KR102180728B1 - 연속 주조용 몰드장치 - Google Patents

Abstract

동판과 백업 플레이트의 조립을 위한 체결볼트 주변의 여러 냉각 최적화 설계들을 통하여, 적어도 체결볼트 주변의 최고 온도를 저감시키어, 궁극적으로 설비 수명을 연장하면서, 브렉아웃을 저감시킨 연속 주조용 몰드장치가 제공된다.
상기 본 발명의 연속 주조용 몰드장치는, 몰드 장변과 단변을 구성하되, 용강이 접촉하는 동판 및, 상기 동판과 체결부재로 조립되는 백업 플레이트를 포함하고, 상기 동판 또는 백업 플레이트의 일측면에, 냉각수 유로들을 형성토록 분포되면서 일체로 형성되되, 적어도 상기 체결부재를 포위하는 영역을 갖는 복수의 냉각수단들;을 포함하여 구성될 수 있다.

Description

연속 주조용 몰드장치{Mold Device for Continuous Casting}

본 발명은 연속 주조용 몰드장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 동판과 백업 플레이트의 조립을 위한 체결볼트 주변의 여러 냉각 최적화 설계들을 통하여, 적어도 체결볼트 주변의 최고 온도를 저감시키어, 궁극적으로 설비 수명을 연장하면서, 브렉아웃을 저감시킨 연속 주조용 몰드장치에 관한 것이다.

알려진 연속 주조 공정(continuous casting process)은 일정한 형상의 몰드(주형)에 용강을 연속적으로 주입하고, 주형 내에서 반응고된 주편을 연속적으로 주형의 하측으로 인발하여 슬라브(slab), 블룸(bloom), 빌렛(billet) 등과 같은 다양한 형상의 반제품을 제조하는 공정이다.

예를 들어, 래들의 용강은 턴디쉬로 공급되고, 턴디쉬의 용강은 주편을 요구 되는 형태나 크기로 응고시키는 몰드에 공급되고, 몰드를 통과한 주편은 2차 냉각대에서 일정 두께의 응고쉘(solidification shell)을 유지하도록 냉각되고, 세그멘트의 롤로서 안내되어 2차 냉각대를 거치면서 주편 제품이 생산된다.

한편, 연속 주조용 몰드는 주편의 형태와 크기를 실질적으로 결정하는 장변부와 단변부로 이루어져, 주조폭을 가변시킬 경우에 몰드 장변부를 중심으로 좌우로 변위가 발생된다. 몰드 장,단변의 홀딩프레임에 백업 플레이트가 조립되고, 백업 플레이트에는 용강이 접촉하는 동판이 조립된다.

예를 들어, 동판과 백업 플레이트는 관통하는 텐션볼트로 조립되거나, 텐션볼트가 동판에 용접되기도 한다. 그런데, 고온의 용강(약 1550℃)이 접촉하는 동판의 표면 온도는 최대 400℃ 이상 될 수 있어, 동판이나 백업 플레이트에는 냉각수가 흐르는 냉각채널(길게 홈이 연장된 슬릿구조)이 구비된다.

그런데, 텐션볼트가 체결되는 부위에는 냉각채널이 형성될 수 없어, 이부위는 다른 부위 보다 온도가 높은, 텐션볼트 주변의 고온점(hot spot) 현상이 발생되어, 결과적으로 동판 내벽에 핵비등 현상이 발생하게 되거나, 동판 코팅층을 박리시키거나, 홀딩 프레임의 변형을 발생하는 문제점이 발생된다.

한편, 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 기존에는 텐션볼트 부분의 냉각증대를 위하여 냉각채널을 체결볼트에 근접하여 지나가도록 하여 이 부위에서의 냉각성을 높이도록 하였다.

그러나, 슬릿 형태의 냉각 채널만으로는 체결볼트 부위의 고온점 현상을 저감시키는 데에는 한계가 있었다.

한편, JP 10-1999-244998 A (1999.09.14)에서는 다른 형태의 연속 주조용 조립 주형의 냉각 구조를 개시하고 있다. 예를 들어, 체결볼트가 체결되는 동판에서 돌출된 볼트보스부와 이에 연이는 지지플레이트를 구성하고, 이들 사이로 냉각수를 흐르게 하는 것이다.

그런데, 통상 연속 주조기에서 동판이나 백업플레이의 가공이나 장치 조립 비용 등을 고려하면, 적정한 수의 체결볼트로 이들을 조립하는 것이 통상적이다.

그러나, 상기 일본 공개특허의 경우에는, 냉각수 유로를 보다 조밀하게 하기 위하여 볼트보스부+지지플레이트의 설치수를 증가하는 경우, 즉 체결볼트의 설치수를 증가하는 경우에는, 전체적인 몰드 제작 비용을 증대시키고, 볼트가 증가하는 만큼 볼트 주변의 고온점(hot spot) 현상이 발생되고, 전체적인 동판의 냉각효율이 떨어지는 문제가 있었다.

