KR100432093B1

KR100432093B1 - 금속스트립의주조장치및방법

Info

Publication number: KR100432093B1
Application number: KR1019960039759A
Authority: KR
Inventors: 아더 슉 앤드루; 브루스 리비터 스테펜
Original assignee: 카스트립 엘엘씨.
Priority date: 1995-09-14
Filing date: 1996-09-13
Publication date: 2004-08-25
Also published as: DE19637402C2; FR2738761A1; JPH09103855A; AU6077396A; DE19637402A1; FR2738761B1; AU715801B2; US5857514A; AUPN545095A0; JP3678848B2; GB2305144B; GB2305144A; GB9615858D0; KR970014877A

Abstract

본 발명은 한 쌍의 주조 롤에 의해 형성되는 틈새상에 유지되는 캐스팅 풀이 자리잡을 수 있도록 상기 틈새에 용탕을 송출하는 노즐과, 용탕을 분배하는 디스트리뷰터에 의해 용탕을 수용하도록 상부가 개방되며 하부는 폐쇄된 트로프와, 상기 트로프로부터 상기 캐스팅 풀로 용탕을 송출하도록 상기 노즐의 양 단추 벽에 각각 형성된 한 쌍의 큰 단부 개구와, 상기 노즐의 비개구 단부 영역의 사이에 길이방향으로 일정한 간격의 원형 홀로 다수개 형성된 측면 개구로 이루어져서, 주조시 금속 스트립의 스컬즈 및 표면 크랙등의 결함을 방지할 수 있는 금속 스트립 주조 방법및 장치에 관한 것이다.

Description

금속 스트립의 주조장치 및 방법{STRIP CASTING}

본 발명은 금속 스트립의 주조에 관한 것으로서, 특히, 철금속 스트립주조 및 그 이외의 스트립 주조의 활용에 관한 것이다.

일반적으로, 금속 스트립은 트윈 롤 주조기내에서 연속 주조됨으로써 성형된다는 것이 알려져 있다. 상호 역방향으로 수평상태에서 회전되는 한 쌍의 냉각된 주조 롤의 사이에 용융금속을 도입함으로써, 움직이는 상기 주조 롤의 표면상에서 금속 쉘(metal shell)을 응고시켜 상기 주조 롤 사이의 닙(이하, 상기한 쌍의 주조 롤이 상호 근접된 경우 생성되는 영역으로서 '틈새'라 통칭함,nip)에 금속 쉘을 합체시켜 응고하여 상기 주조 롤 사이의 틈새로부터 하방으로 급송된다. 레이들(ladle)로부터 용융금속이 작은 용기로 부어져서, 상기 틈새의 상부에 위치한 금속 공급 노즐을 통해 유출되어 상기 한 쌍의 주조 롤 사이의 틈새로 보내짐으로써, 상기 틈새 바로 상부에 인접하는 상기 주조 롤 표면상에 지지된 용융금속의 캐스팅 풀을 형성하게 된다. 상기 캐스팅 풀은 상기 주조 롤의 양 단부 벽면과 슬라이딩 맞춤결합되는 한 쌍의 측판이나 댐 사이에 구속된다.

한 쌍의 주조 롤이 냉각상태에서 급속하게 응고되는 비철금속에 어느정도 성공적으로 적용되지만, 상기 주조 롤의 칠드(chilled) 주조표면에서 불균일한 응고에 의한 결함을 야기하는 매우 높은 응고점을 갖는 철금속의주조에는 상기 기술을 적용함에 문제가 있다. 상기 캐스팅 풀 내에서 금속을 매끄럽고 균일하게 흐르도록 금속 공급 노즐 설계에 많은 주의가 요구된다.미국 특허 제5,178,205호 및 제5,238,050호에는 캐스팅 풀에 침적된 금속 공급노즐 바닥 단부의 슬롯형상의 배출구로 상기 노즐을 통해 하향으로 흐르는 용융금속의 운동 에너지를 저감시키는 장치가 개시되어 있다. 미국 특허 제5,178,205호에 개시된 상기 장치에 있어서, 운동 에너지는 복수의 유로가형성된 플로우 디퓨저(flow diffuser)와, 이 디퓨저 상부에 위치한 배플(baffle)에의해 저감되게 된다. 상기 디퓨저의 하부에는 용융금속이 슬롯형상의 배출구를 통해 최소 저항으로 균일하고도 서서히 상기 캐스팅 풀로 이동한다. 미국 특허 제5,238,050호에 개시된 상기 장치에서 용융금속의 흐름이 예각의 충돌각도로 상기 노즐의 경사진 측벽면에 낙하 충돌될 수 있기 때문에 배출구로 보내지는 흘러내리는 종이 형상의 유동(flowing sheet)을 형성하도록 측벽면에 금속이 부착하게 된다. 즉, 상기 노즐의 하부로부터 흐름을 균일하고도 서서히 이동되도록 함으로써 캐스팅 풀의 교란(disruption)을 최소화하는 것이다.

또한, 일본제철의 일본특허공개 제5-70537호에도 상기 캐스팅 풀로 균일하고도 서서히 금속이 흘러내리도록 제안된 공급 노즐이 개시되어 있다. 상기 노즐은 다공성의 배플 및 디퓨저가 합치되어서 상기 노즐의 측벽에서 일련의 구멍을 통해 상기 캐스팅 풀로 흐르는 용융금속에 의해 발생하는 운동에너지를 제거한다. 상기 구멍은 상기 주조 롤의 길다란 틈새를 가진 상기 주조 롤의 주조 표면을 따라 흐르는 금속의 진행 방향으로 기울어져 있다. 더욱 상세하게는, 상기 노즐의 일측면에 형성된 구멍은 상기 캐스팅 풀 표면에서의 저항을 최소화하면서 주조 표면을 따라 매끄럽고 균일하게 흐르도록 상기 틈새의 일측 수평방향으로 금속을 흘려보내는 방향으로 기울어지고 상기 노즐의 타측면상의 구멍은 상기 틈새의 타측 수평방향으로 금속을 흘려보내는 방향으로 기울어져 있다.

