KR20090077971A - 용융 금속을 주조하기 위한 주조 다이의 벽부 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용융 금속을 주조하기 위한 주조 다이의 벽부(100)에 관한 것이다. 블라인드 홀(112)을 구비한 다이 전면판(110)과, 이 다이 전면판의 저온 측에서 블라인드 홀과 일직선상에 위치하는 횡방향 보어홀(122)을 구비한 다이 후면판(120)을 포함하는 다이 벽부는 기본적으로 선행 기술로부터 공지되었다. 냉각 액체가 다이 전면판(110)과 다이 후면판(120) 사이의 전환 영역(115)으로부터 블라인드 홀(112) 또는 횡방향 보어홀(122) 내로 유입되는 것을 방지하기 하기 위해, 본 발명에 따라, 종방향 보어홀을 구비한 실링 부재(140)에 있어서, 이 실링 부재의 종방향 보어홀이 다이 후면판 내 횡방향 보어홀(122) 및 다이 전면판 내 블라인드 홀(112)과 적어도 근접하는 형태로 일직선상에 위치하는 방식으로, 전환 영역(115)에 상기 실링 부재(140)를 배치한다.

주조 다이, 다이 벽부, 다이 전면판, 블라인드 홀, 다이 후면판, 횡방향 보어홀, 실링 부재, 종방향 보어홀

Description

용융 금속을 주조하기 위한 주조 다이의 벽부{WALL OF A CASTING DIE FOR CASTING A MOLTEN METAL}

본 발명은 용융 금속을 주조하기 위한 주조 다이의 벽부에 관한 것이다.

다이 벽부를 포함하는 주조 다이는 기본적으로 선행 기술에서 공지되었다. 다이 벽부는 용융 금속을 향하는 자체 고온 측으로 우선 액상의 용융 금속에 대한 공간 영역을 범위 한정하고, 동시에 이후 응고되는 용융 금속에 대한 형태를 사전 설정한다.

한편으로는 본질적으로 하나의 다이 판으로만 이루어지는 일체형 구성의 다이 벽부가 공지되었다. 다이 판은 전형적으로 자체 저온 측이 주조 작동 모드 중 다이 판을 냉각하기 위한 물탱크와 볼트 부재에 의해 나사 체결된다. 이처럼 구성된 다이 벽부의 경우, 볼트 부재 중 2~3개의 볼트 부재는 종방향 보어홀을 포함하고, 이 종방향 보어홀을 통해 열전대(thermocouple)가 다이 판 내에 그 종방향 보어홀과 일직선상에 위치하도록 제공되는 블라인드 홀 내로 안내된다. 그에 따라 열전대에 의해 주조 작동 모드 중에 다이 판의 온도를 검출 및 감시할 수 있다.

일체형으로 구성되는 다이 벽부 이외에도, 다른 한편으로 다이 전면판 이외에도 다음에서 맞춤판(adapter plate)이라고도 하는 다이 후면판을 포함하여 2개의 부분으로 구성되는 다이 벽부가 있다. 다이 전면판은 용융 금속을 향해 있는 고온 측과 용융 금속의 반대 방향으로 향해 있는 저온 측을 포함한다. 다이 후면판은 2개의 부분으로 구성되는 구조에서 다이 전면판의 저온 측에 나사 체결된다. 두 판 사이의 분리 평면의 영역에는 통상적으로 주조 다이의 냉각을 위해 고압 및 고속의 조건으로 냉각 액체가 관류하는 냉각 채널 또는 냉각 보어홀이 위치한다. 대체되는 실시예에 따라, 거의 전면에 걸친 냉각을 실현할 수 있다.

2개의 부분으로 이루어지는 구성에서, 다이 전면판은 전형적으로 구리로 제조되고, 다이 후면판은 전형적으로 구리보다 더욱 경제적이고, 경우에 따라서는 더욱 안정적인 또 다른 재료, 예컨대 강재(steel)로 제조된다. 이런 방식으로 비용을 절감하면서도 다이 벽부의 강도를 동시에 증가시킬 수 있다. 마지막으로 다이 전면판과 함께 다이 후면판을 볼트 부재들을 이용하여 물탱크에 나사 체결하는 점도 마찬가지로 공지되었다.

