KR102074364B1 - 주형 - Google Patents

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KR102074364B1
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Abstract

본 발명의 실시예는 내부 공간으로 주입된 용강을 응고시키는 주형으로서, 내부 공간을 가지는 바디 및 바디의 내면으로부터 상기 내부 공간 방향으로 돌출 형성되며, 하측으로 갈수록 상기 내면으로부터 내부 공간 방향으로의 돌출 길이가 감소하는 볼록 부재를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따른 주형에 의하면, 종래에 비해 응고셸의 수축에 따른 표면 결함 및 브레이크 아웃을 억제 또는 방지할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들에 따른 주형은 종래에 비해 응고셸의 수축에 대한 보상율이 향상된다. 특히, 본 발명의 실시예들에 따른 주형은 종래에 비해 응고셸(C)의 단변 방향의 수축에 대한 보상율이 향상된다. 따라서, 주형 내면과 응고셸 간의 갭(gap) 발생을 억제하거나 방지할 수 있어, 이로 인한 응고 지연 현상을 억제하거나 방지할 수 있다.

Description

주형{MOLD}
본 발명은 주형에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주편의 결함 발생 및 주형의 손상을 억제 또는 방지할 수 있는 주형에 관한 것이다.
일반적으로 주편은 몰드에 수용된 용강이 냉각대를 거쳐 냉각되면서 제조된다. 예컨대, 연속주조공정은 일정한 내부 형상을 갖는 주형에 용강을 주입하고, 주형 내에서 반응고된 주편을 연속적으로 주형의 하측으로 인발하여 슬라브, 블룸, 빌렛, 빔 블랭크 등과 같은 다양한 형상의 제품을 제조하는 공정이다. 주편은 장변부와 단변부를 조립한 형태의 장방형 주형을 이용하여 제조되고 있다.
용강이 노즐을 통해 주형 내부로 공급되면, 응고셸이 주형 내 용강의 탕면에서부터 형성되기 시작하는데, 하방으로 갈수록 응고셸의 두께가 두꺼워진다. 그리고, 응고셸은 하방으로 갈수록 온도가 낮아져 이로 인한 응고 수축이 발생되는데, 이를 주형에서 보상해주지 못하면, 주형과 주편 사이에 공기층이 생성된다. 공기층이 형성되면, 주형과 용강 또는 주편 간의 열 전달능이 감소되어 응고 지연 현상이 발생되고, 이에 따라 주편에 브레이크 아웃(Break out) 및 크랙이 발생된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 주형의 상부의 폭에 비해 하부의 폭을 감소시켜 주형에 경사를 주었다. 즉, 주편 장변의 응고 수축율은 주형 단변부에 경사를 주어, 장변부 상부의 폭에 비해 장변부의 하부의 폭을 작게하여 보상하고, 주편 단변의 응고 수축율을 주형의 장변부와 접하는 단변부의 측면에 경사를 주어, 단변부의 상부의 폭에 비해 단변부의 하부의 폭을 작게 함으로써 보상한다.
한편, 상술한 바와 같이 주편의 장변의 응고 수축율 보상을 위해, 단변부의 기울기를 조절하여, 한 쌍의 장변부와 체결한다. 그리고, 주편의 단변 방향의 응고 수축율 보상을 위해, 장변부와 접하는 단변부의 측면에 경사를 주어, 단변부는 상부에서 하부로 갈수록 그 폭이 작아지도록 제조된다. 이때, 장변부와 단변부 체결 시에, 단변부의 전체 기울기를 조절 또는 변경함으로써 주편의 장변의 응고 수축율을 조절할 수 있으나, 단변부 측면의 경사는 변경할 수 없다.
따라서, 주편 장변의 응고 수축율은 단변부의 설치 기울기를 조절함으로써 보상하거나 또한 단변부에 다단 테이퍼(multi-taper)를 주어 상, 하부 위치별로 테이퍼의 양을 다르게 하여 보상하나, 주편 단변 방향의 응고 수축율은 장변에 비해 그 보상 정도를 통상 작게하며, 상, 하부 위치별로 그 정도를 조절하지 못하고 동일한 양을 보상하고 있다.
이에, 주편 단변 방향의 응고 수축율 보상 정도를 증가시키기 위해, 종래에는 주형 단변부의 설치 기울기를 더 크게 하였다. 그런데, 이러한 경우, 주편의 단변과 주형 단변부 간의 마모가 발생되며, 이에 따라 주형의 수명이 줄어들고, 주편의 품질이 저하되는 문제가 있다.
한국공개특허 10-2013-0074898
본 발명은 수명이 향상되고, 주편과의 마모를 억제시킬 수 있는 주형을 제공한다.
본 발명은 응고셸의 응고 수축율을 보상할 수 있는 주형을 제공한다.
본 발명은 내부 공간으로 주입된 용강을 응고시키는 주형으로서, 상기 내부 공간을 가지는 바디; 및 상기 바디의 내면으로부터 상기 내부 공간 방향으로 돌출 형성되며, 하측으로 갈수록 상기 내면으로부터 내부 공간 방향으로의 돌출 길이가 감소하는 볼록 부재;를 포함한다.
상하 방향으로 상기 볼록 부재의 폭이 동일하다.
상기 볼록 부재의 폭은 하측으로 갈수록 감소한다.
상기 볼록 부재의 폭이 상기 바디의 폭에 비해 짧다.
상기 볼록 부재의 폭이 상기 바디의 폭과 동일하다.
상기 볼록 부재의 폭이 하측으로 갈수록 감소하는데 있어서, 일정한 비율로 감소한다.
상기 바디 내면과 상기 볼록 부재 간의 경계선이 직선이다.
상기 볼록 부재의 폭이 하측으로 갈수록 감소하는데 있어서, 불균일한 비율로 감소한다.
상기 바디 내면과 상기 볼록 부재 간의 경계선이 곡선이다.
상기 경계선은 상기 볼록 부재의 외측 방향으로 볼록한 형상이다.
상기 경계선은 상기 볼록 부재의 내측 방향으로 오목한 형상이다.
상기 볼록 부재의 상부와 상기 바디의 상부가 동일 높이에 위치하고, 상기 볼록 부재의 상하 방향 연장 길이는 상기 바디의 상하 방향 연장 길이에 비해 짧다.
상기 볼록 부재의 상부와 상기 바디의 상부가 동일 높이에 위치하고, 상기 볼록 부재의 상하 방향 연장 길이는 상기 바디의 상하 방향 연장 길이와 동일하다.
상기 바디는, 각각이 일 방향으로 연장 형성되고, 연장 방향과 교차하는 방향으로 마주 보도록 설치된 한 쌍의 장변 부재; 및 각각이 상기 장변 부재와 교차하도록 연장 형성되어, 상기 한 쌍의 장변 부재 사이를 밀폐하도록 상호 마주보게 설치된 한 쌍의 단변 부재;를 포함하고, 상기 볼록 부재는 상기 장변 부재 및 단변 부재 중 적어도 어느 하나에 형성된다.
상기 한 쌍의 단변 부재의 이격 거리가 하측으로 갈수록 감소하도록 기울어지게 배치된다.
상기 장변 부재와 맞닿는 상기 단변 부재의 측면이 하측으로 갈수록 상기 단변 부재의 폭 방향 중심 방향으로 경사진 형상이다.
상기 바디는 주조되는 주편 모서리에 모따기면을 형성하도록, 상기 단변 부재의 연장 방향의 양측 단부에 형성된 돌출 부재를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따른 주형에 의하면, 종래에 비해 응고셸의 수축에 따른 표면 결함 및 브레이크 아웃을 억제 또는 방지할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들에 따른 주형은 종래에 비해 응고셸의 수축에 대한 보상율이 향상된다. 특히, 본 발명의 실시예들에 따른 주형은 종래에 비해 응고셸(C)의 단변에서의 수축에 대한 보상율이 향상된다. 따라서, 주형 내면과 응고셸 간의 갭(gap) 발생을 억제하거나 방지할 수 있어, 이로 인한 응고 지연 현상을 억제하거나 방지할 수 있다.
또한, 단변부 측면의 경사도를 더 크게 하지 않더라도, 응고셸의 단변에서의 수축 보상율을 향상시킬 수 있다.
