KR20050074889A - 액냉식 몰드 - Google Patents

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KR20050074889A
KR20050074889A KR1020040086164A KR20040086164A KR20050074889A KR 20050074889 A KR20050074889 A KR 20050074889A KR 1020040086164 A KR1020040086164 A KR 1020040086164A KR 20040086164 A KR20040086164 A KR 20040086164A KR 20050074889 A KR20050074889 A KR 20050074889A
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mold plate
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후겐슈트게르하르트
부를라게르라인홀드
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카엠 오이로파 메탈 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 고정 볼트(6)에 의해 지지 구조물(2)에 연결된, 구리 또는 구리 합금으로 이루어진 몰드 플레이트(1) 또는 몰드 관을 포함하는, 금속의 연속 주조를 위한 액냉식 몰드에 관한 것이다. 몰드 플레이트(1) 또는 몰드 관 및 지지 구조물(2)은 클램핑 없이 서로 연결되어 있으며, 상기 지지 구조물(2)과 몰드 플레이트(1) 또는 몰드 관 사이에는 작동 갭(18)이 존재한다.

Description

액냉식 몰드{LIQUID COOLED MOULD}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 액냉식 몰드에 관한 것이다.
연속 주조를 위해 구리로 이루어진 몰드 플레이트 또는 몰드 관은 통상적으로 나사 연결에 의해 지지 구조물과 연결된다. 지지 구조물은 물 탱크 또는 어댑터 플레이트일 수 있다. DE 195 81 604 T1 호에는 금속용 연속 주조 몰드가 공지되어 있는데, 여기서는 구리 또는 구리 재료로 이루어진 균일한 두께의 몰드 플레이트 또는 몰드 관은 다수의 볼트에 의해 강으로 이루어진 지지 플레이트와 연결되어 있다. 주조 동작 중에 몰드 플레이트 또는 몰드 관의 열 팽창으로 인해, 특히 짧은 볼트에서 개별 볼트의 무시할 수 없는 휨 하중 및 인장 하중이 나타난다. 몰드 플레이트 또는 몰드 관에 대한 볼트의 고정 방식에 따라, 용접된 볼트에서 용접 결합이 파괴될 수 있거나 또는 나사로 조여진 볼트에서 나사선의 과부하가 나타날 수 있다. 극단의 경우, 몰드 플레이트 또는 몰드 관에 균열이 발생할 수 있다. 이것을 피하기 위해, DE 195 81 604 T1 호에서는 몰드 플레이트를 미끄럼 배치로 지지 플레이트와 볼트 연결함으로써, 몰드 플레이트 또는 몰드 관이 지지 플레이트에 대해 측면으로 이동 가능하게 한다. 이것은 미끄럼 고정 수단의 사용에 의해 이루어지고 지지 플레이트 내의 관통구의 초과 치수 설계에 의해 이루어진다. 볼트 및 그에 따라 몰드 플레이트 또는 몰드 관의 측면 또는 2차원 이동은 가능하다. 이러한 조치에 부가해서, 높은 온도에서도 볼트의 초기 응력을 유지하기 위해, 스프링 와셔를 바람직하게는 스택 배치한다. 상기 스프링 와셔는 전동 기술적인 면에서 볼 때 일정한 자유도를 가진 링크 부품으로서, 즉 슬라이딩 시이트로서 사용된다. 이 해결책의 단점은 강 스프링 와셔의 사용이 스프링 부품 사이의 적지 않은 정마찰을 발생한다는 것이다. 스프링 와셔와 지지 플레이트 그리고 몰드 플레이트 또는 몰드 관 사이의 다수의 접촉면으로 인해, 정마찰력이 가산되므로, 몰드 플레이트/몰드 관의 응력 없는 상대 변위가 이루어질 수 없다. 기본적으로, 열적 및 기계적으로 유도된 응력의 중첩은 몰드 플레이트 또는 몰드 관의 부하를 증가시키며, 이는 결국 몰드의 조기 고장 및 수명 단축을 야기한다.
