KR102441319B1 - 주형 - Google Patents

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KR102441319B1
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/0406—Moulds with special profile
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D11/041—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for vertical casting

Abstract

본 발명의 실시예는 용강을 주입할 수 있는 내부공간을 구비하는 주형으로서, 내부공간을 가지는 바디를 포함하고, 내부공간을 향하는 바디의 내측면은, 하측으로 갈수록 내측면의 반대면인 외측면과 멀어지게 경사진 제1경사면 및 제1경사면의 하측에 마련되며, 하측으로 갈수록 외측면과 가까워지게 경사진 제2경사면을 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 의하면, 응고셸 수축에 대한 보상율이 향상된다. 즉, 바디의 내측면에 마련된 경사면과 볼록부재에 의해, 응고셸의 장변방향 및 단변방향 수축에 대한 보상율이 향상된다. 특히, 주형 내부공간 상부에서의 응고셸 수축에 대한 보상율이 향상된다. 따라서, 응고셸의 수축으로 인해 주형의 내측면과 응고셸 사이에 갭(gap)이 발생되는 것을 억제하거나 방지할 수 있고, 이로 인한 응고 지연 현상을 억제하거나 방지할 수 있다. 이에 따라, 주편 표면의 결함 발생 및 브레이크 아웃 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.

Description

주형{MOLD}
본 발명은 주형에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주편의 결함 발생 및 주형의 손상을 억제 또는 방지할 수 있는 주형에 관한 것이다.
주편은 일정한 내부 형상을 가지는 주형에 용강을 주입하고, 주형 내에서 용강을 응고시켜 제조한다. 이때 일반적으로 장변부와 단변부를 조립한 형태의 장방형 주형이 사용되고 있다.
용강이 주형 내부로 공급되면, 주형 내 용강은 탕면에서부터 응고셸이 형성되기 시작하는데, 하방으로 갈수록 응고셸의 두께가 두꺼워진다. 그리고, 주형 내부에서 용강이 응고되어 응고셸이 형성될 때, 응고셸에 응고수축이 발생된다. 특히, 주형 내 상부에서 액상의 용강이 고상으로 변태될 때, 응고셸의 큰 수축이 일어난다. 이러한 응고셸의 수축을 주형에서 보상해주지 못하면, 주형과 응고셸 사이에 공기층 또는 갭(gap)이 생성된다. 갭(gap)이 생성되면, 주형과 응고셸 또는 용강 간의 열 전달능이 감소되어 응고 지연 현상이 발생되고, 이에 따라 주편에 브레이크 아웃(Break out) 및 결함이 발생된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 하부로 갈수록 그 폭이 감소하도록 주형에 경사를 주었다. 즉, 한 쌍의 단변부 간의 이격거리가 하부로 갈수록 감소되게 설치하여 주형의 장변방향으로의 응고셸의 수축을 보상하고, 한 쌍의 장변부 간의 이격거리가 하부로 갈수록 감소되게 설치하여 주형의 단변방향으로의 응고셸의 수축을 보상하였다. 그러나, 이러한 경우에도 응고셸의 수축을 충분히 보상해 줄 수 없어, 주형과 응고셸 사이에 여전히 갭(gap)이 생성된다.
또한, 주형 내 상부의 응고수축을 충분히 보상하기 위하여, 주형 단변부의 설치 기울기를 더 크게 하고 있다. 그런데 이러한 경우 주형 내 하부에서 주편의 단변과 주형 단변부 간의 마모가 발생되며, 이에 따라 주형의 수명이 줄어들고, 주편의 품질이 저하되는 문제가 있다.
한국공개특허 KR 10-2000-0008003
본 발명은 응고셸의 수축을 보상할 수 있는 주형을 제공한다.
본 발명은 응고셸 수축에 대한 보상율을 향상시킬 수 있는 주형을 제공한다.
본 발명은 주편에 의해 주형 내벽이 마모되는 것을 억제 또는 방지할 수 있는 주형을 제공한다.
본 발명의 실시예는 용강을 주입할 수 있는 내부공간을 구비하는 주형으로서, 상기 내부공간을 가지는 바디를 포함하고, 상기 내부공간을 향하는 상기 바디의 내측면은, 하측으로 갈수록 상기 내측면의 반대면인 외측면과 멀어지게 경사진 제1경사면 및 상기 제1경사면의 하측에 마련되며, 하측으로 갈수록 외측면과 가까워지게 경사진 제2경사면을 포함한다.
상기 제1경사면은 상기 바디 내측면의 상단(PU)으로부터 제1거리(S1) 만큼 이격된 제1지점(P1)까지 연장 형성되고, 상기 제2경사면은 상기 제1지점(P1)의 하측 지점이며, 상기 바디 내측면의 상단(PU)으로부터 제2거리(S2) 만큼 이격된 제2지점(P2)에서부터 상기 바디 내측면의 하단(PL)까지 연장 형성되며, 상기 제1거리(S1) 및 상기 제2거리(S2)는 상기 바디의 높이(H1)에 비해 짧다.
상기 제1거리(S1)는 상기 바디 높이(H1)의 15% 이상, 25% 이하일 수 있다.
상기 제1경사면은 상기 바디 내측면의 상단(PU)과 상기 제1지점(P1) 사이의 제1변곡지점(IP1)을 기준으로 그 경사 기울기가 변하는 형상이며, 상기 제1경사면에서, 상기 제1변곡지점(IP1)의 하측영역과 상기 외측면이 이루는 각도가 상기 제1변곡지점(IP1)의 상측영역과 외측면이 이루는 각도에 비해 작을 수 있다.
상기 제1변곡지점(IP1)은 복수개로 마련되고, 복수의 상기 제1변곡지점(IP1)은, 상기 바디 내측면의 상단(PU)과 상기 제1지점(P1) 사이의 서로 다른 위치에 마련된다.
상기 제2거리(S2)는 상기 바디 높이(H1)의 40% 이상, 50% 이하일 수 있다.
상기 제2경사면은 상기 제2지점(P2)과 상기 바디 내측면의 하단(PL) 사이의 제2변곡지점(IP2)을 기준으로 그 경사 기울기가 변하는 형상이며, 상기 제2경사면에서, 상기 제2변곡지점(IP2)의 하측영역과 외측면이 이루는 각도가 상기 제2변곡지점(IP2)의 상측영역과 외측면이 이루는 각도에 비해 클 수 있다.
상기 제2변곡지점(IP2)은 복수개로 마련되고, 복수의 상기 제2변곡지점(IP2)은, 상기 제2지점(P2)과 상기 바디 내측면의 하단(PL) 사이의 서로 다른 위치에 마련될 수 있다.
상기 제1경사면과 제2경사면 사이에 상하방향으로 상기 외측면과의 이격거리가 동일한 중간면이 마련될 수 있다.
상기 바디는, 각각이 일 방향으로 연장 형성되고, 연장방향과 교차하는 방향으로 마주보도록 설치된 한 쌍의 장변부재; 및 각각이 상기 장변부재와 교차하도록 연장 형성되어, 상기 한 쌍의 장변부재 사이를 밀폐하도록 상호 마주보게 설치된 한 쌍의 단변부재;를 포함하고, 상기 제1 및 제2경사면은 상기 단변부재 및 장변부재 중 적어도 어느 하나의 내측면에 마련될 수 있다.
상기 한 쌍의 단변부재의 이격거리가 하측으로 갈수록 감소하도록 기울어지게 설치되고, 상기 장변부재와 맞닿는 상기 단변부재의 측면이 하측으로 갈수록 상기 단변부재의 폭 방향 중심쪽으로 경사진 형상일 수 있다.
