KR100447279B1 - 금속박대의 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

금속박대의 제조장치 및 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 냉각 롤과, 용탕노즐과, 냉각 롤의 외주의 적어도 일부와 용탕노즐의 적어도 용탕취출부 선단부분을 덮고, 냉각 롤의 회전에 의한 대기의 휘말림을 방지하는 대기차단수단을 구비하여 이루어지며, 대기차단수단에는, 냉각 롤의 회전방향의 전방에서 후방쪽으로 연이어 있고, 냉각 롤의 상측에 위치하며, 냉각 롤의 회전방향의 후방으로 나아감에 따라, 냉각면에 접근하도록 설치된 롤 상측 대기차단판이 설치되고, 용탕취출부 선단부분은, 롤 상측 대기차단판에 형성된 노즐부착구멍을 관통하여 냉각 롤의 냉각면을 면하도록 배치된 금속박대 제조장치 및 그것을 사용한 제조방법에 관한 것이다.

Description

금속박대의 제조장치 및 제조방법 {AN APPARATUS AND A METHOD FOR MANUFACTURING A METAL RIBBON}
본 발명은 비정질금속 등의 금속박대를 제조하는 장치 및 금속박대의 제조방법에 관한 것이다.
금속박대를 제조하는 방법으로서, 단일의 냉각 롤을 이용하는 단일 롤법이 현재 가장 많이 보급되어 있다. 도 33 에는, 단일 롤법을 실시하기 위한 종래의 금속박대 제조장치의 주요부를 나타낸다.
단일 롤법은, 냉각 롤 (101) 을 고속으로 회전시키면서 그 냉각면 정상부에 근접한 용탕노즐 (102) 로부터 용융금속 (103) 을 분출함으로써, 용융금속 (103) 을 냉각 롤 (101) 의 냉각면에서 급냉응고시키면서 냉각 롤의 회전방향 (화살표시 A 방향) 으로 인출하는 것이다.
용탕노즐 (102) 로부터 분출된 용융금속 (103) 은, 용탕노즐 (102) 의 선단과 냉각 롤 (101) 의 냉각면 사이에서 굄 (이하 「퍼들」이라 함; 104) 을 형성하고, 냉각 롤 (101) 의 회전에 따라 퍼들 (104) 로부터 축차 용융금속 (103) 이 인출되며, 냉각 롤 (101) 의 표면상에서 급냉응고되어 박대 (105) 가 연속적으로 형성된다.
단일 롤법에 이용되는 재료가 산화되기 쉬운 조성으로 이루어진 경우에는, 재료의 산화에 의해 용탕노즐 (102) 이 막혀 용융금속의 분출이 정체되는 일이 있었다.
이 문제점을 해소하기 위해, 종래의 단일 롤법에서는, 금속박대 제조장치 전체를 챔버내에 배치하고, 이 챔버내를 불활성 가스분위기로 함으로써, 용탕노즐 근방의 산소농도를 저감시켜 재료의 산화를 방지하는 방법이 제안되고 있다.
그러나, 챔버내를 불활성 가스분위기로 하는 방법은, 용탕노즐의 막힘을 방지하는데는 매우 유효한 수단이지만, 장치 전체가 챔버내에 있기 때문에 작업성면에서 과제가 있었다. 예를 들면, 종래의 단일 롤법에서는, 1 차지마다 챔버를 개방하여 용융모재를 용해로 또는 도가니에 장전하고, 다시 챔버를 밀폐한 후에 불활성 가스 분위기로 치환한다는 번잡한 작업이 필요하였다.
또, 챔버내를 불활성 가스분위기로 유지하기 위한 부대설비의 비용이 비싸다는 과제도 있었다.
본 발명은, 상술한 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 챔버와 같은 대규모적이고 작업성이 떨어지는 부대설비를 설치하지 않고 용탕노즐 근방 분위기의 산소농도를 저감시킬 수 있는 금속박대의 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1 은 본 발명의 금속박대 제조장치의 제 1 실시형태를 나타내는 도면으로, (a) 는 금속박대 제조장치의 측면도이고, (b) 는 금속박대 제조장치의 정면도이다.
도 2 는 도 1 에 나타낸 금속박대 제조장치의 측면단면도이다.
도 3 은 도 1 에 나타낸 금속박대 제조장치의 주요부를 나타낸 구성도이다.
도 4 는 본 발명의 제 1 실시형태 ∼ 제 3 실시형태의 금속박대 제조장치의 주요부를 나타낸 사시도이다.
도 5 는 본 발명의 제 1 실시형태의 하나인 금속박대 제조장치를 나타내는 도면으로, (a) 는 측면단면도이고, (b) 는 정면도이다.
도 6 은 본 발명의 제 1 실시형태의 하나인 금속박대 제조장치를 나타내는 도면으로, (a) 는 측면단면도이고, (b) 는 정면도이다.
도 7 은 본 발명의 제 1 실시형태의 하나인 금속박대 제조장치를 나타내는 도면으로, (a) 는 측면도이고, (b) 는 정면도이다.
도 8 은 본 발명의 제 1 실시형태 ∼ 제 3 실시형태의 롤 후방 대기차단판을 나타내는 도면으로, (a) 는 측면도이고, (b) 는 정면도이다.
도 9 는 본 발명의 제 1 실시형태 ∼ 제 3 실시형태의 연속 생산에 적합한 금속박대 제조장치의 형태를 나타내는 도면이다.
도 10 은 본 발명의 제 1 실시형태 ∼ 제 3 실시형태의 제 2 가스플로우 노즐, 제 3 가스플로우 노즐, 제 4 가스플로우 노즐을 나타내는 도면으로, (a) 는 평면도이고, (b) 는 제 2 가스플로우 노즐의 정면도이며, (c) 는 제 3 가스플로우 노즐의 정면도이고, (d) 는 제 4 가스플로우 노즐의 정면도이다.
도 11 은 본 발명의 제 1 실시형태 ∼ 제 3 실시형태의 제 1 가스플로우 노즐을 나타내는 도면으로, (a) 는 평면도이고, (b) 는 정면도이며, (c) 는 측면도이다.
도 12 는 본 발명의 제 2 실시형태의 금속박대 제조장치의 일 실시형태를 나타내는 도면으로, (a) 는 금속박대 제조장치의 측면도이고, (b) 는 금속박대 제조장치의 정면도이다.
도 13 은 도 1 에 나타낸 금속박대 제조장치의 주요부를 나타낸 구성도이다.
도 14 는 본 발명의 제 2 실시형태의 하나인 금속박대 제조장치를 나타내는 도면으로, (a) 는 측면도이고, (b) 는 정면도이다.
도 15 는 본 발명의 제 2 실시형태의 하나인 금속박대 제조장치를 나타내는 도면으로, (a) 는 측면단면도이고, (b) 는 정면도이다.
도 16 은 본 발명의 제 2 실시형태의 하나인 금속박대 제조장치를 나타내는 도면으로, (a) 는 측면단면도이고, (b) 는 정면도이다.
도 17 은 본 발명의 제 3 실시형태의 금속박대 제조장치의 일 실시형태를 나타내는 도면으로, (a) 는 금속박대 제조장치의 측면도이고, (b) 는 금속박대 제조장치의 정면도이다.
도 18 은 도 1 에 나타낸 금속박대 제조장치의 주요부를 나타내는 구성도이다.
도 19 는 제 6 가스플로우 노즐의 일례를 나타내는 도면으로, (a) 는 평면도이고, (b) 는 단면도이다.
도 20 은 제 6 가스플로우 노즐의 제 2 예를 나타내는 도면으로, (a) 는 평면도이고, (b) 는 단면도이다.
도 21 은 제 6 가스플로우 노즐의 제 3 예를 나타내는 도면으로, (a) 는 평면도이고, (b) 는 단면도이다.
도 22 는 시험예 7 ∼ 시험예 9 에 사용된 제 6 가스플로우 노즐을 나타내는 도면으로, (a) 는 평면도이고, (b) 는 단면도이다.
도 23 은 본 발명의 제 3 실시형태의 하나인 금속박대 제조장치를 나타내는 도면으로, (a) 는 측면도이고, (b) 는 정면도이다.
도 24 는 본 발명의 제 3 실시형태의 하나인 금속박대 제조장치를 나타내는 도면으로, (a) 는 측면단면도이고, (b) 는 정면도이다.
도 25 는 본 발명의 제 3 실시형태의 하나인 금속박대 제조장치를 나타내는 도면으로, (a) 는 측면단면도이고, (b) 는 정면도이다.
도 26 은 시험예 21 의 퍼들 근방에서의 산소농도와 냉각 롤의 회전속도의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 27 은 도 19 ∼ 도 21 에 나타낸 제 6 가스플로우 노즐을 사용한 경우의퍼들 생성부 근방에서의 산소농도와 제 6 가스플로우 유량의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 28 은 도 19 에 나타낸 제 6 가스플로우 노즐을 사용한 경우 및 제 6 가스플로우 노즐을 사용하지 않은 경우의 퍼들 생성부 근방에서의 산소농도와 냉각 롤의 회전속도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 29 는 도 20 에 나타낸 제 6 가스플로우 노즐을 사용한 경우의 퍼들 생성부 근방에서의 산소농도와 냉각 롤의 회전속도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 30 은 도 21 에 나타낸 제 6 가스플로우 노즐을 사용한 경우의 퍼들 생성부 근방에서의 산소농도와 냉각 롤의 회전속도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 31 은 불활성 가스를 1 종류 사용한 경우 및 2 종류 사용한 경우의 퍼들 생성부 근방에서의 산소농도와 냉각 롤의 회전속도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 32 는 제 1 가스플로우 노즐 ∼ 제 6 가스플로우 노즐로부터 선택된 하나만을 사용한 경우의 퍼들 생성부 근방에서의 산소농도와 냉각 롤의 회전속도의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 33 은 단일 롤법에 의한 박대 제조장치를 나타내는 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 냉각 롤 2 : 용탕노즐
3 : 도가니 4 : 가열코일
51 ∼ 54 : 제 1 가스플로우 노즐 ∼ 제 4 가스플로우 노즐
60 : 대기차단수단 61 : 롤 표면 대기차단판
62, 65 : 롤 상측 대기차단판 63 : 롤 전방 대기차단판
64 : 롤 정면 대기차단판 66 : 구분판
67 : 롤 측면 대기차단판 68 : 롤 외주 대기차단판
69 : 롤 후방 대기차단판 80 : 대기체류부
용탕노즐의 막힘을 방지하기 위해 용탕노즐 근방만을 불활성 가스 분위기로 함으로써 산소량을 저감시킬 수 있으면, 종래와 같이 박대 제조장치 전체를 불활성 가스분위기하에 둘 필요는 없다. 그리고, 용탕노즐 근방만을 불활성 가스분위기로 하는 설비라면, 종래의 챔버에 비하여 작업성의 향상, 그리고 설비 비용의 저감을 도모할 수 있게 된다.
그래서, 본 발명자들은 이러한 점에 착안하여 검토한 바, 냉각 롤의 회전에 의한 대기의 용탕노즐 주위로의 휘말림을 방지하는 대기차단수단을 적소에 설치함과 동시에, 불활성 가스를 용탕노즐 주위에 공급하는 가스플로우 수단을 설치함으로써, 용탕노즐 주위의 산소량을 효율적으로 저감시킬 수 있는 것을 발견하는 데에이르렀다.
본 발명의 금속박대 제조장치는, 이상의 지식에 근거하여 이루어진 것으로, 금속용탕을 냉각하는 냉각면을 갖는 냉각 롤과, 냉각 롤 소정의 갭을 유지하여 상기 냉각면을 면한 용탕노즐과,
냉각 롤의 외주의 일부와 상기 용탕노즐의 용탕취출부 선단부분을 덮고, 상기 냉각 롤의 회전에 의한 대기 휘말림을 방지하는 대기차단수단과, 상기 용탕노즐 주위에 불활성 가스를 공급하는 가스플로우 공급수단으로 이루어진다.
