KR20190029322A - 주형 - Google Patents

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KR20190029322A KR1020170116720A KR20170116720A KR20190029322A KR 20190029322 A KR20190029322 A KR 20190029322A KR 1020170116720 A KR1020170116720 A KR 1020170116720A KR 20170116720 A KR20170116720 A KR 20170116720A KR 20190029322 A KR20190029322 A KR 20190029322A
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주식회사 포스코
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    • 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

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

본 발명은 주편을 주조하는 주형으로서, 각각이 일 방향으로 연장 형성되고, 연장 방향과 교차하는 방향으로 마주 보도록 설치된 한 쌍의 장변부 및 각각이 장변부와 교차하도록 연장 형성되어, 한 쌍의 장변부 사이를 밀폐하도록 상호 마주보게 설치된 단변부를 포함하고, 단변부에는 상기 장변부와 맞닿는 일단으로부터 상기 단변부의 연장 방향으로 연장 형성된 슬릿이 마련된다.
따라서, 본 발명의 실시 형태에 의하면, 장변부와 연결되는 단변부에 슬릿을 마련함으로써, 노즐로부터 주입되는 용강의 열에 의해 돌출부에 가해지는 응력을 줄일 수 있다. 따라서, 돌출부의 변형 및 돌출부에 코팅된 코팅막의 박리를 종래에 비해 줄이거나 억제할 수 있어, 주형의 수명을 향상시킬 수 있다. 또한 주편 형상이 불량, 구속성 브레이크 아웃(Break out), 주편의 긁힘 현상 및 국부적 응고 지연 현상을 종래에 비해 줄일 수 있다.

Description

주형{MOLD}
본 발명은 주형에 관한 것으로, 보다 상세하게는 응력으로 인한 손상을 줄일 수 있는 주형에 관한 것이다.
일반적으로 주편은 몰드에 수용된 용강이 냉각대를 거쳐 냉각되면서 제조된다. 예컨대, 연속주조공정은 일정한 내부 형상을 갖는 주형에 용강을 주입하고, 주형 내에서 반응고된 주편을 연속적으로 주형의 하측으로 인발하여 슬라브, 블룸, 빌렛, 빔 블랭크 등과 같은 다양한 형상의 제품을 제조하는 공정이다. 주편은 장변부와 단변부를 조립한 형태의 장방형 주형을 이용하여 제조되고 있다.
노즐을 통해 주형 내부로 공급되면, 주형 내 용강의 탕면에서부터 응고층이 형성되기 시작하는데, 하방으로 살수록 응고층의 두께가 두꺼워진다. 그리고, 응고층은 하방으로 갈수록 온도가 낮아져 이로 인한 수축이 발생되는데, 이를 주형에서 보상해주지 못하면 응고층에 인장력이 발생하여 크랙이 발생된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 주형의 상부의 폭에 비해 하부의 폭을 감소시켜 주형에 경사를 주었다. 이러한 주형의 경우, 장변부에 인접한 응고층의 수축률은 장변부 상부의 길이에 비해 장변부의 하부의 길이를 작게함으로써 단변부에 경사를 주어 보상하고, 단변부에 인접한 응고층의 수축률은 단변부의 상부의 길이에 비해 단변부의 하부의 길이를 작게하여, 장변부에 경사를 주어 보상한다.
일반적으로 강은 온도에 따라 세 군데에서 취성 영역을 가지고 있는데, 이 중에서 주편의 온도가 700 내지 800℃(이하, 제 3 영역 취성 구간) 영역에서는 연성이 작기 때문에, 스트레인 속도가 작아도 쉽게 크랙이 발생된다. 그런데, 장방형 주형의 경우, 장변부와 단변부와 서로 맞닿는 코너부는 장변부와 단변부 양 방향으로 열이 빠져 나가기 때문에, 코너부는 장변 몰드 및 단변 몰드 각각의 중앙 부위에 비하여 현저한 온도 저하 현상이 발생한다. 따라서 주편의 코너부의 온도는 다른 부위의 온도에 비해 급격하게 낮아지며, 이에 주조 중에 주편의 코너부의 온도가 제 3 영역 취성 구간에 포함되기 쉽다. 따라서, 주형에서 인발된 주편을 굽힙 또는 교정 작업시에 주편에 응력이 발생되는데, 이때 주편 코너부의 온도가 제 3 영역 취성 구간에 포함되어 있어, 코너부에 크랙이 발생되기 쉽다.