본 발명의 목적은 앞서 설명한 선행 기술로부터 출발하여, 기본적으로 공지되고 다이 전면판 및 다이 후면판으로 구성된 다이 벽부와 관련하여, 냉각 액체가 다이 전면판과 다이 후면판 사이의 전환 영역으로부터 다이 전면판 내 블라인드 홀과, 다이 후면판 내에 제공되고 적어도 근접하는 형태로 블라인드 홀과 일직선상에 위치하는 횡방향 보어홀 내로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 하는 것에 있다.

상기 목적은 특허 청구항 제1항의 대상에 의해 달성된다. 청구항 제1항에 따르면, 다이 벽부에는 종방향 보어홀을 구비한 실링 부재가 제공되되, 그에 따라 종방향 보어홀이 횡방향 보어홀 및 블라인드 홀과 적어도 근접하는 형태로 일직선상에 위치하는 방식으로, 그 실링 부재가 다이 전면판과 다이 후면판 사이의 전환 영역에 배치된다.

실링 부재에 의해, 고압 조건에서 냉각 채널들과 그에 따라 다이 전면판 및 다이 후면판 사이의 전환 영역에 위치하는 냉각 액체가, 다이 전면판 및 다이 후면판에 각각 제공되어 실링 부재에 의해 밀봉되는 각각의 블라인드 홀 및 횡방향 보어홀 내부로 침투할 수 있는 점이 방지된다.

종속항들에서는 실링 부재에 대한 다양한 실시예가 설명된다. 그에 따라 실링 부재는 기본적으로 단 하나의 실링 링(O 링)의 형태로 형성될 수 있거나, 또는 직선 튜브의 형태로 형성될 수 있고, 이런 튜브의 외경은 블라인드 홀 및 횡방향 보어홀 내에 가능한 정확하게 끼워 맞춤 될 수 있도록 치수화된다. 그러나 이 두 형태는 실제로 그 효과가 입증되지 않았다. 왜냐하면, 그 두 형태는 주조 다이의 작동 시에 다이 전면판과 다이 후면판 사이에서 발생하는 것과 같은 동적 횡방향 변위를 오랫동안 지탱하지 못하기 때문이다. 횡력에 의한 동작 하중을 바탕으로, 앞서 설명한 형식의 실링 부재는 판들 사이에서 변형되거나, 또는 그 형태가 뭉개져서, 그 밀봉 효과를 빠르게 상실하게 된다.

횡력 내지 횡방향 변위는 실제로 피하지 못하기 때문에, 횡방향 변위, 다시 말해 다이 전면판과 맞춤판 사이의 상호 간 상대 운동을 고려하는 방식으로 실링 부재를 형성하는 것이 바람직한 것으로서 입증되었다. 이는, 실링 부재에 대한 추가 실시예에서, 실링 부재가 전환 영역에서, 더욱 정확하게 말하면 특히 다이 전면판과 다이 후면판 사이의 분리 평면의 높이에서, 블라인드 홀 및 횡방향 보어홀의 내경으로서 경우에 따라 국부적으로 확대되는 그런 내경 안쪽으로 돌출되는 그 실링 부재 자체의 단부 영역(경우에 따라 이 단부 영역에 제공되는 실링 링도 포함함)에서보다 분명히 더욱 작은 외경을 포함함으로써 달성된다.

위와 같은 추가 실시예에 따라, 실링 부재는 예컨대 튜브의 형태로 형성될 수 있고, 이런 튜브의 외경은 경우에 따라 국부적으로 확대되는 블라인드 홀 및 횡방향 보어홀의 내경보다 더욱 작다. 지름 간의 차이를 바탕으로 실링 부재에 대한 유격 및 운동 자유도가 충분히 유지되며, 그럼으로써 횡방향 변위는 방해받지 않고 개시될 수 있고, 그럼에도 실링 부재는 손상되지 않을 수 있다. 지름 간의 차이는 실링 매체에 의해, 예컨대 O 링에 의해 튜브형 실링 부재의 단부 영역들에서 밀봉된다.