상기 바디는 주조되는 주편 모서리에 모따기면을 형성하도록, 상기 단변부재의 연장방향의 양측 단부에 상기 내부공간쪽으로 돌출되게 형성된 돌출부재를 포함할 수 있다.
상기 장변부재 및 단변부재 중 적어도 하나의 내측면으로부터 상기 내부공간쪽으로 돌출되게 형성되며, 하측으로 갈수록 상기 내측면으로부터 내부공간쪽으로의 돌출길이가 감소하는 볼록부재를 포함하고, 상기 볼록부재의 폭은 상기 바디의 폭에 비해 짧을 수 있다.
상기 볼록부재의 높이는 상기 바디의 높이에 비해 짧을 수 있다.
상기 볼록부재는 상기 바디 내측면의 상단(PU)으로부터 제3거리(S3) 만큼 이격된 제3지점(P3)까지 연장 형성되며, 상기 제3거리(S3)는 상기 제1거리(S1)에 비해 길고, 제2거리(S2)에 비해 짧을 수 있다.
상기 볼록부재가 하측으로 갈수록 돌출길이가 감소하는 기울기는, 상기 바디의 상단(PU)과 상기 제3지점(P3) 사이의 제3변곡지점(IP3)을 기준으로 기울기가 바뀌며,
상기 볼록부재에서, 상기 제3변곡지점(IP3) 하측영역과 외측면이 이루는 각도가 상기 제3변곡지점(IP3) 상측영역과 외측면이 이루는 각도에 비해 클 수 있다.
상기 제3변곡지점(IP3)은 복수개로 마련되고, 복수의 상기 제3변곡지점(IP3)은, 상기 바디 내측면의 상단(PU)과 상기 제3지점(P3) 사이의 서로 다른 위치에 마련될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 응고셸 수축에 대한 보상율이 향상된다. 즉, 바디의 내측면에 마련된 경사면과 볼록부재에 의해, 응고셸의 장변방향 및 단변방향 수축에 대한 보상율이 향상된다. 특히, 주형 내부공간 상부에서의 응고셸 수축에 대한 보상율이 향상된다. 따라서, 응고셸의 수축으로 인해 주형의 내측면과 응고셸 사이에 갭(gap)이 발생되는 것을 억제하거나 방지할 수 있고, 이로 인한 응고 지연 현상을 억제하거나 방지할 수 있다. 이에 따라, 주편 표면의 결함 발생 및 브레이크 아웃 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.
또한, 주형의 내측면에 마련된 경사면에 의해, 주형의 내측면과 주편 간의 마찰을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 주형의 수명을 연장시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 주형을 포함하는 주조장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 주형을 도시한 입체도이고, 도 3은 주형의 분해 사시도이다.
도 4는 한 쌍의 단변부의 설치 상태를 설명하기 위하여, 도 2의 'A' 측에서 바라본 정면도이다.
도 5는 도 2의 단변부를 B-B'를 따라 절단하여 'A' 측에서 바라본 단면도이다.
도 6은 도 2의 단변부를 'C' 측에서 바라본 정면도이다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 주형에 있어서, 상부에 형성된 응고셸(도 7의 (a)) 및 하부에 형성된 응고셸(도 7의 (b))을 설명하는 도면이다.
도 8의 (a)는 본 발명의 제1실시예에 따른 단변부의 입체도이다.
도 8의 (b)는 도 8의 (a)를 'D' 측에서 바라본 정면도이다.
도 8의 (c)는 도 8의 (a)를 E-E'를 따라 절단하여 'F' 측에서 바라본 단면도이다.
도 8 (d)는 도 8 (c)의 상하방향(Z축 방향)에서 각 위치인 ⓐ, ⓑ, ⓒ에서의 상면도이다.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 단변부에 있어서, 단변부 내측면의 연장 길이를 설명하기 위한 도면이다.
도 10 및 도 11은 제1실시예의 제1 및 제2변형예에 따른 주형의 단변부를 도시한 도면이다.
도 12는 제1실시예의 제3변형예에 따른 주형의 단변부를 도시한 도면이다.
도 13 내지 도 15는 제1실시예의 제4 내지 제6변형예에 따른 주형의 단변부를 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 제2실시예에 따른 주형을 도시한 입체도이고, 도 17은 분해 사시도이다.
도 18은 본 발명의 제3실시예에 따른 주형을 도시한 입체도이다.
도 19는 본 발명의 제3실시예에 따른 주형의 단변부를 도시한 입체도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 구성요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 주형을 포함하는 주조장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 주조장치는 래들(10)로부터 용강을 공급받아 저장하는 턴디시(20), 턴디시(20)로부터 용강을 공급받아 일정한 형상으로 초기 응고시키는 주형(mold)(3000), 턴디시(20)의 용강을 주형(3000)으로 공급하는 노즐(22)을 포함한다.
또한, 주조장치는 주형(3000)의 하측에 설치되며, 주형(3000)으로부터 인발된 미응고 주편(1)으로 냉각수를 분사하여 완전 응고시키는 냉각부(40)를 포함한다. 여기서, 냉각부(40)는 복수의 세그먼트(segment)(41)를 포함한다. 그리고, 복수의 세그먼트(41) 각각은 주편(1)이 이동하는 힘에 의해 회전 가능한 복수의 롤 및 복수의 롤 사이에 위치되어 주편(1)으로 냉각수를 분사하는 노즐을 구비하는 수단일 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 제1실시예에 다른 주형에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 주형을 도시한 입체도이고, 도 3은 주형의 분해 사시도이다. 도 4는 한 쌍의 단변부의 설치 상태를 설명하기 위하여, 도 2의 'A' 측에서 바라본 정면도이다. 도 5는 도 2의 단변부를 B-B'를 따라 절단하여 'A' 측에서 바라본 단면도이다. 도 6은 도 2의 단변부를 'C' 측에서 바라본 정면도이다. 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 주형에 있어서, 상부에 형성된 응고셸(도 7의 (a)) 및 하부에 형성된 응고셸(도 7의 (b))을 설명하는 도면이다.
여기서, 도 5는 단변부의 내측면에 대한 구체적인 설명을 위하여, 단변부를 지면에 대해 수직으로 세운 상태를 도시한 것이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 주형(3000)은 내부공간(IS)을 가지며, 내부공간(IS)을 향하는 내측면(if)에 하측으로 갈수록 외측면(of)과 멀어지게 경사진 제1경사면(sf1)과, 제1경사면(sf1)의 하측에 마련되며 하측으로 갈수록 외측면(of)과 가까워지게 기울어진 제2경사면(sf2)이 마련된 바디(3100)를 포함한다.
또한, 주형(3000)은 바디(3100)의 내측면(if)으로부터 내부공간(IS)쪽으로 돌출되게 형성되며, 하측으로 갈수록 바디(3100)의 내측면(if)으로부터 내부공간(IS)쪽으로의 돌출길이(PL)(도 5 참조)가 감소하도록 마련된 볼록부재(3122)를 포함한다.
바디(3100)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 각각이 일 방향(X축 방향)으로 연장 형성되며, 연장방향과 교차하는 방향(Y축 방향)으로 이격 설치된 한 쌍의 장변부재(이하, 제1 및 제2장변부재(3111)) 및 각각이 장변부재(3111)의 연장방향(X축 방향)과 교차 또는 직교하는 방향(Y축 방향)으로 연장 형성되며, 장변부재(3111)의 연장방향으로 이격 설치된 한 쌍의 단변부재(3121)(이하, 제1 및 제2단변부재(3121))를 포함한다.
