KR20110122586A - 주조용 배면 몰드플레이트, 주조용 몰드플레이트 어셈블리 및 이를 구비하는 주조용 몰드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 높은 수율로 고품질의 주편 제조를 가능하게 하는 주조용 배면 몰드플레이트, 주조용 몰드플레이트 어셈블리 및 이를 구비하는 주조용 몰드를 위하여, 전면 몰드플레이트와 접할 면으로서 주조방향과 교차하며 제1단부 쪽으로 연장된 제1슬롯과 상기 주조방향과 교차하며 상기 제1단부에 대향하는 제2단부 방향으로 연장된 제2슬롯을 갖는 제1면과, 상기 제1면에 대향하는 제2면을 구비하고, 상기 제1단부에 인접한 부분에서의 상기 제1슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리가 상기 제1면의 중앙에 인접한 부분에서의 상기 제1슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리보다 멀고, 상기 제2단부에 인접한 부분에서의 상기 제2슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리가 상기 제1면의 중앙에 인접한 부분에서의 상기 제2슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리보다 먼, 주조용 배면 몰드플레이트, 주조용 몰드플레이트 어셈블리 및 이를 구비하는 주조용 몰드를 제공한다.

Description

주조용 배면 몰드플레이트, 주조용 몰드플레이트 어셈블리 및 이를 구비하는 주조용 몰드{Back mold plate for casting, mold plate assembly for casting, and mold for casting comprising the same}

본 발명은 주조용 배면 몰드플레이트, 주조용 몰드플레이트 어셈블리 및 이를 구비하는 주조용 몰드에 관한 것으로서, 더 상세하게는 높은 수율로 고품질의 주편 제조를 가능하게 하는 주조용 배면 몰드플레이트, 주조용 몰드플레이트 어셈블리 및 이를 구비하는 주조용 몰드에 관한 것이다.

일반적으로 주조용 몰드는 주조 공정에서 형성하고자 하는 제품의 형상과 관련된 것으로, 고온에서 형성된 용탕(예컨대 용융금속)을 통과시켜 원하는 형상의 제품을 만드는데 이용된다.

주조공정은 고로의 용탕을 주조기의 몰드로 투입하여 주편을 형성하는데, 특히 연속주조공정의 경우 용탕을 연속주조기의 몰드로 연속적으로 투입하고 응고시켜 슬래브(slab), 블룸(bloom) 또는 빌레트(billet) 등의 주편을 제조한다. 이러한 주조공정 중 용탕은 몰드를 통과하는 도중 외곽부에 응고층을 형성하는 초기응고과정을 거친 후, 스프레이 등을 이용한 냉각 등의 방법을 통해 완전히 응고되어 최종 제품이 된다. 이때 용탕이 몰드를 통과하는 도중의 초기응고과정은 최종 제품의 품질에 가장 큰 영향을 미치지만, 종래의 몰드 등은 이러한 초기응고과정에서의 균일한 응고층 형성이 이루어지지 않을 수도 있다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 높은 수율로 고품질의 주편 제조를 가능하게 하는 주조용 배면 몰드플레이트, 주조용 몰드플레이트 어셈블리 및 이를 구비하는 주조용 몰드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 전면 몰드플레이트와 접할 면으로서 주조방향과 교차하며 제1단부 쪽으로 연장된 제1슬롯과 상기 주조방향과 교차하며 상기 제1단부에 대향하는 제2단부 방향으로 연장된 제2슬롯을 갖는 제1면과, 상기 제1면에 대향하는 제2면을 구비하고, 상기 제1단부에 인접한 부분에서의 상기 제1슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리가 상기 제1면의 중앙에 인접한 부분에서의 상기 제1슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리보다 멀고, 상기 제2단부에 인접한 부분에서의 상기 제2슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리가 상기 제1면의 중앙에 인접한 부분에서의 상기 제2슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리보다 먼, 주조용 배면 몰드플레이트를 제공한다.

이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제1슬롯은 상기 제1면의 중앙 또는 상기 제1면의 중앙에 인접한 부분으로부터 상기 제1단부 쪽으로 연장되고, 상기 제2슬롯은 상기 제1면의 중앙 또는 상기 제1면의 중앙에 인접한 부분으로부터 상기 제2단부 쪽으로 연장된 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제1면의 중앙에 인접한 부분에서 상기 제1단부 쪽으로 갈수록, 상기 제1슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리가 멀어지고, 상기 제1면의 중앙에 인접한 부분에서 상기 제2단부 쪽으로 갈수록, 상기 제2슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리가 멀어지는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 주조방향을 따라 상기 제1면의 중앙을 지나는 축을 중심으로 상기 제1슬롯과 상기 제2슬롯이 대칭인 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제2면에 냉각매체 유입구와 배출구가 형성된 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제1슬롯과 상기 제2슬롯에 연결되도록 상기 제2면의 중앙에 적어도 한 개의 냉각매체 유입구가 형성되고, 상기 제1단부 쪽에서 제1슬롯에 연결되고 상기 제2단부 쪽에서 상기 제2슬롯에 연결되도록 상기 제2면에 적어도 한 쌍의 배출구가 형성된 것으로 할 수 있다.