한편, 종래에는 응고셸의 단변 방향의 수축 보상율 증가를 위해 단변부의 설치 경사율을 더 크게 하는데, 이때 주편의 단변과 주형 단변부 간의 마모가 발생되며, 이에 따라 주형의 수명이 줄어들고, 주편의 품질이 저하되는 문제가 있다.
하지만, 본 발명의 실시예들에서는 단변부(320)의 설치 경사율을 더 크게하지 않고도, 응고셸의 단변 방향의 수축 보상율을 향상시킬 수 있어, 마모에 의한 주형 손상을 억제 또는 방지할 수 있다.
도 1은 일반적인 연속 주조 장치의 요부를 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 다른 주형을 도시한 입체도
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 주형에 있어서, 한 쌍의 단변부가 하측으로 갈수록 그 이격 거리가 감소되도록 설치되는 것을 설명하기 위한 정면도
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 주형에 있어서, 장변부와 접촉되는 단변부의 측면이 경사진 형상을 설명하기 위한 정면도
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단변부를 도시한 도면
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 주형에 있어서, 상부에 형성된 응고셸(도 6a) 및 하부에 형성된 응고셸(도 6a)을 설명하는 도면
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단변부에 있어서, 볼록 부재의 형상, 단변부의 폭, 볼록 부재의 폭을 설명하는 도면
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단변부에 있어서, 단변부 내면의 연장 길이를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 제 1 실시예의 제 1 변형예에 따른 단변부를 도시한 도면
도 10은 제 1 실시예의 제 2 변형예에 따른 단변부를 도시한 도면
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 단변부를 도시한 도면
도 12는 제 2 실시예의 제 1 변형예에 따른 단변부를 도시한 도면
도 13은 제 2 실시예의 제 2 변형예에 따른 단변부를 도시한 도면
도 14는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 단변부를 도시한 도면
도 15는 제 3 실시예의 제 1 변형예에 따른 단변부를 도시한 도면
도 16는 제 3 실시예의 제 2 변형예에 따른 단변부를 도시한 도면
도 17은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 단변부를 도시한 도면
도 18은 제 4 실시예의 제 1 변형예에 따른 단변부를 도시한 도면
도 19는 제 4 실시예의 제 2 변형예에 따른 단변부를 도시한 도면
도 20은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 단변부를 도시한 도면
도 21은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 주형을 도시한 입체도
도 22는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 주형을 도시한 입체도
도 23은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 주형의 단변부를 도시한 입체도
도 24는 종래의 주형을 도시한 입체도
도 25는 종래의 주형에 있어서, 상부에 형성된 응고셸(도 6a) 및 하부에 형성된 응고셸(도 6a)을 설명하는 도면
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 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.
도 1은 일반적인 연속 주조 장치의 요부를 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 다른 주형을 도시한 입체도이다. 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 주형에 있어서, 한 쌍의 단변부가 하측으로 갈수록 그 이격 거리가 감소되도록 설치되는 것을 설명하기 위한 정면도이다. 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 주형에 있어서, 장변부와 접촉되는 단변부의 측면이 경사진 형상을 설명하기 위한 정면도이다.
도 5a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단변부에 있어서, 내면 방향에서 바라본 입체도이다. 도 5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단변부에 있어서, 내면 방향에서 바라본 정면도이다. 도 5c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단변부에 있어서, 단변부의 측면 방향에서 바라본 도면이다. 도 5d의 ㉠, ㉡, ㉢는 도 5c의 상하 방향(높이 방향 또는 Z 축 방향)에서 각 위치인 ㉠, ㉡, ㉢에서의 상면도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 주형에 있어서, 상부에 형성된 응고셸(도 6a) 및 하부에 형성된 응고셸(도 6b)을 설명하는 도면이다
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단변부에 있어서, 볼록 부재의 형상, 단변부의 폭, 볼록 부재의 폭을 설명하는 도면이다. 도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단변부에 있어서, 단변부 내면의 연장 길이를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 연속 주조 장치는 제강 공정에서 정련된 용강이 담기는 래들(ladle; 10)과, 래들(10)에 연결되는 주입노즐을 통해 용강을 공급받아 이를 일시 저장하는 턴디쉬(tundish; 20)와, 턴디쉬(20)에 저장된 용강을 전달받아 일정한 형상으로 초기 응고시키는 주형(mold; 300)과, 턴디쉬(20)의 용강을 주형(300)으로 공급하는 침지 노즐(이하, 노즐(22))을 포함한다.
또한, 주형(300)의 하부에 구비되어 주형(300)으로부터 인발된 미응고 주편(1)을 냉각시키면서 일련의 성형 작업을 수행하도록 복수의 세그먼트(segment; 50)가 연속적으로 배열되는 냉각대(40)를 포함한다.
주형(300)은 턴디쉬(20)로부터 용강을 전달받고, 용강을 일정한 형상으로 초기 응고시킨다. 실시예에 따른 주형(300)은 내부 공간을 가지는 바디 및 바디의 내면으로부터 내부 공간 방향으로 돌출 형성되며, 하측으로 갈수록 상기 내면으로부터 내부 공간 방향으로의 돌출 길이가 감소하는 형상의 볼록 부재(322)를 포함한다.
실시예에 따른 바디는 각각이 일 방향으로 연장 형성되며, 연장 방향과 교차 또는 직교하는 방향으로 이격 설치된 한 쌍의 장변부(310) 및 각각이 장변부(310)와 교차 또는 직교하는 방향으로 연장 형성되며, 그 연장 방향과 교차 또는 직교하는 방향으로 이격 설치된 한 쌍의 단변부(320)를 포함한다. 그리고 실시예에 따른 한 쌍의 단변부(320)는 내부 공간 방향으로 돌출 형성되며, 하측으로 갈수록 돌출 길이가 감소하는 형상의 볼록 부재(322)를 포함한다.
실시예에 따른 주형(300)의 구성에 대해 다시 설명하면, 각각이 일 방향으로 연장 형성되며, 연장 방향과 교차 또는 직교하는 방향으로 이격 설치된 한 쌍의 장변부(310) 및 각각이 장변부(310)와 교차 또는 직교하는 방향으로 연장 형성되며, 그 연장 방향과 교차 또는 직교하는 방향으로 이격 설치되고, 주형(300)의 내부 공간 방향으로 돌출 형성된 볼록 부재(322)를 구비하는 한 쌍의 단변부(320)를 포함한다.
이하, 장변부(310)의 연장 방향을 X 축 방향, 단변부(320)의 연장 방향을 Y 축 방향이라고 정의한다. 이에, 한 쌍의 장변부(310)의 이격 방향은 Y 축 방향이고, 한 쌍의 단변부(320)의 이격 방향은 X축 방향이 된다.
한 쌍의 장변부(310) 각각은 상술한 바와 같이 X 축 방향으로 연장 형성되며, X 축 방향과 직교하는 방향인 Y 축 방향으로 이격 배치된다. 이에, 한 쌍의 장변부(310)는 Y 축 방향으로 마주보도록 배치된다. 이하 한 쌍의 장변부(310)를 제 1 및 제 2 장변부(310) 라고 명명한다.
한 쌍의 단변부(320)는 Y 축 방향으로 연장 형성되며, Y 축 방향 또는 장변부(310)의 연장 방향과 직교하는 방향인 X 축 방향으로 이격 배치된다. 이에, 한 쌍의 단변부(320)는 X 축 방향으로 마주보도록 배치된다. 이때, 한 쌍의 단변부(320) 간의 이격 거리는 장변부(310)의 연장 길이에 비해 작을 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 한 쌍의 단변부(320) 간의 이격 거리가 장변부(310)의 연장 방향과 같도록 할 수도 있다. 이하, 한 쌍의 단변부(320)를 제 1 및 제 2 단변부(320) 라고 명명한다.
이러한 주형(300)은 단변부(320)와 장변부(310)가 상호 연결 또는 결합되어 구성된다. 예컨대, 제 1 단변부(320)의 연장 방향의 일단이 제 1 장변부(310)의 내면, 타단이 제 2 장변부(310)의 내면과 연결되고, 제 2 단변부(320)의 연장 방향의 일단이 제 1 장변부(310)의 내면, 타단이 제 2 장변부(310)의 내면과 연결된다.
