KR100368279B1 - 쌍롤형박판주조장치의냉각롤표면에의딤플형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용융 금속을 두 개의 냉각롤 사이로 주입하여 롤과의 접촉을 통해 급속응고시켜 박판을 제조하는 쌍롤형 박판주조장치의 냉각롤 표면을 처리하는 방법에 관한 것으로서, 쌍롤형 박판주조장치의 냉각롤 표면에 형성되는 딤플의 불규칙한 배열, 딤플간 거리의 최소화 및 딤플면적의 최대화를 보다 짧은시간에 보다 경제적으로 달성할 수 있는 쌍롤형 박판주조장치의 냉각롤 표면에의 딤플형성방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 포토 에칭법에 의해 쌍롤형 박판주조장치의 냉각롤 표면에 딤플을 형성하는 방법에 있어서,

롤 표면을 전처리하는 단계; 전처리된 롤 표면에 감광액을 도포한 후, 건조하는 단계; 상기와 같이 건조한 후, 회전하고 있는 롤 표면(건조된 감광액 표면)에 불투명 잉크를 액적분무법에 의해 분무하여 불규칙한 잉크액적을 형성하는 단계; 자외선 노광처리를 한 후, 불투명한 잉크 액적을 세척한 다음, 현상액으로 현상하는 단계;

상기와 같이 현상이 완료된 후 에칭액을 분사하여 에칭시키는 단계; 및 염기성 용액으로 탈막처리하는 단계를 포함하여 구성되는 쌍롤형 박판주조장치의 냉각롤 표면에의 딤플형성방법을 그 요지로 한다.

Description

쌍롤형 박판주조장치의 냉각롤 표면에의 딤플형성방법{METHOD FOR FORMING DIMPLE ON COOLING ROLL SURFACE OF STRIP CASTING APPARATUS}

본 발명은 용융 금속을 두 개의 냉각롤 사이로 주입하여 롤과의 접촉을 통해 급속응고시켜 박판을 제조하는 쌍롤형 박판주조장치의 냉각롤 표면을 처리하는 방법에관한 것으로서, 보다 상세하게는 포토 에칭법에 의해 쌍롤형 박판주조장치의 냉각롤 표면에 딤플(dimple)을 형성하는 방법에 관한 것이다.

일반적인 쌍롤형 박판주조 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 턴디쉬(3)내의 용강을 노즐(4)을 통해 두 개의 롤(1)과 롤 측면에 부착된 에지댐(2)으로 형성되는 공간에 공급하여 용강풀(5)이 형성되게 한 후, 롤(1)을 회전시키면서 롤과 용강의 접촉을 통해 롤 내부로의 열유출(heat flux)에 의해 용강을 급속응고시켜 주편(6)을 제조하는 장치이다.

도 1에서 부호 7은 가이드 롤을 나타낸다.

이와 같이 제조된 주편은 2∼6mm 정도로 얇은 주편이기 때문에 초기에 형성된 응고쉘은 주편의 표면성상에 큰 영향을 미친다. 롤 표면에 응고된 초기의 응고쉘이 두께가 불균일하게 되면 제조된 주편 표면에 표면균열이나 겹침흠 등과 같은 여러 가지 결함을 유발시키며 최종제품에까지 영향을 미친다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 냉각롤 표면에 무수한 딤플(14)을 가공하는 기술이 일본특개소 60-184449호 등에 개시되어 있다.

상기 일본특개소 60-184449호 등에서는 딤플에 의해 냉각롤과 응고쉘과의 사이에 단열층인 개스 갭(gas gap)을 형성하여 냉각롤의 췌열량(heat extraction)을 작게 하여 응고쉘의 완만한 냉각을 유도함과 함께 주편 표면에 딤플에 의한 양각을 형성시키고 양각의 주연부(dimple(凹) 테두리부)에서부터 응고가 시작되도록 하여 응고쉘의 두께를 판 폭 방향으로 균일하도록 하게 한다.

또한, 주편의 표면균열을 효과적으로 방지하기 위하여 냉각롤 표면에 딤플의 형성과 딤플의 크기 또는 딤플의 분포 등을 규정한 기술이 일본 특개소 64-83340호, 특개소 64-83342호 및 특개평 3-110044호 등에 알려져 있다.

이처럼 쌍롤형 박판주조장치에서 용강과 직접 접촉하는 롤의 표면상태는 주편 품질에 큰 영향을 미치는 인자이므로, 무결함 주편을 제조하기 위해서는 주편의 열응력을 효과적으로 분산시킬 수 있는 롤의 표면처리가 필수적이다.