또, 예의 시험 연구한 결과 본 출원인은 일반적으로 캐스팅 풀에서의 '메니스커스(meniscus)', 즉 ' 메니스커스 영역'이라 알려져 있는 상기 캐스팅 풀 표면과 상기 주조 롤의 주조 표면이 접촉하는 영역에서의 용융금속이 조기 응고되는 결함의 주 요인이라고 결정하였다. 이러한 각각의 영역에서 상기 용융금속은 주조 표면과 이웃하는 방향으로 흐른다. 이때 금속이 상기 주조 롤의 표면과 더불어 균일하게 접촉되기 이전에 응고가 발생될 경우 금속은 함몰, 물결 자국, 골트셧(cold shut) 혹은 크랙 등과 같은 표면 결함의 발생으로 인해 주조 롤와 금속 쉘 사이에 초기의 불규칙적인 열전달이 발생되는 경향이 있다.

또한, 상기 캐스팅 풀내로 매우 균일한 용융금속의 흐름을 얻기 위한 종래 시도는 결국 스트립의 외부 표면이 되는 쉘 표면을 균일하게 형성하기 위해 금속이 최초로 응고되는 영역에서 멀리 떨어진 곳으로부터 금속을 흘려보냄에 따라 조기 응고를 더욱 심화시킨다는 문제점이 있었다. 따라서, 상기 주조 롤 사이의 상기 캐스팅 풀 표면 영역에서의 금속 온도는 유입되는 금속의 온도보다 현저하게 낮아진다. 메니스커스 영역에서의 캐스팅 풀 표면상의 용융금속의 온도가 너무 낮아질 경우에는 크랙 및 메니스커스 자국(상기 캐스팅 풀의 수준이 불균일해질 경우 메니스커스 응고에 의해 스트립 상에 메니스커스 자국이 발생된다.)이 아주 쉽게 발생하는 경향이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 하나의 방법으로서, 유입되는 금속이 상기 주조 롤의 주조 표면에 도달하기 전에 응고됨 없이 상기 캐스팅 풀 내에서 냉각되도록 유입되는 금속을 아주 과열시켰지만 현재 유입되는 금속이 상기 노즐에 의해 직접 상기 캐스팅 풀의 메니스커스 영역에 상대적으로 급속하게 공급되는 것을 보장하는 단계를 거침에 따라 이 문제점을 보다 효과적으로 처리할 수 있다고 인식하고 있다. 이것은 금속이 상기 주조 롤 표면에 접촉하기 이전에 상기 금속이 조기냉각되는 경향을 최소화시킨다. 이것은 금속이 상기주조 롤 표면과 접촉되어야만 응고되기 때문에 상기 풀 내로 아주 안정적인 흐름을 제공하는 것보다는 보다 더 효율적인 방법이 됨은 물론이고 상기 캐스팅 풀 표면에서의 어느 정도의 변동이 허용될 수 있음이 밝혀졌다. 이것은 일본제철의 일본특허공개 제64-5650호에 예시되어 있다.

또, 상기 노즐로부터 상기 캐스팅 풀의 메니스커스 영역으로 직접 공급되는 용융금속의 방향이 표면 크랙의 형성 없이 상대적으로 작은 양의 과열(low superheat) 상태로 공급되는 용융금속을 사용하여 주조하는 것이 허용될지라도 측판 혹은 댐에 의해 한정되는 상기 캐스팅 풀의 주변에서 '스컬즈(skulls)' 라고 알려진 고체 금속편의 형성을 유발한다는 문제점이 있다. 이때, 유입되는 금속의 과열도가 저하됨으로써 이러한 문제점이 악화되게 된다. 상기 캐스팅 풀에 의한 열손실 속도는 상기 주조 롤 양 단부 벽면의 측면 댐을 통해 부가적으로 전송되는 전도열에 전적으로 기인하는 측면 댐과 가장 큰 관계가 있다. 이러한 높은 속도의 국부적 열손실은 스트립의 변형을 야기하는 상기 주조 롤간의 크기 및 드롭(fall)이 현저하게 증가하는 메니스커스 영역에서 고체 금속의 '스컬즈'가 형성하는 경향에 영향을 미친다. 왜냐하면, 순수 열손실 속도는 상기 측면 댐과 가장 관계가 깊으므로 열 속도는 스컬즈가 방지될 경우 증가되는 메니스커스 영역에 유입된다. 종래 미국특허 제 5,221,511호에 개시된 노즐에 예시된 바와 같이 턴디쉬(일명, 넓은 접시, tundish)로부터 분리 유출되는 금속을 수용하는 상기 노즐의 상부에 통로를 형성함에 따라 이러한 3중점 영역으로 금속의 흐름을 증가시키는 것이 제안되었다. 그러나, 이것은 그 통로에서 금속을 냉각시켜야 하므로 복잡한 통로구멍 및 용융금속의 많은 양의 과열을 요한다.

