KR101464948B1 - 스테이브 쿨러 주조용 목형을 이용한 스테이브 쿨러 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바디 및 상기 바디에 매설된 냉각파이프를 포함하는 스테이브 쿨러를 주조하기 위한 것으로서,
상기 스테이브 쿨러의 바디와 상응하는 형상을 갖고, 내부 공간부 및 상기 공간부와 연결된 상부 관통공을 갖는 케이스; 상기 케이스의 공간부에 설치되고, 상기 관통공과 동일 수직선상에 배치되는 삽입공을 갖는 서포트; 및 상기 서포트의 삽입공에 끼워져 고정되되, 그 상단부가 상기 관통공을 지나 상기 케이스의 상측으로 노출되는 성형바;를 포함하여 이루어진 주조용 목형 및 이 목형을 이용한 스테이브 쿨러 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의한 스테이브 쿨러 주조용 목형 및 이를 이용한 스테이브 쿨러 제조방법에 의하면,
주형의 제작시 스테이브 쿨러의 냉각파이프를 배치하기 위한 자리가 마련됨에 따라, 그 자리에 냉각파이프의 단부를 삽입한 후 주조 작업을 실시함으로써 스테이브 쿨러를 용이하게 제작할 수 있는 효과가 있다.

Description

스테이브 쿨러 주조용 목형 및 이를 이용한 스테이브 쿨러 제조방법{Wooden pattern for casting of stave cooler, and manufacturing method of stave cooler using the same}

본 발명은 스테이브 쿨러를 더욱 용이하게 제조할 수 있도록 한 주조용 목형 및 이를 이용한 스테이브 쿨러 제조방법에 관한 것이다.

현재의 고로(高爐) 조업에서는 노벽(爐壁)을 냉각시키기 위한 수단으로서, '도 1' 및 '도 2'에 도시된 바와 같이 바디(110) 및 이 바디(110)에 매설된 냉각파이프(120)를 포함하여 이루어진 스테이브 쿨러(100)가 널리 사용되고 있다.

한편, 이러한 스테이브 쿨러에 관한 기술로는 [대한민국 특허공보 제10-1989-0004532호(1989.11.13.공고, 이하 '선행기술 1'이라고 함) "스테이브(stave)냉각기와 그 제조방법"] 및 [대한민국 등록특허공보 제10-1109655호(2012.01.31.공고, 이하 '선행기술 2'라고 함) "열전도성과 내마모성이 우수한 고로 스테이브 및 그 제조방법"]이 제시되어 있다.

상기 선행기술 1 및 2에 개시된 바와 같이, 스테이브 쿨러는 주로 주조(鑄造) 방식에 의해 제조되는데, '도 3'에 이러한 스테이브 쿨러를 주조하기 위한 종래의 주형(10) 및 이 주형(10)을 제작하기 위한 종래의 목형(20)이 도시된다.

도시된 바와 같이, 종래의 주형(10) 제작시에는 상면에 하방 요입 형성된 함몰부(21)를 갖는 목형(20)이 사용되는데, 이에 따라 종래의 주형(10)을 이용한 스테이브 쿨러의 제작시에는 먼저 상기 목형(20)에 상응하는 형상의 최초주물을 제작하고, 이 최초주물의 함몰부에 냉각파이프를 배치한 후 이를 다시 주조하여 매움으로써, 최종주물인 스테이브 쿨러의 제조가 완료된다.

결국, 상술한 바와 같이 종래의 목형을 이용한 스테이브 쿨러의 주조시에는 두 번의 주조 과정을 거쳐야 함에 따라 생산성이 떨어지는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 스테이브 쿨러를 더욱 용이하게 제작할 수 있도록 한 주조용 목형 및 이를 이용한 스테이브 쿨러 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 스테이브 쿨러 주조용 목형은,

바디 및 상기 바디에 매설된 냉각파이프를 포함하는 스테이브 쿨러를 주조하기 위한 것으로서,

상기 스테이브 쿨러의 바디와 상응하는 형상을 갖고, 내부 공간부 및 상기 공간부와 연결된 상부 관통공을 갖는 케이스;

상기 케이스의 공간부에 설치되고, 상기 관통공과 동일 수직선상에 배치되는 삽입공을 갖는 서포트; 및

상기 서포트의 삽입공에 끼워져 고정되되, 그 상단부가 상기 관통공을 지나 상기 케이스의 상측으로 노출되는 성형바;