한편, 주형(300) 내로 용강(M)이 주입되면, 주형(300)의 내면을 따라 먼저 응고가 시작되며, 이에 상기 주형(300)의 내면을 따라 응고셸(C)이 형성된다. 그리고, 응고셸(C)은 하부로 갈수록 그 두께가 두꺼워지며, 주형(300)에 의한 냉각 및 주형(300) 외부에서의 냉각에 의해 수축한다.
이때, 응고셸(C)은 주형(300)의 내면의 연장 방향으로 주로 수축한다. 즉, 주형(300)의 장변부(310) 연장 방향 및 단변부(320) 연장 방향으로 수축한다. 도 25를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 주형(300)의 장변부(310)를 따라 형성된 응고셸(이하, 장변 응고셸(LC))이 장변부(310)의 연장 방향(X 축 방향)으로 주로 수축하고, 주형(300)의 단변부(320)를 따라 형성된 응고셸(이하, 단변 응고셸(SC))이 단변부(320)의 연장 방향(Y 축 방향)으로 주로 수축한다. 그리고, 응고셸(C)은 하부로 갈수록 두꺼워지며, 이에 도 25a 및 도 25b에 도시된 바와 같이, 주형(300)의 상부에 비해 주형(300) 하부의 장변 응고셸(LC) 및 단변 응고셸(SC)의 두께가 두껍다.
이러한, 응고셸(C)의 응고 수축에 의해, 장변 응고셸(LC)은 그 상부에서 하부로 갈수록 그 연장 길이(X 축 방향 길이)가 감소하고, 단변 응고셸(SC)은 그 상부에서 하부로 갈수록 그 연장 길이(Y 축 방향 길이)가 감소한다. 이때, 장변 응고셸(LC) 및 단변 응고셸(SC) 각각은 그 연장 방향의 중심 방향으로 수축한다. 이에, 도 25a 및 도 25b에 도시된 바와 같이, 상부에 비해 하부의 장변 응고셸(LC) 및 단변 응고셸(SC) 길이가 짧다.
응고셸(C)의 수축은 주형(300)의 내면과 응고셸(C) 사이에 공기층 또는 갭(Gap)을 발생시키는데, 주로 그 연장 방향의 중심 방향으로 수축하므로, 장변부(310)와 단변부(320)가 연결되는 주형(300)의 코너에 주로 갭(Gap)이 발생된다(도 25b 참조). 이에 따라 주형(300)과 용강(M) 또는 주형(300)과 응고셸(C) 간의 열 전달능이 감소되어 응고 지연 현상이 발생되고, 이에 따라 주편에 브레이크 아웃(Break out) 및 크랙이 발생된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 일반적으로 내부의 폭이 하부로 갈수록 감소하도록 주형(300)을 마련한다.
보다 구체적으로 설명하면, 제 1 및 제 2 단변부(320)가 마주보도록 대향 배치되는데 있어서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 단변부(320) 각각은 하측으로 갈수록 장변부(310)의 연장 방향(X 축 방향)의 중심과 가까워지도록 경사지게 설치된다. 이를 다른 말로 하면, 제 1 단변부(320)와 제 2 단변부(320) 간의 이격 거리가 하측으로 갈수록 감소하도록 경사지게 설치된다. 이에, 제 1 단변부(320)와 제 2 단변부(320) 간의 상부 이격 거리(SL)에 비해 하부 이격 거리(SL)가 짧다. 이러한 제 1 단변부(320)와 제 2 단변부(320) 간의 이격 거리 변화는 결국, 주편의 장변 길이가 하측으로 갈수록 감소함을 의미한다.
이때, 제 1 및 제 2 단변부(320)가 하부로 갈수록 상호 가까워지도록 배치되는데 있어서, 그 경사도는 장변 응고셸(LC)의 수축율에 따라 가변될 수 있다. 즉, 장변 응고셸(LC)이 하부로 갈수록 그 연장 길이가 감소하는 수축율에 따라, 한 쌍의 단변부(320)가 하부로 갈수록 상호 가까워지도록 배치되는 경사도를 조절할 수 있다.
이로 인해, 하부로 갈수록 장변 응고셸(LC)의 수축이 되더라도, 하부로 갈수록 상호 가까워지는 한 쌍의 단변부(320)로 인해, 응고셸(C)과 주형 내벽, 보다 구체적으로는 장변 응고셸(LC)의 양 끝단과 단변부(320) 간의 갭(gap) 발생이 방지 또는 억제된다.
여기서, 한 쌍의 단변부(320)가 하부로 갈수록 상호 가까워지도록 배치하는 것은, 다른 말로 하면 응고셸(C)의 장변 방향 수축을 보상하는 것으로 설명될 수 있다. 따라서, 장변 응고셸(LC)의 응고 수축에 따른 표면 결함 및 브레이크 아웃(Break out) 발생을 방지 또는 억제할 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 단변부(320) 각각은 그 하측으로 갈수록 그 연장 길이(SW)가 감소하도록 형성된다. 이를 다른 말로 하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 단변부(320) 각각은 하부로 갈수록 그 연장 길이(Y 축 방향의 연장 길이)(SW)가 감소하도록 형성된다.
이하에서는 단변부(320)의 Y 축 방향의 길이를 단변부의 폭(SW)으로 명명한다. 단변부(320)의 폭에 대해 다시 설명하면, 하측으로 갈수록 그 폭(SW)이 감소하도록 형성된다. 이에, 제 1 및 제 2 단변부(320) 각각은 그 상부의 폭(SW)에 비해 하부의 폭(SW)이 작다. 이에 따라 제 1 및 제 2 장변부(310)는 하부로 갈수록 그 이격 거리가 감소한다.
여기서, 제 1 및 제 2 단변부(320) 각각이 하부로 갈수록 그 폭(SW)이 감소한다는 것은, 다른 말로 하면, 장변부(310)와 맞닿는 단변부(320)의 양 측면이 경사면이라는 의미일 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 단변부(320)의 양 측면은 상부에서 하부로 갈수록 상기 단변부(320)의 폭 방향 중심과 가까워지도록 경사진 형상일 수 있다. 이에, 제 1 및 제 2 단변부(320)는 하부로 갈수록 Y 축 방향의 길이 즉, 폭(SW)이 감소한다.
이와 같이, 주형(300)의 단변부(320)의 측면을 경사지게 형성하여, 상기 단변부와 맞닿게 배치되는 장변부(310)가 하부로 갈수록 상호 가까워지도록 배치하는 것은, 단변 응고셸(SC)의 수축에 의한 표면 결함 및 브레이크 아웃 발생을 억제하기 위함이다.
즉, 단변 응고셸(SC)은 수축에 의해 하부로 갈수록 그 연장 길이가 감소하는데, 단변부(320)의 양 측면이 하부로 갈수록 상호 가까워지도록 경사지게 형성하여, 제 1 및 제 2 장변부(310) 간의 이격 거리가 하부로 갈수록 상호 가까워지도록 함으로써, 주형(300)과 응고셸(C), 보다 구체적으로는 단변 응고셸(SC)의 양 끝단과 장변부(310) 간의 갭(gap) 발생이 방지 또는 억제된다.
여기서, 단변부(320)의 양 측면이 경사지게 형성하는 것 또는 제 1 및 제 2 장변부(310) 간의 이격 거리가 하부로 갈수록 상호 가까워지도록 하는 것은, 다른 말로 하면 응고셸(C)의 단변 방향 수축을 보상하는 것으로 설명될 수 있다. 따라서, 단변 응고셸(SC)의 응고 수축에 따른 표면 결함 및 브레이크 아웃 발생을 억제된다.
상술한 바와 같이, 주편의 또는 응고셸(C)의 장변 방향 응고 수축 보상은, 제 1 및 제 2 단변부(320)가 하부로 갈수록 상호 가까워지도록 하는 기울기를 조절함으로써 조절할 수 있다.
그런데, 단변부(320)의 양 측면은, 단변부(320)의 제조시에 그 경사도가 결정된 것으로, 장변부(310)와 체결시에 가변시킬 수 없다. 그리고, 강종, 조업 조건 등에 따라 응고 수축율이 다르기 때문에, 단변부(320) 측면의 경사도를 충분히 크게할 수 없다. 이는 응고셸(C)의 단변 방향의 응고 수축율을 충분히 보상할 수 있을 만큼 단변부(320)의 양 측면의 경사도를 크게 할 수 없음을 의미한다.