이에 따라 주편의 연속 주조시에 주편 코너부의 온도 저하를 억제할 수 있도록 주편의 기존 코너부를 모따기된 형상으로 주저하여, 상기 코너부의 온도가 주편 내 다른 부위에 비해 급격하게 감소하는 것을 억제하고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 한국 공개특허 2013-0074898에 기재된 바와 같이, 장변부 방향으로 돌출된 돌출부를 가지는 단변부를 구성하여, 코너부의 온도 하락을 저감시키고, 이를 통해 주편 코너부의 크랙 발생을 저감시키는 방법이 제안되었다.
그런데, 단변부로부터 돌출 형성된 돌출부는 노즐을 통해 주형 내부로 주입된 용강에 의한 열적 변화가 크며, 이에 따라 돌출부가 다른 부위에 비해 응력을 더욱 받게 된다. 따라서, 돌출부가 변형되거나, 주형의 마모를 위해 도포 또는 코팅된 코팅층 의 박리가 발생되기도 한다. 주형의 돌출부가 변형되는 경우, 단변부와 장변부에 이물질 또는 액상의 용강이 침투하게 되고, 이는 주편 형상의 불량 또는 구속성 브레이크 아웃(Break out)을 발생시키기도 한다. 그리고, 코팅층의 박리가 발생되는 경우, 주편이 긁히거나, 국부적 응고 지연 등으로 인해, 주편에 결함이 발생하게 되고, 이는 압연 후 제품에 표면 결함이 요인이 된다.
한국공개특허 10-2004-0058588
본 발명은 응력에 따른 손상을 줄일 수 있는 주형을 제공한다.
본 발명은 응력으로 인한 변형 및 코팅층의 박리 문제를 줄일 수 있는 주형을 제공한다.
본 발명은 주편을 주조하는 주형으로서, 각각이 일 방향으로 연장 형성되고, 연장 방향과 교차하는 방향으로 마주 보도록 설치된 한 쌍의 장변부; 및 각각이 상기 장변부와 교차하도록 연장 형성되어, 상기 한 쌍의 장변부 사이를 밀폐하도록 상호 마주보게 설치된 단변부;를 포함하고, 상기 단변부에는 상기 장변부와 맞닿는 일단으로부터 상기 단변부의 연장 방향으로 연장 형성된 슬릿이 마련된다.
상기 단변부는, 상기 장변부와 교차하는 방향으로 연장 형성되어, 상기 장변 부재와 연결되는 단변 부재; 및 주조되는 상기 주편 모서리에 모따기면을 형성하도록 상기 단변 부재의 연장 방향의 양측 단부에 형성된 돌출부;를 포함하고, 상기 슬릿은 상기 장변부와 맞닿는 상기 단변 부재의 양 끝단 및 상기 돌출부 중 적어도 하나에 마련된다.
상기 슬릿은 상기 장변부와 맞닿는 상기 단변 부재 및 상기 돌출부 중 적어도 하나의 외측면 방향이 개구되어 있고, 내측 방향으로 연장 형성된 빈 공간을 가지는 형상이다.
상기 슬릿은 상기 단변부의 상단으로부터 하단까지 연속으로 연장 형성된다.
상기 슬릿은 상기 단변부의 상단으로부터 하단 방향으로 복수개 마련되며, 복수의 상기 슬릿이 상기 단변부의 상단으로부터 하단 방향으로 불연속적으로 나열 배치된다.
상기 슬릿이 상기 단변부의 연장 방향으로 연장된 길이는, 상기 단변부의 연장 방향으로 상기 돌출부가 연장된 길이에 비해 작거나 같은 형성된다.
상기 슬릿은 복수개로 마련되어, 상기 장변부의 연장 방향으로 나열되어 이격 배치되며, 복수의 상기 슬릿 중, 일부는 돌출부에 형성되고, 다른 일부는 상기 단변 부재에 형성된다.
상기 슬릿은 복수개로 마련되어, 복수의 상기 슬릿이 상기 돌출부 상에서 장변부의 연장 방향으로 나열되어 이격 배치된다.
상기 돌출부는 상기 주편과 접하는 면이 상기 장변부 및 단변 부재의 연장 방향과 교차하도록 경사진 경사면으로 형성되며, 상기 돌출부의 단면적은 하측으로 갈수록 감소하는 것이 바람직하다.
