KR20200007007A

KR20200007007A - 직접 냉경 주조를 위한 동적 주형 형상 제어

Info

Publication number: KR20200007007A
Application number: KR1020197036493A
Authority: KR
Inventors: 크레이그 리차드 코딜; 크레이그 리 샤버; 마이클 킴 앤더슨
Original assignee: 왁스타프, 인크.
Priority date: 2017-06-12
Filing date: 2018-06-11
Publication date: 2020-01-21
Also published as: SI3634664T1; US11065678B2; ZA201907795B; JP7018969B2; US10350674B2; US20180354023A1; MX2019015010A; KR102302378B1; US20190275582A1; US20210308748A1; BR112019026131A2; EP3634664B1; CA3067900A1; AR112026A1; CN110799284B; ES2904783T3; WO2018229634A1; CN110799284A; AU2018283785A1; JP2020529320A

Abstract

금속의 연속 주조를 위한 시스템, 장치, 및 방법, 보다 상세하게는 주조 공정 동안 주형으로부터 주조되는 잉곳의 프로파일을 동적으로 제어하기 위해 직접 냉경 주조 주형의 형상을 제어하기 위한 메커니즘이 본 명세서에 제공된다. 실시예는 재료를 주조하기 위한 장치로서, 제1 및 제2 대향 측벽; 제1 및 제2 측벽 사이에서 연장되는 제1 및 제2 단부 벽으로서, 제1 및 제2 대향 측벽과 제1 및 제2 대향 단부 벽은 대체로 직사각형 형상의 주형 공동을 형성하는, 상기 제1 및 제2 단부 벽을 포함하는 장치를 제공할 수 있다. 제1 및 제2 대향 측벽 중 적어도 하나는 2개 이상의 접촉 영역을 포함할 수 있으며, 여기에서 2개 이상의 접촉 영역 각각은 측벽을 따라 직선에 대해 변위되도록 구성될 수 있다.

Description

직접 냉경 주조를 위한 동적 주형 형상 제어

본 발명은 금속의 연속 주조를 위한 시스템, 장치, 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주조 공정 동안 주형(mold)으로부터 주조되는 잉곳(ingot)의 프로파일을 동적으로 제어하기 위해 직접 냉경 주조 주형의 형상을 제어하기 위한 메커니즘에 관한 것이다.

금속 제품은 다양한 방식으로 형성될 수 있지만; 다수의 성형 방법은 우선 예를 들어 압연 또는 기계가공을 통해 금속 최종 제품을 제조할 수 있는 원료의 역할을 할 수 있는 잉곳, 빌릿(billet), 또는 다른 주조 부품을 필요로 한다. 잉곳 또는 빌릿을 제조하는 하나의 방법은 수직으로 배향된 주형 공동이 주조 피트(casting pit)를 따라 수직으로 아래로 병진하는 플랫폼 위에 위치되는, 직접 냉경 주조로 알려진 반-연속 주조 공정을 통한 것이다. 주조 공정을 시작하기 위해, 적어도 초기에, 출발 블록(starting block)이 플랫폼 상에 위치되고 주형 공동의 저부를 형성할 수 있다. 용융 금속이 주형 공동 내로 주입되며, 이때 용융 금속은 전형적으로 냉각 유체를 사용하여 냉각된다. 출발 블록이 위에 있는 플랫폼은 주형 공동을 빠져나가고 출발 블록과 함께 하강하는 금속이 고화되도록 허용하기 위해 사전한정된 속도로 주조 피트 내로 하강할 수 있다. 더욱 많은 용융 금속이 주형 공동에 들어가고 고체 금속이 주형 공동을 빠져나감에 따라 플랫폼은 계속 낮아진다. 이러한 연속 주조 공정은 주조 피트 깊이 및 그 안에서 이동하는 유압 작동식 플랫폼에 의해서만 제한되는 길이를 갖는 주형 공동의 프로파일에 따라 금속 잉곳 및 빌릿이 형성되도록 허용한다.

본 발명은 금속의 연속 주조를 위한 시스템, 장치, 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주조 공정 동안 주형으로부터 주조되는 잉곳의 프로파일을 동적으로 제어하기 위해 직접 냉경 주조 주형의 형상을 제어하기 위한 메커니즘에 관한 것이다. 실시예는 재료를 주조하기 위한 장치로서, 제1 및 제2 대향 측벽; 제1 및 제2 측벽 사이에서 연장되는 제1 및 제2 단부 벽으로서, 제1 및 제2 대향 측벽과 제1 및 제2 대향 단부 벽은 대체로 직사각형 형상의 주형 공동을 형성하는, 상기 제1 및 제2 단부 벽을 포함하는 장치를 제공할 수 있다. 제1 및 제2 대향 측벽 중 적어도 하나는 2개 이상의 접촉 영역을 포함할 수 있으며, 여기에서 2개 이상의 접촉 영역 각각은 주형 공동으로부터 외부에서 인가되는 각각의 힘을 수용하는 것에 응하여 제1 및 제2 대향 측벽 중 적어도 하나의 제1 단부와 적어도 하나의 제1 및 제2 대향 측벽의 제2 단부 사이의 직선에 대해 변위되도록 구성될 수 있다. 2개 이상의 접촉 영역 중 제1 접촉 영역에서의 각각의 변위는 2개 이상의 접촉 영역 중 제2 접촉 영역에서의 변위와 상이할 수 있고, 2개 이상의 접촉 영역 각각에서의 각각의 힘은 제1 및 제2 대향 측벽 중 적어도 하나의 곡률을 변화시킬 수 있다.

일부 실시예에 따르면, 2개 이상의 접촉 영역 중 제1 접촉 영역에서의 각각의 힘은 제1 방향으로의 힘을 포함할 수 있으며, 여기에서 2개 이상의 접촉 영역 중 제2 접촉 영역에서의 각각의 힘은 제1 방향과 반대인 제2 방향으로의 힘을 포함할 수 있다. 2개 이상의 접촉 영역 중 제1 접촉 영역에서의 각각의 힘은 제1 방향으로의 제1 크기의 힘을 포함할 수 있으며, 여기에서 2개 이상의 접촉 영역 중 제2 접촉 영역에서의 각각의 힘은 제1 방향으로의 제2 크기의 힘을 포함할 수 있으며, 이때 제2 크기는 제1 크기와 상이하다. 제1 및 제2 대향 측벽은 내부 주조 표면 및 외부 표면을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 대향 측벽 각각은 외부 표면을 따라 배치되는 가요성 블래더(flexible bladder)를 추가로 포함할 수 있으며, 여기에서 냉각 유체 챔버가 각각의 대향 측벽과 각각의 가요성 블래더 사이에 한정된다. 제1 및 제2 대향 측벽 각각의 주조 표면은 각각의 유체 챔버와 유체 연통하는 복수의 오리피스를 포함할 수 있다. 배플(baffle)이 냉각 유체 챔버와 각각의 측벽 사이에 배치될 수 있으며, 여기에서 배플은 복수의 유동-제한 오리피스를 포함한다. 제1 및 제2 대향 측벽 각각 내의 복수의 오리피스는 주조 재료가 제1 및 제2 대향 측벽의 주조 표면을 지나 전진함에 따라 냉각 유체를 각각의 냉각 유체 채널로부터 주조 재료를 향해 지향시키도록 구성될 수 있다.

예시적인 실시예의 제1 및 제2 대향 측벽과 제1 및 제2 대향 단부 벽은 대향 측벽 및 단부 벽에 의해 한정되는 형상을 갖는 주형 공동을 한정하도록 협동할 수 있다. 장치의 예시적인 실시예는: 2개 이상의 접촉 영역 중 제1 접촉 영역에 제1 힘을 인가하기 위한 제1 수단; 및 2개 이상의 접촉 영역 중 제2 접촉 영역에 제2 힘을 인가하기 위한 제2 수단을 포함할 수 있다. 제1 수단 및 제2 수단은 주조될 재료의 하나 이상의 특성에 따라 주형 공동의 형상을 변화시키도록 단일 제어기에 의해 제어될 수 있다. 제1 수단 및 제2 수단은 주조 재료 합금, 주형 공동을 빠져나가는 주조 재료의 온도, 주조 재료의 온도 프로파일, 또는 주형 공동을 빠져나가는 주조 재료의 형상 중 하나 이상에 기초하여 재료가 주조될 때 주형 공동의 형상을 변화시키도록 구성될 수 있다.

본 명세서에 제공된 장치의 실시예는 제어기를 포함할 수 있으며, 여기에서 제1 접촉 영역의 변위 및 제2 접촉 영역의 변위는 주형 공동 내로의 액체의 예기치 않은 감속 또는 제1 접촉 영역 및 제2 접촉 영역 중 하나 또는 둘 모두에 각각의 힘을 인가하는 액추에이터로부터의 피드백 중 적어도 하나에 응하여 수행된다. 실시예는 2개 이상의 고정 위치 부재를 포함할 수 있으며, 여기에서 2개 이상의 고정 위치 부재는 2개 이상의 접촉 영역 중 하나 이상에 인가되는 각각의 힘에 응하여 제1 및 제2 대향 측벽의 이동에 저항하도록 구성될 수 있다. 제1 및 제2 대향 측벽은 각각 상부 부분 및 하부 부분을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 대향 측벽 중 적어도 하나의 상부 부분은 제1 및 제2 대향 측벽 중 적어도 하나의 제1 단부와 적어도 하나의 제1 및 제2 대향 측벽의 제2 단부 사이의 직선에 대해 제1 거리만큼 제1 접촉 영역에 근접하게 변위될 수 있다. 제1 및 제2 대향 측벽 중 적어도 하나의 하부 부분은 제1 및 제2 대향 측벽 중 적어도 하나의 제1 단부와 적어도 하나의 제1 및 제2 대향 측벽의 제2 단부 사이의 직선에 대해 제2 거리만큼 제1 접촉 영역에 근접하게 변위되어, 그에 의해 주형 공동의 상부 부분과 주형 공동의 하부 부분 사이에 테이퍼를 한정할 수 있다.

본 명세서에 기술된 실시예는 금속을 주조하기 위한 시스템을 제공할 수 있다. 시스템은 제어기; 제1 측벽, 제1 측벽에 대향하는 제2 측벽, 제1 단부 벽, 및 제1 단부 벽에 대향하는 제2 단부 벽을 포함하는 주형을 포함할 수 있다. 제1 측벽, 제2 측벽, 제1 단부 벽, 및 제2 단부 벽은 주형 공동 프로파일을 갖는 주형 공동을 한정하도록 협동할 수 있다. 시스템은 주형 공동에 대향하여 위치되는 제1 측벽의 제1 힘 수용 요소를 포함할 수 있으며, 여기에서 제1 힘 수용 요소에 인가되는 제1 힘은 제어기에 의해 제어될 수 있고, 제1 힘 수용 요소에서 제1 측벽의 제1 변위를 일으킬 수 있다. 제1 측벽의 제2 힘 수용 요소가 주형 공동에 대향하여 위치될 수 있으며, 여기에서 제2 힘 수용 요소에 인가되는 제2 힘은 제어기에 의해 제어될 수 있고, 제2 힘 수용 요소에서 제1 측벽의 변위를 일으킨다. 제1 변위는 제2 변위와 상이할 수 있다. 제어기는 주형을 사용한 주조 공정 동안 제1 힘 수용 요소의 제1 변위 및 제2 힘 수용 요소의 제2 변위를 조절하도록 구성될 수 있다. 제어기는 주조되는 금속의 특성 또는 주형을 빠져나가는 금속의 프로파일 중 적어도 하나에 응하여 제1 변위 및 제2 변위를 조절할 수 있다.

일부 실시예에 따르면, 주형의 제1 측벽 및 제2 측벽은 각각 주조 공정 동안 주형을 빠져나가는 금속을 따라 냉각 유체를 지향시키기 위한 복수의 오리피스를 포함할 수 있다. 냉각 유체 채널이 주형 공동 외부에 제1 측벽을 따라 한정될 수 있으며, 여기에서 냉각 유체 채널은 제1 측벽과 가요성 블래더 사이에 한정될 수 있다. 제1 힘 및 제2 힘은 반대 방향으로 제1 힘 수용 요소 및 제2 힘 수용 요소에 인가되도록 구성될 수 있다. 제1 측벽 및 제2 측벽 각각은 그것 내에 각각의 냉각 유체 채널 및 복수의 냉각 유체 오리피스를 한정할 수 있다. 시스템은 냉각 유체 공급부를 포함할 수 있으며, 여기에서 냉각 유체 공급부는 복수의 오리피스를 통해 상이한 각도로 주형 공동을 빠져나가는 주조 재료를 향해 분사될 냉각 유체를 각각의 냉각 유체 채널에 제공하도록 구성될 수 있다.

본 명세서에 기술된 실시예는 주형의 구성요소를 제공할 수 있다. 구성요소는 제1 단부 벽과 제2 단부 벽 사이에서 한정되는 길이를 따라 연장되는 본체; 주형 공동의 일부분을 한정하고 제1 단부 벽으로부터 제2 단부 벽까지 연장되는 내부 면; 및 내부 면에 대향하는 외부 표면을 가질 수 있으며, 여기에서 외부 표면은 제1 힘 및 제2 힘을 수용하도록 구성된다. 제1 단부 벽 및 제2 단부 벽은 실질적으로 고정될 수 있으며, 여기에서 구성요소는 제1 힘 및 제2 힘의 인가에 응하여 제1 단부 벽과 제2 단부 벽 사이의 제1 형상으로부터 제1 단부 벽과 제2 단부 벽 사이의 제2 형상으로 변위되도록 구성되며, 여기에서 제1 힘 및 제2 힘은 상이하다.