반대로, 상기 일본 공개특허의 경우, 볼트 설치수를 통상적인 수준으로 하면, 사실상 볼트 사이 공간이 넓어져 그 만큼 동판을 더 파내어 가공하기 때문에, 동판 면적이 감소하고, 이는 결국 동판 자체의 적정한 전열면적을 유지하지 못하게 하여 동판 냉각효율이 낮아지는 문제가 있었다.

JP 10-1999-244998 A (1999.09.14)

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서 그 목적은, 동판과 백업 플레이트의 조립을 위한 체결볼트 주변의 냉각 최적화 설계들을 통하여, 적어도 체결볼트 주변의 최고 온도를 저감시키어, 궁극적으로 설비 수명을 연장하면서, 브렉아웃을 저감시킨 연속 주조용 몰드장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 일측면으로서, 본 발명의 연속주조용 몰드장치는, 몰드 장변과 단변을 구성하며, 용강이 접촉하는 동판; 상기 동판과 체결부재로 조립되는 백업 플레이트; 상기 동판 또는 상기 백업 플레이트의 일측면에, 냉각수 유로들을 형성토록 분포되면서 일체로 형성되고, 적어도 상기 체결부재를 포위하는 영역을 갖는 복수의 냉각수단; 및 상기 체결부재에 인접하여 배치되면서, 적어도 상기 체결부재 방향으로의 냉각수 유량을 더 증대토록 제공된 경사 냉각수단을 포함하여 구성될 수 있다.
기술적인 일측면의 다른 실시예로서, 본 발명의 연속 주조용 몰드장치는, 몰드 장변과 단변을 구성하며, 용강이 접촉하는 동판; 상기 동판과 체결부재로 조립되는 백업 플레이트; 상기 동판 또는 상기 백업 플레이트의 일측면에, 냉각수 유로들을 형성토록 분포되면서 일체로 형성되고, 적어도 상기 체결부재를 포위하는 영역을 갖는 복수의 냉각수단; 및 상기 체결부재에 인접하여 배치되면서, 적어도 상기 체결부재 방향으로의 냉각수 유량을 더 증대토록 제공된 역익형 냉각수단을 포함하여 구성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 냉각수단은 동판이나 백업 플레이트의 높이 방향으로 선,후행 끝이 동일선상이거나 겹쳐지면서 배열되어, 냉각수단들 사이공간에 냉각수 유로들이 형성되되, 냉각수 유로는 체결부재들 사이로 복수 열이 형성될 수 있다.

더 바람직하게는, 상기 냉각수단은, 동판이나 백업 플레이트의 일측면에 일정 간격으로 일체로 돌출되고, 선행과 후행이 엇갈리게 배열되는 익형구조로 제공될 수 있다.

삭제

삭제

상기 복수의 냉각수단 중 적어도 상기 체결부재에 인접하여 배치된 냉각수단의 상단에, 적어도 냉각수 와류를 형성토록 제공되는 냉각수 충돌부를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 경사 냉각수단 또는 상기 역익형 냉각수단은, 적어도 상기 체결부재의 직하부에 위치되는 냉각수단의 양측에 배치될 수 있다.

더 바람직하게는, 상기 냉각수 충돌부를 갖는 냉각수단은, 적어도 상기 체결부재의 직하부 냉각수단의 하측 열에 하나 이상 제공될 수 있다.

바람직하게는, 동판이나 백업 플레이트의 일측면에 제공된 복수의 냉각수단의 사이공간에 형성되는 상기 냉각수 유로들은, 동판이나 백업 플레이트의 하부 및 상부에 각각 제공된 냉각수 유입통로 및 냉각수 배출통로와 연통될 수 있다.

삭제

삭제

삭제

삭제

이와 같은 본 발명에 의하면, 용강이 접촉하여 주조되는 몰드 장,단변을 구성하는 동판과 백업 플레이트에서 체결볼트 예를 들어, 텐션볼트(tension bolt)가 체결되는 부위에서의 여러 냉각 최적화 설계들을 구현하는 것을 가능하게 한다.

따라서, 본 발명은 동판이나 백업 플레이트에서 적어도 체결볼트 주변의 냉각성을 높여, 볼트 주변의 동판 최고 온도를 저감시킴으로써, 동판이나 백업 플레이트의 수명을 연장하면서, 예컨대 브렉아웃을 저감시키도록 효과를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명과 관련된 연속 주조 공정을 도시한 개략 공정도
도 2는 도 1의 몰드장치를 도시한 개략 사시도
도 3은 도 2의 몰드장치의 몰드 장변을 도시한 요부 사시도
도 4a 및 도 4b는 몰드 장변과 단변의 동판과 백업 플레이트 조립 상태를 도시한 평면 구성도
도 5 및 도 6은 종래 몰드 장변(이나 단변)을 구성하는 동판의 냉각 구조를 도시한 정면 구성도
도 7은 본 발명에 따른 몰드장치의 동판(백업 플레이트)의 일 실시예를 도시한 정면 구성도
도 8은 도 7의 요부 사시도
도 9는 도 7,8의 본 발명에 따른 동판과 백업 플레이트의 조립 상태를 도시한 평면 구성도
도 10은 도 7 'A'부분을 도시한 확대도
도 11a 내지 도 11c는 도 10의 다른 변형예들을 도시한 확대도
도 12는 도 7의 본 발명에 따른 몰드장치의 동판(백업 플레이트)의 일 실시예를 도시한 개략 사시도
도 13은 몰드장치에서 탑부의 거리에 따른 열 유속을 나타낸 그래프도
도 14는 본 발명에 따른 몰드장치의 동판의 다른 실시예를 도시한 정면 구성도
도 15는 도 14의 본 발명 몰드장치의 동판의 요부 사시도
도 16은 도 14의 본 발명 몰드장치의 종단면 사시도
도 17은 도 14의 본 발명 몰드장치의 동판과 백업 플레이트의 조립 상태를 도시한 평면 구성도