상기 돌출부는 하측으로 갈수록 상기 경사면과 상기 단변 부재가 이루는 각도가 감소하도록 형성된다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 장변부와 연결되는 단변부에 슬릿을 마련함으로써, 노즐로부터 주입되는 용강의 열에 의해 돌출부에 가해지는 응력을 줄일 수 있다. 따라서, 돌출부의 변형 및 돌출부에 코팅된 코팅막의 박리를 종래에 비해 줄이거나 억제할 수 있어, 주형의 수명을 향상시킬 수 있다. 또한 주편 형상이 불량, 구속성 브레이크 아웃(Break out), 주편의 긁힘 현상 및 국부적 응고 지연 현상을 종래에 비해 줄일 수 있다.
도 1은 연속 주조 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 주형을 도시한 입체도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 주형의 상면도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 한 쌍의 단변부가 하측으로 갈수록 가까워지게 경사지도록 설치되는 것을 설명하는 단면도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단변부를 도시한 입체도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 단변부가 하측으로 갈수록 그 폭이 감소하는 것을 설명하는 단면도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 단변부의 상부와 하부를 설명하는 도면
도 8은 실시예의 변형예에 따른 슬릿을 가지는 단변부를 도시한 입체도
도 9는 실시예 및 비교예들에 따른 주형에 있어서, 돌출부에 가해지는 최대 응력을 나타낸 그래프
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 주조용 몰드 및 이를 이용한 주조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 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.
도 1은 연속 주조 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 주형을 도시한 입체도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 주형의 상면도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 한 쌍의 단변부가 하측으로 갈수록 가까워지게 경사지도록 설치되는 것을 설명하는 단면도이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단변부를 도시한 입체도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 단변부가 하측으로 갈수록 그 폭이 감소하는 것을 설명하는 단면도이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 단변부의 상부와 하부를 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하여, 일반적인 연속 주조 장치를 설명한다.
연속 주조 장치는 제강공정에서 정련된 용강이 담기는 래들(ladle; 10)과, 래들(10)에 연결되는 주입노즐을 통해 용강을 공급받아 이를 일시 저장하는 턴디쉬(tundish; 20)와, 턴디쉬(20)에 저장된 용강을 전달받아 일정한 형상으로 초기 응고시키는 주형(mold; 300)과, 턴디쉬(20)의 용강을 주형(300)으로 공급하는 침지 노즐(이하, 노즐)(22)을 포함한다.
또한, 주형(30)의 하부에 구비되어 주형(30)으로부터 인발된 미응고 주편(1)을 냉각시키면서 일련의 성형 작업을 수행하도록 복수의 세그먼트(segment; 50)가 연속적으로 배열되는 냉각대(40)를 포함한다.
주형(300)은 턴디쉬(20)로부터 용강을 전달받고, 용강을 일정한 형상으로 초기 응고시킨다. 이러한 주형(300)은 도 2에 도시된 바와 같이, 각각이 일 방향으로 연장 형성되며, 연장 방향과 교차 또는 직교하는 방향으로 이격 설치된 한 쌍의 장변부(310) 및 각각이 장변부(310)와 교차 또는 직교하는 방향으로 연장 형성되며, 그 연장 방향과 교차 또는 직교하는 방향으로 이격 설치된 한 쌍의 단변부(320)를포함한다. 그리고, 이러한 장변부(310) 및 단변부(320) 각각의 내측면에는 코팅층(미도시)이 코팅되어 있다.
이하, 장변부(310)의 연장 방향을 x 축 방향, 단변부(320)의 연장 방향을 y 축 방향이라고 정의한다. 이에, 한 쌍의 장변부(310)의 이격 방향은 y축 방향이고, 한 쌍의 단변부(320)의 이격 방향은 x축 방향이 된다.
한 쌍의 장변부(310) 각각은 상술한 바와 같이 x 축 방향으로 연장 형성되며, x 축 방향과 직교하는 방향인 y 축 방향으로 이격 배치된다. 이에, 한 쌍의 장변부(310)는 y 축 방향으로 마주보도록 배치된다. 이하 한 쌍의 장변부(310)를 제 1 및 제 2 장변부(310) 라고 명명한다.