특히 바람직하게는 횡방향 변위는, 예컨대 개뼈(dog bone) 형태로, 외부 윤곽이 가늘어지는 튜브형 실링 부재에 의해 고려된다.

위와 같이 개뼈 모양의 실링 부재의 링 모양 융기부에 장착되는 실링 매체 내지 실링 링은, 블라인드 홀 또는 횡방향 보어홀 내에서 횡력에 의해 야기되는 실링 부재의 경사 위치 내지 기울기 위치에서도, 전환 영역으로부터 유출되는 냉각 액체에 대항하여 블라인드 홀 및 횡방향 보어 홀의 밀봉을 보장한다.

최적화된 것으로서 입증된 바에 따르면, 실링 부재 및 특히 개뼈 모양의 실링 부재는 가능한 한 완전하게 고무 형태의 재료로 제조한다. 이런 경우 횡력은 바람직하게는 특히 양호하게 일시적인 변형에 의해 포착될 수 있으며, 그럼에도 실링 부재에서는 파손 위험이나, 또는 밀봉 효과의 손실 위험은 발생하지 않는다. 그리고 블라인드 홀 및/또는 횡방향 보어홀과 관련하여 경우에 따라 국부적으로 확대되는 내경에 비해, 실링 부재의 외경을 극미한 정도로 초과하게 치수화 하면, 그 실링 부재는 고무 형태의 재료를 바탕으로 압입 끼워 맞춤의 방식으로 블라인드 홀 및 횡방향 보어홀 내에 삽입할 수 있다.

맞춤판의 형태이거나, 또는 물탱크의 벽부 형태일 수도 있는 다이 후면판과, 이 다이 후면판과 결합되는 다이 전면판을 고정 볼트들로 물탱크에 나사 체결한다면, 본 발명에 따른 실링 부재를 통해 바람직하게는, 냉각 액체는 블라인드 홀 및/또는 횡방향 보어홀을 통과하여, 그 블라인드 홀 및 횡방향 보어홀과 일직선상에 위치하는 방식으로 고정 볼트들에 제공되는 종방향 보어홀 내로 유입되어, 물탱크의 후면으로 유출되는 점은 방지된다.

고정 볼트들에 제공되는 종방향 보어홀을 통해서는, 물탱크의 후면으로부터 다이 전면판에 제공되는 블라인드 홀 내에까지 온도 센서를 삽입할 수 있다. 이런 경우 본 발명에 따른 실링 부재에 의해서는, 블라인드 홀과 그에 따라 온도 센서가 건조한 상태로 유지되며, 그럼으로써 온도 측정 결과는 축적된 습기에 의해 왜곡되지 않게 된다.

바람직하게는 그에 상응하게 밀봉된 온도 센서는 다이 전면판 내 하나의 위치뿐 아니라, 주조 방향과 이 주조 방향에 대해 횡방향(슬래브 폭 방향)에서 다수의 위치에 분포하여 배치할 수 있다. 그에 따라 바람직하게는 단일 온도뿐 아니라, 특히 주조 작동 모드 중에 다이 전면판 내 각각의 온도 분포를 검출할 수 있다. 이렇게 검출된 온도 분포와 특히 주조 방향으로 발생하는 온도 거동은 바람직하게는 다이 전면판의 고온 측에 용융물이 경우에 따라 점착되는 점에 대한 추론을 가능하게 한다.

바람직하게는 볼트 부재는 자체의 측면 중 다이 후면판으로 향해 있는 선단면에, 냉각 유체가 물탱크로부터 볼트 부재와 다이 후면판 사이의 전환 영역을 통과하여 다이 후면판의 횡방향 보어홀로 침투하거나, 또는 그 반대로 횡방향 보어홀로부터 물탱크로 침투하는 점을 방지하기 위해 선단면 실링 링을 포함한다.

다이 벽부, 실링 부재 및 열전대의 바람직한 추가 구현예들은 종속 청구항들의 대상이다.

본원에는 총 3개의 도가 첨부된다.