실시예는 제1 단부와 제2 단부 사이의 길이를 따라 연장되는 종방향 연장 본체(longitudinally extending body); 주형 공동의 일부분을 한정하고 제1 단부에 근접한 부분으로부터 제2 단부에 근접한 부분까지 연장되는 내부 면으로서, 제1 오리피스 세트 및 제2 오리피스 세트가 내부 면에 근접하게 벽 내에 한정되는, 상기 내부 면; 내부 면에 대향하는 외부 면; 외부 표면에 근접하게 배치되는 제1 유체 챔버; 및 외부 표면에 근접하게 배치되는 제2 유체 챔버를 포함하며, 제1 유체 챔버는 제1 오리피스 세트와 유체 연통하고, 제2 유체 챔버는 제2 오리피스 세트와 유체 연통하는, 직접 냉경 주조 주형의 벽을 제공할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 내부 면은 내부 면에 실질적으로 직교하는 축을 따라 외부 표면에 인가되는 힘을 수용하는 것에 응하여 상기 축을 따라 변위되도록 구성될 수 있다. 제1 오리피스 세트는 종방향 연장 본체의 내부 면에 근접하게 배열되는 오리피스 세트를 포함할 수 있고, 제1 오리피스 세트는 종방향 연장 본체를 따라 연장될 수 있다. 제2 오리피스 세트는 종방향 연장 본체의 내부 면에 근접하게 배열되는 오리피스 세트를 포함할 수 있고, 제2 오리피스 세트는 종방향 연장 본체를 따라 연장될 수 있다.

일부 실시예에 따르면, 직접 냉경 주조 주형의 벽은 제1 체결구 세트, 제2 체결구 세트, 및 제3 체결구 세트를 포함할 수 있으며, 여기에서 제1, 제2, 및 제3 체결구 세트 각각은 외부 표면을 따라 종방향으로 연장된다. 제1 유체 챔버는 제1 체결구 세트와 제2 체결구 세트 사이에 배치될 수 있고, 제2 유체 챔버는 제2 체결구 세트와 제3 체결구 세트 사이에 배치될 수 있다. 제1 유체 챔버 및 제2 유체 챔버는 외부 표면 상에서 종방향 연장 본체를 따라 연장될 수 있으며, 측벽의 외부 표면은 제1 유체 챔버 및 제2 유체 챔버의 적어도 하나의 벽을 한정한다. 제1 유체 챔버 및 제2 유체 챔버는 일측에서 측벽의 외부 표면에 의해 경계지어지고 측벽의 외부 표면에 대향하여 가요성 멤브레인에 의해 경계지어질 수 있다.

예시적인 실시예의 직접 냉경 주조 주형의 벽은 힘 수용 부재를 포함할 수 있으며, 여기에서 힘 수용 부재는 종방향 연장 본체의 외부 표면에 부착될 수 있고, 제1 체결구 세트, 제2 체결구 세트, 및 제3 체결구 세트 중 적어도 2개의 제1 서브세트(subset)에 의해 종방향 연장 본체의 외부 표면에 부착된다. 힘 수용 부재는 제1 체결구 세트, 제2 체결구 세트, 및 제3 체결구 세트 중 적어도 2개의 제2 서브세트를 사용하여 종방향 연장 체결구 세트를 따라 재위치가능할 수 있으며, 여기에서 제2 서브세트는 제1 서브세트와 상이하다. 제1 유체 챔버는 측벽 내에 한정된 통로를 통해 제1 오리피스 세트와 유체 연통할 수 있다. 측벽의 내부 면은 흑연 재료를 포함할 수 있으며, 여기에서 흑연 재료는 직접 냉경 주조 주형의 벽과 일치하여 휘어지도록 구성될 수 있다.

이와 같이 본 발명을 개괄적으로 설명하였으므로, 이제 반드시 축척에 맞게 도시되지는 않은 첨부 도면을 참조할 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 직접 냉경 주조 주형의 예시적인 실시예를 예시한다.
도 2는 종래 기술에 따른 직접 냉경 주조를 통해 형성된 잉곳을 예시한다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 조절가능한 곡률 프로파일을 갖는 측부를 갖는 직접 냉경 주조 주형의 평면도를 예시한다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 조절가능한 곡률 프로파일을 갖는 측부를 갖는 직접 냉경 주조 주형의 저면도를 예시한다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 직접 냉경 주조 주형의 측벽 조립체를 도시한다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 직접 냉경 주조 주형의 측벽 조립체의 다른 도면을 도시한다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 직선형 구성의 직접 냉경 주조 주형의 측벽 조립체의 측벽 및 힘 수용 부재의 구성요소 도면을 예시한다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 직접 냉경 주조 주형의 측벽 조립체의 일부분의 후면의 도면을 예시한다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 만곡형 구성의 직접 냉경 주조 주형의 측벽 조립체의 측벽 및 힘 수용 부재의 구성요소 도면을 예시한다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 직접 냉경 주형의 측벽 조립체의 일부분의 단부를 도시한다.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 직접 냉경 주형의 측벽 조립체의 측벽을 따른 힘 분배를 위한 메커니즘을 예시한다.
도 12는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 직접 냉경 주형의 측벽의 절취도를 예시한다.
도 13은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 내부 주조 표면을 포함하는 직접 냉경 주형의 주형 벽의 프로파일 도면을 예시한다.
도 14는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 조절가능한 측벽을 갖는 직접 냉경 주형의 평면도를 예시한다.
도 15는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 조절가능한 측벽을 갖는 직접 냉경 주형의 평면도를 예시한다.
도 16은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 복수의 직접 냉경 주형을 포함하는 주형 프레임 조립체를 도시한다.
도 17은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 인접 직접 냉경 주형 조립체들의 2개의 인접 측벽 조립체를 예시한다.

이제, 본 발명의 모든 실시예는 아니지만 일부 실시예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예가 더욱 상세히 후술될 것이다. 실제로, 본 발명은 많은 상이한 형태로 구현될 수 있고, 본 명세서에 기재된 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안되며; 오히려, 이들 실시예는 본 개시가 적용가능한 법적 요건을 충족시키도록 제공된다. 유사한 번호는 명세서 전체에 걸쳐 유사한 구성요소를 지칭한다.

본 발명의 실시예는 대체적으로 더욱 일관된 잉곳 프로파일을 용이하게 하기 위한 직접 냉경 주조 주형의 설계에 관한 것이다. 수직 직접 냉경 주조는 다양한 제조 응용에서 사용하기 위해 큰 단면을 가질 수 있는 잉곳 또는 빌릿을 생산하는 데 사용되는 공정이다. 수직 직접 냉경 주조 공정은 수평 테이블이 그것 내에 배치된 하나 이상의 수직-배향 주형 공동을 포함하는 상태로 시작된다. 주형 공동 각각은 초기에 저부에서 출발 블록 또는 출발 플러그(starting plug)로 폐쇄되어 주형 공동의 저부를 밀봉한다. 용융 금속이 금속 분배 시스템을 통해 각각의 주형 공동에 도입되어 주형 공동을 충전한다. 출발 블록에 인접한, 주형의 저부에 근접한 용융 금속이 고화됨에 따라, 출발 블록은 선형 경로를 따라 수직으로 하향으로 이동된다. 출발 블록의 이동은 출발 블록이 부착된 유압식-하강 플랫폼에 의해 유발될 수 있다. 출발 블록의 수직 하향 이동은 주형 공동으로부터 고화된 금속을 흡출(drawing)하는 한편, 추가의 용융 금속이 주형 공동 내로 도입된다. 일단 시작되면, 이러한 공정은 주형 공동에 의해 한정되는 프로파일, 및 플랫폼과 출발 블록이 이동하는 깊이에 의해 한정되는 높이를 갖는 금속 잉곳을 형성하는 반-연속 주조 공정에 대해 비교적 정상-상태(steady-state)로 이동한다.

주조 공정 동안, 출발 블록이 하향으로 전진됨에 따라 금속이 주형 공동을 빠져나가기 전에 금속의 고화를 촉진시키기 위해 주형 자체가 냉각되고, 주조 금속 잉곳으로부터 열을 흡출하고 잉곳의 현재-고화된 쉘(shell) 내의 용융 금속을 고화시키기 위해 금속이 주조됨에 따라 주형 공동의 출구에 근접한 금속의 표면에 냉각 유체가 도입된다. 출발 블록이 하향으로 전진됨에 따라, 냉각 유체는 잉곳 상에 직접 분사되어 표면을 냉각시키고 잉곳의 코어 내로부터 열을 흡출할 수 있다.

직접 냉경 주조 공정은 다양한 프로파일 형상과 함께, 매우 다양한 크기 및 길이의 잉곳이 주조될 수 있게 한다. 원형 빌릿 및 직사각형 잉곳이 가장 일반적이지만, 다른 프로파일 형상이 가능하다. 원형 프로파일 빌릿은 빌릿 주위의 외부 표면으로부터 코어까지의 거리가 주연부 주위에서 동등한 균일한 형상으로부터 이익을 얻는다. 그러나, 직사각형 잉곳은 이러한 표면 대 코어 깊이의 균일성이 결여되어 있으며, 그에 따라서 직접 냉경 주조 공정 동안 고려할 추가의 문제를 갖는다.

직사각형 프로파일을 갖는 잉곳을 생산하기 위한 직접 냉경 주조 주형은 잉곳이 주형 공동을 떠난 후 냉각됨에 따라 잉곳의 변형으로 인해 완벽한 직사각형 주형 공동을 갖지 않는다. 플랫폼 및 출발 블록이 하강함에 따라 주형 공동을 빠져나가는 잉곳의 부분은 고화된 쉘 내부에서 용융된 또는 적어도 부분적으로 용융된 코어를 유지한다. 코어가 냉각 및 고화됨에 따라, 잉곳의 외부 프로파일은 주형 공동 프로파일이 그것이 최종, 냉각된 잉곳의 형상을 한정하는 동안, 최종, 냉각된 잉곳과 동일한 형상 또는 프로파일을 갖지 않도록 변화된다.

도 1은 직접 냉경 주조 시스템의 테이블 또는 프레임 조립체 내에 수용될 종래의 직접 냉경 주조 주형(100)의 예시적인 실시예이다. 도시된 바와 같이, 주형(100)은 주형 공동의 제1(130) 및 제2(140) 단부 벽들 사이에서 연장되는 제1(110) 및 제2(120) 대향 측벽들을 포함한다. 제1 및 제2 대향 측벽(110, 120)과 제1 및 제2 단부 벽(130, 140)은 조합되어 대체로 직사각형 프로파일을 갖는 주형 공동(150)을 형성한다. 제1 및 제2 대향 측벽(110, 120)은 아치형 형상, 또는 벽 프로파일에 대한 적어도 어느 정도의 곡률을 갖는다. 이러한 형상은 직접 냉경 주조 공정의 정상-상태 주조 작업 동안 주조 잉곳이 실질적으로 평평한 대향 측부들을 가질 수 있게 한다. 단부 벽(130, 140)은 또한 예를 들어 곡률, 아치형 형상으로 배열된 일련의 평평한 측부들, 복합 곡률, 또는 직선형 측부를 포함할 수 있는 특정 형상을 가질 수 있다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 주조 공정의 "정상-상태" 부분은 초기 개시 단계 또는 개시 주조 단계 후 및 주조 공정의 종료 또는 종료 주조 단계 전의 주조 공정의 부분이다. 정상-상태 주조는 주형 공동을 빠져나가는 잉곳의 부분에서의 온도 프로파일이 일정하거나 거의 일정하게 유지될 때 행해진다. 주조되는 재료의 유형에 기초하여 개시 단계로부터 정상-상태 단계로 종료 단계까지 주조의 각각의 단계에서 상이한 주조 제어 파라미터가 요구될 수 있다.

직접 냉경 주조 주형이 주조 공정의 정상-상태 부분 동안 생산된 잉곳 부분에 대해 직사각형 프로파일 상에 실질적으로 평평한 측부를 갖는 잉곳을 생성하도록 설계되고 개발되었지만, 직접 냉경 주조의 개시 공정은 개시 주조 단계 공정 및 개시 주조 단계 공정 동안 형성된 잉곳의 초기 부분을 주조 공정의 정상-상태 단계 및 정상-상태 주조 동안 형성된 잉곳의 부분과 구별하는 문제를 포함한다.