본 발명은 또한, 용탕에 접할 용탕접촉면을 갖는 전면 몰드플레이트와, 상기 전면 몰드플레이트의 상기 용탕접촉면에 대향하는 면과 접할 면으로서 주조방향과 교차하며 제1단부 쪽으로 연장된 제1슬롯과 상기 주조방향과 교차하며 상기 제1단부에 대향하는 제2단부 방향으로 연장된 제2슬롯을 갖는 제1면과 상기 제1면에 대향하는 제2면을 갖는 배면 몰드플레이트를 구비하고, 상기 제1단부에 인접한 부분에서의 상기 제1슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리가 상기 제1면의 중앙에 인접한 부분에서의 상기 제1슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리보다 멀고, 상기 제2단부에 인접한 부분에서의 상기 제2슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리가 상기 제1면의 중앙에 인접한 부분에서의 상기 제2슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리보다 먼, 주조용 몰드플레이트 어셈블리를 제공한다.

이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제1슬롯은 상기 제1면의 중앙 또는 상기 제1면의 중앙에 인접한 부분으로부터 상기 제1단부 쪽으로 연장되고, 상기 제2슬롯은 상기 제1면의 중앙 또는 상기 제1면의 중앙에 인접한 부분으로부터 상기 제2단부 쪽으로 연장된 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제1면의 중앙에 인접한 부분에서 상기 제1단부 쪽으로 갈수록, 상기 제1슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리가 멀어지고, 상기 제1면의 중앙에 인접한 부분에서 상기 제2단부 쪽으로 갈수록, 상기 제2슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리가 멀어지는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 주조방향을 따라 상기 제1면의 중앙을 지나는 축을 중심으로 상기 제1슬롯과 상기 제2슬롯이 대칭인 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제2면에 냉각매체 유입구와 배출구가 형성된 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제1슬롯과 상기 제2슬롯에 연결되도록 상기 제2면의 중앙에 적어도 한 개의 냉각매체 유입구가 형성되고, 상기 제1단부 쪽에서 제1슬롯에 연결되고 상기 제2단부 쪽에서 상기 제2슬롯에 연결되도록 상기 제2면에 적어도 한 쌍의 배출구가 형성된 것으로 할 수 있다.

본 발명은 또한, 주편 형상을 한정하도록 결합된 복수개의 몰드플레이트 어셈블리들을 포함하고, 상기 몰드플레이트 어셈블리들 중 적어도 하나는 상술한 것과 같은 주조용 배면 몰드플레이트들 중 적어도 어느 하나, 또는 상술한 것과 같은 주조용 몰드플레이트 어셈블리들 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 주조용 몰드를 제공한다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 주조용 배면 몰드플레이트, 주조용 몰드플레이트 어셈블리 및 이를 구비하는 주조용 몰드에 따르면, 높은 수율로 고품질의 주편 제조를 가능하게 하는 주조용 배면 몰드플레이트, 주조용 몰드플레이트 어셈블리 및 이를 구비하는 주조용 몰드를 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주조용 배면 몰드플레이트를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 배면 몰드플레이트에 부착될 수 있는 주조용 전면 몰드플레이트를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 1의 주조용 배면 몰드플레이트와 도 2의 주조용 전면 몰드플레이트를 포함하는 몰드플레이트 어셈블리를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 4는 도 1의 주조용 배면 몰드플레이트와 도 2의 주조용 전면 몰드플레이트를 포함하는 몰드플레이트 어셈블리를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 5는 도 1의 주조용 배면 몰드플레이트를 포함하는 주조용 몰드를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 6은 주조용 몰드를 이용하여 주편을 제조하는 공정을 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 7은 도 5의 주조용 몰드를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 주조용 배면 몰드플레이트와, 주조용 전면 몰드플레이트를 포함하는 몰드플레이트 어셈블리를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 주조용 배면 몰드플레이트와, 주조용 전면 몰드플레이트를 포함하는 몰드플레이트 어셈블리를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 10은 온도 시뮬레이션을 위한 비교예에 따른 주조용 배면 몰드플레이트의 일부를 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 11은 온도 시뮬레이션을 위한 실험예에 따른 주조용 배면 몰드플레이트의 일부를 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 12는 도 10에 도시된 주조용 배면 몰드플레이트를 이용할 경우 이에 결합되는 주조용 전면 몰드플레이트의 용탕접촉면에서의 온도 시뮬레이션 결과를 색상 분포로 보여주는 개념도이다.
도 13은 도 11에 도시된 주조용 배면 몰드플레이트를 이용할 경우 이에 결합되는 주조용 전면 몰드플레이트의 용탕접촉면에서의 온도 시뮬레이션 결과를 색상 분포로 보여주는 개념도이다.
도 14는 도 12 및 도 13에 도시된 주조용 전면 몰드플레이트들의 일 단면에서 용탕접촉면의 시뮬레이션 온도 분포를 보여주는 그래프이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.

이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주조용 배면 몰드플레이트(120)를 개략적으로 도시하는 사시도이고, 도 2는 도 1의 배면 몰드플레이트(120)에 부착될 수 있는 주조용 전면 몰드플레이트(110)를 개략적으로 도시하는 사시도이며, 도 3은 도 1의 주조용 배면 몰드플레이트(120)와 도 2의 주조용 전면 몰드플레이트(110)를 포함하는 몰드플레이트 어셈블리를 개략적으로 도시하는 단면도이고, 도 4는 도 1의 주조용 배면 몰드플레이트(120)와 도 2의 주조용 전면 몰드플레이트(110)를 포함하는 몰드플레이트 어셈블리를 개략적으로 도시하는 사시도이다.