도 1은, 본 발명에 따른 다이 벽부로서, 다이 후면판이 맞춤판으로서 형성되는 제1 실시예에 따른 상기 다이 벽부를 절개하여 도시한 단면도이다.

도 2는 도 1의 부분을 도시한 확대도이다.

도 3은 본 발명에 따른 다이 벽부로서, 다이 벽부가 물탱크의 벽부와 동일한 제2 실시예에 따른 상기 다이 벽부를 절개하여 도시한 단면도이다.

본 발명은 다음에서 언급한 도들과 관련하는 실시예의 형태로 상세하게 설명된다. 모든 도에서 동일한 기술적 부재는 동일한 부재 번호로 표시된다.

도 1은 용융 금속(미도시)을 주조하기 위한 주조 다이의 본 발명에 따른 다 이 벽부(100)로서 제1 실시예에 따르는 다이 벽부(100)를 절개하여 단면도로 도시하고 있다. 다이 벽부(100)는 용융 금속의 방향으로 향해 있는 고온 측(H)과 용융 금속의 반대 방향으로 향해 있는 저온 측(K)을 보유한 다이 전면판(110)을 포함한다. 그 외에도 다이 벽부(100)는 다이 전면판을 지지하기 위한 맞춤판(120)의 형태로 다이 후면판을 포함하며, 맞춤판(120)은 다이 전면판(110)의 저온 측(K)에 나사 체결된다. 다이 전면판과 맞춤판 사이에는 통상적인 냉각 채널들 또는 냉각 보어홀들이 위치하며, 이들은 주조 다이를 냉각하기 위해 고압 조건에 있는 냉각 액체에 의해 고속으로 관류된다.

또한, 도 1로부터는, 다이 벽부(100)가 물탱크(150)에 장착되어 있는 것을 확인할 수 있다. 물탱크(150)는 주조 작동 모드 중에 주조 다이의 냉각 채널들을 위한 냉각 액체를 공급한다. 맞춤판(120)은, 자체 측면 중 다이 전면판의 반대 방향으로 향해 있는 측면이, 다이 전면판과 함께, 볼트 부재들(160)에 의해 물탱크(150)에 나사 체결된다.

도 2는 물탱크(150), 다이 후면판(120) 및 다이 전면판(110)에 대해 앞서 언급한 연결부를 상세하게 도시하고 있다. 도 2로부터 알 수 있듯이, 다이 후면판(120)과 물탱크를 체결하는 볼트 부재(160)는 관통하는 종방향 보어홀(162)을 포함하며, 이 종방향 보어홀은 맞춤판(120) 내 횡방향 보어홀(122)과 다이 전면판(110) 내 블라인드 홀(112)에 대해 적어도 근접하는 형태로 일직선상에 배향된다. 그로 인해, 대응하는 위치에서 특히 주조 작동 모드 중에 온도를 검출할 수 있도록 하기 위해, 물탱크 및 맞춤판을 통과하여 다이 전면판(110)에 제공되는 블 라인드 홀까지 온도 센서(130)를 삽입할 수 있다. 온도 센서(130)는 바람직하게는 열전대로서 형성한다.

다이 전면판과 다이 후면판 사이의 전환 영역에 존재하는 냉각 채널들을 통해서는 냉각 액체가 그 전환 영역으로부터 종방향 보어홀(162), 횡방향 보어홀(122) 또는 블라인드 홀(112) 내로 압입되는 위험이 있다. 이런 현상을 방지하기 위해, 본 발명에 따라 다이 전면판(120)과 다이 후면판(110) 사이의 전환 영역(115)에 실링 부재(140)를 제공한다.

실링 부재(140)는 종방향 보어홀을 포함하며, 그 종방향 보어홀이 블라인드 홀(112) 및 횡방향 보어홀(122)과 일직선상에 위치하는 방식으로 전환 영역 내에 삽입된다. 온도 센서가 볼트 부재(160)를 통과하여 블라인드 홀(112) 내에까지 안내되면, 실링 부재(140)는 온도 센서(130)를 국부적으로 둘러싸게 된다.