상기 용탕노즐의 본체는, 상기 대기차단수단의 외측에 배치된 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 금속박대 제조장치는, 상기 대기차단수단이, 적어도 상기 냉각 롤의 회전방향 전방 및 후방에 설치되어 있고, 상기 냉각 롤의 회전방향 전방에 대기체류부가 형성되어 이루어진다.
대기체류부는, 상기 대기차단수단의 내부에 형성될 수도 있고, 외부에 형성될 수도 있다. 또, 상기 대기체류부는, 상기 대기차단수단의 개구부 면적보다 큰 개구 면적을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 대기체류부는 그 내부를 복수개의 구분판에 의해 구분된 것이어도 된다.
본 발명의 금속박대 제조장치는, 상기 냉각 롤의 회전방향 전방의 정면에 설치된 롤 정면 대기차단판과,
상기 냉각 롤의 회전방향 전방의 양측면에 상기 냉각 롤을 끼우도록 설치되어 상기 롤 정면 대기차단판과 맞닿는 1 쌍의 롤 전방 대기차단판과,
상기 냉각 롤의 회전방향의 전방에서 후방쪽으로 연이어 있고, 상기 롤 전방 대기차단판의 상단 가장자리와 맞닿아 상기 냉각 롤의 상측에 위치하는 롤 상측 대기차단판과,
상기 냉각 롤의 회전방향 후방에 설치되어 상기 냉각 롤의 냉각면과 접하는 롤 표면 대기차단판을 적어도 구비하는 대기차단수단을 구비하고 있고,
상기 롤 상측 대기차단판은, 상기 냉각 롤의 회전방향의 후방으로 나아감에 따라, 상기 냉각 롤의 냉각면에 접근하도록 설치되고,
상기 용탕노즐의 상기 용탕취출부 선단부분은, 상기 롤 상측 대기차단판에 설치된 노즐부착구멍을 관통하여 상기 냉각 롤의 냉각면을 면하도록 배치되어 이루어진다.
상기 롤 상측 대기차단판은, 냉각 롤의 회전방향 전방에서 상기 냉각면쪽으로 평탄하게 연장되어 있는 것이 바람직하다.
또, 상기 롤 상측 대기차단판은, 냉각 롤의 회전방향 전방에서 상기 냉각면쪽으로 상기 대기차단수단의 내측에 만곡되면서 연장되는 것이어도 된다.
또한, 상기 롤 상측 대기차단판에, 상기 대기차단수단의 내측으로 돌출되는 적어도 1 이상의 구분판을 설치하여도 된다.
또, 상기 롤 정면 대기차단판에는, 냉각 롤로 냉각되어 형성된 금속박대가 통과하는 통과구를 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 금속박대 제조장치는, 상기 용탕노즐 주위에 불활성 가스를 공급하는 가스플로우 공급수단을 구비하여 이루어진다.
가스플로우 공급수단은, 용탕노즐을 기준으로 냉각 롤의 회전방향 후방측에 2 군데, 회전방향 전방에 2 군데 설치하는 것이 바람직하다. 특히, 냉각 롤의 회전방향 후방측에 배치한 2 개의 가스플로우 공급수단은, 일측의 가스플로우 공급수단의 슬릿이 용탕노즐 선단을 면하도록 배치되고, 타측의 가스플로우 공급수단은 용탕노즐과 상기 일측의 가스플로우 공급수단과의 사이에 배치되어, 상기 일측의 가스플로우 공급수단으로부터의 가스플로우상에 상기 타측의 가스플로우 공급수단으로부터 가스플로우를 공급하는 것이 보다 바람직하다.
상기 가스플로우 공급수단으로부터의 가스유속은 2 ∼ 80 m/sec 이고, 가스유량은 200 ∼ 1400 ℓ/min 인 것이 바람직하다.
또, 본 발명자들은 상기의 가스플로우 공급수단을 복수개로 하고, 바람직하게는 제 1 가스플로우 공급수단과 제 2 가스플로우 공급수단을 설치함으로써, 용탕노즐 주위의 산소량을 효율적으로 저감할 수 있는 것을 발견하는 데에 이르렀다.
즉, 회전하는 냉각 롤의 냉각면에 금속용탕을 분출시키고, 상기 금속용탕을 상기 냉각면에서 냉각하여 금속박대를 얻는 금속박대 제조장치로서, 상기 냉각 롤과, 상기 냉각 롤과 이간되어 상기 냉각면쪽으로 금속용탕을 분출하는 용탕노즐과, 적어도 상기 용탕노즐의 용탕취출부 선단부분으로부터 적어도 상기 금속박대가 상기 냉각면에서 박리되는 위치까지, 상기 냉각 롤의 회전방향을 따라 상기 냉각면을 덮고, 상기 냉각 롤의 회전에 의한 대기 휘말림을 방지하는 대기차단수단과, 상기 용탕노즐과 상기 냉각 롤이 대향하는 위치보다도 상기 냉각 롤의 회전방향 후방에 위치하여 상기 냉각면에 접하며, 상기 냉각 롤의 회전에 의해 상기 냉각면을 따라 상기 용탕노즐 주위에 휘말리는 대기를 차단하는 롤 표면 대기차단수단과, 적어도 상기 금속박대가 상기 냉각면에서 박리되는 위치부터 상기 롤 표면 대기차단수단이 설치되는 위치까지 상기 냉각 롤의 회전방향을 따라 연이어 있고, 상기 냉각 롤을 둘러싸도록 하여 상기 냉각면을 덮고, 또한 상기 냉각면에서 이간되는 롤 외주 대기차단수단과, 상기 용탕노즐 주위에 불활성 가스를 공급하는 제 1 가스플로우 공급수단과, 적어도 상기 금속박대가 상기 냉각면에서 박리되는 위치부터 상기 대기차단수단이 설치되어 있는 위치까지 사이에 있고, 상기 냉각면과 이간되어 상기 냉각면쪽으로 불활성 가스를 공급하는 제 2 가스플로우 공급수단을 구비하여 이루어진다.
또, 상기 용탕노즐의 본체는, 상기 롤 외주 대기차단수단의 외측에 배치된 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 금속박대 제조장치는, 앞에 기재한 금속박대 제조장치로서, 상기 대기차단수단이, 상기 용탕노즐의 위치보다도 상기 냉각 롤의 회전방향 전방의 정면에 설치된 롤 정면 대기차단판과, 상기 용탕노즐의 위치보다도 상기 냉각 롤의 회전방향 전방의 양측면에 상기 냉각 롤을 끼우도록 설치되어 상기 롤 정면 대기차단판과 맞닿는 1 쌍의 롤 전방 대기차단판과, 상기 냉각 롤의 회전방향 전방에서 후방쪽으로 연이어 있으며, 상기 롤 전방 대기차단판의 상단 가장자리와 맞닿아 상기 냉각 롤의 상측에 위치하는 롤 상측 대기차단판과, 상기 냉각 롤을 끼워 상기 롤 전방 대기차단판 및 상기 롤 외주 대기차단수단과 맞닿는 1 쌍의 롤 측면 대기차단판을 적어도 구비하여 이루어지고, 상기 롤 상측 대기차단판은, 상기 냉각 롤의 회전방향의 후방쪽으로 나아감에 따라 상기 냉각 롤의 상기 냉각면에 접근하도록 설치되고, 상기 용탕노즐의 상기 용탕취출부 선단부분은, 상기 롤 상측 대기차단판에 설치된 노즐부착구멍을 관통하여 상기 냉각 롤의 상기 냉각면을 면하도록 배치되어 이루어진다.
상기 롤 상측 대기차단판은, 상기 냉각 롤의 회전방향 전방에서 상기 냉각 롤의 냉각면쪽으로 평탄하게 신장되어 있는 것이 바람직하다.
또, 상기 롤 상측 대기차단판은, 상기 냉각 롤의 회전방향 전방에서 상기 냉각 롤의 냉각면쪽으로 상기 롤 외주 대기차단수단의 내측에 만곡되면서 연장되어 있는 것이어도 된다.
또한, 상기 롤 상측 대기차단판에는, 상기 롤 외주 대기차단수단의 내측으로 돌출되는 적어도 1 이상의 구분판이 설치되어 있는 것이 바람직하다.
그리고 또, 상기 롤 정면 대기차단판에는, 상기 금속박대가 통과하는 통과구가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 제 1 가스플로우 공급수단으로부터의 가스유량은 200 ∼ 400 ℓ/min 인 것이 바람직하다.
또, 상기 제 2 가스플로우 공급수단으로부터의 가스유량은 150 ∼ 350 ℓ/min 인 것이 바람직하다.
또, 제 1 가스플로우 공급수단은, 용탕노즐을 기준으로 냉각 롤의 회전방향 후방측에 2 군데, 회전방향 전방에 2 군데 설치하는 것이 바람직하다. 특히, 냉각 롤의 회전방향 후방측에 배치한 2 개의 가스플로우 공급수단은, 일측의 가스플로우 공급수단의 슬릿이 용탕노즐 선단을 면하도록 배치되고, 타측의 가스플로우 공급수단은 용탕노즐과 상기 일측 가스플로우 공급수단과의 사이에 배치되어, 상기 일측의 가스플로우 공급수단으로부터의 가스플로우상에 상기 타측의 가스플로우 공급수단으로부터 가스플로우를 공급하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명의 금속박대 제조장치는, 앞에 기재한 금속박대 제조장치로, 상기 용탕노즐의 위치보다도 상기 냉각 롤의 회전방향 전방에 대기체류부가 형성되어 이루어진다.
상기 대기체류부는, 상기 롤 외주 대기차단수단의 내부에 형성될 수도 있고, 외부에 형성할 수도 있다. 또, 상기 대기체류부는, 상기 대기차단수단의 개구부 면적보다 큰 개구 면적을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 대기체류부는 그 내부를 복수개의 구분판으로 구분된 것이어도 된다.
또, 불활성 가스로서 적어도 2 종류의 불활성 가스를 사용하면 바람직하고, 더구나, 불활성 가스를 N2, He, Ar, Kr, Xe, Rn 으로 하면 보다 바람직하다.
또, 제 6 가스플로우 노즐을 용탕노즐의 선단을 둘러싸도록 설치하고, 상기 제 6 가스플로우 노즐의 외주 위치와 내주 위치와의 중심의 위치보다도 약간 내측의 위치에 설치된 다수의 구멍으로부터, 용탕노즐의 선단을 둘러싸도록 가스를 플로우하는 것으로 한 경우, 제 6 가스플로우 노즐로부터의 제 6 가스플로우에 의해, 용탕노즐 근방의 산소농도를 한층 더 저감시킬 수 있다.
또, 제 6 가스플로우 노즐은, 그 외경과 내경의 중심의 위치에 복수의 구멍을 고리형으로 형성하여 이루어진 것으로 하는 것이나, 구멍 대신에 고리형 슬릿을형성하여 이루어진 것으로 할 수도 있다. 또, 소용돌이형으로 형성하여 이루어진 것으로 하고 용탕노즐의 선단을 2 중으로 둘러싸도록 하여도 된다.
그리고 또, 본 발명의 금속박대 제조장치는, 앞에 기재한 금속박대 제조장치로서, 상기 제 1 가스플로우 노즐은, 상기 냉각 롤의 대략 접선방향에서 상기 용탕노즐의 선단방향쪽으로 설치되고, 다른 가스플로우 노즐이 공급하는 불활성 가스보다도 무거운 불활성 가스를 가스플로우하게 되며, 상기 제 2 가스플로우 노즐은, 상기 용탕노즐과 상기 제 1 가스플로우 노즐과의 사이에 설치되고, 상기 제 1 가스플로우 노즐로부터의 가스플로우상에 가스플로우 하도록 되어 있다.