따라서, 본 발명에 따르면 필요 불가결한 순 유입 열(net input heat)의 상승은 노즐의 양 단부 벽에 형성된 토출 구멍을 통해 흐르는 용융금속에 의해 상기 주조 롤의 단부 영역에 용융금속의 공급증가가 간단하게 촉진됨으로써 해결되게 되는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 금속 스트립의 주조방법은 캐스팅 풀을 구속하는 폐색판에 의해 한 쌍의 칠드 주조 롤 사이에 형성되는 틈새의 양단부에서 구속되며 상기 틈새의 상부에 형성되는 용융금속의 캐스팅 풀을 형성하도록, 상기 틈새의 상부에 배치되며 상기 틈새를 따라서 연장하는 수평방향으로 길다란 금속 공급 노즐을 경유해서 한 쌍의 칠드 주조 롤의 사이에 용융금속을 도입하는 단계와, 상기 주조 롤을 회전시켜 상기 틈새로부터 하향으로 공급되는 응고된 스트립을 주조하는 단계를 포함하는 금속 스트립주조방법에 있어서, 홈통의 하부를 하부플로어에 의해 폐쇄하는 단계, 상기 용융금속을 수평방향으로 길다란 측벽에 형성된 측면개구와 상기 홈통의 양 단부벽에 형성된 상기 단부 개구를 통해서 상기 홈통으로부터 캐스팅 풀로 흐르게 하는 단계, 및 상기 노즐 단부로부터의 용융금속이 구속됨이 없이 흐르도록 상기 단부 개구의 단면적을 상기 측면개구의 단면적보다 크게 형성하여 상기 주조 롤 양 단부 주변의 상기 주조 롤 표면과 접촉하는 용융금속이 상기 홈통의 양 단부 벽의 상기 단부 개구로부터 공급되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 용융금속은 상기 노즐에 의해 상기 노즐의 외측방향으로, 상호반대방향으로 유도되는 분출류(jet stream) 상태로 측벽 개구를 지나서 흐름으로서, 상기 노즐의 단부 개구에 의해 용융금속과 더불어 공급되는 주조 롤 표면의 단부영역사이에 상기 노즐이 연장되는 길이의 요부의 구석구석까지 캐스팅 풀 표면의 주위의 주조 롤 표면상에 직접적으로 부딪치게 된다.

또한, 상기 노즐의 측벽 개구는 이격되어 형성된 개구 형상으로 상기 노즐의 각각의 길다란 측벽에 형성되어 있다.

또, 상기 측벽 개구는 원형홀이다.

또한, 상기 주조 롤 표면에는 상기 노즐의 단부 개구로부터 상기 주조 롤 단부에서 적어도 l30mm 떨어진 곳까지 흐른다. 더욱 상세하게는 상기 거리는 140mm 내지 150mm의 범위가 바람직하고 대략 145mm가 적정 거리이다.

또, 상기 폐색판은 상기 캐스팅 풀의 양 단부를 막는 한 쌍의 내화성플레이트로 구성되고, 상기 홈통의 각 단부 벽은 단지 20mm씩 인접하는 상기 폐색판과의 간격이 형성되어 있다. 이 간격은 상기 노즐의 단부 개구에 의해 용융금속이 흐르는 동안에 상기 노즐의 각 단부 벽과 상기 캐스팅 풀과의 간격으로서 대략 10mm의 플레이트로 한정됨이 바람직하다.

또한, 상기 노즐의 단부 개구의 크기는 대략 90mm의 너비와 35mm의 높이로 되는 것이 좋다.

또, 상기 홈통에는 이격된 일련의 불연속성 자유낙하 흐름 상태로 용융금속이 공급되게 되거나, 상기 홈통을 따라 연속적인 커튼 형상의 유동으로 자유낙하상태로 용융금속과 더불어 상기 홈통에 공급되게 된다. 하나의 예로서, 용융금속이 상기 홈통에 직접 낙하함으로써 리저버를 형성하며 상기 노즐의 측면개구 및 단부 개구로 향하여 리저버의 내부를 흐르는 것이다. 양자택일로, 용융금속은 침전된 노즐에 의하여 상기 홈통으로 공급되도록 할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명은 금속 스트립을 주조하기 위한 장치를 제공하며, 본 발명에 의한 금속 스트립의 주조 장치는, 주조롤 사이에 틈새를 형성하도록 병렬로 배치된 한 쌍의 주조 롤과, 상기 틈새로 용융금속을 공급하도록 상기 주조 롤 사이의 상기 틈새 상부에 배치되고 이 틈새를 따라 연장하는 수평방향으로 길다란 금속 공급 노즐과, 상기 노즐로 용융금속을 공급하도록 상기 노즐의 상부에 배치된 분배장치와, 상기 분배장치로부터 용융금속을 수용하도록 상기 틈새를 따라 연장하여 형성되며, 상측방향으로 개구된 홈통을 구비하는 금속 스트립 주조장치로서, 상기 홈통의 하부는 하부 플로어에 의해 폐쇄되며, 상기 노즐은 홈통의 수평방향으로 길다란 양측벽에 형성된 측면개구와 상기 홈통의 양 단부 벽에 각각 형성된 단부 개구를 포함하며, 노즐의 양 측부와 단부로부터 외측방향으로 용융금속이 흐르도록 하되 상기 노즐의 단부로부터의 용융금속이 구속 없이 흐르도록 상기 단부 개구의 단면적은 측면개구의 최대 단면적보다 크게 형성되어, 상기 롤 단부에 인접한 상기 주조를 표면과 접촉하는 용융금속이 상기 단부개구로부터 공급되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 적용되는 트윈 롤 주조기의 캐스팅 풀로 용융금속을 공급하는 내화성 노즐은, 트윈 롤 주조기의 캐스팅 풀로 용융금속을 공급하는 내화성 노즐로서 용융금속을 수용하도록 상부가 개구된 홈통과 수평방향으로 길다란 한쌍의 측벽및 한 쌍의 단부 벽을 가지는 내화성 노즐에 있어서,

