KR101539793B1

KR101539793B1 - 야금용 충돌 패드

Info

Publication number: KR101539793B1
Application number: KR1020107010028A
Authority: KR
Inventors: 도날드 자카리아스; 존 모리스; 게랄트 니츨
Original assignee: 포세코 인터내셔널 리미티드
Priority date: 2007-10-08
Filing date: 2008-10-03
Publication date: 2015-07-27
Also published as: PL2205769T3; ES2437594T3; HRP20140001T1; ZA201003162B; EP2047928A1; TW200927333A; AU2008311108A1; CA2704622A1; EP2205769B1; AR071250A1; UA100863C2; PT2205769E; SI2205769T1; EP2205769A4; WO2009048810A1; KR20100088134A; AU2008311108B2; TWI450777B; EP2205769A1

Abstract

용융 금속과의 접촉에 견딜 수 있는 내화재로 형성된 충돌 패드(20)는 사용시에 용융 금속에 대한 충돌면으로서 기능하는 기부(12), 및 이 기부(12)로부터 대체로 상향으로 연장하는 측벽(14)을 포함한다. 측벽(14)은 사용시에 기부(12)보다 위에 위치하는 상면(16)에서 종결되어 기부(12)와 측벽(14)이 용융 금속을 받아들이는 수납부를 형성한다. 측벽(14)은 그 내에 적어도 하나의 채널(22)을 포함하며, 이 적어도 하나의 채널(22)은 제1 단부(24) 및 제2 단부(26)를 갖고 있고, 제1 단부(24)는 제2 단부(26)보다 기부(24)에 상대적으로 근접하여 측벽(14)과 기부(12)의 교차부쪽에 위치한다. 적어도 하나의 채널(22)은 제2 단부(26)에서 개방단으로 이루어지거나, 제2 단부(26)에서 깊이가 0이도록 테이퍼진다. 본 발명은 또한 전술한 충돌 패드(20)를 포함하는 턴디쉬에 관한 것이다.

Description

야금용 충돌 패드{METALLURGICAL IMPACT PAD}

본 발명은 야금용 충돌 패드에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 턴디쉬에 이용하는 야금용 충돌 패드에 관한 것이지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

충돌 패드는 레들에서 턴디쉬로 부어지는 용융 금속의 유입 스트림을 받도록 턴디쉬의 바닥에 통상 배치되는 내침식성 재료로 이루어진 패드에 대한 포괄적 용어이다. 충돌 패드는 턴디쉬 자체의 마모를 최소화하는 한편, 턴디쉬 통과해 몰드 내로 흐르는 용융 금속의 유동 특성도 개선시키는 데에 도움을 준다.

미국 특허 제5,169,591호에서는 강의 연속 주조에 이용되는 턴디쉬를 위한 충돌 패드가 개시되어 있다. 이 충돌 패드는 기부, 주변 상면, 및 이들 기부와 주변 상면 사이에서 연장하는 불연속 측벽을 포함하며, 이 측벽은 곡면으로 이루어질 수 있는 언더컷된 내면을 갖는다.

미국 특허 제5,358,551호에서는 기부 및 이 기부 둘레에서 연장하는 측벽을 포함하며, 측벽의 내면에는 내측 상향으로 연장하고 오목한 형상일 수 있는 부분을 갖고 있는 충돌 패드를 개시하고 있다.

전술한 두 형태는 물론 기타 다른 형태의 충돌 패드들이 턴디쉬 내에서의 난류를 감소시키고, 슬래그 혼입을 감소시키며, 턴디쉬 플럭스 커버의 파괴 및 용융 금속의 재산화를 방지하며, 그리고 턴디쉬 내에서의 금속의 적절한 유동 경로를 보장하도록 구성되어 있긴 하지만, 본 발명은 개선된 충돌 패드를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 용융 금속과의 접촉에 견딜 수 있는 내화재로 형성된 충돌 패드로서, 사용시에 용융 금속에 대한 충돌면으로서 기능하는 기부, 및 이 기부로부터 대체로 상향으로 연장하는 측벽을 포함하며, 이 측벽은 사용시에 기부보다 위에 위치하는 상면에서 종결되어 기부와 측벽이 용융 금속을 받아들이는 수납부를 형성하고, 측벽은 그 내에 적어도 하나의 채널을 포함하며, 이 적어도 하나의 채널은 제1 및 제2 단부를 갖고 있고, 제1 단부는 제2 단부보다 기부에 상대적으로 근접하여 측벽과 기부의 교차부쪽에 위치하고, 적어도 하나의 채널은 제2 단부에서 개방단으로 이루어지거나, 제2 단부에서 깊이가 0이도록 테이퍼져 있는 충돌 패드가 제공된다.

본 명세서에서 "수납부"란 용어는 포괄적 의미에서 그 내에 받아들여진 용융 금속의 적어도 일부를 수용하고 있을 수 있는 구성을 의미하는 데에 이용된다. 구체적으로, 측벽이 반드시 연속적이거나 베이스를 완전히 둘러쌀 필요는 없다.

본 명세서에서 언급하는 적어도 하나의 채널은 측벽 내로 절삭되거나, 예를 들면 측벽 상의 서로 간격을 두고 떨어진 한쌍의 리지 또는 기타 돌출부 사이의 공간에 의해 간접적으로 형성될 수 있는 홈으로 구성될 수 있음을 이해할 것이다.

제1 시리즈의 실시예들에서, 적어도 하나의 채널의 제1 및 제2 단부는 측벽의 평면내에서 수직 방향으로 정렬된다. 제2 시리즈의 실시예들에서, 그 단부들은 측벽의 평면내에서 수직 방향으로 변위되어 있다.

