KR100425968B1 - 금속스트립의주조방법및주조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각 유체의 순환에 의해 내부에서 냉각되고 또한 수평축선의 주위를 서로 역방향으로 회전구동되는 표면 (3, 3') 이 거친 2개의 롤 사이에 주조 공간이 구획되고, 주조 공간을 덮은 덮개를 통해 소정량의 차폐 가스를 불어넣음으로써 주조 공간을 차폐한 상태에서 주조 공간내로 용융 금속을 도입하고, 이것을 응고시켜 금속 스트립 (9), 특히 강 스트립을 주조하는 방법에 관한 것으로, 상기 롤 (1, 1') 의 크라운의 조절은 롤과 용융 금속 (2) 이 접촉하는 구역보다 상류에서 적어도 각 롤의 표면 부근으로 불어들어오는 차폐 가스의 유량, 조성 또는 유량과 조성을 조정함으로써 수행되는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 이 방법을 수행하는 장치에 관한 것이다.

Description

금속 스트립의 주조방법 및 주조장치

본 발명은 용융 금속으로부터 얇은 금속 제품을 직접 주조하는 방법에 관한 것으로서, 특히 수평축선을 갖고, 서로 인접하여 배치되면서 역방향으로 회전구동되는 내부 냉각된 2개의 롤 사이에서 용융 금속을 응고시켜 얇은 금속, 특히 강 스트립 (strip) 을 주조하는 장치에 관한 것이다.

서로 역방향으로 회전하는 2개의 롤 사이에서 얇은 강 스트립을 주조하는 장치에서는, 스트립의 두께방향에서의 프로파일 (단면형상) 은 주조 공간내에서 롤외측 표면의 형상에 밀접하게 관계하고 있다. 스트립의 프로파일은 냉간압연단계에서 쉽게 압연할 수 있고, 최종 제품의 두께가 충분히 균일해지도록 하기 위해서는, 사각형이나 약간 볼록형상으로 된 것이 이상적이다. 이를 위해 각 롤의 모선 (generatrices) 은 롤 틈, 즉 주조 공간에서 2개의 롤러가 가장 접근하는 영역에서 직선이거나 약간 오목형인 것이 바람직하다. 그러나, 실제로는 그렇게 되지 않는다. 즉, 롤은 고온으로 가열되어 있기 때문에, 냉각시에는 완전히 직선의 모선을 갖고 있는 롤도 열팽창의 영향으로 외측 표면이 볼록형상이 되어 응고 스트립의 두께 프로파일은 이 롤의 틈부의 주조 공간의 단면형상을 정확히 재현하기 때문에, 중심에서 단부를 향해 두께가 서서히 두꺼워지는 스트립이 된다. 이 프로파일은 스트립을 냉간압연으로 잘 압연하는 데에 있어서 장해가 되어 얻어진 제품의 품질을 나쁘게 한다.

따라서, 일반적으로는 미리 열팽창을 계산에 넣어 롤 제조시에 각 롤의 외측 표면을 약간 오목형으로 하여 롤 중심부에 「크라운 (crown)」을 부여하고 있는, 바꾸어 말하면 단부와 틀린 반경으로 하고 있다. 이 크라운의 최적치 (냉각시)는 롤 치수에 의존하고, 예컨대 약 0.5mm 이다. 따라서, 롤이 열팽창함에 따라 크라운은 감소하여 주조 공간에서의 롤의 프로파일은 직선에 가까워진다. 주조중인 크라운의 값은 롤을 구성하는 재료, 롤의 외측 부분을 구성하는 냉각 쉘의 냉각 시스템, 냉각 쉘의 형상 또는 냉각 쉘의 열팽창을 가능하게 하는 냉각 쉘을 롤 코어에 고정하는 수단에 의존한다. 그러나, 크라운의 값은 운전조건에 따라서도 변화하여 주조마다 변화하고, 또한 1회의 주조중에도 변화할 가능성이 있다. 예컨대, 주조공간에 존재하는 용융 금속의 높이나 롤 냉각 수단에 의해 금속에서 제거되는 열흐름 (고온에서 저온으로의 열 이동) 의 강도 등에 따라서도 변화한다.