따라서, 단변부(320)의 양 측면이 하부로 갈수록 가까워지도록 경사지게 하여, 제 1 및 제 2 장변부(310) 간의 이격 거리를 하부로 감소시키더라도, 상기 제 1 장변부(310)와 제 2 장변부(310) 간의 이격 거리가 하부로 갈수록 감소하는 감소율과 단변 응고셸(SC)의 수축율이 일치 또는 동기화되기 어려우며, 그 차이가 클 수 있다.
이에, 단변부(320)의 양 측면이 하부로 갈수록 가까워지도록 경사지게 형성하더라도, 주형(300)이 응고셸(C)의 단변 방향 수축을 충분히 보상해줄 수 없어, 도 25b에 도시된 바와 같이, 갭(gap)이 여전히 발생된다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 주형(300) 내에서 상기 주형(300) 내면과 응고셸(C) 간의 갭(gap) 발생을 방지 또는 보다 억제할 수 있는 주형(300)을 제공한다. 다른 말로 하면, 주형(300) 내면과 응고셸(C) 간이 이격 또는 갭(gap)이 발생되는 일 없이, 주형(300) 내면과 응고셸(C) 간의 접촉이 잘되도록 하는 주형(300)을 제공한다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에서는 주형(300)의 단변부(320) 내면이 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 주형(300)의 내부 공간을 향해 돌출 또는 볼록한 형상이며, 상부의 돌출 정도가 하부의 돌출 정도에 비해 크도록 한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 단변부(320)에 대해 구체적으로 설명한다. 먼저, 단변부(320)의 폭 방향 즉, Y 축 방향의 형상에 대해 설명한다.
단변부(320)의 X 축 방향의 양면 중 일면은 주형(300)의 외측으로 노출되는 외면이고, 타면은 주형(300)의 내부 공간으로 노출되어, 용강(M) 또는 응고셸(C)과 직접 접촉되는 내면이다. 실시예에 따른 단변부(320)의 내면은 폭 방향의 양 가장자리로부터 중심 방향으로 상향 경사진 형상이며, 그 경사가 곡률을 가지는 형상 즉, 볼록한 형상일 수 있다.
이하, 설명의 편의를 위하여, 단변부(320)가 장변부(310)와 교차 또는 직교하도록 Y 축 방향으로 연장 형성된 단변 부재(321) 및 단변 부재(321)의 내면으로부터 주형(300)의 내부 공간 방향 또는 X 축 방향으로 돌출 형성되며, 단변 부재(321)의 연장 방향인 Y 축 방향으로 연장 형성된 볼록 부재(322)로 구성되는 것으로 설명한다.
또한, 볼록 부재(322) 중 Y 축 방향의 길이를 볼록 부재(322)의 폭(PW)라 명명한다. 또한, 볼록 부재(322) 중, 단변 부재(321)로부터 주형(300)의 내부 공간을 향해 돌출된 길이 즉, X 축 방향의 길이를 돌출 길이(A)라 명명한다. 그리고, 볼록 부재(322)의 X 축 방향의 양 측면에 있어서, 일면은 단변 부재(321)와 접촉 또는 연결되고, 타면은 주형(300)의 내부 공간을 향해 있어, 용강(M) 또는 응고셸(C)과 접촉되는 면으로서, 상기 타면은 볼록 부재(322)의 내면 또는 단변부(320)의 내면이다.
볼록 부재(322)가 단변 부재(321)의 연장 방향 즉, 폭 방향(Y 축 방향)으로 연장 형성되는데 있어서, 그 연장 방향의 양 끝단으로부터 중심으로 갈수록 돌출 길이(A)가 증가하는 형상이다. 볼록 부재(322)의 폭 방향에 있어서, 최대 돌출 길이(A)를 갖는 지점 또는 영역은 상기 볼록 부재(322)의 폭 방향의 중심 지점일 수 있다. 따라서, 볼록 부재(322)의 내면은 폭 방향의 양 끝단으로부터 중심으로 상향 경사진 형상일 수 있다.
볼록 부재(322)의 형상을 다른 말로 하면, 상기 볼록 부재(322)는 폭 방향의 중심으로부터 양 끝으로 갈수록 돌출 길이(A)가 감소하며, 볼록 부재(322)의 내면은 폭 방향의 중심으로부터 양 끝으로 하향 경사진 형상일 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 볼록 부재(322)는 주형(300)의 내부 공간 방향으로 볼록한 형상일 수 있다. 그리고, 단변부(320) 또는 볼록 부재(322)의 내면은 폭 방향으로 경사를 가지도록 형성되는데 있어서, Y 축 방향으로 경사가 가변되도록 즉, 곡률을 가질 수 있다.
그리고, 볼록 부재(322)의 폭(PW)은 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 단변 부재(321)의 폭(SW)에 비해 작을 수 있다. 이때, 볼록 부재(322)의 폭 방향의 중심과 단변 부재(321)의 폭 방향의 중심이 동심을 이루도록 하는 것이 바람직하다. 이에, 도 7을 참조하면, 볼록 부재(322)의 폭 방향 양 끝단의 외측 영역은 단변 부재의 내면으로서 평면일 수 있다.
이와 같이, 볼록 부재(322)의 폭(PW)이 단변 부재(321)의 폭(SW)에 비해 작고, 볼록 부재(322)의 폭 방향의 중심과 단변 부재(321)의 폭 방향의 중심이 동심을 이루도록 형성되는 경우, 단변부(320)의 내면은 볼록 부재(322)의 내면과 상기 볼록 부재(322)의 내면 외측에 해당하는 단변 부재(321)의 내면을 포함한다.
이하, 제 1 실시예에 따른 단변부(320)의 상하 방향 즉, Z 축 방향에 대해 설명한다.
제 1 실시예에 따른 단변부(320) 또는 볼록 부재(322)의 내면은 Y 축 방향의 양 끝단으로부터 중심으로 갈수록 그 돌출 길이(A)가 증가하는 형상이다. 이때, 볼록 부재(322)의 상하 방향(Z 축 방향)에 있어서, 도 5a 내지 5d에 도시된 바와 같이, 상부의 돌출 길이(A)는 하부의 돌출 길이(A) 비해 길도록 형성된다. 다른 말로 하면, 볼록 부재(322)의 상부의 돌출 길이(A)에 비해 하부의 돌출 길이(A)가 짧다. 이때, 상하 방향으로의 돌출 길이(A)의 변화는 경사가 변하지 않는 영역 없이, 상부에서 하부로 연속적으로 감소하는 형상일 수 있다(도 5c 참조). 물론 이에 한정되지 않고, 상하 방향(Z 축 방향)으로의 돌출 길이(A)의 변화는 상부에서 하부로 갈수록 감소하는 경향성을 가지나, 그 상하 방향의 일부 영역에서는 돌출 길이(A)가 변화되고, 다른 일부 영역에서는 돌출 길이(A)가 변화되지 않는 계단 형태일 수 있다.
단변 부재(321)의 내면에 주형(300)의 내측 방향으로 돌출 또는 볼록하도록 볼록 부재(322)가 형성되고, 볼록 부재(322)의 돌출 길이(A)가 상부가 하부에 비해 길고, 하부로 갈수록 그 돌출 길이(A)가 짧게 형성되면, 단변부(320) 내면 중 적어도 일부 특히 상부의 길이는 종래에 비해 길어진다.
즉, 실시예와 종래의 단변부(320)에 있어서, 그 폭(SW)은 동일할 수 있다. 그러나, 실시예에 따른 주형(300)의 경우, 단변 부재(321)로부터 주형(300)의 내부 공간 방향으로 돌출된 볼록 부재(322)가 형성되며, 상부에서부터 하방으로 연장 형성된다. 이에, 적어도 볼록 부재(322)가 형성된 단변부(320)의 내면 연장 길이(SIL)는 종래 단변부(320)의 내면 연장 길이(SIL)에 비해 길다(도 8 참조). 즉, 볼록 부재(322)의 돌출 길이(A) 만큼 단변부(320) 내면의 연장 길이(SIL)가 증가한다.