측벽 자체는 기부에 대해 경사질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 측벽과 기부 간의 각도는 75°내지 115°, 가장 바람직하게는 약 85°내지 95°이다.

측벽은 평탄한 표면, 볼록한 표면 또는 오목한 표면을 가질 수 있다.

적어도 하나의 채널의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 선형, 사선형, 곡선형 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 채널은 선형이고, 이 경우 수직 채널(단부가 수직 방향으로 정렬된 채널)에 대한 기준은 측벽의 평면내에서의 그 배치 상태에 관련이 있다(즉, 측벽이 기부에 대해 경사진 경우에, 그 채널은 여전히 수직이라고 말할 수 있다). 마찬가지로, 선형 채널의 경우에, 경사(단부들이 수직 방향으로 변위된 경우)는 측벽 자체의 경사는 고려하지 않고 설명한다. 바람직하게는 채널은 기부에 대해 85°내지 45°로, 가장 바람직하게는 약 70°의 각도로 경사진다.

적어도 하나의 채널은 측벽 내에서 일정한 깊이를 가질 수 있고, 이 경우 채널은 제2 단부에서 개방단으로 이루어질 수 있다. 대안적으로, 적어도 하나의 채널의 깊이는 제1 단부와 제2 단부 사이에서 증가하거나, 감소하거나 또는 기타 방식으로 변할 수 있다. 그 깊이는 점진적으로 또는 불연속적으로, 즉 단이 지도록 변화할 수도 있다.

적어도 하나의 채널은 그 폭이 제1 단부와 제2 단부 사이에서 일정하거나, 증가하거나, 감소하거나, 기타 방식으로 변화할 수 있다. 전술한 바와 같이, 폭도 점진적으로 또는 불연속적으로, 즉 단이 지도록 변화할 수도 있다. 유리하게는, 채널의 폭 또는 깊이의 불연속적 변화는, 원하지 않는 함유물이 축적되어 그 함유물이 몰드 내로 보내지는 것을 방지하는 "데드 존(dead zone)"을 생성하는 데에 도움을 줄 수 있다.

적어도 하나의 채널은 정사각형, 직사각형, 삼각형, 만곡형 또는 기타 다각형의 횡단면 프로파일을 가질 수 있다. 이러한 적어도 하나의 채널의 단면 프로파일은 일정하거나 그 길이를 따라 변화할 수 있는 데, 예를 들면 제1 단부 쪽에서의 반원형에서부터 제2 단부쪽에서의 삼각형으로 변화할 수 있다. 이와 같이 적어도 하나의 채널이 단면 프로파일을 변화시킴으로써, 경계 유동 조건에서 유리한 변경을 초래할 수 있다.

측벽은 엔드리스(endless) 형태일 수 있다(즉, 기부 둘레에서 연속적으로 연장할 수 있음). 대안적으로, 측벽은 기부 둘레에서 부분적으로 연장할 수도 있다. 2개 이상의 측벽이 마련되어, 각각의 측벽이 기부의 둘레에서 부분적으로 연장할 수 있고, 이 경우에 각각의 측벽에 바람직하게는 적어도 하나의 채널이 마련된다.

하나의 또는 각각의 측벽은 기부로부터 멀어지면서 또는 기부를 따라가면서 하나 이상의 직선부 또는 곡면부들의 임의의 조합을 가질 수 있다. 하나의 실시예에서, 하나의 또는 각각의 측벽은 일정한 높이 및 일정한 프로파일(즉, 두께)을 갖지만, 측벽의 높이 및/또는 형상은 그 길이를 따라 변화할 수도 있음을 이해할 것이다. 비선형(또는 불균일) 측벽의 경우에, "측벽의 평면"은 측벽 상의 관련 지점에서 결정된다(예를 들면, 곡선형 측벽의 경우에, 그 측벽 상의 임의의 주어진 지점에서의 측벽의 평면은 그 지점에서의 측벽에 대한 접평면이다).

기부는 통상 편평하게 이루어지며(리플, 채널 또는 돌기가 마련될 수도 있음), 이에 따라 충돌 패드는 충돌면이 금속 스트림에 대해 직교하게 턴디쉬 내에서 수평으로 놓이도록 구성될 것이다. 그러나, 오목하거나, 볼록하거나, 리플이 형성되거나, 뾰족하게 융기하게 형성되거나, 기타 방식으로 윤곽이 형성된 기부를 갖는 실시예도 가능할 수 있다. 이들 경우에, 기부에 대한 경사의 기준은 충돌 패드가 사용 상태로 배향될 때의 수평면을 기준으로 하는 것으로 이해해야 할 것이다. 게다가, 기부가 수평면에 대해 상이한 높이로 배치된 피쳐(feature)를 갖는 경우에, "기부보다 위"에 대한 기준은 기부 상에서 가장 높은 피쳐를 기준으로 한다.

기부 둘레의 형상은 한정되지 않으며, 예를 들면 다각형(예를 들면, 직사각형, 정사각형, 사다리꼴형 등), 타원형 또는 원형으로 이루어질 수 있다.

하나의 실시예에서, 충돌 패드는 실질적으로 상자 형상으로 이루어져, 직사각형의 편평한 기부와, 4개의 측벽부가 있는 연속 측벽을 구비하고, 각 측벽부는 기부 둘레로부터 수직 상향으로 연장하는 한편 인접하는 각 측벽부에 직각으로 연결된다.

하나의 또는 각각의 측벽의 상면에서는 대체로 내측으로 향한 립(lip)이 마련될 수 있다. 이 립은 기부에 대해 실질적으로 평행하거나 내측 상향으로 또는 내측 하향으로 연장할 수도 있다.