이러한 바디(3100)의 내측면(if)에는 볼록부재(3122)가 설치되는데, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 단변부재(3121)의 내측면에 볼록부재(3122)가 설치될 수 있다. 이하에서는 단변부재(3121) 및 단변부재(3121)에 설치된 볼록부재(3122)를 포함하는 구성을 단변부(3120)라 정의한다. 이러한 경우, 주형(3000)은 제1 및 제2장변부재(3111)와, 볼록부재(3122)를 구비하는 제1 및 제2단변부(3120)를 포함하는 것으로 설명될 수 있다.
상술한 바와 같은 제1 및 제2장변부재(3111)와, 제1 및 제2단변부재(3121)가 상호 연결 또는 결합되어 내부공간(IS)을 가지는 바디(3100)가 마련된다. 예컨대, Y축 방향을 기준으로 제1 및 제2단변부재(3121) 각각의 일단이 제1장변부재(3111)의 내측면에 연결되고, 타단이 제2장변부재(3111)의 내측면에 연결된다. 그리고, 제1단변부재(3121)와 제2단변부재(3121)는 X축 방향으로 나열되어 이격 배치된다. 이때, 제1단변부재(3121)와 제2단변부재(3121) 간의 이격거리가 제1장변부재(3111)와 제2장변부재(3111) 간의 이격거리에 비해 크도록 배치한다. 이에 따라, 내부공간(IS)의 형상이 사각형인 바디(3100)가 마련된다. 보다 구체적으로는, X축 방향의 길이가 Y축 방향의 길이에 비해 긴 직사각형의 내부공간(IS)을 가지는 바디(3100)가 마련된다.
이하에서는 장변부재(3111) 및 단변부재(3121) 각각의 연장방향을 폭 방향이라 정의한다. 이에, 장변부재(3111) 및 단변부재(3121) 각각의 연장방향의 길이는 '폭'으로 정의될 수 있다. 따라서, 장변부재(3111)의 폭은 X축 방향의 길이이고, 단변부재(3121)의 폭은 Y축 방향의 길이이다. 또한, 장변부재(3111) 및 단변부재(3121) 각각의 수평방향에 있어서, 폭 방향과 교차하는 방향의 길이를 '두께'로 정의한다. 이에, 장변부재(3111)의 두께는 Y축 방향의 길이이고, 단변부재(3121)의 두께는 X축 방향의 길이이다.
제1단변부재(3121)와 제2단변부재(3121)를 상호 마주보게 설치하는데 있어서, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 하측으로 갈수록 그 이격거리(SL)가 감소하도록 상기 제1 및 제2단변부재(3121)를 기울여 설치한다. 보다 구체적으로, 제1 및 제2단변부재(3121)의 내측면(if) 중, 적어도 제2경사면(sf2) 간의 이격거리(SL)가 하측으로 갈수록 감소하도록, 제1 및 제2단변부재(3121)를 기울어지게 설치한다. 이에, 주형(3000)의 내부공간(IS)에 있어서 그 장변방향의 길이가 하측으로 갈수록 감소한다. 이와 같이, 제1 및 제2단변부재(3121) 간의 이격거리(SL)가 하측으로 갈수록 감소하게 설치하는 것은, 응고셸(C)의 장변방향 수축을 보상하기 위함이다. 보다 구체적으로, 제1 및 제2장변부재(3111)를 따라 용강(M)이 응고되어 형성된 응고셸(이하, 장변 응고셸(LC))(도 7 참조)이 상기 제1 및 제2장변부재(3111)의 연장방향으로 수축하는데 있어서, 그 수축을 보상하기 위함이다.
또한, 제1 및 제2단변부재(3121) 각각은 도 6에 도시된 바와 같이, 그 하측으로 갈수록 그 연장길이 즉, 폭(SW)이 감소하도록 마련된다. 다른 말로 설명하면, 제1 및 제2단변부재(3121) 각각은 하측으로 갈수록, 주형(3000)의 단변방향인 Y축 방향의 연장길이(SW)가 감소하도록 마련된다. 이에, Y축 방향을 기준으로 제1 및 제2단변부재(3121)의 일단 및 타단에 해당하는 양 측면이 경사지게 마련된다. 즉, 제1 및 제2단변부재(3121)의 측면은 하측으로 갈수록 폭 방향 중심과 가까워지도록 경사진 형상이다. 그리고 이러한 제1 및 제2단변부재(3121) 각각의 측면에 제1 및 제2장변부재(3111)가 연결된다. 따라서 제1 및 제2장변부재(3111)는 하측으로 갈수록 그 이격거리가 감소하도록 설치된다.
이와 같이, 단변부재(3121)의 측면을 경사지게 형성하여, 상기 단변부재(3121)와 맞닿게 설치되는 한 쌍의 장변부재(3111)가 하측으로 갈수록 상호 가까워지도록 설치하는 것은, 응고셸(C)의 단변방향 수축을 보상하기 위함이다. 즉, 제1 및 제2단변부재(3121)를 따라 형성된 용강(M)이 응고되어 형성된 응고셸(이하, 단변 응고셸(SC))(도 7 참조)이 상기 제1 및 제2단변부재(3121)의 연장방향으로 수축하는데 있어서, 그 수축을 보상하기 위함이다.
이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 제1실시예에 따른 주형에 있어서, 바디의 내측면에 대해 설명한다.
바디(3100)의 내측면은 상술한 바와 같은 제1 및 제2경사면(sf1, sf2)을 포함하도록 마련된다. 이때, 바디(3100)를 구성하는 장변부재(3111) 및 단변부재(3121) 중, 도 3 내지 도 6과 같이, 단변부재(3121)의 내측면(if)이 제1 및 제2경사면(sf1, sf2)을 포함하도록 마련될 수 있다. 이때, 제1 및 제2단변부재(3121)는 동일한 형상이므로, 단변부재(3121)로 통칭하여 설명한다.
상술한 바와 같이, 바디(3100)는 장변부재(3111) 및 단변부재(3121)를 포함한다. 이에, 바디(3100)의 내측면(if)은 장변부재(3111) 및 단변부재(3121)의 내측면을 의미하는 것이다. 따라서, 바디(3100)의 내측면(if)과 장변부재 및 단변부재의 내측면(if)을 동일한 도면부호 'if'로 설명한다. 또한, 바디의 외측면과 장변부재 및 단변부재의 외측면을 동일한 도면부호 'of'로 설명한다. 그리고, 바디(3100)는 주형(3000)의 구성이므로, 단변부재(3121) 및 장변부재(3111) 각각의 내측면 및 외측은 주형(3000)의 내측면 및 외측면을 의미하는 것일 수 있다.
단변부재(3121)는 주형(3000)의 내부공간을 향하는 내측면(if)이 경사면을 포함하도록 마련된다. 즉, 주형(3000)의 내측면(if)은 경사면을 포함하며, 경사면은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 하측으로 갈수록 외측면(of)과 멀어지게 기울어진 제1경사면(sf1)과, 제1경사면(sf1)의 하측에 마련되며, 하측으로 갈수록 외측면(of)과 가까워지게 기울어진 제2경사면(sf2)을 포함한다. 그리고 내측면(if)은 제1경사면(sf1)과 제2경사면(sf2) 사이에 위치되는 면인 중간면(cf)을 포함할 수 있다. 즉, 단변부재(3121)의 내측면(if)은 제1경사면(sf1), 중간면(cf) 및 제2경사면(sf2)을 포함하고, 제1경사면(sf1), 중간면(cf), 제2경사면(sf2) 순으로 연속으로 나열되도록 형성된다.