이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

먼저, 본 발명과 관련된 연속 주조 공정(continuous casting process)은 일정한 형상의 몰드(주형)에 용강을 연속적으로 주입하고, 주형 내에서 반응고된 주편을 연속적으로 주형의 하측으로 인발하여 슬라브(slab), 블룸(bloom), 빌렛 (billet) 등과 같은 다양한 형상의 반제품을 제조하는 공정이다.

예를 들어, 도 1에서는 본 발명과 관련된 연속 주조 설비(100)를 도시하고 있는데, 용강(112)이 담겨 있는 래들(110), 상기 래들(110)과 몰드(주형) 사이에서 용강을 저장하고 개재물을 부상 분리하는 기능을 갖는 턴디쉬(120), 주편을 요구 형태와 크기로 응고시키는 상기 몰드(200) 및, 다수의 세그먼트(130)들로 조합된 2차 냉각대(140)를 포함하는 구성으로 되어 있고, 도 1에서 도면부호 10은 주조되는 주편이다.

여기서, 2차 냉각대(140)는 냉각대를 통과하는 주조금속(주편)이 임의의 위치에서 일정한 두께의 응고쉘(Solidification shell)을 유지하도록 노즐에 의한 냉각 및 롤에 의한 안내를 수행한다.

다음, 도 2에서 도시한 바와 같이, 알려진 연속 주조용 몰드장치(200)는, 주편의 형태와 크기를 실질적으로 결정하는 몰드 장변부(210)와 몰드 단변부(230)로 구분될 수 있고, 몰드 단변부(230)는 몰드 장변부(210)사이에 위치하면서, 주조폭을 가변시킬 경우 몰드 장변부를 중심으로 좌우로 변위가 형성된다.

다음, 도 3에서는 이와 같은 몰드 장변부(210)를 도시하고 있다.(사실상 몰드 단변부(230)도 같은 구조임)

예를 들어, 도 3과 같이, 몰드 장변부(210)(몰드 단변부(230))는, 1차 냉각수 입측노즐(214)과 1차 냉각수 출측노즐(216)을 포함하는 홀딩프레임(212)을 포함하고, 상기 홀딩프레임(212)의 일측에는 용강이 접촉하는 동판(310)과 상기 동판(310)은 홀딩 프레임(212)에 조립되는 백업 플레이트(330)와 조립된다.

한편, 도 4a 및 도 4b에서는, 이와 같은 동판(310)과 백업 플레이트(330)를 텐션볼트(350)로 체결되는 상태를 도시하고 있다.

예를 들어, 도 4a와 같이, 동판(310)과 백업 플레이트(330)에 각각 형성된 볼트 체결홈(312)과 볼트 장착홀(332)에 텐션볼트(350)가 체결되어 동판(310)은 백업볼트(350)에 조립될수 있다.

또는, 도 4b와 같이, 동판(310)에 용접된 텐션볼트(350)가 백업 플레이트330)의 볼트장착홀(332')에서 너트(352)로서 체결되어 동판과 백업 플레이트가 조립될 수 있다.

그런데, 몰드(Mold)(주형) 내부에는 고온의 용강(약 1550℃)이 접하기 때문에, 상기 용강이 접촉하는 동판(310)의 표면 온도는 최대 400℃ 이상 될 수도 있다.

이에, 도 4a 및 도 4b와 같이, 상기 동판(310)이나 백업 플레이트(330)에는 냉각수가 통과하는 냉각채널(370)(370')들이 형성되어 있고, 물론 용강이 접촉하는 동판(310)의 장변이나 단변은 평탄한 구조이다.

한편, 도 5와 같이, 동판(310)의 냉각채널(370)은 볼트 체결홈(312)을 제외하고 동판의 높이 방향으로 슬릿 구조로 연이어 제공되는 형태일 수 있다.

그러나, 도 5의 경우 동판(310)의 냉각채널(370)이 텐션볼트(도 4의 350)를 따라서는 형성될 수 없어, 이 부위는 다른 동판 부위 보다 온도가 더 높은 고온점(hot spot)(고온부) 현상이 발생된다.