상기 제 1 가스플로우 공급수단으로부터의 가스유량은 200 ∼ 600 ℓ/min 인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 냉각면을 갖는 냉각 롤과의 사이에 소정의 간격을 유지하며 상기 냉각면을 면한 용탕노즐로부터 회전하는 상기 냉각 롤에 합금용탕을 분출 급냉시켜 금속박대를 형성하는 금속박대 제조방법으로서, 상기 롤 외주의 일부와 상기 용탕노즐의 용탕취출부 선단부분을 덮고, 상기 냉각 롤의 회전에 의한 대기 휘말림을 대기차단수단으로 방지하고, 상기 용탕노즐 또는 냉각 롤의 적어도 일측의 주위에 불활성 가스를 공급하면서 상기 합금용탕을 상기 냉각 롤에 분출시켜 금속박대를 형성하는 것이다.
또, 상기 불활성 가스는, 복수의 가스플로우 공급수단에서 공급하여도 되고,불활성 가스는 적어도 2 종류의 불활성 가스를 공급하면서 금속박대를 형성하면 보다 바람직하다.
또한, 상기 2 종류의 불활성가스는 N2와 Ar 로 하면 더욱 바람직하다.
발명의 실시형태
이하, 본 발명의 금속박대 제조장치의 제 1 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1, 도 2 및 도 3 에서, 본 실시형태에 관한 금속박대 제조장치는, 냉각 롤 (1) 과, 용탕을 유지하는 도가니 (3) 의 하단부에 연이어 접하는 용탕노즐 (2) 과, 용탕노즐 (2) 및 도가니 (3) 의 외주에 감겨 배치된 가열코일 (4) 과, 불활성 가스를 플로우하기 위한 가스플로우 공급수단인 제 1 가스플로우 노즐 ∼ 제 4 가스플로우 노즐 (51 ∼ 54) 과, 용탕노즐 부근으로의 대기 휘말림을 차단하는 것을 목적으로 하는 대기차단수단 (60) 과, 대기체류부 (80) 로 기본적으로 구성된다.
냉각 롤 (1) 은, 도시하지 않은 모터에 의해 화살표시 (반시계) 방향으로 회전구동된다. 냉각 롤 (1) 의 적어도 표면은, 탄소강, 예를 들면 JIS S45C 등의 Fe 기 합금, 또는 황동 (Cu-Zn 합금), 또는 순 Cu 로 구성하는 것이 바람직하다. 냉각 롤 (1) 의 적어도 표면이 황동 또는 순 Cu 이면 열전도성이 높기때문에, 냉각효과가 높아 용탕의 급냉에 적합하다. 냉각 효과를 향상시키기 위해서는, 내부에 수냉구조를 형성하는 것이 바람직하다.
도 3 에서, 도가니 (3) 내에서 용해된 용융금속은, 하단부의 용탕노즐 (2) 로부터 냉각 롤 (1) 의 표면쪽으로 분출된다. 도가니 (3) 의 상부는, 공급관(7) 을 통해 Ar 가스 등의 가스공급원 (8) 에 접속됨과 동시에, 공급관 (7) 에는 압력조정밸브 (9) 와 전자밸브 (10) 가 장착되고, 공급관 (7) 에서 압력조정밸브 (9) 와 전자밸브 (10) 사이에는 압력계 (11) 가 장착되어 있다. 또, 공급관 (7) 에는 보조관 (12) 이 병렬적으로 접속되고, 보조관 (12) 에는 압력조정밸브 (13), 유량조정밸브 (14), 유량계 (15) 가 장착되어 있다. 따라서, 가스공급원 (8) 으로부터 도가니 (3) 내에 Ar 가스 등의 가스를 공급하여 용탕노즐 (2) 로부터 용탕을 냉각 롤 (1) 로 분출시킨다.
금속박대 제조시에는, 냉각 롤 (1) 을 고속으로 회전시키면서 그 정상부 부근, 또는, 정상부보다 약간 전방에 근접 배치한 노즐 (2) 로부터 용탕을 분출시킴으로써, 냉각 롤 (1) 의 표면에서 급속 냉각시켜 고화시키면서 냉각 롤 (1) 의 회전방향으로 띠형상을 이뤄 인출한다. 용탕노즐 (2) 의 용탕취출구는 직사각형상을 가지는데, 취출폭 (냉각 롤 (1) 의 회전방향의 폭) 은 0.2 ∼ 0.8 ㎜ 정도인 것이 바람직하다. 0.2 ㎜ 미만이면 용탕의 조성에 따라서는 용탕노즐이 잘 막히고, 또, 0.8 ㎜ 를 초과하면 충분한 냉각이 곤란한 경우가 있기 때문이다.
금속박대 제조시의 냉각 롤 (1) 과 용탕노즐 (2) 과의 간격은, 0.1 ∼ 0.8 ㎜ 의 범위에서 선택하면 된다. 0.1 ㎜ 미만에서는, 용탕의 분출이 곤란해져 용탕노즐 (2) 의 파손을 일으킬 우려가 있기 때문이고, 또, 0.8 ㎜ 를 초과하면 양호한 성상의 박대제조가 곤란해지기 때문이다. 냉각 롤 (1) 과 용탕노즐 (2) 의 간격을 조정할 수 있도록, 도가니 (3) 는 도시하지 않은 승강수단에 의해 승강가능하다. 금속박대 제조 개시후부터 냉각 롤 (1) 은 온도상승에 의해 표면이열팽창하여 직경이 확대되기 때문에, 냉각 롤 (1) 과 용탕노즐 (2) 의 간격을 제조개시후에 서서히 크게 하는 것이 판두께 정밀도가 높은 박대를 제조하기 위해서는 바람직하다.
또, 도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전하방에는, 박대 유도판 (70) 과 스크레이퍼 (72) 가 구비되어 있다. 냉각 롤 (1) 의 냉각면에서 형성된 금속박대는, 스크레이퍼 (72) 에 의해 냉각 롤 (1) 에서 박리되어 박대 유도판 (70) 에 안내되고, 그리고 통과구 (641) 를 통과하여 금속박대 제조장치의 외부에 방출된다.
불활성 가스의 공급은 용탕노즐 (2) 을 기준으로 후방측, 전방측 중 어느 일측, 또는 양측에서 실시할 수 있다. 후방측 및 전방측에서 각각 2 계통의 가스플로우를 공급하는 것이 바람직하다.
도 3 에서, 제 1 가스플로우 노즐 (51) 은 용탕노즐 (2) 을 기준으로 후방측에 배치되는 상술한 2 계통 가스플로우 공급을 실시하기 위한 수단 중 하나로, 상기 제 1 가스플로우 노즐 (51) 은 냉각 노즐 (1) 후방의 대략 접선방향에서 용탕노즐 (2) 의 선단 근방 (이하, 퍼들) 으로 가스를 플로우하기 위한 것이다. 도 11 에 나타낸 바와 같이 제 1 가스플로우 노즐 (51) 은 폭 5 ㎜ 의 비교적 좁은 슬릿 (510) 을 가져 어느 정도 빠른 유속으로 가스를 플로우한다.
제 2 가스플로우 노즐 (52) 은 상술한 2 계통 가스플로우 공급을 실시하기 위한 수단 중 다른 하나로, 제 1 가스플로우 노즐 (51) 로부터 공급된 가스플로우를 대기와 차단시켜 대기가 휘말리는 것을 방지하는 가스플로우를 공급하기 위해용탕노즐 (2) 과 제 1 가스플로우 노즐 (51) 사이에 설치되어 있다. 제 2 가스플로우 노즐 (52) 은 도 10 에 나타낸 바와 같이, 제 1 가스플로우 노즐 (51) 보다 넓은 20 ㎜ 의 슬릿 (520) 을 가져 제 1 가스플로우보다 느린 속도로 가스플로우를 실시한다.
제 3 가스플로우 노즐 (53) 은 용탕노즐 (2) 을 기준으로 전방측에 배치되는 상술한 2 계통의 가스플로우 공급을 실시하기 위한 수단 중 하나로, 상기 제 3 가스플로우 노즐 (53) 은 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전방으로부터의 대기 휘말림을 방지하는 것을 목적으로 하는 것이다. 제 3 가스플로우 노즐 (53) 의 형상은 제 2 가스플로우 노즐 (52) 과 동일하지만, 슬릿 (540) 의 폭을 2.5 ㎜ 로 좁게 하고 있다.
도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 제 4 가스플로우 노즐 (54) 은 용탕노즐 (2) 의 전방측에 배치되는 2 계통 가스플로우 공급을 실시하기 위한 수단 중 또 하나로, 대기차단수단 (60) 의 선단 상부에 배치되며 냉각 롤 (1) 의 전방 정면방향에 있는 개구부 (641) 로부터의 대기 휘말림을 방지하는 것을 목적으로 하는 것이다. 도 10 에 나타낸 바와 같이, 제 4 가스플로우 노즐 (54) 의 형상은 제 2 가스플로우 노즐, 제 3 가스플로우 노즐 (52, 53) 과 동일하지만, 슬릿 (550) 의 폭을 3 ㎜ 로 하고 있다.
이상의 제 1 가스플로우 노즐 ∼ 제 4 가스플로우 노즐은, 단독으로 사용하는 것은 물론 복수 개를 조합하여 사용할 수 있다. 퍼들 부근의 산소 저감효과는 제 1 가스플로우 노즐 및 제 2 가스플로우 노즐이 가장 크다.
이상의 각 가스플로우 노즐에는, 도 3 의 제 1 가스플로우 노즐 (51) 에 대해 예시한 바와 같이 압력조정밸브 (16) 가 접속된 접속관 (17) 을 통해 가스공급원 (18) 에 접속된다.
이처럼, 용탕노즐 (2) 의 주위에 제 1 가스플로우 노즐 ∼ 제 4 가스플로우 노즐 (51 ∼ 54) 을 배치함으로써 퍼들 부근에서의 산소농도의 저감을 실시할 수 있게 된다.
본 발명의 금속박대 제조장치를 이용하여 박대를 제조함에 있어서는, 냉각 롤 (1) 을 회전시키기 전부터 가스플로우 노즐 (51 ∼ 54) 로 불활성 가스를 공급하는 것이 바람직하다. 이는, 냉각 롤 회전후에 불활성 가스를 공급하는 경우에 비해 냉각 롤 회전전부터 가스플로우를 하는 것이 산소농도의 저하가 빨라지기 때문이다. 따라서, 용탕노즐 근방 분위기의 산소농도를 측정하여 소정의 산소농도에 도달한 후에 냉각 롤 (1) 의 회전을 실시하도록 하면 생산효율상 바람직하다.
본 발명에서, 불활성 가스의 공급조건으로는 유속 2 ∼ 80 m/sec, 유량 200 ∼ 1400 ℓ/min, 더 바람직하게는 1330 ℓ/min 의 조건하에서 실시하면 된다. 이는, 유속이 2 m/sec 미만에서는 용탕노즐 근방 분위기의 산소량 저감에 효과가 없고, 한편 80 m/sec 를 초과하면 가스플로우에 의한 주위로부터의 대기 휘말림이 원인이 되어 산소농도의 저감효과가 줄어버리기 때문이다. 또, 유량이 200 ℓ/min 미만에서는 역시 용탕노즐 근방 분위기의 산소량 저감에 효과가 없고, 한편 1400 ℓ/min 을 초과해도 공급량에 알맞는 효과를 기대할 수 없기 때문이다.