여기서, 단변부(320) 내면의 연장 길이(SIL)란, 단변부(320) 내면의 Y 축 방향의 양 끝단 중 하나인 일단(E1)에서부터 타단(E2)으로 향하는 또는 타단에서부터 일단으로 향하는 경로의 길이를 의미한다. 실시예에 따른 단변부(320)의 내면은 볼록 부재(322)에 의해 직선이 아닌, 적어도 1회 이상 절곡된 곡선 형태이며, 직선의 일단에서부터 타단으로 가는 경로에 비해, 곡선의 일단에서 타단으로 가는 경로의 길이가 길다. 이에 단변부(320) 내면의 연장 길이는 볼록 부재(322)의 돌출 길이(A)가 길수록, 내면의 일단(E1)에서부터 타단(E2)으로 향하는 경로가 증가하므로, 단변부(320) 내면의 연장 길이(SIL)가 증가된다.
보다 구체적으로, 실시예에 다른 단변부(320)의 내면의 길이(SIL)를, 볼록 부재(322)가 형성되지 않고, 내면 전체가 플랫(flat)한 종래의 단변부(320)와 비교하면, 실시예에 따른 단변부(320)의 내면에서 상부의 내면 연장 길이(SIL)는 종래의 단변부(320)의 내면에서 상부의 내면 연장 길이(SIL)에 비해 길다. 그리고, 실시예에 따른 단변부(320)의 내면에서 하부의 내면 연장 길이(SIL)는 종래의 단변부(320)의 내면에서 하부의 내면 연장 길이와 같거나 유사할 수 있다. 이에, 종래에 비해 실시예에 따른 단변부(320) 내면 중 상부 영역의 내면 연장 길이와 하부 영역의 내면 연장 길이 간의 차이가 크다.
이는, 종래의 단변부(320)는 하측으로 갈수록 감소하는 폭(SW) 변화만 갖지만, 실시예의 경우 하측으로 갈수록 감소하는 폭(SW) 변화와, 용강 또는 응고셸과 직접 접촉하는 단변부의 내면 연장 길이(SIL)가 하부로 갈수록 감소하는 변화를 추가적으로 더 갖기 때문이다. 따라서, 종래의 단변부(320)의 내면의 연장 길이(SIL)가 하부로 갈수록 감소하는 감소율에 비해, 실시예의 단변부(320)의 내면의 연장 길이(SIL)가 하부로 갈수록 감소하는 감소율이 크다.
이렇게, 단변부(320)가 볼록 부재(322)를 가지도록 형성하고, 단변부(320) 내면의 연장 길이(SIL)를 하부로 갈수록 감소하도록 형성하는 것은, 응고셸(C)의 단변 방향의 응고 수축율을 추가적으로 더 보상하기 위함이다.
볼록 부재(322)의 돌출 길이(A)가 하측 방향으로 갈수록 감소하는 변화율은 상하 방향으로의 응고셸(C)의 수축율 변화에 따라 조절한다. 즉, 볼록 부재(322)의 돌출 길이(A)가 하측으로 갈수록 감소하여, 단변부(320) 내면의 연장 길이(SIL)가 감소하도록 하는 감소율이 단변 응고셸(SC)이 수축하여 하측으로 갈수록 Y 축 방향으로 그 길이가 짧게 변하는 수축율과 대응, 동일 또는 동기화되도록 조절한다.
볼록 부재(322)의 돌출 길이(A) 변화는 주조하고자 하는 강종, 주조 속도, 주조 설비 등에 따라 여러번의 실험을 통해 획득될 수 있다.
한편, 종래의 경우에는 응고셸(C)의 단변 방향 수축율은 단변부(320)의 폭(SW) 변화를 통해서만 보상하였다. 즉, 단변부(320)의 양 측면이 하측으로 갈수록 가까워지도록 함으로써 응고셸(C)의 단변 방향 수축을 보상하였다. 그러나, 상술한 바와 같이, 단변부(320)의 측면의 경사는 상기 단변부(320)를 제조할때 결정되는 것이고, 경사도를 크게 하는 경우 조업에 문제가 생길 수 있어, 응고셸(C)의 단변 방향 수축을 보상하는데 한계가 있었다.
그러나, 실시예의 경우, 주형(300)의 내부 공간으로 돌출되도록 볼록 부재(322)를 가지는 단변부(320)를 마련함으로써, 종래에 비해 응고셸(C)의 단변 방향의 수축 보상율을 향상시킬 수 있다.
따라서, 응고셸(C)의 단변 방향 수축 또는 단변 응고셸(SC)의 수축에 의해, 상기 단변 응고셸(SC)과 장변부(310) 간에 갭(gap)이 발생되는 것을 종래에 비해 억제 또는 방지할 수 있다. 따라서, 응고셸(C)의 수축에 따른 표면 크랙 및 브레이크 아웃 발생을 억제 방지할 수 있다.
이하, 도 5 및 도 9 내지 도 19을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예 및 제 1 실시예의 변형예에 따른 볼록 부재의 형상에 대해 설명한다.
도 9a는 제 1 실시예의 제 1 변형예에 따른 단변부에 있어서, 내면 방향에서 바라본 입체도이다. 도 9b는 제 1 실시예의 제 1 변형예에 따른 단변부에 있어서, 내면 방향에서 바라본 정면도이다. 도 9c는 제 1 실시예의 제 1 변형예에 따른 단변부에 있어서, 단변부의 측면 방향에서 바라본 도면이다. 도 9d의 ㉠, ㉡, ㉢는 도 9c의 상하 방향(높이 방향 또는 Z 축 방향)에서 각 위치인 ㉠, ㉡, ㉢에서의 상면도이다.
도 10a는 제 1 실시예의 제 2 변형예에 따른 단변부에 있어서, 내면 방향에서 바라본 입체도이다. 도 10b는 제 1 실시예의 제 2 변형예에 따른 단변부에 있어서, 내면 방향에서 바라본 정면도이다. 도 10c는 제 1 실시예의 제 2 변형예에 따른 단변부에 있어서, 단변부의 측면 방향에서 바라본 도면이다. 도 10d의 ㉠, ㉡, ㉢는 도 10c의 상하 방향(높이 방향 또는 Z 축 방향)에서 각 위치인 ㉠, ㉡, ㉢에서의 상면도이다.
도 11a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 단변부에 있어서, 내면 방향에서 바라본 입체도이다. 도 11b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 단변부에 있어서, 내면 방향에서 바라본 정면도이다. 도 11c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 단변부에 있어서, 단변부의 측면 방향에서 바라본 도면이다. 도 11d의 ㉠, ㉡, ㉢는 도 11c의 상하 방향(높이 방향 또는 Z 축 방향)에서 각 위치인 ㉠, ㉡, ㉢에서의 상면도이다.
도 12a는 제 2 실시예의 제 1 변형예에 따른 단변부에 있어서, 내면 방향에서 바라본 입체도이다. 도 12b는 제 2 실시예의 제 1 변형예에 따른 단변부에 있어서, 내면 방향에서 바라본 정면도이다. 도 12c는 제 2 실시예의 제 1 변형예에 따른 단변부에 있어서, 단변부의 측면 방향에서 바라본 도면이다. 도 12d의 ㉠, ㉡, ㉢는 도 12c의 상하 방향(높이 방향 또는 Z 축 방향)에서 각 위치인 ㉠, ㉡, ㉢에서의 상면도이다.
도 13a는 제 2 실시예의 제 2 변형예에 따른 단변부에 있어서, 내면 방향에서 바라본 입체도이다. 도 13b는 제 2 실시예의 제 2 변형예에 따른 단변부에 있어서, 내면 방에서 바라본 정면도이다. 도 13c는 제 2 실시예의 제 2 변형예에 따른 단변부에 있어서, 단변부의 측면 방향에서 바라본 도면이다. 도 13d의 ㉠, ㉡, ㉢는 도 13c의 상하 방향(높이 방향 또는 Z 축 방향)에서 각 위치인 ㉠, ㉡, ㉢에서의 상면도이다.
