WO2020231051A1 - 주형 및 주조 방법 - Google Patents

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WO2020231051A1
WO2020231051A1 PCT/KR2020/005752 KR2020005752W WO2020231051A1 WO 2020231051 A1 WO2020231051 A1 WO 2020231051A1 KR 2020005752 W KR2020005752 W KR 2020005752W WO 2020231051 A1 WO2020231051 A1 WO 2020231051A1
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WO
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mold
metal structure
flow path
contact
plate
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PCT/KR2020/005752
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French (fr)
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이형준
이재윤
김지준
조현진
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주식회사 포스코
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B22D11/055—Cooling the moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/124—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/124—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling
    • B22D11/1246—Nozzles; Spray heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/22—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould

Definitions

  • the present invention relates to a mold and a casting method, and more particularly, to a mold and a casting method capable of improving the quality and durability of the mold.
  • cast steel is produced by cooling molten steel contained in a mold.
  • molten steel is injected into a mold having a certain inner shape, and the cast slab that has been reacted and solidified in the mold is continuously drawn to the lower side of the mold to manufacture cast slabs of various shapes such as slabs, blooms, billets, and round bars. have.
  • a flow path through which a cooling medium such as cooling water can move is formed in order to cool the molten steel injected into the mold.
  • the end of the flow path formed in the mold is rounded so that the cooling medium can be smoothly circulated. Accordingly, the length between the inner surface of the mold and the flow path increases at the lower end of the mold.
  • the flow path is not formed to the end of the mold from which the cast iron is drawn, a phenomenon in which the surface temperature of the mold rises occurs, so that the cooling of the cast iron at the lower end of the mold is not performed smoothly. Accordingly, there is a problem in that the mold is thermally deformed or the coating layer applied to the mold surface is worn and corroded, thereby shortening the life of the mold.
  • the present invention provides a mold and a casting method capable of extending the service life of the mold by improving wear resistance and corrosion resistance.
  • the present invention provides a mold and a casting method that can improve the quality and productivity of the cast steel.
  • a mold according to an embodiment of the present invention includes, as a mold for casting a cast steel, a metal structure providing a space to accommodate a melt therein; And a flow path formed inside the metal structure to circulate the cooling medium, wherein the flow path may be formed to extend to a lower end of a region in contact with the melt in the metal structure.
  • the metal structure may include a contact portion forming a region in contact with the melt; A non-contact portion forming a region not in contact with the molten material above the contact portion; And an extension part forming a region not in contact with the melt under the contact part, and the flow path may be formed to extend beyond an end of the contact part.
  • the thickness of the inner wall of the metal structure may be formed at a predetermined size in the length direction of the metal structure at the contact portion.
  • the extension portion may include an inclined surface to form a gap between the cast piece drawn from the mold.
  • the metal structure may include a first metal structure forming an inner wall of the metal structure; And a second metal structure connected to the outside of the first metal structure and forming an outer wall of the metal structure, wherein the first metal structure is formed to extend from the non-contact part to the contact part, and the second The metal structure may be formed to extend from the non-contact portion to the extension portion.
  • the second metal structure may be formed to surround the lower surface of the first metal structure in the extension part.
  • the first metal structure includes a first channel groove for forming the channel on an outer surface facing the second metal structure, and a part of the first channel groove extends in a longitudinal direction of the first metal structure, so that the The second metal structure may be formed to pass through a lower surface of the first metal structure, and the second metal structure may contact the lower surface of the first metal structure so that the first flow path groove is closed by the extension part.
  • a portion of the first passage groove may be formed to extend in the width direction of the first metal structure.
  • the first metal structure includes a first channel groove for forming the channel on an outer surface facing the second metal structure, and a part of the first channel groove extends in a longitudinal direction of the first metal structure, so that the It is formed so as to pass through the lower surface of the first metal structure, the second metal structure includes a second channel groove in communication with the first channel groove in the extension, the second channel groove is the first metal structure It may be formed to extend in the width direction of.
  • the thickness of the first metal structure which is a length from the inner surface of the first metal structure to the first channel groove at the contact part, may be formed to have the same size for each location.
  • the extension surface of the second metal structure extending to the extension part may be formed such that the lower end of the extension surface is inclined downward toward the outside of the mold so as to form a gap between the cast piece drawn from the mold.
  • the extended surface may be formed to have an angle of 45 to 65° with the horizontal line.
  • Casting method as a method of casting a cast iron, the process of preparing a mold; Injecting molten steel into the mold; Cooling the molten steel injected into the mold; And drawing a cast piece from the mold.
  • the process of cooling the molten steel may include a process of circulating the cooling medium inside the mold so that the cooling medium flows from the mold to the lower end of the region in contact with the molten steel.
  • the process of preparing the mold may include manufacturing the mold to form a gap between the lower end of the mold and the cast piece drawn from the mold.
  • the process of spraying the coolant to the cast iron drawn from the mold may be included, and the process of spraying the coolant may include introducing the coolant at the intervals.
  • the embodiment of the present invention it is possible to suppress an increase in the temperature of the mold surface at the lower end of the mold. Therefore, it is possible to prevent the mold from thermally deforming, and to suppress or prevent abrasion or deterioration of the coating layer formed on the mold surface, thereby improving the life of the mold. Therefore, it is possible to reduce the cost of operating facilities incurred due to mold replacement.
  • FIG. 1 is a perspective view of a mold according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a mold taken along lines A-A' and B-B' shown in FIG. 1;
  • FIG 3 is a cross-sectional view of a first plate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a second plate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view for explaining a flow path according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view for explaining a flow path according to a modified example of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view and a cross-sectional view of a mold according to a modified example of the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing a state of casting a cast steel using a mold according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a graph showing the results of measuring the surface temperature of the mold while casting the cast using a general mold and a mold according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of a mold according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the mold along lines AA' and B-B' shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is 1 is a cross-sectional view of the plate
  • Figure 4 is a cross-sectional view of a second plate according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a view for explaining a flow path according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6 is a modified example of the present invention It is a view for explaining the flow path.
  • the mold according to the exemplary embodiment of the present invention may include a metal structure providing a space for accommodating a melt therein, and a flow path formed inside the metal structure to circulate a cooling medium.
  • the flow path may be formed to extend to a lower end of a region in contact with the melt in the metal structure.
  • the metal structure is formed by plate formation
  • the first metal structure may be a first plate
  • the second metal structure may be a second plate
  • a mold 100 circulates a plurality of plates 110 and 120 for providing a space for accommodating a melt therein, and a cooling medium.
  • flow paths 130 and 140 formed inside each of the plurality of plates 110 and 120 may be included.
  • the flow paths 130 and 140 may be formed to extend from the plates 110 and 120 to the lower end of the region in contact with the melt.
  • 2A is a cross-sectional view taken along line A-A' shown in FIG. 1.
  • the long side plate 110 includes a first plate 112 forming an inner wall of the mold 100 and a second plate 114 forming an outer wall of the mold 100 can do.
  • the long side plate 110 may form a wall of the mold 100 by combining the first plate 112 and the second plate 114. Accordingly, the first plate 112 disposed on the inside is described as forming the inner wall of the mold 100, and the second plate 114 disposed on the outside is described as forming the outer wall of the mold 100.
  • a flow path 130 for circulating the cooling medium may be formed inside the long side plate 110, and cooling in the flow path 130 and an injection hole 117 for supplying the cooling medium to the flow path 130 from the outside.
  • An outlet 118 for discharging the medium may be formed.
  • the injection port 117 and the discharge port 118 may each be formed in one or more.
  • 2B is a cross-sectional view taken along line B-B' shown in FIG. 1.
  • the short side plate 120 includes a first plate 122 forming an inner wall of the mold 100 and a second plate 124 forming an outer wall of the mold 100 can do.