따라서, 주조장치의 운전담당자가 롤의 크라운을 어느 정도 변경할 수 있도록 하여 주조 조건이나 그 변동에 관계없이 항상 최적의 크라운이 얻어지도록 하는 것이 중요하다. 또한, 각 등급이 최적 조건으로 주조할 수 있도록 하기 위해 초기 크라운이 다른 롤 쌍을 다수 준비하는 필요를 없애는 것도 중요하다.

크라운 조절의 한 방법은 각 롤의 냉각 쉘내를 순환하는 냉각수의 유량을 바꿔 금속에서 제거되는 열흐름을 조정하는 것이다. 그러나, 실제로 이분법으로 얻어지는 크라운의 최소변화량은 수백분의 일 mm 정도에 불과하다. 즉, 최대 유량에 대해 물의 유량을 크게 바꾸면, 냉각 쉘과 물 사이의 열전달 조건이 크게 손상되기 때문에 금속의 응고 조건을 만족스럽게 제어할 수 없게 되므로 변경 가능한 물의 유량의 비율은 작은 값으로 제한된다.

본 발명의 목적은 주조중에 운전자가 롤 크라운을 충분한 범위에서 조절할 수 있도록 하는 것에 있다.

본 발명의 대상은, 냉각 유체의 순환에 의해 내부에서 냉각되고 또한 수평축선의 주위를 서로 역방향으로 회전구동되는 표면이 거친 2개의 롤 사이에 주조 공간이 구획되고, 주조 공간을 덮은 덮개를 통해 소정량의 차폐 가스를 불어넣음으로써 주조 공간을 차폐한 (blanketing) 상태에서 주조 공간내로 용융 금속을 도입하고, 이것을 응고시켜 금속 스트립, 특히 강 스트립을 주조하는 방법에 있어서, 롤과 용융 금속이 접촉하는 구역보다 상류에서 적어도 각 롤의 표면 부근으로 불어들어오는 차폐 가스의 유량, 조성 또는 유량과 조성을 조정함으로써 롤의 크라운을 조절하는 것을 특징으로 하는 방법에 있다.

본 발명의 다른 대상은, 냉각 유체의 순환에 의해 내부가 냉각되고, 수평축선의 주위를 서로 역방향으로 회전구동되는 표면이 거친 2개의 롤과, 이들 2개의 롤 사이에 구획되어 용융 금속을 수용하는 주조 공간과, 이 주조 공간을 덮은 덮개를 통해 차폐 가스를 불어넣는 장치와, 롤과 용융 금속이 접촉하는 구역보다 상류에서 적어도 각 롤의 표면 부근으로 불어들어오는 차폐 가스의 유량, 조성 또는 유량과 조성을 조정하는 수단을 구비한, 금속 스트립, 특히 강 스트립의 주조장치에 있어서, 주조 공간에서의 롤의 크라운을 나타내는 양을 측정 또는 계산하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 장치에 있다.

[발명의 실시형태]

이하의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에서는 롤 크라운을 조절하기 위해 각 롤 표면이 용융 금속의 메니스커스와 접촉하기 직전에 각 롤 표면의 바로 가까이에 존재하는 가스의 유량, 조성 또는 이 2개의 파라미터를 변경한다. 즉, 주조 롤이 평활하지 않고 표면이 거친 면인 경우에는, 롤 표면의 오목부에 존재하는 가스의 유량 및 조성이 금속과 롤 사이의 열전달 효율에 직접 영향을 미치기 때문에, 상기 방법에 의해 롤의 팽창 (따라서 크라운량) 을 정하는 금속으로부터 빼앗는 열흐름을 바꿀 수 있다. 이 롤 크라운의 변경 조작은 주조중의 각 시점에서 조건에 따라 실시할 수 있다.

본 발명은 첨부 도면을 참조한 하기의 설명으로부터 보다 명확하게 이해할수 있다.

첨부 도면은 본 발명에 따른 방법을 수행할 수 있는 두 롤 사이의 금속 스트립을 주조하는 장치의 개략적인 종단면도이다.

이미 설명한 바와 같이, 롤의 팽창은 롤이 주조 공간내에 존재하는 금속으로부터 빼앗는 열흐름에 의해 좌우된다. 본 출원인은 롤과 접촉한 일정량의 금속으로부터 롤이 빼앗는 순간 열흐름 (Ф_i)(단위는 MW/m²) 은 하기로 표시되는 것을 실험식으로 찾아냈다 :

φ_i- At_i ^-0.35

ti는 메니스커스 위치에서 상기 금속 부분이 롤과 접촉하는 곳, 즉 롤과 주조 공간내에 존재하는 용융 금속의 자유 표면의 접촉 구역에서 접촉하고 나서의 경과 시간이다. 사실, t_i가 증가하면 φi 도 감소한다. 이것은 금속의 온도가 내려가면 열 전달의 품질이 손상되는 것을 의미하고 있다. A는 MW/㎡s^0.35로 표시되는 열전달 계수이고, 이 값은 금속과 롤의 경계면을 좌우하는 조건에 의존한다.