이 경우, 후방측으로부터의 2 계통의 가스플로우 중, 상기 하나의 가스플로우 (제 1 가스플로우 노즐) 는 유속 10 ∼ 35 m/sec, 유량 5 ∼ 400 ℓ/min, 상기 또 하나의 가스플로우 (제 2 가스플로우 노즐) 는 유속 2 ∼ 10 m/sec, 유량 5 ∼ 400 ℓ/min, 전방측으로부터의 2 계통의 가스플로우 중, 상기 하나의 가스플로우 (제 3 가스플로우 노즐) 는 유속 10 ∼ 50 m/sec, 유량 5 ∼ 400 ℓ/min, 또 하나의 가스플로우 (제 4 가스플로우 노즐) 는 유속 10 ∼ 80 m/sec, 유량 300 ∼ 600 ℓ/min 로 하는 것이 바람직하다. 제 1 가스플로우 ∼ 제 4 가스플로우의 더욱 바람직한 범위는, 각각 제 1 가스플로우; 유속 15 ∼ 30 m/sec, 유량 250 ∼ 350 ℓ/min, 가장 바람직하게는 300 ℓ/min, 제 2 가스플로우; 유속 4 ∼ 8 m/sec, 유량 230 ∼ 330 ℓ/min, 가장 바람직하게는 280 ℓ/min, 제 3 가스플로우; 유속 20 ∼ 40 m/sec, 유량 200 ∼ 300 ℓ/min, 가장 바람직하게는 250 ℓ/min, 제 4 가스플로우; 유속 20 ∼ 70 m/sec, 유량 400 ∼ 550 ℓ/min 이다.
특히, 제 4 가스플로우의 유량을 450 ℓ/min 이상, 가장 바람직하게는 500 ℓ/min 으로 하면 퍼들 부근의 산소농도를 더 저감시킬 수 있게 된다.
본 발명 금속박대의 제조방법에 이용하는 불활성 가스로서는, N2, He, Ar, Kr, Xe 및 Rn 중의 1 종 또는 2 종 이상으로부터 선택되지만, 후술하는 실시예에서 알 수 있듯이 Ar 이 바람직하다.
이어서, 대기차단수단 (60) 에 대해 설명한다.
도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 관련된 대기차단수단 (60) 은 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전방의 정면에 형성된 롤 정면 대기차단판 (64) 과, 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전방의 양측면에 냉각 롤 (1) 을 끼우도록 설치되고, 롤 정면 대기차단판 (64) 과 맞닿는 1 쌍의 롤 전방 대기차단판 (63) 과, 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전방의 상면에 설치되어 롤 전방 대기차단판 (63) 의 상단 가장자리와 맞닿는 롤 상측 대기차단판 (62) 과, 냉각 롤 (1) 의 회전방향 후방에 형성되어 냉각 롤 (1) 의 냉각면과 접하는 롤 표면 대기차단판 (61) 을 최소한 구비하여 이루어진다.
도 1, 도 2 및 도 3 에 나타낸 바와 같이, 롤 표면 대기차단판 (61) 은 예각의 선단부를 갖는 판상 구조를 갖고, 그 예각의 선단부를 냉각 롤 (1) 의 표면에 접촉하도록 배치된다. 롤 표면 대기차단판 (61) 은 냉각 롤 (1) 의 표면에 부착하게 되는 대기의 퍼들 부근으로의 휘말림을 차단하는 것을 목적으로 설치하는 것으로, 냉각 롤 (1) 을 고속으로 회전시킬 때 냉각 롤 (1) 의 표면에 부착하여 퍼들 부근으로 휘말려가는 대기를 롤 표면 대기차단판 (61) 으로 문지르듯이 하여 차단한다.
도 3 에 나타낸 바와 같이, 제 1 가스플로우 노즐 및 제 2 가스플로우 노즐 (51,52) 을 이 롤 표면 대기차단판 (61) 과 용탕노즐 (2) 사이에 배치하고 있어, 롤 표면 대기차단판 (61) 에 의해 대기를 차단한 직후에 불활성 가스플로우가 공급되게 되어 퍼들 부근의 산소농도의 저감효과를 향상시킨다. 또, 대기의 퍼들 부근으로의 휘말림을 더 효과적으로 차단하기 위해서 롤 표면 대기차단판 (61) 을 복수개 설치해도 된다.
도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 롤 전방 대기차단판 (63) 은 냉각 롤 (1) 의 양측면 전방으로부터의 대기 휘말림을 차단하는 것을 목적으로 설치한 것이다.
롤 정면 대기차단판 (64) 은 냉각 롤 (1) 의 냉각면에 대향하는 전방으로부터의 대기 휘말림을 차단하는 것을 목적으로 설치한 것으로, 본 실시형태에서는 상기 롤 전방 대기차단판 (63) 의 전단 및 거의 중앙부의 2 군데에 설치하고 있는데, 필요에 따라 1 군데라도 3 군데 이상 설치해도 된다 (도 1, 도 2 참조). 이 경우, 용탕노즐 (2) 근방의 분위기의 산소농도를 더 저감시키는 것을 기대할 수 있다. 또한, 롤 정면 대기차단판 (64) 의 중앙부에는 박대통과구 (642) 가 형성되어 있고, 박대제조시에는 이 박대통과구 (642) 를 박대가 통과한다.
또, 도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 롤 상측 대기차단판 (62) 은 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전방에서 후방쪽으로 연이어 있고, 롤 전방 대기차단판 (63) 의 상단 가장자리에 탑재, 고정되어 냉각 롤 (1) 의 상측에 위치하는 것이다. 이 롤 상측 대기차단판 (62) 은 냉각 롤 (1) 의 상측으로부터의 대기 휘말림을 차단하는 것을 목적으로 설치된 것이다.
상기 롤 상측 대기차단판 (62) 은 냉각 롤 (1) 회전방향의 후방으로 나아감에 따라 냉각 롤 (1) 의 냉각면 정상부에 접근하도록 설치되어 있다.
또, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 롤 상측 대기차단판 (62) 에는 노즐부착구멍 (621) 이 형성되어 있다. 용탕노즐 (2) 은 상기 노즐부착구멍 (621) 을 관통하여 용탕노즐 (2) 의 용탕취출부 선단부분 (21) 이 냉각 롤 (1) 의 냉각면을 면하도록 배치된다.
도가니 (3) 는 도 3 에 나타낸 바와 같이 통 (3a) 에 수납되어 있다. 통 (3a) 은 노즐부착구멍 (621) 을 막아 대기의 유입을 방지하고 있다.
또한, 롤 상측 대기차단판 (62) 에는 도 3 에 나타낸 바와 같이 제 3 가스플로우 노즐 (53) 이 관통하기 위한 구멍 (622) 이 형성되어 있다. 제 3 가스플로우 노즐 (53) 은 상기 구멍 (622) 을 관통하여 노즐의 선단이 냉각 롤 (1) 의 냉각면에 면하도록 배치된다. 이 제 3 가스플로우 노즐 (53) 에 의해 불활성 가스플로우를 롤 회전방향 전방에서 퍼들 부근쪽으로 공급한다.
롤 상측 대기차단판 (62) 이 냉각 롤 (1) 의 냉각면에 접근하도록 형성되어 있으므로, 퍼들 부근의 공간이 좁아진다. 이러한 좁은 공간쪽으로 제 1 가스플로우 노즐 ∼ 제 3 가스플로우 노즐 (51 ∼ 53) 에 의해 항상 다량의 불활성 가스가 공급되기 때문에 퍼들 부근에서의 불활성 가스의 농도가 매우 높아지고, 반대로 산소농도는 현저하게 저감된다.
또, 용탕노즐 (2) 은 용탕취출부 선단부분 (21) 만이 롤 상측 대기차단판 (62) 을 관통하고 있다. 용탕노즐 (2) 의 본체 부분은 롤 상측 대기차단판 (62) 위에, 즉 대기차단수단 (60) 의 외측에 위치한다. 따라서, 용탕노즐 (2) 의 본체와, 도가니 (3) 와, 이들에 감긴 가열코일 (4) 은 대기차단수단 (60) 외측에 위치하게 된다.
따라서, 용탕노즐 (2) 은 대기차단수단 (60) 에 대해 착탈이 용이해진다.
도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 롤 상측 대기차단판 (62) 은 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전방에서 상기 냉각면쪽으로 평탄하게 연장되어 있는데, 그것에 한정되지 않고 도 5 에 나타낸 바와 같이 냉각 롤 회전방향 전방에서 상기 냉각면 쪽으로 대기차단수단 (60) 의 내측에 만곡되면서 연장되는 롤 상측 대기차단판 (65) 이어도 된다. 이 롤 상측 대기차단판 (65) 에 의하면, 개구부 (641) 로부터 유입되는 대기를 차단하여 퍼들 부근의 산소농도를 저감시킬 수 있게 된다.
또한, 도 6 에 나타낸 바와 같이, 롤 상측 대기차단판 (62) 에 대기차단수단 (60) 의 내측쪽으로 돌출되는 적어도 1 이상의 구분판 (66) 을 형성해도 된다. 구분판 (66) 을 형성함으로써 개구부 (641) 로부터의 대기 유입을 차단하여 퍼들 부근의 산소농도를 더 저감시킬 수 있게 된다. 또, 이 구분판 (66) 은, 도 6 에 나타낸 바와 같이 냉각 롤 (1) 의 회전방향쪽으로 돌출시키지 않고 수직 하측쪽으로 돌출시켜도 산소농도의 저감효과를 얻을 수 있다.
또, 대기차단수단 (60) 으로서, 도 7 및 도 8 에 나타낸 바와 같이 롤 측면 대기차단판 (67), 롤 외주 대기차단판 (68), 롤 후방 대기차단판 (69) 을 설치해도 된다.
도 7 및 도 8 에 나타낸 바와 같이, 롤 측면 대기차단판 (67) 은 냉각 롤 (1) 보다 직경이 큰 원판상을 가지며 냉각 롤 (1) 의 양 측면에 접촉, 배치된다. 또, 롤 측면 대기차단판 (67) 은 롤 전방 대기차단판 (63) 으로부터 냉각 롤 (1) 의 후방쪽으로 연이어 설치된다.
이 롤 측면 대기차단판 (67) 은 냉각 롤 (1) 의 측면으로부터의 대기 휘말림을 차단하는 것을 목적으로 설치하는 것이다.
또한, 롤 측면 대기차단판 (67) 과 롤 전방 대기차단판 (63) 은 일체이어도 된다.
롤 외주 대기차단판 (68) 은 롤 측면 대기차단판 (67) 의 외주 가장자리에서, 냉각 롤 (1) 의 외주를 둘러싸도록 배치되어 있다. 냉각 롤 (1) 은, 롤 외주 대기차단판 (68) 과 1 쌍의 롤 측면 대기차단판 (67) 에 의해 구획된 공간에 배치된다. 롤 외주 대기차단판 (68) 은 롤 표면 대기차단판 (61) 에 의한 대기차단 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
또, 도 8 에 나타낸 바와 같이, 롤 후방 대기차단판 (69) 은 냉각 롤 (1) 의 폭보다 큰 폭을 갖는 평판상 구조를 갖는 것으로, 냉각 롤 (1) 의 후방 하부로부터의 대기 휘말림을 차단하는 것을 목적으로 배치된다.
이상의 각 대기차단판 (61 ∼ 65, 67 ∼ 69) 은 단독으로 이용하는 것은 물론, 복수개로 이용할 수도 있다. 모든 대기차단판 (61 ∼ 65, 67 ∼ 69) 을 설치하면 냉각 롤 (1) 을 거의 둘러싸게 되고, 상기 제 1 가스플로우 노즐 ∼ 제 4 가스플로우 노즐 (51 ∼ 54) 로부터의 가스플로우에 의해 퍼들 부근의 산소농도의 저감효과를 가장 많이 향상시킬 수 있다. 또한, 이상의 각 대기차단판 (61 ∼ 65, 67 ∼ 69) 를 단독으로 이용하는 경우에는 롤 표면 대기차단판 (61), 롤 상측 대기차단판 (62) 및 롤 측면 대기차단판 (67) 의 산소량의 저감효과가 매우 현저하다.