상기 도면들에서는 모든 부분들이 다 동일하게 도시된 것은 아니고, 일부 도면에서는 다른 도면에 도시된 부분들 중 일부가 편의상 도시되지 않은 것일 수도 있다. 예컨대 도 4에서는 제1슬롯(121)과 제2슬롯(122)은 생략되었으며, 도 1에서는 후술하는 바와 같은 제3슬롯(123a, 123b)이 생략되었다.

상기 도면들을 참조하면, 본 실시예에 따른 주조용 배면 몰드플레이트(120)는 제1면(120a)과 이에 대향하는 제2면(120b)을 구비한다. 제1면(120a)은 후술하는 바와 같이 전면 몰드플레이트(110)와 접할 면이다. 제1면(120a)은 주조방향(-z 방향)과 교차하며 제1단부(120c)쪽으로 연장된 제1슬롯(121)과, 주조방향(-z 방향)과 교차하며 제1단부(120c)에 대향하는 제2단부(120d) 방향으로 연장된 제2슬롯(122)을 갖는다. 도면들에서는 제1슬롯(121)과 제2슬롯(122)이 각각 제1면(120a)에 복수개가 형성된 것으로 도시되어 있는바, 그 개수는 한 개일 수도 있고 복수개일 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다. 이러한 배면 몰드플레이트(120)는 열전도율이 높은 동합금 및/또는 스테인리스 등으로 형성될 수 있다. 이는 후술하는 실시예들 및 변형예들에 있어서도 마찬가지이다.

도시된 바와 같이 제1슬롯(121)은 제1면(120a)의 중앙 또는 제1면(120a)의 중앙에 인접한 부분으로부터 제1단부(120c)쪽으로 연장되고, 제2슬롯(122)은 제1면(120a)의 중앙 또는 제1면(120a)의 중앙에 인접한 부분으로부터 제2단부(120b)쪽으로 연장될 수 있다. 나아가, 제1슬롯(121)과 제2슬롯(122)은 도시된 바와 같이, 주조방향(ㅁz 방향)을 따라 제1면(120a)의 중앙을 지나는 축을 중심으로 대칭일 수 있다.

이와 같은 구조에서, 제1단부(120c)에 인접한 부분에서의 제1슬롯(121)의 저면에서 제2면(120b)까지의 거리(Te)가, 제1면(120a)의 중앙에 인접한 부분에서의 제1슬롯(121)의 저면에서 제2면(120b)까지의 거리(Tc)보다 멀다. 또한, 제2단부(120d)에 인접한 부분에서의 제2슬롯(122)의 저면에서 제2면(120b)까지의 거리(Te)가, 제1면(120a)의 중앙에 인접한 부분에서의 제2슬롯(122)의 저면에서 제2면(120b)까지의 거리(Tc)보다 멀다.

이와 같은 배면 몰드플레이트(120)에 부착될 수 있는 도 2에 도시된 것과 같은 주조용 전면 몰드플레이트(110)는 배면 몰드플레이트(120)와 면접촉할 수 있다. 전면 몰드플레이트(110)는 배면 몰드플레이트(120)와 접촉하는 일면(110a)과, 용탕과 접촉하는 타면(110b)을 갖는다. 전면 몰드플레이트는 동합금 등으로 형성될 수 있다. 이는 후술하는 실시예들 및 변형예들에 있어서도 마찬가지이다.

배면 몰드플레이트(120)와 전면 몰드플레이트(110)가 결합되게 되면 이는 몰드플레이트 어셈블리가 되는데, 몰드플레이트 어셈블리에서 배면 몰드플레이트(120)의 제1슬롯(121) 및 제2슬롯(122)은 전면 몰드플레이트(110)의 일면(110a)과 함께 냉각매체가 통과할 수 있는 수로들을 형성하게 된다. 이를 통해 배면 몰드플레이트(120)의 타면(120b) 상에 형성될 수 있는 유입구(129a)를 통과하여 공급되는 냉각매체가 배면 몰드플레이트(120)의 제1슬롯(121)과 제2슬롯(122)으로 흐를 수 있으며, 역으로 배면 몰드플레이트(120)의 제1슬롯(121)과 제2슬롯(122) 내의 냉각매체가 역시 배면 몰드플레이트(120)의 타면(120b) 상에 형성될 수 있는 배출구(129b)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

상기 도면들에서는 제1슬롯(121) 및/또는 제2슬롯(122)과 교차하는 제3슬롯(123a, 123b)도 도시하고 있으나, 이는 반드시 필수적인 구성요소인 것은 아니다. 예컨대 제1슬롯(121)과 제2슬롯(122)이 한 개씩만 존재한다면 제3슬롯(123a, 123b)은 필요하지 않을 수도 있고, 제1슬롯(121)과 제2슬롯(122)이 복수개 존재한다고 하더라도 유입구(129a)와 배출구(129b)가 복수개 형성되어 각 제1슬롯(121) 및/또는 제2슬롯(122)에 연결될 경우에도 제3슬롯(123a, 123b)은 필요하지 않을 수도 있다.