본 발명의 과제는 지지 구조물에 대해 측면으로 몰드 플레이트 또는 몰드 관의 거의 응력 없는 변위/변형이 가능하도록 구성된, 금속의 연속 주조를 위한 액냉식 몰드를 제공하는 것이다.
상기 과제는 본 발명에 따라 청구항 1의 특징에 의해 해결된다.
본 발명에 따른 몰드에서는 몰드 플레이트 또는 몰드 관과 지지 구조물이 클램핑 없이 고정 볼트에 의해 서로 연결된다. 즉, 예컨대 물 탱크, 중간 플레이트 또는 어댑터 플레이트일 수 있는 지지 구조물과 이것에 고정된 몰드 플레이트 또는 몰드 관 사이에 작동 갭이 존재한다. 상기 작동 갭의 폭은 제조 가능성의 범주에서 가급적 작게 선택되고, 몰드 플레이트/몰드 관과 지지 구조물이 클램핑 없이 서로 연결되는 것만이 보장되면 된다. 몰드 플레이트/몰드 관이 작동 갭의 영역에서 지지 구조물과 간격을 두고 배치된다. 기본적으로, 몰드 플레이트/몰드 관이 측면으로, 즉 지지 구조물에 대해 평행하게 제한적으로 변위 가능하다. 이것은 지지 구조물 또는 지지 플레이트 내의 관통구의 초과 치수 설계에 의해 이루어진다. 물론, 몰드 플레이트/몰드 관이 작동 갭에 의해 클램핑 없이 상기 측면 이동 평면 내에서 변위될 수 있다는 것이 중요하다. 작동 갭의 폭은, 몰드 플레이트/몰드 관이 지지 구조물로부터 최대값 이상 상승될 수 없으며 몰드에 의해 형성되는 몰드 챔버의 방향으로 변위될 수 없도록 제한된다.
특히, 청구항 2에 따라 몰드 플레이트/몰드 관과 지지 구조물의 서로를 향한 표면들 사이에 작동 갭을 형성하면, 몰드 플레이트/몰드 관과 지지 구조물 사이의 직접적인 접촉이 생기지 않을 수 있는데, 그 이유는 이것들이 적어도 작동 갭의 폭에 의해 서로 간격을 두고 배치되기 때문이다.
청구항 3의 범주에서, 작동 갭은 2/10 ㎜ 보다 작은 폭을 갖는다. 바람직하게는 작동 갭은 1/10 ㎜ 보다 작은 폭을 갖는다. 작동 갭은 실온에서 뿐만 아니라 주조 공정 동안에도 존재한다. 몰드 플레이트/몰드 관이 클램핑력 및 몰드 내의 페로스태틱(ferrostatic) 압력에 의해 지지 구조물에 대해 가압되면, 작동 갭은 경우에 따라 몰드 플레이트/몰드 관 반대편의 지지 구조물 측면 상으로, 즉 볼트 헤드 또는 조여진 너트와 지지 구조물 사이의 영역 내로 변위된다. 이 경우에도 클램핑은 이루어지지 않는다. 법선력에 따라 발생하는, 몰드 플레이트/몰드 관과 지지 구조물의 서로를 향한 표면 사이의 마찰력만이 극복되면 된다.
청구항 4의 특징에 따라, 고정 볼트는 일정한 조임 깊이 까지 몰드 플레이트/몰드 관 내로 조여질 수 있는 스크루 볼트이다. 상기 스크루 볼트는 스토퍼로서 작용하는 볼트 헤드를 갖는다. 작동 갭을 형성하기 위해, 볼트 헤드는 몰드 플레이트/몰드 관에 대한 최소 간격에 미달해서는 안된다. 따라서, 스크루 볼트의 조임 깊이를 제한함으로써 작동 갭 폭을 규정하는 제한 수단이 제공된다. 청구항 5의 실시예에서, 조임 깊이는 스크루 볼트의 볼트 헤드와 몰드 플레이트/몰드 관 사이에 고정된 클램핑 슬리브에 의해 제한된다. 클램핑 슬리브는 볼트 헤드와 몰드 플레이트/몰드 관의 소정 간격에 정확히 매칭되는 길이를 가진 별도의 부품이다. 이러한 배치에서 고정 볼트는 단지 클램핑 슬리브 만을 고정하며 클램핑 슬리브를 둘러싸는 지지 구조물의 영역을 고정하지 않는다.