상기 노즐의 하부는 노즐의 하부로부터 홈통의 외부로 용융금속이 흐르도록 두 세트(set)의 이격 형성된 개구를 구비하고, 상기 이격하여 형성된 개구의 상기 세트들은 노즐의 중앙을 관통하는 수직방향 평면의 양 측면에 각각 배치되며, 상기 단부벽은 상기 이격하여 형성된 측면개구의 최대 단면적보다 크게 형성되어 상기 노즐의 단부로부터 외측방향으로 용융금속이 구속 없이 흐르도록 하는 크기로 형성된 단부개구를 구비하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 한 쌍의 주조 롤을 이용한 스트립의 주조 장치의 구조 및 작동상태를 도시한 개략도,

도 2는 본 발명에 의한 노즐을 포함한 스트립 주조 장치의 주요부품을 도시한 종단면도,

도 3은 도 2에 따른 스트립 주조 장치의 주요부품을 횡단으로 절개하여 도시한 종단면도,

도 4는 도 2에 따른 주조 롤의 주변 부품 및 노즐을 확대하여 도시한 종단면도,

도 5는 본 발명에 의한 노즐의 측면도,

도 6은 도 3의 선 A - A에 따른 분배장치(distributor)를 부분 절결하여 도시한 평면도,

도 7은 본 발명에 의한 금속 공급 노즐의 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11 : 프레임 12 : 공장 바닥

13 : 왕복대(carriage) 14: 어셈블리 스테이션(assembly station)

15: 캐스팅 스테이션(casting station) 16: 주조 롤

17: 레이들(ladle) 18: 분배장치(distributor)

19: 금속 공급 노즐 20: 스트립(strip)

24: 오버플로(overflow)배출구 31: 왕복대 프레임

33: 레일(rail) 39: 실린더 유니트

40: 구동 브라켓 41: 구동축

42: 물 공급 호스 43: 로터리 글랜드(rotary gland)

52: 토출구 54: 분할 못

56: 폐색판 57: 주조 롤의 단부 벽면

60: 장착 브라켓 61: 홈통(trough)

62: 노즐의 측벽 64: 노즐의 측면개구

66: 리저버(reservoir) 68: 캐스팅 풀(casting pool)

69: 틈새 70: 노즐의 양 단부 벽

71: 노즐의 단부 개구 72: 비(非)개구 (개구 없는) 단부 영역

82: 지지판

이하, 본 발명에 의한 금속 스트립의 주조 방법 및 주조 장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 주조 장치는 공장 바닥(12)상에 정치된 주 프레임(11)을 갖고 있다. 상기 주 프레임(11)은 어셈블리 스테이션(14)과 캐스팅 스테이션(15) 사이에 수평으로 이동 가능하게 설치된 왕복대(13)를 지지한다, 상기 왕복대(13)는 주조 작업시 레이들(17)로부터 분배장치(18)와 노즐(19)을 경유하여 용융금속이 공급되도록 한 쌍으로 병렬 설치된 주조 롤(16)을 운반한다. 상기 주조롤(16)은 움직이는 상기 주조 롤(16)에 접하여 금속 쉘이 응고될 수 있도록 수냉되며 상기 한 쌍의 주조 롤(16)에 의해 형성되는 틈새(69)의 하부에서 응고된 스트립(20)이 제조되도록 회전하는 상기 주조 롤(16) 사이의 틈새(69)로 근접시킨다.이 스트립(20)은 제1 코일러(21)에 공급되면서 연속적으로 제2 코일러(22)로 전송될 수도 있다. 상기 캐스팅 스테이션(15)에 인접하여 주 프레임(11)상에는용기(23)가 장착되어 있다. 이때, 용융금속은 상기 분배장치 (18)상의 오버플로 배출구(24)를 통해 상기 용기(23)로 우회될 수 있다.

또, 상기 왕복대(13)는 레일(33)을 따라 이동되도록 전체가 장착된 것으로써 상기 왕복대(13)에 의해 상기 주 프레임(11)의 일부를 따라 연장되는 상기레일(33)상의 휠(32, wheel)에 의해 장착된 왕복대 프레임(31)으로 이루어져 있다. 상기 왕복대 프레임(31)은 회동 가능하게 장착된 상기 주조 롤(16)로 한 쌍의 롤이동대를 운반한다. 상기 왕복대(13)는 어셈블리 스테이션(14)과 캐스팅스테이션(15) 및 그 역으로 상기 왕복대(13)를 이동시키도록 동작하는 상기 주 프레임(11)과 상기 왕복대(13)상의 구동 브라켓(40)의 사이에 연결되어서 왕복 운동하는 유압 피스톤 및 실린더 유니트(39)의 작동에 의해 레일(33)을 따라 이동한다.

또한, 상기 주조 롤(16)은 상기 왕복대 프레임(31)상에 설치된 트랜스미션과 전동모터에 의해 구동축(41)을 통해 상호 역방향으로 회전된다. 상기 주조 롤(16)은 수평방향으로 길게 연속 연장 형성된 구리판을 갖고 있다. 상기 주조 롤(16)의외주부에는 로터리 글랜드(43)에 의해 물 공급 호스(42)에 연결된 상기 롤 구동축(41)내의 물 공급 덕트를 통해 상기 주조 롤(16)의 단부까지 냉각수를 공급하는 냉각수 통로가 일정한 간격으로 형성되어 있다. 또, 상기 주조 롤(16)은 일반적으로 너비가 2m 까지의 스트립(20)을 제조할 수 있도록 대략 500mm의 직경과 최대 2m까지의 길이로 될 수 있다.