또, 도 1 ∼ 도 7 에 나타낸 금속박대 제조장치에는, 롤 정면 대기차단판 (64) 이 2 군데 설치되어 있고, 그 사이의 공간이 대기체류부 (80) 가 된다.
도 1 ∼ 도 7 에서는, 대기체류부는 대기차단수단 (60) 의 외측에 형성되어 있지만, 대기차단수단 (60) 의 내면에 형성할 수도 있다. 또, 대기체류부 (80) 는 상기 대기차단수단 (60) 의 개구부 면적보다 큰 개구면적을 갖도록 하면, 대기체류효과를 향상시킬 수 있다. 또 대기체류부 (80) 는 복수개의 구분판으로 구분함으로써도 대기체류효과를 향상시킬 수 있다.
도 1 ∼ 도 7 에 나타낸 금속박대 제조장치는, 소용량의 도가니 (3) 를 이용하고 있으므로, 대량의 금속박대를 연속적으로 제조하는 경우에는 도 9 에 나타낸 기본 구성으로 이루어진 금속박대 제조장치에 본 발명의 가스플로우, 대기차단수단, 대기체류부를 적용할 수 있다. 즉, 도 9 에 나타낸 금속박대 제조장치는, 용융금속 (19) 은 용해로 (20) 에 유지되고 있고, 이 용융로 (20) 의 바닥부 유출구로부터 유출관 (21) 을 경유하여 턴디시 (22) 로 공급된다. 턴디시 (22) 의 바닥부에는 용탕노즐 (2) 이 설치되어 있고, 이 용탕노즐 (2) 로부터 고속회전하는 냉각 롤 (1) 의 표면으로 분출되고 응고하여 박대가 형성된다. 이 장치에 의하면, 턴디시 (22) 내의 용융금속이 감소한 경우에는, 용해로 (20) 로부터 축차 용탕을 턴디시 (22) 로 보충할 수 있어 연속 생산에 적합하다.
이어서, 본 발명의 제 2 실시형태인 금속박대 제조장치를 도면을 참조하여 설명한다.
도 12, 도 13 및 도 4 에서, 본 실시형태에 관련된 금속박대 제조장치는 회전하는 냉각 롤 (1) 의 냉각면 (1a) 에 금속용탕을 분출시키고, 이 금속용탕을 냉각면 (1a) 에서 냉각시켜 금속박대를 얻는 것이다.
이 금속박대 제조장치는 냉각 롤 (1) 과, 용탕을 유지하는 도가니 (3) 의 하단부에 연이어 접하는 용탕노즐 (2) 과, 용탕노즐 (2) 및 도가니 (3) 의 외주에 감겨 배치된 가열 코일 (4) 과, 적어도 용탕노즐 (2) 의 용탕취출부 선단부분으로부터 적어도 금속박대가 냉각면 (1a) 에서 박리되는 위치 (1b) 까지 냉각 롤 (1) 의 회전방향을 따라 냉각면 (1a) 을 덮고, 냉각 롤 (1) 의 회전에 의한 대기 휘말림을 방지하는 대기차단수단 (60) 과, 용탕노즐 (2) 과 냉각 롤 (1) 이 대향하는 위치보다도 냉각 롤 (1) 의 회전방향의 반대방향에 위치하여 냉각면 (1a) 에 접하는 롤 표면 대기차단수단인 롤 표면 대기차단판 (61) 과, 롤 외주 대기차단수단인 롤 외주 대기차단판 (68) 과, 불활성 가스를 용탕노즐 (2) 근방으로 플로우하기 위한 제 1 가스플로우 공급수단인 제 1 가스플로우 노즐 ∼ 제 4 가스플로우 노즐 (51 ∼ 54) 과, 냉각 롤 (1) 의 냉각면 (1a) 쪽으로 불활성 가스를 플로우하는 제 2 가스플로우 공급수단인 제 5 가스플로우 노즐 (55) 과, 대기체류부 (80) 로 기본적으로 구성되어 있다.
냉각 롤 (1) 은 도시하지 않는 모터에 의해 화살표시 (반시계) 방향으로 회전구동된다. 냉각 롤 (1) 의 냉각면 (1a) 은 탄소강, 예를 들면 JIS S45C 등의 Fe 기 합금, 또는 황동 (Cu-Zn 합금) 또는 순 Cu 로 구성하는 것이 바람직하다. 냉각 롤 (1) 의 냉각면 (1a) 이 황동 또는 순 Cu 이면 열전도성이 높기 때문에 냉각효과가 높아 용탕의 급랭에 적합하다. 냉각 효과를 향상시키기 위해서는 내부에 수냉구조를 형성하는 것이 바람직하다.
도 13 에서, 도가니 (3) 내에서 용해된 용융금속은 하단부의 용탕노즐 (2) 로부터 냉각 롤 (1) 의 냉각면 (1a) 쪽으로 분출된다. 도가니 (3) 의 상부는 공급관 (7) 을 통해 Ar 가스 등의 가스 공급원 (8) 에 접속됨과 동시에, 공급관 (7) 에는 압력조정밸브 (9) 와 전자밸브 (10) 가 장착되고, 공급관 (7) 에서 압력조정밸브 (9) 와 전자밸브 (10) 사이에는 압력계 (11) 가 장착되어 있다. 또, 공급관 (7) 에는 보조관 (12) 이 병렬적으로 접속되고, 보조관 (12) 에는 압력조정밸브 (13), 유량조정밸브 (14), 유량계 (15) 가 장착되어 있다. 따라서, 가스 공급원 (8) 으로부터 도가니 (3) 내에 Ar 가스 등의 가스를 공급하여 용탕노즐 (2) 로부터 용탕을 냉각 롤 (1) 쪽으로 분출한다.
금속박대의 제조시에는, 냉각 롤 (1) 을 고속으로 회전시키면서 그 정상부 부근 또는 정상부보다 약간 전방에 근접 배치한 용탕노즐 (2) 로부터 용탕을 분출시킴으로써 냉각 노즐 (1) 의 표면에서 급속 냉각시켜 고화시키면서 냉각 롤 (1) 의 회전방향으로 띠형상을 이루어 인출한다. 용탕노즐 (2) 의 용탕취출구는 직사각형상을 가지는데, 취출폭 (냉각 롤 (1) 의 회전방향의 폭) 은 0.2 ∼ 0.8 ㎜ 정도인 것이 바람직하다. 0.2 ㎜ 미만이면 용탕의 조성에 따라서는 용탕노즐이 잘 막히고, 또한 0.8 ㎜ 를 초과하면 충분한 냉각이 곤란한 경우가 있기 때문이다.
금속박대 제조시의 냉각 롤 (1) 과 용탕노즐 (2) 과의 간격은 0.1 ∼ 0.8 ㎜ 범위에서 선택하면 된다. 0.1 ㎜ 미만에서는 용탕의 분출이 곤란해져 용탕노즐 (2) 의 파손을 일으킬 우려가 있기 때문이며, 또 0.8 ㎜ 를 초과하면 양호한 성상의 박대제조가 곤란해지기 때문이다. 냉각 롤 (1) 과 용탕노즐 (2) 의 간격을 조정할 수 있도록 도가니 (3) 는 도시하지 않는 승강수단에 의해 승강가능하다. 금속박대 제조개시후부터 냉각 롤 (1) 은 온도 상승에 의해 표면이 열팽창하여 직경이 확대되기 때문에, 냉각 롤 (1) 과 용탕노즐 (2) 의 간격을 제조개시후에 서서히 크게 하는 것이 판두께 정밀도가 높은 박대를 제조하기 위해서는 바람직하다.
또, 도 12 에 나타낸 바와 같이, 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전하방에는 박대 유도판 (70) 과 스크레이퍼 (72) 가 구비되어 있다. 냉각면 (1a) 에서 용탕이 냉각되어 형성된 금속박대는 스크레이퍼 (72) 에 의해 냉각 롤 (1) 에서 박리되어 박대 유도판 (70) 에 안내되고, 그리고 통과구 (641) 를 통과하여 금속박대 제조장치의 외부로 방출된다. 따라서, 스크레이퍼 (72) 근방이, 금속박대가 냉각면 (1a) 에서 박리되는 위치 (1b) 가 된다.
또한 도 12, 도 13 및 도 4 에 나타낸 바와 같이, 롤 표면 대기차단판 (61) 은 용탕노즐 (2) 과 냉각 롤 (1) 이 대향하는 위치보다도 냉각 롤 (1) 의 회전방향 후방에 위치하고 있고, 예각의 선단부를 갖는 판형 구조를 가지며, 그 예각의 선단부를 냉각 롤 (1) 의 표면에 접촉하도록 하여 배치되어 있다. 롤 표면 대기차단판 (61) 은 냉각 롤 (1) 의 표면에 부착하게 되는 대기의 퍼들 부근으로의 휘말림을 차단하는 것을 목적으로 설치하는 것으로, 냉각 롤 (1) 을 고속으로 회전시킬 때에 냉각 롤 (1) 의 표면에 부착하여 퍼들 부근으로 휘말려가는 대기를 롤 표면 대기차단판 (61) 에 의해 문지르듯이 하여 차단한다.
롤 외주 대기차단수단인 롤 외주 대기차단판 (68) 은 상기 금속박대가 냉각면 (1a) 에서 박리되는 위치 (1b) 에서 롤 표면 대기차단판 (61; 롤 표면 대기차단수단) 이 설치되는 위치까지 냉각 롤 (1) 의 회전방향을 따라 연이어 있고, 냉각 롤 (1) 을 둘러싸서 냉각면 (1a) 을 덮고, 냉각면 (1a) 과 이간되어 설치되어 있다.
제 1 가스플로우 공급수단에 의한 불활성 가스의 공급은, 용탕노즐 (2) 을 기준으로 후방측, 전방측 중 어느 일측, 또는 양측으로부터 실시할 수 있다. 후방측 및 전방측에서 각각 2 계통의 가스플로우를 공급하는 것이 바람직하다.
도 13 에서, 제 1 가스플로우 노즐 (51) 은 상술한 제 1 실시형태와 마찬가지로 용탕노즐 (2) 을 기준으로 후방측에 배치되는 상술한 2 계통의 가스플로우 공급을 실시하기 위한 수단 중 하나로, 상기 제 1 가스플로우 노즐 (51) 은 냉각 롤 (1) 의 후방의 대략 접선방향에서 용탕노즐 (2) 의 선단 근방 (이하, 퍼들이라 함) 에 가스를 플로우하기 위한 것이다. 도 11 에 나타낸 바와 같이 제 1 가스플로우 노즐 (51) 은 폭 5 ㎜ 의 비교적 좁은 슬릿 (510) 을 가져, 어느 정도 빠른 유속으로 가스를 플로우한다.
제 2 가스플로우 노즐 (52) 은 상술한 제 2 계통의 가스플로우 공급을 실시하기 위한 수단 중 또 하나로, 제 1 가스플로우 노즐 (51) 로부터 공급된 가스플로우를 대기와 차단하여 대기가 휘말리는 것을 방지하는 가스플로우를 공급하기 위해 용탕노즐 (2) 과 제 1 가스플로우 노즐 (51) 사이에 설치되어 있다. 제 2 가스플로우 노즐 (52) 은 도 10 에 나타낸 바와 같이 제 1 가스플로우 노즐 (51) 보다 넓은 20 ㎜ 의 슬릿 (520) 을 가져 제 1 가스플로우보다 느린 유속으로 가스플로우를 실시한다.