청구항 6의 실시예에서, 스크루 볼트는 비교적 부드러운 몰드 플레이트/몰드 관내로 직접 조여지지 않고, 몰드 플레이트/몰드 관에 고정된 나사선 삽입부 내로 조여진다. 몰드 플레이트/몰드 관과 나사선 삽입부 사이의 연결이 하중을 받지 않도록 하기 위해, 클램핑 슬리브가 나사선 삽입부에 직접 지지된다.
기본적으로 본 발명의 범주에서는 고정 볼트가 몰드 플레이트/몰드 관과 연결된 나사선 볼트일 수 있다(청구항 7). 즉, 나사선 볼트가 예컨대 용접 또는 나사 결합에 의해 몰드 플레이트/몰드 관에 풀릴 수 없게 또는 풀릴 수 있게 고정될 수 있다. 상기 나사선 볼트는 지지 구조물에서 너트에 의해 안전하게 될 수 있다. 상기 너트는 몰드 플레이트/몰드 관에 대한 일정한 간격까지 나사선 볼트 상에 조여질 수 있다. 너트와 몰드 플레이트/몰드 관 사이의 간격은 몰드 플레이트/몰드 관 사이에 고정된 클램핑 슬리브에 의해 규정될 수 있다(청구항 8). 기본적으로 본 발명의 범주에서 너트와 몰드 플레이트/몰드 관의 후면 사이의 간격이 나사선 볼트에 있는 제한부에 의해 규정될 수 있다. 제한부는 예컨대 나사선 볼트에 부착된 예컨대 순환 칼라 형태의 부품일 수 있다. 나사선 볼트는 반드시 전반적으로 나사선을 가질 필요는 없다. 나사선은 너트가 조여져야 하는 높이 부분에만 제공되면 충분하다. 기본적으로 조임 단부만을 가진 스크루 볼트도 사용될 수 있다. 상기 조임 단부에는 조임 깊이를 제한하기 위한 스토퍼가 접속된다. 이러한 구성에서는 별도의 클램핑 슬리브가 필요 없다. 반대의 경우 너트와 클램핑 슬리브는 단일 유닛을 형성하여 나사선 볼트 상에 조여질 수 있다.
청구항 10의 실시예에서, 클램핑 슬리브와 너트 또는 볼트 헤드 사이에는 스프링 부품이 배치된다. 상기 스프링 부품은 특히 와셔 또는 휘어진 또는 파형의 스프링 와셔이다. 주조 동작 중에 몰드 플레이트 또는 몰드 관의 변형에 의해 또는 다른 외부 영향에 의해, 지지 구조물과 몰드 플레이트/몰드 관 사이의 작동 갭이 주어지지 않으면, 스프링 부품에 의해 몰드 플레이트/몰드 관과 지지 구조물의 비가요성(non-flexible) 클램핑이 방지된다.
모든 실시예에서, 볼트 헤드 또는 너트의 직경은 지지 구조물을 통과하는 관통구의 직경 보다 크게 설정되기 때문에, 몰드 플레이트/몰드 관은 확실하게 위치 설정된다. 몰드 플레이트/몰드 관 또는 상기 몰드 플레이트/몰드 관과 나사 결합되는 고정 볼트의 정지면들 사이의 마찰 계수를 줄이기 위해, 서로 상대 변위 가능한 면에 미끄럼 보조부를 배치한다. 상기 미끄럼 보조부는 지지 구조물에 뿐만 아니라 클램핑 슬리브의 몰드 플레이트/몰드 관에 배치될 수 있다. 미끄럼 보조부는 특히 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 기초로 하는 코팅일 수 있다. 미끄럼 디스크의 사용도 가능하다.
