KR20030047781A - 금속의 연속 주조용 주형 관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그 횡단면이 빔-블랭크 판형의 이중 T형으로 된 금속의 연속 주조용 주형 관(1)에 관한 것이다. 주조 빌렛의 횡단면을 미리 결정하는 내부 윤곽(3)은 관 벽(2)에 있는 냉각 채널(4)을 통해 안내되는 냉각수(KW)에 의해 냉각된다. 냉각 채널(4)은 제조 시에 원형의 횡단면을 구비한다. 내부 윤곽(3)은 플랜지 구역(7)과 브리지 구역(8)을 한정하는 벽 섹션(9) 사이에 만곡된 전이부(6)를 구비하는데, 전이부(6)에서의 서로 인접한 2개의 냉각 채널(4)간의 간격(A)은 나머지 벽 섹션(9)에서의 간격(B)보다 더 작게 된다.

Description

금속의 연속 주조용 주형 관{MOLD TUBE FOR CONTINUOUS CASTING OF METAL}

본 발명은 청구항 1의 전제부의 특징에 따른 금속의 연속 주조용 주형 관에 관한 것이다.

금속의 연속 주조 시에 발생되는 열을 반출하기 위해, 주형 관을 물 인도 재킷 내에 조립하는 것이 공지되어 있다. 그 경우, 한편으로는 물 인도 재킷의 내부 치수에 의거하여, 다른 한편으로는 주형 관의 외부 치수에 의거하여 열적으로 정확히 규정된 틈새가 형성되도록 배려하는데, 발생된 열을 흡수하여 반출하는 냉각수가 바로 그 틈새를 통해 아래쪽으로부터 위쪽으로 흐르게 된다. 빔-블랭크 판형으로 된 주형 관이 사용되는 경우에는 물 인도 재킷의 내부 윤곽이 그러한 판형의 외부 윤곽과 일치되어야 한다.

냉각수에 의한 열의 반출은 주형 관과 물 인도 재킷 사이의 틈새에서의 물 속도에 의해 주로 결정된다. 그러나, 그러한 틈새는 마모로 인해 생기는 마멸 손실에 기인하여 주형 관을 재교정할 때마다 확대되고, 그로 인해 불가피하게 주형 관의 벽 두께가 감소된다. 그런 가운데, 그러한 물 틈새의 확대는 물 속도의 저하 및 그에 따른 열 반출의 감소를 수반하게 된다.

GB 954 719로부터는 주형 관의 종 방향은 물론 횡 방향으로도 연장되는 냉각 구멍을 구비한 금속의 연속 주조용 주형 관이 공지되어 있다. 그러나, 빔-블랭크 판형으로 된 그러한 주형 관에서는 종 방향 연장을 가로지르는 냉각 구멍이 상당한 비용을 들여야만 주형 관에 마련될 수 있다는 문제점이 있다. 또한, 특정의 기하 형상으로 된 빔-블랭크 판형에서는 일편의 플랜지 구역과 타편의 브리지 구역을 한정하는 벽 섹션 사이의 전이부에서 극히 국부적인 열 하중이 발생된다. 그러한 국부적인 열 하중은 전이부의 기하학적 여건이 좋지 못할 경우에는 주형 관의 과열을 야기하여 그 내구 수명이 급격히 감소된다.

전술된 선행 기술로부터 출발된 본 발명의 목적은 내구 수명이 개선되고 국부적인 과열이 회피되는 금속의 연속 주조용 주형 관을 제공하는 것이다.

도 1은 빔-블랭크 판형으로 된 주형 관의 상단 섹션의 사시도,

도 2는 다소 연장된 도 1의 주형 관의 또 다른 사시도,

도 3은 또 다른 실시예에 따른 빔-블랭크 판형으로 된 주형 관의 상단 섹션의 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 11 : 주형 관

2, 18 : 주형 관의 관 벽

3, 12 : 주형 관의 내부 윤곽

4 : 냉각 채널

5 : 관 벽의 단부면

6, 13 : 플랜지 구역과 브리지 구역간의 전이부

7, 14 : 플랜지 구역

8, 15 : 브리지 구역

9, 16 : 벽 섹션

10, 17 : 외부 윤곽

A, B : 간격

D : 관 벽의 두께

L : 주형 관의 길이

KW : 냉각수

그러한 목적을 달성하기 위한 제1 방안은 청구항 1의 특징을 그 요체로 한다.