본 발명의 실시예들에 따른 볼록 부재(322)는 상부에서 하부로 갈수록 그 돌출 길이(A)가 감소하도록 형성된다. 그리고, 볼록 부재(322)의 상하 방향의 연장 길이(H2)는 단변 부재(321)의 상하 방향 연장 길이(H1)에 짧거나, 동일할 수 있다. 또한, 볼록 부재(322)의 폭(PW)은 상하 방향으로 변화가 없거나, 하부로 갈수록 감소할 수 있다.
즉, 제 1 실시예에 따른 볼록 부재(322)의 상하 방향 연장 길이(H2)는 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 단변 부재(321)의 상하 방향 연장 길이(H1)에 비해 짧으며, 볼록 부재(322)의 하단의 높이가 단변 부재(321)의 하단의 높이에 비해 높게 위치할 수 있다. 이에, 단변 부재(321)의 내면 중, 볼록 부재(322)의 하측에 해당하는 영역은 상기 볼록 부재가 형성되지 않은 영역이므로, 용강 또는 응고셸과 접촉하는 단변부(320)의 내면이 플랫(flat)한 형상이다.
이때, 제 1 실시예에 따른 볼록 부재(322)의 상하 방향 연장 길이(H2)는 단변 부재(321)의 상하 방향 연장 길이(H1)의 0.5 초과, 1 미만일 수 있다. 보다 구체적인 예로, 볼록 부재(322)의 상하 방향 연장 길이(H2)가 단변 부재(321)의 상하 방향 연장 길이(H1)의 0.9일 수 있다(도 5a, 5b 참조). 그리고 볼록 부재(322)의 상부 높이는 단변 부재(321)의 상부 높이와 같도록 형성된다. 단변 부재(321)의 최 하단을 0, 최상단을 1이라고 할 때, 이러한 단변부(320)의 경우, 단변 부재(321) 중 상하 방향으로 0.1 지점으로부터 그 상측 영역에는 볼록 부재(322)가 형성되어 있고, 0.1 지점 하측 영역에는 볼록 부재(322)가 형성되지 않은 플랫(flat)한 형상이다.
볼록 부재(322)의 상하 방향 연장 길이(H2)는 이에 한정되지 않고, 도 9a, 9b, 9c에 도시된 제 1 실시예의 제 1 변형예와 같이 볼록 부재(322)의 상하 방향 연장 길이(H2)가 단변 부재(321)의 상하 방향 연장 길이(H1)의 0.5 일 수 있다. 도 9와 같은 제 1 변형예의 경우, 단변 부재(321) 중 상하 방향으로 0.5 지점으로부터 그 상측 영역에는 볼록 부재(322)가 형성되어 있고, 0.5 지점 하측 영역에는 볼록 부재(322)가 형성되지 않은 플랫(flat)한 형상이다.
물론 이에 한정되지 않고, 볼록 부재(322)의 상하 방향 연장 길이(H2)가 단변 부재(321)의 상하 방향 연장 길이(H1)에 비해 짧되, 단변 부재(321)의 상하 방향 연장 길이(H1)의 0.5 미만일 수도 있다.
또한, 볼록 부재(322)의 상하 방향 연장 길이(H2)는 도 10에 도시된 제 2 변형예와 같이 단변 부재(321)의 상하 방향 연장 길이(H1)와 동일할 수 있다. 즉, 볼록 부재(322)는 단변 부재(321)의 상부로부터 하부에 걸쳐 전체적으로 형성될 수 있다.
제 1 실시예들에 따른 볼록 부재(322)는 그 폭(PW)이 변하지 않는다. 즉, 볼록 부재(322)의 높이 별로, 폭 방향의 양 끝단(일단 및 타단)의 위치가 동일할 수 있다.
이하, 볼록 부재(322)의 높이 방향으로 연속 형성된 볼록 부재(322)의 일단을 연결하고, 볼록 부재(322)의 높이 방향으로 연속 형성된 볼록 부재(322)의 타단을 연결한 선을 '경계선(DL)' 이라고 정의한다. 경계선(DL)에 대해 다른 설명하면, 상기 경계선(DL)은 단변 부재(321)의 내면과 볼록 부재(322)의 최외각 변이 만나는 선을 의미할 수 있다. 제 1 실시예들에 따른 볼록 부재(322)는 그 경계선(DL)이 곡률을 가지지 않는 직선일 수 있다(도 5 내지 도 10 참조). 이는 볼록 부재(322)의 폭(PW)이 하측으로 갈수록 감소하는데 있어서, 폭이 일정한 비율로 감소됨을 의미할 수 있다. 또한, 단변 부재(321)의 내면에 형성된 볼록 부재(322)의 전체 형상은 폭 또는 면적에 변화가 없는 사각형의 형상일 수 있다(도 5 내지 도 10 참조).
이렇게, 상술한 제 1 실시예 및 이의 변형예들과 같이, 볼록 부재(322)의 상하 방향 연장 길이(H2) 및 상하 방향에 있어서 볼록 부재(322)의 돌출 길이(A) 변화율은 단변 응고셸(SC)이 수축하여 하측으로 갈수록 Y 축 방향으로 그 길이가 짧게 변하는 수축율과 대응, 동일 또는 동기화되도록 조절한다,
상기에서 설명한 제 1 실시예, 이의 변형예들에 따른 볼록 부재(322)는 돌출 길이(A)가 하측으로 갈수록 감소하되, 그 폭(PW)은 상하 방향으로 변하지 않고 동일하였다.
하지만, 이에 한정되지 않고, 도 11 내지 도 13에 도시된 제 2 실시예와 같이, 하부 방향으로 갈수록 볼록 부재(322)의 폭(PW)이 감소하는 형상일 수 있다. 즉, 제 2 실시예에 따른 볼록 부재(322)는 그 돌출 길이(A)가 하측으로 갈수록 감소하면서, 이와 동시에 하부 방향으로 갈수록 그 폭(PW)도 함께 감소하는 형상이다.
이때, 볼록 부재(322)의 상하 방향 연장 길이(H2)는 도 11 및 도 12에 도시된 제 2 실시예 및 상기 제 2 실시예의 제 1 변형예와 같이 단변 부재(321)의 상하 방향 연장 길이(H1)에 비해 짧을 수 있다. 이에, 단변 부재(321)의 내면 중 볼록 부재(322)가 형성되지 않은 영역 즉, 단변 부재(321) 하측 영역은 플랫(flat)한 형상일 수 있다.
또한, 볼록 부재(322)의 상하 방향 연장 길이(H2)는 도 13에 도시된 제 2 실시예의 제 2 변형예와 같이 단변 부재(321)의 연장 길이(H1)와 동일할 수 있다. 이에, 제 2 실시예의 제 2 변형예에 따른 볼록 부재(322)는 단변 부재(321)의 상부로부터 하부에 걸쳐 전체적으로 형성될 수 있다.
한편, 제 2 실시예들에 따른 볼록 부재(322)는 그 폭(PW)이 하부로 갈수록 감소하도록 형성된다. 이에, 볼록 부재(322)의 폭 방향에 있어서 양 끝단의 위치가 하측으로 갈수록 단변 부재(321)의 중심과 가까워진다.
즉, 볼록 부재(322)의 높이 별로, 폭 방향의 양 끝단(일단 및 타단)의 위치가 상이할 수 있다. 이에, 볼록 부재(322)의 높이 방향으로 연속 형성된 볼록 부재(322)의 일단을 연결하고, 볼록 부재(322)의 높이 방향으로 연속 형성된 볼록 부재(322)의 타단을 연결한 선을 '경계선(DL)' 이라고 할 때, 경계선(DL)이 이루는 형상이 역 삼각형의 형상이거나(도 11 내지 도 13 참조), 역 사다리꼴 형상일 수 있다(도 11c참조). 그리고, 제 2 실시예들에 따른 볼록 부재(322)는 그 경계선이 곡률을 가지지 않는 직선일 수 있다. 또한, 볼록 부재(322)의 전체 형상은 하측으로 갈수록 그 폭 또는 면적이 좁아지는 역 삼각형의 형상이거나, 역 사다리꼴 형상일 수 있다.
여기서, 볼록 부재(322)의 상하 방향 연장 길이 및 상하 방향에 있어서 볼록 부재(322)의 돌출 길이 변화율과, 볼록 부재(322)의 폭 변화율은 단변 응고셸(SC)이 수축하여 하측으로 갈수록 Y 축 방향으로 그 길이가 짧게 변하는 수축율과 대응, 동일 또는 동기화 되도록 조절한다.