순간적인 열흐름에 관한 이 식으로부터 롤과 접촉한 응고중 또는 냉각중인 표피의 임의 부분에서 빼앗기는 평균 열흐름 (Фm) 을 계산할 수 있다. 이것은 롤과의 접촉 시간이 다른 표피의 각 부분의 Ф_i를 적분하여 얻어진다. 접촉 시간은 0 (표피 부분이 메니스커스 위치에 왔을 때) ~ t_c(롤 틈 위치에서 표피 부분이 롤에서 멀어질 때) 사이에 있다. t_c는 금속과 롤의 접촉 원호의 길이와 롤의 회전 속도의 함수로서 계산할 수 있다. 따라서, Ф_m은 하기식으로 나타낼 수 있다 :

이 Ф_m은 롤을 통과하는 냉각수의 유량 (Q) 과, 냉각수가 롤에 들어갈 때와 나갈 때의 온도차 (△ T) 와, 금속과 롤 사이의 접촉면적 (S) 으로부터 하기의 식으로 얻어진다 :

t_c를 알수 있으면, t_c로부터 A 가 하기 식으로 도출된다 :

이미 설명한 바와 같이, A의 값은 금속과 롤의 경계면의 조건에 의존한다. 이 경계면의 특징에서 가장 중요한 것은 롤의 냉각 쉘의 표면 거칠기이다. 열전도율이 균일한 완전히 평활한 롤 표면은 주조 스트립에 결함을 발생시키는 원인이 됨을 알 수 있다. 그 이유는 스트립이 냉각될 때의 표피의 수축력이 동일한 표피의 냉각 쉘로의 부착력에 대항하고 이 경합의 결과, 표피 내부에 압력이 생겨 표면에 미세한 금을 발생시키기 때문이다. 이 결점을 없애기 위한 일반적인 대책은 냉각 쉘에 일정한 거칠기를 부여하고, 평활한 영역 (즉, 돌출부) 과 이에 비해 패인 영역이 번갈아 균일 또는 랜덤하게 분포한 롤을 사용하는 것이다.

이 경우, 평활 영역 및 돌출부에서는 금속 표피가 냉각 쉘에 부착되어 신속히 냉각되는데, 패인 영역의 치수는 응고중인 금속이 오목부의 일부만을 채우지만, 표면 장력의 영향으로 오목부의 바닥에는 도달하지 않도록 설계된다. 따라서, 금속은 적어도 오목부의 바로 위에서는 냉각 표면과 직접 접촉하는 일은 없다. 따라서, 오목부와 대향하며 표피상에는 약간 솟아오른 부분이 생기고, 이 부분의 응고·냉각의 진행은 표피의 다른 부분에 비교하여 시간이 지연된다. 이 부분은 소위 금속이 머무르는 부분을 구성하고, 일정한 유연성을 가지며 균열을 발생시키지 않고 표피의 수축에 기인하는 표면 응력을 흡수할 수 있다. 주조 스트립의 표면 품질을 충분한 것으로 하기 위해, 롤의 냉각 쉘에 여러 조각 모양, 예컨대 열십자의 V 자형 홈 등을 형성하는 것이 생각되어 왔다. 또한, 최근에는 냉각 쉘에 작은 패임을 형성하는 방법이 제안되어 있고, 이 패임은 거의 원형 또는 타원형으로 서로 접촉하지 않고, 지름이 0.1 ~ 1.2mm 이고, 깊이가 5 ~ 100㎛ 이다 (유럽특허 제 0 309 247호 참조).

이 패임에는 용융 금속과 접촉하기 전에 회전하는 롤상의 대기의 경계층을 구성하는 가스가 충전되고, 이 가스는 롤과 함께 운반된다. 패임 부분이 메니 스커스와 접촉하여 응고중인 금속 표피로 덮이면 패임 내부에 있는 가스는 가두어 진다. 냉각된 패임 부분의 벽면은 표피와 접촉하지 않지만, 이 가스를 통해 금속으로부터 열흐름을 빼앗는다. 따라서, 계수 A의 계산에는 금속과 롤 사이의 전체의 열전달에 대한 냉각 쉘의 거칠기의 영향을 고려해야 한다.