한 쌍의 단변부(320)는 y 축 방향으로 연장 형성되며, y 축 방향 또는 장변부(310)의 연장 방향과 직교하는 방향인 x 축 방향으로 이격 배치된다. 이에, 한 쌍의 단변부(320)는 x 축 방향으로 마주보도록 배치된다. 이때, 한 쌍의 단변부(320) 간의 이격 거리는 장변부(310)의 연장 길이에 비해 작을 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 한 쌍의 단변부(320) 간의 이격 거리가 장변부(310)의 연장 방향과 같도록 할 수도 있다. 이하 한 쌍의 단변부(320)를 제 1 및 제 2 단변부(320) 라고 명명한다.
이러한 주형(300)은 단변부(320)와 장변부(310)가 상호 연결 또는 결합되어 구성된다. 예컨대, 제 1 단변부(320)의 연장 방향의 일단이 제 1 장변부(310)의 내측면, 타단이 제 2 장변부(310)의 내측면과 연결되고, 제 2 단변부(320)의 연장 방향의 일단이 제 1 장변부(310)의 내측면, 타단이 제 2 장변부(310)의 내측면과 연결된다.
그리고, 제 1 및 제 2 단변부(320) 각각은 그 하측으로 갈수록 장변부(310)의 연장 방향의 중심과 가까워지도록 경사지게 설치된다. 이를 다른 말로 하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 단변부(320)와 제 2 단변부(320) 간의 이격 거리가 하측으로 갈수록 감소하도록 경사지게 설치된다. 이에, 제 1 단변부(320)와 제 2 단변부(320) 간의 상부 이격 거리(SLt)에 비해 하부 이격 거리(SLb)가 짧다. 이러한 제 1 단변부(320)와 제 2 단변부(320) 간의 이격 거리 변화는 결국, 주형(300)의 장변 길이가 하측으로 갈수록 감소함을 의미하며, 이를 주형의 장변 경사도(%)로 명명할 수 있다. 주형의 장변 경사도(%)는 아래의 수학식 1에 의해 산출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
이와 같이, 주형(300)의 단변부(320)를 경사지게 형성하여 주편의 장변 방향으로의 응고 수축을 보상해줄 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 단변부(320) 각각은 그 하측으로 갈수록 그 연장 길이가 감소하도록 형성된다. 이를 다른 말로 하면, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 단변부(320) 각각은 상부로부터 하부로 갈수록 그 연장 길이(Y 축 방향의 연장 길이) 또는 폭이 감소하도록 형성된다. 이에, 제 1 및 제 2 단변부(320) 각각은 그 상부의 연장 길이 또는 상부 폭(SWt)에 비해 하부의 연장 길이 또는 하부 폭(SWb)이 작으며, 이러한 폭의 변화를 주형의 단변 경사도(%)로 명명할 수 있다. 주형의 단변 경사도(%)는 아래의 수학식 2에 의해 산출할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
이와 같이, 단변부(320)의 폭이 하부로 갈수록 감소하도록 형성함으로써, 주편의 단변 방향의 응고 수축을 보상해줄 수 있다.
실시예에 따른 주형(300)은 장변부(310)와 단변부(320)가 연결되는 코너부가 모따기된 모따기면을 가지는 챔퍼드 주형(CHAMFERED MOLD)이다. 다른 말로 하면, 장변부(310)의 내측면에서 단변부(320)의 내측면으로 연결 또는 이어지는 연결 부위가 모따기된 형상이다. 이러한 주형의 모따기면은 주편의 장변과 단변이 연결되는 부위 또는 코너부에서의 온도 저하에 따른 주편의 표면 결함을 억제한다.
실시예에 따른 단변부(320)는 주형(300)의 내부 방향으로 돌출된 돌출부(322)를 포함한다. 즉, 실시예에 따른 단변부(320)는 y 축 방향으로 연장 형성된 단변 부재(321) 및 단변 부재의 연장 방향의 양 가장자리의 내측면으로부터 주형의 내측 방향으로 연장 형성된 돌출부(322)를 포함한다.