따라서, 동판 내벽에 핵비등 현상이 발생하게 되고, 동판 코팅층의 박리를 야기하거나, 홀딩 프레임(도 3의 212)의 변형과 같은 문제점이 발생되는 것이다.

이에, 도 4b와 같이, 백업 플레이트(330)에 냉각채널(370')을 형성시키거나, 도 6과 같이, 동판의 볼트체결홈(312)을 따라 보다 근접한 냉각채널(380)을 형성하였다.

그러나, 이 경우에도 앞에서 설명한 텐션볼트 체결부위에서의 고온점(hot spot) 현상을 없애기에는 한계가 있었다.

즉, 도 4 내지 도 6에서 설명한, 동판(310)이나 백업 플레이트(330)에 슬릿 형태의 냉각채널(370)(370')(380)들을 형성하는 것만으로는, 1차 냉각시 텐션볼트(350) 주변의 고온점(Hot spot) 현상을 완전하게 피할 수 없었다.

이에, 이하에서 설명하는 본 발명에 따른 연속 주조용 몰드장치는, 앞에서 설명한 문제들을 해소하는, 동판(310)과 백업 플레이트(330)의 여러 냉각 구조의 보다 최적화 설계하여 반영한 것이다.

이에, 이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 설명한다.

다만, 이하의 본 실시예 설명에서 앞에서 설명한 몰드장치(도 2의 200)와 관련된 구성요소들의 상세한 설명은 하지 않고, 본 발명에 따른 몰드장치에서 몰드 장변(몰드 단변)(400)(500)과 관련된 구성요소들은 각각 400번대와 500번대의 도면부호로 구분하여 설명한다.

또한, 이하의 본 실시예 설명에서 몰드장치(도 2의 200)를 구성하는 홀딩프레임(도 3의 212)에 조립되는 본 발명에 따른 몰드 장변(단변)(400)(500)은, 일 실시예로서 동판(410)(510)에 체결되는 체결볼트(430)(530)를 통하여 동판과 백업 플레이트(420)(520)가 조립되는 것을 전제로 한다.

물론, 도 4b와 같이, 체결볼트(430)(530)가 동판에 용접되고 백업 플레이트에서 너트 조립되는 경우에도 적용 가능함은 당연하다.

그리고, 이하의 본 실시예 설명에서는 몰드 장변(400)(500)을 위주로 도시하고 설명하나, 몰드 단변도 같은 구성으로 제공될 수 있음은 당연하다.

또한, 이하의 본 실시예 설명에서 체결부재는 체결볼트(430)(530)로 설명하고, 이와 같은 체결볼트(430)(530)는 앞에서 설명한 텐션볼트일 수 있다.

다음, 도 7 내지 도 10에서는 본 발명에 따른 일 실시예의 몰드 장변(400)을 도시하고 있다.

예를 들어, 도 7 내지 도 10과 같이, 본 발명 몰드장치의 몰드장변(400)(앞에서 설명한 바와 같이 몰드 단변도 동일함)은, 용강이 접촉하는 동판(410)과 상기 동판(410)이 체결볼트(430)로 조립되는 백업 플레이트(420)를 포함할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 몰드 장변(400)은, 동판(410) 또는 백업 플레이트(420)의 일측면 전체에 (조밀한) 냉각유로(440)들을 형성토록 (균일하게) 분포되고, 동판이나 백업 플레이트에서 일체로 돌출 형성되는 복수의 냉각수단(450)들을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 동판이나 백업 플레이트의 일측면에서 일체로 돌출되는 형태의 냉각수단(450)들은, 상기 동판이나 백업 플레이트를 가공하여 일체로 형성시킬 수 있다.

특히, 본 발명의 냉각수단(450)들은, 적어도 상기 체결볼트(430)를 포위하는 영역(도 10의 'T')을 포함하는 냉각수단(450)들을 포함하는 것이다.

예를 들어, 본 발명의 상기 냉각수단(450)은, 몰드 장변(400)이나 단변(미부호)의 동판(410)이나 백업 플레이트(420)의 일측면에 일체로 돌출되는 냉각핀 역할을 할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 냉각수단(450)들은, 도 9와 같이, 동판(410)이나 백업 플레이트(420)중 선택된 하나에 제공될 수 있고, 이에 조립되는 반대측의 백업 플레이트나 동판은 평탄한 면이 밀착되어 조립될 수 있다.

따라서, 돌출된 냉각수단(450)사이로는 조밀한 냉각유로(440)들이 형성되게 된다.

더 바람직하게는, 도 7 및 도 10과 같이, 본 발명의 동판(410)이나 백업 플레이트(420)의 일측면에 일체로 돌출되고 동판이나 백업 플레이트의 일측면 전체에 걸쳐서 고르게 분포되어 배열된 상기 냉각수단(450)은, 동판(410)이나 백업 플레이트(420)의 일측면에 일정간격으로 수평기준선(T1)과 수직기준선(T2)에 대응하면서 선행과 후행이 엇걸리게 배열되는 익형구조로 제공될 수 있다.

