KR20060127734A

KR20060127734A - 금속의 연속 주조를 위한 액냉식 주형

Info

Publication number: KR20060127734A
Application number: KR1020060018137A
Authority: KR
Inventors: 한스-귄터 보버; 게르하트 휴겐쉬트; 토마스 롤프
Original assignee: 카엠 오이로파 메탈 악티엔 게젤샤프트
Priority date: 2005-06-07
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2006-12-13
Also published as: AU2006200929B2; CA2549685A1; BRPI0601398A; EP1736257B1; MY149100A; ZA200604643B; US20060272794A1; US7467656B2; ATE437709T1; BRPI0601398B1; EP1736257A3; JP2006341312A; DE102005026329A1; DE502006004354D1; RU2006109317A; CN1876275B; RU2393049C2; CA2549685C; AU2006200929A1; EP1736257A2

Abstract

금속의 연속 주조를 위한 액냉식 주형은 구리 또는 구리 합금으로 이루어진 주형 판(1)을 포함하며, 상기 주형 판은 고정 볼트에 의해 각각 어댑터 판 또는 물 박스에 연결되고, 상기 고정 볼트는 냉각제 측면(2)으로부터 섬 모양으로 돌출한 플래토 베이스(3)에 고정되며, 상기 플래토 베이스는 적어도 부분적으로 상기 주형 판(1)과 상기 어댑터 판 또는 상기 물 박스 사이에 형성된 냉각제 갭 내로 돌출하고, 냉각제의 유동 방향(S)에 적합한 유선형 형상을 갖는다. 상기 냉각제 측면(2)은 부분적으로 2개의 인접한 플래토 베이스(3) 사이에 배치되어 상기 냉각제 갭 내로 돌출하는 냉각 리브(4, 5, 6, 7)를 갖는다.

Description

금속의 연속 주조를 위한 액냉식 주형{LIQUID COOLED MOULD FOR CONTINUOUS CASTING OF METAL}

도 1은 플래토 베이스를 바라보는 방향에서 주형 판의 제 1 실시예를 나타낸 배면 사시도.

도 2는 주형 판의 제 2 실시예를 나타낸, 도 1에 상응하는 도면.

도 3은 도 1의 주형 판의 확대도.

도 4는 도 2의 주형 판의 확대도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 주형 판 2: 냉각제 측면

3: 플래토 베이스 4, 5, 6, 7: 냉각 리브

8, 9, 10: 유동 채널

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 금속의 연속 주조를 위한 액냉식 주형에 관한 것이다. 이러한 주형은 DE 102 37 472 A1호에 공지되어 있다. 이러한 주형 판을 연속 주조 장치에 사용하는 경우, 주조 공정으로부터의 높은 열 방출로 인 해 특정 프로세스 파라미터에서는 예기치 않은 높은 열 부하가 나타날 수 있다.

본 발명의 과제는 열에 의한 과부하를 예방하기 위해 그리고 수명을 연장하기 위해 전술한 방식의 액냉식 주형의 냉각 성능을 향상시키는 것이다.

상기 과제는 청구항 1의 특징을 가진 액냉식 주형에 의해 해결된다.

본 발명의 바람직한 실시예는 종속 청구항에 제시된다.

액냉식 주형의 냉각 효과를 국부적으로 높이기 위해, 냉각제 측면은 부분적으로 2개의 인접한 플래토 베이스(plateau base) 사이에 배치되어 냉각제 갭 내로 돌출하는 냉각 리브를 갖는다.

본 발명의 의미에서 냉각 리브는 플래토 베이스와 동일한 방향을 향하 웨브형 돌출부이다. 냉각 리브는 적어도 부분적으로 냉각제 갭 내로 돌출한다. 즉, 그것들은 플래토 베이스와 마찬가지로 냉각제 측면에 대해 돌출해 있다. 냉각 리브의 높이 및 그에 따라 냉각제와의 접촉면은 2개의 냉각 리브들 사이에 냉각제 측면 내에 형성된 홈이 배치됨으로써 증가될 수 있다. 이로 인해, 냉각 리브에 의해 감소되는 유동 횡단면이 적어도 부분적으로 다시 확대됨으로써, 유동 횡단면의 감소 없이도 냉각 리브를 가진 영역에서 개선된 냉각 효과가 얻어진다.

그러나, 기본적으로 냉각제의 유동 속도를 높이기 위해 유동 횡단면을 줄이고자 한다. 이로 인해, 주형 판으로부터 냉각제로의 열 전달이 국부적으로 개선되고, 그에 따라 상기 영역에서 주형의 냉각이 개선된다. 또한, 냉각 리브에 의해 상기 영역에서 냉각면이 커지고, 그로 인해 마찬가지로 냉각이 개선된다.