도 5는 도 1의 주조용 배면 몰드플레이트(120)를 포함하는 주조용 몰드(100)를 개략적으로 도시하는 사시도이다. 도 5에 도시된 것과 같이 주조용 몰드(100)는, 도 1에 도시된 것과 같은 배면 몰드플레이트(120)와 도 2에 도시된 것과 같은 전면 몰드플레이트(110)가 결합된 몰드플레이트 어셈블리(131)를 구비한다. 주조용 몰드(100)는 몰드플레이트 어셈블리(131) 외에 몰드플레이트 어셈블리들(132, 133, 134)을 구비하여, 도 5에 도시된 것과 같이 네 개의 몰드플레이트 어셈블리들(131, 132, 133, 134)이 결합된 형태를 통해 몰드(100) 내부로 주입되는 용탕이 응고될 시의 형상을 한정하게 된다. 도 5에서는 배면 몰드플레이트(120)에 냉각매체가 유입될 수 있는 유입구(129a)와 냉각매체가 배출될 수 있는 배출구(129b)가 형성된 것을 예시적으로 도시하고 있다. 물론 다른 몰드플레이트 어셈블리들(132, 133, 134)의 배면 몰드플레이트들에도 유입구와 배출구가 형성될 수 있다.

도 6은 도 5에 도시된 것과 같은 주조용 몰드(100)를 이용하여 주편을 제조하는 공정을 개략적으로 도시하는 개념도이다. 도 6에 도시된 것과 같이, 고온에서 형성된 용탕(2)은 턴디쉬(1) 하부의 침지노즐(3)을 통해 몰드(100)로 유입되며, 몰드(100)를 통과하는 동안 몰드(100)의 내면과 인접한 부분에 응고층(4)이 형성되면서 초기응고과정을 거치게 된다. 몰드(100)를 통과한 후에는 스프레이 노즐(5)을 통해 분사되는 냉각매체 등에 의해 냉각되어 응고층(4)이 차지하는 비율이 높아짐에 따라 일정한 형상을 갖춘 주편(6), 예컨대 슬래브(slab) 등을 형성하게 된다. 최종제품이 되기까지 및/또는 최종제품이 된 이후에는 가이드롤(7)에 의해 이동되며, 도 6에 도시된 바와 같이 스프레이 노즐(5)이 복수개 배치될 수도 있고 스프레이 노즐(5)과 가이드롤(7)이 교번하여 배치될 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다.

이와 같은 주편 제조공정에서 몰드(100)로 유입되는 용용금속(2)의 초기응고과정은 (연속)주조가 완료된 주편(6)의 성질을 좌우하는 중요한 인자이다. 주편 제조공정 중 전술한 바와 같이 배면 몰드플레이트(120)에 형성된 제1슬롯(121)과 제2슬롯(122)에 냉각매체가 존재하는데, 이 냉각매체에 의해 몰드(100)의 내면, 즉 전면 몰드플레이트(110)의 타면(110b)이 냉각된다. 이러한 점에서 배면 몰드플레이트(120)는 워터재킷이라고도 할 수 있다. 이에 따라 몰드(100)에 유입된 용탕의 전면 몰드플레이트(110)의 타면(110b)과 접촉하는 부분이 냉각되어 초기응고과정에서 응고층(4)이 형성된다. 초기응고과정에서의 응고층(4)은 응고쉘(shell)로서, 최종 제품인 주편(6)의 기본적인 형상과 표면의 품질 등을 결정함에 있어서 중요한 역할을 한다. 따라서 적절한 강도를 가지며 균일한 두께로 표면의 갈라짐 등이 없는 응고쉘이 형성되도록 하는 것이 중요하다.

그러나 몰드(100) 내에서 냉각매체가 이동하는 통로인 수로의 배치를 적절하게 하지 않으면, 응고쉘의 두께가 일정하지 않아 최종 제품인 주편의 형상이 왜곡되거나 주편 표면에 크랙 등이 발생할 수 있다. 도 5의 주조용 몰드(100)를 개략적으로 도시하는 평면도인 도 7에서 점선으로 표시한 부분에서는, 인접한 몰드플레이트 어셈블리들에 의한 냉각효과를 동시에 받게 된다. 예컨대 도 7의 점선으로 표시한 부분들 중 우상단의 부분의 경우, 몰드(100) 내의 용탕이 몰드플레이트 어셈블리(132)와 몰드플레이트 어셈블리(133)에 의한 냉각효과를 동시에 받게 된다. 이때, 예컨대 배면 몰드플레이트에 형성된 슬롯들의 저면에서 제1면(120a)에 대향하는 제2면(120b)까지의 거리가 일정하도록 슬롯들이 형성되어 있다면, 점선으로 표시된 부분에서는 몰드플레이트 어셈블리(132)의 슬롯에 의한 냉각효과와 몰드플레이트 어셈블리(133)의 슬롯에 의한 냉각효과를 동시에 받게 되어, 점선으로 표시되지 않은 다른 부분에서보다 냉각효과가 상대적으로 더 크게 된다. 이는 형성되는 응고쉘의 두께의 균일도를 저하시키게 되어, 응고쉘 표면에 크랙이 발생하거나, 추후 스프레이 노즐(5)에 의한 냉각 중의 제품 또는 냉각을 거친 후의 최종 제품인 주편의 형상이 왜곡되거나 주편 표면에 크랙 등이 발생할 수 있다.

본 실시예에 따른 배면 몰드플레이트(120)의 경우, 전술한 바와 같이 제1단부(120c)에 인접한 부분에서의 제1슬롯(121)의 저면에서 제2면(120b)까지의 거리(Te)가, 제1면(120a)의 중앙에 인접한 부분에서의 제1슬롯(121)의 저면에서 제2면(120b)까지의 거리(Tc)보다 멀고, 제2단부(120d)에 인접한 부분에서의 제2슬롯(122)의 저면에서 제2면(120b)까지의 거리(Te)가, 제1면(120a)의 중앙에 인접한 부분에서의 제2슬롯(122)의 저면에서 제2면(120b)까지의 거리(Tc)보다 멀도록 함으로써, 그와 같은 현상이 발생하지 않도록 할 수 있다.