청구항 1의 특징에 따르면, 전이부에서의 서로 인접한 2개의 냉각 채널간의 간격이 나머지 벽 섹션에서의 인접한 냉각 채널간의 간격보다 더 작다.

이로써, 우선 주형 관의 외부 윤곽에 꼭 들어맞아야 하는 물 인도 재킷이 근본적으로 생략될 수 있다는 장점이 수반된다. 이와 아울러, 제조 비용이 현격히 감소되며, 이러한 현상은 특히 빔-블랭크 판형으로 된 주형 관에서 두드러진다.

관 벽에 있는 냉각 채널을 통하여 열을 반출함으로써, 열 반출 조건이 더 이상 변경되지 않는다. 재교정의 횟수가 냉각 성능에 영향을 미치지 못하게 된다.

냉각 채널은 기본적으로 모든 벽 섹션에 있어서 관 벽의 단부면을 관통된다. 그러한 구역에서는 재교정 후에 주형 관을 지장을 받지 않고서 조립하여 확실하게 밀봉하기 위해, 별 다른 문제점이 없이 용접할 수 있으며, 그러한 용접부는 재교정 후에 간단하게 새로운 치수로 후속 가공된다.

냉각 채널이 원형의 횡단면을 갖는 경우에는 주형 관을 빔-블랭크 판형으로 만곡시킨 후에도 다수의 냉각 채널의 횡단면이 타원형으로 변형되며, 특히 냉각 채널 쪽으로 표면 구역이 확대되어 보다 더 높은 열 반출이 감안될 수 있다는 측면에서 추가의 장점이 주어지게 된다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 제2 방안은 청구항 2의 특징을 그 요체로 한다. 그에 따르면, 만곡된 전이부에만 냉각 채널을 마련하는 한편, 나머지 벽 섹션 및 만곡된 전이부가 관 벽의 외부 윤곽에 꼭 들어맞는 물 인도 재킷에 의해 냉각될 수 있도록 하는 것도 가능하다. 그러한 방안에서는 냉각 채널이 전체의 관 벽을 관통하지 않는다. 오히려, 국부적인 과열로 인해 주형 관의 내구 수명의 감축되는 구역에만 전적으로 냉각 구멍이 존재한다. 관 벽의 만곡된 전이부에 마련된 냉각 채널과 물 인도 재킷을 조합시킴으로써, 만곡된 전이부에서의 과열이 회피되어 주형 관의 내구 수명이 증대될 수 있다.

청구항 3의 특징에 따라, 물 인도 재킷을 형성하는 동시에 관 벽의 만곡된 전이부는 물론 나머지 벽 섹션에도 냉각 구멍을 형성하고, 전이부에서의 서로 인접한 2개의 냉각 채널간의 간격이 나머지 벽 섹션에서의 간격보다 더 작게하는 것도가능하다.

전이부에 마련되는 냉각 채널은 관 벽의 상단 면으로부터 관 벽의 대략 중간 높이 구역까지 연장될 수 있다. 이로써, 강력한 국부적 열 하중을 받는 벽 섹션에서 집약적인 열 반출이 이루어지도록 배려되게 된다(청구항 4).

청구항 5에 따라, 관 벽의 외부 윤곽에서 냉각 채널에 접속되는 냉각제 공급부 및 냉각제 반출부가 마련되게 조치한다. 이는 관 벽의 외부 윤곽의 중간 높이 구역에 마련되는 것이 매우 유리할 수 있다(청구항 6). 냉각 채널 시스템의 형성을 위해, 관 벽의 단부면 쪽으로부터 도입되는 냉각 채널을 폐쇄하고 범람 채널에 의해 서로 접속된다.