이와 같은 냉각수단(450)의 익형 구조는 냉각수단(450)들 사이공간으로 형성된 냉각수 유로(440)에서 냉각수가 하부에서 상부로 통과하는 경우, 냉각수가 충돌하여 발생하는 냉각수 압력손실을 최대한 줄이도록 할 것이다.

그리고, 도 10과 같이, 상기 냉각수단(450)들의 선,후행 끝은 적어도 동일선상(T3)이거나 겹쳐지면서 배열되는 것이 바람직하고, 이와 같은 냉각수단(450)들의 배열로 인하여, 냉각수단(450)들 사이공간에 조밀한 냉각유로(440)들이 형성될수 있다.

즉, 본 발명의 냉각수단(450)들은 동판이나 백업 플레이트의 일측면 전체에 균일한 분포 즉, 일정한 간격으로 조밀하게 배열되므로, 이들 사이에도 조밀한 냉각수 유로(440)들이 제공될 수 있을 것이다.

예를 들어, 도 9에서는 본 발명에 따른 몰드 장변(400)의 동판(410)과 백업 플레이트(420)의 조립 상태를 도시하고 있다.

즉, 도 8과 도 9와 같이, 동판(410)의 일측면에 그 길이방향으로 일정간격으로 형성되고, 동판의 높이방향으로는 일열로 배치된 볼트체결홈(432)에는 백업 플레이트(420)의 볼트장착홀(434)을 관통한 체결볼트(430)가 체결된다.

따라서, 백업 플레이트(420)의 평탄한 면은 동판(410)의 일측면 전체에 고르게 분포되어 상기와 같이 배열된 냉각수단(450)들의 상면에 밀착되고, 이에 따라 냉각수단(450)들 사이에는 조밀한 냉각수 유로(440)들이 형성되어 냉각수(W)가 동판이나 백업 플레이트의 하부에서 상부로 흐르게 된다.

결국, 도 10과 같이, 본 발명의 냉각수단(450)들은 동판(백업 플레이트)의 일측면 전체에 균일하고 고르게 분포되지만, 특히 체결볼트(430)를 포위하는 영역(T)의 냉각수단(450)들 사이에 형성된 냉각수 유로(440)를 통과하는 냉각수(W)는 체결볼트(430) 주변(부위)의 냉각 능력을 극대화하여, 기존과 같은 체결볼트 부위(주변)에서의 고온점(Hot spot) 현상이 발생되지 않도록 할 것이다.

즉, 본 발명의 몰드 장변(400)의 경우에는 체결볼트(430)사이로 동판(백업 플레이트)의 높이방향으로 연이은 (길이방향을 기준으로) 다열의 냉각수단(450)들이 조밀한 간격으로 배열되되, 특히 체결볼트(530)를 포위하는 냉각수단(450)들을 기반으로 하므로, 앞에서 설명한 [특허문헌]에서 체결볼트의 보스부에만 지지플레이트를 형성한 경우에 비하여, 적어도 체결볼트 주변(부위)의 냉각효율이 더 높은 것은 물론, 본 발명의 냉각수단(450)들은 동판이나 백업 플레이트의 일측면 전체에 고르게 분포되므로, 상기 [특허문헌] 보다는 더 증대된 전열면적을 유지하게 할 것이다.

그리고, 본 발명의 경우에는 [특허문헌]과는 다르게, 체결볼트(430)사이에 (동판이나 백업 플레이트의 길이방향을 기준으로) 높이방향으로 연이은 다열의 냉각수 유로(440)들이 형성되므로,그 만큼 냉각성이 우수한 것이다.

예컨대, [특허문헌]의 경우에는 체결볼트 사이에 조밀한 복수 열의 냉각수 유로가 형성될 수 없다.

다음, 도 11a와 같이, 본 발명의 몰드 장변(400)은, 상기 동판(410)이나 백업 플레이트(420)의 일측면에 제공된 냉각수단(450)들중, 상기 체결볼트(430)에 인접하여 배치되면서, 적어도 상기 체결볼트 방향으로의 냉각수 유량을 더 증대토록 제공된 경사 냉각수단(450')을 더 포함할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 경사 냉각수단(450')은 적어도 상기 체결볼트(230)의 직하부에 위치되는 냉각수단(450)의 양측에 배치될 수 있다.

따라서, 도 11a와 같이, 상기 경사 냉각수단(450')은 상기 체결볼트(230)를 향하여 경사지면서, 도 10의 냉각수단(450)간 간격 D1은 도 11a의 간격 D2로 더 좁아지게 된다.

결국, 체결볼트(430) 직하부에서 위치되는 상기 경사 냉각수단(450')에 의하여 좁아진 간격 D2로 인하여, 더 많은 유량의 냉각수(W')가 체결볼트(430)측으로 흐르게 될 것이다.

이는, 체결볼트의 냉각능력을 더 높이게 하면서, 문제가 되는 체결볼트(350) 주변(부위)의 고온점(Hot spot) 현상이 발생되지 않게 할 것이다.