그리고, 도 4 및 도 5를 참조하면, 제1경사면(sf1), 중간면(cf), 제2경사면(sf2)은 서로 다른 경사를 가지도록 마련된다. 이는 단변부재(3121)의 내측면(if)이 다단경사를 가지는 것으로 설명될 수 있고, 보다 구체적으로 3단 경사를 가지는 것으로 설명될 수 있다.
단변부재(3121)의 내측면(if) 중, 제1경사면(sf1)과 중간면(cf)의 연결지점이 그 경사가 변하기 시작하는 지점이고, 중간면(cf)과 제2경사면(sf2)의 연결지점이 그 경사가 변하기 시작하는 지점이다. 따라서, 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 제1경사면(sf1)과 중간면(cf) 사이의 지점을 제1지점(P1), 중간면(cf)과 제2경사면(sf2) 사이의 지점을 제2지점(P2)으로 명명한다. 그리고, 단변부재(3121)의 상단(PU)으로부터 하단(PL)까지의 길이를 단변부재(3121)의 높이(H1)라 명명한다.
제1경사면(sf1)은 바디(3100) 내측면(if)의 상부에 형성되는 경사면으로서, 단변부재(3121) 내측면(if)의 최상단(PU)으로부터 하측으로 소정길이로 연장되게 형성된다. 이때, 제1경사면(sf1)은 상술한 바와 같이, 하측으로 갈수록 외측면(of)과 멀어지도록 기울어지게 또는 경사지게 마련된다. 이를 다른 말로 설명하면, 제1경사면(sf1)은 하측으로 갈수록 주형(3000)의 내부공간(IS)의 중심과 가까워지도록 경사지게 마련된다. 이에, 단변부재(3121) 중, 제1경사면(sf1)이 마련된 부위는 하측으로 갈수록 그 두께가 두꺼워지는 형상일 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1경사면(sf1)은 단변부재(3121)의 상단(PU)으로부터 제1지점(P1)까지 연장되도록 형성된다. 이때, 제1경사면(sf1)은 단변부재(3121)의 상단(PU)으로부터 제1지점(P1)까지 일정한 기울기를 가지도록 마련될 수 있다. 즉, 기울기의 변화 또는 변곡점 없이 일정한 기울기로 마련될 수 있다.
제1지점(P1)은 단변부재(3121)의 상단(PU)으로부터 하측으로 제1거리(S1)만큼 떨어진 지점으로 설명될 수 있다. 이에, 제1경사면(sf1)은, 단변부재(3121)의 상단(PU)으로부터 하측으로 제1거리(S1)만큼 이격된 제1지점(P1)까지 연장형성된 것으로 설명될 수 있다. 제1거리(S1)는 단변부재 높이(H1)의 15% 이상, 25% 이하일 수 있다. 이에, 제1지점(P1)은 단변부재의 상단(PU)으로부터 하측으로, 단변부재(3121) 높이(H1)의 15% 이상, 25% 이하의 길이로 이격된 지점인 것으로 설명될 수 있다. 이에, 제1경사면(sf1)은 단변부재(3121)의 상단(PU)과 제1지점(P1) 간의 이격거리(S1)가 단변부재(3121) 높이(H1)의 15% 이상, 25% 이하가 되도록 연장형성된다.
제2경사면(sf2)은 바디(3100) 내측면(if)의 하부에 형성되는 경사면으로서, 제1경사면(sf1)의 하측에 마련된다. 이때, 제2경사면(sf2)은 상술한 바와 같이, 하측으로 갈수록 외측면(of)과 가까워지도록 기울어지게 마련된다. 이에, 단변부재(3121) 중, 제2경사면(sf2)이 마련된 부위는 하측으로 갈수록 그 두께가 얇아지는 형상일 수 있다.
이러한 제2경사면(sf2)은 도 5에 도시된 바와 같이, 제1지점(P1)의 하측 위치인 제2지점(P2)으로부터 단변부재(3121)의 하단(PL)까지 연장 형성된다. 이때, 제2경사면(sf2)은 제2지점(P2)에서부터 단변부재(3121) 하단(PL)까지 일정한 기울기를 가지도록 마련될 수 있다. 즉, 기울기의 변화 또는 변곡점 없이 일정한 기울기로 마련될 수 있다.
제2지점(P2)은 단변부재(3121)의 상단(PU)으로부터 하측으로 제1거리(S1)보다 긴 제2거리(S2)만큼 떨어진 지점이다. 이에, 제2경사면(sf2)은, 단변부재(3121)의 상단(PU)으로부터 하측으로 제2거리(S2)만큼 이격된 제2지점(P2)에서부터 단변부재(3121) 하단(PL)까지 연장 형성되는 것으로 설명될 수 있다. 제2거리(S2)는 단변부재(3121) 높이(H1)의 40% 초과, 50% 이하일 수 있다. 이에, 제2경사면(sf2)은, 단변부재(3121)의 상단(PU)으로부터 하측으로 단변부재(3121) 높이(H1)의 40% 초과, 50% 이하의 제2거리(S2)로 이격된 제2지점(P2)에서부터 단변부재(3121) 하단(PL)까지 연장 형성된다.
중간면(cf)은 제1경사면(sf1)과 제2경사면(sf2) 사이에 마련되는 면으로서, 상하방향으로 외측면(of)과의 이격거리가 동일하도록 마련된 면이다. 이에, 단변부재(3121) 중, 중간면(cf)이 마련된 부위는 상하방향으로 그 두께가 변하지 않는 또는 일정한 형상일 수 있다.
중간면(cf)은 제1지점(P1)부터 제2지점(P2)까지 연장 형성된다. 다른 말로 설명하면, 중간면(cf)은 단변부재(3121)의 상단(PU)으로부터 하측으로 제1거리(S1)만큼 이격된 지점(제1지점(P1))에서부터 제2거리(S2)만큼 이격된 지점(제2지점(P2))까지 연장 형성된다. 이러한 중간면(cf)은 단변부재(3121)를 도 5와 같이 지면에 수직인 상태로 배치시켰을 때, 경사지지 않는 즉, 지면에 대해 수직이 되도록 마련될 수 있다.
상술한 바와 같이, 단변부재(3121)의 상부 내측면인 제1경사면(sf1)을 하측으로 갈수록 외측면(of)과 멀어지도록 기울어지게 형성한다. 이는 응고수축이 상대적으로 크게 일어나는 주형(3000) 내 상부에서 응고셸(C)의 장변방향 수축을 추가적으로 더 보상해주기 위함이다. 즉, 제1 및 제2단변부재(3121)를 마주보도록 설치하는데 있어서, 상술한 바와 같이 하측으로 갈수록 상호간의 이격거리가 가까워지도록 기울어지게 설치함으로써 장변방향의 응고수축을 보상할 수 있다. 여기에 단변부재(3121)의 내측면(if)에 제1경사면(sf1)을 마련함으로써, 장변방향의 응고수축을 추가로 더 보상할 수 있다. 이는, 주형(3000) 내부공간(IS)의 장변방향의 길이가 하측으로 갈수록 감소하는 감소율에 있어서, 단변부재(3121)를 기울어지게 설치함으로써 발생되는 감소율에 제1경사면(sf1)으로 인한 감소율이 더 추가로 더해지기 때문이다.