  • a flow path 140 for circulating the cooling medium may be formed inside the long side plate 110, an injection port 127 for supplying the cooling medium to the flow path from the outside, and an outlet for discharging the cooling medium from the flow path. (128) can be formed.
  • the injection port 127 and the discharge port 128 may each be formed in one or more.
  • These long side plates 110 are disposed to be spaced apart from each other, and the short side plates 120 are disposed to contact both sides of the long side plate 110 to form a mold 100 that provides a space to accommodate a melt therein. can do.
  • the first plate 112 constituting the long side plate 110 and the first plate 122 constituting the short side plate 120 may be in close contact with each other so that the melt does not flow out to the contact portion.
  • the mold 100 forms a contact portion (II) that forms an area in contact with the molten material, such as molten steel, in the casting direction or the longitudinal direction of the mold 100, and an area that does not contact the molten steel at the top of the contact portion (II). It may be divided into a non-contact portion (I) and an extension portion (III) forming a region not in contact with molten steel under the contact portion (II). In addition, the flow paths 130 and 140 may be formed to extend beyond the end of the contact part II.
  • the long side plate 110 Since the long side plate 110 and the short side plate 120 have different lengths in the horizontal direction and may have almost the same structure, the long side plate 110 will be described as an example. At this time, the long side plate 110 is referred to as a plate 110. In addition, although the plate 110 is described as being formed by combining the first plate 112 and the second plate 114, the plate 110 may be formed as a single structure.
  • the plate 110 includes a first plate 112 forming an inner wall of the mold 100 in contact with a molten material, for example, molten steel, and a second plate forming an outer wall of the mold 100 on one side of the first plate 112 (114) may be included.
  • a molten material for example, molten steel
  • a second plate forming an outer wall of the mold 100 on one side of the first plate 112 (114) may be included.
  • the terms of the inner surface, the outer surface, the upper surface, the lower surface and the side surface of the plate are when the mold 100 is formed of the plate 110. It can be defined based on the state in which the plate is placed.
  • the longitudinal direction of the mold 100, the longitudinal direction of the plate 110, the longitudinal direction of the first plate 112 and the longitudinal direction of the second plate 114 may mean a vertical direction or a casting direction.
  • the width direction of the mold 100, the width direction of the plate 110, the width direction of the first plate 112, and the width direction of the second plate 114 are orthogonal to the length direction of the mold 100 or It can mean a horizontal direction.
  • the width direction may be the width direction of the cast piece
  • the width direction may be the thickness direction of the cast piece.
  • the first plate 112 may include an inner surface I 1 in contact with molten steel and an outer surface O 1 facing the second plate 114. And the lower surface connecting the bottom of the first plate 112 has an inner surface (I 1) and an outer surface (O 1), the top surface (T 1) and the inner surface (I 1) and an outer surface (O 1) connecting the top of the It may include (B 1 ) and both sides (not shown).
  • the first plate 112 may be formed to extend from the non-contact portion (I) to the contact portion (II).
  • the non-contact portion (I) may mean an area from the upper surface T 1 of the first plate 112 to a position higher than the hot water surface of the molten steel.
  • the contact portion II may mean a position where the non-contact portion I ends, that is, a region from the lower end to the lower surface B 1 of the first plate 112.
  • a first flow path groove 132 for forming a flow path 130 may be formed on the outer surface O 1 of the first plate 112.
  • the first channel groove 132 may be formed at a position spaced apart from the upper surface of the first plate 112, for example, from a portion of the non-contact portion (I) to the entire contact portion (II).
  • the first flow path groove 132 may be formed to penetrate the lower surface of the first plate 112. Accordingly, the first flow path groove 132 may be formed to extend to the lower end P B of the inner surface I 1 of the first plate 112. In this way, if the first flow channel 132 is formed to extend to the lower end of the inner surface of the first plate 112 in contact with the molten steel, the coagulation cell or the cast iron solidifying the molten steel can be cooled until immediately before being drawn out from the mold 100. I can.
  • the first flow path groove 132 may be formed to have a deeper surface than the entire outer surface of the first plate 112.
  • the first channel groove 132 surrounds a part of the first surface 132a on the outside of the first surface 132a and the first surface 132a deeper than the entire outer surface of the first plate 112 It may be formed as a second surface 132b connecting the outer surface O 1 of 112 and the first surface 132a.
  • the first surface 132a may be formed in parallel or parallel to the inner surface I 1 of the first plate 112 at least at the contact portion II.
  • first surface 132a formed on the non-contact portion (I) may be formed parallel to the inner surface (I 1 ) of the first plate 112, and some of the first surface ( It may not be parallel to I 1 ). This is because round processing is performed to have a curved surface at the upper end of the first flow path groove 132 for smooth inflow of the cooling medium.
  • the length from the inner surface of the first plate 112 to the first surface 132a may be formed equally from the uppermost end of the contact portion II to the lowermost end of the contact portion II. In this way, if the lengths L2 and L3 from the inner surface I 1 of the first plate 112 to the first surface 132a in the contact part II, that is, the thickness of the first plate 112 are the same, It is possible to uniformly cool the molten steel and the solidification cell in the longitudinal direction of the mold 100.
  • the first flow path groove 132 may be formed to have the same width in the longitudinal direction of the first plate 112. Alternatively, the first passage groove 132 may be formed to increase or decrease in width in the longitudinal direction of the first plate 112.
  • the second plate 114 may be formed to extend from the non-contact portion (I) to the extension portion (III).
  • the second plate 114 may include an inner surface (I 2 ) facing the outer surface (O 1 ) of the first plate 112 and an outer surface (O 2 ) forming a surface opposite to the inner surface (I 2 ).
  • the lower surface connecting the lower end of the second plate 114 is the inner surface (I 2) and an outer surface (O 2) a top surface (T 2) and the inner surface (I 2) and an outer surface (O 2) connecting the top of the (B 2 ) and may include both sides (not shown).
  • the second plate 114 may be formed to extend longer than the lower surface B1 of the first plate 112.
  • the inner surface (I 2 ) of the second plate 114 is formed flat across the non-contact portion (I) and the contact portion (II), and the stepped portion 115 protruding from the extension portion (III) toward the first plate 112 is formed.
  • the stepped 115 is formed in the upper and lower surfaces of the first plate 112 to be in contact with the lower surface (B 1 ) of the first plate 112 so that the first flow channel groove 132 formed in the first plate 112 can be closed. It may include an extending surface (I 2 ′) extending.
  • the extension surface I 2 ′ may be formed so as not to contact the molten steel or the solidification cell inside the mold 100 during casting.
  • the extension surface (I 2 ′) may be formed as an inclined surface inclined toward the outside of the mold 100 so as not to contact the molten steel or the solidification cell inside the mold 100. That is, chamfering may be performed so that the lower end of the extension surface I 2 ′ inclines downward toward the outside of the mold 100.
  • the extended surface (I 2 ′) may include various types of uneven structures such as a step shape.
  • a nozzle 300 for spraying coolant onto a cast piece drawn from the mold 100 may be provided under the mold 100.
  • the mold 100 may exhibit an effect of extending lower than a general mold by the extension part III of the second plate 114. Accordingly, the extension part III may enter the path through which the coolant is sprayed, and some of the coolant sprayed from the nozzle 300 may be sprayed to the extension part III.
  • the extension surface I 2 ′ may be formed to be inclined toward the outside of the mold 100.
  • the extension surface I 2 ′ is preferably formed to have an angle of 45° to 65° with the horizontal surface so that the cooling water can flow smoothly between the extension part III and the cast piece.
  • a flow path 130 may be formed in the plate 110.
  • the flow path 130 may have various shapes and directions to circulate the cooling medium in the entire area of the plate 110 and may be formed.