직접 냉경 주조의 개시 단계 동안, 높은 열 구배는 주조의 정상-상태 단계 동안 겪는 것과는 다른 방식으로 잉곳의 변형을 일으키는 열 응력을 유도한다. 주조의 개시 단계 대 정상-상태 단계에서 겪는 열 구배 및 응력의 변화로 인해, 일정-프로파일 주형 공동은 또한 버트(butt)로 알려진, 개시 단계 동안 주조된 잉곳 부분, 및 정상-상태 주조 단계 동안 주조된 잉곳의 불균일한 프로파일을 초래한다. 정상-상태 주조 동안 생산된 부분이 잉곳의 대부분을 형성하기 때문에, 주형 프로파일은 잉곳의 대향 측부들 및 단부들이 실질적으로 평평하도록 설계될 수 있다. 이는 도 2의 주조 잉곳 단면도에 예시된 바와 같이, 개시 단계 동안 형성된 잉곳의 버트에 실질적으로 평평한 측부가 없는 결과를 가져올 수 있다. 도 2의 예시된 실시예는 주조 공정 동안 잉곳 주형의 기본 단면을 도시한다. 예시된 바와 같이, 용융 금속(161)이 주형 측벽(110, 120) 사이에서 주형의 공동 내에 수용되며, 여기에서 용융 금속은 점선(163)에 의해 표시된 섬프(sump)에 근접한 고체 금속으로 전이된다. 예시된 위치의 출발 블록(157)은 이미 화살표(162)의 방향으로 플랫폼(159)과 함께 하강되었고, 주조는 현재 정상-상태 단계에 있으며, 이때 잉곳(160)의 측부(165)는 실질적으로 평평하다. 개시 단계 동안 생산된 잉곳(160)의 부분은 정상-상태 주조 단계의 바람직한 평평한 측부(175)에 대해 팽출(swelling)된 프로파일(170)로 출발 블록(157)에 인접하게 도시된다.

개시 단계(170) 동안 생산된 잉곳 부분의 변형은 잉곳의 최종-용도에 따라 사용가능하지 않을 수 있으며, 따라서 개시 기간 동안 형성된 잉곳의 부분은 희생적일 수 있다(즉, 잉곳으로부터 절단되고 용도변경/재-주조될 수 있음). 잉곳의 이러한 희생 버트 부분은 특히 비교적 큰 프로파일을 갖는 직접 냉경 주조 주형에서 크기가 상당할 수 있고, 버트는 재-주조될 수 있어, 재료는 손실되지 않지만, 잉곳의 손실된 부분과 관련된 손실된 시간, 재가열/재-용융 비용 및 노동력과, 잉곳의 감소된 최대 크기 가능성이 직접 냉경 주조 공정의 효율의 손실을 초래한다. 잉곳 또는 빌릿의 "헤드"를 형성하는 데 주조의 종료 시에 유사한 문제가 존재할 수 있으며, 여기에서 주조는 정상-상태가 아니고, 잉곳의 사용가능한 부분을 최대화하고 폐기물을 감소시키기 위해 특정 제어 파라미터를 필요로 할 수 있다.

본 발명의 소정 실시예는 종래의 직접 냉경 잉곳 주조 주형의 버트 팽출(butt swell)을 제거하여 폐기물을 감소시키고 잉곳이 주조되는 효율을 개선하기 위해 주조 공정 동안 동적으로 이동될 수 있는 가요성 대향 측벽들을 갖는 직접 냉경 주조 주형을 포함한다. 본 명세서에 기술된 바와 같은 직접 냉경 주조 주형은 주형이 잉곳을 주조하는 동안 형상을 변화시키게 허용하도록 가요성인 주형의 측벽 상에 대향하는 한 쌍의 주조 표면을 포함할 수 있다. 대향 측벽들 각각은 각각이 주조 공정 동안 주형의 대향 측벽들이 동적으로 이동하고 형상을 변화시키게 하는 힘을 수용하도록 구성되는 2개 이상의 접촉 부분 또는 힘 수용 요소를 포함할 수 있다. 2개 이상의 접촉 영역에 인가되는 힘은 독립적일 수 있고, 추가로 후술되는 바와 같이, 반대 방향으로의 힘을 포함할 수 있다. 접촉 영역은 인가되는 힘에 기인하는 측벽의 형상에 대한 더 큰 제어를 가능하게 하기 위해 선택적으로 대향 측벽들의 길이를 따라 재위치가능할 수 있다.

도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 직접 냉경 주조 주형 조립체(200)의 평면도를 예시한다. 도시된 바와 같이, 주형 조립체(200)는 제1 및 제2 대향 측벽 조립체(210, 220)와, 제1 및 제2 단부 벽 조립체(230, 240)를 포함한다. 대향 측벽 조립체(210, 220) 각각은 단부 벽 조립체(230, 240)의 단부 벽과 협동하여 주형 공동의 주연부의 형상인 주형 공동의 프로파일을 형성하는 주형 공동(250)의 측벽을 포함한다.

도 4는 이해의 용이함을 위해 도 3에서 볼 수 있는 주형 조립체의 측벽 조립체 및 상부 플레이트를 생략한, 주형 조립체(200)의 저부 플레이트의 도면을 예시한다. 도시된 바와 같이, 대향 측벽 조립체(210, 220)의 저부 플레이트(212, 222)는 주형 공동(250)을 향하는 에지에 곡률(214, 224)을 포함한다. 이러한 곡률은 적어도 주형 공동(250)의 측벽 및 단부 벽이 제공할 수 있는 만큼 큰 개구를 주형 조립체(200)의 저부에 제공한다. 주형 조립체(200)의 측벽이 각각의 저부 플레이트(212, 222)의 곡률보다 작은 곡률을 한정할 수 있지만, 각각의 측벽의 곡률은 측벽 조립체(210, 220)의 저부 플레이트(212, 222)의 곡률(214, 224)보다 크지 않을 수 있다.

위에 언급된 바와 같이, 본 명세서에 기술된 예시적인 실시예의 대향 측벽들은 둘 이상의 곡률 프로파일 사이로부터 동적으로 조절가능한 프로파일을 포함할 수 있다. 대향 측벽 곡률의 조절은 주조 공정의 개시 시에 생산되는 잉곳 버트 또는 빌릿 버트가 팽출 또는 버트를 주조되는 빌릿 또는 잉곳의 의도된 목적에 불만족스럽게 만드는 다른 치수 또는 물리적 속성 없이 생산될 수 있게 할 수 있다. 본 명세서에 기술된 예시적인 실시예는 주어진 주조 피트에서 하나의 주형으로부터 거의 무한한 크기 최적화를 허용한다.

도 5는 상부 플레이트(216), 작동 플레이트(218), 및 저부 플레이트(212)를 포함하는 한 쌍의 대향 측벽 조립체들 중 하나의 측벽 조립체(210)를 예시한다. 저부 플레이트는 도 4에 관하여 전술된 바와 같이 곡률(214)을 포함한다. 측벽(211)은 실질적으로 직선형, 구부러지지 않은 구성으로 예시된다. 또한, 후술되고 아래에 예시되는 바와 같이, 냉각 유체가 측벽(211) 뒤에 배치된 채널을 통해 유동하게 허용하도록 구성되는 유체 도관 블록(260)을 볼 수 있다. 측벽은 상부로부터 저부까지 테이퍼를 포함하여, 개구(250)를 좁힐 수 있다. 임의의 각도의 테이퍼가 사용될 수 있지만, 바람직한 범위는 측벽(211)의 상부 에지로부터 측벽의 저부 에지까지 대략 0.5도의 테이퍼 내지 3도의 테이퍼일 수 있다. 유체 도관 블록(260)은 유체 도관 블록의 입구로부터 측벽 조립체(210)의 하나 이상의 유체 챔버로의 유체 유동을 적응시키기 위한 유체 유동 경로를 포함할 수 있다. 유체 도관 블록(260)은 선택적으로 유체 도관 블록(260)을 통한 측벽 조립체(210)의 하나 이상의 유체 챔버로의 유체의 유동을 제어하기 위한 하나 이상의 밸브를 포함할 수 있다. 유체 도관 블록(260)은 선택적으로 유체가 유체 도관 블록을 통과할 때 유체를 여과하기 위한 하나 이상의 필터 요소를 포함할 수 있다. 또한, 유체 도관 블록(260)은 선택적으로 냉각 유체의 압력을 조절할 수 있다.

예시적인 실시예의 측벽(211)은 강하지만, 더욱 상세히 후술되는 바와 같이 주형 벽의 굽힘을 용이하게 하기 위해 가요성인 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄이 사용될 수 있으며, 특히 강도 대 가요성 비 및 내식성으로 인해 6061-T651이 선택될 수 있다. T651 처리를 갖는 알루미늄은 고용화 열 처리되고 응력-제거되며 인위적으로 시효되고, 이는 본 출원의 실시예에서 바람직한 특성을 향상시킨다. 용융 알루미늄의 주조가 금속 조성에 영향을 미칠 수 있지만, 본 명세서에 기술된 실시예는 주형 벽의 표면에서만 템퍼(temper)를 잃을 수 있는데, 왜냐하면 후술되는 냉각 메커니즘이 주형 벽에서 더 낮은 온도를 유지하는 데 도움이 될 것이며, 그에 따라서 주형 벽에 사용되는 재료의 템퍼 및 강도가 더욱 일관되게 유지될 것이기 때문이다. 주조 표면으로부터 물 챔버까지의 거리가 짧아 주형 벽 재료에 걸친 온도 구배가 높을 수 있기 때문에 -O 템퍼(어닐링됨)가 사용될 수 있다.

아래에서 추가로 논의되는 유체 챔버 내의 냉각 유체 압력은 약 0 psi(제곱 인치당 파운드) 내지 약 45psi, 바람직하게는 약 2 psi 내지 15 psi의 범위 내에 있을 수 있다. 측벽(211)의 면 상에는 윤활 유체를 측벽(211)으로부터 주형 공동을 향해 지향시키기 위해 주형 공동의 상부에 근접한 측벽 상의 위치에 배열되는 복수의 오리피스(262)가 있다. 아래에 예시될 바와 같이 264에 도시된 바와 같이 오리피스들의 제2 세트가 또한 제공될 수 있다. 오리피스(262)들의 제1 세트는 주조 동안 측벽(211)의 주조 표면(즉, 용융 금속이 그를 따라 고화되는 주형 공동을 둘러싸는 표면)을 윤활하기 위해 윤활 유체를 주형 공동을 향해 지향시키도록 구성될 수 있다. 주조 표면은 주조 재료와 접촉하거나, 주조 재료를 향하고 그로부터 윤활 유체에 의해 분리되는 측벽의 부분이다. 주조 표면은 흑연 재료와 같은, 윤활 유체의 윤활 특성을 보충하기 위한, 코팅 또는 인서트(insert)와 같은 마찰-감소 재료를 포함할 수 있다. 주조 표면은 저-마찰 코팅으로 코팅될 수 있거나, 교체가능할 수 있고 윤활제를 필요로 하지 않을 수 있는, 흑연 인서트와 같은 저-마찰 재료 인서트를 내부에 수용할 수 있다.

흑연 또는 다른 다공성 재료의 내부 주조 표면이 주조 공정 동안, 그리고 잠재적으로 다수의 주조에 대해 그리스(grease) 또는 윤활제를 분배하기 위해 그리스 또는 윤활제를 위한 저장소 또는 스펀지로서 기능하도록 사용될 수 있다. 이는 그리스 또는 윤활제가 주조 전에 한 번 또는 가능하게는 일련의 주조 전에 한 번 적용될 수 있게 할 수 있다. 내부 주조 표면은 원하는 보어 프로파일 및 결과적인 주조 프로파일을 생성하기 위해 내부 주조 표면이 주형의 벽과 함께 휘어질 수 있게 하도록 가요성일 수 있다. 흑연 또는 다른 내부 주조 표면 재료는 접착제 또는 기계적 수단, 예를 들어 수축 피팅(shrink fitting), 체결구, 도브테일(dovetail), 또는 다른 홈을 사용하여 주형의 벽에 고정될 수 있다. 내부 주조 표면 재료의 단면은 재료의 길이 또는 높이를 따라 일정하거나 변할 수 있다. 예를 들어, 재료는 굽힘 응력을 처리하기 위해 내부 주조 표면의 상부에 근접하여 더 넓고 저부에 근접하여 더 좁을 수 있다. 또한, 내부 주조 표면은 재료가 보다 용이하게 휘어지고 주형의 벽과 함께 구부러질 수 있게 하기 위해 측벽에 조각으로 부착되거나 재료의 일측 내에 홈(예컨대, 수직 홈)을 가질 수 있다. 아래에서 추가로 논의되는 도 12는 측벽(211)이 흑연(271) 내부 주조 표면을 포함하는 예시적인 실시예를 예시한다.

도 6은 상부 플레이트(216)에 인접한 상부 작동 플레이트(218) 및 저부 플레이트(212)에 인접한 저부 작동 플레이트(217)를 예시한 측벽 조립체(210)의 후면을 도시한다. 또한, 측벽이 실질적으로 직선형 구성으로 예시됨에 따라, 측벽(211)의 후면 아래에서 볼 수 있는 저부 플레이트의 곡률(214)을 볼 수 있다. 단부 플레이트(320)가 상부 작동 플레이트(218)를 저부 작동 플레이트(217)에 부착하여, 그들이 작동 조립체(330)의 이동을 통해 동시에 함께 이동하게 한다. 작동 조립체는 본 명세서에 기술된 운동을 달성하는 데 필요한 작동을 제공하기 위한 다양한 메커니즘 중 임의의 것일 수 있다. 이러한 운동은 화살표(340)를 따른 실질적으로 선형 운동을 포함하며, 여기에서 작동 플레이트(217, 218)는 측벽 조립체(210)에 의해 한정되는 종축을 따라 이동하도록 구성된다. 측벽(211)은 힘 수용 부재(310)를 통해 작동 메커니즘에 부착된다. 이러한 운동은 추가로 후술되는 바와 같이, 측벽(211)에 굽힘력을 부여한다.

