리(201)의 주조방향과 수직한 방향의 좌측단부와 우측단부로 각각 분기되어 이동되는 냉각수의 이동조건이 서로 영향을 받지 않고 독립적으로 제어될 수 있다.

이러한 제 1 실시예의 냉각슬롯 구성에 의할시 몰드 플레이트 어셈블리(201) 중앙부의 제 1 냉각수로(401a, 401b) 각각의 하방 일단부로 투입된 냉각수는 제 2 냉각수로(402a, 402b) 각각에 의해 대칭적으로 분산되어 주조방향과 수직한 방향으로 이동하면서 몰드 플레이트 어셈블리의 중앙부를 기준으로 대칭적으로 균일하게 용탕의 냉각을 수행할 수 있다. 이때 제 1 냉각수로(401a, 401b) 각각으로 투입된 냉각수의 초기온도는 제 2 냉각수로(402a, 402b) 각각을 따라 이동되면서 냉각 중 용탕으로부터 전달된 열에 의해 승온된다. 따라서 이동하는 냉각수는 몰드 플레이트 어셈블리(201)의 중앙부로부터 주조방향과 수직한 방향의 양단부로 이동할수록 용탕으로부터 전달되는 열량의 증가로 점점 초기에 비해 더 높은 온도를 가지게 되며, 이로 인해 몰드 플레이트 어셈블리(201)의 중앙부과 상기 양단부의 냉각효율의 차이가 발생하게 된다. 즉, 냉각수의 온도가 몰드 플레이트 어셈블리의 중앙부에서 제 2 냉각수로(402a, 402b) 각각을 따라 상기 양단부쪽으로 갈수록 승온되므로 냉각효과의 감소를 동반하게 된다.

몰드(103)가 이러한 냉각수로 구성을 가진 제 1 및 제 2 몰드 플레이트 어셈블리(201, 202)로 이루어질 경우 몰드(103)의 4 모서리 부분에서의 냉각속도가 감소하게 되며 이로 인해 결과적으로 몰드(103) 내측면에서 용탕이 냉각되어 형성되는 초기응고층의 균일성이 향상될 수 있다. 도 5에는 몰드(103)를 주조방향과 수직한 방향에서 관찰한 평면도가 제시되어 있다. 도 5에 도시된 몰드 평면도의 4 모서리(원표시 영역)는 일반적으로 제 1 몰드 플레이트 어셈블리(201)와 제 2 몰드 플레이트 어셈블리(202) 각각을 흐르는 냉각수에 의해 모두 냉각이 수행되는 영역에 해당된다. 이때 일반적인 몰드에 있어서는 제 1 및 제 2 몰드 플레이트 어셈블리 각각이 모두 균일하게 냉각됨으로 인해 결과적으로 상기 4 모서리는 냉각효율이 가장 높은 영역에 해당된다. 따라서 이러한 4 모서리에서의 빠른 냉각에 의해 용탕의 초기응고시 몰드 플레이트 어셈블리의 중앙부와 4 모서리간의 냉각속도의 불균일이 발생할 수 있다. 몰드 내에서의 초기응고로 형성되는 수 mm에 해당되는 초기응고층의 품질은 주편의 전체 품질을 결정하는 중요한 요소이므로 초기응고층을 적절하게 제어하는 것을 주편의 품질향상에 중요한 인자이다. 몰드의 4 모서리 부분에서 빠른 냉각이 발생되는 경우, 액상에서 고상으로의 상변태시 수반되는 부피변화의 불균일에 의해 주편 4 모서리에서의 형상이 심한 왜곡될 수 있다.