종래의 롤 표면처리 기술의 일례로서 일본특개평 5-329585호를 들 수 있는데, 여기서는 기계적 가공법(널링 가공법)(Knurling)으로 롤 표면에 압력을 변화시켜 조각하는 것에 따라 롤 표면을 거칠게 하고 있다.

하지만, 널링가공법으로는 원하는 치수와 형태를 가진 롤 표면 요철을 형성하기 어렵고, 또한 롤 폭 방향과 원주방향으로 요철의 분포를 임의로 개량할 수 없는 제약으로 인해 무결함 주편 제조를 위한 적정 요철형성 조건의 도출이 어렵고, 또한, 널링가공법은 이러한 문제점외에도 음각 주위부의 융기와 가공상의 결함 등을 유발하기 쉽기 때문에 효과적인 롤 표면처리 기술로는 부적합하다.

또한, 레이저가공법이나 숏가공법(shot blasting)등이 가능하지만 레이저 가공법은 가공시간이 길고 가공비가 높기 때문에 경제적인 방법이 되지 못하며, 숏가공법은 단시간내에 저렴하게 가공할 수는 있으나, 롤의 내마모성을 향상시키기 위해 일반적으로 도금층 재료로 많이 사용되는 Cr, Co 등과 같은 롤 재질인 경우는 숏가공법으로 딤플을 가공하는 것이 어렵기 때문에 원하는 깊이의 딤플을 형성시킬 수 없는 문제점이 있다.

또한, 숏가공법으로 딤플을 가공하는 경우, 롤의 수명을 연장시키기 위해서는 딤플의 깊이가 깊으면서 좁은 범위내로 가공해야 하는데, 통상적으로 딤플을 깊게 가공할수록 깊이의 분포범위가 넓어져서 무결함주편 제조 및 롤 수명연장 측면에서 불리하게 된다.

본 발명자들은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 화학적 부식방법에 의해 롤 표면을 특정한 형태로 처리하므로써 가공 형성에 대한 자유도가 커서 임의의 표면형상을 부여할 수 있고, 또한 화학적인 가공으로 인해 가공면이 미려하고, 가공시간이 적으며 경제적으로 롤 표면을 처리할 수 있는 방법을 제안한 바 있으며, 이는 1997년 특허출원 제71245호로 출원되었다.

상기와 같은 포토에칭기법으로 냉각롤을 표면처리하면 널링가공, 레이저가공 및 숏가공법에 비해 비교적 용이하게 목표로 하는 딤플크기, 분포 및 깊이로 표면처리할 수 있다.

그러나, 도 2에 나타난 바와 같이, 상기와 같이 필름마스킹공정을 통해 딤플을 형성할 경우에는 필름마스킹공정시 불가피하게 발생되는 필름(9)의 이음부(10)의 선상결함으로 인해 박판주조시 주편의 균열을 야기시킬 수 있다는 문제점이 있다.

물론, 상기한 문제점을 최소화시키기 위해 여러 차례의 시행착오를 거쳐 필름마스킹작업을 행할 수는 있으나 전체 공정중 대부분을 차지하는 필름마스킹공정을 되풀이함으로써 코스트나 가공시간 등의 관점에서 경제적으로 매우 불리한 문제점이 잔존한다.

도 2에서 부호 8은 롤표면에 도포된 감광액을, 부호 13은 마스킹용 필름에 형성된 딤플을, 14는 냉각롤 표면에 형성된 딤플을 나타낸다.

한편, 무결함 주편 제조 뿐만 아니라 주편의 광택불량을 방지하기 위해서는 딤플의 직경을 0.1∼1.0mm으로 불규칙(random)하게 분포시킴으로써 결정립의 불규칙화(random)를 통해 해결이 가능하다고 일본특개평 3-66460호 등에 개시되어 있다.

또한, 일본특개평 4-158957호에는 박판주조공정에 주 대상강종인 오스테나이트계 스테인레스강인 경우 딤플간 최인접거리를 350㎛ 이하로 유지해야 딤플 요철(凹凸)에서 발생되는 불균일 응고를 효과적으로 완화시킴으로써 전체적으로 응고조직을 균일화시킴과 동시에 델타 페라이트의 양을 5∼9%로 잔류시킴으로써 응고조직 불균일 감수성을 낮추는 방안이 개시되어 있다.

이와 같이, 냉각롤 표면에 딤플을 부여함으로써 무결함 주편 제조나 조직 불균일을 방지하기 위해서는 딤플간 간격을 최소화하고 딤플의 분포를 불규칙하게 함으로써 그 효과를 극대화할 수 있다.

그러나, 도 2에 나타난 바와 같이, 필름마스킹을 통해 딤플을 형성할 경우는 필름을 절단하고 양 끝을 이어 붙일 때 최종이음부 결함 발생을 방지히기 위해서는 일정한 거리가 확보되어야 하고, 필름 이음부(10)에서는 딤플패턴이 규칙성을 가져야 선상결함을 방지할 수 있게 된다.