이에, 단변부재(3121)에 제1경사면(sf1)이 마련되는 경우, 그렇지 않은 경우에 비해, 주형(3000) 내부공간의 장변방향(X축 방향) 길이가 하측으로 갈수록 감소하는 감소율이 크다. 따라서, 단변부재(3121)에 제1경사면(sf1)이 마련되는 경우, 그렇지 않은 경우에 비해 주형(3000) 장변방향의 응고수축 보상율이 향상된다. 특히 응고수축이 크게 발생되는 주형(3000) 내 상부에서의 보상율이 향상된다. 이로 인해, 장변 응고셸(LC)(도 7 참조)과 단변부재(3121) 간의 갭이 발생되는 것을 억제 또는 방지할 수 있고, 응고셸(LC)의 수축에 따른 표면 크랙 및 브레이크 아웃 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.
또한, 제2경사면(sf2)은 하측으로 갈수록 외측면(of)과 가까워지도록 기울어지게 형성된다. 이는 주형(3000) 내 하부에서 용강이 응고되어 형성된 주편(1)과 단변부재(3121) 내측면 간의 마찰을 억제시키기 위함이다. 즉, 장변방향 응고수축을 보상하기 위해, 제1 및 제2단변부재(3121)는 하측으로 갈수록 상호간의 이격거리가 가까워지도록 기울어지게 설치된다. 이에, 주형(3000) 내 하부에서는 제1단변부재(3121)와 제2단변부재(3121) 간의 이격거리가 큰 폭으로 작아지게 되는데, 주편(1)이 주형(3000)의 하측으로 인발될 때 주편(1)과 단변부재(3121) 간에 마찰이 발생될 수 있다. 그러나, 단변부재(3121)에 제2경사면(sf2)을 형성함으로써, 주편(1)과 단변부재(3121) 간의 마찰을 억제 또는 방지할 수 있다.
이는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제2경사면(sf2)이 하측으로 갈수록 외측면과 가까워지도록 마련되는 경우 그렇지 않고 수직면으로 마련되는 경우에 비해, 주형(3000) 내부공간(IS)의 중심과의 이격거리를 크게 할 수 있고, 이에 따라, 주편(1)과 단변부재(3121) 간의 밀착력을 줄일 수 있기 때문이다. 그리고, 주편(1)과 단변부재(3121) 간의 마찰력이 감소됨에 따라 단변부재(3121)의 마모를 저감시킬 수 있고, 이에 단변부재(3121) 즉, 주형(3000)의 수명을 연장시킬 수 있다.
한편, 주형(3000)의 내부공간(IS)에 있어서 상부에서 응고셸의 수축량이 가장 크고, 하측으로 갈수록 수축량이 감소한다. 그리고, 중간면(cf)이 마련되는 위치는 주형(3000)의 중앙부로서, 상부에 비해서는 수축량이 작지만, 하부에 비해서는 수축량이 크다. 이에, 중앙부에서의 수축량을 보상해 줄 필요가 있다.
그런데, 중간면(cf)이 없이 제1지점(P1)에서부터 제2경사면(sf2)을 연속으로 형성하는 경우, 주형(3000) 내부공간의 중앙부에 있어서, 하측으로 갈수록 장변방향의 길이가 감소하는 감소율이 작아질 수 있다. 이에, 주형(3000) 내부공간(IS)의 중앙부에서의 응고수축을 충분히 보상하지 못할 수 있다.
또한, 제1경사면(sf1)을 2지점(P2)까지 연장하여 형성하는 경우, 주형(3000) 내부공간(IS)의 중앙부에서 응고셸이 수축하는 량에 비해 과도하게 보상되는 문제가 발생될 수 있다.
따라서, 제1경사면(sf1)과 제2경사면(sf2) 사이에 상하방향으로 외측면(of)과의 이격거리에 변화가 없는 또는 기울기 변화가 없는 중간면(cf)을 마련하는 것이 바람직하다.
볼록부재(3122)는 바디(3100)의 내측면(if)에 설치된다. 즉, 볼록부재(3122)는 바디(3100)의 내측면(if)으로부터 내부공간(IS)쪽으로 돌출되게 설치된다. 이때, 볼록부재(3122)는 도 2, 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이 단변부재(3121)의 내측면(if)에 설치될 수 있다.
이하, 도 2, 도 3, 도 8 및 도 9를 참조하여, 단변부재 및 볼록부재를 포함하는 단변부에 대해 설명한다.
도 8의 (a)는 본 발명의 제1실시예에 따른 단변부의 입체도이다. 도 8의 (b)는 도 8의 (a)를 'D' 측에서 바라본 정면도이다. 도 8의 (c)는 도 8의 (a)를 E-E'를 따라 절단하여 'F' 측에서 바라본 단면도이다. 도 8 (d)는 도 8 (c)의 상하방향(Z축 방향)에서 각 위치인 ⓐ, ⓑ, ⓒ에서의 상면도이다.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 단변부에 있어서, 단변부 내측면의 연장 길이를 설명하기 위한 도면이다.
도 2, 도 3 및 도 8의 (a)를 참조하면, 단변부재(3121)의 내측면(if)에 볼록부재(3122)가 설치된다. 즉, 볼록부재(3122)는 단변부재(3121)의 내측면(if)으로부터 주형(3000)의 내부공간(IS)쪽으로 돌출되게 설치된다.
볼록부재(3122)는 단변부재(3121)의 연장방향 즉, 폭 방향(Y축 방향)으로 연장 형성된다. 이때, 볼록부재(3122)는 그 연장방향의 양 끝단으로부터 중심으로 갈수록 돌출길이(PL)가 증가하는 형상이다. 다른 말로 하면, 볼록부재(3122)는 폭 방향의 중심으로부터 양 끝으로 갈수록 돌출길이(PL)가 감소하는 형상일 수 있다. 이에, 볼록부재(3122)의 폭 방향에 있어서, 최대 돌출길이(PL)를 가지는 위치는 상기 볼록부재(3122)의 폭 방향의 중심일 수 있다. 이때, 볼록부재(3122)는 그 폭 방향의 중심이 단변부재(3121)의 폭 방향의 중심과 일치되도록 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 볼록부재(3122)는 그 폭 방향으로의 돌출길이(PL)가 일정 또는 동일한 형상으로 마련될 수도 있다.
볼록부재(3122)는 그 폭(PW)이 도 8의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 단변부재(3121)의 폭(SW)에 비해 작게 마련된다. 이에, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 볼록부재(3122)의 폭 방향 외측에 단변부재(3121)의 내측면(if)이 노출된다. 그리고, 볼록부재(3122)는 그 폭(PW)이 도 8의 (b) 및 (d)와 같이 상하방향으로 일정하도록 마련된다. 이에, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 볼록부재(3122)의 최상단과 최하단을 연결한 연결한 선(이하, 경계선(DL))이 곡률을 가지지 않는 직선일 수 있다.
볼록부재(3122)는 단변부재(3121) 내측면(if)의 상단(PU)으로부터 하측으로 연장 형성되는데, 이때, 도 8의 (c) 및 도 (d)에 도시된 바와 같이 하측으로 갈수록 그 돌출길이(PL)가 감소하도록 형성된다. 즉, 볼록부재(3122)는 그 상부에 비해 하부의 돌출길이(PL)가 짧다. 또한, 볼록부재(3122)는 도 8의 (c)와 같이 볼록부재(3122)의 돌출길이(PL)가 하측으로 갈수록 감소하는 감소 기울기가 일정하도록 마련될 수 있다.