그러나, 본 발명의 제 1 실시예에 의할 경우 몰드 플레이트 어셈블리(201) 중앙부에 투입된 냉각수는 몰드 플레이트 어셈블리(201)의 주조방향과 수직한 방향의 양단부로 대칭적으로 이동되면서 용탕의 냉각을 수행함과 동시에 용탕으로부터의 전달된 열에 의해 승온되게 되며 이러한 몰드 플레이트 어셈블리(201)가 서로 수직하게 만나 형성하는 몰드(103)의 경우에는 일반적인 몰드와 달리 몰드의 4 모서리에서의 냉각율이 감소하게 된다. 이러한 냉각효율의 감소로 인해 오히려 몰드(103)의 중앙부에서의 냉각율과 균형을 이루게 되며 따라서 주편 모서리에서의 왜곡 가능성을 현저하게 저감시키게 된다.

또한 본 발명의 제 1 실시예에 의할 경우 몰드 플레이트 어셈블리(201)의 주조방향과 수직한 방향의 좌측영역과 우측영역의 냉각제어가 독립적으로 수행되므로 양 영역을 보다 동일한 냉각조건으로 제어할 수 있을 뿐만 아니라 작업 중에 발생하는 상황에 맞춰 양 영역에 투입되는 냉각수의 공정조건을 독립적으로 변경할 수 있다.

도 3 및 도 4a 내지 4c에는 제 1 냉각수로(401a, 401b) 각각의 하방 일단부 냉각수가 유입되고 제 3 냉각수로(403a, 403b) 각각의 상방 일단부로 냉각수가 배출되는 것으로 도시되어 있으나 본 발명은 이에 한정되지 않고 냉각수가 제 1 냉각수로((301a, 301b) 각각의 임의의 위치에서 유입되어 제 3 냉각수로(403a, 403b) 각각의 임의의 위치에서 배출되게 할 수 있다.

도 6에는 본 발명의 제 1 실시예를 변형한 제 2 실시예에 따른 냉각슬롯의 구성이 도시되어 있다. 즉, 제 2 실시예 따를 경우, 제 1 냉각슬롯(301a, 301b) 각각은 상기 전면 몰드 플레이트(201)를 주조방향과 수직한 방향으로 양분하는 중심선을 따라 상기 주조방향과 평행하며 배치되는 별도의 격막(304)에 의해 분리되어 형성될 수 있다. 따라서 이러한 격막(304)을 중심으로 이동하는 냉각수가 서로 격리되게 된다. 이때 좌측 및 우측의 제 1 냉각슬롯(301a, 301b)으로는 후면 몰드 플레이트(201b)로부터 별도의 유입구를 통해 냉각수가 투입되거나 혹는 동일한 유입구를 통해 유입된 냉각수가 상기 격막(304)에 의해 분기되어 이동할 수 있다. 이러한 격막은 판형을 가지는 동 또는 동합금 기타 금속재료를 상기 몰드 플레이트 어셈블리를 주조방향과 수직한 방향으로 양분하는 중심선을 따라 용접하거나 나사, 리벳 등과 같은 방법으로 고정시킴으로써 형성할 수 있다.

상기 제 1 실시예 및 제 2 실시예는 제 1 내지 제 3 냉각슬롯(301a 내지 303b)이 모두 전면 몰드 플레이트(201a)에 형성되어 있으나, 후면 몰드 플레이트(201b)에 형성되어 냉각수로를 형성할 수도 있다. 즉, 상술한 제 1 내지 제 3 냉각슬롯(301a 내지 303b)이 후면 몰드 플레이트(201b)의 일면에 형성되어 전면 몰드 플레이트(201a)의 일면과 결합하여 냉각수로를 형성하게 되는 것이다.