돌출부(322)는 상술한 바와 같이 단변 부재(321)의 내측면 중, 양 가장자리에 마련되며, 단변 부재(321)의 내측면으로부터 주형(300)의 내측 방향 즉, 장변부의 연장 방향으로 연장 형성된다. 이때, 돌출부(322)가 단변 부재로부터 장변부의 연장 방향으로 연장 형성되는데 있어서, 돌출부(322)는 단변 부재(321) 연장 방향의 끝단으로부터 그 중심 방향으로 올수록, 장변부의 연장 방향으로의 연장 길이가 감소하도록 형성된다. 이를 다른 말로 하면, 돌출부(322) 중 주편과 만나는 면이 장변부 및 단변 부재의 연장 방향과 교차하며, 양 끝단이 장변부(310) 및 단변 부재(321)와 만나도록 형성된 경사면(322a)을 가지는 삼각형의 형상이다. 보다 구체적으로 설명하면, 돌출부(322)는 단변 부재(321)의 내측면과 접하는 제 1 면, 제 1 면과 직교하는 면이면서 장변 부재의 내측면과 접하는 제 2 면 및 제 1 및 제 2 면과 교차하도록 형성되어, 제 1 면과 제 2 면 사이를 연결하도록 형성된 제 3 면을 포함한다. 여기서, 제 1 면의 일단이 제 2 면과 연결되고, 제 2 면의 일단이 제 1 면과 연결된다고 할 때, 제 3 면의 일단은 제 1 면과 연결되고, 제 3 면의 타단은 제 2 면과 연결된다. 이에, 제 3 면은 제 1 면 제 3 면과 각기 90°이하의 소정의 각도를 이루는 경사면(322a)이다. 돌출부의 이러한 경사면(322a)에 의해, 주편의 장변과 단변이 연결되는 부위에 모따기면이 형성된다.
단변부(320)의 내측면은 단변부의 중심으로부터 양 방향으로부터 연장 형성되며, 경사를 가지지 않거나 외측면과 평행한 면인 중앙면(321a), 중앙면(321a)의 양 가장자리로부터 장변부(310) 방향으로 연장 형성되며, 장변부 쪽으로 갈수록 장변부(310)의 중심과 가까워지는 경사면(322a)을 포함하며, 이 경사면이 주형의 모따기면(또는 챔퍼드면)이다. 이에 경사면(322a)은 장변부(310) 및 단변 부재(321)의 연장 방향과 소정의 각도를 각도를 가지도록 형성된다.
그리고, 돌출부(322)는 하측으로 갈수록 그 면적이 감소하도록 형성된다. 보다 구체적으로, 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 면과 제 2 면 사이의 경사면(322a)의 길이가 하측으로 갈수록 감소하고, 돌출부의 내각이 감소하도록 형성된다. 즉, 돌출부의 경사면이 단변 부재와 이루는 내각 및 장변 부재와 이루는 내각 중 적어도 하나가 하측으로 갈수록 감소하도록 형성된다.
이에, 돌출부(322) 상부의 경사면(322a)의 길이(Ct)에 비해 돌출부(322) 하부의 경사면(322a)의 길이(Cb)가 작으며, 돌출부(322) 상부의 중앙면(321a)의 길이(Bt)에 비해 돌출부(322) 하부의 중앙면(321a)의 길이(Bb)가 작다. 그리고, 돌출부(322) 상부의 경사면의 경사각(θt)에 비해 돌출부(322) 하부의 경사면의 경사각(θb)이 작다.
이렇게 돌출부(322)가 하측으로 갈 수록 경사면(322a)의 길이 및 중앙면(321a)의 길이가 감소하도록 함으로써, 주형(300) 내 단변 응고층의 수축량이 보상되어, 주형(300)의 모따기면에서의 면세로 크랙 발생을 방지할 수 있다.
그런데, 상술한 바와 같은 돌출부(322)는 주형(300)의 다른 부위에 비해 노즐을 통해 주형 내로 공급되는 용강에 의한 열적 변화가 크며, 다른 부위에 비해 돌출부(322)에 가해지는 응력(stress)이 크다. 이에 따라 돌출부(322)가 변형되거나, 주형(300)의 마모를 위해 돌출부(322)에 도포 또는 코팅된 코팅층이 박리가 발생되기도 한다. 주형(300)의 돌출부(322)가 변형되는 경우, 단변부(320)와 장변부(310)에 이물질 또는 액상의 용강이 침투하게 되고, 이는 주편 형상의 불량 또는 구속성 브레이크 아웃(Break out)을 발생시키기도 한다. 그리고, 코팅층의 박리가 발생되는 경우, 주편이 긁히거나, 국부적 응고 지연 등으로 인해, 주편에 결함이 발생하게 되고, 이는 압연 후 제품에 표면 결함이 요인이 된다.