적어도 하나의 채널 외에, 하나의 또는 각각의 측벽은 이를 관통하는 슬롯 또는 구멍을 추가로 포함할 수 있다.

적어도 하나의 채널의 제1 단부는 기부와 측벽의 교차부에 위치한다. 대안적으로, 적어도 하나의 채널은 기부로부터 간격을 두고 떨어질 수 있다. 이 경우, 그 간격은 관련 지점에서 측벽 높이의 50% 미만, 40% 미만, 25% 미만, 심지어는 10% 미만일 수 있다. 어느 경우든, 채널은 제2 단부에서 개방단으로 이루어질 수 있다. 대안적으로, 적어도 하나의 채널은 적어도 제2 단부쪽의 영역에서 적어도 하나의 채널의 깊이가 제2 단부에서 0으로 되게 감소하도록 테이퍼질 수도 있다.

적어도 하나의 채널의 제2 단부는 측벽의 상면까지 연장할 수 있다. 대안적으로, 적어도 하나의 채널의 제2 단부는 측벽의 상면으로부터 간격을 두고 떨어질 수 있다. 이 경우, 그 간격은 관련 지점에서 측벽 높이의 50% 미만, 40% 미만, 25% 미만, 심지어는 10% 미만일 수 있다.

몇몇 실시예에서, 복수의 채널이 마련된다. 각각의 채널은 각각의 인접 채널로부터 등간격으로 떨어지게 배치될 수 있다. 채널들 간의 간격은 예를 들면 채널 폭의 0.5 내지 5배, 채널 폭의 0.75 내지 3배, 심지어는 채널 폭의 1 내지 2배일 수 있다. 대안적으로, 인접 채널들 간의 간격들을 변화시킬 수 있다. 이러한 방식에서, 하나의 영역에서의 채널의 밀도를 다른 영역과 비교할 때에 더 크게 마련함으로써 흐름에 영향을 미칠 수 있다. 채널들이 선형인 경우, 그 채널들은 서로 평행한 한편, 수직 또는 경사질 수 있다. 하나의 실시예에서, 채널들은 부채 형상으로 배치될 수 있는 데, 예를 들면 제1 단부들은 서로 근접하게 밀집해 있고 제2 단부들은 더 멀리 떨어지게 간격을 두고 배치된다.

특정 시리즈의 실시예들에서, 하나의 또는 각각의 측벽(또는 측벽부)은 제2 단부를 향해 가면서 수렴형으로 모이는 적어도 한쌍의 경사진 선형 채널(하지만, 서로 만날 필요는 없음)을 갖고 있다. 2이상의 쌍의 그러한 채널들이 마련되는 경우에, 각 쌍은 바로 옆의 쌍에 인접하게 배치될 수 있고, 이 경우에 각 채널은 각각의 인접한 채널에 대해 반대 방향으로 경사질 것이다(예를 들면, "지그재그" 형태로). 대안적으로, 채널들은 제2 단부를 향해 가면서 발산형으로 벌어질 수 있다.

관련 시리즈의 실시예들에서, 채널 쌍들은 포개질 수 있는 데, 다시 말해 각 쌍의 채널들이 점점 증가하는 간격을 두고 떨어지게 된다.

본 발명의 제2 양태는 용융 금속의 소정 부피를 유지하는 턴디쉬로서, 바닥, 충돌 영역을 둘러싸는 측벽, 배출부, 및 충돌 영역 내에서 턴디쉬의 바닥 상에 제공된 본 발명의 충돌 패드를 갖는 턴디쉬가 제공된다.