도 7에는 제 1 실시예를 변형한 또 다른 실시예인 제 3 실시예에 따른 냉각슬롯을 구비한 전면 몰드 플레이트(201a)가 도시되어 있다. 도 7로부터 알 수 있듯이, 제 3 실시예의 경우, 제 2 냉각슬롯 각각(302a, 302b)은 전면 몰드 플레이트(201a)의 주조방향에 수직한 방향의 양단부에 가까운 영역의 냉각슬롯의 폭(즉, 냉각슬롯에 있어 주조방향과 수직한 방향으로의 내부상면에서 내부하면에 이르는 직선거리)이 감소되는 형태로 형성된다. 이와 같이 제 2 냉각슬롯(302a, 302b)의 폭이 몰드 플레이트 어셈블리의 양단부에 가까운 영역에서 좁아짐에 따라 상기 제 2 냉각슬롯(302a, 302b)과 후면 몰드 플레이트(201b)의 일면이 결합하여 형성되는 제 2 냉각수로의 냉각수의 이동영역이 감소하게 된다. 따라서 냉각효율은 냉각수의 승온효과에 더하여 더욱 감소하게 되며, 이로 인해 몰드의 중앙부와 4 모서리의 냉각효과의 불균형은 더욱 개선될 수 있다. 도 7에는 제 2 냉각슬롯(302a, 302b) 각각이 전면 몰드 플레이트(201a)의 주조방향과 수직한 방향의 양단부로 갈수록 테이퍼 형태로 좁아지도록 도시되어 있으나, 제 3 실시예는 이에 한정되지 않으며, 몰드 플레이트 어셈블리의 주조방향에 수직한 방향의 양단부에 가까운 특정 영역에서만 제 2 냉각수로(402a, 402b) 각각의 폭이 상기 중앙부에 비해 좁게 형성되는 것도 포함한다.

이러한 전면 몰드 플레이트(201a)의 제 2 냉각슬롯(302)의 중앙부와 주조방향과 수직한 방향의 양단부에 가까운 영역에서의 폭의 비는 몰드의 중앙부분과 4 모서리 부분에서의 냉각효율을 균일하게 유지하게 제어하기 위해 적절하게 조절될 수 있다.

도 8에는 제 1 실시예를 변형한 제 4 실시예가 도시되어 있다. 제 1 실시예와 달리, 제 4 실시예는 전면 몰드 플레이트(201a) 일면에는 제 1 실시예의 제 2 냉각슬롯(302a, 302b) 만이 형성되어 있으며, 제 1 실시예의 제 1 및 제 3 냉각슬롯(301a, 301b, 303a, 303b)에 대응되어 후면 몰드 플레이트(201b)의 일면에 제 1 및 제 3 냉각슬롯(301a,301b, 303)이 각각 형성되어 있다. 따라서 제 2 냉각수로는 상기 제 2 냉각슬롯(302a, 302b) 각각과 상기 후면 몰드 플레이트(201b)가 결합하여 형성되고, 제 1 및 제 3 냉각수로는 상기 제 1 및 제 3 냉각슬롯 각각(301a, 301b, 303a, 303b)과 상기 전면 몰드 플레이트(201a)가 결합하여 형성되게 된다.

이때 서로 이격되어 평행하게 형성되는 2개의 제 1 냉각슬롯(301a, 301b) 각각은 전면 몰드 플레이트(201a)와 후면 몰드 플레이트(201b)를 결합하였을 시 제 2 냉각슬롯(302a, 302b)의 양단부 중 전면 몰드 플레이트(201a)의 중앙부에 가까운 일단부와 겹쳐지며, 제 3 냉각슬롯 각각(303a, 303b)은 상기 중앙부로부터 먼쪽의 일단부와 겹쳐지면서 제 1 내지 제 3 냉각수로를 형성하게 된다.

도 8에는 후면 몰드 플레이트(201b)에 형성되는 제 1 및 제 3 냉각슬롯(301a, 301b, 303a, 303b)이 전면 몰드 플레이트(201a)의 제 2 냉각슬롯(301a, 301b) 각각에 겹쳐지는 영역을 절취선 영역으로 표시하였다. 도 9a 내지 도 9c에는 도 8의 전면 몰드 플레이트(201a)에 후면 몰드 플레이트(201b)가 결합된 어셈블리를 도 8의 1-1', 2-2', 3-3'에 따라 절단한 단면도가 도시되어 있다. 이러한 제 4 실시예의 냉각수 이동은 제 1 실시예와 동일하며, 다만 제 1 냉각슬롯(301a, 301b) 및 제 3 냉각슬롯(303)이 후면 몰드 플레이트(201b)에 형성되는 점에서 차이가 있다.