또는, 도 11b에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 몰드 장변(400)은 상기 체결부재(430)에 인접하여 배치되면서, 적어도 상기 체결부재 방향으로의 냉각수 유량을 더 증대토록 제공된 역익형 냉각수단(450")을 더 포함할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 역익형 냉각수단(450")은 적어도 상기 체결볼트(230)의 직하부에 위치되는 냉각수단(450)의 양측에 배치될 수 있다.

따라서, 도 11b의 본 발명의 역익형 냉각수단(450")도, 앞에서 설명한 경사 냉각수단(450')과 마찬가지로, 도 10의 냉각수단(450)간 간격 D1을 도 11b의 간격 D3로 더 좁아지게 한다.

이에, 체결볼트(430) 직하부에서 냉각수단들 사이의 상기 역익형 냉각수단(450")에 의하여 좁아진 간격 D3로 인하여, 더 많은 유량의 냉각수(W')가 체결볼트(430)측으로 흐르게 될 것이고, 이는 적어도 문제가 되는 체결볼트(350) 주변(부위)의 고온점(Hot spot) 현상을 방지 가능하게 할 것이다.

다음, 도 11c에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 몰드 장변(400)은, 동판(410)이나 백업 플레이트(420)의 일측면에 일체로 돌출된 상기 냉각수단(450)들 중 적어도 상기 체결부재(430)에 인접하여 배치된 냉각수단(450)의 상단에 일체로 형성된 냉각수 충돌부(452)를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 냉각수 충돌부(452)를 갖는 냉각수단(450)은 적어도 상기 체결볼트(430)의 직하부 냉각수단(450)의 하측 냉각수단(450)의 상단에 일체로 형성될 수 있다.

따라서, 도 11c와 같이, 상기 냉각수단(450)의 상단에 일체로 형성된 냉각수 충돌부(452)에 충돌한 냉각수(W")는 와류를 형성하면서 체결볼트(230)를 향하는 냉각수(W')의 유량을 증가시킬 것이다.

그리고, 상기 냉각수 충돌부(452)에서 충돌하여 형성되는 냉각수 와류(W")는 냉각수 잔류 시간을 다소 늘리어, 적어도 체결볼트(230) 주변(부위)의 냉각효율을 더 높이는 것을 가능하게 할 것이다.

다만, 상기 냉각수 충돌부(452)는 도 11c와 같이, 냉각수 충돌시 압력손실을 적게하도록 각이 없는 라운딩한 표면을 갖도록 하는 것이 바람직할 것이다.

다음, 도 12에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 냉각수단(450)들이 일측면 전체면에 균일하게 분포되되, 적어도 체결볼트(430)를 포위하는 영역(도 10의 'T')을 갖는 냉각수단(450)들 사이공간에 조밀하게 형성된 냉각수 유로(440)들은, 상기 동판(410)이나 백업 플레이트(420)의 하부 및 상부에 일체로 연통구조로 형성된 냉각수 유입통로(442) 및 냉각수 배출통로(444)와 연통하게 된다.

즉, 본 발명 몰드 장변(400)에서, 장변 하부의 냉각수 유입통로(442)에 공급되는 냉각수(도 10의 W)는, 돌출된 냉각수단(450)에 동판이나 백업 플레이트가 밀착되어 형성된 밀폐 공간의 냉각수 유로(440)들을 통과하여 장변 하부에서 상부로 흐르게 되고, 몰드 장변의 상부 냉각수 배출통로(444)에서 모여서 배출되게 된다.

예컨대, 별도의 도면부호로 도시하지 않았지만, 도 12에서 동판이나 백업 플레이트의 모서리 부분은 반대측 백업 플레이트나 동판이 밀봉되는 단차가 형성 구비될 수 있다.

다음, 도 13에서는 몰드의 길이방향으로 열유속(Heat Flux)을 그래프로 나타내고 있다.

이때, 열유속은 전열량, 열 플럭스, 열 플럭스 밀도 등으로 불리우며, 주어진 냉각수량 기준 전체면적에 대한 평균의 개념으로서, 단위 면적당 유입되는 열량으로 해석될 수 있다.

예를 들어, 도 13을 참조하면, 용강의 응고시작점인 메니스커스(Meniscus) 부근 즉, 몰드 최상부의 직하부에서부터 길이방향으로 150mm 정도에 이르는 구간에서의 열유속 수치가 가장 높음을 알 수 있다.

즉, 몰드 높이가 평균적으로 약 700∼1000 ㎜임을 고려할 때, 최상부에서부터 길이방향으로 약 150mm까지의 온도가 가장 높음을 알 수 있고, 이부분은 용강의 응고쉘이 형성되는 메니스커스(Meniscus)이기 때문이다.

따라서, 도 13을 참고하면, 이 메니스커스에 해당하는 영역의 열유속이 가장 높고, 그외 구간은 열유속이 현저히 낮아짐을 알 수 있다.

다음, 도 14 내지 도 17에서는 본 발명에 따른 몰드 장변(500)의 다른 실시예를 도시하고 있다.