일반적으로, 용융 금속의 표면은 대기로부터 차단하여 산화 개재물의 생성의 원인이 되는 금속의 오염을 막는다. 산화 개재물이 생기면 강중에 존재하는 가장 산화되기 쉬운 원소가 소비되게 된다. 대개의 경우, 용융 금속의 표면을 공기로부터 차단하기 위해 주조공간을 덮개로 덮고, 용융 금속에 대해 완전히 불활성 가스 (예컨대, 아르곤) 또는 일부가 용융 금속중에 녹아 들어가는 것이 허용되는 가스 (예컨대, 질소, 질소 함유량이 특별히 문제가 되지 않는 스테인리스강의 주조의 경우) 또는 이들 가스의 혼합물을 이 덮개의 하측에서 용융 금속의 표면을 향해 불어넣는다.

롤 및 덮개의 마모를 피하기 위해, 덮개는 일반적으로 롤로 지지하지 않고, 롤 표면의 바로 근처의 지지체로 (수 mm 떨어져서) 지지한다. 이 구조의 결점은 롤, 특히 롤 표면상의 패임이 공기의 경계층을 말려들게 하기 때문에, 이 공기의 경계층의 산화력이 메니스커스 부분과 그 하측에서 공기의 경계층과 접촉하는 금속의 품질을 치명적으로 손상시키는 점에 있다. 이 문제는 용융 금속의 표면을 향해 가스를 불어넣음과 동시에 아르곤, 질소 또는 아르곤과 질소의 혼합물을 롤 표면의 바로 가까이에 불어넣음 (롤 표면상으로 덮개가 돌출되어 있는 경우) 으로써 해결할 수 있는 경우도 있다. 이 조작은 공기의 경계층을 희석하여, 그 산화력을 거의 제로로 하는 조절 가능한 유량으로 하여야만 한다. 이 방법은 프랑스 특허출원 제 94 14571 호에 기재되어 있다.

용융 금속의 보호를 위해 사용 가능한 가스 및 혼합가스는 물리적 및 화학적 특성이 서로 다르기 때문에, 모든 가스가 금속과 롤 사이의 열전달에 동일한 효과를 부여하는 것이 아니다. 예컨대, 차폐 가스로서 사용한 경우, 질소가 아르곤에 비교하여 열전달이 보다 효율적으로 일어난다. 이 현상에 대해 생각할 수 있는 점은 아르곤은 실질적으로 강에 녹지 않고, 그 전량이 오목부내에 남는다는 것이다. 즉, 아르곤은 오목부의 바닥과 금속 표피 사이에서 가스 쿠션을 구성하고, 오목부에 금속이 들어가는 것을 막는 역할을 한다. 이것에 비해 질소는 오목부에 가두었을 때에 많든 적든 완전히 응고되지 않은 금속에 흡수된다 (그 정도는 주조 단계에 따라 상이함). 일반적으로 오목부내에 존재하는 가스의 양은 들어온 가스, 특히 롤의 바로 가까이에 들어온 가스의 유량에 의존한다.

따라서, 들어오는 가스의 유량이 동일한 경우, 각 오목부내에 남는 가스의 양은 질소를 사용한 경우에는 아르곤을 사용한 경우보다 적다. 바꾸어 말하면 질소는 아르곤보다 오목부내로 금속이 들어오는 것을 막을 수 없고, 따라서 평활롤을 사용한 경우의 응고 조건에 가까운 조건이 된다. 즉, 메니스커스 위치까지 롤과 함께 이동하는 가스 경계층이 주로 아르곤으로 구성되어 있는 경우의 롤과 응고중인 금속 표피 사이의 열전달계수 (A) 는 경계층이 질소로 구성되어 있는 경우보다 낮아진다. 양쪽 가스의 혼합물을 사용하는 경우에는, 메니스커스의 상류에서 롤 표면 가까이로 불어들어오는 혼합물중의 아르곤의 비율을 증가시키면, A의 값은 Ao (Ao는 질소 100%인 경우의 A의 값) 보다 작아진다 :

A = Ao - k (% 아르곤)