또한 제 4 실시예의 제 2 냉각슬롯(302a, 302b)을 제 3 실시예의 제 2 냉각슬롯으로 대체함으로써 제 2 냉각수로(302)의 몰드 플레이트 어셈블리의 양단부에 가까운 영역에서의 폭이 더 좁게 형성하는 것도 가능하다(제 5 실시예).

한편, 도 8에는 제 2 냉각슬롯(302a, 302b)이 연주방향의 수직한 방향으로 연장하되 전면 몰드 플레이트(201a)의 중앙부 부분에서 분리되어 2개의 부분으로 나누어지는 것으로 도시되어 있으나, 이렇게 분리되지 않고 연속하여 연장되어도 무방하다.

한편, 상기 제 4 및 제 5 실시예는 제 1 및 제 3 냉각슬롯(301a, 301b, 303a, 303b) 각각은 후면 몰드 플레이트(201b)에 형성되고 제 2 냉각슬롯(302a, 302b) 각각은 전면 몰드 플레이트(201a)에 형성되어 있으나, 이와 반대로 제 1 및 제 3 냉각슬롯(301a, 301b, 303a, 303b) 각각은 전면 몰드 플레이트(201a)에 형성되고 제 2 냉각슬롯(302a, 302b) 각각은 후면 몰드 플레이트(201a)에 형성되게 할 수 있다.

이때 제 1 냉각수로(401a, 401b) 각각에 유입구(203a, 204a) 각각이 연결되고 제 3 냉각수로(403a, 403b) 각각에 배출구(203b, 204b) 각각이 연결되는 것은 제 1 실시예와 동일하다.

이상 언급한 실시예는 본 발명을 한정하는 것이 아니라 예증하는 것이며, 이 분야의 당업자라면 첨부한 청구항에 의해 정의된 본 발명의 범위로부터 벗어나는 일 없이, 많은 다른 실시예를 설계할 수 있다. 일예로서 상술한 모든 실시예는 연속주조공정이 아닌 다른 주조공정에도 적용가능하다. 이러한 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하며, 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.

201 : 제 1 몰드몰드 플레이트 201a : 전면 몰드 플레이트
201b : 후면 몰드 플레이트 301, 301a, 301b : 제 1 냉각슬롯
302, 302a, 302b : 제 2 냉각슬롯 303, 303a, 303b : 제 3 냉각슬롯

Claims (13)