개별 연결 영역에서 몰드 플레이트 또는 몰드 관과 지지 구조물 사이의 상대 운동을 위해, 고정 볼트 또는 상기 고정 볼트를 둘러싸는 클램핑 슬리브가 그러한 상대 변위를 허용하는 것이 중요하다. 고정 볼트는 기본적으로 충분한 방사방향 유격을 가지고 지지 구조물의 관통구를 관통한다.
본 발명의 범주에서 몰드 플레이트/몰드 관과 지지 구조물 사이에 냉각제 흐름에 의해 과압이 형성되고, 상기 냉각제의 압력이 몰드 플레이트/몰드 관을 지지 구조물의 표면으로부터 멀리 가압함으로써, 소정 작동 갭이 유지되면 특히 바람직하다. 냉각제가 작동 갭 내로 침투할 수 있음에도 불구하고, 상기 작동 갭은 본 발명의 의미에서 냉각제 채널로 형성되는 것이 아니라 훨씬 더 작은 폭을 갖는다. 작동 갭은 냉각제 채널을 제한하는 스트립들 사이에 배치된다. 기본적으로 본 발명의 범주에서, 특히 높은 열 부하가 예상되는 부분 영역에서 상대 운동을 가능하게 하기 위해, 몰드 플레이트/몰드 관의 부분 영역만이 클램핑 없이 본 발명의 의미로 서로 연결되는 한편, 몰드 플레이트/몰드 관의 다른 부분 영역에서는 다른 고정 방식이 선택된다. 이로 인해, 몰드 플레이트/몰드 관과 지지 구조물 사이에 높은 연결 강성을 가진 고정 베어링 또는 고정 베어링 영역 및 낮은 연결 강성을 가진 느슨한 베어링 또는 느슨한 베어링 영역을 형성하는 것도 가능하다. 높은 강성의 연결 영역에 의해, 작은 마찰 계수를 가진 또는 본 발명의 범주에서 제시되는 바와 같이 클램핑 없이 서로 연결되는 영역들에서 몰드 플레이트/몰드 관의 열 팽창이 이루어질 수 있다.
이하, 본 발명을 첨부한 도면에 도시된 실시예를 참고로 구체적으로 설명한다
도 1은 지지 구조물의 부품으로서 지지 플레이트(2)에 고정된 몰드 플레이트(1)의 부분 단면도이다. 몰드 플레이트 및 지지 플레이트(2)는 상세히 도시되지 않은 금속의 연속 주조를 위한 액냉식 몰드의 플레이트 유닛을 형성한다. 몰드 플레이트(1)는 바람직하게는 350 ㎫ 이상의 연신 한계를 가진 구리 또는 구리 합금으로 이루어진다. 몰드 플레이트(1)의 냉각을 위해, 지지 플레이트(2)와 몰드 플레이트(1) 사이에는 냉각제 갭(3)이 배치된다. 냉각제 갭(3)은 몰드 플레이트(1) 내에 있으며, 상기 냉각제 갭(3)의 폭은 몰드 플레이트(1)의 냉각제 측면 상에서 섬 모양으로 돌출한 플래토우 베이스(5: plateau base)의 높이에 의해 결정된다. 플래토우 베이스(5)는 유선형일 수 있으며 그 주위로 냉각제가 흐른다. 이 실시예에서는 플래토우 베이스(5)가 몰드 플레이트(1)와 일체형으로 형성된다. 도시된 냉각 플레이트(1)의 플래토우 베이스(5) 내로 고정 볼트(6)가 맞물린다. 이를 위해, 플래토우 베이스(5)내에는 나사선 삽입부(7)가 고정되어 있으며, 이 삽입부 내로 상기 고정 볼트(6)가 조여진다.