  • the first flow path groove 132 for forming the flow path 130 is formed to extend in the longitudinal direction and the width direction of the first plate 112 so that the cooling medium can be circulated. I can.
  • the first flow path groove 132 may not be continuously formed in the width direction of the first plate 112 at the lower end of the contact portion II.
  • a second passage groove 134 communicating with the first passage groove 132 may be formed in the stepped 115 of the second plate 114.
  • the second flow path groove 134 may be formed to extend along the width direction of the second plate 114.
  • the second flow path groove 134 formed in the stepped portion 115 forms an edge or end of the flow path 130, at least a part of the second flow path groove 134 may have a curved surface for smooth inflow of the cooling medium. Can be rounded.
  • the first flow path groove 132 for forming the flow path 130 may be formed to extend in the longitudinal direction and the width direction of the first plate 112 so as to circulate the cooling medium. have.
  • the first flow path groove 132 may be continuously formed along the width direction of the first plate 112 even at the lower end of the contact portion II.
  • the upper surface of the stepped step 115 is flattened so that it can be in close contact with the lower surface of the first plate 112 without forming a separate flow channel in the stepped step 115. Can be formed.
  • the mold may be formed in various shapes depending on the shape and area of the cast piece to be cast.
  • FIG. 7 is a perspective view and a cross-sectional view of a mold according to a modified example of the present invention.
  • the metal structure 100a When a billet having the same width and thickness is cast, the metal structure 100a may be formed in a hollow polyhedral shape having a square cross-sectional shape as shown in FIG. 7A.
  • the metal structure 100a may include a first metal structure 112a and a second metal structure 114a connected to the outside of the first metal structure 112a to form an outer wall of the mold.
  • a flow path 130a through which a cooling medium can be circulated may be formed in the metal structure 100a.
  • the metal structure 100b when casting a round bar having a circular cross-sectional shape, may be formed in a hollow cylindrical shape having a circular cross-sectional shape as shown in FIG. 7B.
  • the metal structure 100b may include a first metal structure 112b forming an inner wall of the mold, and a second metal structure 114b connected to the outside of the first metal structure 112b to form an outer wall of the mold. have.
  • a flow path 130b capable of circulating a cooling medium may be formed inside the metal structure 100b.
  • the flow paths 130a and 130b may be formed to extend beyond the lower end of the region in contact with the melt in the metal structures 100a and 100b.
  • the thickness of the first metal structures 110a and 110b from the contact portion II that is, the length from the inner surfaces of the first metal structures 110a and 110b to the surfaces of the flow paths 130a and 130b, is the metal structures 100a and 100b. ) May be formed to have the same size in the longitudinal direction.
  • FIG. 8 is a view showing a state of casting a cast iron using a mold according to an embodiment of the present invention.
  • the process of preparing the mold 100 the process of injecting a molten material such as molten steel into the mold 100, the process of cooling the molten steel in the mold 100, and the cast iron in the mold It may include a process of drawing.
  • the cooling process may include circulating the cooling medium inside the mold 100 so that the cooling medium flows from the mold 100 to the lower end of the region in contact with the molten steel.
  • a mold 100 having a flow path 130 through which a cooling medium such as cooling water can be circulated may be provided.
  • the flow path 130 may be formed to extend beyond the lower end of the contact portion II in contact with the molten steel.
  • the mold 100 may have the same thickness between the inner surface of the mold 100 and the flow path 130 in the contact portion (II).
  • the mold 100 may be manufactured to form a gap between the lower end of the mold 100 and the cast piece drawn from the mold 100.
  • the completed molten steel may be injected into the mold 100 through the immersion nozzle 200 provided on the mold 100.
  • the molten steel injected into the mold 100 may be cooled by a cooling medium circulating in the flow path 130. Accordingly, the molten steel is solidified from a portion in contact with the inner wall of the mold 100 to be cast into a coagulation cell or a cast iron, and may be drawn to the lower portion of the mold 100.
  • the flow path 130 formed in the mold 100 extends to the lower end of the contact portion II, the coagulation cell or the cast plate can be cooled until immediately before being drawn out from the mold 100. Accordingly, a phenomenon that the temperature is locally increased in the lower portion of the mold 100 can be suppressed.
  • the mold 100 since the mold 100 has the same thickness between the inner surface of the mold 100 and the flow path 130 at the contact part (II), the molten steel and the solidification cell can be cooled evenly in the longitudinal direction of the mold 100. I can.
  • the coolant may be sprayed onto the cast steel drawn from the mold 100 using the nozzle 300 provided under the mold 100.
  • the coolant sprayed from the nozzle 300 may be sprayed to the lower part of the cast and the mold.
  • the mold 100 includes an extension part (III) extending lower than the contact part (II), so that the cooling water sprayed from the nozzle 300 may reach the extension part (III).
  • the extension part (III) is spaced apart from the cast piece drawn from the mold 100 to form a gap, a part of the coolant sprayed from the nozzle 300 is between the extension part (III) and the cast piece It is introduced at intervals formed in and can be cooled to the lower part of the mold 100 as well as the cast iron.
  • FIG. 9 is a graph showing a result of measuring a surface temperature of a mold while casting a cast using a general mold and a mold according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9A shows the result of measuring the surface temperature of the mold from the center in the width direction of the mold while casting the cast using a general mold, that is, a mold in which the flow path does not extend from the mold to the lower end of the contact part. have.
  • a general mold that is, a mold in which the flow path does not extend from the mold to the lower end of the contact part. have.
  • the surface temperature of the mold was measured at the highest point at a lower point of about 130 mm from the top of the mold in which the coagulation cell was formed the thinnest. It can be seen that the surface temperature of the mold gradually decreases as the casting proceeds, and then the surface temperature of the mold increases from the lower end of the mold, that is, about 850 mm to the lower end of the mold.
  • FIG. 9B shows the result of measuring the surface temperature of the mold from the center in the width direction of the mold while casting the cast using the mold according to the embodiment of the present invention.
  • the surface temperature of the mold was measured at the highest point at a lower point of about 130 mm from the upper end of the mold in which the coagulation cell was formed the thinnest.
  • the surface temperature of the mold gradually decreases as the casting proceeds, and then the surface temperature of the mold is maintained constant from about 550 mm to the lower end of the mold. It can be seen that this is because the flow path is formed to extend to the lower end of the mold, and the length between the inner surface of the mold and the flow path is formed equal, so that the cooling capacity is kept constant.
  • the present invention it is possible to improve the life of the mold by suppressing thermal deformation of the mold and suppressing or preventing the wear or deterioration of the coating layer formed on the surface of the mold, thereby reducing the cost of equipment operation incurred by mold replacement. You can save.

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Abstract

본 발명은 주형 및 주조 방법에 관한 것으로서, 주형으로서, 내부에 용융물을 수용할 수 있는 공간을 제공하는 금속 구조체; 및 냉각매체를 순환시키기 위해 상기 금속 구조체의 내부에 형성되는 유로;를 포함하고, 상기 유로는 상기 금속 구조체에서 상기 용융물과 접촉하는 영역의 하부 끝단까지 연장되도록 형성될 수 있다. 이에 주형의 하단부에서 주형 표면의 온도가 상승하는 것을 억제할 수 있다.

Description

주형 및 주조 방법
본 발명은 주형 및 주조 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 주편의 품질 및 주형의 내구성을 향상시킬 수 있는 주형 및 주조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 주편은 주형에 수용된 용강을 냉각시켜 제조된다. 예컨대, 연속주조공정은 일정한 내부 형상을 갖는 주형에 용강을 주입하고, 주형 내에서 반응고된 주편을 주형의 하측으로 연속적으로 인발하여 슬라브, 블룸, 빌렛, 환봉 등과 같은 다양한 형상의 주편을 제조할 수 있다.