볼록부재(3122)의 상하방향 연장길이는 단변부재(3121)의 높이(H1)에 비해 짧다. 즉, 볼록부재(3122)는 단변부재(3121)의 상단(PU)으로부터 하측으로 일 지점(이하, 제3지점(P3))까지 연장 형성된다. 이때, 단변부재(3121)의 상단상단(PU)과 제3지점(P3) 사이의 거리(이하, 제3거리(S3))는 제1거리(S1)에 비해 크고, 제2거리(S2)에 비해 짧다. 보다 구체적으로, 제3거리(S3)는 단변부재(3121) 높이(H1)의 30% 이상, 40% 이하일 수 있다. 이에, 제3지점(P3)은 단변부재(3121)의 상단(PU)으로부터 하측으로, 단변부재(3121) 높이(H1)의 30% 이상, 40% 이하의 길이로 이격된 지점인 것으로 설명될 수 있다. 즉, 단변부재(3121)의 상단(PU)과 제3지점(P3) 간의 이격거리(S3)가 단변부재(3121) 높이(H1)의 30% 이상, 40% 이하가 되도록 볼록부재(3122)를 연장 형성한다.
이와 같이, 단변부재(3121)의 내측면(if)에 주형(3000)의 내부공간쪽으로 돌출 또는 볼록하도록 볼록부재(3122)가 형성됨에 따라, 단변부(3120)의 내측면의 연장길이가 종래에 비해 길어진다. 여기서, 단변부(3120)의 내측면이란, 단변부재(3121)와 연결된 볼록부재(3122)의 일측면의 반대면인 타측면 및 볼록부재(3122)의 폭 방향 외측에 위치된 단변부재(3121)의 내측면(if)을 포함하는 면을 말한다. 또한, 단변부(3120) 내측면(if)의 연장 길이(SIL)란, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이 단변부(3120) 내측면의 Y축 방향의 양 끝단 중 하나인 일단(E1)에서부터 타단(E2)으로 향하는 경로의 길이를 의미한다.
단변부(3120)의 내측면은 볼록부재(3122)에 의해 직선이 아닌, 적어도 1회 이상 절곡된 곡선 형태이다. 그리고, 직선의 일단에서부터 타단으로 가는 경로에 비해(도 9의 (b) 참고), 곡선의 일단에서 타단으로 가는 경로의 길이(도 9의 (a) 참조)가 길다. 이에 단변부(3120) 내측면의 연장길이(SIL)는 볼록부재(3122)의 돌출길이(PL)가 길수록, 내측면의 일단(E1)에서부터 타단(E2)으로 향하는 경로가 증가하므로, 단변부(3120) 내측면의 연장길이(SIL)가 증가된다. 그리고, 볼록부재(3122)는 하측으로 갈수록 그 돌출길이(PL)가 감소한다. 이에, 단변부(3120) 내측면의 연장길이는 하측으로 갈수록 감소한다.
한편, 단변부재(3121)는 하측으로 갈수록 그 폭이 감소하도록 마련된다. 이에, 주형(3000) 내부공간의 단변방향의 길이가 하측으로 갈수록 감소한다. 이때, 단변부재(3121)에 볼록부재(3122)가 마련된 경우 그렇지 않은 경우에 비해, 주형(3000) 내부공간(IS)의 단변방향의 길이가 하측으로 갈수록 감소하는 감소율이 크다. 이는, 주형(3000) 내부공간(IS)의 단변방향의 길이가 하측으로 갈수록 감소하는 감소율에 있어서, 단변부재(3121)의 폭을 감소시켜 발생되는 감소율에, 하측으로 갈수록 돌출길이(PL)가 감소하도록 마련된 볼록부재(3122)로 인한 감소율이 더 추가로 더해지기 때문이다.
따라서, 주형(3000)은 볼록부재(3122)를 통해 단변방향 응고수축을 추가적으로 더 보상할 수 있다. 즉, 단변부재(3121)에 볼록부재(3122)를 설치함으로써, 단변방향의 응고수축을 추가로 더 보상할 수 있다. 이에, 주형(3000) 단변방향의 응고수축 보상율이 향상된다. 이로 인해, 단변 응고셸(SC)과 장변부재(3111) 간의 갭이 발생되는 것을 억제 또는 방지할 수 있고, 응고셸의 수축에 따른 표면 크랙 및 브레이크 아웃 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.
도 10 및 도 11은 제1실시예의 제1 및 제2변형예에 따른 주형의 단변부를 도시한 도면이다. 도 12는 제1실시예의 제3변형예에 따른 주형의 단변부를 도시한 도면이다.
상술한 제1실시예에서는 제1경사면(sf1)이 제1지점(P1)까지 일정한 기울기 즉, 일정한 경사도를 가지도록 형성되는 것을 설명하였다. 하지만 이에 한정되지 않고, 도 10에 도시된 제1변형예와 같이, 제1경사면(sf1)이 다단 경사를 가지도록 마련될 수 있다. 즉, 제1경사면(sf1)은 하측으로 갈수록 외측면(of)과 멀어지도록 경사지게 형성되되, 적어도 1회 이상 그 기울기가 바뀌도록 형성될 수 있다. 다른 말로 설명하면, 제1경사면(sf1)은 단변부재(3121)의 상단(PU)과 제1지점(P1) 사이의 일 지점(제1변곡지점(IP1))을 기준으로 기울기가 변하도록 마련될 수 있다. 이때, 제1변곡지점(IP1)을 기준으로 그 상측영역의 기울기에 비해 하측영역의 기울기가 작도록 마련한다. 이와 같이, 단변부재(3121)의 상단(PU)과 제1지점(P1)사이에 하나의 제1변곡지점(IP1)이 마련되는 경우, 제1경사면(sf1)은 2단의 경사를 가지도록 마련된 것으로 설명할 수 있다. 제1경사면(sf1)은 2단의 경사를 가지도록 마련되는 것에 한정되지 않고, 3단 이상의 경사를 가지도록 마련될 수 있다. 이를 위해, 제1변곡지점(IP1)은 2개 이상으로 마련될 수 있다.
또한, 상술한 제1실시예에서는 제2경사면(sf2)이 제2지점(P2)으로부터 단변부재(3121) 하단까지 일정한 기울기 또는 일정한 경사도를 가지도록 형성되는 것을 설명하였다. 하지만 이에 한정되지 않고, 도 11에 도시된 제2변형예와 같이, 제2경사면(sf2)이 다단 경사를 가지도록 마련될 수 있다. 즉, 제2경사면(sf2)은 하측으로 갈수록 외측면(of)과 가까워지도록 경사지게 형성되되, 적어도 1회 이상 그 기울기가 바뀌도록 형성될 수 있다. 다른 말로 설명하면, 제2경사면(sf2)은 제2지점(P2)과 단변부재(3121)의 하단(PL) 사이의 일 지점(제2변곡지점(IP2))을 기준으로 기울기가 변화한다. 이때, 제2변곡지점(IP2)을 기준으로 그 상측영역의 기울기에 비해 하측영역의 기울기가 크도록 마련한다. 이와 같이, 제2지점(P2)과 단변부재(3121) 하단(PL) 사이에 하나의 제2변곡지점(IP2)이 마련되는 경우, 제2경사면(sf2)은 2단의 경사를 가지게 된다. 제2경사면(sf2)은 2단의 경사를 가지도록 마련되는 것에 한정되지 않고, 3단 이상의 경사를 가지도록 마련될 수 있다. 이를 위해, 제2변곡지점(IP2)은 2개 이상으로 마련될 수 있다.