실험 결과, 롤의 거칠기가 일정하고, 아르곤 함유율이 30% 이하의 범위인 경우 각종 오스테나이트계 스테인리스강의 Ao 는 예컨대 4.2 ~ 4.8 의 사이에서 변화하고, K 는 0.025 정도임을 알 수 있다. 이 한계치를 넘으면 A 의 값에 대한 아르곤 함유율의 영향력은 현저하게 저하됨이 관찰된다. 페라이트계의 스테인리스강의 경우에는 A 에 대한 아르곤 함유율의 영향은 현저하지 않고, 탄소강의 경우에는 비교적 약하다. 이러한 차이는 각 강에 대한 질소의 용해성이 다른 점에 관련된 것으로 생각된다. 즉, 강에 대한 질소의 용해성이 높아질수록 차폐 가스의 일부 또는 전부가 불용성가스로 치환되어 가스/금속 경계조건이 크게 변화한다. 이것은 차폐 가스 또는 차폐 혼합가스의 조성을 바꿈으로써 롤 크라운을 조절하는 본 발명 방법은 스테인리스강, 특히 오스테나이트계의 주조에 바람직함을 알 수 있다. 또한, 들어오는 가스의 유량을 바꿈으로써 롤 크라운을 조절하는 본 발명 방법은 탄소강에 특히 적합하다. 당연히 양쪽의 파라미터, 즉 유량과 조성을 동시에 바꿀 수도 있다.

롤을 통과하는 열흐름의 값은 실험에 의해 운전자가 구할 수 있다. 주조 속도를 알고 있으면, 그것으로부터 A 의 값을 계산할 수 있다. 이 A 의 값으로부터 이전의 실험 및 모의시험에 의해서 운전자는 각종의 롤 거칠기 및 강의 종류에 대해 롤 냉각시에 똑바른 모선이 되는 롤 크라운 값을 구할 수 있다. 결과적으로, 작동자는 이들로부터 롤을 실제 제작할 때 그 롤에 적용하는 것이 바람직한 형상 교정을 유추할 수 있으며, 이에 따라, 적어도 대부분의 실제 실험 조건하에서, 본 발명에 따라 차폐 가스의 조성, 유량 또는 조성과 유량을 단순히 변화시킴에 의해, 고온에서 소망하는 직선 또는 약간 오목한 형상의 롤 모선을 얻는 것이 가능하다.

차폐 가스의 조성을 변경하기 위해 운전자는 소정의 가스 유량과 소정의 주조 조건시에 2개의 롤 크라운 사이에서 선택가능한 순수한 질소 또는 순수한 아르곤을 사용할 수 있도록 되어 있지만, 크라운 조절의 필요성에 따라 이 조절을 가능한 한 정확히 하기 위해 2종류의 가스 (또는 다른 임의의 가스) 의 혼합물을 임의로 변경가능한 비율로 사용할 수 있도록 되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명을 수행할 수 있는 장치의 예가 제 1 도에 개략적으로 도시되어 있다. 이 주조장치는 공지와 같이 내부가 강제 냉각되고, 서로 근접 배치되고 또한 수평축선의 주위를 도시하지 않은 수단에 의해 서로 역방향으로 회전구동되는 2개의 롤 (1, 1') 과, 롤 (1, 1') 의 외측 표면 (3, 3') 과 측부의 2장의 내화판 (도 1 에는 그 일측 (4) 이 도시되어 있음) 에 의해 구획되는 주조 공간중에 용융 금속 (2) 을 공급하는 수단으로 구성되어 있다. 용융 금속의 공급 수단은 도시하지 않은 분배기에 접속된 노즐 (5) 을 갖고, 이 노즐 (5) 의 하단은 주조 공간에 수용된 용융 금속 (2) 의 표면 (6) 보다 하측까지 연장되어 있다. 용융 금속(2) 은 롤 (1, 1') 의 외측 표면 (3, 3') 상에서 응고를 개시하고, 이 표면상에 표피 (7, 7') 가 형성되고, 닙 (8), 즉 롤 (1, 1') 사이의 롤 틈이 가장 좁아지는 구역에서 양쪽의 표피 (7, 7') 가 합체되어 두께 수 mm 의 응고된 스트립 (9) 이 되고, 이 스트립 (9) 은 주조장치에서 연속적으로 뽑아내진다. 주조 공간은 덮개(10) 에 의해 차폐 상태로 유지되어 있다. 노즐 (5) 은 이 덮개 (10) 를 관통하여 연장되어 있다. 덮개 (10) 는 롤 (1, 1') 의 길이방향 전체에 걸쳐 연장된 2개의 블록 (11, 11') 에 의해 지지되어 있다. 이들 블록 (11, 11') 의 하측면 (12, 12') 은 롤 (1, 1') 의 외측 표면 (3, 3') 과 동일한 만곡면으로 되고, 차폐 상태가 유지되어 있을 때에외측 표면 (3, 3') 과의 사이에 폭 "e" 가 수 mm의 공간 (13, 13') 을 구획하게 되어 있다. 차폐 가스는 우선 처음에 덮개(10) 를 관통한 도관 (14) 을 통해 흡입된다. 이 도관 (14) 은 주조 공간내에 존재하는 용융 금속 (2) 의 표면 (6) 의 상방으로 개구하고, 예컨대 질소가스 또는 아르곤가스가 들어 있는 저장 용기 (15) 에 접속되어 있다. 가스의 유량과 흡입 압력은 밸브 (16) 로 제어된다.