이러한 주형의 내부에는 주형에 주입된 용강을 냉각시키기 위해서 냉각수 등의 냉각매체가 이동할 수 있는 유로가 형성되어 있다. 그런데 주형에 형성되는 유로의 끝단은 냉각매체를 원활하게 순환시킬 수 있도록 라운드 처리되어 있다. 이에 주형의 하단부에서 주형의 내면과 유로 사이의 길이가 증가하게 된다. 또한, 유로는 주편이 인출되는 주형의 끝단까지 형성되지 않기 때문에 주형의 표면 온도가 상승하는 현상이 발생하여 주형의 하단부에서 주편의 냉각이 원활하게 이루어지지 않게 된다. 이에 주형이 열변형되거나, 주형 표면에 도포된 코팅층이 마모 및 부식되어 주형의 수명이 단축되는 문제가 있다. 이에 주형의 잦은 교체로 인해 설비 운영 비용이 증가하고, 주형과 주편 간의 마찰로 인해 주형에 에어갭이 형성되고, 이렇게 형성된 에어갭은 주편 표면에 결함을 유발하여 생선성을 저하시키는 문제가 있다.
(선행문헌 1) KR10-2013-0034270 A
(선행문헌 2) KR10-1165706 B
본 발명은 내마모성 및 내부식성을 향상시켜 주형의 사용 수명을 연장할 수 있는 주형 및 주조 방법을 제공한다.
본 발명은 주편의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있는 주형 및 주조 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 주형은, 주편을 주조하는 주형으로서, 내부에 용융물을 수용할 수 있는 공간을 제공하는 금속 구조체; 및 냉각매체를 순환시키기 위해 상기 금속 구조체의 내부에 형성되는 유로;를 포함하고, 상기 유로는 상기 금속 구조체에서 상기 용융물과 접촉하는 영역의 하부 끝단까지 연장되도록 형성될 수 있다.
상기 금속 구조체는, 상기 용융물과 접촉하는 영역을 형성하는 접촉부; 상기 접촉부의 상부에서 상기 용융물과 접촉하지 않는 영역을 형성하는 미접촉부; 및 상기 접촉부의 하부에서 상기 용융물과 접촉하지 않는 영역을 형성하는 연장부;로 구분되고, 상기 유로는 상기 접촉부의 끝단 이상으로 연장되도록 형성될 수 있다.
상기 금속 구조체의 내벽 두께는 상기 접촉부에서 상기 금속 구조체의 길이 방향으로 일정한 크기로 형성될 수 있다.
상기 연장부는 상기 주형에서 인발되는 주편과의 사이에 간격을 형성하도록 경사면을 포함할 수 있다.
상기 금속 구조체는, 상기 금속 구조체의 내벽을 형성하는 제1금속 구조체; 및 상기 제1금속 구조체의 외측에 연결되고, 상기 금속 구조체의 외벽을 형성하는 제2금속 구조체;를 포함하고, 상기 제1금속 구조체는 상기 미접촉부에서 상기 접촉부까지 연장되도록 형성되고, 상기 제2금속 구조체는 상기 미접촉부에서 상기 연장부까지 연장되도록 형성될 수 있다.
상기 제2금속 구조체는 상기 연장부에서 상기 제1금속 구조체의 하부면을 감싸도록 형성될 수 있다.
상기 제1금속 구조체는 상기 제2금속 구조체와 마주보는 외면에 상기 유로를 형성하기 위한 제1유로홈을 포함하고, 상기 제1유로홈의 일부는 상기 제1금속 구조체의 길이방향으로 연장되서 상기 제1금속 구조체의 하부면을 관통하도록 형성되며, 상기 연장부에서 상기 제1유로홈을 폐쇄하도록 상기 제2금속 구조체는 상기 제1금속 구조체의 하부면에 접촉될 수 있다.
상기 제1유로홈의 일부는 상기 제1금속 구조체의 폭방향으로 연장되도록 형성될 수 있다.
상기 제1금속 구조체는 상기 제2금속 구조체와 마주보는 외면에 상기 유로를 형성하기 위한 제1유로홈을 포함하고, 상기 제1유로홈의 일부는 상기 제1금속 구조체의 길이방향으로 연장되서 상기 제1금속 구조체의 하부면을 관통하도록 형성되며, 상기 제2금속 구조체는 상기 연장부에서 상기 제1유로홈과 연통되는 제2유로홈을 포함하고, 상기 제2유로홈은 상기 제1금속 구조체의 폭방향으로 연장되도록 형성될 수 있다.
상기 접촉부에서 상기 제1금속 구조체의 내면으로부터 상기 제1유로홈까지 길이인 상기 제1금속 구조체의 두께는 위치 별로 동일한 크기를 갖도록 형성될 수 있다.
상기 주형에서 인발되는 주편과의 사이에 간격을 형성하도록 상기 연장부로 연장되는 상기 제2금속 구조체의 연장면은 상기 연장면의 하단이 상기 주형의 외측으로 하향경사지게 형성될 수 있다.
상기 연장면은 수평선과 45 내지 65°의 각도를 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 주조 방법은, 주편을 주조하는 방법으로서, 주형을 마련하는 과정; 상기 주형에 용강을 주입하는 과정; 상기 주형으로 주입된 용강을 냉각시키는 과정; 및 상기 주형에서 주편을 인발하는 과정; 을 포함하고, 상기 용강을 냉각시키는 과정은, 상기 주형에서 상기 용강과 접촉하는 영역의 하부 끝단까지 냉각매체가 유입되도록 상기 주형의 내부에 냉각매체를 순환시키는 과정을 포함할 수 있다.
상기 주형을 마련하는 과정은, 상기 주형의 하단부와 상기 주형에서 인발되는 주편 사이에 간격을 형성하도록 주형을 제작하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 주형의 하부에서 상기 주형에서 인발되는 주편에 냉각수를 분사하는 과정을 포함하고, 상기 냉각수를 분사하는 과정은 상기 간격으로 상기 냉각수를 유입시키는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 주형의 하단부에서 주형 표면의 온도가 상승하는 것을 억제할 수 있다. 따라서 주형이 열변형되는 것을 억제하고, 주형 표면에 형성되는 코팅층이 마모되거나 변질을 억제 혹은 방지하여 주형의 수명을 향상시킬 수 있다. 따라서 주형 교체로 인해 발생하는 설비 운영 비용을 절감할 수 있다.
또한, 주편과 주형 내벽의 마찰로 인해 발생할 수 있는 주편의 표면 결함이나 파단을 억제할 수 있다. 따라서 고품질의 주편을 확보할 수 있고, 후속 공정(압연)에서 결함의 발생을 억제 혹은 방지하여 결함 제거를 위한 정정 작업의 부하도 경감시켜줄 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 주형의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 선A-A' 및 선B-B'에 따른 주형의 단면도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제1플레이트의 단면도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 제2플레이트의 단면도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 유로를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 변형 예에 따른 유로를 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 변형 예에 따른 주형의 사시도 및 단면도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 주형을 이용하여 주편을 주조하는 상태를 보여주는 도면.
도 9는 일반적인 주형과 본 발명의 실시 예에 따른 주형을 이용하여 주편을 주조하면서, 주형의 표면 온도를 측정한 결과를 보여주는 그래프.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 주형 및 이를 이용한 주조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 주형의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 선A-A' 및 선B-B'에 따른 주형의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제1플레이트의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 제2플레이트의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 유로를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 변형 예에 따른 유로를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 주형은, 내부에 용융물을 수용할 수 있는 공간을 제공하는 금속 구조체 및 냉각매체를 순환시키기 위해 상기 금속 구조체의 내부에 형성되는 유로를 포함할 수 있다. 이때, 유로는 금속 구조체에서 용융물과 접촉하는 영역의 하부 끝단까지 연장되도록 형성될 수 있다.