또한, 상술한 제1실시예에서는 볼록부재(3122)가 단변부재(3121)의 상단(PU)으로부터 제3지점(P3)까지 돌출길이(PL)가 일정한 비율로 감소하는 것을 설명하였다. 즉, 제1실시예에 따른 볼록부재(3122)는 단변부재(3121)의 상단(PU)으로부터 제3지점(P3)까지 일정한 경사도를 가지도록 마련된다.
하지만 이에 한정되지 않고, 도 12에 도시된 제3변형예와 같이, 볼록부재(3122)가 다단 경사를 가지도록 마련될 수 있다. 즉, 볼록부재(3122)는 하측으로 갈수록 그 돌출길이(PL)가 감소하도록 형성되되, 적어도 1회 이상 감소되는 정도가 바뀌도록 형성될 수 있다. 다른 말로 설명하면, 볼록부재(3122)는 단변부재(3121)의 상단으로부터 제3지점(P3)까지 연장 형성되는데 있어서, 적어도 1회 이상 그 기울기가 바뀌도록 형성될 수 있다. 즉, 볼록부재(3122)는 단변부재(3121) 상단(PU)과 제3지점(P3) 사이의 일 지점(제3변곡지점(IP3))을 기준으로 기울기가 바뀌도록 형성된다. 그리고, 제3변곡지점(IP3)을 기준으로 그 상측영역의 기울기에 비해 하측영역의 기울기가 크도록 마련한다.
제3변곡지점(IP3)은 도 12에 도시된 바와 같이 예컨대 제1지점(P1)과 동일할 수 있다. 물론, 제3변곡지점(IP3)은 단변부재(3121) 상단(PU)과 제3지점(P3) 사이의 어떠한 위치가 되어도 무방하다.
이와 같이, 제3지점(P3)과 단변부재(3121) 하단(PL) 사이에 하나의 제3변곡지점(IP3)이 마련되는 경우, 볼록부재(3122)는 상하방향으로 2단의 경사를 가지게 된다. 물론, 볼록부재(3122)는 2단의 경사를 가지도록 마련되는 것에 한정되지 않고, 3단 이상의 경사를 가지도록 마련될 수 있다. 이를 위해, 제3변곡지점(IP3)은 2개 이상으로 마련될 수 있다.
도 13 내지 도 15는 제1실시예의 제4 내지 제6변형예에 따른 주형의 단변부를 도시한 도면이다. 여기서, 도 13 내지 도 15 각각의 (a) 내지 (d)는 도 8의 (a) 내지 (d)에서 설명한 방법과 동일한 방법으로 도시한 도면이다.
상기에서 설명한 제1실시예 및 제1 내지 제3변형예에서는 볼록부재(3122)의 폭(PW)이 상하방향으로 변하지 않고 동일하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 도 13 내지 도 15에 도시된 제4 내지 제6변형예와 같이 하측으로 갈수록 볼록부재(3122)의 폭(PW)이 감소하는 형상일 수 있다. 즉, 볼록부재(3122)는 그 돌출길이(PL)가 하측으로 갈수록 감소하면서, 이와 동시에 하측으로 갈수록 그 폭(PW)도 함께 감소하는 형상일 수 있다.
이와 같이, 볼록부재(3122)의 폭(PW)이 하측으로 갈수록 감소하는데 있어서, 그 감소율이 도 13과 같이 일정할 수 있다. 이에, 도 13에 도시된 바와 같이 볼록부재의 최상단과 최하단을 연결한 연결한 선 즉, 경계선(DL))이 곡률을 가지지 않는 직선일 수 있다.
하지만, 이에 한정되지 않고, 도 14 및 도 15에 도시된 제5 및 제6변형예와 같이, 그 경계선(DL)이 곡률을 가지도록 마련될 수 있다. 이때, 도 14의 제5변형예와 같이 그 경계선(DL)이 볼록부재(3122)의 외측으로 볼록한 또는 양의 곡률을 가지는 형상일 수 있다. 또한, 도 15에 도시된 제6변형예와 같이 볼록부재는 그 경계선(DL)이 볼록부재(3122)의 내측으로 오목한 또는 음의 곡률을 가지는 형상일 수 있다. 이와 같이, 경계선(DL)이 양의 곡률 또는 음의 곡률을 가지도록 마련된다는 것은, 볼록부재(3122)의 폭(PW)이 하측으로 갈수록 감소하는데 있어서, 그 감소율이 일정하지 않음을 의미한다.
도 16은 본 발명의 제2실시예에 따른 주형을 도시한 입체도이고, 도 17은 분해 사시도이다.
상술한 제1실시예에서는 단변부재(3121)의 내측면(if)이 제1 및 제2경사면(sf1, sf2)과, 중간면(cf)을 포함하고, 단변부재(3121)에 볼록부재(3122)가 설치되는 것을 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 단변부재(3121) 뿐만 아니라, 도 16 및 도 17에 도시된 제2실시예와 같이 장변부재(3111)의 내측면(if)이 제1 및 제2경사면(sf1, sf2)과, 중간면(cf)을 포함하고, 장변부재(3111)에 볼록부재(3112)가 설치될 수 있다. 이때, 장변부재(3111) 및 장변부재(3111)에 설치된 볼록부재(3112)를 포함하는 구성을 장변부(3110)로 정의할 수 있다. 이러한 경우, 주형(3000)은 볼록부재(3112)를 구비하는 제1 및 제2장변부(3110), 볼록부재(3122)를 구비하는 제1 및 제2단변부(3120)를 포함하는 것으로 설명될 수 있다..
그리고, 장변부재(3111)의 제1 및 제2경사면(sf1, sf2)은 제1실시예, 제1 및 제2변형예가 적용될 수 있다. 또한, 장변부재(3111)에 설치되는 볼록부재(3112)는 제1실시예, 제3 내지 제6변형예가 적용될 수 있다.
도 18은 본 발명의 제3실시예에 따른 주형을 도시한 입체도이다. 도 19는 본 발명의 제3실시예에 따른 주형의 단변부를 도시한 입체도이다.
이하, 도 18 및 도 19를 참조하여, 본 발명의 제3실시예에 따른 주형에 대해 설명한다. 이때, 상술한 실시예들과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 설명한다.
제3실시예에 따른 주형(3000)은 모따기된 챔퍼드 주형(CHAMFERED MOLD)일 수 있다. 즉, 주형(3000)은 내측면(if)에 제1 및 제2경사면(sf1, sf2) , 중간면(cf)이 마련되고, 코너에 돌출부재(3123)가 마련된 바디(3100) 및 바디(3100)의 내측면(if)으로부터 내부공간(IS)쪽으로 돌출되게 형성되며, 하측으로 갈수록 바디(3100)의 내측면(if)으로부터 내부공간쪽으로의 돌출길이가 감소하도록 마련된 볼록부재(3122)를 포함한다.
이때, 제1 및 제2경사면(sf1, sf2)과, 중간면(cf)은 단변부재(3121)의 내측면(if)에 마련될 수 있다. 또한, 단변부재(3121)의 내측면(if)에 볼록부재(3122)가 설치될 수 있다. 여기서, 제1 및 제2경사면(sf1, sf2)은 제1실시예, 제1 및 제2변형예가 적용될 수 있고, 볼록부재(3122)는 제1실시예, 제3 내지 제6변형예가 적용될 수 있다.