기본적으로, 주형 관을 냉각시킴에 있어서 냉각제 공급부 및 냉각제 반출부가 별개의 냉각 회로에 접속되는 것이 가능하다. 그러나, 관 벽과 물 인도 재킷 사이에서 흐르는 냉각제가 냉각 채널을 통해서도 흐를 수 있어 높은 열 하중을 받는 구역에서 집약적인 열 반출이 이루어지도록 배려되는 것이 바람직하다(청구항 7). 냉각제가 물 인도 재킷과 관 벽 사이의 틈새로부터 냉각 채널로 유입되는 것을 용이하게 하기 위해, 냉각제의 흐름 진로를 냉각 채널 쪽으로 유도하는 적절한 인도 수단이 관 벽의 외부 윤곽 및/또는 물 인도 재킷에 마련될 수 있다.

본 발명에 따른 특징은 바람직하게는 청구항 8에 따른 대로 그 횡단면이 이중 T형인 주형 관에서 특히 두드러진다.

주형 관은 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 첨부 도면에 도시된 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2에는 빔-블랭크 판형으로 된 주형 관이 도면 부호 "1"로 지시되어 있다.

그러한 주형 관(1)은 관 벽(2)의 두께(D)가 전 둘레에 걸쳐 일정한 이중 T형 횡단면을 갖는다.

주형 관(1)의 내부 윤곽은 주조 빌렛의 횡단면을 결정한다.

주조 시에 발생되는 열을 반출하기 위해, 관 벽(2)에는 주형 관(1)의 전 길이(L)에 걸쳐 연장되는 냉각 채널(4)이 마련되는데, 그 냉각 채널(4)에는 아래쪽으로부터 위쪽으로 화살표(KW)를 따라 냉각수가 넣어질 수 있다. 즉, 냉각 채널(4)은 관 벽(2)의 단부면(5)에서 종료되는데, 도면에서는 단지 하나의 단부면(5)만을 인지할 수 있다.

냉각 채널(4)은 천공 작업에 의해 관 벽(2)에 마련되고, 특히 주형 관(1)을 만곡하기 전에 마련된다. 주형 관(1)을 만곡하면, 냉각 채널(4)이 부분적으로 타원형으로 변형되어 내부 윤곽(3) 쪽으로 보다 더 넓은 표면 구역이 형성됨으로써 열 반출이 개선된다.

이러한 주형 관(1)의 특정 내부 윤곽(3)은 일편의 플랜지 구역(7)과 타편의 브리지 구역(8)을 한정하는 벽 섹션(9) 사이에 만곡된 전이부(6)를 구비한다. 전이부(6)에서의 서로 인접한 2개의 냉각 채널(4)간의 간격(A)은 나머지 벽 섹션(9)에서의 간격(B)보다 더 작다.

도 1 및 도 2의 실시예에서는 냉각 채널(4)이 주형 관(1)의 전 길이에 걸쳐주형 관(1)을 관통하는데 반해, 전이부(6)에 마련된 냉각 채널(4)이 관 벽(2)의 상단면(5)으로부터 관 벽(2)의 대략 중간 높이 구역까지 연장되도록 하는 것도 고려될 수 있다. 그러한 냉각 채널(4)은 그 상단 면에서 서로 접속되어 냉각 회로를 형성하고, 관 벽(2)의 중간 높이 구역에 있는 냉각제 공급부 및 냉각제 반출부를 통하여 냉각제를 공급받을 수 있다.

또한, 주형 관(1)이 관 벽(2)의 외부 윤곽(10)에 꼭 들어맞는 물 인도 재킷 내에 매설되어, 전체적으로 냉각제가 흘려 통과하는 냉각 틈새에 의해 주형 관(1)이 둘러싸이도록 할 수 있다.