개선된 냉각에 의해, 상기 영역에서 주형 판의 두께가 감소될 수 있다. 따라서, 용융물을 향한, 소위 고온 측면과 냉각제 사이의 간격이 작아진다. 유동 횡단면 자체도 판 두께의 감소에 의해 좁아지지 않는다. 즉, 냉각제 갭의 폭이 동일하게 유지된다. 횡단면 변동은 제공된 냉각 리브에 의해서만 주어지고, 상기 냉각 리브에 의해 상기 두께가 감소된 영역에서 온도 레벨이 감소된다.

냉각 리브는 특히 주형의 배스(bath) 레벨의 영역에 배치되는데, 그 이유는 경험상 여기에서 최대 열 부하가 나타나기 때문이다.

기본적으로 냉각 리브는 냉각제 갭의 내부에서 압력 손실이 너무 크지 않도록 설계된다. 압력 손실이 너무 클 경우, 증기 기포가 형성되어 열 전달이 현저히 열화될 위험이 있다. 또한, 압력 손실이 너무 클 경우, 냉각제 량의 감소, 즉 체적 흐름의 감소가 나타날 위험이 있다. 체적 흐름은 미리 주어진 최대 압력으로 인해 임의로 증가될 수 없다.

기본적으로 냉각 리브를 냉각제 갭의 내부에 냉각제의 유동 방향에 대해 평행하게 배치될 수 있다. 그러나, 바람직하게는 냉각 리브가 길이 섹션들을 가지며, 상기 길이 섹션들이 유동 방향에 대해 일정한 각을 갖는다. 이 경우, 45°까지의 각도 범위가 바람직하다. 선택된 각은 냉각 리브의 길이에 걸쳐 변동될 수 있다. 즉, 사행선형 연장이 가능하다. 적어도 부분적으로 굴곡 또는 휘어짐에 의해 추가로 난류가 형성될 수 있고, 상기 난류는 주형 판의 냉각제 측면과 냉각제 사이의 열 전달을 개선시킨다. 사행선형 냉각 리브는 그 연장이 유선형 플래토 베 이스의 윤곽에 매칭될 수 있는 장점을 갖는다.

서로 인접한 냉각 리브들 또는 냉각 리브와 인접한 플래토 베이스로 형성된유동 채널들은 본 발명의 바람직한 실시예에서 냉각 리브의 길이에 걸쳐 일정한 횡단면을 가짐으로써, 유동 채널 내부에서 압력 손실이 제한된다.

바람직한 실시예에서 플래토 베이스는 수직 열로 정렬되어 그리고 수평 열로 정렬되어 배치될 수 있고, 2개의 연속하는 수평 열의 플래토 베이스는 수평 방향으로 서로 오프셋되어 배치된다. 이로 인해, 냉각 리브에 의해 발생하는, 냉각제의 높은 압력 손실에 대한 부분적인 보상이 이루어진다. 연속하는 수평 열들이 서로 오프셋되지 않으면서 플래토 베이스를 수평 열 및 수직 열로 배치하는 경우, 맥동하는 냉각제 흐름이 나타나는데, 그 이유는 냉각제 흐름이 유동 방향으로 반복해서 횡단면 축소되고 횡단면 확대되기 때문이다. 이러한 바람직하지 않은 효과는 연속하는 수평 열의 플래토 베이스가 수평 방향으로 서로 오프셋되어 배치됨으로써 감소될 수 있다. 냉각제 흐름의 맥동은 2개의 연속하는 수평 열의 플래토 베이스가 서로 인접한 플래토 베이스의 1/2 수평 간격만큼 서로 오프셋되어 배치될 때 가장 작다. 이러한 배치에서는 유동 저항도 최소이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고로 구체적으로 설명한다.

도 1은 상세히 도시되지 않은 어댑터 판에 고정되는 주형 판(1)을 도시한다. 주형 판(1) 및 어댑터 판은 상세히 도시되지 않은, 금속의 연속 주조를 위한 액냉식 주형의 판 유닛을 형성한다. 주형 판(1)은 구리 또는 구리 합금으로 이루어지고, 바람직하게는 > 350 Mpa의 탄성 한계를 가지며, 기본적으로 보다 낮은 강도를 가질 수 있다. 주형 판(1)은 불균일한 벽 두께를 갖는다. 대안으로서, 주형 판은 전체 길이에 걸쳐 일정한 벽 두께를 갖는다.