도 7은 작동 조립체(330)에 의해 작동되는 바와 같은 작동 플레이트(217, 218)를 사용하여 측벽(211)에 굽힘 운동을 부여하기 위해 사용되는 메커니즘을 예시한다. 작동 조립체는 선형 액추에이터, 볼 스크류 메커니즘, 랙 및 피니언 메커니즘, 유압 피스톤, 공압 피스톤, 솔레노이드 등을 포함할 수 있다. 도 6의 예시된 실시예가 수동으로 회전될 수 있는 스크류 메커니즘을 예시하지만, 실시예는 일반적으로 측벽(211)의 이동을 부여하기 위해 자동화된 작동 조립체를 포함할 수 있다. 본 명세서에 도시된 바와 같이, 작동은 대체로 선형 운동을 통해 수행되고 작동 플레이트(217, 218)를 통해 전환되어 측벽(211)에 굽힘이 부여되게 할 수 있다. 작동은 솔레노이드, 전기 모터, 유압 액추에이터 등과 같은 액추에이터 수단을 통해 자동화될 수 있다. 선택적으로, 작동은 나선형 스크류 조절 메커니즘에 의해 측벽 조립체에 대해 작동 플레이트를 이동시키도록 구성될 수 있는 턴 핸들(turn-handle)(330)을 비롯하여, 도 6에 도시된 바와 같이 수 동식일 수 있다.

도 7은 힘 수용 부재(310)가 아암(410) 및 브래킷(420)에 의해 접촉점에서 부착된 측벽(211)의 일부분을 도시한다. 힘 수용 부재(310)는 측벽(211)의 높이를 따라 하나 이상의 접촉점 또는 위치에서 측벽에 부착될 수 있으며, 이때 높이는 도 7의 이미지에 직교하는 축을 따라 연장된다. 도 8은 힘 수용 부재(310)에 대한 접촉 영역을 한정하는 부착점(450)에 아암(410) 및 브래킷(420)에 의해 부착된 힘 수용 부재(310)를 포함하는 측벽(211)의 다른 부분의 후면의 사시도를 예시한다. 도시된 바와 같이, 힘 수용 부재(310)를 통한 힘의 인가를 통해 측벽(211)의 필요한 윤곽을 생성하기 위해 필요에 따라 힘 수용 부재(310)가 측벽(211)의 길이를 따라 재위치될 수 있도록 복수의 부착점(450)이 측벽(211)의 후면을 따라 배치된다. 부착점은 추가로 후술되는 바와 같이 냉각 유체 채널(460, 465)을 형성하는 가요성 블래더를 가요성 블래더를 부착하기 위해 그리고 또한 브래킷(420)을 부착하기 위해 사용될 수 있는 체결구를 사용하여 적절하게 측벽(211)에 고정시키는 2차 기능을 제공한다. 예시된 실시예에서, 2개의 냉각 유체 챔버(460, 465)가 있으며, 이때 부착점(450)은 유체 채널의 양측에 그리고 유체 채널들 사이에 배치된다. 측벽(211)의 높이를 따라 3개의 위치에서 힘 수용 부재(310)를 부착하는 것은 측벽의 상부로부터 측벽의 저부까지 측벽을 따른 위치에서 힘 수용 부재(310)에 인가되는 힘의 균일한 분포를 제공하여, 측벽의 각도 편향을 최소화한다. 그러나, 추가로 후술되는 바와 같이, 힘은 일부 예시적인 실시예에 따르면 적절하게 테이퍼를 유도하기 위해 힘 수용 부재의 상부로부터 저부까지 별개로(distinctly) 인가될 수 있다.

본 명세서에 기술된 예시된 실시예가 일반적으로 2개의 유체 챔버(460, 465)를 도시하지만, 원하는 설계 구성에 기초하여 더 많거나 더 적은 유체 챔버가 있을 수 있다. 일부 실시예에서 측벽(211)을 통한 냉각 유체 유동을 제공하기 위해 단일 유체 챔버가 사용될 수 있다. 선택적으로, 특히 유체 챔버 각각과 연관된 오리피스를 통해 상이한 유량 또는 압력이 바람직할 수 있는 실시예에서, 2개 초과의 유체 챔버가 사용될 수 있다. 유사하게, 힘 수용 부재(310) 각각에 대해 3개의 부착점이 도시되지만, 실시예는 더 적거나 더 많은 부착점을 포함할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 힘 수용 부재는 단일 위치에서만 측벽에 부착될 수 있는 한편, 다른 실시예에서, 힘 수용 부재는 2개, 3개, 또는 그 초과의 위치에서 측벽에 부착될 수 있다.

다시 도 7을 참조하면, 그리고 도 6을 참조하면, 작동 플레이트(217, 218) 각각은 힘 수용 부재(310)의 각각의 단부가 배치되는 각진 슬롯(angled slot)을 포함한다. 이러한 각진 슬롯은 도 7의 파선(440)에 의해 표현된다. 상부 플레이트(216) 및 저부 플레이트(212)도 또한 힘 수용 부재(310)의 각각의 단부가 수용되는 슬롯을 포함한다. 이들 슬롯은 측벽이 그를 따라 연장되는 선에 수직하고, 도 7의 파선(430)에 의해 표현된다. 도 8은 작동 플레이트의 슬롯(440) 내에 수용된 힘 수용 부재(310)의 단부 부분(314)을 예시하는 한편, 힘 수용 부재(310)의 단부 부분(312)은 상부 플레이트(216) 또는 저부 플레이트(212) 각각 내에서 슬롯(430) 내에 수용된다. 힘 수용 부재(310)의 단부 부분(312, 314)은 힘 수용 부재(310)와 슬롯(430, 440) 사이의 계면에 관련된 마찰력을 감소시키면서, 본 명세서에 기술된 바와 같이 슬롯(430, 440)과 힘 수용 부재(310) 사이에서 힘을 전달하기 위해 베어링 또는 감소된 마찰 표면을 포함할 수 있다.

도 7의 예시된 실시예에 따르면, 작동 플레이트(217, 218)가 화살표(445)의 방향으로 작동 조립체(320)에 의해 동시에 전진됨에 따라, 슬롯(440)도 또한 힘 수용 부재(310)에 대해 작동 플레이트와 함께 화살표(445)의 방향으로 이동한다. 힘 수용 부재(310)는 힘 수용 부재가 상부 플레이트 및 저부 플레이트의 슬롯(430) 내에 수용됨으로 인해 y-축(도 7 및 도 9에 도시됨)으로 고정되어 유지되어서, 단지 x-축만을 따르도록 힘 수용 부재의 이동 또는 변위를 제한한다. 작동 플레이트가 이동됨에 따라 힘 수용 부재가 슬롯(440)을 따라 이동될 때, 힘 수용 부재(310)는 상부 플레이트 및 저부 플레이트의 슬롯(430) 내에서 x-축을 따라 변위된다. 측벽(211)의 단부가 x-축에 대해 실질적으로 고정되어 유지되면, 슬롯(430)을 따른 힘 수용 부재(310)의 이동은 힘 수용 부재(310)를 그의 원래 위치로부터 변위시키고, 이해의 용이함을 위해 과장될 수 있는 힘 수용 부재의 변위에 기초하여 도 9에 도시된 바와 같이 측벽(211)에 굽힘이 부여된다. 작동 플레이트(217, 218)와 힘 수용 부재(310) 사이의 힘 및 상부(216) 및 저부(212) 플레이트와 힘 수용 부재(310) 사이의 힘은 각각 슬롯(440, 430)과 도 8에 도시된 힘 수용 부재의 베어링 표면(312, 314) 사이에서 전달된다. 이는 주조 공정 동안 측벽(211)의 프로파일이 변화될 때 매끄러운 전이를 가능하게 한다. 이러한 측벽(211)의 굽힘은 주조 개시 단계 동안 잉곳의 버트의 팽출을 감소시키도록 주조 동안 주형 공동의 프로파일이 동적으로 조절될 수 있게 한다.

전술되고 예시된 실시예가 동시에 그리고 동기화되어 이동하는 작동 플레이트(217, 218)를 포함하지만, 본 명세서에 기술된 예시적인 실시예는 상부 작동 플레이트(218)가 저부 작동 플레이트(217)로부터 독립적으로 이동되도록 허용하는 작동 메커니즘을 제공할 수 있다. 상부 작동 플레이트(218)와 하부 작동 플레이트(217) 사이의 고정 관계를 분리시키는 것은 예를 들어 측벽(211)의 상부에서의 더 넓은 곡선으로부터 측벽의 저부에서의 더 좁은 곡선으로 테이퍼진 개구와 같이, 측벽(211)의 곡률이 측벽의 상부와 저부 사이에서 상이하도록 허용한다. 상부 작동 플레이트(218)와 저부 작동 플레이트(217) 사이의 고정 관계의 분리를 통해, 힘 수용 부재(310)의 변위는 힘 수용 부재의 상부와 힘 수용 부재의 저부 사이에서 상이할 수 있다. 이러한 추가의 자유도는 측벽의 상부와 측벽의 저부 사이에서의 x-축을 따른 상이한 변위를 허용함으로써 주형으로부터 주조되는 잉곳의 프로파일에 대한 더욱 우수한 제어를 가능하게 할 수 있다. 별개의 작동은 상부 및 저부 작동 플레이트에 대해 중복되는 전술된 메커니즘 중 임의의 것을 포함할 수 있거나, 작동 메커니즘과 상부(218) 및 저부(217) 작동 플레이트 중 하나 또는 둘 모두 사이에 허용되는 조절을 갖는 단일 작동 메커니즘을 사용하는 것을 포함할 수 있다. 그러한 조절 메커니즘은 작동 메커니즘과 작동 플레이트 중 하나 또는 둘 모두 사이에서 길이가 변경될 수 있게 하여, 그에 의해 상부 작동 플레이트와 저부 작동 플레이트 사이에 오프셋(offset)이 부여될 수 있게 하는 메커니즘일 수 있다.

또한, 도 3 내지 도 9의 예시된 실시예가 힘 수용 부재 각각과 맞물리는 작동 플레이트를 도시하지만, 일부 실시예에 따르면, 다수의 작동 플레이트가 힘 수용 부재의 변위를 독립시키기 위해 상부 및 저부 작동 플레이트 각각에 사용될 수 있다. 추가로 후술될 바와 같이, 다른 메커니즘이 힘 수용 부재를 변위시키기 위해 사용될 수 있고, 이들 메커니즘은 또한 힘 수용 부재를 서로 독립적으로 변위시킬 수 있다. 도 3 내지 도 9에서와 같이 작동 플레이트를 구현하는 일 실시예에 따르면, 다수의 작동 플레이트가 사용될 수 있으며, 이때 각각의 작동 플레이트는 하나 이상의 힘 수용 부재와 맞물리고, 각각의 작동 플레이트는 주조 동안 원하는 측벽 프로파일을 달성하기 위해 필요에 따라 각각의 힘 수용 부재에 상이한 변위를 제공하도록 독립적으로 작동가능할 수 있다.

도 7 및 도 9에 도시된 x-축을 따라 힘 수용 부재(310)의 변위를 통해 주형 공동의 측벽(211)에 도입된 굽힘에 응하여, 측벽의 단부는 벽이 가요성일 수 있지만 탄성 신장에 저항하는 금속과 같은 재료로 제조되기 때문에 측벽(211)의 중간을 향해 인입되는 경향이 있을 것이다. 이를 수용하기 위해, 측벽(211)의 단부는 전술된 메커니즘에 의해 도입된 측벽(211)의 상이한 곡률들 사이의 어느 정도의 이동을 허용하는 배열로 유지될 수 있다. 도 10은 측벽(211)이 단부 플레이트(480)와 유체 도관 블록(260) 사이에 유지되는 그러한 배열을 예시한다. 단부 플레이트(480)는 상부 및 저부에서 상부 플레이트(216) 및 하부 플레이트(212) 각각에 체결되어, 단부 플레이트(480)를 단부 플레이트 조립체(210)에 대해 고정 위치에서 유지할 수 있다. 측벽(211)이 직선형 프로파일과 만곡형 프로파일 사이에서 이동됨에 따라, 측벽(211)의 단부가 단부 플레이트(480) 및 유체 도관 블록(260)에 대해 활주하여, 두 대향 단부들 사이의 측벽(211)의 굽힘 중간 부분에 대한 불필요한 응력을 배제하는 데 필요한 측벽(211)의 단부의 자유를 가능하게 할 수 있다. 단부 플레이트(480)와 유체 도관 블록(260) 사이의 측벽(211)을 포획하기 위해 단부 플레이트(480)의 방향으로 유체 도관 블록(260)에 힘이 인가될 수 있다. 그러나, 유체 도관 블록은 측벽(211)에 부착될 수 있고, 측벽의 굽힘 동안 측벽(211)의 비교적 작은 활주 운동을 통해 측벽과 함께 이동할 수 있다. 단부 플레이트(480)는 선택적으로 단부 벽 조립체의 일부일 수 있으며, 따라서 단부 벽 조립체는 상부 플레이트(216) 및 저부 플레이트(212)를 통해 측벽 조립체에 부착되어 주형 공동을 형성한다.