본 발명 방법에서는 유량 및 조성이 제어된 가스가 블록 (11, 11') 을 통해 흡입된다. 즉, 밸브 (18) 를 구비한 질소가스 저장 용기 (17) 와 밸브 (20) 를 구비한 아르곤가스 저장 용기 (19) 가 혼합실 (21) 에 접속되고, 일측 가스 또는 혼합가스가 이 혼합실 (21) 에서 나오고, 롤 (1, 1') 의 외측 표면이 주조 공간중의 용융 금속의 표면 (6) 과 접촉하는 구역, 즉 메니스커스 구역까지 이동하는 동안에 롤 (1, 1') 의 외측 표면상에 경계층을 형성한다. 따라서, 밸브 (23) 를 구비한 도관 (22) 이 혼합실 (21) 중의 혼합가스의 일부를 혼합실 (21) 에서 블록(11) 으로 보낸다. 블록 (11) 에 형성된 슬롯 (24)(또는 서로 접근하여 배치된 복수의 구멍 또는 다공질 요소) 은 블록 (11) 의 내측 표면 (12) 과 롤 (1) 의 외측 표면 (3) 에 의해 구획되는 공간 (13) 내에 혼합가스를 가능한 한 균일하게 분배한다. 혼합가스의 유량 및 압력은 밸브 (23) 에 의해 조절할 수 있다. 마찬가지로, 혼합가스는 대칭구조의 밸브 (23') 를 구비한 도관 (22') 을 통해 블록 (11) 으로 보내지고, 슬롯 (24') 을 통해 블록 (11') 과 롤 (1') 사이의 공간 (13') 에 공급된다.

본 발명의 별도의 실시예에서는 각 블록 (11, 11') 에 대해 완전히 독립된 가스공급장치를 형성하고, 공간 (13, 13') 내의 혼합 가스의 조성을 독립적으로 조절하며, 따라서 각 롤 (1, 1') 의 크라운을 따로따로 조절할 수도 있다. 이 경우에는 각 롤 (1, 1') 의 냉각 조건이 상이한 경우에 대처할 수 있다. 또한, 혼합실 (21) 내로 덮개 (10) 의 하측으로 불어넣는 가스를 채취하고, 그 조성이 롤(1, 1') 의 표면에서 경계층을 형성해야 할 혼합가스와 동일하게 할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 별도의 실시예에서는 상기 프랑스 특허 제 94 14571 호와 마찬가지로 각 블록 (11, 11') 의 내부에 제 2 슬롯 (또는 그것과 균등한 기능을 갖는 별도의 부재) 을 형성한다. 이 제 2 슬롯은 상기 슬롯 (24, 24') 과 유사하게 롤 (1, 1') 의 외측 표면 (3, 3') 의 진행방향에 대해 슬롯 (24, 24') 보다 상류측에서 공간 (13, 13') 내로 개구하고, 거기에서 방출되는 가스를 공간 (13, 13') 의 외측으로 유도한다. 한편, 슬롯 (24, 24') 은 방출되는 가스를 주조 공간내, 즉 롤 (1, 1') 의 외측 표면 (3, 3') 의 진행방향으로 유도한다. 따라서, 외부 환경에 대한 공간 (13, 13') 의 밀폐성이 향상되며, 따라서 경계층의 조성을 보다 미세하게 제어할 수 있으며, 그 결과 롤 (1, 1') 의 크라운을 쉽게 조절할 수 있게 된다.