고정 볼트(6)는 지지 플레이트(2) 내의 관통구(8)를 관통한다. 고정 볼트(6)의, 6각형으로 형성된 볼트 헤드(9)는 와셔(10) 및 클램핑 슬리브(12)의 칼라(11)를 통해 지지 플레이트(2)의 후방 정지면(13)에 지지된다. 클램핑 슬리브(12)는 관통구(8) 내로 연장되고 고정 볼트(6)의 샤프트(14)에 의해 센터링된다. 클램핑 슬리브(12)는 나사선 삽입부(7)의 링 섹션(15)상에 지지된다. 이 실시예에서 링 섹션(15)은 관통구(8)내로 돌출한다. 관통구(8) 또는 고정 볼트(6)의 중심 종축(MLA)의 방향으로 연장된 링 섹션(15), 클램핑 슬리브(12) 및 와셔(10)의 길이는 지지 플레이트(2)와 몰드 플레이트(1)의 서로를 향한 표면(16, 17)들 사이에 작은 폭(B)의 작동 갭(18)이 남도록 설정된다. 몰드 플레이트(1)는 상기 나사 고정 부분에서 지지 플레이트(2)에 접촉하지 않는다.
도 2는 냉각 플레이트(1)가 지지 플레이트(2)에 대해 측면으로 변위된, 도 1의 부분 단면도를 도시한다. 여기서, 작동 갭(18)의 폭(B)은 동일하게 유지된다. 상기 변위는 도시된 좌표계에서 X-방향으로 값 X 만큼 이루어진다. 동일한 방식으로 Y-방향으로의 변위도 가능하며, 상기 변위의 정도는 관통구(8)의 초과량에 의해 결정된다. Z-방향은 지지 구조물 또는 지지 플레이트(2)의 방향으로의, 즉 고정 볼트(6)의 중심 종축(MLA)의 방향으로의 몰드 플레이트(1)의 변위에 상응한다. Z-방향으로의 변위는 좁은 작동 갭에 의해 가급적 작게 유지되어야 하며 X-방향 및 Y-방향으로의 변위 보다 작다.
도 3의 실시예는, 와셔가 제공되지 않으므로 볼트 헤드(9)가 클램핑 슬리브(12)의 칼라(11)상에 직접 지지된다는 점에서 도 1 및 2의 실시예와 다르다. 고정 볼트(6)의 샤프트(14)는 상응하게 짧게 구현된다.
도 4의 실시예는, 고정 볼트(19)가 다른 방식으로 형성된다는 점이 도 1의 실시예와 다르다. 상기 고정 볼트(19)는 관통구(8)내로 돌출하는 원통형 샤프트(20), 즉 어느 정도 클램핑 슬리브로서 작용하는 원통형 샤프트(20)를 갖는다. 샤프트(20)의 길이는 고정 볼트(19)가 조여질 때 상기 샤프트가 나사선 삽입부(7)의 링 섹션(15)에 직접 접촉하도록 설정된다. 이로 인해, 한편으로는 와셔가, 그리고 다른 한편으로는 클램핑 슬리브가 필요 없게 된다. 조립은 매우 신속하며 간단하게 이루어질 수 있다. 부품 다양성도 감소된다. 이 실시예에서도 샤프트(20)의 외경은 관통구(8)의 내경 보다 작게 선택되므로, 몰드 플레이트(1)가 지지 플레이트(2)에 대해 X-방향 및 Y-방향으로 측면 변위될 수 있다. 작동 갭(18)의 폭(B)은 링 섹션, 샤프트(20) 및 관통구(8)의 길이 매칭에 의해 결정되고 정확하게 규정된다.
본 발명에 따르면, 지지 구조물에 대해 측면으로 몰드 플레이트 또는 몰드 관의 거의 응력 없는 변위/변형이 가능하도록 구성된, 금속의 연속 주조를 위한 액냉식 몰드가 제공된다.