또한, 상기 레이들(17)은 전적으로 종래의 구조에 속하며 달아오른 금속의 저장소를 생성시키는 오버헤드 크레인(overhead crane)상의 요크(45,yoke)에 의해지지되어 있다. 상기 레이들(17)에는 용융금속이 상기 레이들(17)로부터 방출구(47) 및 내화성 덮개(48, shroud)를 거쳐 상기 분배장치(18)로 흘러내리도록 유압 실린더에 의해 작동되는 스토퍼 로드(46)가 설치되어 있다.

또, 상기 분배장치(18)는 수모성 내면(sacrificial lining)을 가진 고 주조성의 알루미나와 같은 내화성 재질로 이루어진 넓은 접시(wide dish) 형상으로 형성되어 있다. 상기 분배장치(18)의 일측에는 상기 레이들(17)로부터 흘러내리는 용융금속이 수용되며 상술한 오버플로 배출구(24)가 형성되어 있다. 상기 분배장치(18)의 타측에는 금속을 토출하는 일련의 토출구(52)가 일정한 간격으로 길게 복수 개 연속형성되어 있다. 상기 분배장치(18)의 하부에는 상기 왕복대 프레임(31)상에 분배장치(18)를 지지하도록 장착 브라켓(60)을 운반하며 상기 분배장치(18)를 정위치시키도록 상기 왕복대 프레임(31)상의 분할 못(54)을 수용하는 구멍이 형성되어 있다.

또한, 상기 노즐(19)은 알루미나 그래파이트와 같은 내화성 재질로 이루어진 길다란 본체로 형성되어 있다. 상기 노즐(19)의 하부는 안쪽 및 아래쪽으로 수렴하도록 테이퍼 형상의 상기 주조 롤(16) 사이의 틈새(69)내로 돌출한다. 상기 왕복대 프레임(31)상에는 상기 노즐(19)을 지지하도록 장착 브라켓(60)이 설치되고 상기 노즐(19)의 상부에는 장착 브라켓(60)상에 위치를 정하는 측면 플랜지(55)가 돌설되어 있다.

또, 상기 노즐(19)에는 상기 분배장치(18)의 토출구(52)를 통해서 하향으로 흘러내리는 용융금속을 수용하도록, 상향으로 흡입구가 개구된 홈통(trough, 61)이형성되어 있다. 상기 홈통(61)은 상기 노즐(19)의 양 측벽(62)과 양 단부 벽(70)사이에 형성되어 있다. 상기 홈통(61)의 하부는 수평방향의 하부 플로어(63)에 의해 폐쇄되어 있다. 상기 길다란 (이하, "길다란, 길게"라는 것은 단부벽(70)길이에 비하여 측벽(62)이 수평방향으로 길게 형성된 것을, "길이방향"이라는 것은 상기"길다란" 방향을 의미하는 것으로 해석함) 측벽(62) 하부는 아래쪽으로 수렴되고 상기 노즐(19)의 측벽(62)을 통해 원형 홀의 형상으로 측면개구(54)가 수평방향의 일정한 간격으로 복수 개 관통 형성되어 있다. 상기 노즐(19)의 양 단부 벽(70)에는 2개의 큰 단부 개구(71)가 관통 형성되어 있다.

또한, 상기 홈통(61)의 하부에 용융금속을 저장하는 리저버(66)를 형성하도록 용융금속은 연속적으로 수직 자유낙하 흐름 상태로 상기 분배장치(18)의 토출구(52)로부터 흘러내린다. 용융금속은 상기 리저버(66)로부터 측면개구(64) 및 단부 개구(71)까지 흘러내려서, 상기 주조 롤(16) 사이의 틈새(69)상에 유지되는 캐스팅 풀(68)을 형성한다. 상기 캐스팅 풀(68)은 상기 주조 롤(16)의 양 단부벽면과 상호 대향 지지된 한 쌍의 폐색판(56)에 의해 상기 주조 롤(16)의 양 단부벽면(57)으로 한정된다. 상기 한 쌍의 폐색판(56)은 내화성이 강한 재질로 이루어져 있다. 예를 들면, 붕소 질화물로 이루어져 있다. 상기 한 쌍의 폐색판(56)은 한 쌍의 유압 실린더 유니트(39)의 작동에 따라 움직이는 지지판(82)내에 장착되어 용융금속을 수용하는 상기 캐스팅 풀(68)의 양 단부의 폐색판(56)을 형성함으로써 상기 주조 롤(16)의 양 단부 벽면(57)에 맞물리는 측판을 생성시킨다.