이하에서는 금속 구조체가 플레이트 형성으로 형성된 경우를 예로 들어 설명한다. 이때, 제1금속 구조체는 제1플레이트일 수 있고, 제2금속 구조체는 제2플레이트일 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 주형(100)은, 내부에 용융물을 수용할 수 있는 공간을 제공하기 위한 복수의 플레이트(110, 120)와, 냉각매체를 순환시키기 위해 복수의 플레이트(110, 120) 각각의 내부에 형성되는 유로(130, 140)를 포함할 수 있다. 이때, 유로(130, 140)는 각 플레이트(110, 120)에서 용융물과 접촉하는 영역의 하부 끝단까지 연장되도록 형성될 수 있다.
도 2의 (a)는 도 1에 도시된 선A-A'에 따른 단면도이다. 도 2의 (a)를 참조하면, 장변 플레이트(110)는 주형(100)의 내벽을 형성하는 제1플레이트(112)와, 주형(100)의 외벽을 형성하는 제2플레이트(114)를 포함할 수 있다. 이때, 장변 플레이트(110)는 제1플레이트(112)와 제2플레이트(114)를 결합시켜 주형(100)의 벽체를 형성할 수 있다. 이에 내측에 배치되는 제1플레이트(112)는 주형(100)의 내벽을 형성하는 것으로 기재하고, 외측에 배치되는 제2플레이트(114)는 주형(100)의 외벽을 형성하는 것으로 기재한다. 그리고 장변 플레이트(110)의 내부에는 냉각매체를 순환시키기 위한 유로(130)가 형성될 수 있고, 외부에서 유로(130)에 냉각매체를 공급하기 위한 주입구(117)와, 유로(130)에서 냉각매체를 배출시키기 위한 배출구(118)가 형성될 수 있다. 이때, 주입구(117)와 배출구(118)는 각각 하나 이상으로 형성될 수 있다.
도 2의 (b)는 도 1에 도시된 선B-B'에 따른 단면도이다. 도 2의 (b)를 참조하면, 단변 플레이트(120)는 주형(100)의 내벽을 형성하는 제1플레이트(122)와, 주형(100)의 외벽을 형성하는 제2플레이트(124)를 포함할 수 있다. 그리고 장변 플레이트(110)의 내부에는 냉각매체를 순환시키기 위한 유로(140)가 형성될 수 있고, 외부에서 유로에 냉각매체를 공급하기 위한 주입구(127)와, 유로에서 냉각매체를 배출시키기 위한 배출구(128)가 형성될 수 있다. 이때, 주입구(127)와 배출구(128)는 각각 하나 이상으로 형성될 수 있다.
이러한 장변 플레이트(110)는 서로 이격되도록 배치되고, 단변 플레이트(120)는 장변 플레이트(110)의 양쪽에 접촉하도록 배치되어, 내부에 용융물을 수용할 수 있는 공간을 제공하는 주형(100)을 형성할 수 있다. 이때, 장변 플레이트(110)를 구성하는 제1플레이트(112)와, 단변 플레이트(120)를 구성하는 제1플레이트(122)는 접촉 부위로 용융물이 유출되지 않게 서로 밀착될 수 있다.
한편, 주형(100)은 주조 방향 또는 주형(100)의 길이방향으로 용융물, 예컨대 용강과 접촉하는 영역을 형성하는 접촉부(Ⅱ)와, 접촉부(Ⅱ)의 상부에서 용강과 접촉하지 않는 영역을 형성하는 미접촉부(Ⅰ) 및 접촉부(Ⅱ)의 하부에서 용강과 접촉하지 않는 영역을 형성하는 연장부(Ⅲ)로 구분될 수 있다. 그리고 유로(130, 140)는 접촉부(Ⅱ)의 끝단 이상으로 연장되도록 형성될 수 있다.
장변 플레이트(110)와 단변 플레이트(120)는 수평방향 길이가 다를 뿐, 거의 동일한 구조를 가질 수 있으므로, 이하에서는 장변 플레이트(110)를 예로 들어 설명한다. 이때, 장변 플레이트(110)는 플레이트(110)로 명명한다. 그리고 여기에서는 플레이트(110)가 제1플레이트(112) 및 제2플레이트(114)를 결합시켜 형성하는 것으로 설명하지만, 플레이트(110)는 하나의 구조물로 형성될 수도 있다.
플레이트(110)는 용융물, 예컨대 용강과 접촉하는 주형(100)의 내벽을 형성하는 제1플레이트(112)와, 제1플레이트(112)의 일측에 주형(100)의 외벽을 형성하는 제2플레이트(114)를 포함할 수 있다. 여기에서 플레이트의 내면, 외면, 상부면, 하부면 및 측면이라는 용어는 플레이트(110)로 주형(100)을 형성했을 때. 플레이트가 배치되는 상태를 기준으로 정의될 수 있다. 그리고 주형(100)의 길이 방향, 플레이트(110)의 길이 방향, 제1플레이트(112)의 길이 방향 및 제2플레이트(114)의 길이방향은 상하방향 또는 주조방향을 의미할 수 있다. 또한, 주형(100)의 폭 방향, 플레이트(110)의 폭방향, 제1플레이트(112)의 폭 방향 및 제2플레이트(114)의 폭방향은 주형(100)의 길이 방향에 직교하는 방향 또는 수평방향을 의미할 수 있다. 이때, 플레이트가 장변 플레이트(110)인 경우, 폭방향은 주편의 폭방향일 수 있고, 플레이트가 단변 플레이트(120)인 경우, 폭방향은 주편의 두께 방향일 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1플레이트(112)는 용강과 접촉하는 내면(I1)과, 제2플레이트(114)와 마주보는 외면(O1)을 포함할 수 있다. 그리고 제1플레이트(112)는 내면(I1)과 외면(O1)의 상단을 연결하는 상부면(T1)과, 내면(I1)과 외면(O1)의 하단을 연결하는 하부면(B1) 및 양쪽 측면(미도시)을 포함할 수 있다. 또한, 제1플레이트(112)는 미접촉부(Ⅰ)에서 접촉부(Ⅱ)까지 연장되도록 형성될 수 있다. 이때, 미접촉부(Ⅰ)는 제1플레이트(112)의 상부면(T1)으로부터 용강의 탕면보다 높은 위치까지의 영역을 의미할 수 있다. 또한, 접촉부(Ⅱ)는 미접촉부(Ⅰ)가 끝나는 위치, 즉 하단으로부터 제1플레이트(112)의 하부면(B1)까지의 영역을 의미할 수 있다.