또, 도 13 에 나타낸 바와 같이, 제 1 및 제 2 가스플로우 노즐 (51, 52) 을 롤 표면 대기차단판 (61) 과 용탕노즐 (2) 사이에 배치하고 있어, 롤 표면 대기차단판 (61) 에 의해 대기를 차단한 직후에 불활성 가스플로우가 공급되게 되어 퍼들 부근의 산소농도의 저감효과를 향상시킨다. 또, 대기의 퍼들 부근으로의 휘말림을 더 효과적으로 차단하기 위해서 롤 표면 대기차단판 (61) 을 복수개 설치해도 된다.
제 3 가스플로우 노즐 (53) 은 용탕노즐 (2) 을 기준으로 전방측에 배치되는 상술한 2 계통의 가스플로우 공급을 실시하기 위한 수단 중 하나로, 상기 제 3 가스플로우 노즐 (53) 은 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전방으로부터의 대기 휘말림을 방지하는 것을 목적으로 하는 것이다. 제 3 가스플로우 노즐 (53) 의 형상은 제 2 가스플로우 노즐 (52) 과 동일하지만, 슬릿 (540) 의 폭을 2.5 ㎜ 로 좁게 하고 있다.
도 12 에 나타낸 바와 같이, 제 4 가스플로우 노즐 (54) 은 용탕노즐 (2) 의 전방측에 배치되는 2 계통의 가스플로우 공급을 실시하기 위한 수단 중 또 다른 하나로, 대기차단수단 (60) 의 선단 상부에 설치되며, 냉각 롤 (1) 의 전방 정면 방향에 있는 개구부 (641) 로부터의 대기 휘말림을 방지하는 것을 목적으로 하는 것이다. 도 10 에 나타낸 바와 같이, 제 4 가스플로우 노즐 (54) 의 형상은 제 2, 제 3 가스플로우 노즐 (52, 53) 과 동일하지만, 슬릿 (550) 의 폭을 3 ㎜ 로 하고 있다.
이상의 제 1 가스플로우 노즐 ∼ 제 4 가스플로우 노즐은 단독으로 사용하는 것은 물론, 복수개를 조합하여 사용할 수도 있다. 퍼들 부근의 산소 저감효과는 제 1 가스플로우 노즐 및 제 2 가스플로우 노즐이 가장 크다.
제 1 가스플로우 노즐 ∼ 제 4 가스플로우 노즐은 도 13 의 제 1 가스플로우 노즐 (51) 에 대해 예시한 바와 같이 압력조정밸브 (16) 가 접속된 접속관 (17) 을 통해 가스 공급원 (18) 에 접속된다.
이어서, 도 12 에 나타낸 바와 같이, 제 2 가스플로우 공급수단에 의한 불활성 가스의 공급은 냉각 롤 (1) 의 냉각면 (1a) 쪽으로 이루어진 것으로, 대기차단수단 (60) 이 형성되어 있는 위치부터, 보다 바람직하게는 금속박대가 냉각면 (1a) 에서 박리되는 위치 (1b) 부터 롤 표면 대기차단판 (61) 이 형성되어 있는 위치까지 사이에서 실시하는 것이 바람직하다.
도 12 에서, 제 2 가스플로우 공급수단인 제 5 가스플로우 노즐 (55) 은 냉각면 (1a) 과 이간되어 냉각 롤 (1) 의 거의 바로 아래에 위치하고 있고, 롤 외주 대기차단판 (68) 의 임의의 위치에 형성된 구멍 (68a) 으로부터 냉각면 (1a) 에 면하도록 설치되어 냉각면 (1a) 쪽으로 가스를 플로우할 수 있도록 되어 있다.
도 11 에 나타낸 바와 같이 제 5 가스플로우 노즐 (55) 은 폭 3 ㎜ 의 비교적 좁은 슬릿 (550) 을 가져, 어느 정도 빠른 유속으로 가스를 플로우한다.
제 5 가스플로우 노즐에서 공급된 불활성 가스는, 냉각 롤 (1) 의 회전에 의해 냉각면 (1a) 위를 냉각 롤 (1) 의 회전방향을 따라 흘러, 롤 표면 대기차단판 (61) 의 근방에 도달한다. 롤 표면 대기차단판 (61) 은 냉각면 (1a) 에 접하여 배치되어 있는데, 롤 표면 대기차단판 (61) 과 냉각면 (1a) 사이에는 미소한 간극이 있으며, 냉각면 (1a) 을 따라 흘러온 불활성 가스가 이 간극을 통과하여 용탕노즐 (2) 의 근방으로 흘러들어가 퍼들 부근의 산소농도를 저감시킬 수 있게 된다.
또, 롤 외주 대기차단판 (68) 을 설치함으로써 퍼들 부근의 산소농도를 더 저감시킬 수 있다. 그 이유는 냉각면 (1a) 이 롤 외주 대기차단판 (68) 에 덮여 있기 때문에, 제 5 가스플로우 노즐 (55) 로부터 냉각면 (1a) 을 따라 롤 표면 대기차단판 (61) 쪽으로 흐르는 불활성 가스가 롤 표면 대기차단판 (61) 에 이를때까지 동안에 확산되는 일 없이 더 많은 불활성 가스가 롤 표면 대기차단판 (61) 을 통과하여 퍼들 근방으로 흘러들어가기 때문이다.
이렇게 냉각 롤 (1) 의 거의 바로 아래에 제 5 가스플로우 노즐 (55) 을 배치하고 용탕노즐 (2) 의 위치를 기준으로 냉각 롤 (1) 의 회전방향 후방에 롤 표면 대기차단판 (61) 을 설치하며 다시 용탕노즐 (2) 주위에 제 1 가스플로우 노즐 ∼ 제 4 가스플로우 노즐 (51 ∼ 54) 를 배치함으로써, 퍼들 근방에서의 산소농도의 저감을 실시할 수 있게 된다.
또한, 제 5 가스플로우 노즐을 배치하는 위치는, 냉각 롤 (1) 의 바로 아래에 한정되지 않고, 금속박대가 냉각면 (1a) 에서 박리하는 위치 (1b) 의 근방에서 롤 표면 대기차단판 (61) 이 설치되어 있는 위치 사이에 있으면 된다.
예를 들면, 도 14 에 나타낸 바와 같이, 금속용탕이 냉각 롤 (1) 에서 박리하는 위치 (1b) 의 근방이어도 된다. 이 경우의 제 5 가스플로우 노즐 (55) 은 롤 전방 대기차단판 (63) 을 관통하여 냉각 롤 (1) 의 측방으로부터 냉각면 (1a) 을 면하도록 배치된다.
이 경우의 제 5 가스플로우 노즐 (55) 로부터 플로우된 불활성 가스는 냉각 롤 (1) 의 회전방향을 따라 롤 표면 대기차단판 (61) 쪽으로 흐름과 동시에, 냉각 롤의 회전방향의 반대방향을 향해 용탕노즐 (2) 의 방향으로 흐른다.
본 발명의 금속박대 제조장치를 사용하여 박대를 제조하는데 있어서는, 냉각 롤 (1) 을 회전하기 전부터 가스플로우 노즐 (51 ∼ 55) 에 의해 불활성 가스를 공급하는 것이 바람직하다. 이것은 냉각 롤 회전 후에 불활성 가스를 공급하는경우에 비교하여, 냉각 롤 회전전부터 가스플로우를 실시하는 것이 산소농도의 저하가 빨라지기 때문이다. 따라서, 용탕노즐 근방 분위기의 산소농도를 측정하고, 소정의 산소농도에 도달한 후에 냉각 롤 (1) 의 회전을 실시하도록 하면 생산효율상 바람직하다.
본 발명에서, 제 1 가스플로우 공급수단에 의한 불활성 가스의 공급조건으로서는, 유량 200 ∼ 2000 ℓ/min, 보다 바람직하게는 1830 ℓ/min 의 조건하에서 실시하면 된다. 그것은 유량이 200 ℓ/min 미만에서는 역시 용탕노즐 근방 분위기의 산소량 저감에 효과가 없고, 한편 2000 ℓ/min 를 초과하면 가스플로우에 의한 주위로부터의 대기 휘말림이 원인이 되어, 산소농도의 저감효과가 감소되고, 공급량에 알맞는 효과를 기대할 수 없기 때문이다.
그 경우, 후방측으로부터의 2 계통의 가스플로우 중, 상기 하나의 가스플로우 (제 1 가스플로우 노즐) 는 유량 5 ∼ 400 ℓ/min, 상기 또 하나의 가스플로우 (제 2 가스플로우 노즐) 는 유량 5 ∼ 400 ℓ/min, 전방측으로부터의 2 계통의 가스플로우 중, 상기 하나의 가스플로우 (제 3 가스플로우 노즐) 는 유량 5 ∼ 400 ℓ/min, 또 하나의 가스플로우 (제 4 가스플로우 노즐) 는 유량 300 ∼ 600 ℓ/min 로 하는 것이 바람직하다. 제 1 가스플로우 ∼ 제 4 가스플로우의 보다 바람직한 범위는 각각 제 1 가스플로우; 유량 250 ∼ 350 ℓ/min, 가장 바람직하게는 300 ℓ/min, 제 2 가스플로우; 유량 230 ∼ 330 ℓ/min, 가장 바람직하게는 280 ℓ/min, 제 3 가스플로우; 유량 200 ∼ 300 ℓ/min, 가장 바람직하게는 250 ℓ/min, 제 4 가스플로우; 유량 450 ∼ 550 ℓ/min 이다.
특히, 제 4 가스플로우의 유량을 450 ℓ/min 이상, 가장 바람직하게는 500 ℓ/min 로 하면, 퍼들 부근의 산소농도를 보다 저감할 수 있게 된다.
본 발명에서, 제 2 가스플로우 공급수단에 의한 불활성 가스의 공급조건으로서는, 유량 400 ∼ 600 ℓ/min, 보다 바람직하게는 500 ℓ/min 의 조건하에서 실시하면 된다. 유량이 400 ℓ/min 미만에서는 역시 용탕노즐 근방 분위기의 산소량 저감에 효과가 없고, 한편 600 ℓ/min 를 초과해도 공급량에 알맞는 효과를 기대할 수 없기 때문이다.
따라서, 제 5 가스플로우 노즐 (55) 은 유량 400 ∼ 750 ℓ/min 로 하는 것이 바람직하다. 제 5 가스플로우의 보다 바람직한 범위는 유량 450 ∼ 550 ℓ/min, 가장 바람직하게는 500 ℓ/min 이다.
본 발명의 금속박대의 제조방법에 사용되는 불활성 가스로서는, N2, He, Ar, Kr, Xe 및 Rn 중의 1 종 또는 2 종 이상으로부터 선택되는데, 후술하는 실시예에서 알 수 있듯이 Ar 이 가장 바람직하다.
이어서, 대기차단수단 (60) 에 대해 설명한다.
도 12, 도 13 및 도 14 에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 관련된 대기차단수단 (60) 은 용탕노즐 (2) 의 위치를 기준으로 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전방의 정면에 위치하도록 설치된 롤 정면 대기차단판 (64) 과, 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전방에 위치하여 냉각 롤 (1) 을 끼우도록 설치되며 롤 정면 대기차단판 (64) 과 맞닿는 1 쌍의 롤 전방 대기차단판 (63) 과, 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전방의 상측에 위치하여 롤 전방 대기차단판 (63) 의 상단 가장자리와 맞닿도록 설치된 롤 상측 대기차단판 (62) 과, 냉각 롤 (1) 을 사이에 두고 롤 전방 대기차단판 (63) 및 롤 외주 대기차단수단과 맞닿는 1 쌍의 롤 측면 대기차단판 (67, 67) 을 적어도 구비하여 이루어진 것이다.