따라서, 필름마스킹공정을 통해서는 딤플형성의 효과를 극대화하기 위한 방안, 즉 딤플배열의 불규칙화, 딤플간 거리의 최소화, 딤플면적의 최대화 등을 달성할 수 없기 때문에 새로운 딤플형성 방안이 강구되어야 한다.

본 발명자들은 상기한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 연구를 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 쌍롤형 박판주조장치의 냉각롤 표면에 형성되는 딤플의 불규칙한 배열, 딤플간 거리의 최소화 및 딤플면적의 최대화를 보다 짧은시간에 보다 경제적으로 달성할 수 있는 쌍롤형 박판주조장치의 냉각롤 표면에의 딤플형성방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 쌍롤형 박판주조장치의 개략도

도 2는 종래의 필름마스킹 공정을 통한 포토에칭기법에 의한 냉각롤 표면의 딤플형 성방법을 설명하기 위한 공정도

도 3은 본 발명에 따라 냉각롤 표면에 딤플을 형성하는 방법을 나타내는 공정도

도 4는 본 발명에 부합되는 액적분무장치의 일례를 나타내는 개략도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1... (대상)롤 8... 감광액 10... 이음부 20... 액적분무장치

21... 분무용 롤 22... 분무용 솔 25... 평탄 나이프

111... 잉크 액적 112... 딤플

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 포토 에칭법에 의해 쌍롤형 박판주조장치의 냉각롤 표면에 딤플을 형성하는 방법에 있어서,

롤 표면을 전처리하는 단계;

전처리된 롤 표면에 감광액을 도포한 후, 건조하는 단계;

상기와 같이 건조한 후, 회전하고 있는 롤 표면(건조된 감광액 표면)에 불투명 잉크를 액적분무법에 의해 분무하여 불규칙한 잉크액적을 형성하는 단계;

자외선 노광처리를 한 후, 불투명한 잉크 액적을 세척한 다음, 현상액으로 현상하는 단계;

상기와 같이 현상이 완료된 후 에칭액을 분사하여 에칭시키는 단계; 및

염기성 용액으로 탈막처리하는 단계를 포함하여 구성되는 쌍롤형 박판주조장치의 냉각롤 표면에의 딤플형성방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 도면을 통해 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따라 딤플을 형성하는 과정을 설명한 것으로서,도 3을 통해 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따라 롤 표면에 딤플을 형성하기 위해서는 롤 표면을 전처리해야 한다.

본 발명에 있어서는 딤플을 형성하고자 하는 대상롤(냉각롤)(1)의 표면을 #600∼800 에머리지로 원주방향으로만 사포질하여 롤 표면조도(Ra)를 4∼5㎛로 하여 거칠기를 부여하는 전처리를 행하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 롤 표면조도를 선정하는 이유는 롤 표면에 도포되는 감광액의 밀착성을 좋게하여 에칭공정중 탈막을 방지하기 위함이다.

다음에, 상기와 같이 전처리된 롤 표면에 감광액(8)을 도포한 후, 건조한다.

상기 감광액 도포는 노즐 분사에 의해 3∼5㎛ 두께로 균일하게 하고, 빛이 차단된 밀실에서 1시간 정도 자연 건조시키는 것이 바람직하다.

다음에, 상기와 같이 건조한 후, 회전하고 있는 롤 표면(건조된 감광액 표면)에 불투명 잉크를 액적분무법에 의해 분무하여 불규칙한 잉크액적(111)을 형성하는데, 이를 도 4를 통해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4에는 본 발명의 딤플형성방법을 구현하기 위한 액적분무장치의 일례가 나타나 있다.

도 4에 나타난 바와 같이, 액적 분무장치(20)는 회전가능하게 구성되는 분무용 롤(21)과 이 분무용 롤(21)의 표면에 부착된 분무용 솔(22), 이 분무용 솔(22)을 향해 분무액을 공급하도록 구성되는 분무액 탱크(23), 분무용 솔(22)과 접촉하는 평탄 나이프(25), 및 이 평탄 나이프(25)의 상,하 조절장치(26)를 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 분무액 탱크(23)에는 유량조절장치(24)가 구비되어 있다.

상기와 같이 구성되는 액적분무장치(20)를 사용하여 잉크 액적(111)을 형성하는 방법에 대하여 설명한다.

상기 분무액 탱크(23)내에 저장되어 있는 잉크는 상기 유량조절장치(24)에 의해 유량이 일정하게 조절되어 분무용 롤(21)의 회전에 의해 회전하는 상기 분무용 솔(22)을 향해 공급되어 분무용 솔(22)과 평탄 나이프(25)의 접촉에 의해 액적형태로 대상롤(1)표면의 도포,건조된 감광액 위에 분무된다.