를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 스테이브 쿨러 제조방법은,

바디 및 상기 바디에 매설된 냉각파이프를 포함하는 스테이브 쿨러를 제조하기 위한 방법으로서,

상기 스테이브 쿨러의 바디와 상응하는 형상을 갖고, 내부 공간부 및 상기 공간부와 연결된 상부 관통공을 갖는 케이스 및 상기 케이스의 공간부에 설치되고, 상기 관통공과 동일 수직선상에 배치되는 삽입공을 갖는 서포트를 포함하여 이루어진 목형을 조형틀에 배치하는 단계;

상기 케이스의 관통공을 지나 상기 서포트의 삽입공에 끼워지도록 성형바를 삽입하는 단계;

상기 조형틀에 주물사를 채워 주형을 제작하는 단계;

제작된 주형에서 상기 목형 및 상기 성형바를 분리하는 단계;

상기 주형에서 상기 성형바가 분리된 자리에 상기 냉각파이프의 단부를 삽입하는 단계; 및

상기 냉각파이프가 삽입된 상기 주형에 용탕을 주입하여 상기 바디를 제작하는 단계;

를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 의한 스테이브 쿨러 주조용 목형 및 이를 이용한 스테이브 쿨러 제조방법에 의하면,

주형의 제작시 스테이브 쿨러의 냉각파이프를 배치하기 위한 자리가 마련됨에 따라, 그 자리에 냉각파이프의 단부를 삽입한 후 주조 작업을 실시함으로써 스테이브 쿨러를 용이하게 제작할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 스테이브 쿨러의 일례를 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 단면도.
도 3은 도 1에 도시된 스테이브 쿨러를 제조하기 위한 종래의 주형 및 목형을 도시한 단면 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 스테이브 쿨러 주조용 목형의 사시도.
도 5는 도 4의 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 스테이브 쿨러 제조방법의 흐름도.
도 7 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 의한 스테이브 쿨러 제조방법을 단계적으로 도시한 제조공정도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

'도 4' 및 '도 5'에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스테이브 쿨러(100) 주조용 목형(200)은 크게 케이스(210), 서포트(220) 및 성형바(230)로 이루어진다.

목형(200)의 설명에 앞서, 이 목형(200)을 이용하여 제조하고자하는 스테이브 쿨러(100)를 살펴보기로 한다.

'도 1' 및 '도 2'에 도시된 바와 같이, 스테이브 쿨러(100)는 바디(110) 및 이 바디(110)에 매설된 냉각파이프(120)를 포함하여 이루어진다.

바디(110)는 블록 형태로 이루어지되, 그 전면 및 후면이 용광로의 내벽에 상응하도록 곡면으로 이루어진다. 이에 따라 바디(110)는 상부에서 바라보았을 때에 완만한 원호(圓弧) 형태를 갖는다.

냉각파이프(120)는 'ㄷ'형태로 이루어져, 그 중간부가 바디(110)에 매설되고, 양단부가 바디(110)의 외부로 노출된다. 도시된 바와 같이 냉각파이프(120)는 하나의 바디(110)에 둘 이상이 배열될 수 있다.

그리고 도시된 바와 같이, 냉각파이프(120)의 양측에는 지지튜브(130)가 삽입된다. 지지튜브(130)는 냉각파이프(120)에서 바디(110)에 매설된 부분과 바디(110) 외부로 노출된 부분의 경계를 감싸도록 배치되어, 이 경계 부분을 보강하게 된다.

이하, 목형(200)의 각 구성에 대해 살펴보면,

케이스(210)는 스테이브 쿨러(100)의 바디(110)와 상응하는 형상을 갖는 틀로서, 내부 공간부(211) 및 이 공간부(221)와 연결된 상부 관통공(212)을 갖는다.

여기서 관통공(212)은 스테이브 쿨러(100)의 바디(110) 외부로 노출되는 냉각파이프(120)의 각 단부와 상응하는 구조로 배열된다. 즉, 본 실시예의 스테이브 쿨러(100)에는 네 개의 냉각파이프(120)가 배열되는데, 이에 따라 관통공(212)은 케이스(210)의 상면 양측에 각각 네 개씩, 총 여덟 개가 배열된다.

도시된 바와 같이, 케이스(210)는 상방 개방된 박스 형태의 하부케이스(210A)와, 상기 관통공(212)을 갖고 하부케이스(210A)의 상부를 덮게 되는 상부케이스(210B)로 이루어지게 함으로써, 하부 및 상부 케이스(210A, 210B)를 상호 결합 및 분리함에 따라 상기 공간부(221)를 개폐할 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.

서포트(220)는 케이스(210)의 공간부(211)에 설치되는 것으로서, 케이스(210)의 관통공(212)과 동일 수직선상에 배치되는 삽입공(221)을 갖는다.

서포트(220)는 도시된 바와 같이, 케이스(210)의 공간부(211) 바닥에 설치되는 것이 바람직하다.