충돌 패드는 턴디쉬와 일체로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따르면, 용융 금속은 먼저 충돌 패드 내에서 받아들이게 되며, 이는 턴디쉬 자체의 마모를 감소시킬 뿐만 아니라, 충돌 패드의 기부 및 측벽과의 충돌을 통해 유입되는 스트림의 에너지를 소산시키는 데에 도움을 준다. 스트림이 계속 유입됨에 따라, 용융 금속은 충돌 패드의 측벽 위로 흘러 넘쳐 턴디쉬를 따라 흘러, 통상 충돌 패드의 위치로부터 얼마간의 거리를 두고 마련되는 배출공쪽으로 흐른다. 이는 원하지 않는 함유물이 용융 금속의 풀(pool)의 상부로 부유할 시간을 제공하여 턴디쉬에서 몰드 내로 흐르는 금속의 품질을 개선시킬 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 특정 실시예들을 단지 예시로서 설명할 것이다.
도 1a 및 도 1b는 개방 박스 형상을 갖는 종래 기술의 충돌 패드의 전체 및 부분 사시도를 각각 도시하며,
도 2a 및 도 2b는 수직 방향으로 정렬된 채널을 갖는 본 발명에 따른 충돌 패드의 제1 실시예의 전체 및 부분 사시도를 각각 도시하고,
도 3a 및 도 3b는 경사진 채널을 갖는 본 발명에 따른 충돌 패드의 제2 실시예의 전체 및 부분 사시도를 각각 도시하며,
도 4a 및 도 4b는 제2 실시예(도 3a 및 도 3b)와 유사하지만 채널들이 반대 방향으로 경사지고 기부로부터 간격을 두고 떨어져 있는 본 발명에 따른 충돌 패드의 제3 실시예의 전체 및 부분 사시도를 각각 도시하고,
도 5a 및 도 5b는 제2 실시예(도 3a 및 도 3b)와 유사하지만 채널들이 측벽부에 파형으로 형성되어 있는 본 발명에 따른 충돌 패드의 제4 실시예의 전체 및 부분 사시도를 각각 도시하며,
도 6a 및 도 6b는 제4 실시예(도 5a 및 도 5b)와 유사하지만 채널들이 기부로부터 간격을 두고 떨어져 있는 본 발명에 따른 충돌 패드의 제5 실시예의 전체 및 부분 사시도를 각각 도시하고,
도 7a 및 도 7b는 원형 기부를 갖는 본 발명에 따른 충돌 패드의 제6 실시예의 전체 및 부분 사시도를 각각 도시하며,
도 8a 및 도 8b는 2개 대향하는 측벽부에 포개진 상태로 수렴하는 채널들 구비하고 다른 2개의 대향하는 측벽부에 포개진 상태로 발산하는 채널들을 갖는 본 발명에 따른 충돌 패드의 제7 실시예의 전체 및 부분 사시도를 각각 도시하고,
도 9a 및 도 9b는 제1 실시예(도 2a 및 도 2b)와 유사하지만 채널들의 깊이가 충돌면으로부터 멀어지면서 증가하는 본 발명에 따른 충돌 패드의 제9 실시예의 전체 및 부분 사시도를 각각 도시하며,
도 10a 및 도 10b는 제1 실시예(도 2a 및 도 2b)와 유사하지만 측벽부들의 내면이 패드의 중심을 향해 경사져 있는 본 발명에 따른 충돌 패드의 제10 실시예의 전체 및 부분 사시도를 각각 도시하고,
도 11a 및 도 11b는 제3 실시예(도 4a 및 도 4b)와 유사하지만 채널들의 깊이가 충돌면으로부터 멀어지면서 감소하는 본 발명에 따른 충돌 패드의 제11 실시예의 전체 및 부분 사시도를 각각 도시하며,
도 12는 제3 실시예(도 4a 및 도 4b)와 유사하지만 한쪽의 개방되어 있고 채널들의 깊이가 충돌면으로부터 멀어지면서 증가하는 본 발명에 따른 충돌 패드의 제12 실시예의 전체 사시도를 도시하고,
도 13a 및 도 13b는 채널들의 깊이 및 폭이 충돌면으로부터 멀어지면서 증가하는 본 발명에 따른 충돌 패드의 제13 실시예의 전체 및 부분 사시도를 각각 도시하며,
도 14a 및 도 14b는 제13 실시예(도 13a 및 도 13b)와 유사하지만 채널들이 기부로부터 간격을 두고 떨어져 있는 본 발명에 따른 충돌 패드의 제14 실시예의 전체 및 부분 사시도를 각각 도시하고,
도 15a 및 도 15b는 채널들의 깊이 및 폭이 충돌면으로부터 멀어지면서 감소하는 본 발명에 따른 충돌 패드의 제15 실시예의 전체 및 부분 사시도를 각각 도시하며,
도 16a 및 도 16b는 제15 실시예(도 15a 및 도 15b)와 유사하지만 채널들이 기부로부터 간격을 두고 떨어져 있는 본 발명에 따른 충돌 패드의 제16 실시예의 전체 및 부분 사시도를 각각 도시하고,
도 17은 대향하는 두 측부에서 개방되어 있고 대향하는 두 측벽부에는 수직 채널을 갖는 본 발명에 따른 충돌 패드의 제17 실시예의 전체 사시도를 도시한다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, '개방 박스'로서 알려진 종래 기술의 턴디쉬 충돌 패드(10)가 도시되어 있다. 이는 단지 비교를 위한 것이다. 그 충돌 패드(10)는 정사각형의 평탄한 기부(12)(즉, 충돌면)를 구비하며, 이 기부(12)의 둘레에 배치된 4개의 수직 직립 측벽부(14)에 의해 연속 측벽이 형성되어 있다. 각각의 측벽부(14)는 편평한 형상을 하는 한편, 기부(12)에 대해 평행한 평탄한 상면(16)을 갖고 있다. 각 측벽부(14)의 높이는 동일하며, 그 길이보다는 실질적으로 작다. 따라서, 충돌 패드(10)는 비교적 얕은 상부 개방 박스 형태로 이루어진다.

예 1

도 2a 및 도 2b(예 1)에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 충돌 패드(20)를 도시하고 있다. 충돌 패드(20)의 전체적 형상은 도 1a 및 도 1b와 관련하여 전술한 개방 박스형 충돌 패드(10)와 동일하여, 동일한 요소에 대해 동일한 도면 부호를 사용할 것이다. 따라서, 충돌 패드(20)는 전술한 바와 같이 정사각형 기부(12) 및 4개의 수직 측벽부(14)를 포함한다. 그러나, 충돌 패드(20)는 각 측벽부(14)의 내면에 형성된 복수의 선형 수직 채널(22)을 추가로 포함하고 있다. 각 채널(22)은 기부(12)에 인접하게 배치된 제1 단부(24) 및 측벽부(14)의 상면(16)에 배치된 제2 단부(26)를 구비한다. 각 채널(22)은 제1 단부(24)에서 제2 단부(26)까지 일정한 깊이를 갖고 있고 그 단면 형상은 직사각형이다. 따라서, 각 채널(22)은 제2 단부(26)에서 개방단으로 이루어지는 데, 즉 채널(22)의 직사각형 단면 형상은 상면(16)까지 계속 연장한다. 각 채널(22)은 바로 옆의 채널로부터 대략 채널(22)의 폭만큼 간격을 두고 떨어져 있다. 내벽에 입방형 스페이서를 부착하여 그 사이에 채널(22)이 형성되게 함으로써 유사한 구성이 달성될 수 있음을 이해할 것이다.