상기와 같이 분무된 잉크 액적(111)의 크기나 전체의 양은 대상롤(1)과 분무용 롤(21)의 회전속도, 분무용 솔(22)과 평탄 나이프(25)의 접촉길이 및 유량 등에 의해 결정되어진다.

본 발명에서는 이러한 조업인자에 의해 롤 표면에 형성되는 딤플의 형상, 크기 및 밀도 분포를 임의로 조절가능하게 된다.

상기의 방법에 의해 분무된 구형의 잉크 액적(111)은 감광액(8)도포면에 부착됨과 동시에 퍼지면서 원형 또는 타원형의 잉크 액적(111)을 형성한다.

본 발명에 있어 딤플을 형성하기 위하여 사용되는 불투명 잉크로는 건조 후 자외선을 차단할 수 있는 성질을 지녀야 하고, 딤플의 형상이 원형이나 타원형이 되기 위해서는 점성도가 20-40Ps인 수성잉크나 유성잉크를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 잉크의 점도는 필요에 따라 용제를 혼합하여 조절할 수 있다.

상기와 같이 잉크 액적을 형성한 다음에, 잉크 액적이 형성된 롤을 회전시키면서자외선으로 노광처리를 한 후, 불투명한 잉크 액적을 세척한 다음, 현상액으로 현상한다.

상기 노광처리는 자외선 램프로 15-20분정도 행하는 것이 바람직하다.

상기 현상액은 네가티브 레지스트(TPR)용 현상액이 바람직하다.

상기와 같이 노광하고, 현상액으로 현상을 하게 되면 잉크 액적과 맞닿은 감광액 도포면은 자외선 차단에 의한 광분해 현상을 일으키지 않으므로, 현상액으로 현상하게 되면, 맞닿는 부분만 녹아나고 그렇지 않은 부분은 광분해에 의한 경화로 강력한 내산화성을 지닌 보호막이 된다.

상기와 같이 현상이 완료된 후에는 에칭액을 골고루 분사하여 에칭시킨다.

다음에, 염기성 용액으로 탈막처리하므로서 쌍롤형 박판주조장치의 냉각롤 표면에 딤플(112)이 형성된다.

즉, 상기 에칭이 끝난 후 보호막인 경화된 네가티브 레지스트를 염기성 용액, 바람직하게는 10% NaOH 용액으로 탈막 처리하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 단시간내에 원하는 입도 분포의 딤플을 불규칙하게 형성시킬 수 있을 뿐만 아니라 딤플형성의 효과를 극대화할 수 있는 딤플간 거리의 최소화를 달성할 수 있고, 또한 딤플면적률의 최대화도 쉽게 달성할 수 있으므로 박판주조용 냉각롤의 표면처리기술에 보다 효과적으로 적용될 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (5)

1. 포토 에칭법에 의해 쌍롤형 박판주조장치의 냉각롤 표면에 딤플을 형성하는 방법에 있어서,

   롤 표면을 전처리하는 단계;

   전처리된 롤 표면에 감광액을 도포한 후, 건조하는 단계;

   상기와 같이 건조한 후, 회전하고 있는 롤 표면에 점성도가 20-40Ps인 불투명 잉크를 액적분무법에 의해 분무하여 불규칙한 잉크액적을 형성하는 단계;

   자외선 노광처리를 한 후, 불투명한 잉크 액적을 세척한 다음, 현상액으로 현상하는 단계;

   상기와 같이 현상이 완료된 후 에칭액을 분사하여 에칭시키는 단계; 및

   염기성 용액으로 탈막처리하는 단계를 포함하여 구성되는 쌍롤형 박판주조장치의 냉각롤 표면에의 딤플형성방법
2. 제1항에 있어서, 상기 롤의 전처리는 4∼5㎛의 표면조도(Ra)를 갖도록 행해지고,

   그리고 상기 감광액은 3∼5㎛ 두께로 도포되는 것을 특징으로 하는 쌍롤형 박판주조장치의 냉각롤 표면에의 딤플형성방법
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 노광처리는 자외선 램프로 15-20분 행하는 것을 특징으로 하는 쌍롤형 박판주조장치의 냉각롤 표면에의 딤플형성방법
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 탈막처리가 10% NaOH 용액으로 행해지는 것을 특징으로 하는 쌍롤형 박판주조장치의 냉각롤 표면에의 딤플형성방법
5. 제3항에 있어서, 탈막처리가 10% NaOH 용액으로 행해지는 것을 특징으로 하는 쌍롤형 박판주조장치의 냉각롤 표면에의 딤플형성방법