또, 주조 작업시, 금속의 흐름은 상기 노즐(19)의 하단부가 상기 캐스팅풀(68)내에 침적되는 정도로 상기 캐스팅 풀(68)이 유지되도록 제어된다. 상기노즐(19)의 2방향에 가로방향의 일정한 간격으로 연속 형성된 복수의 측면개구(64)를 상기 캐스팅 풀(68)의 표면 바로 아래에 배치하고 있다. 상기노즐(19)의 양 측벽에 외측방향으로 개구된 측면개구(64)를 거치는 용융금속(65)은 상기 캐스팅 풀(68) 표면 주위에 분출류 상태로 흐름으로써 상기 캐스팅 풀(68)표면 주위의 냉각된 상기 주조 롤(16)의 표면에 바로 부딪친다. 이것은 상기 캐스팅 풀(68)의 메니스커스 영역으로 공급되는 용융금속의 온도를 극대화함은 물론이고 용융 스트립(20) 표면상의 크랙 및 메니스커스 자국의 형성을 효과적으로 저감시킬 수 있음이 밝혀졌다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 노즐(19)의 측면개구(64)는 상기 노즐(19)의 전체 길이까지 연장되지 않고 상기 노즐(19) 측벽(62)의 외곽의 단부(72)까지 관통형성되지는 않는다. 이것은 상기 주조 롤(16)의 양 단부 주변에서 단부 영역에 접촉하는 용융금속이 상기 측면개구(64)가 아닌 상기 노즐(19)의 단부개구(71)로부터 공급되는 것을 보장한다. 상기 노즐(19)의 단부 개구(71)가 너무 커서 상기 홈통(61)의 양 단부로부터 흘러내리는 용융금속의 저항력이 무시됨으로써 상기 폐색판(56)에 인접한 상기 캐스팅 풀(68)의 영역으로 금속이 과다 공급되어서 대부분의 금속이 상기 주조 롤(16)의 표면을 따라 상기 주조 롤(16)의 양단부로부터 상기 주조 롤(16)의 중앙 영역으로 흐른다. 이러한 방법에서는, 상기주조 롤(16) 표면의 단부 영역으로 용용금속이 급속하고도 과다하게 공급되어서 이 금속은 최소한의 온도강화와 더불어 상기 주조 롤(16)의 표면애 도달함으로써 스컬즈의 형성을 방지하거나 결함을 야기시키는 상기 주조 롤(16) 사이의 틈새(69)를 통하여 지나기 이전에 형성되는 스컬즈를 녹여버린다.

또, 상기 노즐(19)은 상기 캐스팅 풀(68)의 여러 영역에 용융금속을 배분하는 매니폴드의 역할을 하는 것으로 간주할 수 있다. 상기 노즐(19)로부터 상기 주조 롤(16)로 흐르는 금속흐름은 항상 그 질량이 보존된다. 즉, 상기 주조 롤(16)의 각 영역에는 원하는 두께의 스트립(20)을 생산할 수 있도록 충분한 금속을 수용한다. 이때, 상기 노즐(19)의 흐름 저항력을 무시할 수 있다면 그 금속은 짧은 경로를 거쳐 상기 주조 롤(16) 표면의 양 단부 영역으로 금속이 과다하게 흘러내리지 않게 된다. 상기 노즐(19)의 양 단부로부터 금속이 간단하게 흐르도록 하는 것은 상기주조 롤(16)의 양 단부에서 응고시 요구되는 금속의 흐름 이상을 야기시키지 않을것이다. 그러나, 상기 측면개구(64)가 상기 노즐(19)의 양 단부로 연장되지 않기때문에 상기 측면개구(64)에는 상기 측면개구로부터 상기 노즐(19)의 양 단부영역에 흐르는 보다 큰 저항력이 발생됨으로써 상기 노즐(19)의 양 단부개구(71)로부터 우선적으로 금속의 흐름이 야기되어서 상기 양 단부 개구(71)로부터 희망치 보다 과다하게 흐르게 된다. 이러한 방법의 사용에 의해 스컬즈 또는 크랙등의 결함 없이 용융금속을 적은 양의 과열 (low superheat)상태에서도 공급하여 주조하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 노즐(19)의 양 측벽(62)의 각각의 비개구(개구 없는) 단부영역(72)의 길이는 스컬즈 결함 및 크랙 결함의 징후간의 균형에 의해 결정된다. 상기 한 쌍의 단부 개구(71)에 의해 공급되는 상기 캐스팅 풀(68) 표면과 상기노즐(19)의 단부 개구와의 길이가 너무 길 경우 상기 주조 롤(16)의 단부 영역(다시 말해서, 상기 캐스팅 풀(68)의 단부 영역)의 흡입부에 도달하는 용융금속은 크랙 결함이 발생될 수 있을 정도로 충분하게 냉각될 것이다. 반면, 그 거리가 너무 짧을 경우에는 상기 캐스팅 풀(68)의 단부 영역에서 상기 노즐(19)의 단부 개구(71)로부터의 흐름을 충분하게 수용하지 못하게 되어 스컬즈 결함이 발생될 것이다. 따라서, 유입되는 용융금속의 과열도와 상관 관계에 있는 스컬즈 결함 및 크랙 결함 등 양 결함간의 균형을 적절하게 맞추는 것이 필요하다. 상기 노즐(19)의 각 비개구단부 영역(72)은 적어도 130mm 길이일 경우 실제로 적용할 수 있으며, 140mm 내지 150mm 범위의 길이가 바람직하다. 또 적정길이는 145mm이다. 이것은 표면 크랙킹이 개시되기 직전의 주조를 실행할 수 있는 최대의 거리로 떨어져 있을지라도 스컬즈의 형성 및 표면의 크랙 없이 대략 섭씨 1580도의 적은 양의과열상태로 주조할 수 있는 장치의 간격임이 밝혀졌다.

또, 통상의 노즐(19)에 있어서, 상기 노즐(19)의 측면개구(64)는 40mm의 간격으로 복수 개 배열된 직경 15mm의 홀로 되어 있다. 상기 노즐(19)의 단부개구(71)는 충분히 커서 용융금속의 흐름에 거의 저항을 주지 않지만 그 크기로만 결정되지는 않는다. 전형적으로 상기 단부개구는 90mm의 너비와 35mm 깊이로 되어 있다.