이와 같은 본 발명 몰드 장치에서 다른 실시예의 몰드 장변(500)은 도 13에서 설명한 바와 같이, 몰드 장변(500)의 동판(510)에서 최상부에서 150mm가 가장 열유속이 높은 것은 고려한 일 실시예일 수 있다.

예를 들어, 도 14 내지 도 16에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예의 몰드 장변(500)(몰드 단변도 동일함)은, 용강이 접촉하는 동판(510) 및, 상기 동판이 체결볼트(530)로 조립되는 백업 플레이트(520)를 기반으로 한다.

특히, 본 발명의 다른 실시예의 몰드 장변(500)은 상기 동판(510)의 일측면에, 상기 체결볼트(530)가 체결되는 볼트체결홈(532)이 형성된 볼트 냉각수단(540)들을 포함할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 볼트 냉각수단(540)은, 동판(510)의 높이방향으로는 일열로, 그리고 동판 길이방향으로는 일정간격으로 배열될 수 있다.

상기 동판(510)에 일체로 가공되어 다음에 상세하게 설명하는 제1 냉각채널(550)이 포위되는 익형구조로 제공될 수 있다.

그리고, 이와 같은 볼트체결홈(532)이 형성된 볼트 냉각수단(540)은 열유속이 높은 동판의 높이방향으로 상부에 조밀하게 배치되고, 물론, 이들 볼트 냉각수단(540)들은 동판의 높이방향으로 간격을 두고 배치될 수 있다.

한편, 도 7과 같이, 동판(510)의 볼트 냉각수단(540)에 형성된 볼트 체결홈(532)에는 백업 플레이트(520)의 볼트 장착홀(534)을 통과한 체결볼트(530)가 체결되어 동판과 백업 플레이트의 조립이 이루어진다.

더하여, 본 발명의 다른 실시예의 몰드 장변(500)은, 상기 볼트 냉각수단(540)을 포위하면서 동판의 높이방향으로 연이어 형성되고, 특히 냉각수가 통과하는 냉각수 연통로(552)를 포함하는 제1 냉각채널(550)들을 포함할 수 있다.

그리고, 도 15와 같이, 상기 제1 냉각채널(550)은 다른 제2 냉각채널(560) (560')들 보다 더 깊게 가공될 수 있다.

따라서, 본 발명의 경우 제1 냉각채널(550)이 제2 냉각채널(560) 보다 깊게 형성되므로(가공되므로) 냉각수가 흐르는 유량이 더 증대되고, 이는 제1 냉각채널(550)이 포위하는 볼트 냉각수단(540)을 더 냉각시키고, 결국 체결볼트(530) 주변의 고온점 현상을 더 방지시킬 것이다.

또한, 상기 냉각수 연통로(552)는, 볼트 냉각수단(540)이 형성되지 않은 제1 냉각채널(550)들 사이의 빈공간에서는 냉각수가 완전하게 연통하면서 채워져 흐르게 된다.

따라서, 도 15 내지 도 17과 같이, 본 발명 다른 실시예의 몰드 장변(500)에서 상기 볼트 냉각수단(540)을 포위하면서 동판의 높이방향으로 연이어 형성되는 상기 제1 냉각채널(550)들에는 볼트 냉각수단(540)들 사이로 공간이 연통하는 냉각수 연통로(552)가 형성되기 때문에, 이들 공간을 통하여 흐르는 냉각수는 볼트 냉각수단(540)들을 완전하게 포위하면서 흐르게 된다.

결국, 볼트 냉각수단(540)을 포위하면서 일체로 동판에 형성된 제1 냉각채널(550)의 냉각수 연통로(552)로 인하여, 체결볼트(530) 주변의 냉각성이 높아지고, 이는 앞에서 설명한 체결볼트(530) 주변의 고온점(Hot spot) 현상이 발생되지 않게 할 것이다.

더하여, 도 14 내지 도 16과 같이, 본 발명 다른 실시예의 몰드 장변(400)에서는 앞에서 설명한 냉각수가 연통하는 냉각수 연통로(552)를 갖는 제1 냉각채널(550)들의 외곽으로는 동판 높이방향으로 연이어 (동판 길이방향을 기준으로) 복수열의 슬릿 구조일 수 있는 제2 냉각채널(560)들이 포함될 수 있다.

이와 같은 제2 냉각채널(560)은 동판 높이방향으로 연이어 형성되는 직선 형태일 수 있다.

그러나, 바람직하게는, 상기 제1 냉각채널(550)과, 상기 직선형의 제2 냉각채널(560) 중 적어도 상기 제1 냉각채널(550)에 인접한 제2 냉각채널(560')은, 동판 높이방향으로 적어도 일부분이 웨이브 형태로 제공될 수 있다.

즉, 도 13에서 설명한 바와 같이, 동판 탑부에서 열유속이 높은 부분에는 냉각채널들에 웨이브를 형성하고, 그 이하에서는 직선형태로 할 수 있으나, 바람직하게는 상기 볼트 냉각수단(540)을 포위하는 제1 냉각채널(550)과 적어도 그 인접한 제1 냉각채널(560')은 각각 동판 높이방향으로 웨이브 형태로 연이어 형성하는 것이다.