블록 (11, 11') 과 롤 (1, 1') 사이의 공간 (13, 13') 에 넣어지는 혼합가스는 기체상태의 것으로 한정되지 않고, 액체 상태의 것이어도 된다. 또한, 가스를 예열하여 온도를 조절할 수도 있다.

상기의 차폐 장치는 본 발명의 일실시예에 불과하다는 것은 이해할 수 있을 것이다. 특히, 주조 공간의 상측에 존재하는 가스와 메니스커스 위치까지 롤의 외측 표면과 함께 이동하는 경계층의 조성을 제어 가능한 다른 임의의 장치를 사용할 수 있다.

본 발명 방법을 사용하여 주조중에 롤 크라운을 제어하는 경우에는, 주조장치의 운전자 (또는 자동장치) 는 채택하는 차폐 가스 조성 및 유량에 의해 확실하게 원하는 크라운이 얻어지며, 따라서 소정 품질의 제품이 얻어지도록 일정 수의 데이터를 사용해야만 한다. 이를 위한 한 방법은, 연속적으로 데이터 (냉각수의 유량, 롤의 입구와 출구에서의 냉각수의 온도차) 를 구하고, 롤을 통과하는 열 흐름을 짧은 간격으로 반복해서 계산하고, 수학모델, 미리 구해 둔 교정곡선 또는 수학모델과 미리 구해 둔 교정곡선을 사용하여 예측 크라운량을 구하는 방법이다. 다른 방법은 가능한 한 주조 공간에 가까운 곳에서 롤 크라운을 연속적으로 측정하고, 그 값으로부터 접촉 영역에서의 크라운값을 계산하고, 그 결과에 따라 차폐 가스의 조성을 조절하는 방법이다. 이 크라운량의 측정은 비접촉식 형상 센서, 예컨대 용량 센서 또는 레이저 센서를 적어도 일측 롤의 1개의 모선을 따라 배치하거나, 바람직하게는 2세트의 센서를 각 롤에 배치하여 실시할 수 있다. 도 1에 개념적으로 나타낸 센서 (25, 25') 는 계산기 (26) 에 접속되고, 계산기 (26)는 상기 데이터를 받아 롤 (1, 1') 을 통과하는 열흐름을 계산하고, 그 결과에 따라 각 밸브 (18, 20) 의 개폐를 결정하고, 롤 (1, 1') 로 최선이라고 생각되는 크라운이 얻어지도록 혼합가스의 유량 및 조성을 제어한다.

또한, 롤 출구에서 스트립의 폭방향에서의 온도분포를 측정함으로써 롤에 의해 스트립에 부여되는 크라운의 적어도 품질상의 지표가 얻어진다. 즉, 스트립의 중심과 단부에 가까운 구역 사이의 온도차는 스트립의 두께 변화의 지수이다. 또한, 스트립의 두께와 폭방향의 두께 변화를 직접 측정하는 장치, 예컨대 X 선 게이지 등을 롤의 하류에 설치하고, 그럼으로써 롤 크라운이 스트립에 미치는 영향을 직접 관찰할 수 있고, 필요한 경우에는 본 발명 방법을 사용하여 크라운을 수정할 수 있다.

본 발명 방법과 롤 냉각수의 유량을 사용하여 크라운을 제어하는 방법을 조합할 수도 있다. 이미 설명한 바와 같이, 냉각수의 유량을 조절하는 방법은 크라운의 변동폭이 너무 작지만, 차폐 가스의 유량, 조성 또는 유량과 조성을 변경하여 미리 대강 크라운을 조정하고 나서 다시 미세하게 조절하기 때문에 이 방법을 사용할 수 있다. 본 발명은 강 스트립의 주조로 한정되는 것이 아니라, 다른 금속 재료의 주조에도 적용할 수 있음은 당연하다.