도 2는 상기 실링 부재에 대한 바람직한 실시예를 도시하고 있다. 이에 따라 종방향 보어홀을 구비한 실링 부재(140)는 회전 대칭을 이루는 방식으로 개뼈의 형태로 자체 두 단부 영역에 각각의 융기부(142)를 구비하여 형성된다. 융기부 중 일측의 융기부(142a)는 실링 부재의 단부 중 다이 전면판(110)에 제공되고 국부적으로 확대되는 블라인드 홀(112) 내로 삽입되는 그런 단부에 제공된다. 이에 반사 대칭의 방식으로 실링 부재(140)의 타측 단부에 형성되는 융기부(142b)는 맞춤판 내에 제공되어 확대된 횡방향 보어부(122) 내에 삽입된다. 두 융기부(142)는 자체 표면에서 개뼈의 길이방향에 대해 횡방향으로 위치하는 평면에, 원형으로 연장되는 실링 링(144a, 144b)을 각각 포함한다. 이런 실링 링들은 일반적으로 말해서 다이 전면판(110)에 대향하여 다이 후면판(120)을 밀봉한다. 더욱 정확하게 말하면 실링 링(144a)은, 액체가 다이 후면판(120)과 다이 전면판(110) 사이의 전환 영역으로부터 다이 전면판의 내부에 제공되는 블라인드 홀의 영역 중 더욱 깊은 위치에 위치하는 영역 내로 침투하는 것을 방지한다. 그에 반해 실링 링(144b)은, 액체가 전환 영역(115)으로부터 특히 횡방향 보어홀(122)의 영역 중 확대되지 않는 영역 내로 침투하는 것을 방지한다.

대체되는 실시예에 따라 실링 링들(144a, 144b)을 포함하는 실링 부재(140)는 고무 형태의 재료로 일체형으로 형성할 수 있다. 이런 경우 분리된 실링 링의 이용을 배제할 수 있다.

마찬가지로 바람직하게는 볼트 부재(160)의 선단면에 제공되는 선단면 실링 링(164)은, 액체가 물탱크(150)와 맞춤판(120) 사이의 전환 영역(155)으로부터 종방향 보어홀(162) 또는 횡방향 보어홀(122) 내로, 또는 그 반대 방향으로 침투하는 것을 방지한다.

설명한 다이 벽부는 바람직하게는 다이 광폭측 벽부이다.

도 3은 본 발명에 따른 다이 벽부에 대한 제2 실시예를 도시하고 있다. 제1 실시예와 다른 점으로서 다이 후면판은 본 실시예에 따라 맞춤판(120)으로서 형성되는 것이 아니라, 물탱크의 벽부(150) 형태로 형성된다. 그 밖의 점에서는 제1 실시예에 대해 앞서 설명한 내용이 제2 실시예에 대해서도 유사하게 적용된다.

Claims (13)

1. 용융 금속을 주조하기 위한 주조 다이의 다이 벽부(100)로서,

   용융 금속의 방향으로 향해 있는 고온 측(H)과 용융 금속의 반대 방향으로 향해 있는 저온 측(K)과 이 저온 측(K)에 제공되는 적어도 하나의 블라인드 홀(112)을 구비하는 다이 전면판(110);

   적어도 하나의 횡방향 보어홀(122)을 구비한 다이 후면판(120)으로서, 이 다이 후면판(120)은, 상기 횡방향 보어홀(122)이 상기 블라인드 홀(112)과 적어도 근접하는 형태로 일직선상에 위치하는 방식으로, 상기 다이 전면판(110)의 저온 측(K)에서 상기 다이 전면판(110)과 결합되는 상기 다이 후면판(120); 그리고