예 2

본 발명의 제2 실시예에 따른 충돌 패드(40)가 도 3a 및 도 3b(예 2)에 도시되어 있다. 충돌 패드(40)의 전체적 형상은 도 2a 및 도 2b와 관련하여 전술한 충돌 패드(20)와 동일하여, 동일한 요소에 대해 동일한 도면 부호를 사용할 것이다. 제2 실시예와 제1 실시예 간의 주요한 차이점은 각 채널(42)이 각 측벽부(14)의 평면에서 경사져 있다는 점이다[즉, 각 채널(42)의 제1 단부(44)와 제2 단부(46)가 수직 방향으로 상대적으로 변위되어 있음]. 이러한 특정 실시예에서, 각 채널(42)의 제2 단부(46)는 충돌 패드(40)의 중심 위에서 볼 때에 시계 방향으로 수직 방향으로 변위된다. 각 채널(42)은 선형이지만, 대체로 U형 횡단면을 갖는다. 도 2a 및 도 2b의 실시예의 경우와 마찬가지로, 각 제1 단부(44)는 기부(12)에 인접하게 배치되고, 각 제2 단부(46)는 측벽부(14)의 상면(16)에 배치된다.

예 3 & 4

본 발명의 제3 실시예에 따른 충돌 패드(50)가 도 4a 및 도 4b(예 3)에 도시되어 있다. 충돌 패드(50)의 전체적 형상은 도 3a 및 도 3b와 관련하여 전술한 충돌 패드(40)와 동일하여, 동일한 요소에 대해 동일한 도면 부호를 사용할 것이다. 제3 실시예와 제2 실시예 간의 차이점은 경사 채널(42) 각각이 기부(12)로부터 간격을 두고 떨어져 있다는 점이다[즉, 각각의 제1 단부(44)가 기부(12)로부터 어느 정도 위쪽에서 측벽부(14)에 마련된다]. 따라서, 측벽부(14)에는 언더컷(51)이 마련되어, 기부(12)와 채널(42)의 제1 단부(44) 사이에 갭(52)을 생성한다. 이러한 특정 실시예(예 3)에서, 갭(52)은 측벽부(14)의 높이의 약 30%까지 연장한다. 예 4(도시 생략)에서, 제3 실시예에 따른 충돌 패드는 예 3의 경우의 절반 크기의 갭(52)[즉, 측벽부(14)의 높이의 15%]을 갖는다.

예 5

본 발명의 제4 실시예에 따른 충돌 패드(60)가 도 5a 및 도 5b(예 5)에 도시되어 있다. 충돌 패드(60)의 전체적 형상은 도 3a 및 도 3b와 관련하여 전술한 충돌 패드(40)와 동일하여, 동일한 요소에 대해 동일한 도면 부호를 사용할 것이다. 제4 실시예와 제2 실시예 간의 주요한 차이점은 채널(62)이 편평한 측벽부에 형성되는 것이 아니라, 측벽(14)의 내면이 파형(즉, 사인곡선형 단면)이고, 이 파형에 의해 채널(62)이 형성된다는 점이다. 도 3a 및 도 3b의 실시예의 경우와 마찬가지로, 각 채널(62)은 기부(12)에 인접하게 배치된 제1 단부(64) 및 측벽부(14)의 상면(16)에 배치된 제2 단부(66)를 구비한다. 다른 차이점은 각 채널(62)의 제2 단부(66)가 충돌 패드(60)의 중심 위에서 볼 때에 반시계 방향으로 수직 방향으로 변위된다는 점이다.

예 6 & 7

본 발명의 제5 실시예에 따른 충돌 패드(70)가 도 6a 및 도 6b(예 6)에 도시되어 있다. 충돌 패드(70)의 전체적 형상은 도 5a 및 도 5b와 관련하여 전술한 충돌 패드(60)와 동일하여, 동일한 요소에 대해 동일한 도면 부호를 사용할 것이다. 제5 실시예와 제4 실시예 간의 차이점은 측벽부(14)에 언더컷(71)이 마련되어 기부(12)와 채널(62)의 제1 단부(64) 사이에 갭(72)을 생성한다는 점이다. 이러한 특정 실시예(예 6)에서, 갭(72)은 측벽부(14)의 높이의 약 30%까지 연장한다. 예 7(도시 생략)에서, 제5 실시예에 따른 충돌 패드는 예 6의 경우의 절반 크기의 갭(72)[즉, 측벽부(14)의 높이의 15%]을 갖는다.

예 8

본 발명의 제6 실시예에 따른 충돌 패드(80)가 도 7a 및 도 7b(예 8)에 도시되어 있다. 충돌 패드(80)의 전체적 형상은 도 4a 및 도 4b와 관련하여 전술한 충돌 패드(50)와 동일하여, 동일한 요소에 대해 동일한 도면 부호를 사용할 것이다. 제6 실시예와 제3 실시예 간의 주요한 차이점은 기부(82)가 원형이고, 측벽(84)이 원환형이라는 점이다. 게다가, 기부(82)는 "뾰족하게 융기하게" 형성되어, 융기된 중앙부(86) 및 경사진 측부(88)를 갖는다. 이 실시예에서, 채널(90)은 기부(82)에 대해 80°의 각도로 경사진다. 채널(90)과 기부(82) 사이에 측벽(84) 높이의 약 40%의 갭(52)이 마련된다. 채널(90)들은 약 하나의 채널(90)의 폭만큼 서로 간격을 두고 떨어져 있다. 이 실시예의 변형예(도시 생략)는 편평한 기부(82)를 갖는다.