따라서, 상술한 바와 같은 응력으로 인한 문제를 저감시키기 위해, 장변부(310)와 연결 또는 맞닿는 단변부 부위에 슬릿(slit)을 형성한다. 단변부(320)의 연장 방향의 양 끝단을 일단 및 타단이라고 할 때, 슬릿(323)은 단변부(320)의 일단 및 타단 각각으로부터 내측 방향(y 축 방향)으로 연장 형성된 홈 형상이다. 그리고, 실시예에 따른 슬릿(323)은 단변부(320)의 상부에서부터 하부까지 연속적으로 연장 형성된다. 이에, 슬릿(323)은 단변부(320)의 일단 및 타단 방향이 개구되어 있고, 단변부(320)의 내측 방향 및 단변부(320)의 높이 방향(상하 방향)으로 연장 형성된 빈 공간을 가진다.
물론, 슬릿(323)이 단변부(320)의 상부에서 하부까지 형성되는데 있어서, 도 8에 도시된 변형예와 같이 불연속적으로 형성될 수 있다. 즉, 단변부(320)의 상하 방향(z 축 방향)으로 슬릿(323)이 복수개 마련되는데, 이 복수의 슬릿(323)이 상하 방향으로 이격 배치될 수 있다. 이를 다른 말로 하면, 복수의 슬릿(323)이 단변부의 높이 방향으로 불연속적으로 형성될 수 있다.
여기서, 슬릿(323)의 연장 방향을 설명하는데 있어서, 단변부(320)의 내측 방향(y 축 방향)이란, 단변부의 연장 방향(y 축 방향)에 있어서, 단변부(320)의 외측이 아닌 내측 방향을 의미한다.
슬릿(323)이 단변부(320)의 일단 및 타단 각각으로부터 내측 방향(y 축 방향)으로 연장된 길이(D)는 돌출부(322)의 y 축 방향의 연장 길이 중 최장 길이에 비해 작도록 형성되는 것이 바람직하다
상술한 바와 같은 슬릿(323)은 복수개로 마련될 수 있으며, 복수의 슬릿(323)은 장변부(310)의 연장 방향(x 축 방향)으로 나열되며, 상호 이격 배치된다. 이때, 복수의 슬릿(323) 중 일부는 단변 부재(321)에 위치하고, 일부는 돌출부(322)에 위치되도록 형성될 수 있다.
또한, 이에 한정되지 않고, 복수의 슬릿(323) 모두가 돌출부(322)에 위치하도록 형성될 수 있다.
이렇게 단변부(320)에 슬릿(323)을 마련함으로써, 단변부(320)의 돌출부(322)에 가해지는 인장 응력을 종래에 비해 감소시킬 수 있다. 따라서, 응력으로 인한 돌출부(322)의 변형 또는 코팅층의 박리를 종래에 비해 감소시키거나, 억제할 수 있어, 주형의 수명이 종래에 비해 연장된다. 또한, 종래에 비해 돌출부(322)의 변형에 따른 주편 형상의 불량 및 구속성 브레이크 아웃(Break out)을 줄일 수 있고, 주편이 긁히거나 국부적 응고 지연 현상을 억제할 수 있다.
도 9는 실시예 및 비교예들에 따른 주형에 있어서, 돌출부(322)에 가해지는 최대 응력(stress (mpa))을 나타낸 그래프이다.
실시예는 단변부(320)의 양 끝단으로부터 내측 방향으로 슬릿(slit)이 마련된 주형이다. 그리고, 제 1 비교예는 슬릿(slit)마련되지 않은 주형이며, 제 2 비교예는 돌출부 내부에 홀(hole)이 마련된 주형이다.