도 14a는 제 3 실시예에 따른 단변부에 있어서, 내면 방향에서 바라본 입체도이다. 도 14b는 제 3 실시예에 따른 단변부에 있어서, 내면 방향에서 바라본 정면도이다. 도 14c는 제 3 실시예에 따른 단변부에 있어서, 단변부의 측면 방향에서 바라본 도면이다. 도 14d의 ㉠, ㉡, ㉢는 도 14c의 상하 방향(높이 방향 또는 Z 축 방향)에서 각 위치인 ㉠, ㉡, ㉢에서의 상면도이다.
도 15a는 제 3 실시예의 제 1 변형예에 따른 단변부에 있어서, 내면 방향에서 바라본 입체도이다. 도 15b는 제 3 실시예의 제 1 변형예에 따른 단변부에 있어서, 내면 방향에서 바라본 정면도이다. 도 15c는 제 3 실시예의 제 1 변형예에 따른 단변부에 있어서, 단변부의 측면 방향에서 바라본 도면이다. 도 15d의 ㉠, ㉡, ㉢는 도 15c의 상하 방향(높이 방향 또는 Z 축 방향)에서 각 위치인 ㉠, ㉡, ㉢에서의 상면도이다.
도 16a는 제 3 실시예의 제 2 변형예에 따른 단변부에 있어서, 내면 방향에서 바라본 입체도이다. 도 16b는 제 3 실시예의 제 2 변형예에 따른 단변부에 있어서, 내면 방향에서 바라본 정면도이다. 도 16c는 제 3 실시예의 제 2 변형예에 따른 단변부에 있어서, 단변부의 측면 방향에서 바라본 도면이다. 도 16d의 ㉠, ㉡, ㉢는 도 16c의 상하 방향(높이 방향 또는 Z 축 방향)에서 각 위치인 ㉠, ㉡, ㉢에서의 상면도이다.
상술한 제 2 실시예에 따른 볼록 부재(322)는, 볼록 부재(322)의 높이 방향으로 연속 형성된 볼록 부재(322)의 일단을 연결하고, 볼록 부재(322)의 높이 방향으로 연속 형성된 볼록 부재(322)의 타단을 연결한 경계선(DL)이 곡률을 가지지 않는 직선인 경우를 설명하였다.
하지만, 이에 한정되지 않고, 도 14 내지 도 16에 도시된 제 3 실시예와 같이, 그 경계선(DL)이 곡률을 가질 수 있다. 이때, 제 3 실시예에 따른 볼록 부재(322)는 그 경계선(DL)이 볼록 부재(322)의 외측으로 볼록한 또는 양의 곡률을 가지는 형상일 수 있다. 이는 다른 말로 하면, 볼록 부재 (322) 의 폭(PW)이 하측으로 갈수록 감소하는데, 감소율이 일정하지 않음을 의미할 수 있다.
여기서, 도 14 및 도 15에 도시된 제 3 실시예 및 제 3 실시예의 제 1 변형예의 경우, 볼록 부재(322)의 상하 방향 연장 길이(H2)가 단변 부재(321)의 상하 방향 연장 길이(H1)에 비해 짧다. 그리고, 도 16에 도시된 제 3 실시예의 제 2 변형예의 경우, 볼록 부재(322)의 상하 방향 연장 길이(H2)가 단변 부재(321)의 상하 방향 연장 길이(H1)와 동일하다.
그리고, 상술한 제 3 실시예에서는 볼록 부재(322)는 그 경계선(DL)이 이루는 형상이 대략 역 삼각형의 형상이면서, 상기 경계선(DL)이 볼록 부재(322)의 외측으로 볼록한 또는 양의 곡률을 가지는 형상일 수 있다.
도 17a는 제 4 실시예에 따른 단변부에 있어서, 내면 방향에서 바라본 입체도이다. 도 17b는 제 4 실시예에 따른 단변부에 있어서, 내면 방향에서 바라본 정면도이다. 도 17c는 제 4 실시예에 따른 단변부에 있어서, 단변부의 측면 방향에서 바라본 도면이다. 도 17d의 ㉠, ㉡, ㉢는 도 17c의 상하 방향(높이 방향 또는 Z 축 방향)에서 각 위치인 ㉠, ㉡, ㉢에서의 상면도이다.
도 18a는 제 4 실시예의 제 1 변형예에 따른 단변부에 있어서, 내면 방향에서 바라본 입체도이다. 도 18b는 제 4 실시예의 제 1 변형예에 따른 단변부에 있어서, 내면 방향에서 바라본 정면도이다. 도 18c는 제 4 실시예의 제 1 변형예에 따른 단변부에 있어서, 단변부의 측면 방향에서 바라본 도면이다. 도 18d의 ㉠, ㉡, ㉢는 도 18c의 상하 방향(높이 방향 또는 Z 축 방향)에서 각 위치인 ㉠, ㉡, ㉢에서의 상면도이다.
도 19a는 제 4 실시예의 제 2 변형예에 따른 단변부에 있어서, 내면 방향에서 바라본 입체도이다. 도 19b는 제 4 실시예의 제 2 변형예에 따른 단변부에 있어서, 내면 방향에서 바라본 정면도이다. 도 19c는 제 4 실시예의 제 2 변형예에 따른 단변부에 있어서, 단변부의 측면 방향에서 바라본 도면이다. 도 19d의 ㉠, ㉡, ㉢는 도 19c의 상하 방향(높이 방향 또는 Z 축 방향)에서 각 위치인 ㉠, ㉡, ㉢에서의 상면도이다.
상술한 제 3 실시예에서는 볼록 부재(322)의 높이 방향으로 연속 형성된 볼록 부재(322)의 일단을 연결하고, 볼록 부재(322)의 높이 방향으로 연속 형성된 볼록 부재(322)의 타단을 연결한 경계선이 볼록 부재(322)의 외측으로 볼록한 또는 양의 곡률을 가지는 형상인 것을 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 도 17 내지 도 19에 도시된 제 4 실시예와 같이, 볼록 부재는 그 경계선(DL)이 볼록 부재(322)의 내측으로 오 목 한 또는 음의 곡률을 가지는 형상일 수 있다.
여기서, 도 17 및 도 18에 도시된 제 4 실시예 및 제 4 실시예의 제 1 변형예의 경우, 볼록 부재(322)의 상하 방향 연장 길이(H2)가 단변 부재(321)의 상하 방향 연장 길이(H1)에 비해 짧다. 그리고, 도 19에 도시된 제 3 실시예의 제 2 변형예의 경우, 볼록 부재(322)의 상하 방향 연장 길이(H2)가 단변 부재(321)의 상하 방향 연장 길이(H1)와 동일하다.
상기 제 1 내지 제 4 실시예에 따른 볼록 부재(322)는 그 폭(PW)이 단변 부재(321)의 폭(SW)에 비해 짧다.
하지만 이에 한정되지 않고, 도 20에 도시된 제 5 실시예와 같이 볼록 부재(322)의 폭(PW)은 단변 부재(321)의 폭(SW)과 대응 또는 동일할 수 있다.
이러한 경우, 상하 방향에 있어서 볼록 부재(322)의 폭(PW)은 상술한 제 1 실시예, 제 1 실시예와 같이 동일하지 않고, 단변 부재(321)의 폭(SW) 변화에 따라 가변된다. 즉, 볼록 부재(322)의 폭(PW)은 단변 부재(321)의 폭(SW)이 하부로 갈수록 좁아지는 변화율과 동일 또는 동기화 되도록 감소한다.
그러나, 볼록 부재(322)의 돌출 길이(A)는 하부로 갈수록 감소하므로, 단변부(320) 내면의 연장 길이(SIL)은 하부로 갈수록 감소한다.
도 21은 장변부 및 단변부 각각에 볼록 부재가 마련된 제 6 실시예에 따른 주형을 도시한 입체도이다. 도 22는 코너가 모따기된 제 7 실시예에 따른 주형을 도시한 입체도이다. 도 23은 제 7 실시예에 따른 주형이 단변부를 도시한 입체도이다.
상기에서는 주형의 단변부(320)가 볼록 부재(322)를 포함하는 구성으로 설명하였다. 즉, 단변부(320)의 내면이 주형(300)의 내측 방향으로 돌출 또는 볼록한 형상인 것을 설명하였다.