돌출부재(3123)는 바디(3100)의 내측면(if)으로부터 내부공간쪽으로 돌출되게 형성되는데, 도 18 및 도 19와 같이 단변부재(3121)의 내측면(if)으로부터 돌출되게 설치될 수 있다. 이때, 돌출부재(3123)는 단변부재(3121)의 연장방향의 양 가장자리에 위치되도록 마련된다. 즉, Y축 방향을 기준으로 단변부재(3121)의 양 가장자리의 내측면(if)으로부터 주형(3000)의 내부공간(IS)쪽으로 돌출되게 마련된다. 돌출부재(3123)는 주형(3000)에 모따기를 형상을 만드는 구성으로서, 모따기 돌출부재(3123)으로 명명될 수 있다.
이러한 챔퍼드 주형(CHAMFERED MOLD)에 있어서, 볼록부재(3112)가 장변부(3110)에도 추가로 마련될 수도 있다.
상술한 실시예들에서는 주형(3000)이 서로 길이가 다른 장변부재(3111)와 단변부재로 구성되어, 대략 직사각형의 형상인 것을 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 주형(3000)은 그 형상이 정사각형의 형상으로 마련될 수도 있다.
이와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 주형(3000)에 의하면, 응고셸(C)의 수축에 대한 보상율이 향상된다. 즉, 바디(3100)의 내측면(if)에 마련된 경사면과, 볼록부재에 의해 응고셸의 장변방향 및 단변방향의 수축에 대한 보상율이 함께 향상된다. 특히, 주형(3000) 내부공간(IS)의 상부에서의 응고셸의 수축에 대한 보상율이 향상된다. 이에, 응고셸의 수축으로 인해 주형(3000) 내측면과 응고셸 사이에 갭(gap)이 발생되는 것을 억제하거나 방지할 수 있고, 이로 인한 응고 지연 현상을 억제하거나 방지할 수 있다. 따라서, 주편 표면의 결함 발생 및 브레이크 아웃 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.
또한, 주형(3000)의 내측면(if)에 마련된 경사면에 의해 주형(3000)의 내측면(if)과 주편 간의 마찰을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 주형(3000)의 수명을 연장시킬 수 있다.
3000: 주형 3100: 바디
3111: 장변부재 3121: 단변부재
3112, 3122: 볼록부재 if: 내측면
of: 외측면 sf1: 제1경사면
sf2: 제2경사면 cf: 중간면

Claims (17)

  1. 용강을 주입할 수 있는 내부공간을 구비하는 주형으로서,
    상기 내부공간을 가지는 바디를 포함하고,
    상기 내부공간을 향하는 상기 바디의 내측면은, 하측으로 갈수록 상기 내측면의 반대면인 외측면과 멀어지게 경사진 제1경사면 및 상기 제1경사면의 하측에 마련되며, 하측으로 갈수록 외측면과 가까워지게 경사진 제2경사면을 포함하고,
    상기 제1경사면과 제2경사면 사이에 상하방향으로 상기 외측면과의 이격거리가 동일한 중간면이 마련된 주형.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1경사면은 상기 바디 내측면의 상단(PU)으로부터 제1거리(S1) 만큼 이격된 제1지점(P1)까지 연장 형성되고,
    상기 제2경사면은 상기 제1지점(P1)의 하측 지점이며, 상기 바디 내측면의 상단(PU)으로부터 제2거리(S2) 만큼 이격된 제2지점(P2)에서부터 상기 바디 내측면의 하단(PL)까지 연장 형성되며,
    상기 제1거리(S1) 및 상기 제2거리(S2)는 상기 바디의 높이(H1)에 비해 짧은 주형.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1거리(S1)는 상기 바디 높이(H1)의 15% 이상, 25% 이하인 주형.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1경사면은 상기 바디 내측면의 상단(PU)과 상기 제1지점(P1) 사이의 제1변곡지점(IP1)을 기준으로 그 경사 기울기가 변하는 형상이며,
    상기 제1경사면에서, 상기 제1변곡지점(IP1)의 하측영역과 상기 외측면이 이루는 각도가 상기 제1변곡지점(IP1)의 상측영역과 외측면이 이루는 각도에 비해 작은 주형.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1변곡지점(IP1)은 복수개로 마련되고, 복수의 상기 제1변곡지점(IP1)은, 상기 바디 내측면의 상단(PU)과 상기 제1지점(P1) 사이의 서로 다른 위치에 마련된 주형.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2거리(S2)는 상기 바디 높이(H1)의 40% 이상, 50% 이하인 주형.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2경사면은 상기 제2지점(P2)과 상기 바디 내측면의 하단(PL) 사이의 제2변곡지점(IP2)을 기준으로 그 경사 기울기가 변하는 형상이며,
    상기 제2경사면에서, 상기 제2변곡지점(IP2)의 하측영역과 외측면이 이루는 각도가 상기 제2변곡지점(IP2)의 상측영역과 외측면이 이루는 각도에 비해 큰 주형.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2변곡지점(IP2)은 복수개로 마련되고, 복수의 상기 제2변곡지점(IP2)은, 상기 제2지점(P2)과 상기 바디 내측면의 하단(PL) 사이의 서로 다른 위치에 마련된 주형.
  9. 삭제
  10. 청구항 2 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바디는,
    각각이 일 방향으로 연장 형성되고, 연장방향과 교차하는 방향으로 마주보도록 설치된 한 쌍의 장변부재; 및
    각각이 상기 장변부재와 교차하도록 연장 형성되어, 상기 한 쌍의 장변부재 사이를 밀폐하도록 상호 마주보게 설치된 한 쌍의 단변부재;를 포함하고,
    상기 제1 및 제2경사면은 상기 단변부재 및 장변부재 중 적어도 어느 하나의 내측면에 마련된 주형.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 한 쌍의 단변부재의 이격거리가 하측으로 갈수록 감소하도록 기울어지게 설치되고,
    상기 장변부재와 맞닿는 상기 단변부재의 측면이 하측으로 갈수록 상기 단변부재의 폭 방향 중심쪽으로 경사진 형상인 주형.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 바디는 주조되는 주편 모서리에 모따기면을 형성하도록, 상기 단변부재의 연장방향의 양측 단부에 상기 내부공간쪽으로 돌출되게 형성된 돌출부재를 포함하는 주형.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 장변부재 및 단변부재 중 적어도 하나의 내측면으로부터 상기 내부공간쪽으로 돌출되게 형성되며, 하측으로 갈수록 상기 내측면으로부터 내부공간쪽으로의 돌출길이가 감소하는 볼록부재를 포함하고,
    상기 볼록부재의 폭은 상기 바디의 폭에 비해 짧은 주형.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 볼록부재의 높이는 상기 바디의 높이에 비해 짧은 주형.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 볼록부재는 상기 바디 내측면의 상단(PU)으로부터 제3거리(S3) 만큼 이격된 제3지점(P3)까지 연장 형성되며,
    상기 제3거리(S3)는 상기 제1거리(S1)에 비해 길고, 제2거리(S2)에 비해 짧은 주형.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 볼록부재가 하측으로 갈수록 돌출길이가 감소하는 기울기는, 상기 바디의 상단(PU)과 상기 제3지점(P3) 사이의 제3변곡지점(IP3)을 기준으로 기울기가 바뀌며,
    상기 볼록부재에서, 상기 제3변곡지점(IP3) 하측영역과 외측면이 이루는 각도가 상기 제3변곡지점(IP3) 상측영역과 외측면이 이루는 각도에 비해 큰 주형.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제3변곡지점(IP3)은 복수개로 마련되고, 복수의 상기 제3변곡지점(IP3)은, 상기 바디 내측면의 상단(PU)과 상기 제3지점(P3) 사이의 서로 다른 위치에 마련된 주형.


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