KR101388060B1 - 몰드 냉각장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수평식 원심주조기를 이용한 금속 압연기용 워크롤의 외층재 제조 시 주조되는 외층재의 조직을 미세화할 수 있도록 몰드를 냉각시키는 몰드 냉각장치에 관한 것으로, 외층재가 주조되는 몰드의 외주면 양측에 배치되는 벽체와, 벽체의 내부로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급라인과, 벽체 내부로 공급된 냉각수를 몰드 측으로 분사하는 다수의 분사노즐,을 가지는 냉각수 분사부; 냉각수 분사부에 장착되어 몰드 측으로 분사되는 냉각수를 단속하는 밸브; 및 몰드 외면 온도를 측정하는 온도센서와, 온도센서의 신호를 받아 밸브를 개방 또는 폐쇄되게 작동시키는 제어수단;을 포함한다.

Description

몰드 냉각장치{DEVICE FOR COOLING MOLD}
본 발명은 몰드 냉각장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수평식 원심주조기를 이용한 금속 압연기용 워크롤의 외층재 제조 시 주조되는 외층재의 조직을 미세화할 수 있도록 몰드를 냉각하는 몰드 냉각장치에 관한 것이다.
원심주조는 원통 형상의 몰드(mold)를 그 중심축의 둘레로 회전시키면서 용융금속을 주입하고, 용융금속을 원심력에 의해 몰드 내면에 압착 응고시켜 관 형상의 주물을 제조하는 방법으로, 회전 시 몰드의 중심축의 방향에 따라 수평원심주조와, 수직원심주조로 구분된다.
특히, 수평원심주조 열연롤의 제조 시에는, 수평 상태의 몰드에 용탕을 주입하고, 몰드를 회전시켜 원심력에 의해 몰드 내면에 압착 응고시킨 후, 몰드를 수직으로 세워 피트로 이송하여 상형 및 하형 플라스크와 합형하고, 상형 및 하형 플라스크와 합형된 몰드에 코어 용탕을 주입하고 응고시켜 열연롤을 제조하게 된다.
관련 선행기술로는 한국공개실용신안 제 2009-0000145 호 (공개일자: 2009. 01. 08, 명칭:"회전 몰드용 냉각장치")가 있다.
본 발명은 수평식 원심주조기를 이용한 금속 압연기용 워크롤의 외층재 제조 시 주조되는 외층재의 조직을 미세화할 수 있도록 몰드를 냉각시키는 몰드 냉각장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 몰드 냉각장치는, 외층재가 주조되는 몰드의 외주면 양측에 배치되는 벽체와, 벽체의 내부로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급라인과, 벽체 내부로 공급된 냉각수를 몰드 측으로 분사하는 다수의 분사노즐,을 가지는 냉각수 분사부; 냉각수 분사부에 장착되어 몰드 측으로 분사되는 냉각수를 단속하는 밸브; 및 몰드 외면 온도를 측정하는 온도센서와, 온도센서의 신호를 받아 밸브를 개방 또는 폐쇄되게 작동시키는 제어수단;을 포함할 수 있다.
구체적으로, 벽체에는 벽체의 상부에서 벽체의 하부 측으로 연장되게 형성됨과 아울러 냉각수 공급라인 및 분사노즐과 연결되는 다수의 중공부가 벽체의 길이방향을 따라 소정의 간격을 유지하면서 다수개가 형성될 수 있다.
밸브는, 벽체의 내부에 배치되어 냉각수 공급라인과 분사노즐의 유로를 개방 또는 폐쇄하는 회전 게이트; 및 회전게이트를 회전시키는 구동모터;를 포함할 수 있다.
구체적으로, 회전 게이트는, 벽체의 상부에서 벽체의 하부 측으로 연장되게 형성됨과 아울러 냉각수 공급라인 및 분사노즐과 연결되는 다수의 중공부에 회전 가능하게 끼워질 수 있다.
더 구체적으로, 회전 게이트의 방사상 일측에는 냉각수 공급라인과 연통하는 냉각수 유입구가 형성되며, 냉각수 유입구에 대향하는 회전게이트의 방사상 타측에는 분사노즐과 연결되는 다수의 냉각수 배출구가 형성될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 몰드 냉각장치는, 외층재 주조 시 몰드를 빠르게 냉각시킴으로써, 주조되는 외층재의 조직을 미세화할 수 있을 뿐만 아니라 그로 인해 내마모성이 향상된 우수한 품질의 외층재를 얻을 수 있게 하는 이점이 있다.