하지만, 이에 한정되지 않고, 주형(300)의 장변부(310)가 볼록 부재 (312) 를 포함할 있다. 즉, 도 21에 도시된 제 6 실시예와 같이, 장변부(310)는 단변부(320)와 교차 또는 직교하도록 X 축 방향으로 연장 형성된 장변 부재(311) 및 장변 부재(311)의 내면으로부터 주형(300)의 내부 공간 방향 또는 Y 축 방향으로 돌출 형성되며, 장변 부재(311)의 연장 방향인 X 축 방향으로 연장 형성된 볼록 부재(312)를 포함한다.
그리고, 장변부(310)의 볼록 부재(312)는 도 5, 도 9 내지 도 8 내지 도 20에서 설명한 제 1 내지 제 5 실시예들의 적용이 가능하다.
제 6 실시예에서는 장변부(310) 및 단변부(320) 각각이 블록 부재(312, 322)를 포함하나, 이에 한정되지 않고, 장변부(310)에만 볼록 부재(312)가 마련될 수 있다(미도시).
상술한 바와 같이, 단변부(320)의 내면이 주형(300)의 내부 공간 방향으로 돌출 또는 볼록하도록 형성하는 것은, 도 22에 도시된 제 7 실시예와 같은 챔퍼드 주형(CHAMFERED MOLD)에 적용될 수 있다.
이하, 제 7 실시예에 따른 주형(300)에 대해 설명하며, 상술한 실시예들과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 설명한다.
제 7 실시예에 따른 주형(300)은, 각각이 일 방향으로 연장 형성되며, 연장 방향과 교차 또는 직교하는 방향으로 이격 설치된 한 쌍의 장변부(310) 및 각각이 장변부(310)와 교차 또는 직교하는 방향으로 연장 형성되며, 그 연장 방향과 교차 또는 직교하는 방향으로 이격 설치된 한 쌍의 단변부(320)를 포함한다.
단변부(320)는 주형(300)의 내부 방향으로 돌출된 돌출 부재(323)를 포함한다. 즉, 제 7 실시예에 따른 단변부(320)는 Y 축 방향으로 연장 형성된 단변 부재(321), 단변 부재(321)의 Y 축 방향의 양 가장자리의 내측면으로부터 주형(300)의 내부 공간 방향으로 연장 형성된 한 쌍의 돌출 부재(323) 및 한 쌍의 돌출 부재(323) 사이에서 단변 부재(321)의 내면으로부터 주형(300)의 내부 공간 방향 또는 X 축 방향으로 돌출 형성된 볼록 부재(322)를 포함한다.
돌출 부재(323)는 주형(300)에 모따기를 형상을 만드는 구성으로서, 모따기 돌출 부재(323)으로 명명될 수 있다.
여기서, 단변부(320)의 볼록 부재(322)는 도 5, 도 9 내지 도 8 내지 도 20에서 설명한 제 1 내지 제 5 실시예들의 적용이 가능하다.
또한, 챔퍼드 주형(CHAMFERED MOLD)에 있어서, 볼록 부재(322)가 장변부(310)에도 추가로 마련되거나, 장변부(310)에만 마련될 수도 있다.
상술한 실시예들에서는 주형(300)이 서로 길이가 다른 장변부(310)와 단변부(320)로 구성되어, 대략 직사각형의 형상인 것을 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 주형(300)을 그 형상이 정사각형의 형상일 수도 있다.
상술한 실시예들에서는 단변부(320)가 단변 부재(321)와 볼록 부재(322)로 분리 구성되거나, 장변부(310)가 장변 부재(311) 및 볼록 부재(312)로 분리 구성되는 것으로 설명하였다. 하지만, 단변 부재(321)와 볼록 부재(322)는 일체형의 구성이고, 장변 부재(311)와 볼록 부재(312)는 일체형의 구성일 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 주형(300)에 의하면, 종래에 비해 응고셸(C)의 수축에 따른 표면 결함 및 브레이크 아웃을 억제 또는 방지할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들에 따른 주형(300)은 종래에 비해 응고셸(C)의 수축에 대한 보상율이 향상된다. 특히, 본 발명의 실시예들에 따른 주형(300)은 종래에 비해 응고셸(C)의 단변 방향의 수축에 대한 보상율이 향상된다. 따라서, 주형(300) 내면과 응고셸(C) 간의 갭(gap) 발생을 억제하거나 방지할 수 있어, 이로 인한 응고 지연 현상을 억제하거나 방지할 수 있다.
또한, 단변부(320) 측면의 경사도를 더 크게 하지 않더라도, 응고셸(C)의 단변 방향의 수축 보상율을 향상시킬 수 있다.
한편, 종래에는 응고셸(C)의 단변 방향의 수축 보상율 증가를 위해 단변부(320)의 설치 경사율을 더 크게 하는데, 이때 주편의 단변과 주형 단변부(320) 간의 마모가 발생되며, 이에 따라 주형(300)의 수명이 줄어들고, 주편의 품질이 저하되는 문제가 있다.
하지만, 본 발명의 실시예들에서는 단변부(320)의 설치 경사율을 더 크게하지 않고도, 응고셸(C)의 단변 방향의 수축 보상율을 향상시킬 수 있어, 마모에 의한 주형(300) 손상을 억제 또는 방지할 수 있다.
300: 주형 310: 장변부
320: 단변부 322: 볼록 부재

Claims (17)

  1. 내부 공간으로 주입된 용강을 응고시키는 주형으로서,
    상기 내부 공간을 가지는 바디; 및
    상기 바디의 내면으로부터 상기 내부 공간 방향으로 돌출 형성되며, 하측으로 갈수록 상기 내면으로부터 내부 공간 방향으로의 돌출 길이가 감소하는 볼록 부재;
    를 포함하고,
    상기 바디는,
    각각이 일 방향으로 연장 형성되고, 연장 방향과 교차하는 방향으로 마주 보도록 설치된 한 쌍의 장변 부재; 및
    각각이 상기 장변 부재와 교차하도록 연장 형성되어, 상기 한 쌍의 장변 부재 사이를 밀폐하도록 상호 마주보게 설치된 한 쌍의 단변 부재;
    를 포함하고,
    상기 한 쌍의 단변 부재는 하측으로 갈수록 이격 거리가 감소하도록 기울어지게 배치되며,
    상기 한 쌍의 장변 부재와 맞닿는 상기 단변 부재의 측면은 하측으로 갈수록 상기 단변 부재의 폭 방향 중심으로 경사진 경사면이며,
    상기 볼록 부재는 상기 단변 부재에 형성된 주형.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상하 방향으로 상기 볼록 부재의 폭이 동일한 주형.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 볼록 부재의 폭은 하측으로 갈수록 감소하는 주형.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 볼록 부재의 폭이 상기 바디의 폭에 비해 짧은 주형.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 볼록 부재의 폭이 상기 바디의 폭과 동일한 주형.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 볼록 부재의 폭이 하측으로 갈수록 감소하는데 있어서, 일정한 비율로 감소하는 주형.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 바디 내면과 상기 볼록 부재 간의 경계선이 직선인 주형.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 볼록 부재의 폭이 하측으로 갈수록 감소하는데 있어서, 불균일한 비율로 감소하는 주형.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 바디 내면과 상기 볼록 부재 간의 경계선이 곡선인 주형.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 경계선은 상기 볼록 부재의 외측 방향으로 볼록한 형상인 주형.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 경계선은 상기 볼록 부재의 내측 방향으로 오목한 형상인 주형.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 볼록 부재의 상부와 상기 바디의 상부가 동일 높이에 위치하고,
    상기 볼록 부재의 상하 방향 연장 길이는 상기 바디의 상하 방향 연장 길이에 비해 짧은 주형.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 볼록 부재의 상부와 상기 바디의 상부가 동일 높이에 위치하고,
    상기 볼록 부재의 상하 방향 연장 길이는 상기 바디의 상하 방향 연장 길이와 동일한 주형.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바디는 주조되는 주편 모서리에 모따기면을 형성하도록, 상기 단변 부재의 연장 방향의 양측 단부에 형성된 돌출 부재를 포함하는 주형.



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