도 1 및 도 2는 나사 연결 부분에서 지지 플레이트 및, 상기 지지 플레이트에 대해 2개의 상이한 상대 위치를 가진 몰드 플레이트의 횡단면도.
도 3은 제2 실시예로서, 나사 고정 부분에서 몰드 플레이트와 지지 플레이트의 단면도.
도 4는 제2 실시예로서, 나사 고정 부분에서 몰드 플레이트와 지지 플레이트의 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 몰드 플레이트 2: 지지 플레이트
3: 냉각제 갭 4: 냉각제 측
5: 플래토우 베이스 6, 19: 고정 볼트
7: 나사선 삽입부 8: 관통구
9: 볼트 헤드 10: 와셔
11: 칼라 12: 클램핑 슬리브
13: 정지면 14, 20: 샤프트
15: 링 섹션 16, 17: 표면
18: 작동 갭 MLA: 중심 종축
B, S : 폭

Claims (10)

  1. 고정 볼트(6, 19)에 의해 지지 구조물(2)에 연결된 구리 또는 구리 합금으로 이루어진 몰드 플레이트(1) 또는 몰드 관을 포함하는, 금속의 연속 주조를 위한 액냉식 몰드에 있어서,
    상기 몰드 플레이이트(1) 또는 몰드 관과 지지 구조물(2)은 클램핑 없이 고정 볼트(6, 19)에 의해 서로 연결되고, 상기 지지 구조물(2)과 몰드 플레이트(1) 또는 몰드 관 사이에는 작동 갭(18)이 존재하는 것을 특징으로 하는 액냉식 몰드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 작동 갭(18)은 몰드 플레이트(1) 또는 몰드 관 및 지지 구조물(2)의 서로를 향한 표면(16, 17)들 사이에 있는 것을 특징으로 하는 액냉식 몰드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 작동 갭(18)의 폭(B)은 0.2 ㎜ 보다 작은 것을 특징으로 하는 액냉식 몰드.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 볼트(6, 19)는 몰드 플레이트(1) 또는 몰드 관내로 규정된 조임 깊이까지 조여질 수 있는 스크루 볼트인 것을 특징으로 하는 액냉식 몰드.
  5. 제4항에 있어서, 상기 조임 깊이는 클램핑 슬리브(12)에 의해 제한되며, 상기 클램핑 슬리브(12)는 스크루 볼트(6)의 볼트 헤드(9)와 몰드 플레이트(1) 또는 몰드 관 사이에 고정되는 것을 특징으로 하는 액냉식 몰드.
  6. 제5항에 있어서, 상기 스크루 볼트(6)는 몰드 플레이트(1) 또는 몰드 관 내의 나사선 삽입부(7)내로 조여지고, 상기 클램핑 슬리브(12)는 나사선 삽입부(7)에 지지되는 것을 특징으로 하는 액냉식 몰드.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 볼트는 몰드 플레이트 또는 몰드 관에 연결된 나사선 볼트이고, 상기 나사선 볼트는 너트에 의해 안전하게 되며, 상기 너트는 몰드 플레이트/몰드 관에 대한 규정된 간격까지 나사선 볼트 상으로 조여질 수 있는 것을 특징으로 하는 액냉식 몰드.
  8. 제7항에 있어서, 상기 간격은 몰드 플레이트/몰드 관과 너트 사이에 고정된 클램핑 슬리브에 의해 규정되는 것을 특징으로 하는 액냉식 몰드.
  9. 제7항에 있어서, 상기 간격은 나사선 볼트에 있는 제한부에 의해 규정되는 것을 특징으로 하는 액냉식 몰드.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클램핑 슬리브(12)와 상기 너트 또는 상기 볼트 헤드 사이에는 스프링 부품(10)이 배치되는 것을 특징으로 하는 액냉식 몰드.
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