도 7 내지 도 9의 예시된 실시예는 주형 공동의 측벽(211)에 힘이 인가되어 측벽에 곡률을 도입하는 메커니즘을 도시한다. 이들 힘은 상당할 수 있고, 힘 수용 부재(310)와 측벽(211) 사이의 계면은 비교적 높은 응력을 겪을 수 있다. 이들 응력을 감소시키거나 완화시키기 위해, 힘 분배 메커니즘이 힘 수용 부재(310)와 측벽(211) 사이에 힘을 더욱 균일하게 분배하기 위해 사용될 수 있다. 도 11은 측벽(211)을 따라 응력 집중을 완화시키는 데 도움을 줄 수 있는 보기(bogie)(411) 힘 분배 부재의 예시적인 실시예를 예시한다. 도시된 바와 같이, 보기(411)는 피벗점(421)을 힘 수용 부재(310)에 견고하게 연결함과 동시에, 부착점(420)을 통해 힘 수용 부재(310) 및 측벽(211) 둘 모두에 피벗식으로 부착된다. 이러한 배열은 보기(411)가 가로지르는 측벽(211)의 일부분을 따른 힘 수용 부재(310)로부터의 힘 분배를 촉진한다.

또한, 더욱 상세히 후술되는 바와 같이, 고정 위치 요소(520)가 도 11에 예시되며, 이러한 고정 위치 요소(520)는 측벽 조립체(210) 내의 고정점에 유지되고, 힘 수용 부재(310)가 측벽을 변위시켜 만곡된 측벽을 형성함에 따라 측벽(211)에 저항력을 인가한다. 고정 위치 요소(520)는 측벽(211)의 변형 동안 고정 위치 요소(520)의 위치가 일정하게 유지되도록 피벗점(521)에서만 고정될 수 있다. 그러나, 일부 실시예에 따르면, 고정 위치 요소(520)는 측벽(211)을 따라 힘을 더욱 양호하게 분배하기 위해 축(521)을 중심으로 피벗할 수 있다. 도시된 바와 같이, 고정 위치 요소(520)는 축(521)을 중심으로 피벗가능하고, 피벗점(523)에서 고정 위치 블록(525)에 피벗가능하게 부착되는 아암(522)을 포함한다. 고정 위치 블록(525)은 힘을 피벗점(521)으로부터 아암(522)으로 분배한다. 아암(522)은 힘을 부착점(524)으로 분배한다. 이러한 방식으로, 피벗점(521)과 측벽(211) 사이의 힘이 부착점(524)에서 벽을 따라 분포되어 벽을 따른 임의의 응력 집중을 감소시키며, 이는 고장의 가능성을 감소시킬 수 있다.

주조 공정 동안, 도 2에 도시된 바와 같이 출발 블록(157)이 하향으로 전진함에 응하여 재료가 주형 공동을 빠져나감에 따라, 주형 공동을 빠져 나가는 재료의 냉각이 잉곳(160)을 적절하게 형성하는 데 필요하다. 이러한 냉각은 측벽(211)의 저부에 근접한 오리피스로부터 주형 공동을 빠져나가는 재료의 방향으로 분사되는 냉각 유체 또는 냉각제의 사용에 의해 촉진된다. 도 12는 가요성 블래더(462)에 의해 형성된 냉각 유체 챔버(460, 465)를 포함하는 측벽(211)의 절취도를 예시한다. 또한, 측벽(211)의 후면 내에 형성되고 유체 챔버(460, 465)로부터 분리된 유체 챔버(261)가 도시된다. 가요성 블래더(462)는 나일론 보강재를 갖는 실리콘 고무로 제조될 수 있다. 실리콘은 특히 짧은 시간 동안 고온을 견디고, 용융 알루미늄을 비교적 용이하게 떼어낸다. 나일론 보강재는 압력 변화를 일으키고 가요성 블래더를 약화시킬 수 있는 가요성 블래더(462)의 신장을 막을 수 있다. 유체 챔버(261)는 측벽(211)의 길이를 따라 윤활 유체를 운반하도록 구성되고, 복수의 오리피스(262)(이들 중 하나의 단면이 도 12에 도시됨)와 연통하며, 이는 측벽(211)의 면에 윤활 유체를 제공한다. 윤활 유체는 비교적 높은 압력으로 유체 챔버(261)에 제공될 수 있고, 더욱 균일하고 더 낮은 압력으로 주형 내로 방출될 수 있다. 윤활 유체는 오리피스(262)를 빠져나가 측벽으로부터 외향으로 분사되기보다는 측벽(211)의 주조 표면을 따라 대체로 하향으로 유동하여서 주조물과 측벽(211) 사이에 윤활 층을 제공한다. 측벽(211)의 면에 윤활 유체를 제공하기 위한 복수의 오리피스(262) 각각은 주조될 재료 및 주형의 크기에 적합한 만큼 많거나 적은 윤활 유체 오리피스를 사용하여 윤활 유체가 측벽(211)의 길이를 가로질러 실질적으로 균일하게 유동하게 허용하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 오리피스는 둥글고 측벽(211)을 따라 이격될 수 있는 한편, 다른 실시예에서, 오리피스는 측벽(211)을 따라 연장되는 긴 슬롯일 수 있다. 오리피스가 긴 슬롯인 실시예에서, 슬롯은 유체 챔버(261)로부터 경로를 따라 측벽(211) 상에 배치된 긴 슬롯에 공급될 수 있다. 이는 윤활 유체가 오리피스를 빠져나감에 따라 긴 슬롯이 측벽 아래로 윤활 유체의 "커튼"을 제공할 수 있게 할 수 있다.

전술된 바와 같이, 예시된 측벽(211) 및 단부 벽을 비롯한 주형의 벽은 흑연과 같은 내부 주조 재료를 포함할 수 있다. 도 12는 예시된 주형 벽의 내부 표면 상에 흑연 내부 주조 재료를 포함하는 그러한 예를 예시한다. 이러한 재료는 주형의 측벽(211)에 접착되거나 임의의 이용가능한 수단을 통해 기계적으로 부착될 수 있다. 예시된 내부 주조 재료(271)는 측벽(211)의 높이의 일부분만을 따라 연장되지만, 벽의 전체 높이에 걸쳐 연장될 수 있다. 또한, 내부 주조 재료는 오리피스(262)로부터 내부 주조 재료를 통한 윤활제를 허용하기 위해 그를 통해 오리피스를 포함할 수 있거나, 또는 대안적으로, 오리피스(262)로부터의 윤활제는 다공성 내부 주조 재료에 윤활제를 공급할 수 있으며, 이러한 다공성 내부 주조 재료는 이어서 재료의 다공성 특성에 의해 내부 주조 재료의 면을 따라 윤활제를 분배할 수 있다.

도 13은 주형 벽(211)의 면에 고정된 내부 주조 재료(271)의 예시적인 실시예를 예시한다. 도시된 바와 같이, 내부 주조 재료(271)는 주형 벽의 상부에 근접한 상대적으로 더 넓은 두께(272), 및 주형 벽(211)의 저부에 근접한 더 좁은 두께(273)로부터의 테이퍼를 포함한다. 도 13의 예시적인 실시예는 주형 벽(211)의 저부 근처의 위치로부터 주형 벽의 상부까지 연장되는 내부 주조 재료를 포함한다. 레지(ledge)(274)가 내부 주조 재료(271)가 위에 놓인 측벽(211) 내에 통합된다. 이는 내부 주조 재료(271)가 주형의 상부로부터 삽입될 수 있게 할 수 있고, 레지(274)가 내부 주조 재료(271)를 지지하고 재료가 주형을 통해 주조될 때 하향 방향으로의 내부 주조 재료의 이동을 막을 수 있기 때문에, 내부 주조 재료(271)와 주형 벽(211) 사이의 접착제 또는 기계적 체결 수단에 대한 의존을 감소시킬 수 있다.

위에 언급된 바와 같이, 실시예는 임의의 수의 냉각 유체 챔버를 포함할 수 있으며, 여기에서 각각의 냉각 유체 챔버는 주조 부품이 주형을 빠져나갈 때 주조 부품에 냉각 유체를 제공하기 위한 오리피스들의 하나 이상의 세트를 공급할 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 냉각 유체 챔버(460, 465)는 냉각 유체를 냉각 오리피스(264, 266)들의 2개의 세트로 운반하도록 구성될 수 있다. 측벽 조립체는 냉각 유체 챔버(460, 465)와 측벽(211) 사이에 배치되는 배플을 포함할 수 있으며, 여기에서 배플 오리피스가 오리피스(264, 266)를 통한 유체 유동 및 압력을 조절하도록 크기설정 및 이격될 수 있다. 도 12의 실시예에 도시된 바와 같이, 배플 오리피스(263)들의 제1 세트는 측벽(211) 내의 유체 통로(270)를 통한 오리피스(266)들의 제1 세트로의 냉각 유체 유동을 조절할 수 있다. 배플 오리피스(269)들의 제2 세트는 오리피스(264)들의 제2 세트를 통한 냉각 유체 유동을 조절할 수 있다. 오리피스(263, 269)가 내부에 배치된 배플 플레이트(268)의 사용은 유체 유동 및 압력을 조절할 수 있지만, 또한 각각 배플 플레이트(268) 오리피스(263, 269)와 오리피스(266, 264) 사이의 유체 채널의 길이에 적어도 부분적으로 기초하여, 유체가 오리피스(264, 266)로부터 경로(265, 267)를 따라 층류 패턴으로 유동할 수 있게 할 수 있다. 두 오리피스(264, 266)를 각각에 대한 유체 유동 경로와 함께 도 12의 절취도에서 볼 수 있지만, 두 오리피스 및 관련 유체 유동 경로가 물리적 단면도에서 보이지 않을 수 있음을 인식하여야 한다. 도 12의 절취도는 예시 및 이해의 용이함을 위해 제공된다. 오리피스(264, 266)는 둥글게 예시되지만, 실시예는 측벽(211)을 따라 긴 오리피스(264, 266)를 포함할 수 있다. 이는 주조 부품이 주형을 빠져나갈 때 주조 부품을 냉각시키기 위한 오리피스로부터의 상이한 냉각 유체 유동 패턴을 가능하게 할 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 유체 유동 챔버(460, 465)와 오리피스(263, 269) 사이의 배플 플레이트는 유체 챔버 내의 배압(back pressure)을 감소시키기 위해 수직으로 배열되는 슬롯형 개구부를 가질 수 있다. 이는 오리피스로의 덜 제한적인 유체 유동을 허용할 수 있다. 그러나, 실시예는 오리피스들 사이에서의 균일한 유체 유동을 촉진하기 위해 냉각 오리피스(265, 267)에 근접하게 배치되는 유동 제한기를 포함할 수 있다. 배플 플레이트와 제한기 사이에서, 오리피스(265, 267)를 통해 일관된, 균일한 유체 유동이 달성될 수 있다.

예시된 실시예에 따르면, 유체 챔버(465)는 각각 측벽(211)에 대해 비스듬히 배열될 수 있는 냉각 오리피스(264)와 유체 연통할 수 있다. 도시된 실시예에서, 냉각 오리피스(265)는 제1 복수의 냉각 오리피스(264)를 빠져나가는 유체의 방향을 나타내는 화살표(265)에 의해 도시된 바와 같이, 측벽(211)에 대해 45도의 각도로 배열된다. 제2 복수의 냉각 오리피스(266)는 측벽(211)에 대해 22도의 각도로 예시되는, 화살표(267)에 의해 도시된 바와 같은 상이한 각도로 냉각 유체를 지향시키도록 배열될 수 있다. 그러나, 제2 복수의 냉각 오리피스는 챔버(465)보다는 냉각 유체 챔버(460)와 유체 연통할 수 있다. 냉각 유체를 냉각 유체 챔버(460)로부터 복수의 오리피스(266)에 공급하기 위해, 냉각 채널이 위에 지지되는 기재(280) 아래에서, 채널(270)이 측벽(211)의 후면 내에 기계가공되거나 달리 형성될 수 있다. 채널(270)은 냉각 오리피스(266)들의 제2 세트 각각에 대해 존재할 수 있거나, 또는 대안적으로, 채널(270)은 매니폴드 배열로 측벽(211)을 따라 종방향으로 연장되는 냉각 오리피스(266)들의 제2 세트에 더 가까운 채널과 협동하여 측벽(211)의 길이를 따라 복수의 위치에 존재할 수 있다.