또한, 상기 노즐(19)의 단부 개구(71)로부터 상기 주조 롤(16) 표면의 단부영역으로 용융금속을 적정량 흘려보내기 위해서는 상기 노즐(19)의 양 단부벽(70)이 상기 한 쌍의 폐색판(56)에 의해 한정되는 상기 캐스팅 풀(68)에 근접시키는 것이 중요하다. 더욱 상세하게는, 상기 노즐(19)의 양 단부 벽(70)과 상기 한 쌍의 폐색판(56)간의 거리는 이 장치가 작동되는 동안에는 단20mm에 불과하다. 전형적으로 상기 노즐(19)의 양 단부 벽(70)과 상기 한 쌍의 폐색판(56)간의 간극은 장치가 냉각상태일 경우에는 15mm가 되고 내화재료가 열을 받았거나 장치가 작동하는 경우에는 10mm로 감소된다.

또, 800mm 길이의 상기 주조 롤(16)과 더불어 사용하는 전형화된 상기노즐(19)에는 770mm의 길이와 60mm의 너비로 된 홈통(61)이 개구되어 있다. 상기홈통(61)의 각 측벽(62)에는 40mm의 간격으로 13개 배열된 15mm의 직경을 가진 측면개구(64)가 형성되어 있다.

상술한 금속 스트립 주조 장치는 상기 캐스팅 풀(68)의 메니스커스 영역에 용융금속을 급속 공급할 수 있음은 물론이고 3중점 이전에 주탕(주입)하기 위한 복잡한 주탕(주입)시스템 없이 상기 캐스팅 풀(68)의 단부에도 용융금속을 급속공급할 수 있으므로 간단한 금속 공급 시스템을 사용하여 적은 양의 과열상태에서의 주조를 할 수 있게 된다. 그러나 이 장치는 단지 예증된 방법을 통해서만 진행되며 상당히 수정될 수 있다. 본 발명에 의한 주조 방법은 정교한금속 분배장치(18)를 요하지 않음으로써 상기 캐스팅 풀(68)에 일부 침적된 상기노즐(19)에 의해 상기 홈통(61)에 공급될 수 있다. 이러한 예에서, 일부 침적된 상기노즐(19)은 양 단부 개구(71)쪽을 향해 상기 홈통(61)의 길이방향으로 흐르는 2개의 분출류(65) 상태로 상기 홈통(61)으로부터 상기 리저버(66)로 용융금속을 공급할 수 있다. 이것은 상기 노즐(19)의 양 단부 영역의 측면개구(64)를 거쳐 상기 노즐(19)의 측면 외부로의 흐름을 제지할 수 있는 분출류 효과로 인해 상기 캐스팅 풀(68)의 단부 영역에 금속의 흐름을 부가할 수 있다.

따라서, 상기 노즐(19)의 단부 영역에 상기 측면개구(64)가 관통형성되었을지라도 단부 개구(71)로부터 캐스팅 표면의 단부영역으로 금속의 흐름을 유도할 수 있게 되는 것이다. 이상에서 본 발명의 구체적인 실시예를 통해 상세히 설명하였으나 이 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims

캐스팅 풀(68)을 구속하는 폐색판(56)에 의해 한 쌍의 칠드 주조 롤(16)사이에 형성되는 틈새(69)의 양단부에서 구속되며 상기 틈새(69)의 상부에 형성되는 용융금속의 캐스팅 풀(68)을 형성하도록, 상기 틈새(69)의 상부에 배치되며 상기틈새(69)를 따라서 연장하는 수평방향으로 길다란 금속 공급 노즐(19)을 경유해서 한 쌍의 칠드 주조 롤(16)의 사이에 용융금속을 도입하는 단계와, 상기 주조롤(16)을 회전시켜 상기 틈새(69)로부터 하향으로 공급되는 응고된 스트립(20)을 주조하는 단계를 포함하는 금속 스트립 주조방법에 있어서,

홈통(61)의 하부를 하부플로어(63)에 의해 폐쇄하는 단계,

상기 용융금속을 수평방향으로 길다란 측벽(62)에 형성된 측면개구(64)와 상기 홈통(61)의 양 단부 벽(70)에 형성된 상기 단부 개구(71)를 통해서 상기홈통(61)으로부터 캐스팅 풀(68)로 흐르게 하는 단계, 및 상기 노즐 단부로부터의용융금속이 구속됨이 없이 흐르도록 상기 단부 개구(71)의 단면적을 상기 측면개구(64)의 단면적보다 크게 형성하여 상기 주조 롤 양 단부(57) 주변의 상기주조 롤(16) 표면과 접촉하는 용융금속이 상기 홈통(61)의 양 단부 벽(70)의 상기 단부 개구(71)로부터 공급되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속스트립 주조 방법.
제1항에 있어서,

상기 노즐(19)의 단부 개구(71)로부터 용융금속이 공급되는 상기 캐스팅 표면의 단부 영역사이의 상기 캐스팅 풀(68)표면 주변에 인접한 주조 롤(16)표면상에 용융금속이 직접적으로 충돌하도록, 용융금속이 길다란 상기 노즐(19)의 외측방향으로 유도되는 상호 반대방향의 분출류(65) 상태로 상기 노즐(19)로부터 상기 측면개구(64)를 통해 유출되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 주조방법.
제2항에 있어서,

상기 측벽의 개구(64)는 상기 노즐의 길다란 양 측벽(62)에 각각 형성되며 일정한 간격으로 이격되어 형성된 개구 형상인 것을 특징으로 하는 금속 스트립주조방법.
제3항에 있어서,

상기 측면개구(64)는 원형 홀인 것을 특징으로 하는 금속 스트립 주조방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 주조 롤(16) 표면에는 상기 노즐(19)의 단부 개구(71)로부터 상기 주조롤(16)의 단부에서 적어도 130mm 떨어진 거리까지 용융금속이 공급되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 주조방법.
제5항에 있어서,