동일한 깊이의 슬롯에는 동일한 양의 냉각수가 존재하게 되므로, 냉각효과가 동일/유사하게 된다. 그러나 슬롯의 깊이가 얕아질수록 그 내부에 존재할 수 있는 냉각수의 양이 줄어들기 때문에, 냉각효과가 약해지게 된다. 따라서 본 실시예에 따른 배면 몰드플레이트(120)를 이용할 경우, 몰드플레이트 어셈블리(132)에 의한 냉각효과와 몰드플레이트 어셈블리(133)에 의한 냉각효과를 동시에 받는 부분이라 하더라도, 그 부분의 냉각에 영향을 주는 슬롯의 저면에서 제2면(120b)까지의 거리가 다른 부분의 냉각에 영향을 주는 슬롯의 저면에서 제2면(120b)까지의 거리보다 길기 때문에(Te와 Tc 참조), 각 슬롯에 의한 냉각효과가 줄어들어 결과적으로 용탕의 몰드(100) 내면에 인접한 부분에의 냉각효과가 균일하게 되도록 할 수 있다. 즉, 몰드플레이트 어셈블리(132)에 의한 냉각효과와 몰드플레이트 어셈블리(133)에 의한 냉각효과를 동시에 받는 부분에서의 슬롯의 깊이(He)가 다른 부분의 냉각에 영향을 주는 부분에서의 슬롯의 깊이(Hc)보다 얕아, 몰드플레이트 어셈블리(132)에 의한 냉각효과와 몰드플레이트 어셈블리(133)에 의한 냉각효과를 동시에 받는 부분에서의 냉각수의 양이 줄어들기 때문에, 결과적으로 용탕의 몰드(100) 내면에 인접한 부분에의 냉각효과가 균일하게 되도록 할 수 있다.

그 결과 초기응고과정에서의 응고쉘의 두께 균일도가 일정하도록 하고 표면의 크랙 발생을 효과적으로 방지함으로써, 결과적으로 스프레이 노즐(5) 등에 의한 냉각 중의 제품 또는 냉각을 거친 후의 최종 제품인 주편의 형상이 왜곡되지 않고 주편 표면에 크랙 등이 발생하지 않도록 하여, 높은 수율로 고품질의 주편을 제조할 수 있다.

도 10은 온도 시뮬레이션을 위한 비교예에 따른 주조용 배면 몰드플레이트의 일부를 개략적으로 도시하는 개념도이고, 도 11은 온도 시뮬레이션을 위한 실험예에 따른 주조용 배면 몰드플레이트의 일부를 개략적으로 도시하는 개념도이다. 도 10과 도 11에서는 실제 모델의 중앙부로부터 일단부로 이어지는 반쪽인 반쪽 모델만을 도시하고 있다. 이 경우 나머지 반쪽 모델은 이 반쪽 모델과 중앙부를 기준으로 대칭적인 모형을 갖는 것으로 이해될 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 비교예에 따른 주조용 배면 몰드플레이트는 주조방향(도 1의 ㅁz축 방향)으로 연장되고, 위치에 상관없이 일정한 깊이를 갖는 슬롯들을 구비한다. 현재 이용되고 있는 주조용 배면 몰드플레이트의 경우 이와 같이 슬롯이 주조방향(도 1의 ㅁz축 방향)으로 연장된 것 외에는 알려진 바가 없다. 도 11에 도시된 바와 같이, 실험예에 따른 주조용 배면 몰드플레이트도 주조방향과 교차하도록(도 1의 ㅁy축 방향으로) 연장된 제1슬롯들을 구비한다. 그러나 실험예에 따른 주조용 배면 몰드플레이트에 구비된 제1슬롯들의 경우, 중앙부에서의 제1슬롯의 저면에서 타면까지의 거리가 가장자리에서의 제1슬롯의 저면에서 타면까지의 거리보다 짧다. 실험예에 따른 주조용 배면 몰드플레이트는 도 1의 주조용 배면 몰드플레이트(120)에 대응될 수 있다.

본 시뮬레이션에서 비교예 및 실험예들에 따른 주조용 배면 몰드플레이트들은 동일한 동 합금으로 구성되고 그 열전도율은 동일하게 약 320 W/mK이며, 제1슬롯에는 냉각매체로 약 30℃의 냉각수가 동일하게 그 중앙부로 공급되는 것으로 가정한다. 주조 진행시 용탕은 약 1500℃로 공급되는 것으로 가정한다.

도 12는 도 10에 도시된 주조용 배면 몰드플레이트를 이용할 경우의 주조용 전면 몰드플레이트의 용탕접촉면에서의 온도 시뮬레이션 결과를 색상 분포로 보여주는 개념도이고, 도 13은 도 11에 도시된 주조용 배면 몰드플레이트를 이용할 경우의 주조용 전면 몰드플레이트의 용탕접촉면에서의 온도 시뮬레이션 결과를 색상 분포로 보여주는 개념도이며, 도 14는 도 12 및 도 13에 도시된 주조용 전면 몰드플레이트들의 일 단면에서 용탕접촉면의 시뮬레이션 온도 분포를 보여주는 그래프이다.