예시된 실시예에 따르면, 제1 복수의 오리피스(264) 및 제2 복수의 오리피스(266) 각각을 통한 냉각 유체 유동은 각각의 냉각 유체 챔버(460, 465)에 의해 독립적으로 공급될 수 있다. 이러한 구성은 냉각 오리피스들의 각각의 세트로부터 적절한 유량 및 분사 패턴으로 주조되는 재료의 유형에 따라 냉각 프로파일이 생성될 수 있게 한다. 도 10에 관하여 전술된 유체 도관 블록은 냉각 유체 챔버(460, 465) 각각으로의 냉각 유체 유동을 제어하기 위한 별개의 밸브를 포함할 수 있다. 별도로 제어되는 밸브는 챔버를 통한 그리고 그에 따라서 챔버가 유체 연통하는 각각의 오리피스를 통한 독립적인 유동 조절을 가능하게 할 수 있다. 선택적으로, 냉각 유체 온도는 주형을 빠져나가는 재료의 냉각에 대한 더욱 추가적인 제어를 제공하기 위해 별도로 제어될 수 있다. 이를 달성하기 위해, 유체 도관 블록은 2개의 별개의 공급원으로부터 2개의 별개의 입구를 통해 냉각 유체를 수용할 수 있고, 냉각 유체 챔버(460, 465) 각각을 통해 독립적으로 별개의 입구로부터의 유동을 제어할 수 있다.

또한, 화살표(265, 267)가 각각 오리피스(264, 266)를 빠져나가는 냉각 유체의 대체적인 방향을 도시하지만, 분사 패턴 및 유체 유량은 주조되는 재료의 냉각 요건에 기초하여 바람직한 분사 패턴에 따라 설계될 수 있다. 냉각 유체도 또한 주조되는 특정 재료의 냉각 요건에 기초하여 선택될 수 있다. 그러한 냉각 유체는 예를 들어 물, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 유기산 기술(Organic Acid Technology, OAT) 냉각 유체, 또는 주조 부품으로부터 열을 흡출하기에 적합한 다른 유체를 포함할 수 있다. 냉각 오리피스(264, 266)의 각도는 각각 또한 주조 부품에 대한 특정 충돌 각도에 대해 구성될 수 있으며, 이는 냉각이 주조 부품과 접촉할 때 오리피스 출구에서의 층류 및 난류 주조 부품 냉각 유체 유동을 촉진하기 위한 각도에 있을 수 있다. 냉각 오리피스(264, 266)로부터의 유동의 각도는 약 0도(주형을 빠져나가는 주조 부품의 측부에 실질적으로 평행하게 아래로 지향됨) 내지 약 90도(주조 부품을 향해 주형을 빠져나가는 주조 부품의 측부에 수직하게 지향됨)의 범위 내에 있을 수 있다. 이러한 각도는 예를 들어 주형 내에서 주조될 재료의 특성에 기초하여 설정될 수 있다.

일부 실시예에 따르면, 유체 도관 블록(260)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 유체 도관 블록(260) 내에 배치될 수 있는 하나 이상의 밸브의 사용을 통해 주조되는 재료의 확립된 냉각 요구에 따라 오리피스(264, 266)와 연통하는 유체 채널을 따라 유체 유동 및 압력을 제어하도록 구성될 수 있다. 유체 도관 블록(260)이 각각의 냉각제 유체 챔버를 위한 밸브를 포함하는 실시예에서, 유체 도관 블록은 필요에 따라 챔버(460, 465)를 따라 유동 및 압력을 독립적으로 제어하도록 구성될 수 있다. 유체 유동 레벨 및 압력은 합금 조성, 주조되는 재료의 온도, 재료가 주조되는 속도(즉, 출발 블록이 주조 피트 내로 하강하는 속도), 또는 주조 공정에 영향을 미치는 다른 특성에 기초하여 설정될 수 있다. 유체 채널은 추가로 후술되는 바와 같이, 측벽(211)의 휨이 유체 채널의 건전성에 불리하게 영향을 미치거나 영향을 주지 않도록 가요성일 수 있다.

유체 챔버(460, 465) 각각은 내열성 실리콘 또는 유사한 재료와 같은 가요성 블래더(462)에 의해 한정될 수 있다. 별개의 가요성 블래더가 각각의 냉각 유체 챔버를 한정하기 위해 사용될 수 있지만, 예시된 실시예에 따르면, 단일 가요성 블래더(462)가 두 냉각 유체 챔버(460, 465)를 한정하기 위해 사용되며, 여기에서 가요성 블래더 웨빙(webbing)이 체결구(450)와 측벽(211) 내의 그들의 대응하는 체결구 구멍 사이에 포획될 수 있다. 배플 플레이트(261)도 또한 그들 동일한 체결구를 사용하여 가요성 블래더 웨빙과 측벽(211) 사이에 포획될 수 있다. 가요성 블래더 웨빙은 또한 접착제 또는 고온 밀봉제를 사용하여 배플 플레이트(261)에 접착될 수 있다. 선택적으로, 가요성 블래더 재료는 챔버(460, 465)의 수명을 개선하기 위해 섬유-강화, 다중-재료, 또는 기하학적으로 성층될 수 있다. 블래더는 측벽(211)의 굽힘을 수용하기 위해 가요성일 수 있지만, 유체 압력이 챔버 내의 유체에 인가되어 오리피스(264, 266)로부터의 적절한 유량 및 분사 패턴을 용이하게 할 수 있게 하기 위해 충분히 탄성적일 수 있다.

오리피스(264, 266)에 냉각 유체를 제공하는 것에 더하여, 냉각 유체 챔버(465, 466)는 측벽(211) 자체에 대한 냉각 효과를 제공한다. 냉각 유체 챔버(465, 466)는 측벽(211)의 후면으로부터 냉각 유체 내로의 열 추출을 용이하게 하는 방식으로 배열된다. 이러한 측벽 냉각 효과는 윤활 유체 채널(261)에 근접한 측벽(211)의 온도를 추가로 감소시켜 윤활 유체의 조기 증발 또는 연소를 초래할 수 있는 윤활 유체의 과열을 회피한다. 냉각 유체 챔버(460, 465)를 사용한 측벽(211)의 냉각은 윤활 유체가 주조 재료와 함께 측벽(211)을 따라 아래로 유동할 때 윤활 유체가 연소 또는 증발할 가능성 및 정도를 추가로 감소시킨다.

예시적인 실시예는 직접 냉경 주조 주형의 가요성 측벽을 고정 프로파일 단부 벽과 통합하는 것으로 본 명세서에 기술되었고 예시되었다. 그러나, 측벽에 관하여 본 명세서에 기술된 실시예는 선택적으로 본 명세서에 기술된 측벽의 구성과 유사한 구성을 갖는 단부 벽 조립체를 포함할 수 있다. 주조 공정의 개시 단계 동안 주조 재료의 팽출을 초래하기에 충분히 길거나 프로파일 보정이 필요한 단부 벽은 측벽에 관하여 본 명세서에 기술된 바와 동일하거나 유사한 방식으로 가요성으로 구성될 수 있다. 단부 벽의 가요성은 개시 단계 동안 잉곳 버트의 팽출을 추가로 감소시킬 수 있고, 직접 냉경 잉곳 주조 주형의 효율 및 출력을 증가시키면서 폐기물을 감소시킬 수 있다.

위에 기술되고 예시된 예시적인 실시예는 수용된 힘에 응하여, 주형의 측벽(또는 단부 벽)의 굽힘을 유도하는 복수의 힘 인가 부재를 포함한다. 도 14는 이해의 용이함을 위해 단순화된 주형의 측벽 조립체(500)의 표현을 예시한다. 도시된 바와 같이, 상부 플레이트(505)의 윤곽은 만곡된 위치로 배치되는 측벽(511)을 포함한다. 예시된 만곡된 위치는 화살표(515)의 방향으로 힘 수용 요소(510)에 인가되는 힘을 통한 힘 수용 요소(510)의 변위에 의해 달성된다. 본 명세서에 기술된 실시예는 선택적으로 측벽(511)의 이동에 저항하는 고정 위치 요소를 포함할 수 있다. 도 14는 측벽 조립체(500)의 상부 플레이트(505) 및 저부 플레이트(도시되지 않음)에 확고하게 체결될 수 있는 고정 위치 요소(520)를 도시한다. 또한 도 6에 도시된 고정 위치 요소(520)는 힘 수용 요소(510)에 인가되는 힘에 응하여 적절한 곡률 형상이 달성됨을 보장하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 고정 위치 요소(520)는 벽을 따라 특정 위치에서 측벽 또는 단부 벽의 최대 변형을 제한할 수 있다.

힘 수용 요소(510)에 인가되는 힘은 측벽에 걸쳐 상이할 수 있다. 예를 들어, 도 14에 도시된 바와 같이, 3개의 힘 수용 요소(510)는 직선형 구성으로부터 사전한정된 양만큼 변위되도록 구성될 수 있다. 이러한 변위는 측벽(511)에 부여되는 곡률을 한정할 것이다. 원하는 곡률을 달성하기 위해, 중간 힘 수용 요소(510)에 인가되는 힘은 그에 인접한 힘과 상이할 수 있다. 예를 들어, 각각의 힘 수용 요소(510)에 동일한 힘을 인가하면, 중간 힘 수용 요소가 있는 측벽(511)의 곡선의 중간에서 최대 변위를 갖는 호가 생성될 수 있다. 그러나, 벽의 원하는 곡률은 벽(511)의 중심에 근접하여 최대 곡률도를 포함하지 않을 수 있고, 실제로는 모든 3개의 힘 수용 요소를 따라 비교적 직선형 섹션을 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 힘 수용 요소 각각에 대한 변위는 동일할 수 있는 한편, 중간 힘 수용 요소(510)는 실제로는 벽(511)의 곡률에 대향하여, 화살표(515) 반대 방향으로 측벽(511)에 힘을 인가하여 측벽(511)의 중간에서 더욱 평평한 곡선을 달성할 수 있다. 이와 같이, 힘 수용 부재(510)의 변위는 측벽의 곡선의 형상을 확립하는 데 중요할 수 있는 한편, 힘은 원하는 변위를 달성하기 위해 필요에 따라 인가된다.

주조 공정 동안 직접 냉경 주형의 측벽 또는 단부 벽의 곡률의 조절은 복수의 상이한 방법을 사용하여 제어될 수 있다. 예를 들어, 주조 재료는 주조 속도(예컨대, 액체 주조 재료의 유량 및 출발 블록의 하강 속도), 주형 공동으로 들어가는 액체 주조 재료의 온도, 냉각 오리피스를 통한 냉각 유체의 유량/압력, 윤활 오리피스를 통한 윤활 유체의 유량/압력, 및 주조 공정의 각각의 단계에서의 재료에 대한 곡률 프로파일에 관한 파라미터를 지시하는 주조 프로파일을 가질 수 있다. 곡률 프로파일은 주조의 개시 단계 동안의 제1 위치로부터 정상-상태 단계 동안의 다른 곡률 프로파일로, 종료 단계 동안의 다른 곡률 프로파일로, 그리고 이들 단계들 사이의 임의의 수의 곡률 프로파일(예컨대, 상이한 단계들 사이의 동적 안정적 변화)로 조절될 수 있다. 그러한 실시예에서, 제어기가 주조 단계에 응하여 주조 공정 전반에 걸쳐 측벽 및/또는 단부 벽의 곡률의 형상을 지시할 수 있다. 그러한 실시예에서는 주조되는 재료의 특성의 피드백이 필요하지 않을 수 있다.

일부 실시예에 따르면, 주형의 벽의 곡률 프로파일은 폐루프 피드백 시스템에 기초하여 결정될 수 있다. 제어기가 (예컨대, 액체 주조 재료, 주형을 빠져나가는 주조 재료, 주형 온도 등의) 온도 정보, 주조 속도(예컨대, 출발 블록 및 플랫폼의 하강 속도), 치수 정보(예컨대, 주조 부품이 주형 공동을 빠져나갈 때 주조 부품의 치수 또는 주형 공동 출구 아래로의 사전한정된 거리), 응력 및/또는 변형률 피드백, 또는 주조 공정과 관련된 다른 정보를 수신할 수 있고, 이러한 정보를 사용하여 벽의 적절한 곡률 프로파일을 설정할 수 있다. 주형을 빠져나가는 주조물의 온도를 검출하기 위한 열 센서, 또는 주형을 빠져나가는 주조물의 치수를 측정하도록 구성되는 거리 센서와 같은 복수의 센서가 주형 공동의 출구 주위에 분산될 수 있다. 이들 센서는 주형 공동을 빠져나가는 주조물에 관한 데이터가 주어지면 적절한 곡률 프로파일을 결정하기 위해 제어기에 피드백을 제공할 수 있다.

본 명세서에 기술된 예시적인 실시예가 주조 부품의 버트 팽출을 감소시키거나 제어하기 위해 구현될 수 있지만, 예시적인 실시예는 선택적으로 주조 부품이 주형 내에 박히는 현상을 배제하거나 완화시키기 위해 구현될 수 있다. 예를 들어, 주조 공정 동안 잉곳과 같은 주조 부품의 버트 컬(butt curl) 및 과도하게 뜨거운 주조 조건이 주형 내에의 주조 부품의 억지 끼워맞춤을 초래할 수 있으며, 여기에서 주형 벽(측벽, 단부 벽, 또는 둘 모두)은 출발 블록(157)이 주조 피트 내로 하강할 때 주조 부품(160)이 주형 조립체(200)를 빠져나가지 못하게 하는 방식으로 주조 부품에 의해 맞물리게 된다. 주형과 주조 부품 사이의 간섭을 유발하는 이들 조건은 신속하게 교정되거나 완화되지 않으면 주형 오버 플로우와 같은 치명적인 고장을 초래할 수 있다. 주조 공정의 정상-상태 부분 동안, 부적절한 윤활, 비정상적인 냉각 등과 같은 다양한 요인이 주조 부품이 주형 내에 걸리게 되는 현상의 한 원인이 될 수 있다. 주조 공정의 종료 동안, 주조 부품은 "감소된 헤드 수축"을 겪을 수 있고, 예시적인 실시예의 주형의 가요성 벽은 이러한 수축을 수용하도록 제어될 수 있다. 주형의 측벽의 이동 동안, 주조 부품이 주형 내에 박히거나 걸리게 되는 구속 조건(binding condition)이 발생할 수 있다. 이들 경우 각각에서, 원인은 상이할 수 있지만, 주조 부품이 주형 내에 박히게 될 수 있으며, 이는 신속하게 완화되지 않으면 치명적인 고장을 초래할 수 있다.