도 12 및 도 14 에 나타낸 바와 같이, 롤 전방 대기차단판 (63) 은 냉각 롤 (1) 의 양측면 전방으로부터의 대기 휘말림을 차단하는 것을 목적으로 설치하는 것이다.
또, 롤 정면 대기차단판 (64) 은 냉각 롤 (1) 의 냉각면에 대향하는 전방으로부터의 대기 휘말림을 차단하는 것을 목적으로 설치하는 것으로, 본 실시 형태에서는 롤 전방 대기차단판 (63) 의 전단 및 대략 중앙부의 2 군데 설치하고 있는데, 필요에 따라 1 군데라도 3 군데 이상 설치해도 된다 (도 12, 도 14 참조). 이 경우, 용탕노즐 (2) 근방 분위기의 산소농도를 더욱 저감시키는 것을 기대할 수 있다. 그리고, 롤 정면 대기차단판 (64) 의 중앙부에는 박대 통과구 (641) 가 형성되어 있고, 박대 제조시에는 이 박대 통과구 (641) 를 박대가 통과한다.
또한, 도 12 및 도 14 에 나타낸 바와 같이, 롤 상측 대기차단판 (62) 은 용탕노즐 (2) 의 위치를 기준으로 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전방에서 후방쪽으로 연이어 있고, 롤 전방 대기차단판 (63) 의 상단 가장자리에 탑재, 고정되어 냉각 롤 (1) 의 상측에 위치하는 것이다. 이 롤 상측 대기차단판 (62) 은 냉각 롤 (1) 의 상측으로부터의 대기 휘말림을 차단하는 것을 목적으로 설치된 것이다.
이 롤 상측 대기차단판 (62) 은 냉각 롤 (1) 의 회전방향 후방쪽으로 나아감에 따라 냉각 롤 (1) 의 냉각면 (1a) 정상부에 접근하도록 설치되어 있다.
또, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 롤 상측 대기차단판 (62) 에는 노즐부착구멍 (621) 이 형성되어 있다. 용탕노즐 (2) 은 이 노즐부착구멍 (621) 을 관통하여 용탕노즐 (2) 의 용탕취출부 선단부분 (21) 이 냉각 롤 (1) 의 냉각면 (1a) 을 면하도록 배치된다.
도가니 (3) 는 도 12 에 나타낸 바와 같이 통 (3a) 에 수납되어 있다. 통 (3a) 은 노즐부착구멍 (621) 을 막아 대기의 유입을 방지하고 있다.
또한, 롤 상측 대기차단판 (62) 에는 도 13 및 도 4 에 나타낸 바와 같이, 제 3 가스플로우 노즐 (53) 이 관통하기 위한 구멍 (622) 이 형성되어 있다. 제 3 가스플로우 노즐 (53) 은 이 구멍 (622) 을 관통하여 노즐의 선단이 냉각 롤 (1) 의 냉각면을 면하도록 배치된다. 이 제 3 가스플로우 노즐 (53) 에 의해 불활성 가스플로우를 롤 회전방향 전방에서 퍼들 부근쪽으로 공급한다.
롤 상측 대기차단판 (62) 이 냉각 롤 (1) 의 냉각면 (1a) 에 접근하도록 설치되므로 퍼들 부근의 공간이 좁아진다. 이와 같은 좁은 공간쪽으로 제 1 가스플로우 노즐 ∼ 3 가스플로우 노즐 (51 ∼ 53) 에 의해 항상 다량의 불활성 가스가 공급되므로, 퍼들 부근에서의 불활성 가스의 농도가 매우 높아지고, 반대로 산소농도는 현저히 저감된다.
또, 용탕노즐 (2) 은 용탕취출부 선단부분 (21) 만 롤 상측 대기차단판 (62) 을 관통하고 있다. 용탕노즐 (2) 의 본체부분은 롤 상측 대기차단판 (62) 위에, 즉 대기차단수단 (60) 의 외측에 위치한다. 따라서, 용탕노즐 (2) 의 본체와, 도가니 (3) 와, 이들에 감긴 가열코일 (4) 은 대기차단수단 (60) 의 외측에 위치하게 된다.
따라서 용탕노즐 (2) 은 대기차단수단 (60) 에 대해 착탈이 쉽게 된다.
도 12 및 도 14 에 나타낸 바와 같이, 롤 상측 대기차단판 (62) 은 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전방에서 상기 냉각면쪽으로 평탄하게 연장되어 있는데, 이것에 한정되지 않고, 도 15 에 나타낸 바와 같이, 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전방에서 냉각면 (1a) 쪽으로 대기차단수단 (60) 의 내측에 만곡되면서 연장되는 롤 상측 대기차단판 (65) 이어도 된다. 이 롤 상측 대기차단판 (65) 에 의하면, 개구부 (641) 로부터 유입되는 대기를 차단하여 퍼들 부근의 산소농도를 저감시킬 수 있게 된다.
또한, 도 16 에 나타낸 바와 같이, 롤 상측 대기차단판 (62) 에 대기차단수단 (60) 의 내측쪽으로 돌출되는 적어도 1 이상의 구분판 (66) 을 형성해도 된다. 구분판 (66) 을 형성함으로써 개구부 (641) 로부터의 대기 유입을 차단하여 퍼들 부근의 산소농도를 보다 저감할 수 있게 된다. 또, 이 구분판 (66) 은 도 16 에 나타낸 바와 같이 냉각 롤 (1) 의 회전방향쪽으로 돌출될 뿐 아니라, 수직 하측쪽으로 돌출시켜도 산소농도의 저감효과를 얻을 수 있다.
도 12, 도 14 및 도 8 에 나타낸 바와 같이, 롤 측면 대기차단판 (67) 은 냉각 롤 (1) 보다 직경이 큰 원판상을 가지며 냉각 롤 (1) 의 양측면에 접촉, 배치된다. 또, 롤 측면 대기차단판 (67) 은 롤 전방 대기차단판 (63) 에서 냉각 롤 (1) 의 후방쪽으로 연이어 설치된다.
이 롤 측면 대기차단판 (67) 은 냉각 롤 (1) 의 측면으로부터의 대기 휘말림을 차단하는 것을 목적으로 설치하는 것이다.
또한, 롤 측면 대기차단판 (67) 과 롤 전방 대기차단판 (63) 은 일체이어도 된다.
냉각 롤 (1) 은 롤 외주 대기차단판 (68) 과 1 쌍의 롤 측면 대기차단판 (67) 에 의해 구획된 공간에 배치된다. 롤 외주 대기차단판 (68) 은 롤 표면 대기차단판 (61) 에 의한 대기차단효과를 보다 향상시킬 수 있다.
또, 대기차단수단 (60) 으로서 도 8 에 나타낸 바와 같이, 롤 후방 대기차단판 (69) 을 설치해도 된다. 롤 후방 대기차단판 (69) 은 냉각 롤 (1) 의 폭보다 큰 폭을 갖는 평판상 구조를 갖는 것으로, 냉각 롤 (1) 의 후방 하부로부터의 대기 휘말림을 차단하는 것을 목적으로 설치된다.
이상의 각 대기차단판 (61 ∼ 65, 67 ∼ 69) 은 단독으로 사용하는 것은 물론, 복수개로 사용할 수도 있다. 모든 대기차단판 (61 ∼ 65, 67 ∼ 69) 을 설치하면 냉각 롤 (1) 을 거의 둘러싸게 되어 상기 제 1 가스플로우 노즐 ∼ 제 5 가스플로우 노즐 (51 ∼ 55) 로부터의 가스플로우에 의해 퍼들 부근의 산소농도의 저감효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
또, 도 12 및 도 14 ∼ 도 16 에 나타낸 금속박대 제조장치에는 롤 정면 대기차단판 (64) 이 2 군데 설치되어 있고, 그 사이의 공간이 대기체류부 (80) 가 된다.
도 8, 도 12 및 도 14 ∼ 도 16 에서는, 대기체류부 (80) 는 대기차단수단 (60) 의 외측에 형성되어 있는데, 대기차단수단 (60) 의 내부에 형성될 수도 있다.또, 대기체류부 (80) 는 대기차단수단 (60) 의 개구부 면적보다 큰 개구 면적을 갖도록 하면 대기체류효과를 향상시킬 수 있다. 또한 대기체류부 (80) 는 복수개의 구분판에 의해 구분됨으로써도 대기체류효과를 향상시킬 수 있다.
도 12 및 도 14 ∼ 도 16 에 나타낸 금속박대 제조장치는 소용량의 도가니 (3) 를 사용하고 있으므로, 대량의 금속박대를 연속적으로 제조하는 경우에는, 도 9 에 나타낸 기본구성으로 이루어진 금속박대 제조장치에 본 발명의 가스플로우, 대기차단수단, 대기체류부를 적용할 수 있다. 즉, 도 9 에 나타낸 금속박대 제조장치는, 용융금속 (19) 은 용해로 (20) 에 유지되어 있고, 이 용해로 (20) 의 바닥부 유출구로부터 유출관 (21) 을 경유하여 턴디시 (22) 에 공급된다. 턴디시 (22) 의 바닥부에는 용탕노즐 (2) 이 설치되어 있고, 이 용탕노즐 (2) 로부터 고속회전하는 냉각 롤 (1) 의 표면에 분출되고 응고하여 박대가 형성된다. 이 장치에 의하면, 턴디시 (22) 내의 용융금속이 감소한 경우에 용해로 (20) 로부터 축차용탕을 턴디시 (22) 에 보충할 수 있어 연속 생산에 적합하다.
이어서, 본 발명의 제 3 실시 형태인 금속박대 제조장치를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1, 도 2 및 도 4 에서, 본 실시 형태에 관련된 금속박대 제조장치는 회전하는 냉각 롤 (1) 의 냉각면 (1a) 에 금속용탕을 분출시키고 이 금속용탕을 냉각면 (1a) 에서 냉각시켜 금속박대를 얻는 것이다.
이 금속박대 제조장치는 냉각 롤 (1) 과, 용탕을 유지하는 도가니 (3) 의 하단부에 연이어 접하는 용탕노즐 (2) 과, 용탕노즐 (2) 및 도가니 (3) 의 외주에 감겨 배치된 가열코일 (4) 과, 적어도 용탕노즐 (2) 의 용탕취출부 선단부분으로부터 적어도 금속박대가 냉각면 (1a) 으로부터 박리되는 위치 (1b) 까지 냉각 롤 (1) 의 회전방향쪽으로 냉각면 (1a) 을 덮고, 냉각 롤 (1) 의 회전에 의한 대기 휘말림을 방지하는 대기차단수단 (60) 과, 용탕노즐 (2) 과 냉각 롤 (1) 이 대향하는 위치보다도 냉각 롤 (1) 의 회전방향의 반대방향에 위치하여 냉각면 (1a) 에 접하는 롤 표면 대기차단수단인 롤 표면 대기차단판 (61) 과, 롤 외주 대기차단수단인 롤 외주 대기차단판 (68) 과, 적어도 2 종류의 불활성 가스를 용탕노즐 (2) 근방에 플로우하기 위한 제 1 가스플로우 공급수단인 제 1 가스플로우 노즐 ∼ 제 4 가스플로우 노즐 및 제 6 가스플로우 노즐 (51, 52, 53, 54, 56) 과, 냉각 롤 (1) 의 냉각면 (1a) 쪽으로 불활성 가스를 플로우하는 제 2 가스플로우 공급수단인 제 5 가스플로우 노즐 (55) 과, 대기체류부 (80) 로 기본적으로 구성되어 있다.