예 9 & 10

본 발명의 제7 실시예에 따른 충돌 패드(100)가 도 8a 및 도 8b(예 9)에 도시되어 있다. 충돌 패드(100)의 전체적 형상은 도 1a 및 도 1b와 관련하여 전술한 충돌 패드(10)와 동일하여, 동일한 요소에 대해 동일한 도면 부호를 사용할 것이다. 전술한 제1 내지 제6 실시예의 충돌 패드의 경우와 마찬가지로, 충돌 패드(100)는 각 측벽부(14)의 내면에 형성된 복수의 선형 채널(102)을 추가로 포함한다. 그러나, 본 실시예에서, 2개의 대향하는 측벽부(14)는 기부(12)에 근접하게(하지만 그로부터 간격을 두고) 배치된 제1 단부(104)에서부터 상면(16)에 배치된 제2 단부(106)를 향해 발산형으로 벌어지는 제1 쌍의 경사 채널(102)을 갖는다. 그 측벽부(14)에는 또한 제2 쌍의 발산형 경사 채널(108)이 마련된다. 제2 쌍의 채널(108)은 제1 쌍의 채널(102)에 주위에 포개져, 그 측벽부(14) 각각의 중심선 양쪽에 이 중심선으로부터 멀어지게 벌어지는 2개의 평행한 채널들을 생성한다. 나머지 2개의 대향하는 측벽부(14) 각각에는 다른 세트의 포개진 2쌍의 채널(110, 112)들이 마련된다. 그러나, 이 실시예에서 그 쌍의 채널(110, 112)들은 중심선을 향해 모이도록 배치되어, 각 측벽부(14) 상의 각 세트의 채널들은 기부(12)에서부터 상면(16)으로 가면서 교대로 수렴 및 발산형태로 된다. 대안적인 실시예(제8 실시예)(도시 생략)에서, 각 측벽부(14)는 단지 수렴하는 쌍의 채널들만을 포함한다(예 10). 다른 대안적인 실시예(도시 생략)에서, 각 측벽부(14)는 단지 발산하는 쌍의 채널들만을 포함한다. 각각의 채널(102, 108, 110, 112)은 제1 단부(104)에서 제2 단부(106)까지 일정한 깊이를 가지며, 그 단면 형상은 대체로 U형이다. 도 4a, 도 4b, 도 6a, 도 6b, 도 7a, 및 도 7b의 실시예의 경우와 마찬가지로, 채널(102, 108, 110, 112)은 기부(12)로부터 간격을 두로 떨어져 있다. 이러한 특정 실시예(예 9)에서 측벽부(14)의 높이의 약 30%의 갭(114)이 채널(102, 108, 110, 112)과 기부(12) 사이에 마련된다. 이 실시예에서는 또한 채널(102, 108, 110, 112)이 기부(12)에 대해 70°의 각도로 경사진다.

예 11

본 발명의 제9 실시예에 따른 충돌 패드(120)가 도 9a 및 도 9b(예 11)에 도시되어 있다. 충돌 패드(120)의 전체적 형상은 도 2a 및 도 2b와 관련하여 전술한 충돌 패드(20)와 동일하여, 동일한 요소에 대해 동일한 도면 부호를 사용할 것이다. 제9 실시예와 제1 실시예 간의 주요한 차이점은 채널(122)의 깊이가 기부(12)로부터 멀어지면서 점점 증가한다는 점, 즉 채널(122)이 테이퍼진다는 점이다.

예 12

본 발명의 제10 실시예에 따른 충돌 패드(130)가 도 10a 및 도 10b(예 12)에 도시되어 있다. 충돌 패드(130)의 전체적 형상은 도 2a 및 도 2b와 관련하여 전술한 충돌 패드(20)와 동일하여, 동일한 요소에 대해 동일한 도면 부호를 사용할 것이다. 제10 실시예와 제1 실시예 간의 주요한 차이점은 측벽부(12)의 내면(132)이 기부(12)의 중심을 행해 경사진다는 점이다. 채널(22)은 그 길이를 따라 일정한 깊이를 갖고 실질적으로 도 2a 및 도 2b의 경우와 동일하지만, 본 실시예에서는 경사진 내면(132)에 마련된다.

예 13

본 발명의 제11 실시예에 따른 충돌 패드(140)가 도 11a 및 도 11b(예 13)에 도시되어 있다. 충돌 패드(140)의 전체적 형상은 도 4a 및 도 4b와 관련하여 전술한 충돌 패드(50)와 동일하여, 동일한 요소에 대해 동일한 도면 부호를 사용할 것이다. 제11 실시예와 제3 실시예 간의 주요한 차이점은 채널(142)의 깊이가 기부(12)로부터 멀어지면서 점점 감소한다는 점이다.

예 14

본 발명의 제12 실시예에 따른 충돌 패드(150)가 도 12(예 14)에 도시되어 있다. 충돌 패드(150)의 전체적 형상은 도 4a 및 도 4b와 관련하여 전술한 충돌 패드(50)와 동일하여, 동일한 요소에 대해 동일한 도면 부호를 사용할 것이다. 제12 실시예와 제3 실시예 간의 주요한 차이점은 채널(152)의 깊이가 기부(12)로부터 멀어지면서 점점 증가한다는 점이다. 게다가, 이 실시예는 하나의 개방 측부(154)를 갖는 데, 다시 말해 4개와 달리 3개의 측벽부(14)를 포함하다.

예 15

본 발명의 제13 실시예에 따른 충돌 패드(160)가 도 13a 및 도 13b(예 15)에 도시되어 있다. 충돌 패드(160)의 전체적 형상은 도 9a 및 도 9b와 관련하여 전술한 충돌 패드(120)와 동일하여, 동일한 요소에 대해 동일한 도면 부호를 사용할 것이다. 제13 실시예와 제9 실시예 간의 주요한 차이점은 기부(12)로부터 멀어지면서 채널(162)의 깊이뿐만 아니라 폭도 증가한다는 점이다. 따라서, 각 측벽부(14)에 보다 적은 수의 채널(162)이 마련된다.