도 12 및 도 13에서, 온도의 색상 분포는 막대형 색상분포도에서 빨간색 방향으로 갈수록 온도가 높고 파란색 방향으로 갈수록 온도가 낮은 것을 나타낸다. 도 14에서 온도 분포는 용탕이 응고되기 시작하는 초입 부분, 즉 도 12 및 도 13의 상부 빨간색 부분을 주조방향(ㅁz 방향)에 평행한 단면에서 본 온도 분포를 나타낸다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 고온 용탕이 주조용 배면 몰드플레이트의 상부에서 하부 방향으로 공급됨에 따라 주조용 전면 몰드플레이트들의 온도가 상부에서 하부로 갈수록 대체로 낮아지는 것을 알 수 있다.

도 14를 참조하면, 비교예에 따른 주조용 배면 몰드플레이트에 결합되는 주조용 전면 몰드플레이트의 경우 중앙부(C)와 단부(E)에서 온도 차이는 대체로 크지 않고 다만 제1슬롯들을 가로질러 감에 따라서 온도가 물결처럼 요동치는 것을 알 수 있다. 반면, 실험예에 따른 주조용 배면 몰드플레이트에 결합되는 주조용 전면 몰드플레이트의 경우 중앙부(C)에서 단부(E)로 갈수록 온도가 상승하면서도 비교예에서와 같은 온도의 큰 요동이 나타나지 않는 것을 알 수 있다. 도 13에서는 비교예에서와 실험예에서의 온도분포 외에도 (중앙부에서의) 온도 자체도 상이한 것으로 나타났는바, 이는 큰 의미가 있는 사항은 아니고 개별적으로 냉각수의 온도를 조절함으로써 온도 자체를 조절할 수 있다.

이러한 온도 분포는 실험예에 따른 주조용 배면 몰드플레이트를 이용할 시 이에 결합되는 주조용 전면 몰드플레이트에서 그 중앙부의 냉각율이 그 단부의 냉각율보다 크다는 것을 보여준다. 한편, 나머지 반쪽 모델에 대한 온도 분포는 중앙부를 기준으로 대칭적인 것으로 이해될 수 있다. 따라서 전술한 바와 같이, 주조용 전면 몰드플레이트의 양단부들에서 냉각율을 그 중앙부에서 냉각율보다 낮게 조절할 수 있다. 또한 온도에서의 큰 요동이 나타나지 않도록 할 수도 있다. 단일 구조의 주조용 전면 몰드플레이트의 이러한 냉각율 분포는 전술한 바와 같이 도 5에 도시된 것과 같은 주조용 몰드(100)에서 냉각율 분포의 균일화에 기여할 수 있다.

한편, 전면 몰드플레이트는 용탕과 접촉하는 과정에서 표면이 손상될 수 있으므로 주기적인 교체가 필요할 수 있다. 본 실시예에 따른 배면 몰드플레이트의 경우 제1슬롯(121)과 제2슬롯(122)이 배면 몰드플레이트(120)에 형성되어 있으므로 전면 몰드플레이트(110)의 배면 몰드플레이트(120) 방향의 면에는 슬롯 등이 형성되어 있을 필요가 없다. 따라서 본 실시예에 따른 배면 몰드플레이트(120)를 이용할 시, 소모성으로 주기적으로 교체해야 하는 전면 몰드플레이트(110)의 제조를 저렴하게 할 수 있게 된다.

한편, 도 1 및 도 3에 도시된 것과 같은 본 실시예에 따른 배면 몰드플레이트(120)의 경우, 제1면(120a)의 중앙에 인접한 부분에서 제1단부(120c)쪽으로 갈수록 제1슬롯(121)의 저면에서 제2면(120b)까지의 거리가 멀어지고, 제1면(120a)의 중앙에 인접한 부분에서 제2단부(120d)쪽으로 갈수록 제2슬롯(122)의 저면에서 제2면(120b)까지의 거리가 멀어지는 것으로 도시하고 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

예컨대, 제1면(120a)의 중앙에 인접한 부분에서 제1단부(120c) 쪽으로 가더라도 한동안은 제1슬롯(121)의 저면에서 제2면(120b)까지의 거리가 일정하게 유지되다가, 제1단부(120c) 쪽으로 더 다가가게 되면 제1슬롯(121)의 저면에서 제2면(120b)까지의 거리가 멀어지도록 할 수도 있다. 이는 제2슬롯(122)의 경우에도 마찬가지이다.

즉, 배면 몰드플레이트(120)의 제1면(120a)의 중앙부에서의 제1슬롯(121)의 저면에서 제2면(120b)까지의 거리가, 가장자리(제1단부(120c)) 근방에서의 제1슬롯(121)의 저면에서 제2면(120b)까지의 거리보다 짧으면 된다. 특히 슬래브와 같이 두께가 얇되 폭이 넓은 주편을 제조하는 경우, 중앙부 근방에서는 제1슬롯(121)의 저면에서 제2면(120b)까지의 거리가 일정하되, 가장자리(제1단부(120c)) 근방에서는 제1슬롯(121)의 저면에서 제2면(120b)까지의 거리가 중앙부 근방에서의 제1슬롯(121)의 저면에서 제2면(120b)까지의 거리보다 길게 하는 것을 고려할 수 있다. 이는 제2슬롯(122)의 경우에도 마찬가지이다.