주형 판(1)을 냉각제로 냉각시키기 위해, 상기 주형 판(1)과 어댑터 판 사이에 냉각제 갭이 제공된다. 냉각제 갭의 높이는 냉각제 측면(2) 위로 돌출한 플래토 베이스(3)에 의해 결정된다. 플래토 베이스(3)는 실질적으로 마름모형 형상을 갖기 때문에, 유동적으로 냉각제의 유동 방향(S)에 바람직하게 매칭된다. 상기 실시예에서, 플래토 베이스(3)는 주형 판(1)과 일체로 형성되어 있다.

본 발명에 따른 주형 판(1)에서는 냉각제 측면에서 인접한 플래토 베이스(3)들 사이에 부분적으로 냉각 리브(4, 5, 6)가 배치되는 것이 중요하다. 냉각 리브(4, 5, 6, 7)는 실질적으로 냉각제의 유동 방향(S)으로 연장되고, 금속 용융물의 배스(bath) 레벨의 영역에 배치된다. 이 실시예에서 냉각 리브(4, 5, 6, 7)는 3개의 플래토 베이스를 포함하는 높이 범위에 걸쳐 연장된다. 냉각 리브(4, 5, 6, 7)는 기본적으로 유동 방향(S)으로 정렬되지만, 그들은 사행선형으로 연장한다. 즉, 다수의 굴곡을 갖는다. 굴곡의 위치는 플래토 베이스(3)의 배치에 매칭된다. 따라서, 일정한 횡단면을 가진 유동 채널(8, 9, 10)이 주어진다. 유동 채널(8, 9, 10)은 서로 인접한 냉각 리브(4, 5, 6, 7)에 의해 형성될 뿐만 아니라, 인접한 플래토 베이스(3)에 있는 냉각 리브(4, 5, 6, 7)에 의해서도 형성된다.

플래토 베이스(3)는 수직 열(V)로 정렬되어 배치되고 수평 열(H1, H2)로도 정렬되어 배치된다. 2개의 연속하는 수평 열(H1, H2)의 플래토 베이스(3)는 수평 방향으로 서로 오프셋되어 배치된다. 이 실시예에서는 수평 열(H1, H2)의 플래토 베이스들이 1/2 수평 간격(H) 만큼 서로 오프셋되어 배치된다.

도 2의 주형 판(1a)은 도 1의 주형 판에 실질적으로 상응하며, 다만 2개의 연속하는 수평 열(H3, H4)의 플래토 베이스(3)가 수평 방향으로 서로 오프셋되지 않는다는 점이 다르다.

도 3은 냉각 리브(4, 5, 6, 7)를 구비한 주형 판(1) 영역의 확대도를 도시하며, 여기서는 냉각 리브(4, 5, 6, 7) 및 유동 채널(8, 9, 10)의 연장이 명확히 나타난다. 상이한 유동 채널(8, 9, 10)의 폭은 그 전체 길이에 걸쳐 실질적으로 일정한 한편, 냉각 리브(4, 5, 6, 7)의 폭은 그 길이에 걸쳐 변할 수 있으며, 특히 도 4에 잘 나타난, 냉각 리브의 섬형 영역이 주어질 수 있다.

도 4에 도시된 플래토 베이스(3)의 다른 방식의 배치에 의해, 냉각 리브 및 유동 채널의 다른 패턴이 주어진다. 2개의 플래토 베이스의 수평 간격에 따라 2개 내지 4개의 냉각 리브가 나란히 배치되며, 상기 냉각 리브는 그 길이에 걸쳐 두꺼워지고 가늘어진다. 이 실시예에서, 냉각 리브는 상이한 길이를 갖는다. 이것은 냉각 리브(6a, 7a)에 의해 가장 잘 나타난다. 냉각 리브(6a)는 플래토 베이스(3)와 유사한 윤곽을 갖기 때문에, 인접한 냉각 리브(7a) 보다 훨씬 짧다. 냉각 리브(6a)와 대략 동일한 높이에 2개의 다른 냉각 리브(6b, 6c)가 있다. 이 냉각 리브(6b, 6c)는 전체 윤곽이 베이스형 냉각 리브(6a)에 대략 상응하지만, 유동 방향으로 중심에서 분할되어 있어서, 냉각 리브(6b, 6c) 사이에 유동 채널이 생긴다. 대략 도면 좌측에 훨씬 더 좁은 플래토 베이스형 냉각 리브(6d)가 도시된다. 각각의 냉각 리브 또는 유동 채널의 정확한 윤곽은 유동적 요구 조건으로부터 주어지고 개 별적으로 각각의 주형 판에, 즉 실질적으로 플래토 베이스(3)의 배치에 매칭된다.