그리고 서포트(220)는 도시된 바와 같이, 각각 하나의 삽입공(221)을 갖도록 다수를 제작하여 케이스(210)의 각 관통공(212) 하측에 설치할 수 있으며, 필요에 따라 둘 이상의 삽입공(221)을 갖는 다수의 서포트(220)를 제작하여 설치하거나, 다수의 삽입공(221)을 갖는 하나의 서포트(220)를 제작하여 설치할 수 있다.

성형바(230)는 케이스(210)의 상측으로 노출되도록 서포트(220)의 삽입공(221)에 끼워져 고정된다.

즉, 성형바(230)는 그 하단부가 서포트(220)의 삽입공(221)에 끼워지고, 상단부가 관통공(212)을 지나 케이스(210)의 상측으로 노출된다.

이에 의해, 성형바(230)는 본 발명의 목형(200)을 이용한 주형(400, 도 9 참조)의 제작시, 주형(400)에 스테이브 쿨러(100)의 냉각파이프(120)가 삽입되는 자리(410)를 형성시키게 된다.

따라서 성형바(230)는 냉각파이프(120)의 지름과 상응하는 지름을 갖는 환봉(丸棒) 또는 파이프 형태로 이루어지며, 각 관통공(212) 및 삽입공(221)의 수만큼 구비되어 각 관통공(212) 및 삽입공(221)마다 설치된다.

한편, 도시된 바와 같이 본 발명의 목형(200)은 케이스(210)의 관통공(212)과, 이 관통공(212)에 삽입된 성형바(230) 사이에 개재되는 성형튜브(240)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

성형튜브(240)는 성형바(230)와 마찬가지로 케이스(210)의 상측으로 노출되도록 설치되어, 본 발명의 목형(200)을 이용한 주형(400)의 제작시, 주형(400)에 스테이브 쿨러(100)의 지지튜브(130)가 삽입되는 자리(420)를 형성시키게 된다.

이하, '도 4' 및 '도 5'에 '도 6' 내지 '도 12'를 더 참조하여 상기한 구조로 이루어진 본 발명의 목형(200)을 이용한 스테이브 쿨러의 제조방법을 설명한다.

'도 6' 내지 '도 12'에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 스테이브 쿨러의 제조방법은 크게 목형 배치단계(S10), 성형바 삽입단계(S20), 주형 제작단계(S30), 목형 및 성형바 분리단계(S40), 냉각파이프 삽입단계(S50) 및 바디 제작단계(S60)로 이루어진다.

각 단계에 대해 살펴보면,

목형 배치단계(S10)는 '도 7'에 도시된 바와 같이, 스테이브 쿨러(100)의 바디(110)와 상응하는 형상을 갖고, 내부 공간부(211) 및 상기 공간부(211)와 연결된 상부 관통공(212)을 갖는 케이스(210), 그리고 상기 케이스(210)의 공간부(211)에 설치되고, 상기 관통공(212)과 동일 수직선상에 배치되는 삽입공(221)을 갖는 서포트(220)를 포함하여 이루어진 목형(200)을 조형(造型)틀(300)에 배치하는 단계이다.

즉, 이 단계에서는 목형(200)을 이루는 케이스(210) 및 서포트(220)를 주형(400)의 제작을 위한 조형틀(300)에 배치하게 된다.

성형바 삽입단계(S20)는 '도 8'에 도시된 바와 같이, 케이스(210)의 관통공(212)을 지나 서포트(220)의 삽입공(221)에 끼워지도록 성형바(230)를 삽입하는 단계이다.

이 단계는 목형 배치단계(S10) 이후에 실시되는 것이 바람직하나, 필요에 따라 목형 배치단계(S10) 이전에 실시될 수 있을 것이다. 즉, 성형바(230)는 미리 목형(200)에 설치된 상태에서 목형(200)과 함께 조형틀(300)에 배치될 수 있는 것이다.

한편, 이 단계에서는 케이스(210)의 관통공(212)과, 이 관통공(212)에 삽입된 성형바(230) 사이에 성형튜브(240)를 삽입하는 단계(S21)가 더 포함될 수 있다.

주형 제작단계(S30)는 '도 9'에 도시된 바와 같이, 목형(200) 및 성형바(230)가 배치된 조형틀(300)에 주물사를 채워 주형(400)을 제작하는 단계이다.

목형 및 성형바 분리단계(S40)는 '도 10'에 도시된 바와 같이, 주형 제작단계(S30)를 거쳐 제작된 주형(400)에서 목형(200) 및 성형바(230)를 분리하는 단계이다.

이 단계에서 주형(400)에는 성형바(230)가 분리됨에 따라 냉각파이프(120)의 단부가 삽입될 수 있는 자리(410)가 마련된다.