예 16

본 발명의 제14 실시예에 따른 충돌 패드(170)가 도 14a 및 도 14b(예 16)에 도시되어 있다. 충돌 패드(170)의 전체적 형상은 도 13a 및 도 13b와 관련하여 전술한 충돌 패드(160)와 동일하여, 동일한 요소에 대해 동일한 도면 부호를 사용할 것이다. 제14 실시예와 제13 실시예 간의 주요한 차이점은 채널(162)과 기부(12) 사이에 측벽부(14)의 높이의 약 30%의 갭(172)이 마련된다는 점이다.

예 17

본 발명의 제15 실시예에 따른 충돌 패드(180)가 도 15a 및 도 15b(예 17)에 도시되어 있다. 충돌 패드(180)의 전체적 형상은 도 13a 및 도 13b와 관련하여 전술한 충돌 패드(160)와 동일하여, 동일한 요소에 대해 동일한 도면 부호를 사용할 것이다. 제15 실시예와 제13 실시예 간의 주요한 차이점은 채널(182)의 깊이 및 폭이 기부(12)로부터 멀어지면서 증가하기보다는 감소한다는 점이다.

예 18

본 발명의 제16 실시예에 따른 충돌 패드(190)가 도 16a 및 도 16b(예 18)에 도시되어 있다. 충돌 패드(190)의 전체적 형상은 도 15a 및 도 15b와 관련하여 전술한 충돌 패드(180)와 동일하여, 동일한 요소에 대해 동일한 도면 부호를 사용할 것이다. 제16 실시예와 제15 실시예 간의 주요한 차이점은 채널(182)과 기부(12) 사이에 측벽부(14)의 높이의 약 30%의 갭(192)이 마련된다는 점이다.

예 19

본 발명의 제17 실시예에 따른 충돌 패드(200)가 도 17(예 19)에 도시되어 있다. 충돌 패드(200)의 전체적 형상은 도 2a 및 도 2b와 관련하여 전술한 충돌 패드(20)와 동일하여, 동일한 요소에 대해 동일한 도면 부호를 사용할 것이다. 제17 실시예와 제1 실시예 간의 주요한 차이점은 대향하는 2개의 측부(202)가 개방되어 있다는 점, 다시 말해 4개와 달리 2개의 측벽부(14)를 포함한다는 점이다.

전술한 실시예들 모두에 있어서, 채널의 제2 단부는 측벽부(14)의 상면(16)과 동일한 평면에서 종결된다. 대안적인 실시예(도시 생략)에서, 채널의 제2 단부는 상면(16)보다 위 또는 아래에서 끝날 수도 있다. 일련의 스페이서를 실질적으로 편평한 측벽부에 부착함으로써 채널을 생성한 경우, 그 스페이서가 상면(16) 아래에서 끝나거나, 상면(16)을 지나 연장하도록 배치될 수 있다.

다른 실시예(도시 생략)에서, 채널의 깊이는 제2 단부에서 0으로 되게 점진적으로 감소할 수도 있다. 이 경우, 제2 단부는 측벽부(14)의 상면(16)과 실질적으로 동일한 평면내에 있거나, 상면(16) 아래로 소정 거리 떨어져 위치할 수도 있다.

사용 시에, 임의의 전술한 실시예들의 충돌 패드는 턴디쉬(도시 생략) 내부에서 용융 금속이 레들에서 턴디쉬로 유입되는 영역에 배치된다. 따라서, 용융 금속은 먼저 충돌 패드 내에서 받아들이게 되며, 이는 턴디쉬 자체의 마모를 감소시킬 뿐만 아니라, 충돌 패드의 기부 및 측벽과의 충돌을 통해 유입되는 스트림의 에너지를 소산시키는 데에 도움을 준다. 스트림이 계속 유입됨에 따라, 용융 금속은 충돌 패드의 측벽 위로 흘러 넘쳐 턴디쉬를 따라 흘러, 통상 충돌 패드의 위치로부터 얼마간의 거리를 두고 마련되는 배출공쪽으로 흐른다. 이는 원하지 않는 함유물이 용융 금속의 풀(pool)의 상부로 부유할 시간을 제공하여 턴디쉬에서 몰드 내로 흐르는 금속의 품질을 개선시킬 수 있다.

본 발명자들은 본 발명의 다양한 실시예들이 사용시에 충돌 패드의 영역에서 회전 또는 난류 흐름을 생성하여, 함유물이 갇혀 통상보다는 빠르게 용융 금속 풀의 표면으로 부유하게 하는 데에 도움을 줄 수 있거나, 및/또는 턴디쉬의 길이 따라 용융 금속이 이동하기 전에 용융 금속의 흐름 내의 운동 에너지를 소산시키는 데에 도움을 줄 수 있음으로써, 함유물이 금속과 함께 몰드 내로 유입될 가능성도 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 충돌 패드 영역을 지나서는 용융 금속의 흐름에 비교적 난류가 생성되지 않음을 유념해야 한다.

이하의 표 1에서는 전술한 실시예들 중 일부에 대해 본 발명자들에 의해 수행된 수모델 시험(water-modelling test)의 결과를 나타낸다. '데드(dead)' 값은 턴디쉬에서 금속의 정체 부분의 크기이다. 이 값은 낮은 것이 바람직하다. '플러그(plug)' 값은 턴디쉬를 따라 이동하고 실질적으로 혼합되지 않는 금속의 양의 크기이다. 이 값은 높은 것이 바람직하다. 이들 값 모두는 표준 기법을 이용하여 얻어진 것으로, 그 기법의 세부 사항은 관련 문헌에서 확인할 수 있다.