제1플레이트(112)의 외면(O1)에는 유로(130)를 형성하기 위한 제1유로홈(132)이 형성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1유로홈(132)은 제1플레이트(112)의 상부면으로부터 이격된 위치, 예컨대 미접촉부(Ⅰ)의 일부로부터 접촉부(Ⅱ) 전체에 걸쳐 형성될 수 있다. 이때, 제1유로홈(132)은 제1플레이트(112)의 하부면을 관통하도록 형성될 수 있다. 이에 제1유로홈(132)은 제1플레이트(112)의 내면(I1)의 하부 끝단(PB)까지 연장되도록 형성될 수 있다. 이와 같이 제1유로홈(132)을 용강과 접촉하는 제1플레이트(112)의 내면 하부 끝단까지 연장되도록 형성하면, 용강을 응고시킨 응고셀 또는 주편을 주형(100)에서 인발되기 직전까지 냉각시킬 수 있다. 따라서 주형(100)의 하단부에서 주형(100)의 표면 온도가 상승하는 현상을 억제 혹은 방지할 수 있다. 또한, 이를 통해 주형(100)의 표면이 마모되거나 부식되는 것을 억제하고, 주편 표면에 결함이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
제1유로홈(132)은 제1플레이트(112)의 전체 외면보다 깊은 표면을 갖도록 형성될 수 있다. 예컨대 제1유로홈(132)은 제1플레이트(112)의 전체 외면보다 깊은 제1면(132a)과, 제1면(132a)의 외측에 제1면(132a)의 일부를 둘러싸고 제1플레이트(112)의 외면(O1)과 제1면(132a)을 연결하는 제2면(132b)으로 형성될 수 있다. 제1면(132a)은 적어도 접촉부(Ⅱ)에서 제1플레이트(112)의 내면(I1)과 나란하게 또는 평행하게 형성될 수 있다. 그리고 미접촉부(Ⅰ)에 형성되는 제1면(132a) 중 적어도 일부는 제1플레이트(112)의 내면(I1)과 나란하게 형성될 수 있고, 일부는 제1플레이트(112)의 내면(I1)과 나란하지 않을 수 있다. 이는 냉각매체의 원활한 유입을 위해 제1유로홈(132)의 상단부에 곡면을 갖도록 라운드 처리하기 때문이다.
이와 같이 제1면(132a)은 접촉부(Ⅱ)에서 제1플레이트(112)의 내면과 나란하게 형성되기 때문에 제1플레이트(112)의 내면과 제1면(132a)까지의 길이, 예컨대 최단 길이 또는 제1플레이트(112)의 두께는 동일하게 형성될 수 있다. 도 3에 도시된 것처럼, 접촉부(Ⅱ)의 최상단에서 제1플레이트(112)의 두께, 예컨대 제1플레이트(112)의 내면(I1)으로부터 제1면(132a)까지의 길이(L2)와, 접촉부(Ⅱ)의 최하단에서 제1플레이트(112)의 내면으로부터 제1면(132a)까지의 길이(L3)는 동일(L2=L3)할 수 있다. 또한, 제1플레이트(112)의 내면에서 제1면(132a)까지의 길이는 접촉부(Ⅱ)의 최상단으로부터 접촉부(Ⅱ)의 최하단에 걸쳐 동일하게 형성될 수 있다. 이렇게 접촉부(Ⅱ)에서 제1플레이트(112)의 내면(I1)으로부터 제1면(132a)까지의 길이(L2, L3), 즉, 제1플레이트(112)의 두께를 동일하게 형성하면, 주형(100)의 길이방향으로 용강 및 응고셀을 균일하게 냉각시킬 수 있다.
반면, 미접촉부(Ⅰ)에서는 제1면(132a)이 곡면을 갖도록 라운드 처리되기 때문에, 미접촉부(Ⅰ)의 상부쪽으로 갈수록 제1플레이트(112)의 내면(I1)으로부터 제1면(132a)까지의 길이(L1)는 미접촉부(Ⅱ)에서 제1플레이트(112)의 내면(I1)으로부터 제1면(132a)까지의 길이(L2, L3)와 동일하거나 증가(L2=L3≤L1)할 수 있다.
이러한 제1유로홈(132)은 제1플레이트(112)의 길이방향으로 동일한 폭을 갖도록 형성될 수 있다. 또는, 제1유로홈(132)은 제1플레이트(112)의 길이방향으로 폭이 증가하거나 감소하도록 형성될 수도 있다.
도 4를 참조하면, 제2플레이트(114)는 미접촉부(Ⅰ)에서 연장부(Ⅲ)까지 연장되도록 형성될 수 있다.
제2플레이트(114)는 제1플레이트(112)의 외면(O1)과 마주보는 내면(I2)과, 내면(I2)의 반대쪽 면을 형성하는 외면(O2)을 포함할 수 있다. 그리고 제2플레이트(114)는 내면(I2)과 외면(O2)의 상단을 연결하는 상부면(T2)과, 내면(I2)과 외면(O2)의 하단을 연결하는 하부면(B2) 및 양쪽 측면(미도시)을 포함할 수 있다. 제2플레이트(114)는 제1플레이트(112)의 하부면(B1)보다 하부로 길게 연장되도록 형성될 수 있다.
제2플레이트(114)의 내면(I2)은 미접촉부(Ⅰ)와 접촉부(Ⅱ)에 걸쳐 평평하게 형성되다가, 연장부(Ⅲ)에서 제1플레이트(112) 측으로 돌출되는 단턱(115)을 포함할 수 있다. 단턱(115)은 제1플레이트(112)에 형성되는 제1유로홈(132)을 폐쇄할 수 있도록, 제1플레이트(112)의 하부면(B1)과 접촉할 수 있는 상부면과 하부로 연장되는 연장면(I2')을 포함할 수 있다. 이때, 연장면(I2')은 주조 시 주형(100) 내부의 용강이나 응고셀과 접촉하지 않도록 형성될 수 있다. 즉, 연장면(I2')이 제1플레이트(112)의 내면(I1)이 연장되는 방향을 따라 연장되도록 형성되면, 단순히 주형의 길이가 증가한 것과 다르지 않기 때문에 앞에서 언급한 문제들이 발생할 수 밖에 없다. 따라서 연장면(I2')은 주형(100) 내부의 용강이나 응고셀과 접촉하지 않도록 주형(100)의 외측을 향해 기울어지는 경사면으로 형성될 수 있다. 즉, 연장면(I2')의 하단이 주형(100)의 외측을 향해 하향 경사지도록 모따기 가공을 할 수 있다. 또는 연장면((I2')은 계단 형태 등 다양한 형태의 요철 구조를 포함할 수 있다.
한편, 주형(100)의 하부에는 주형(100)에서 인출되는 주편에 냉각수를 분사하기 위한 노즐(300, 도 6 참조)이 구비될 수 있다. 일반적인 주형을 이용하여 주편을 주조하는 경우, 노즐에서 분사되는 냉각수는 대부분 주편으로 분사될 수 있다. 그러나 본 발명의 실시 예에 따른 주형(100)은 제2플레이트(114)의 연장부(Ⅲ)에 의해 일반적인 주형보다 하부로 연장되는 효과를 나타낼 수 있다. 이에 연장부(Ⅲ)가 냉각수가 분사되는 경로로 진입하여 노즐(300)에서 분사되는 냉각수 중의 일부가 연장부(Ⅲ)로 분사될 수 있다. 전술한 바에 의하면, 연장면(I2')은 주형(100)의 외측을 향해 기울어지게 형성될 수 있다. 이로 인해 주형(100)에서 인발되는 주편과 연장부(Ⅲ) 사이에 간격이 형성되고, 노즐(300)에서 분사되는 냉각수의 일부는 연장부(Ⅲ)의 내면과 주편 사이 간격으로 유입될 수 있다. 따라서 간격으로 유입된 냉각수에 의해 연장부(Ⅲ), 예컨대 주형(100)의 하단부가 냉각되기 때문에 주형(100)의 하단부에서 온도가 상승하는 것을 보다 효과적으로 억제 혹은 방지할 수 있다. 이와 같이 연장부(Ⅲ)와 주편 사이로 냉각수가 원활하게 유입될 수 있도록, 연장면(I2')은 수평면과 45° 내지 65°의 각도를 갖도록 형성하는 것이 좋다.
이와 같은 제1플레이트(112)와 제2플레이트(114)를 결합하여 플레이트(110) 내부에 유로(130)를 형성할 수 있다.
유로(130)는 플레이트(110)의 전체 영역에서 냉각매체를 순환시킬 수 있도록 다양한 형상 및 방향을 가지며 형성될 수 있다.