도 9를 참조하면, 실시예에 따른 주형(300)의 돌출부에 가해지는 최대 응력은 돌출부(322)를 가지지 않는 일반적인 주형에 가해지는 최대 응력과 대등한 수준 이었으나, 제 1 및 제 2 비교예에 따른 주형의 돌출부에 가해지는 최대 응력은 돌출부를 가지지 않는 일반적인 주형에 가해지는 최대 응력에 비해 크다. 이에 따라, 실시예에 따른 주형의 수명은 돌출부를 가지는 일반적이 주형의 수명과 대등하나, 제 1 및 제 2 비교예에 따른 주혀의 수명은 돌출부를 가지는 일반적이 주형의 수명에 비해 짧다. 이는 실시예에 따른 주형 경우, 단변부에 마련된 슬릿이 단변부의 돌출부에 가해지는 최대 응력을 분산 또는 저감시키는 역할을 했기 때문이다. 그러나, 제 1 비교예에 따른 주형의 경우 슬릿이 없기 때문에, 최대 응력이 가장 크고, 제 2 비교예의 경우 홀이 실시예와 같이 단변부의 일단 및 타단으로부터 내측 방향으로 연장 형성된 것이 아닌, 돌출부의 내부에 형성되어, 홀에 의한 응력 분산 또는 저감 효과가 실시예에 비해 낮기 때문이다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에서는 단변부(320)에 슬릿(323)을 마련함으로써, 노즐로부터 주입되는 용강의 열에 의해 돌출부(322)에 가해지는 응력을 줄일 수 있다. 따라서, 돌출부(322)의 변형 및 돌출부(322)에 코팅된 코팅막의 박리를 종래에 비해 줄이거나 억제할 수 있어, 주형(300)의 수명을 향상시킬 수 있다. 또한 주편 형상이 불량, 구속성 브레이크 아웃(Break out), 주편의 긁힘 현상 및 국부적 응고 지연 현상을 종래에 비해 줄일 수 있다.
310: 장변부 320: 단변부
321: 단변 부재 322: 돌출부
323: 슬릿 321a: 중앙면
322a: 경사면

Claims (10)

  1. 주편을 주조하는 주형으로서,
    각각이 일 방향으로 연장 형성되고, 연장 방향과 교차하는 방향으로 마주 보도록 설치된 한 쌍의 장변부; 및
    각각이 상기 장변부와 교차하도록 연장 형성되어, 상기 한 쌍의 장변부 사이를 밀폐하도록 상호 마주보게 설치된 단변부;
    를 포함하고,
    상기 단변부에는 상기 장변부와 맞닿는 일단으로부터 상기 단변부의 연장 방향으로 연장 형성된 슬릿이 마련된 주형.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 단변부는,
    상기 장변부와 교차하는 방향으로 연장 형성되어, 상기 장변 부재와 연결되는 단변 부재; 및
    주조되는 상기 주편 모서리에 모따기면을 형성하도록 상기 단변 부재의 연장 방향의 양측 단부에 형성된 돌출부;
    를 포함하고,
    상기 슬릿은 상기 장변부와 맞닿는 상기 단변 부재의 양 끝단 및 상기 돌출부 중 적어도 하나에 마련된 주형.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 슬릿은 상기 장변부와 맞닿는 상기 단변 부재 및 상기 돌출부 중 적어도 하나의 외측면 방향이 개구되어 있고, 내측 방향으로 연장 형성된 빈 공간을 가지는 형상인 주형.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 슬릿은 상기 단변부의 상단으로부터 하단까지 연속으로 연장 형성된 주형.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 슬릿은 상기 단변부의 상단으로부터 하단 방향으로 복수개 마련되며, 복수의 상기 슬릿이 상기 단변부의 상단으로부터 하단 방향으로 불연속적으로 나열 배치된 주형.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 슬릿이 상기 단변부의 연장 방향으로 연장된 길이는, 상기 단변부의 연장 방향으로 상기 돌출부가 연장된 길이에 비해 작거나 같은 형성된 주형.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 슬릿은 복수개로 마련되어, 상기 장변부의 연장 방향으로 나열되어 이격 배치되며,
    복수의 상기 슬릿 중, 일부는 돌출부에 형성되고, 다른 일부는 상기 단변 부재에 형성된 주형.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 슬릿은 복수개로 마련되어, 복수의 상기 슬릿이 상기 돌출부 상에서 장변부의 연장 방향으로 나열되어 이격 배치된 주형.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 주편과 접하는 면이 상기 장변부 및 단변 부재의 연장 방향과 교차하도록 경사진 경사면으로 형성되며,
    상기 돌출부의 단면적은 하측으로 갈수록 감소하는 주형.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 돌출부는 하측으로 갈수록 상기 경사면과 상기 단변 부재가 이루는 각도가 감소하도록 형성된 주형.


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