도 3은 빔-블랭크 판형으로 된 내부 윤곽(12)을 구비한 주형 관(11)의 또 다른 실시예의 다소 다른 사시도를 나타낸 것으로, 이 주형 관(11)도 역시 일편의 플랜지 구역(14)과 타편의 브리지 구역(15)을 한정하는 벽 섹션(16) 사이의 전이부(13)를 구비한다. 그러한 실시예에서는 냉각 구멍(4)이 전이부(4)에만 존재한다. 전체의 주형 관(11)은 도시를 생략한 형식으로 관 벽(18)의 외부 윤곽(17)에 꼭 들어맞는 물 인도 재킷 내에 매설되어, 그 물 인도 재킷에 의해 나머지 벽 섹션(16)은 물론 냉각 구멍(4)을 구비한 전이부(13)까지도 냉각되게 된다.

본 발명에 따른 금속의 연속 주조용 주형 관에서는 전이부에서의 서로 인접한 2개의 냉각 채널간의 간격이 나머지 벽 섹션에서의 인접한 냉각 채널간의 간격보다 더 작게 됨으로써, 우선 주형 관의 외부 윤곽에 꼭 들어맞아야 하는 물 인도 재킷이 근본적으로 생략될 수 있다는 장점이 수반된다. 즉, 제조 비용이 현격히감소되게 된다. 또한, 국부적인 과열이 일어나는 전이부에서 집약적인 열 반출이 이루어짐으로써, 국부적인 과열이 회피되고 주형의 내구 수명이 개선되게 된다.

Claims (8)

1. 관 벽(2)은 일편의 플랜지 구역(7)과 타편의 브리지 구역(8)을 한정하는 벽 섹션(9) 사이의 전이부(6)가 휘어진 빔-블랭크 판형으로 된 내부 윤곽(3)을 갖고, 그 내부 윤곽(3)은 외부로부터 공급되는 냉각제(KW)에 의해 간접적으로 냉각될 수 있으며, 관 벽(2)에는 그 종 방향으로 연장되는 냉각 채널(4)이 마련된 금속의 연속 주조용 주형 관에 있어서,

   전이부(6)에서의 서로 인접한 2개의 냉각 채널(4)간의 간격(A)은 나머지 벽 섹션(9)에서의 간격(B)보다 더 작은 것을 특징으로 하는 금속의 연속 주조용 주형 관.
2. 관 벽(18)은 일편의 플랜지 구역(14)과 타편의 브리지 구역(15)을 한정하는 벽 섹션(16) 사이의 전이부(13)가 만곡된 빔-블랭크 판형으로 된 내부 윤곽(12)을 갖고, 그 내부 윤곽(12)은 외부로부터 공급되는 냉각제(KW)에 의해 간접적으로 냉각될 수 있으며, 관 벽(18)에는 그 종 방향으로 연장되는 냉각 채널(4)이 마련된 금속의 연속 주조용 주형 관에 있어서,

   냉각 채널(4)은 만곡된 전이부(13)에만 마련되고, 나머지 벽 섹션(16) 및 만곡된 전이부(13)는 관 벽(18)의 외부 윤곽(17)에 꼭 들어맞는 물 인도 재킷에 의해 냉각될 수 있는 것을 특징으로 하는 금속의 연속 주조용 주형 관.
3. 제1항에 있어서, 관 벽(2)의 외부 윤곽(10)에 꼭 들어맞는 물 인도 재킷이 마련되는 것을 특징으로 하는 주형 관.
4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 전이부(6, 13)에 마련된 냉각 채널(4)은 관 벽(2, 18)의 상단 면(5)으로부터 관 벽(2, 18)의 대략 중간 높이 구역까지 연장되는 것을 특징으로 하는 주형 관.
5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 관 벽(2, 18)의 외부 윤곽(10, 16)에는 냉각 채널(4)에 접속된 냉각제 공급부 및 냉각제 반출부가 마련되는 것을 특징으로 하는 주형 관.
6. 제5항에 있어서, 상기 냉각제 공급부 및 냉각제 반출부는 관 벽(2, 18)의 중간 높이 구역에 마련되는 것을 특징으로 하는 주형 관.
7. 제2항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 관 벽(2, 18)과 물 인도 재킷 사이에서 흐르는 냉각제(KW)가 냉각 채널(4)을 통해 흐르는 것을 특징으로 하는 주형 관.
8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 이중 T형 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 주형 관.