도 5의 (a)를 참조하면, 유로(130)를 형성하기 위한 제1유로홈(132)은 냉각매체를 순환시킬 수 있도록 제1플레이트(112)의 길이방향 및 폭방향으로 연장되도록 형성될 수 있다. 이때, 제1유로홈(132)은 접촉부(Ⅱ)의 하부 끝단에서 제1플레이트(112)의 폭방향을 연속적으로 형성되지 않을 수 있다. 이 경우, 도 5의 (b)에 도시된 것처럼 제2플레이트(114)의 단턱(115)에 제1유로홈(132)와 연통되는 제2유로홈(134)을 형성할 수 있다. 이때, 제2유로홈(134)은 제2플레이트(114)의 폭방향을 따라 연장되도록 형성될 수 있다. 이때, 단턱(115)에 형성되는 제2유로홈(134)은 유로(130)의 가장자리 또는 단부를 형성하기 때문에 냉각매체의 원활한 유입을 위해 제2유로홈(134)의 적어도 일부는 곡면을 갖도록 라운드 처리될 수 있다.
도 6(a)를 참조하면, 유로(130)를 형성하기 위한 제1유로홈(132)은 냉각매체를 순환시킬 수 있도록 제1플레이트(112)의 길이방향 및 폭방향으로 연장되도록 형성될 수 있다. 이때, 제1유로홈(132)은 접촉부(Ⅱ)의 하부 끝단에서도 제1플레이트(112)의 폭방향을 따라 연속적으로 형성될 수 있다. 이 경우, 도 6의(b)에 도시된 것처럼, 단턱(115)에 별도로 유로홈을 형성하지 않고, 제1플레이트(112)의 하부면에 밀착될 수 있도록 단턱(115)의 상부면을 평평하게 형성할 수 있다.
주형은 주조하고자 하는 주편의 형상 및 면적에 따라 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.
도 7은 본 발명의 변형 예에 따른 주형의 사시도 및 단면도이다.
폭과 두께가 동일한 길이를 갖는 빌렛을 주조하는 경우, 금속 구조체(100a)는 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 정사각형의 단면 형상을 갖는 중공의 다면체 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 금속 구조체(100a)는 제1금속 구조체(112a)와, 제1금속 구조체(112a)의 외측에 연결되어 주형의 외벽을 형성하는 제2금속 구조체(114a)를 포함할 수 있다. 금속 구조체(100a)의 내부에는 냉각 매체를 순환시킬 수 있는 유로(130a)가 형성될 수 있다.
그리고 단면 형상이 원형인 환봉을 주조하는 경우, 금속 구조체(100b)는 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 원형의 단면 형상을 갖는 중공의 원통 형상으로 형성될 수 있다. 금속 구조체(100b)는 주형의 내벽을 형성하는 제1금속 구조체(112b)와, 제1금속 구조체(112b)의 외측에 연결되어 주형의 외벽을 형성하는 제2금속 구조체(114b)를 포함할 수 있다. 그리고 금속 구조체(100b)의 내부에는 냉각 매체를 순환시킬 수 있는 유로(130b)가 형성될 수 있다.
유로(130a, 130b)는 금속 구조체(100a, 100b)에서 용융물과 접촉하는 영역의 하부 끝단 이상까지 연장되도록 형성될 수 있다. 또한, 접촉부(Ⅱ)에서 제1금속 구조체(110a, 110b)의 두께, 즉 제1금속 구조체(110a, 110b)의 내면에서 유로(130a, 130b)의 표면까지의 길이는 금속 구조체(100a, 100b)의 길이방향으로 동일한 크기를 갖도록 형성될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법에 대해서 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 주형을 이용하여 주편을 주조하는 상태를 보여주는 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법은, 주형(100)을 마련하는 과정과, 주형(100)에 용융물, 예컨대 용강을 주입하는 과정과, 주형(100)에서 용강을 냉각시키는 과정 및 주형에서 주편을 인발하는 과정을 포함할 수 있다. 그리고 냉각시키는 과정은 주형(100)에서 용강과 접촉하는 영역의 하부 끝단까지 냉각매체가 유입되도록 주형(100)의 내부에 냉각매체를 순환시키는 과정을 포함할 수 있다.
먼저, 내부에 냉각수 등과 같은 냉각매체를 순환시킬 수 있는 유로(130)가 형성된 주형(100)을 마련할 수 있다. 이때, 유로(130)는 용강과 접촉하는 접촉부(Ⅱ)의 하부 끝단 이상으로 연장되도록 형성될 수 있다. 또한, 주형(100)은 접촉부(Ⅱ)에서 주형(100)의 내면과 유로(130) 사이의 두께가 동일하게 형성될 수 있다. 그리고 주형(100)은 주형(100)의 하단부와 주형(100)에서 인발되는 주편 사이에 간격을 형성하도록 제작될 수 있다.
이후, 완료된 용강을 주형(100) 상부에 구비되는 침지 노즐(200)을 통해 주형(100)에 주입할 수 있다. 주형(100)으로 주입된 용강은 유로(130)에서 순환하고 있는 냉각매체에 의해 냉각될 수 있다. 이에 용강은 주형(100)의 내벽과 접촉하는 부분부터 응고되어 응고셀 또는 주편으로 주조되고, 주형(100)의 하부로 인발될 수 있다. 이때, 주형(100) 내부에 형성된 유로(130)는 접촉부(Ⅱ)의 하부 끝단까지 연장되어 있기 때문에, 응고셀 또는 주편은 주형(100)에서 인발되기 직전까지 냉각될 수 있다. 따라서 주형(100)의 하부에서 국부적으로 온도가 상승하는 현상이 억제될 수 있다. 또한, 주형(100)은 접촉부(Ⅱ)에서 주형(100)의 내면과 유로(130) 사이의 두께가 동일하게 제작되어 있기 때문에 용강 및 응고셀은 주형(100)의 길이방향으로 균일하게 냉각될 수 있다.
이와 같이 주편을 주조하는 과정에서 주형(100)의 하부에 구비되는 노즐(300)을 이용하여 주형(100)에서 인발되는 주편에 냉각수를 분사할 수 있다. 이때, 노즐(300)에서 분사되는 냉각수는 주편과 주형의 하부에 분사될 수 있다. 이는 주형(100)이 접촉부(Ⅱ)보다 하부로 연장되는 연장부(Ⅲ)를 포함하기 때문으로, 노즐(300)에서 분사되는 냉각수는 연장부(Ⅲ)까지 도달할 수 있다. 그리고 주형(100)의 하단부, 즉 연장부(Ⅲ)는 주형(100)에서 인발되는 주편과 이격되어 간격을 형성하기 때문에 노즐(300)에서 분사되는 냉각수의 일부는 연장부(Ⅲ)와 주편 사이에 형성된 간격으로 유입되어 주편은 물론, 주형(100)의 하부까지 냉각시킬 수 있다.
도 9는 일반적인 주형과 본 발명의 실시 예에 따른 주형을 이용하여 주편을 주조하면서, 주형의 표면 온도를 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 9의 (a)는 일반적인 주형, 즉 유로가 주형에서 접촉부의 하부 끝단까지 연장되지 않은 주형을 이용하여 주편을 주조하면서, 주형의 폭방향으로 중심에서 주형의 표면 온도를 측정한 결과를 보여주고 있다. 도 9의 (a)를 참조하면, 응고셀이 가장 얇게 형성되는 주형의 상단으로부터 약 130㎜정도 하부 지점에서 주형의 표면 온도가 가장 높게 측정되었다. 그리고 주조가 진행될수록 주형의 표면 온도가 점차 하강하다가 주형의 하단부, 즉 약 850㎜ 정도에서 주형의 하부 끝단까지 주형의 표면 온도가 상승하는 것을 알 수 있다. 이는 유로가 주형의 하부 끝단까지 형성되지 않고, 주형의 하단부에서 유로의 단부를 라운드 처리하기 때문에 주형의 내면과 유로 사이의 길이, 즉 두께가 점점 두꺼워져 냉각능이 저하되기 때문이다.