충돌 패드 구성	예	데드	플러그
개방 박스형		31.6	14.5
실시예 1	1	29.4	16.0
실시예 4	5	27.2	23.3
실시예 5	7	25.2	23.3
실시예 3	4	15.4	26.7
실시예 3	3	28.7	20.4
실시예 7	9	12.6	30.1
실시예 8	10	3.8	34.9

표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 전부가 종래 기술의 개방 박스형 구성과 비교할 때에 개선된 '데드' 값(즉, 보다 낮은 값)을 갖는다. 게다가, 그 실시예 전부는 종래 기술의 개방 박스형 구성과 비교할 때에 개선된 '플러그' 값(즉, 보다 높은 값)을 갖는다.

전술한 바와 같이, 예 3과 예 4 간의 차이점, 및 예 5와 예 7 간의 차이점은 해당 충돌 패드의 기부와 측벽 사이의 교차부와 채널의 제1 단부 사이에 갭의 존재 또는 그 크기에 있다. 실시예 3에 대한 결과로부터, 보다 작은 갭(예 4)이 '데드' 값 및 '플러그' 값을 개선시키는 것을 볼 수 있다. 게다가, 예 5 및 예 7의 결과로부터, 작은 갭(예 7)은 갭이 없는 경우(예 5)와 비교할 때에 '데드' 값은 개선시키고 '플러그' 값에는 어떠한 효과도 없음을 볼 수 있다.

또한, 표 1에서는 수직 채널을 마련하는 것(실시예 1)이 경사 채널(실시예 3, 4, 5)보다 효과가 작다는 점을 확인할 수 있다. 또한, 넓은 채널을 마련하는 것(실시예 3)이 좁은 채널(실시예 4, 5)보다 효과적이다. 게다가, 실시예 8의 구성은 다른 모든 실시예와 비교할 때에 현저히 개선된 성능을 갖는다.

본 발명자들은 수모델 시험 중에 흐름 내로 도입된 염료의 진행을 관찰함으로써, 본 발명의 실시예에 따른 충돌 패드가 이용될 때에, 종래 기술의 충돌 패드를 이용한 경우보다 오랫동안 염료가 충돌 패드 부근에 유지됨을 확인하였다. 게다가, 그 염료가 턴디쉬의 길이를 따라 진행하기 시작할 때에, 풀의 바닥을 따라 이동하기 전에 통상보다 오랜 기간의 시간 동안 풀의 표면 근처에서 턴디쉬를 따라 이동하기 시작하는 것을 확인하였다. 이는 흐름이 종래의 구조보다 위쪽으로 더 강제되어, 보다 많은 함유물이 풀의 상부로 부유하게 함을 암시한다.

충돌 패드의 깊이 및 크기는 충돌 패드가 이용되는 턴디쉬의 특정 구성에 좌우됨을 이해할 것이다.

당업자라면 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 전술한 실시예들에 대해 다양한 수정이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 특히, 2개 이상의 전술한 실시예들의 특징이 단일 실시예로 조합될 수 있고, 하나 이상의 전술한 실시예들의 특징이 종래 기술의 충돌 패드에 이용될 수 있다.

Claims

용융 금속과의 접촉에 견딜 수 있는 내화재로 형성된 충돌 패드(20)로서,
사용시에 용융 금속에 대한 충돌면으로서 기능하는 기부(12), 및 이 기부(12)로부터 상향으로 연장하는 측벽(14)을 포함하며, 이 측벽(14)은 사용시에 기부(12)보다 위에 위치하는 상면(16)에서 종결되어 상기 기부(12)와 측벽(14)이 용융 금속을 받아들이는 수납부를 형성하고, 상기 측벽(14)은 이 측벽 내에 적어도 하나의 채널(22)을 포함하며, 이 적어도 하나의 채널(22)은 제1 단부(24) 및 제2 단부(26)를 갖고 있고, 상기 제1 단부(24)는 제2 단부(26)보다 기부(24)에 근접하여 측벽(14)과 기부(12)의 교차부쪽에 위치하고, 상기 적어도 하나의 채널(22)은 제2 단부(26)에서 개방단으로 이루어지거나 또는 제2 단부(26)에서 깊이가 0이도록 테이퍼져 있는 것인 충돌 패드.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 채널(22)의 제1 단부(24)와 제2 단부(26)는 측벽(14)의 평면내에서 수직 방향으로 정렬되는 것인 충돌 패드.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 채널(22)의 제1 단부(24)와 제2 단부(26)는 측벽(14)의 평면내에서 수직 방향으로 변위되는 것인 충돌 패드.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측벽(14)은 기부(12)에 대해 경사지는 것인 충돌 패드.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 채널(22)은 깊이가 제1 단부(24)와 제2 단부(26) 사이에서 증가 또는 감소하는 것인 충돌 패드.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 채널(22)은 폭이 제1 단부(24)와 제2 단부(26) 사이에서 증가 또는 감소하는 것인 충돌 패드.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 채널(22)은 제1 단부(24)와 제2 단부(26) 사이에서 변화하는 단면을 갖는 것인 충돌 패드.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 채널(22)의 제1 단부(24)는 기부(12)로부터 간격을 두고 떨어져 있는 것인 충돌 패드.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 적어도 하나의 채널(22)은 한쌍의 채널(102, 108, 110, 112)을 포함하며, 상기 한쌍의 채널(102, 108, 110, 112)은 제2 단부(26)로 가면서 수렴형으로 모이거나 발산형으로 벌어지는 것인 충돌 패드.
용융 금속의 용적을 유지하는 턴디쉬로서,
바닥, 충돌 영역을 둘러싸는 측벽, 배출부, 및 상기 충돌 영역 내에서 턴디쉬의 바닥 상에 제공되는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 충돌 패드(20)를 갖는 턴디쉬.