도면 우측에는, 2개의 플래토 베이스(3)가 유동 방향으로, 즉 수직 방향으로 차례로 놓여 유동 방향으로 연장된 냉각 리브(11)에 의해 서로 연결되는 것이 나타난다.

본 발명에 따르면, 액냉식 주형의 냉각 성능을 향상시킴으로써, 열에 의한 과부하를 예방하고 수명을 연장시킬 수 있다.

Claims

구리 또는 구리 합금으로 이루어진 주형 판(1, 1a)을 포함하며, 상기 주형 판은 고정 볼트에 의해 각각 어댑터 판 또는 물 박스에 연결되고, 상기 고정 볼트는 냉각제 측면(2)으로부터 섬 모양으로 돌출한 플래토 베이스(3)에 고정되며, 상기 플래토 베이스는 적어도 부분적으로 상기 주형 판(1, 1a)과 상기 어댑터 판 또는 상기 물 박스 사이에 형성된 냉각제 갭 내로 돌출하고, 냉각제의 유동 방향(S)에 매칭된 유선형 형상을 갖는, 금속의 연속 주조를 위한 액냉식 주형에 있어서, 상기 냉각제 측면(2)은 부분적으로 2개의 인접한 플래토 베이스(3) 사이에 배치되어 상기 냉각제 갭 내로 돌출하는 냉각 리브(4, 5, 6, 6a-d, 7, 7a, 11)를 갖는 것을 특징으로 하는 금속의 연속 주조를 위한 액냉식 주형.
제1항에 있어서, 상기 주형 판은 상기 냉각 리브(4, 5, 6, 6a-d, 7a, 11)의 영역에 감소된 벽 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 금속의 연속 주조를 위한 액냉식 주형.
제2항에 있어서, 상기 냉각 리브(4, 5, 6, 6a-d, 7, 7a, 11)는, 이 냉각 리브(4, 5, 6, 6a-d, 7, 7a, 11)를 구비한 영역에서의 상기 냉각제 갭의 유동 횡단면이 냉각 리브(4, 5, 6, 6a-d, 7, 7a, 11) 없는 영역에서의 유동 횡단면에 상응하는 것을 특징으로 하는 금속의 연속 주조를 위한 액냉식 주형.
제2항에 있어서, 상기 유동 횡단면은 상기 냉각 리브(4, 5, 6, 6a-d, 7, 7a, 11)에 의해 감소되는 것을 특징으로 하는 금속의 연속 주조를 위한 액냉식 주형.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각 리브(4, 5, 6, 6a-d, 7, 7a)는 배스 레벨의 높이 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 금속의 연속 주조를 위한 액냉식 주형.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각 리브는 상기 유동 방향(S)에 대해 평행한 것을 특징으로 하는 금속의 연속 주조를 위한 액냉식 주형.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각 리브(4, 5, 6, 6a-d, 7, 7a)는 상기 유동 방향(S)에 대해 일정한 각으로 배치된 종방향 섹션을 갖는 것을 특징으로 하는 금속의 연속 주조를 위한 액냉식 주형.
제7항에 있어서, 상기 냉각 리브(4, 5, 6, 6a-d, 7, 7a)는 그 길이 방향으로 사행선형으로 연장되는 것을 특징으로 하는 금속의 연속 주조를 위한 액냉식 주형.
제8항에 있어서, 상기 사행선형 냉각 리브(4, 5, 6, 6a-d, 7, 7a)는 그 연장이 상기 플래토 베이스(3)의 윤곽에 매칭되는 것을 특징으로 하는 금속의 연속 주 조를 위한 액냉식 주형.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 서로 인접한 냉각 리브(4, 5, 6, 6a-d, 7, 7a)에 의해 그리고 냉각 리브(4, 6)와 인접한 플래토 베이스(3)에 의해 유동 방향으로 일정한 횡단면을 가진 유동 채널(8, 9, 10)이 형성되는 것을 특징으로 하는 금속의 연속 주조를 위한 액냉식 주형.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플래토 베이스(3)가 수직 열(V)로 정렬되고 수평 열(H1, H2)로 정렬되어 배치되고, 2개의 연속하는 수평 열(H1, H2)의 상기 플래토 베이스(3)는 수형 방향으로 서로 오프셋되어 배치되는 것을 특징으로 하는 금속의 연속 주조를 위한 액냉식 주형.
제11항에 있어서, 2개의 연속하는 수평 열(H1, H2)의 상기 플래토 베이스(3)는 서로 인접한 플래토 베이스(3)의 1/2 수평 간격(H) 만큼 서로 오프셋되어 배치되는 것을 특징으로 하는 금속의 연속 주조를 위한 액냉식 주형.