도 1은 일반적인 워크롤을 보인 도면이며,
도 2는 본 발명의 실시예와 관련된 수평식 원심주조장치를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 몰드 냉각장치를 개략적으로 나타낸 사시도이며, 그리고
도 4는 도 3의 선 A-A를 따라 도시된 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 일반적인 워크롤을 보인 도면으로서, 워크롤(10)은 소재에 접촉되는 외층재(20), 및 외층재(20)의 내부로 채워져 워크롤(10)의 축부를 형성하는 내층재(30)로 이루어진다. 외층재(20)는 소재와 직접 접촉되는 부분으로 내마모성이 우수한 재질로 이루어지며, 내층재(30)는 충격 등에 견딜 수 있는 재질로 이루어진다. 이와 같은 워크롤(10)의 외층재(10)는 주로 수평식 원심주조법에 의해서 제작된다.
도 2는 본 발명의 실시예와 관련된 수평식 원심주조장치를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 수평식 원심주조장치(1)는 몰드(3), 몰드(3)가 회전가능하게 안치되고 안치된 몰드(3)를 회전시키는 회전롤러(5)와, 회전롤러(5)에 구동력을 제공하는 모터(7), 및 몰드(3)에 외층재(20)용 용탕을 주입하는 주입관(9)을 가지는 주입대차(8)로 구성된다. 여기서 도면부호 3a 및 3b는 몰드(3)의 양단에 끼워지는 앤드커버를 나타낸 것이다.
전술한 원심주조장치(1)를 이용해 외층재(20)를 제조하기 위해서는, 우선 주입대차(8)에 외층재(20)용 용탕을 채우고, 주입관(9)을 통해 몰드(3)의 내부공간으로 외층재(20)용 용탕을 주입한 후, 몰드(3)를 고속으로 회전시켜 주조하게 된다. 이러한 주조 과정에서 외층재(20)용 용탕은 몰드(3)와 접촉하여 응고가 진행되는데, 이때, 몰드(3)는 외층재(20)용 용탕에 의해 온도가 상승되기 때문에 외층재(20)용 용탕의 응고속도가 감소하게 되고, 이로 인해 주조되는 외층재(20)의 조직의 조대화가 발생하게 된다.
따라서 주조되는 외층재(20)의 조직을 미세화하여 마모성을 향상시킬 수 있도록 외층재(20) 주조 시 몰드(3)를 냉각시킬 수 있는 냉각장치의 개발이 시급한 실정이며, 본 발명은 이러한 외층재(20) 주조 시 몰드(3)를 냉각시킬 수 있는 냉각장치를 제공하려는 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 몰드 냉각장치를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 본 발명에 따른 몰드 냉각장치(100)는 몰드(3) 측으로 냉각수를 분사하는 냉각수 분사부(110)와, 냉각수 분사부(110)에 장착되고 몰드(3) 측으로 분사되는 냉각수를 단속하는 밸브(120), 및 외층재(20)가 주조되는 몰드(3) 외면 온도를 측정하여 밸브(120)를 개방 또는 폐쇄되게 작동시키는 제어수단(130)을 포함한다.
먼저, 냉각수 분사부(110)는 몰드(3)의 외주면 양측에 배치되는 벽체(112)와, 벽체(112)의 내부로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급라인(116), 및 벽체(112) 내부로 공급된 냉각수를 몰드(3) 측으로 분사하는 다수의 분사노즐(118)을 포함한다.
벽체(112)는 몰드(3)의 양측면 상에 수직하게 배치되면서 몰드(3)의 길이 방향을 따라 연장된다. 그리고 벽체(112)에는 도시된 바와 같이 벽체(112)의 길이방향을 따라 소정의 간격을 유지하면서 다수의 중공부(114)가 형성되는데, 중공부(114)는 도시된 바와 같이 벽체(112)의 상부에서 벽체(112)의 하부 측으로 연장되게 형성된다. 이와 같이 벽체(112)에 형성된 각각의 중공부(114)는 냉각수 공급라인(116) 및 분사노즐(118)과 연결되며, 각각의 중공부(114)에 밸브(120)가 배치된다.
밸브(120)는 중공부(114)에 회전 가능하게 끼워지는 회전게이트(122)를 포함한다.
회전게이트(122)는 상단 및 하단이 폐쇄되고 내부가 중공된 형상을 가진다. 이러한 회전게이트(122)의 방사상 일측에는 냉각수 공급라인(116)과 연통하는 냉각수 유입구(124)가 형성되며, 냉각수 유입구(124)에 대향하는 회전게이트(122)의 방사상 타측에는 냉각수 유입구(124)를 통해 회전게이트(122) 내부로 공급된 냉각수를 다수의 분사노즐(118) 측으로 배출하는 다수의 냉각수 배출구(126)가 형성된다. 이와 같이 형성된 회전게이트(122)는 회전게이트(122)의 상부에 배치된 구동모터(128)와 연결되어 구동모터(128)의 작동에 의해 회전되는데, 회전게이트(122)는 구동모터(128)의 작동에 의해 냉각수 공급라인(116)과, 분사노즐(118)의 유로를 개방 또는 폐쇄시킨다.