1. 일면의 중앙부에 주조방향과 평행하게 연장되어 유입된 냉각매체를 상기 주조방향과 평행하게 흐르게 하는 서로 이격된 복수개의 제 1 냉각슬롯과
   상기 복수개의 제 1 냉각슬롯 각각으로부터 분기된 후 연장되어 상기 냉각매체의 일부를 상기 제 1 냉각슬롯의 연장방향 각각에 대해 소정의 각도를 가지고 흐르게 하는 제 2 냉각슬롯 및
   상기 제 2 냉각슬롯 각각의 연장방향으로의 단부에 상기 제 1 냉각슬롯과 평행하게 연장되도록 형성되어 상기 제 2 냉각슬롯으로부터의 냉각매체를 외부로 배출되게 하는 제 3 냉각슬롯
   을 포함하는 몰드 플레이트.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 내지 제 3 냉각슬롯이 형성된 일면의 반대쪽 일면이 용탕에 접하는 몰드 플레이트.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 몰드 플레이트는 상기 제 1 냉각슬롯과 연결되는 유입구 및 상기 제 3 냉각슬롯과 연결되는 배출구를 구비하는 몰드 플레이트.
4. 몰드 플레이트 어셈블리로서,
   상기 몰드 플레이트 어셈블리의 중앙부에 주조방향과 평행하게 연장되어 유입된 냉각매체를 상기 주조방향과 평행하게 흐르게 하는 서로 이격된 복수개의 제 1 냉각매체 이동로와
   상기 복수개의 제 1 냉각매체 이동로 각각으로부터 분기된 후 연장되어 상기 냉각매체의 일부를 상기 제 1 냉각매체 이동로의 연장방향 각각에 대해 소정의 각도를 가지고 흐르게 하는 제 2 냉각매체 이동로 및
   상기 제 2 냉각매체 이동로 각각의 연장방향으로의 단부에 상기 제 1 냉각매체 이동로와 평행하게 연장되도록 형성되어 상기 제 2 냉각매체 이동로로부터의 냉각매체를 외부로 배출되게 하는 제 3 냉각매체 이동로를 포함하는 몰드 플레이트 어셈블리.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 소정의 각도는 90도인 몰드 플레이트 어셈블리.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 복수개의 제 1 냉각매체 이동로는 상기 몰드 플레이트 어셈블리를 주조방향과 수직한 방향으로 양분하는 중심선에 대해 서로 대칭을 이루는 몰드 플레이트 어셈블리.
7. 제 4 항에 있어서, 상기 복수개의 제 1 냉각매체 이동로는 상기 몰드 플레이트 어셈블리를 주조방향과 수직한 방향으로 양분하는 중심선을 따라 상기 주조방향과 평행하며 배치되는 격막에 의해 분리되어 형성되는 몰드 플레이트 어셈블리.
8. 제 4 항에 있어서, 상기 몰드 플레이트 어셈블리는
   일면에 용탕이 접하는 전면 몰드 플레이트와
   상기 전면 몰드 플레이트의 용탕이 접하는 일면의 반대쪽 일면에 결합되며, 상기 제 1 냉각매체 이동로와 연결된 유입구 및 상기 제 3 냉각매체 이동로와 연결된 배출구를 구비하는 후면 몰드 플레이트를 포함하고,
   상기 제 1 내지 제 3 냉각매체 이동로 각각은 상기 전면 몰드 플레이트와 상기 후면 몰드 플레이트의 결합에 의해 형성되는 몰드 플레이트 어셈블리.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 전면 몰드 플레이트의 용탕이 접하는 일면의 반대쪽 일면 및 상기 후면 몰드 플레이트의 상기 전면 몰드 플레이트와 결합되는 일면 중 어느 하나 이상에는 일부영역이 함몰되어 형성되는 제 1 내지 제 3 냉각슬롯 중 어느 하나 이상이 구비되고,
   상기 제 1 내지 제 3 냉각슬롯은 상기 전면 몰드 플레이트와 상기 후면 몰드 플레이트의 결합시 각각 상기 제 1 내지 제 3 냉각매체 이동로를 형성하는 몰드 플레이트 어셈블리.
10. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 냉각매체 이동로의 폭은 상기 몰드 플레이트 어셈블리의 주조방향과 수직한 방향의 양단부에 가까운 영역에서 더 좁게 형성되는 몰드 플레이트 어셈블리.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 냉각매체 이동로의 폭은 상기 몰드 플레이트 어셈블리의 주조방향과 수직한 방향의 양단부에 가까운 영역으로 갈수록 테이퍼 형태로 더 좁게 형성되는 몰드 플레이트 어셈블리.
12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 전면 몰드 플레이트 또는 후면 몰드 플레이트 중 어느 하나 이상은 동 또는 동합금으로 이루어진 몰드 플레이트 어셈블리.
13. 주편 형상을 한정하도록 결합된 복수의 몰드 플레이트 어셈블리들을 포함하고,
    상기 복수의 몰드 플레이트 어셈블리 중 적어도 하나는 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 몰드 플레이트 또는 제 4 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 몰드 플레이트 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 주조용 몰드.
    

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