도 9의 (b)는 본 발명의 실시 예에 따른 주형을 이용하여 주편을 주조하면서, 주형의 폭방향으로 중심에서 주형의 표면 온도를 측정한 결과를 보여주고 있다. 도 9의 (b)를 참조하면, 도 9의 (a)와 마찬가지로 응고셀이 가장 얇게 형성되는 주형의 상단으로부터 약 130㎜정도 하부 지점에서 주형의 표면 온도가 가장 높게 측정되었다. 그러나 주조가 진행될수록 주형의 표면 온도가 점차 하강하다가 약 550㎜ 정도부터 주형의 하부 끝단까지 주형의 표면 온도가 일정하게 유지되는 것을 알 수 있다. 이는 유로가 주형의 하부 끝단까지 연장되도록 형성되고, 주형의 내면과 유로 사이의 길이가 동일하게 형성되어 냉각능이 일정하게 유지되기 때문임을 알 수 있다.
이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예들 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
본 발명에 의하면, 주형이 열변형되는 것을 억제하고, 주형 표면에 형성되는 코팅층이 마모되거나 변질을 억제 혹은 방지하여 주형의 수명을 향상시킬 수 있고, 이를 통해 주형 교체로 인해 발생하는 설비 운영 비용을 절감할 수 있다.

Claims (15)

  1. 주편을 주조하는 주형으로서,
    내부에 용융물을 수용할 수 있는 공간을 제공하는 금속 구조체; 및
    냉각매체를 순환시키기 위해 상기 금속 구조체의 내부에 형성되는 유로;를 포함하고,
    상기 유로는 상기 금속 구조체에서 상기 용융물과 접촉하는 영역의 하부 끝단까지 연장되도록 형성되는 주형.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 구조체는,
    상기 용융물과 접촉하는 영역을 형성하는 접촉부;
    상기 접촉부의 상부에서 상기 용융물과 접촉하지 않는 영역을 형성하는 미접촉부; 및
    상기 접촉부의 하부에서 상기 용융물과 접촉하지 않는 영역을 형성하는 연장부;로 구분되고,
    상기 유로는 상기 접촉부의 끝단 이상으로 연장되도록 형성되는 주형.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 금속 구조체의 내벽 두께는 상기 접촉부에서 상기 금속 구조체의 길이 방향으로 일정한 크기로 형성되는 주형.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 연장부는 상기 주형에서 인발되는 주편과의 사이에 간격을 형성하도록 경사면을 포함하는 주형.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 금속 구조체는,
    상기 금속 구조체의 내벽을 형성하는 제1금속 구조체; 및
    상기 제1금속 구조체의 외측에 연결되고, 상기 금속 구조체의 외벽을 형성하는 제2금속 구조체;를 포함하고,
    상기 제1금속 구조체는 상기 미접촉부에서 상기 접촉부까지 연장되도록 형성되고,
    상기 제2금속 구조체는 상기 미접촉부에서 상기 연장부까지 연장되도록 형성되는 주형.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2금속 구조체는 상기 연장부에서 상기 제1금속 구조체의 하부면을 감싸도록 형성되는 주형.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1금속 구조체는 상기 제2금속 구조체와 마주보는 외면에 상기 유로를 형성하기 위한 제1유로홈을 포함하고,
    상기 제1유로홈의 일부는 상기 제1금속 구조체의 길이방향으로 연장되서 상기 제1금속 구조체의 하부면을 관통하도록 형성되며,
    상기 연장부에서 상기 제1유로홈을 폐쇄하도록 상기 제2금속 구조체는 상기 제1금속 구조체의 하부면에 접촉되는 주형.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1유로홈의 일부는 상기 제1금속 구조체의 폭방향으로 연장되도록 형성되는 주형.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1금속 구조체는 상기 제2금속 구조체와 마주보는 외면에 상기 유로를 형성하기 위한 제1유로홈을 포함하고,
    상기 제1유로홈의 일부는 상기 제1금속 구조체의 길이방향으로 연장되서 상기 제1금속 구조체의 하부면을 관통하도록 형성되며,
    상기 제2금속 구조체는 상기 연장부에서 상기 제1유로홈과 연통되는 제2유로홈을 포함하고,
    상기 제2유로홈은 상기 제1금속 구조체의 폭방향으로 연장되도록 형성되는 주형.
  10. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 접촉부에서 상기 제1금속 구조체의 내면으로부터 상기 제1유로홈까지 길이인 상기 제1금속 구조체의 두께는 위치 별로 동일한 크기를 갖도록 형성되는 주형.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 주형에서 인발되는 주편과의 사이에 간격을 형성하도록 상기 연장부로 연장되는 상기 제2금속 구조체의 연장면은 상기 연장면의 하단이 상기 주형의 외측으로 하향경사지게 형성되는 주형.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 연장면은 수평선과 45 내지 65°의 각도를 갖도록 형성되는 주형.
  13. 주편을 주조하는 방법으로서,
    주형을 마련하는 과정;
    상기 주형에 용강을 주입하는 과정;
    상기 주형으로 주입된 용강을 냉각시키는 과정; 및
    상기 주형에서 주편을 인발하는 과정; 을 포함하고,
    상기 용강을 냉각시키는 과정은,
    상기 주형에서 상기 용강과 접촉하는 영역의 하부 끝단까지 냉각매체가 유입되도록 상기 주형의 내부에 냉각매체를 순환시키는 과정을 포함하는 주조 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 주형을 마련하는 과정은,
    상기 주형의 하단부와 상기 주형에서 인발되는 주편 사이에 간격을 형성하도록 주형을 제작하는 과정을 포함하는 주조 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 주형의 하부에서 상기 주형에서 인발되는 주편에 냉각수를 분사하는 과정을 포함하고,
    상기 냉각수를 분사하는 과정은 상기 간격으로 상기 냉각수를 유입시키는 과정을 포함하는 주조 방법.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH067894A (ja) * 1992-05-26 1994-01-18 Kubota Corp 引上げ連続鋳造用冷却鋳型
JPH08141706A (ja) * 1994-11-17 1996-06-04 Kobe Steel Ltd 金属の鋳造装置および鋳造方法
JP2002239695A (ja) * 2001-02-15 2002-08-27 Nkk Corp 連続鋳造方法及び連続鋳造設備
KR20110088972A (ko) * 2010-01-29 2011-08-04 주식회사 풍산 몰드 플레이트, 몰드 플레이트 어셈블리 및 주조용 몰드
KR20130139625A (ko) * 2012-06-13 2013-12-23 주식회사 포스코 주형 온도 제어 장치 및 방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101165706B1 (ko) 2010-01-29 2012-07-18 주식회사 풍산 주조용 몰드 플레이트, 몰드 플레이트 어셈블리 및 몰드
KR20130034270A (ko) 2011-09-28 2013-04-05 현대제철 주식회사 연속주조 몰드장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH067894A (ja) * 1992-05-26 1994-01-18 Kubota Corp 引上げ連続鋳造用冷却鋳型
JPH08141706A (ja) * 1994-11-17 1996-06-04 Kobe Steel Ltd 金属の鋳造装置および鋳造方法
JP2002239695A (ja) * 2001-02-15 2002-08-27 Nkk Corp 連続鋳造方法及び連続鋳造設備
KR20110088972A (ko) * 2010-01-29 2011-08-04 주식회사 풍산 몰드 플레이트, 몰드 플레이트 어셈블리 및 주조용 몰드
KR20130139625A (ko) * 2012-06-13 2013-12-23 주식회사 포스코 주형 온도 제어 장치 및 방법

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