본 명세서에 기술된 예시적인 실시예는 주조 부품이 주형 내에 박히거나 걸리는 상태가 발생한 때를 나타내는 피드백을 주형으로부터 제어기에 제공할 수 있다. 제어기에 대한 피드백은 2가지 검출된 변화 중 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 주조 부품이 주형 내에 걸릴 때 주조 공정에서 발생하는 제1 변화는 출발 블록의 이동이 주조 피트 내로 하향으로 계속되는 동안 주조 유체 유동이 느려진다는 것이다. 주조 유체 유동은 금속 레벨 피드백에 기초하여 제어 핀 및 스파우트(spout) 오리피스 크기에 의해 제어되며, 따라서 출발 블록이 계속 하강하는 동안 유체 유동이 상승하고 있으면, 그것은 주조 부품이 주형 내에 박힐 수 있음을 나타낸다. 주형 내의 용융 금속의 레벨은 주형 내의 유체 레벨에 따라 유동을 조절하기 위해 유체 유동 관 내의 제어 핀과 같은 밸브에 대한 주형 내의 레벨의 피드백을 통해 주조 중에 일정한 또는 거의 일정한 레벨로 유지될 수 있다. 이러한 유체 유동 제어가 예기치 않게 유체 레벨을 유지하기 위해 유체 유동을 감소시켜야 하는 경우, 그것은 주조 부품이 주형 공동 내에 박힌 징후일 수 있다.

유사하게, 복수의 주형 공동 중 제1 주형 공동의 주조 유체 유동이 나머지 공동과 상이하고 그보다 느리면, 이는 박힌 주조 부품의 표시일 수 있다. 주형 내에 박힌 주조 부품을 나타낼 수 있는, 주조 동안 발생할 수 있는 제2 변화는 주형 측벽에 곡률을 제공하는 작동 메커니즘이 겪는 저항 또는 피드백이다. 주형 측벽은 작동 메커니즘에 의해 사전결정된 위치에 유지될 수 있고, 주조 부품이 주형 내에 박히거나 걸리게 될 때, 주조 부품에 의해 주형 벽 상에 힘이 인가될 수 있다. 전기 작동 메커니즘의 경우, 작동 메커니즘은 작동 메커니즘에 대항하는 저항력을 나타내는, 작동 메커니즘에서의 전류량(amperage) 또는 전류 소모량(current draw)의 상승 또는 스파이크(spike)를 겪을 수 있다. 이러한 스파이크는 주조 부품이 주형 내에 걸린 것을 나타낼 수 있다. 유압 작동 메커니즘의 경우, 유압 펌프 상에서의 압력 또는 전류 소모량의 스파이크가 유사하게 주조 부품이 주형 내에 걸려 있는 것을 나타낼 수 있다.

주형 내에 박힌 주조 부품을 검출하기 위한 또 다른 메커니즘은 (도 2에 도시된 바와 같이) 출발 블록(157) 및 플랫폼(159) 상에서의 중량 또는 힘을 통한 것일 수 있다. 주조 동안, 주조 공동 내로 유동하고 그를 빠져나가는 재료의 증가로 인해 출발 블록이 주조 피트 내로 하강함에 따라 주조 부품의 중량이 증가할 것이다. 주조 동안 어느 시점에서든 중량이 감소하면, 그것은 출발 블록이 더 이상 주조 부품의 전체 중량을 지탱하지 않음을 나타낸다. 이는 주조 부품이 주형 내에 박힌 것을 나타낼 수 있다. 출발 블록 상에서의 중량의 감소는 출발 블록 상의 또는 플랫폼 상의 힘 측정 트랜스듀서 또는 다른 센서에 의해 검출될 수 있다. 그러나, 출발 블록 상에서의 감소된 중량은 또한 플랫폼 및 출발 블록을 하강시키는 메커니즘을 통해 검출될 수 있다. 예를 들어, 플랫폼 및 출발 블록을 하강시키기 위해 사용되는 유압 시스템이 챔버로부터의 유체 유동을 제어함으로써 플랫폼의 하강을 제어할 수 있다. 유체 유동 또는 유체 유동 압력의 예기치 않은 변화에 응하여, 시스템의 제어기는 출발 블록 상에서의 중량이 감소한 것으로 결정할 수 있다.

주조 유체 유동의 예기치 않은 감속 또는 작동 메커니즘의 유압 또는 전류의 스파이크 또는 증가 중 하나를 통해서든 또는 둘 모두를 통해서든 간에, 주조 부품이 주형 내에 걸려 있다는 표시에 응하여, 제어기는 주조 부품이 주형으로부터 벗어나거나 분리되게 하여, 윤활제가 주조 부품과 주형 벽 사이에 도달하도록 허용하기 위해, 측벽과 같은 주형의 벽의 형상을 조절할 수 있다. 이러한 형상의 변화는 제어기가 주조 부품을 주형 공동으로부터 출발 블록과 함께 주조 피트 내로 아래로 하강하도록 유도하는 방식으로 작동 메커니즘을 작동시킴으로써 유발될 수 있다.

적절한 곡률 프로파일을 유도하기 위한 작동 메커니즘은 한 쌍의 작동 플레이트 및 작동 플레이트를 이동시키기 위한 작동 메커니즘을 포함하는 것으로 위에 기술되고 예시되어 있다. 그러나, 다른 메커니즘이 힘 수용 부재에 힘을 제공하여 주형의 측벽 또는 단부 벽에 곡률을 부여하기 위해 채용될 수 있다. 도 15는 도 14의 측벽 조립체(500) 배열을 포함하는 그러한 예시적인 실시예를 예시한다. 도 15의 힘 수용 부재(510)는 힘 수용 부재를 X-축을 따라(예컨대, 화살표(515)의 방향으로 또는 그와 반대 방향으로) 밀거나 당길 수 있는 액추에이터(530)에 연결된다. 도 15의 예시적인 실시예는 힘 수용 부재(510)를 밀고/당기기 위한 선형 액추에이터인 액추에이터(530)를 포함할 수 있다. 액추에이터는 선택적으로 기어, 예를 들어 힘 수용 부재(510)에 힘을 부여하기 위한 랙 기어 상의 피니언 기어, 또는 회전되어 힘 수용 부재(510)에 힘을 부여하는 볼 스크류 또는 웜 기어를 회전시키는 회전 액추에이터를 포함할 수 있다. 위에 언급된 바와 같이, 액추에이터(530)는 힘 수용 부재(510)의 변위를 개별적으로 또는 서브-세트로 독립적으로 제어할 수 있다.

액추에이터(530)가 도 15에 관하여 기술된 바와 같이 기능하는 예시적인 실시예에서, 동일한 주형 프레임 내에 현수되는 다수의 주형이 액추에이터(530)에 의해 인가되는 동일하고 반대되는 힘들로부터 이익을 얻을 수 있다. 도 16은 주형 프레임 조립체(545) 내에 배치된 복수의 주형 조립체(540)를 예시한다. 주형 조립체(540)는 주형 프레임 조립체가 주형 조립체가 세로로(on-end) 위치되는 실질적으로 수직 위치와 주형 공동(550)을 사용하여 주조하는 동안 주형 조립체가 현수되는 실질적으로 수평 위치 사이에서 전이됨에 따라 주형 조립체를 프레임 내에 지지하기 위해 임의의 종래의 방식으로 주형 프레임 조립체(545)에 부착될 수 있다. 도시된 바와 같이, 3개의 예시된 주형 조립체(540)는 두 쌍의 인접 측벽 조립체(560)를 포함한다. 주조 동안, 주형 조립체 각각은 이상적으로는 주형 공동(550) 각각 내에서 주조되는 균일한 재료 및 주형을 위한 3개의 출발-블록이 동시에 하강하고 있는 공통 플랫폼으로 인해 동시에 주조 단계의 동일한 단계에 있다. 이와 같이, 각각의 주형의 측벽의 곡률 프로파일은 동일하여야 한다. 이때, 인접 측벽 조립체(560)들은 그들 각각의 측벽에 동일하고 반대되는 힘들을 제공하고 있을 것이다.

도 17은 인접한 한 쌍의 주형 조립체로부터의 한 쌍의 인접 측벽 조립체(560)의 예시적인 실시예를 예시한다. 그러한 실시예에서, 동일하고 반대되는 인가되는 힘들의 이점이 실현될 수 있다. 도 17의 실시예에서, 액추에이터(530)가 한 쌍의 인접 측벽 조립체(560) 사이에 배치될 수 있고, 대향하는 한 쌍의 힘 수용 요소(510)에 동일하고 반대되는 힘들을 인가하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 액추에이터는 힘 수용 요소(510)에 인가되는 힘에 상관없이 중립-힘 상태로 유지된다. 이는 이들 액추에이터를 지지하는 지지 구조체가 덜 클 수 있게 하고, 액추에이터(530)에 의해 인가되는 힘에 기초하여 주형 조립체가 구부러지지 못하게 하기 위한 보강 상부구조체를 필요로 하지 않을 수 있게 한다. 도 17이 공유 액추에이터(530)를 예시하지만, 예시적인 실시예는 각각의 측벽 조립체의 각각의 힘 수용 부재(510)를 위한 개별 액추에이터를 포함할 수 있지만, 인접 측벽 조립체(560)들로부터의 대응하는 액추에이터들 사이의 결합을 가능하게 할 수 있다. 이는 측벽 조립체가 여전히 측벽에 필요한 곡률을 생성하면서 힘-중립이 되도록 협동할 수 있게 한다. 인접한 측벽 조립체를 갖지 않는 측벽 조립체는 다른 측벽 조립체에 인접한 측벽 조립체에 비해 증가된 구조적 지지를 필요로 할 수 있다. 증가된 구조적 지지는 모듈식이고 제거가능할 수 있는 한편, 인접 액추에이터들의 결합은 주형이 그들의 순서에 상관없이 프레임 내에 배치될 수 있게 하기 위해 교환가능할 수 있고, 임의의 한 쌍의 인접 측벽 조립체들 사이의 결합 및 임의의 비-인접 측벽 조립체의 보강을 가능하게 할 수 있다.

본 명세서에 기술된 예시적인 실시예의 동적으로 조절가능한 측벽은 주조 부품이 주형 공동을 빠져나가고 냉각될 때 주조 부품의 프로파일을 설정하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 일부 실시예에 따르면, 동적으로 조절가능한 측벽은 선택적으로 출발 블록을 주형 공동에 정렬시키는 데 도움을 주기 위해 사용될 수 있다. 출발 블록과 주형 공동의 정렬은 주조 공정 시작 시에 주조 유체가 누출되지 않음을 보장하는 데 중요하다. 주형 프레임이 예를 들어 전기, 공압 또는 유압 액추에이터 수단을 통해 출발 블록과 정렬되도록 이동될 수 있지만, 본 명세서에 기술된 실시예는 주형 측벽의 동적 가요성을 사용하여 주형 공동을 출발 블록에 정렬시킬 수 있다. 출발 블록(157)은 플랫폼(159) 상에 위치될 수 있다. 출발 블록(157)과 플랫폼(159) 사이의 계면은 예를 들어 윤활 재료(예컨대, 그리스, 오일, 흑연 등)의 사용을 통한 또는 공기가 플랫폼을 통해 플랫폼(159)과 출발 블록(157) 사이에 공급되는 에어 쿠션(air cushion)을 사용하는 감소된 마찰 계면일 수 있다. 하나 이상의 정렬 특징부가 주형 공동 아래로 연장되어 출발 블록(157)을 주형 공동과 맞물리도록 안내하기 위한 가이드로서 사용될 수 있다. 주조 전에, 플랫폼이 상승되어 출발 블록(157)을 주형 공동과 맞물리게 함에 따라, 또는 주형이 출발 블록과 맞물리도록 하강됨에 따라, 주형 공동의 측벽이 주형 공동을 개방하도록 조절될 수 있다. 동적으로 조절된 측벽을 사용한 주형 공동의 개방은 출발 블록(157)이 수용될 수 있는 더 큰 영역을 제공하여, 용이한 정렬을 도울 수 있다.