   종방향 보어홀을 구비한 실링 부재(140)로서, 상기 종방향 보어홀이 상기 횡방향 보어홀(122) 및 상기 블라인드 홀(112)과 적어도 근접하는 형태로 일직선상에 위치하는 방식으로, 상기 다이 전면판(110)과 상기 다이 후면판(120) 사이에 배치되는 상기 실링 부재(140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 벽부(100).
2. 제 1 항에 있어서, 적어도 상기 실링 부재는 실링 링인 것을 특징으로 하는 다이 벽부(100).
3. 제 1 항에 있어서, 상기 실링 부재는 튜브의 형태로 형성되고, 이런 튜브는 자체 일측 단부가 바람직하게는 국부적으로 확대되는 블라인드 홀 내로 돌출되고 자체 타측 단부는 바람직하게는 국부적으로 확대되는 횡방향 보어홀 내로 돌출되는 방식으로 상기 다이 벽부 내에 장착되는 것을 특징으로 하는 다이 벽부(100).
4. 제 3 항에 있어서, 개뼈 형태의 상기 튜브형 실링 부재는 자체 두 단부 영역에 융기부(142a, 142b)를 각각 구비하여 형성되되, 장착된 상태에서 일측 단부의 상기 융기부(142a)는 상기 다이 전면판(110)에 제공되는 상기 블라인드 홀(112) 내로 삽입되고, 타측 단부의 상기 융기부(142b)는 상기 다이 후면판(120)에 제공되는 횡방향 보어홀(122) 내로 삽입되는 것을 특징으로 하는 다이 벽부(100).
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 실링 부재(140)는 자체 두 단부 영역에, 경우에 따라 바람직하게는 상기 융기부들의 최대 지름 영역에, 예컨대 실링 링(144a, 114b)의 형태로 실링 매체를 각각 포함하되, 이 실링 매체들은 실링 부재가 장착될 시에 그 실링 부재에 기밀하게 인접할 뿐 아니라, 상기 블라인드 홀 및 상기 횡방향 보어홀의 내벽부들에도 기밀하게 인접하는 것을 특징으로 하는 다이 벽부(100).
6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 실링 부재(140)는 바람직하게는 완전하게 고무 형태의 재료로 제조되며, 그 실링 부재의 최대 외경은, 특히 경우에 따라 상기 융기부들의 영역에서, 상기 블라인드 홀 및 상기 횡방향 보어홀의 내경보다 극미하게 보다 크게 치수화 되는 것을 특징으로 하는 다이 벽부(100).
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 다이 후면판은 맞춤판으로서 형성되고;

   물탱크가 제공되며; 그리고

   상기 물탱크에 상기 맞춤판(120)과 이 맞춤판과 결합되는 상기 다이 전면판을 고정하기 위한 적어도 하나의 볼트 부재(160)가 제공되는 것을 특징으로 하는 다이 벽부(100).
8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   물탱크가 제공되고;

   상기 다이 후면판은 상기 물탱크의 벽부(150)와 동일하며; 그리고

   상기 물탱크에 상기 다이 전면판을 고정하기 위한 적어도 하나의 볼트 부재(160)가 제공되는 것을 특징으로 하는 다이 벽부(100).
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 볼트 부재(160)는 상기 물탱크(150)를 통해 안내되며, 상기 물탱크(150)로부터 상기 블라인드 홀(112)에까지 온도 센서(130)를 삽입하기 위해, 상기 다이 후면판(120)에 제공되는 상기 횡방향 보어홀(122) 및 상기 다이 전면판(110)에 제공되는 상기 블라인드 홀(112)에 대해 일직선상으로 관통하는 종방향 보어홀(162)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 벽부(100).
10. 제 9 항에 있어서, 상기 다이 전면판 내 다양한 지점에서 온도를 검출할 수 있도록 하기 위해, 적어도 주조 방향(G)으로, 바람직하게는 주조 방향에 대해 횡방향으로도, 고정 볼트로서, 자체 종방향 보어부를 통해 안내되는 온도 센서들을 구비한 다수의 고정 볼트가 제공되는 것을 특징으로 하는 다이 벽부(100).
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 온도 센서(130)는 열전대로서 형성하는 것을 특징으로 하는 다이 벽부(100).
12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 볼트 부재(160)는 자체 측면 중 상기 다이 후면판(120)의 방향으로 향해 있는 선단면에 선단면 실링 링(164)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 벽부(100).
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다이 벽부(100)는 다이 광폭측 벽부인 것을 특징으로 하는 다이 벽부(100).

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