상기 노즐(19)의 단부 개구(71)로부터 상기 주조 롤(16)의 단부까지의 거리는 140mm 내지 150mm의 범위인 것을 특징으로 하는 금속 스트립 주조방법.
제1항에 있어서,

상기 폐색판(56)은 상기 캐스팅 풀(68)의 양 단부를 폐쇄하는 한 쌍의 내화성플레이트로 구성되며, 상기 노즐(19)의 홈통(61)의 양 단부 벽(70)으로부터는 20mm이하로 이격된 것을 특징으로 하는 금속 스트립 주조방법.
제7항에 있어서,

상기 노즐(19)의 단부 개구(71)에 의해 용융금속이 흐르는 동안 상기노즐(19)의 양 단부 벽(70)과 상기 캐스팅 풀(68)을 한정하는 폐색판(56) 사이의 거리는 대략 10mm인 것을 특징으로 하는 금속 스트립 주조방법.
제1항에 있어서,

상기 단부 개구(71)는 너비가 90mm 이고 높이가 35mm 인 것을 특징으로 하는 금속 스트립 주조방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 공급 노즐(19)의 홈통(61)에는 적어도 하나 이상의 자유낙하 흐름상태로 용융금속이 공급되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 주조방법.
제10항에 있어서,

용융금속이 상기 홈통(61)의 내부에 직접적으로 낙하하고 리저버(66)를 형성함은 물론이고, 이 리저버로부터 상기 노즐(19)의 측면개구(64) 및 판부개구(71)로 흐르는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 주조방법.
주조를 사이에 틈새(69)를 형성하도록 병렬로 배치된 한 쌍의 주조 롤(16)과, 상기 틈새(69)로 용융금속을 공급하도록 상기 주조 롤(16) 사이의 상기 틈새(69) 상부에 배치되고 이 틈새(69)를 따라 연장하는 수평방향으로 길다란 금속 공급노즐(19)과, 상기 노즐(19)로 용융금속을 공급하도록 상기 노즐(19)의 상부에 배치된 분배장치(18)와, 상기 분배장치(18)로부터 용융금속을 수용하도록 상기 틈새(69)를 따라 연장하여 형성되며, 상측방향으로 개구된 홈통(61)을 구비하는 금속 스트립 주조장치로서,

상기 홈통(61)의 하부는 하부 플로어(63)에 의해 폐쇄되며, 상기 노즐(19)은 홈통(61)의 수평방향으로 길다란 양 측벽(62)에 형성된 측면개구(64)와 상기 홈통의 양 단부 벽(70)에 각각 형성된 단부 개구(71)를 포함하며, 노즐(19)의 양 측부와 단부로부터 외측방향으로 용융금속이 흐르도록 하되 상기 노즐의 단부로부터의 용융금속이 구속 없이 흐르도록 상기 단부 개구(71)의 단면적은 측면개구(64)의 최대 단면적보다 크게 형성되어, 상기 롤 단부에 인접한 상기 주조를 표면과 접촉하는 용융금속이 상기 단부개구로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 금속스트립 주조장치.
제12항에 있어서,

상기 홈통(61)의 길다란 양 측벽(62)에 형성된 상기 측면개구(64)는 상기노즐(19)의 수평방향으로 길다란 양 측벽(62)에 일정한 간격으로 이격되어 각각형성된 것을 특징으로 하는 금속 스트립 주조장치.
제13항에 있어서,

상기 측면개구(64)는 원형의 홀인 것을 특징으로 하는 금속 스트립 주조장치.
제14항에 있어서,

상기 측면개구(64)는 상기 노즐(19)의 길이의 전체에 연장하여 형성되지 않고, 적어도 130mm 길이를 갖는 상기 노즐(19)의 비개구 단부 영역(72)사이에 형성된 것을 특징으로 하는 금속 스트립 주조장치.
제15항에 있어서,

상기 노즐(19)의 비개구 단부 영역(72)의 길이는 140mm 내지 150mm 범위인 것을 특징으로 하는 금속 스트립 주조장치.
제16항에 있어서,

상기 단부 개구(71)는 대략 90mm의 너비와 35mm의 높이로 이루어진 것을 특징으로 하는 금속 스트립 주조장치.
제12항에 있어서,

상기 노즐(19)의 양 단부 벽(70)은 상기 틈새(69)의 양 단부를 구속하는 상기 한 쌍의 폐색판(56)으로부터 20mm 이하로 이격된 것을 특징으로 하는 금속 스트립 주조장치.
트윈 롤 주조기의 캐스팅 풀로 용융금속을 공급하는 내화성 노즐로서 용융금속을 수용하도록 상부가 개구된 홈통(61)과 수평방향으로 길다란 한 쌍의 측벽(62) 및 한 쌍의 단부 벽(70)을 가지는 내화성 노즐에 있어서,

상기 노즐의 하부는 노즐의 하부로부터 홈통의 외부로 용융금속이 흐르도록 두 세트(set)의 이격 형성된 개구(64)를 구비하고, 상기 이격하여 형성된 개구의 상기 세트들은 노즐의 중앙을 관통하는 수직방향 평면의 양 측면에 각각 배치되며, 상기 단부벽(70)은 상기 이격하여 형성된 측면개구(64)의 최대 단면적보다 크게 형성되어 상기 노즐(19)의 단부로부터 외측방향으로 용융금속이 구속 없이 흐르도록 하는 크기로 형성된 단부개구(71)를 구비하는 것을 특징으로 하는 내화성 노즐.
제19항에 있어서,

상기 이격하여 형성된 개구의 두 세트의 개구는 노즐을 가로지르는 방향으로 서로 정렬되는 것을 특징으로 하는 내화성 노즐.