따라서, 웨이브 형태로 제공된 상기 제1 냉각채널(550)과 인접한 제2 냉각채널(550')은 냉각수가 통과하는 시간이 직선형태의 냉각채널 보다 지연되고, 냉각수가 접하는 동판 면적이 더 증가하여, 결과적으로 동판 전체적으로 냉각성을 더 높이도록 할 것이다.

그리고, 웨이브 형태의 제1 냉각채널(550)과 제2 냉각채널(560')은 냉각수가 통과하는 저항은 크지 않아 냉각수 압력 손실도 크지 않을 것이다.

이에 따라서, 지금까지 설명한, 본 발명의 몰드장치는, 용강이 접촉하여 주조되는 몰드 장,단변을 구성하는 동판과 백업 플레이트에서 체결볼트가 체결되는 부위에서의 냉각성을 높이는 최적화 설계들을 구현한 것이다.

따라서, 본 발명은 동판이나 백업 플레이트에서 적어도 체결볼트 주변(부위)의 냉각성을 높여, 볼트 주변의 동판 최고온도를 저감시킴으로써, 동판이나 백업 플레이트의 수명을 연장하고, 브렉아웃을 저감시키는 것을 가능하게 할 것이다.

그리고, 여러 실시예들을 통하여 적어도 동판의 전체적인 냉각 효율을 높이는 것을 가능하게 하는 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 명세서 및 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

200.... 본 발명과 관련된 몰드장치
400,500.... 본 발명의 몰드장변(단변)
410,510.... 동판 420,520.... 백업 플레이트
430,530.... 체결부재(체결볼트) 440.... 냉각수 유로
442.... 냉각수 유입통로 444.... 냉각수 배출통로
450,450',450".... 냉각수단 452.... 냉각수 충돌부
540.... 볼트 냉각수단 550.... 제1 냉각채널
552.... 냉각수 연통로 560,560'.... 제2 냉각채널

Claims (13)

1. 몰드 장변과 단변을 구성하며, 용강이 접촉하는 동판;
   상기 동판과 체결부재로 조립되는 백업 플레이트;
   상기 동판 또는 상기 백업 플레이트의 일측면에, 냉각수 유로들을 형성토록 분포되면서 일체로 형성되고, 적어도 상기 체결부재를 포위하는 영역을 갖는 복수의 냉각수단; 및
   상기 체결부재에 인접하여 배치되면서, 적어도 상기 체결부재 방향으로의 냉각수 유량을 더 증대토록 제공된 경사 냉각수단
   을 포함하는 연속 주조용 몰드장치.
   
2. 몰드 장변과 단변을 구성하며, 용강이 접촉하는 동판;
   상기 동판과 체결부재로 조립되는 백업 플레이트;
   상기 동판 또는 상기 백업 플레이트의 일측면에, 냉각수 유로들을 형성토록 분포되면서 일체로 형성되고, 적어도 상기 체결부재를 포위하는 영역을 갖는 복수의 냉각수단; 및
   상기 체결부재에 인접하여 배치되면서, 적어도 상기 체결부재 방향으로의 냉각수 유량을 더 증대토록 제공된 역익형 냉각수단
   을 포함하는 연속 주조용 몰드장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 냉각수단은 동판이나 백업 플레이트의 높이 방향으로 선,후행 끝이 동일선상이거나 겹쳐지면서 배열되어, 냉각수단들 사이공간에 상기 냉각수 유로들이 형성되되, 냉각수 유로는 체결부재들 사이로 복수 열이 형성되는 연속 주조용 몰드장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 냉각수단은, 상기 동판이나 상기 백업 플레이트의 일측면에 일정 간격으로 일체로 돌출되고, 선행과 후행이 엇갈리게 배열되는 익형구조로 제공되는 연속 주조용 몰드장치.
   
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 복수의 냉각수단 중 적어도 상기 체결부재에 인접하여 배치된 냉각수단의 상단에, 적어도 냉각수 와류를 형성토록 제공되는 냉각수 충돌부를 더 포함하는 연속 주조용 몰드장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 경사 냉각수단은, 적어도 상기 체결부재의 직하부에 위치되는 냉각수단의 양측에 배치되는 연속 주조용 몰드장치.
   
7. 제2항에 있어서,
   상기 역익형 냉각수단 냉각수단은, 적어도 상기 체결부재의 직하부에 위치되는 냉각수단의 양측에 배치되는 연속 주조용 몰드장치.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 냉각수 충돌부를 갖는 냉각수단은, 적어도 상기 체결부재의 직하부 냉각수단의 하측 열에 하나 이상 제공되는 연속 주조용 몰드장치.
   
9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 동판이나 상기 백업 플레이트의 일측면에 제공된 상기 복수의 냉각수단의 사이공간에 형성되는 상기 냉각수 유로들은, 상기 동판이나 상기 백업 플레이트의 하부 및 상부에 각각 제공된 냉각수 유입통로 및 냉각수 배출통로와 연통되는 연속 주조용 몰드장치.
   
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제

Images