제 1도는 본 발명에 따른 방법을 수행할 수 있는 두 롤 사이의 금속 스트립을 주조하는 장치의 개략적인 종단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1, 1' : 롤 2 : 용융 금속

3, 3' : 외측 표면 10 : 덮개

11, 11' : 블록 21 : 혼합실

24, 24' : 슬롯

Claims (12)

1. 냉각 유체의 순환에 의해 내부에서 냉각되고 또한 수평축선의 주위를 서로 역방향으로 회전구동되는 표면이 거친 2개의 롤 사이에 주조 공간이 구획되고, 주조 공간을 덮은 덮개를 통해 소정량의 차폐 가스 (blanketing gas) 를 불어넣음으로써 주조 공간을 차폐한 상태에서 주조 공간내로 용융 금속을 도입하고, 이것을 응고시켜 금속 스트립, 특히 강 스트립을 주조하는 방법에 있어서,

   롤과 용융 금속이 접촉하는 구역보다 상류에서 적어도 각 롤의 표면 부근으로 불어들어오는 차폐 가스의 유량, 조성 또는 이 2개의 파라미터를 조정함으로써 롤의 크라운을 조절하는 것을 특징으로 하는 주조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 유체의 유량을 조정하여 상기 크라운의 조절을 더욱 미세하게 실시하는 것을 특징으로 하는 주조방법.
3. 냉각 유체의 순환에 의해 내부가 냉각되고, 수평축선의 주위를 서로 역방향으로 회전구동되는 표면이 거친 2개의 롤 (1, 1') 과, 이들 2개의 롤(1, 1') 사이에 구획되어 용융 금속 (2) 을 수용하는 주조 공간과, 이 주조 공간을 덮은 덮개 (10) 를 통해 차폐 가스를 불어넣는 장치 (14, 15, 16) 와, 롤 (1, 1')과 용융 금속 (2) 이 접촉하는 구역보다 상류에서 적어도 각 롤 (1, 1') 의 표면(3, 3') 부근으로 불어들어오는 차폐 가스의 유량, 조성 또는 이 2개의 파라미터를 조정하는 수단 (17, 18, 19, 20, 21, 22, 22', 23, 23', 24, 24') 을 구비한, 금속 스트립 (9), 특히 강 스트립의 주조장치에 있어서,

   주조 공간에서의 롤 (1, 1') 의 크라운을 나타내는 양을 측정 또는 계산하는 수단 (25, 25', 26) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 주조장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 주조 공간에서의 롤의 크라운을 나타내는 양을 측정 또는 계산하는 수단 (25, 25', 26) 에 의해서 수집된 냉각수의 유량, 롤의 입구와 출구에서의 냉각수의 온도차에 따라, 차폐 가스의 유량, 조성 또는 이 2개의 파라미터의 조정을 자동적으로 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 주조장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 덮개 (10) 가 2개의 블록 (11, 11') 을 갖고, 각 블록 (11, 11') 은 각 롤 (1, 1') 의 폭방향 전체에 걸쳐 연장되고, 각 블록의 하측 표면 (12, 12') 과 각 롤 (1, 1') 의 외측 표면 (3, 3') 사이에는 공간이 구획되고, 이 공간내에 유량, 조성 또는 이 2개의 파라미터를 조정한 차폐 가스를 불어넣는 수단 (24, 24') 을 포함하는 것을 특징으로 하는 주조장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 주조 공간에서의 롤의 크라운을 나타내는 양을 측정 또는 계산하는 수단 (25, 25', 26) 에 의해서 수집된 냉각수의 유량, 롤의 입구와 출구에서의 냉각수의 온도차에 따라, 차폐 가스의 유량, 조성 또는 이 2개의 파라미터의 조정을 자동적으로 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 주조장치 .
7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차폐 가스가 질소와 아르곤의 혼합물인 것을 특징으로 하는 주조장치.
8. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 롤 (1, 1') 의 크라운을 측정하는 수단이 상기 롤 (1, 1') 의 모선을 따라 배치된 1조 이상의 형상측정용 센서군 (25, 25') 을 포함하는 것을 특징으로 하는 주조장치.
9. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 롤 (1, 1') 의 크라운을 계산하는 수단 (26) 이 롤 (1, 1') 을 통과하는 열흐름을 측정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 주조장치.
10. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 롤 (1, 1') 의 크라운을 나타내는 양이 스트립 (9) 의 폭방향을 따른 두께 프로파일인 것을 특징으로 하는 주조장치 .
11. 제 10 항에 있어서, 상기 스트립 (9) 의 폭방향을 따른 온도의 변화를 측정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 주조장치.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 스트립 (9) 의 두께 프로파일을 그 폭을 따라 직접 측정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 주조장치.