한편, 제어수단(130)은 외층재(20)가 주조되는 몰드(3)의 외면 온도를 측정하는 온도센서(132)와, 온도센서(132)의 신호를 받아 밸브(120)를 작동시키는 제어부(134)를 포함한다.
온도센서(132)는 냉각수 분사부(110) 및 밸브(120)에 간섭되지 않게 몰드(3)의 상부에 배치된다. 이렇게 몰드(3)의 상부에 배치된 온도센서(132)는 외층재(20)가 주조되는 몰드(3)의 외면 온도를 감지하는 기능을 수행한다. 한편, 제어부(134)는 온도센서(132) 및 밸브(120)의 구동모터(128)와 전기적으로 연결된다. 이러한 제어부(134)는 온도센서(132)로부터 몰드(3) 외면 온도에 대한 정보를 취득하여 구동모터(128)를 작동시킨다.
즉, 외층재(20)가 주조되는 몰드(3)의 외면 온도가 300도 이상으로 올라가면, 온도센서(132)는 이를 감지하여 제어부(134)로 신호를 보내고, 제어부(134)는 밸브(120)의 유로가 개방되도록 구동모터(128)를 작동시켜 회전게이트(122)를 회전시키는데, 이때 냉각수 공급라인(116)과 냉각수 유입구(124), 그리고 분사노즐(118)과 냉각수 배출구(126)를 일치되면서 회전게이트(122)의 내부로는 냉각수가 채워지고, 회전게이트(122)에 채워진 냉각수는 분사노즐(118)을 통해 몰드(3)의 외면 측으로 분사된다.
한편, 전술한 냉각작용에 의해 몰드(3)의 외면 온도가 250도 이하로 내려가면, 온도센서(132)는 이를 감지하여 제어부(134)로 신호를 보내고, 제어부(134)는 밸브(120)의 유로가 폐쇄되도록 구동모터(128)를 작동시켜 회전게이트(122)를 회전시킨다.
이와 같이 형성된 본 발명에 따른 몰드 냉각장치(100)는 몰드(3) 측으로 냉각수를 분사하는 냉각수 분사부(110)와, 냉각수 분사부(110)에 장착되고 몰드(3) 측으로 분사되는 냉각수를 단속하는 밸브(120), 및 외층재(20)가 주조되는 몰드(3) 외면 온도를 측정하여 밸브(120)를 작동시키는 제어수단(130)을 포함함으로써, 수평식 원심주조기를 이용한 금속 압연기용 워크롤의 외층재 제조 시 몰드를 냉각시킬 수 있어 주조되는 외층재의 조직을 미세화할 수 있다.
상기와 같은 몰드 냉각장치(100)는 위에서 설명된 실시 예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시 예들은 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
100 : 몰드 냉각장치 110 : 냉각수 분사부
112 : 벽체 116 : 냉각수 공급라인
118 : 분사노즐 120 : 밸브
122 :회전게이트 124 : 구동모터
130 : 제어수단 132 : 온도센서

Claims (5)

  1. 외층재가 주조되는 몰드의 외주면 양측에 배치되는 벽체와, 상기 벽체의 내부로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급라인과, 상기 벽체 내부로 공급된 냉각수를 상기 몰드 측으로 분사하는 다수의 분사노즐,을 가지는 냉각수 분사부;
    상기 냉각수 분사부에 장착되어 상기 몰드 측으로 분사되는 냉각수를 단속하는 밸브; 및
    상기 몰드 외면 온도를 측정하는 온도센서와, 상기 온도센서의 신호를 받아 상기 밸브를 개방 또는 폐쇄되게 작동시키는 제어수단;을 포함하고,
    상기 벽체에는 상기 벽체의 상부에서 상기 벽체의 하부 측으로 연장되게 형성됨과 아울러 상기 냉각수 공급라인 및 상기 분사노즐과 연결되는 다수의 중공부가 상기 벽체의 길이방향을 따라 소정의 간격을 유지하면서 다수개가 형성되는 몰드 냉각장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 밸브는,
    상기 벽체의 내부에 배치되어 상기 냉각수 공급라인과 상기 분사노즐의 유로를 개방 또는 폐쇄하는 회전 게이트; 및
    상기 회전게이트를 회전시키는 구동모터;를 포함하는 몰드 냉각장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 회전 게이트는,
    상기 벽체의 상부에서 상기 벽체의 하부 측으로 연장되게 형성됨과 아울러 상기 냉각수 공급라인 및 상기 분사노즐과 연결되는 다수의 중공부에 회전 가능하게 끼워지는 몰드 냉각장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 회전 게이트의 방사상 일측에는 상기 냉각수 공급라인과 연통하는 냉각수 유입구가 형성되며, 상기 냉각수 유입구에 대향하는 상기 회전게이트의 방사상 타측에는 분사노즐과 연결되는 다수의 냉각수 배출구가 형성되는 몰드 냉각장치.
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