한편, 도 1 내지 도 4를 참조하여 전술한 바와 같은 구조에 있어서, 한 개의 냉각매체 유입구(129a)가 제2면(120b)의 중앙에 형성되어 제1슬롯(121)과 제2슬롯(122)과 연결되고, 제2면(120b)에 한 쌍의 배출구(129b)가 형성되어 하나는 제1단부(120c)쪽에서 제1슬롯(121)과 연결되고 다른 하나는 제2단부(120d)쪽에서 제2슬롯(122)과 연결되도록 할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 주조용 배면 몰드플레이트와, 주조용 전면 몰드플레이트를 포함하는 몰드플레이트 어셈블리를 개략적으로 도시하는 단면도인 도 8에 도시된 것과 같이, 한 쌍의 유입구(129a)가 제2면(120b)의 중앙에 형성되어 하나는 중앙부에서 제1슬롯(121)과 연결되고 다른 하나는 중앙부에서 제2슬롯(122)과 연결되도록 할 수 있다. 물론 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 주조용 배면 몰드플레이트와, 주조용 전면 몰드플레이트를 포함하는 몰드플레이트 어셈블리를 개략적으로 도시하는 단면도인 도 9에 도시된 것과 같이 제1면(120a)의 중앙부에서 제1슬롯(121)과 제2슬롯(122)이 서로 만나도록 할 수도 있는 등 다양한 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 주조용 몰드플레이트 어셈블리를 구현할 수 있다. 주조용 몰드플레이트 어셈블리는 전면 몰드플레이트와 배면 몰드플레이트가 결합된 형태로서, 예컨대 도 5에서 참조번호 131, 132, 133 및 134로 표시된 구성요소들 중 어느 하나를 의미하는 것일 수 있다. 이와 같은 본 실시예에 따른 주조용 몰드플레이트 어셈블리는 전술한 실시예들 및 그 변형예들에 따른 배면 몰드플레이트들 중 어느 하나를 구비하는 것일 수 있다. 즉, 배면 몰드플레이트의 전면 몰드플레이트 방향의 면에는 주조방향과 교차하며 제1단부 쪽으로 연장된 제1슬롯과, 주조방향과 교차하며 제1단부에 대향하는 제2단부 방향으로 연장된 제2슬롯이 형성되고, 제1단부에 인접한 부분에서의 제1슬롯의 저면에서 제1면에 대향하는 제2면까지의 거리가, 제1면의 중앙에 인접한 부분에서의 제1슬롯의 저면에서 제2면까지의 거리보다 멀고, 제2단부에 인접한 부분에서의 제2슬롯의 저면에서 제2면까지의 거리가, 제1면의 중앙에 인접한 부분에서의 제2슬롯의 저면에서 제2면까지의 거리보다 멀도록 할 수 있다. 이를 통해 이러한 몰드플레이트 어셈블리들을 복수개 이용하여 형성되는 도 5에 도시된 것과 같은 형태의 몰드(100)를 이용할 시, 주조공정에서 크랙 등이 없으면서도 일정한 두께의 응고쉘이 형성되도록 하여 결과적으로 고품질의 주편을 높은 수율로 제조할 수 있다. 여기서 전면 몰드플레이트의 배면 몰드플레이트 방향의 면과 대향하는 타면은 용탕과 접촉하는 면이고, 배면 몰드플레이트의 전면 몰드플레이트 방향의 제1면과 대향하는 제2면에는 냉각매체 유입구와 배출구가 형성될 수 있다.

물론 이 경우에도, 제1슬롯은 제1면의 중앙 또는 제1면의 중앙에 인접한 부분으로부터 제1단부 쪽으로 연장되고, 제2슬롯은 제1면의 중앙 또는 제1면의 중앙에 인접한 부분으로부터 제2단부 쪽으로 연장되도록 할 수 있다. 그리고 제1면의 중앙에 인접한 부분에서 제1단부 쪽으로 갈수록 제1슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리가 멀어지고, 제1면의 중앙에 인접한 부분에서 제2단부 쪽으로 갈수록 제2슬롯의 저면에서 제2면까지의 거리가 멀어지도록 할 수 있다. 물론 중앙부에서는 제1슬롯의 저면에서 제2면까지의 거리가 일정하도록 형성될 수도 있는바, 어떤 경우이든 제1슬롯의 중앙부에서의 저면에서 제2면까지의 거리가 제1슬롯의 가장자리에서의 저면에서 타면까지의 거리보다 짧게 함으로써 전술한 바와 같은 효과를 얻을 수 있다.

이러한 몰드플레이트 어셈블리에 있어서도 전술한 바와 같이 주조방향을 따라 제1면의 중앙을 지나는 축을 중심으로 제1슬롯과 제2슬롯이 대칭이 되도록 할 수 있다. 또한, 제2면에 냉각매체 유입구와 배출구가 형성되도록 할 수도 있으며, 나아가 제1슬롯과 제2슬롯에 연결되도록 제2면의 중앙에 적어도 한 개의 냉각매체 유입구가 형성되고, 제1단부 쪽에서 제1슬롯에 연결되고 제2단부 쪽에서 제2슬롯에 연결되도록 제2면에 적어도 한 쌍의 배출구가 형성되도록 할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 주편 형상을 한정하도록 결합된 복수의 몰드플레이트 어셈블리들을 포함하는 주조용 몰드를 제공할 수 있다. 이 주조용 몰드는 전술한 실시예들에 따른 몰드플레이트 어셈블리들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 물론 이 주조용 몰드는 전술한 실시예들에 따른 주조용 몰드플레이트들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 주조용 몰드는 예컨대 도 5에 도시된 것과 같은 형태일 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 주조용 몰드 110: 주조용 전면 몰드플레이트
120: 주조용 배면 몰드플레이트 121: 제1슬롯
122: 제2슬롯 123a, 123b: 제3슬롯
129a: 유입구 129b: 배출구
131, 132, 133, 134: 몰드플레이트 어셈블리