출발 블록을 주형 공동과 맞물리게 하는 것은 주형의 정렬 특징에 의해 보조될 수 있고, 일단 출발 블록(157)이 주형 공동 내에 있으면, 동적으로 조절된 측벽이 더 작은 개구로 조절되어 주조 개시를 위한 출발 헤드와의 적절한 간극을 제공할 수 있다. 출발 블록이 주형 공동 내에 적절히 정렬되거나 중심설정되지 않는 경우, 주형 공동의 측벽의 조절은 출발 블록이 주형 공동 내에 중심설정되도록 출발 블록을 이동시킬 수 있다. 출발 블록(157)과 플랫폼(159) 사이의 감소된 마찰 표면은 이러한 이동을 용이하게 할 수 있다. 이러한 메커니즘을 통해, 출발 블록(157)과 주형 공동 사이의 정렬이 더욱 용이하게 달성될 수 있다.

여기에 설명된 본 발명의 많은 수정 및 다른 실시예들은 전술한 설명 및 관련 도면에 제공되는 교시의 이점을 갖도록, 이들 발명이 속하는 기술분야의 숙련된 기술자에게 착안될 것이다. 그러므로, 본 발명은 개시된 특정 실시예들에 한정되지 않으며 수정들 및 다른 실시예들은 첨부된 청구범위 내에 포함되도록 의도된다. 본 명세서에서는 특정한 용어들이 사용되지만, 이들은 제한적 목적이 아니라, 일반적이고 서술적인 의미로 사용된다.

Claims

재료를 주조하기 위한 장치로서,
제1 및 제2 대향 측벽; 및
상기 제1 및 제2 측벽 사이에서 연장되는 제1 및 제2 단부 벽으로서, 상기 제1 및 제2 대향 측벽과 제1 및 제2 대향 단부 벽은 대체로 직사각형 형상의 주형 공동을 형성하는, 상기 제1 및 제2 단부 벽을 포함하고,
상기 제1 및 제2 대향 측벽 중 적어도 하나는 2개 이상의 접촉 영역을 포함하고, 상기 2개 이상의 접촉 영역 각각은 상기 주형 공동으로부터 외부에서 인가되는 각각의 힘을 수용하는 것에 응하여 상기 제1 및 제2 대향 측벽 중 상기 적어도 하나의 제1 단부와 상기 적어도 하나의 제1 및 제2 대향 측벽의 제2 단부 사이의 직선에 대해 변위되도록 구성되며, 상기 2개 이상의 접촉 영역 각각은 상기 적어도 하나의 제1 및 제2 대향 측벽의 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에서 상기 제1 및 제2 대향 측벽 중 상기 적어도 하나의 길이를 따라 서로 이격되고, 상기 2개 이상의 접촉 영역 중 제1 접촉 영역에서의 각각의 변위는 상기 2개 이상의 접촉 영역 중 제2 접촉 영역에서의 변위와 상이하며, 상기 2개 이상의 접촉 영역 각각에서의 각각의 힘은 상기 제1 및 제2 대향 측벽 중 상기 적어도 하나의 곡률을 변화시키는, 장치.
제1항에 있어서, 상기 2개 이상의 접촉 영역 중 상기 제1 접촉 영역에서의 각각의 힘은 제1 방향으로의 힘을 포함하고, 상기 2개 이상의 접촉 영역 중 상기 제2 접촉 영역에서의 각각의 힘은 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로의 힘을 포함하는, 장치.
제1항에 있어서, 상기 2개 이상의 접촉 영역 중 상기 제1 접촉 영역에서의 각각의 힘은 제1 방향으로의 제1 크기의 힘을 포함하고, 상기 2개 이상의 접촉 영역 중 상기 제2 접촉 영역에서의 각각의 힘은 상기 제1 방향으로의 제2 크기의 힘을 포함하며, 상기 제2 크기는 상기 제1 크기와 상이한, 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 대향 측벽은 내부 주조 면 및 외부 표면을 포함하고, 상기 제1 및 제2 대향 측벽 각각은 상기 외부 표면을 따라 배치되는 가요성 블래더를 추가로 포함하며, 냉각 유체 챔버가 각각의 대향 측벽과 각각의 가요성 블래더 사이에 한정되는, 장치.
제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 대향 측벽 각각의 상기 주조 표면은 각각의 유체 챔버와 유체 연통하는 복수의 오리피스를 포함하는, 장치.
제5항에 있어서, 냉각 유체 챔버와 각각의 측벽 사이에 배치되는 배플을 추가로 포함하고, 상기 배플은 복수의 유동-제한 오리피스를 포함하는, 장치.
제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2 대향 측벽 각각 내의 상기 복수의 오리피스는 주조 재료가 상기 제1 및 제2 대향 측벽의 상기 주조 표면을 지나 전진함에 따라 냉각 유체를 각각의 냉각 유체 채널로부터 상기 주조 재료를 향해 지향시키도록 구성되는, 장치.
제1항에 있어서,
2개 이상의 고정 위치 부재로서, 상기 2개 이상의 고정 위치 부재는 상기 2개 이상의 접촉 영역 중 하나 이상에 인가되는 각각의 힘에 응하여 상기 제1 및 제2 대향 측벽의 이동에 저항하도록 구성되는, 상기 2개 이상의 고정 위치 부재를 추가로 포함하는, 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 대향 측벽 각각은 상부 부분 및 하부 부분을 포함하며, 상기 제1 및 제2 대향 측벽 중 상기 적어도 하나의 상기 상부 부분은 상기 제1 및 제2 대향 측벽 중 상기 적어도 하나의 상기 제1 단부와 상기 적어도 하나의 제1 및 제2 대향 측벽의 상기 제2 단부 사이의 상기 직선에 대해 제1 거리만큼 상기 제1 접촉 영역에 근접하게 변위되고, 상기 제1 및 제2 대향 측벽 중 상기 적어도 하나의 상기 하부 부분은 상기 제1 및 제2 대향 측벽 중 상기 적어도 하나의 상기 제1 단부와 상기 적어도 하나의 제1 및 제2 대향 측벽의 상기 제2 단부 사이의 상기 직선에 대해 제2 거리만큼 상기 제1 접촉 영역에 근접하게 변위되어, 상기 주형 공동의 상부 부분과 상기 주형 공동의 하부 부분 사이에 테이퍼를 한정하는, 장치.
금속을 주조하기 위한 시스템으로서,
제어기;
주형으로서,
제1 측벽;
상기 제1 측벽에 대향하는 제2 측벽;
제1 단부 벽; 및
상기 제1 단부 벽에 대향하는 제2 단부 벽으로서, 상기 제1 측벽, 제2 측벽, 제1 단부 벽, 및 제2 단부 벽은 주형 공동 프로파일을 갖는 주형 공동을 한정하도록 협동하는, 상기 제2 단부 벽을 포함하는, 상기 주형;
상기 주형 공동에 대향하여 위치되는 상기 제1 측벽의 제1 힘 수용 요소로서, 상기 제1 힘 수용 요소에 인가되는 제1 힘은 상기 제어기에 의해 제어되고, 상기 제1 힘 수용 요소에서 상기 제1 측벽의 제1 변위를 일으키는, 상기 제1 힘 수용 요소; 및
상기 주형 공동에 대향하여 위치되는 상기 제1 측벽의 제2 힘 수용 요소로서, 상기 제2 힘 수용 요소에 인가되는 제2 힘은 상기 제어기에 의해 제어되고, 상기 제2 힘 수용 요소에서 상기 제1 측벽의 변위를 일으키며, 상기 제1 변위는 상기 제2 변위와 상이하고, 상기 제1 힘 수용 요소 및 상기 제2 힘 수용 요소는 상기 제1 단부 벽과 상기 제2 단부 벽 사이에서 상기 제1 측벽의 길이를 따라 서로 이격되는, 상기 제2 힘 수용 요소를 포함하는, 시스템.
제10항에 있어서, 상기 제어기는 상기 주형을 사용한 주조 공정 동안 상기 제1 힘 수용 요소의 상기 제1 변위 및 상기 제2 힘 수용 요소의 상기 제2 변위를 조절하도록 구성되는, 시스템.
제11항에 있어서, 상기 제어기는 주조되는 상기 금속의 특성 또는 상기 주형을 빠져나가는 상기 금속의 프로파일 중 적어도 하나에 응하여 상기 제1 변위 및 상기 제2 변위를 조절하는, 시스템.
제11항에 있어서, 상기 주형의 상기 제1 측벽 및 상기 제2 측벽 각각은 주조 공정 동안 상기 주형을 빠져나가는 금속을 따라 냉각 유체를 지향시키기 위한 복수의 오리피스를 포함하는, 시스템.
제13항에 있어서, 냉각 유체 채널이 상기 주형 공동 외부에 상기 제1 측벽을 따라 한정되고, 상기 냉각 유체 채널은 상기 제1 측벽과 가요성 블래더 사이에 한정되는, 시스템.
직접 냉경 주조 주형의 벽으로서,
제1 단부와 제2 단부 사이의 길이를 따라 연장되는 종방향 연장 본체;
주형 공동의 일부분을 한정하고 상기 제1 단부에 근접한 부분으로부터 상기 제2 단부에 근접한 부분까지 연장되는 내부 면으로서, 제1 오리피스 세트 및 제2 오리피스 세트가 상기 내부 면에 근접하게 상기 벽 내에 한정되는, 상기 내부 면;
상기 내부 면에 대향하는 외부 표면;
상기 외부 표면에 근접하게 배치되는 제1 유체 챔버; 및
상기 외부 표면에 근접하게 배치되는 제2 유체 챔버를 포함하고,
상기 제1 유체 챔버는 상기 제1 오리피스 세트와 유체 연통하고, 상기 제2 유체 챔버는 상기 제2 오리피스 세트와 유체 연통하며, 상기 제1 오리피스 세트 및 상기 제2 오리피스 세트 각각은 주조 부품이 상기 주형을 빠져나감에 따라 냉각 유체를 상기 주조 부품으로 지향시키도록 배열되는, 직접 냉경 주조 주형의 벽.
제15항에 있어서, 상기 내부 면은 상기 내부 면에 실질적으로 직교하는 축을 따라 상기 외부 표면에 인가되는 힘을 수용하는 것에 응하여 상기 축을 따라 변위되도록 구성되는, 직접 냉경 주조 주형의 벽.
제16항에 있어서, 상기 제1 오리피스 세트는 상기 종방향 연장 본체의 상기 내부 면에 근접하게 배열되는 오리피스 세트를 포함하고, 상기 제1 오리피스 세트는 상기 종방향 연장 본체를 따라 연장되며, 상기 제2 오리피스 세트는 상기 종방향 연장 본체의 상기 내부 면에 근접하게 배열되는 오리피스 세트를 포함하고, 상기 제2 오리피스 세트는 상기 종방향 연장 본체를 따라 연장되는, 직접 냉경 주조 주형의 벽.
제16항에 있어서, 제1 체결구 세트, 제2 체결구 세트, 및 제3 체결구 세트를 추가로 포함하고, 상기 제1 체결구 세트, 상기 제2 체결구 세트, 및 상기 제3 체결구 세트 각각은 상기 외부 표면을 따라 종방향으로 연장되는, 직접 냉경 주조 주형의 벽.
제18항에 있어서, 상기 제1 유체 챔버는 상기 제1 체결구 세트와 상기 제2 체결구 세트 사이에 배치되고, 상기 제2 유체 챔버는 상기 제2 체결구 세트와 상기 제3 체결구 세트 사이에 배치되는, 직접 냉경 주조 주형의 벽.
제19항에 있어서, 상기 제1 유체 챔버 및 상기 제2 유체 챔버는 상기 외부 표면 상에서 상기 종방향 연장 본체를 따라 연장되고, 상기 측벽의 상기 외부 표면은 상기 제1 유체 챔버 및 상기 제2 유체 챔버의 적어도 하나의 벽을 한정하는, 직접 냉경 주조 주형의 벽.
제20항에 있어서, 상기 제1 유체 챔버 및 상기 제2 유체 챔버는 일측에서 상기 측벽의 상기 외부 표면에 의해 경계지어지고, 상기 측벽의 상기 외부 표면에 대향하여 가요성 멤브레인에 의해 경계지어지는, 직접 냉경 주조 주형의 벽.
제19항에 있어서, 힘 수용 부재를 추가로 포함하며, 상기 힘 수용 부재는 상기 종방향 연장 본체의 상기 외부 표면에 부착되고, 상기 제1 체결구 세트, 상기 제2 체결구 세트, 및 상기 제3 체결구 세트 중 적어도 2개의 제1 서브세트에 의해 상기 종방향 연장 본체의 상기 외부 표면에 부착되는, 직접 냉경 주조 주형의 벽.
제22항에 있어서, 상기 힘 수용 부재는 상기 제1 체결구 세트, 상기 제2 체결구 세트, 및 상기 제3 체결구 세트 중 적어도 2개의 제2 서브세트를 사용하여 상기 종방향 연장 체결구 세트를 따라 재위치가능하고, 상기 제2 서브세트는 상기 제1 서브세트와 상이한, 직접 냉경 주조 주형의 벽.
제16항에 있어서, 상기 제1 유체 챔버는 상기 측벽 내에 한정된 통로를 통해 상기 제1 오리피스 세트와 유체 연통하는, 직접 냉경 주조 주형의 벽.
제15항에 있어서, 상기 내부 면은 흑연 재료를 포함하고, 상기 흑연 재료는 상기 직접 냉경 주조 주형의 상기 벽과 일치하여 휘어지도록 구성되는, 직접 냉경 주조 주형의 벽.