한편, 상기 성형바 삽입단계(S20)에서 성형튜브(240)를 삽입하는 단계(S21)가 더 포함되었을 경우, 목형 및 성형바 분리단계(S40)에는 상기 성형튜브(240)를 주형(400)에서 분리하는 단계(S41)가 더 포함된다. 이에 의하여 주형(400)에는 성형튜브(240)가 분리됨에 따라 스테이브 쿨러(100)의 지지튜브(130)가 삽입될 수 있는 자리(420)가 마련된다.

냉각파이프 삽입단계(S50)는 '도 11'에 도시된 바와 같이, 주형(400)에서 성형바(230)가 분리된 자리(410)에 냉각파이프(120)의 단부를 삽입하는 단계이다.

이 단계에서는 스테이브 쿨러(100)의 바디(110)에 냉각파이프(120)가 배열된 구조를 감안하여, 바디(110) 외부로 노출될 냉각파이프(120)의 양단부를 주형(400)에서 성형바(230)가 분리된 자리(410)에 삽입하게 된다. 그리고 이 자리(410)에 삽입되지 못한 냉각파이프(120)의 중간부는 주형(400)의 캐비티(cavity) 내에 위치하게 된다.

한편, 상기 목형 및 성형바 분리단계(S40)에서 성형튜브(240)를 주형(400)에서 분리하는 단계(S41)가 더 포함되었을 경우, 냉각파이프 삽입단계(S50)에는 주형(400)에서 성형튜브(240)가 분리된 자리(420)에 지지튜브(130)를 삽입하는 단계(S51)가 더 포함된다.

바디 제작단계(S60)는 '도 12'에 도시된 바와 같이, 냉각파이프(120)가 삽입된 주형(400)에 용탕을 주입하여 바디(110)를 제작하는 단계이다.

이 단계에서 주입된 용탕이 응고되면, 주형(400)의 캐비티 내에 배치되어 있던 냉각파이프(120)의 중간부가 바디(110)에 매설되고, 주형(400)에 삽입되어 있던 냉각파이프(120)의 양단부가 바디(110)의 외부로 노출되는 형태로 스테이브 쿨러(100)의 제조가 완료된다.

결국, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 스테이브 쿨러 주조용 목형 및 이를 이용한 스테이브 쿨러 제조방법에 의하면,

주형(400)의 제작시 스테이브 쿨러(100)의 냉각파이프(120)를 배치하기 위한 자리(410)가 마련됨에 따라, 그 자리(410)에 냉각파이프(120)의 단부를 삽입한 후 주조 작업을 실시함으로써 스테이브 쿨러(100)를 더욱 용이하게 제작할 수 있다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 "스테이브 쿨러 주조용 목형 및 이를 이용한 스테이브 쿨러 제조방법"을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

100 ; 스테이브 쿨러
110 ; 바디
120 ; 냉각파이프
130 ; 지지튜브
200 ; 목형
210 ; 케이스
211 ; 공간부
212 ; 관통공
220 ; 서포트
221 ; 삽입공
230 ; 성형바
240 ; 성형튜브
300 ; 조형틀
400 ; 주형

Claims (3)

1. 바디(110) 및 상기 바디(110)에 매설된 냉각파이프(120)를 포함하는 스테이브 쿨러(100)를 제조하기 위한 방법으로서,
   상기 스테이브 쿨러(100)의 바디(110)와 상응하는 형상을 갖고, 내부 공간부(211) 및 상기 공간부(211)와 연결된 상부 관통공(212)을 갖는 케이스(210), 그리고 상기 케이스(210)의 공간부(211)에 설치되고, 상기 관통공(212)과 동일 수직선상에 배치되는 삽입공(221)을 갖는 서포트(220)를 포함하여 이루어진 목형(200)을 조형틀(300)에 배치하는 단계(S10);
   상기 케이스(210)의 관통공(212)을 지나 상기 서포트(220)의 삽입공(221)에 끼워지도록 성형바(230)를 삽입하는 단계(S20);
   상기 조형틀(300)에 주물사를 채워 주형(400)을 제작하는 단계(S30);
   제작된 주형(400)에서 상기 목형(200) 및 상기 성형바(230)를 분리하는 단계(S40);
   상기 주형(400)에서 상기 성형바(230)가 분리된 자리(410)에 상기 냉각파이프(120)의 단부를 삽입하는 단계(S50); 및
   상기 냉각파이프(120)가 삽입된 상기 주형(400)에 용탕을 주입하여 상기 바디(110)를 제작하는 단계(S60);를 포함하는 스테이브 쿨러 제조방법.
   
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