Claims (13)

1. 전면 몰드플레이트와 접할 면으로서, 주조방향과 교차하며 제1단부 쪽으로 연장된 제1슬롯과, 상기 주조방향과 교차하며 상기 제1단부에 대향하는 제2단부 방향으로 연장된 제2슬롯을 갖는 제1면; 및
   상기 제1면에 대향하는 제2면;을 구비하고,
   상기 제1단부에 인접한 부분에서의 상기 제1슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리가, 상기 제1면의 중앙에 인접한 부분에서의 상기 제1슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리보다 멀고,
   상기 제2단부에 인접한 부분에서의 상기 제2슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리가, 상기 제1면의 중앙에 인접한 부분에서의 상기 제2슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리보다 먼, 주조용 배면 몰드플레이트.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1슬롯은 상기 제1면의 중앙 또는 상기 제1면의 중앙에 인접한 부분으로부터 상기 제1단부 쪽으로 연장되고, 상기 제2슬롯은 상기 제1면의 중앙 또는 상기 제1면의 중앙에 인접한 부분으로부터 상기 제2단부 쪽으로 연장된, 주조용 배면 몰드플레이트.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1면의 중앙에 인접한 부분에서 상기 제1단부 쪽으로 갈수록, 상기 제1슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리가 멀어지고,
   상기 제1면의 중앙에 인접한 부분에서 상기 제2단부 쪽으로 갈수록, 상기 제2슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리가 멀어지는, 주조용 배면 몰드플레이트.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 주조방향을 따라 상기 제1면의 중앙을 지나는 축을 중심으로 상기 제1슬롯과 상기 제2슬롯이 대칭인, 주조용 배면 몰드플레이트.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2면에 냉각매체 유입구와 배출구가 형성된, 주조용 배면 몰드플레이트.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1슬롯과 상기 제2슬롯에 연결되도록 상기 제2면의 중앙에 적어도 한 개의 냉각매체 유입구가 형성되고, 상기 제1단부 쪽에서 제1슬롯에 연결되고 상기 제2단부 쪽에서 상기 제2슬롯에 연결되도록 상기 제2면에 적어도 한 쌍의 배출구가 형성된, 주조용 배면 몰드플레이트.
7. 용탕에 접할 용탕접촉면을 갖는 전면 몰드플레이트; 및
   상기 전면 몰드플레이트의 상기 용탕접촉면에 대향하는 면과 접할 면으로서 주조방향과 교차하며 제1단부 쪽으로 연장된 제1슬롯과 상기 주조방향과 교차하며 상기 제1단부에 대향하는 제2단부 방향으로 연장된 제2슬롯을 갖는 제1면과, 상기 제1면에 대향하는 제2면을 갖는 배면 몰드플레이트;를 구비하고,
   상기 제1단부에 인접한 부분에서의 상기 제1슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리가, 상기 제1면의 중앙에 인접한 부분에서의 상기 제1슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리보다 멀고,
   상기 제2단부에 인접한 부분에서의 상기 제2슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리가, 상기 제1면의 중앙에 인접한 부분에서의 상기 제2슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리보다 먼, 주조용 몰드플레이트 어셈블리.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1슬롯은 상기 제1면의 중앙 또는 상기 제1면의 중앙에 인접한 부분으로부터 상기 제1단부 쪽으로 연장되고, 상기 제2슬롯은 상기 제1면의 중앙 또는 상기 제1면의 중앙에 인접한 부분으로부터 상기 제2단부 쪽으로 연장된, 주조용 몰드플레이트 어셈블리.
9. 제7항에 있어서,
   상기 제1면의 중앙에 인접한 부분에서 상기 제1단부 쪽으로 갈수록, 상기 제1슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리가 멀어지고,
   상기 제1면의 중앙에 인접한 부분에서 상기 제2단부 쪽으로 갈수록, 상기 제2슬롯의 저면에서 상기 제2면까지의 거리가 멀어지는, 주조용 몰드플레이트 어셈블리.
10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주조방향을 따라 상기 제1면의 중앙을 지나는 축을 중심으로 상기 제1슬롯과 상기 제2슬롯이 대칭인, 주조용 몰드플레이트 어셈블리.
11. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2면에 냉각매체 유입구와 배출구가 형성된, 주조용 몰드플레이트 어셈블리.
12. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1슬롯과 상기 제2슬롯에 연결되도록 상기 제2면의 중앙에 적어도 한 개의 냉각매체 유입구가 형성되고, 상기 제1단부 쪽에서 제1슬롯에 연결되고 상기 제2단부 쪽에서 상기 제2슬롯에 연결되도록 상기 제2면에 적어도 한 쌍의 배출구가 형성된, 주조용 몰드플레이트 어셈블리.
13. 주편 형상을 한정하도록 결합된 복수개의 몰드플레이트 어셈블리들을 포함하고,
    상기 몰드플레이트 어셈블리들 중 적어도 하나는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 주조용 배면 몰드플레이트 또는 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 주조용 몰드플레이트 어셈블리를 포함하는, 주조용 몰드.

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