이와 같은 금속박대 제조장치에서는, 제 1 가스플로우 공급수단으로부터 공급된 적어도 2 종류의 불활성 가스가 용탕노즐 (2) 의 근방에 흘러 들어가, 상기 2 종류의 불활성 가스 중 무거운 쪽의 불활성 가스가 대기차단수단 (60) 내의 가벼운 쪽의 불활성 가스 아래에 무거운 불활성 가스층을 형성하고 퍼들 부근의 불활성 가스의 농도를 상승시킴으로써, 또 제 2 가스플로우 공급수단으로부터 공급된 불활성 가스가 냉각 롤 (1) 의 냉각면상을 냉각 롤의 회전방향을 따라 흐르고, 롤 표면 대기차단수단을 불활성 가스가 통과하여 용탕노즐의 근방에 흘러 들어감으로써 용탕노즐 (2) 근방의 산소농도를 저감시킬 수 있다.
냉각 롤 (1) 은 도시하지 않은 모터에 의해 화살표시 (반시계) 방향으로 회전구동된다. 냉각 롤 (1) 의 냉각면 (1a) 은 탄소강, 예컨대 JIS S45C 등의 Fe 기 합금, 또는 황동 (Cu - Zn 합금), 또는 순 Cu 로 구성하는 것이 바람직하다. 냉각 롤 (1) 의 냉각면 (1a) 이 황동 또는 순 Cu 이면, 열전도성이 높기 때문에 냉각 효과가 높아 용탕의 급냉에 적당하다. 냉각효과를 향상시키기 위해서는 내부에 수냉구조를 형성하는 것이 바람직하다.
도 18 에서, 도가니 (3) 내에서 용해된 용융금속은 하단부의 용탕노즐 (2) 로부터 냉각 롤 (1) 의 냉각면 (1a) 쪽으로 분출된다. 도가니 (3) 의 상부는 공급관 (7) 을 통해 Ar 가스 등의 가스공급원 (8) 에 접속됨과 동시에, 공급관 (7) 에는 압력조정밸브 (9) 와 전자밸브 (10) 가 장착되고, 공급관 (7) 에서 압력조정밸브 (9) 와 전자밸브 (10) 사이에는 압력계 (11) 가 장착되어 있다. 또, 공급관 (7) 에는 보조관 (12) 이 병렬적으로 접속되고, 보조관 (12) 에는 압력조정밸브 (13), 유량조정밸브 (14), 유량계 (15) 가 장착되어 있다. 따라서, 가스공급원 (8) 으로부터 도가니 (3) 내에 Ar 가스 등의 가스를 공급하여 용탕노즐 (2) 로부터 용탕을 냉각 롤 (1) 쪽으로 분출한다.
금속박대의 제조시에는 냉각 롤 (1) 을 고속으로 회전시키면서 그 정상부 부근, 또는 정상부보다 약간 전방에 근접 배치한 용탕노즐 (2) 로부터 용탕을 분출시킴으로써 냉각 롤 (1) 의 표면에서 급속 냉각시켜 고화시키면서 냉각 롤 (1) 의 회전방향으로 띠형상을 이뤄 인출한다. 용탕노즐 (2) 의 용탕취출구는 직사각형상을 가지는데, 취출폭 (냉각 롤 (1) 의 회전방향의 폭) 은 0.1 ∼ 0.8 ㎜ 정도인 것이 바람직하다. 0.1 ㎜ 미만이면 용탕의 조성에 따라서는 용탕노즐이 잘 막히게 되고, 또 0.8 ㎜ 를 초과하면 충분한 냉각이 곤란한 경우가 있기 때문이다.
금속박대 제조시의 냉각 롤 (1) 과 용탕노즐 (2) 과의 간격은 0.1 ∼ 0.8 ㎜ 범위에서 선택하면 된다. 0.1 ㎜ 미만에서는 용탕의 분출이 곤란해져 용탕노즐 (2) 의 파손을 일으킬 우려가 있기 때문이고, 또 0.8 ㎜ 를 초과하면 양호한 성상의 박대제조가 곤란해지기 때문이다.
냉각 롤 (1) 과 용탕노즐 (2) 과의 간격을 조정할 수 있도록 도가니 (3) 는 도시하지 않은 승강수단에 의해 승강가능하다. 냉각 롤 (1) 은 금속박대 제조개시후부터 온도상승에 의해 표면이 열팽창하여 직경이 확대되기 때문에, 냉각 롤 (1) 과 용탕노즐 (2) 의 간격을 제조개시후에 서서히 크게 하는 것이 판두께 정밀도가 높은 박대를 제조하기 위해서는 바람직하다.
또, 도 17 에 나타낸 바와 같이, 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전하방에는 박대 유도판 (70) 과 스크레이퍼 (72) 가 구비되어 있다. 냉각면 (1a) 에서 용탕이 냉각되어 형성된 금속박대는 스크레이퍼 (72) 에 의해 냉각 롤 (1) 로부터 박리되어 박대 유도판 (70) 에 안내되고, 또한 통과구 (641) 를 통과하여 금속박대 제조장치의 외부로 방출된다. 따라서, 스크레이퍼 (72) 의 근방이, 냉각면 (1a) 으로부터 금속박대가 박리하는 위치 (1b) 가 된다.
또한, 롤 표면 대기차단판 (61) 은 도 17, 도 18 및 도 4 에 나타낸 바와 같이, 용탕노즐 (2) 과 냉각 롤 (1) 이 대향하는 위치보다도 냉각 롤 (1) 의 회전방향 후방에 위치하고 있고, 예각의 선단부를 갖는 판상 구조를 가지며, 그 예각의 선단부를 냉각 롤 (1) 의 표면에 접촉하도록 하여 배치되어 있다. 이 롤 표면대기차단판 (61) 은 냉각 롤 (1) 표면에 부착하게 되는 대기의 퍼들 부근으로의 휘말림을 차단하는 것을 목적으로 배치하는 것으로, 냉각 롤 (1) 을 고속으로 회전시킬 때에 냉각 롤 (1) 의 표면에 부착하여 퍼들 부근으로 휘말려가는 대기를 문지르듯이 하여 차단한다.
롤 외주 대기차단수단인 롤 외주 대기차단판 (68) 은 상기 금속박대가 냉각면 (1a) 으로부터 박리되는 위치 (1b) 에서, 롤 표면 대기차단판 (61) (롤 표면 대기차단수단) 이 설치되는 위치까지, 냉각 롤 (1) 의 회전방향을 따라 연이어 있고, 냉각 롤 (1) 을 둘러싸 냉각면 (1a) 을 덮고, 냉각면 (1a) 과 이간하여 설치되어 있다.
제 1 가스플로우 공급수단에 의한 불활성 가스의 공급은 용탕노즐 (2) 을 기준으로 후방측에 설치되는 제 1 가스플로우 노즐 및 제 2 가스플로우 노즐 (51, 52), 전방측에 설치되는 제 3 가스플로우 노즐 및 제 4 가스플로우 노즐 (53, 54), 상기 용탕노즐 (2) 의 선단을 둘러싸도록 설치되는 제 6 가스플로우 노즐 (56) 로부터의 가스플로우에 의해 공급되는 것이 바람직하다.
도 18 에서, 제 1 가스플로우 노즐 (51) 은 용탕노즐 (2) 을 기준으로 후방측에 설치되는 가스플로우 공급을 실시하기 위한 수단 중 하나이다. 이 제 1 가스플로우 노즐 (51) 은 냉각 롤 (1) 후방의 대략 접선방향으로부터 용탕노즐 (2) 의 선단근방 (이하, 퍼들 생성부) 에 가스를 플로우하기 위한 것이다. 그리고, 제 1 가스플로우 노즐 (51) 은 도 10 에 나타낸 바와 같이, 폭 5 ㎜ 의 비교적 좁은 슬릿 (510) 을 가져 어느 정도 빠른 유속으로 가스를 플로우한다.
제 2 가스플로우 노즐 (52) 은 후방측에 설치되는 가스플로우 공급을 실시하기 위한 수단 중의 또 하나이다. 이 제 2 가스플로우 노즐 (52) 은 제 1 가스플로우 노즐 (51) 로부터의 가스플로우상에 가스플로우하고, 제 1 가스플로우 노즐 (51) 로부터 공급된 가스플로우를 대기와 차단하여 대기가 휘말리는 것을 방지하는 가스플로우를 공급하기 위해 용탕노즐 (2) 과 제 1 가스플로우 노즐 (51) 사이에 설치되어 있다. 그리고, 제 2 가스플로우 노즐 (52) 은 도 9 에 나타낸 바와 같이, 제 1 가스플로우 노즐 (51) 보다 넓은 20 ㎜ 의 슬릿 (520) 을 가져 제 1 가스플로우보다 느린 유속으로 가스플로우를 실시한다.
또, 도 18 에 나타낸 바와 같이, 제 1 가스플로우 노즐 및 제 2 가스플로우 노즐 (51, 52) 을 롤 표면 대기차단판 (61) 과 용탕노즐 (2) 사이에 설치하고 있기 때문에, 롤 표면 대기차단판 (61) 에 의해 대기를 차단한 직후에 불활성 가스플로우가 공급되게 되어 퍼들 생성부 부근의 산소농도의 저감효과를 향상시킨다. 또한, 대기의 퍼들 생성부 부근으로의 휘말림을 더욱 효과적으로 차단하기 위해 롤 표면 대기차단판 (61) 을 복수개 설치해도 된다.
제 3 가스플로우 노즐 (53) 은 용탕노즐 (2) 을 기준으로 전방측에 설치되는 가스플로우 공급을 실시하기 위한 수단 중 하나이다. 상기 제 3 가스플로우 노즐 (53) 은 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전방으로부터의 대기 휘말림을 방지하는 것을 목적으로 하는 것이다. 제 3 가스플로우 노즐 (53) 의 형상은 도 9 에 나타낸 바와 같이, 제 2 가스플로우 노즐 (52) 과 동일하지만, 슬릿 (540) 의 폭을 2.5 ㎜ 로 좁게 하고 있다.
제 4 가스플로우 노즐 (54) 은 도 17 에 나타낸 바와 같이, 용탕노즐 (2) 의 전방측에 설치되는 가스플로우 공급을 실시하기 위한 수단 중의 또 하나이다. 대기차단수단 (60) 의 선단 상부에 설치되고, 냉각 롤 (1) 의 전방 정면방향에 있는 개구부 (641) 로부터의 대기 휘말림을 방지하는 것을 목적으로 하는 것이다. 제 4 가스플로우 노즐 (54) 의 형상은 도 9 에 나타낸 바와 같이, 제 2, 제 3 가스플로우 노즐 (52, 53) 과 동일하지만, 슬릿 (550) 의 폭을 3 ㎜ 로 하고 있다.
제 6 가스플로우 노즐 (56) 은 상기 용탕노즐 (2) 의 선단을 둘러싸도록 설치되는 가스플로우 공급을 실시하기 위한 수단이다. 상기 제 6 가스플로우 노즐 (56) 은 용탕노즐 (2) 의 선단을 둘러싸도록 가스를 플로우하기 위한 것이다. 그리고, 제 6 가스플로우 노즐 (56) 은 도 19 에 나타낸 바와 같이, 외경 6 ㎜ 의 파이프 (561) 를 외경 57 ㎜, 내경 45 ㎜ 의 고리형으로 형성하여 이루어진 고리형 파이프로 이루어진 것이다. 상기 제 6 가스플로우 노즐 (56) 에는, 그 외주 위치와 내주 위치의 중심 위치보다도 약간 내측의 위치에, 외경 1.5 ㎜ 의 다수의 구멍 (562) 이 3.5 ㎜ 의 피치 (563) 로 고리형으로 형성되어 있다.
이상의 제 1 가스플로우 노즐 ∼ 제 4 가스플로우 노즐 및 제 6 가스플로우 노즐 (51, 52, 53, 54, 56) 은 단독으로 사용하는 것은 물론, 복수개를 조합하여 사용할 수 있다. 퍼들 생성부 부근의 산소 저감효과는 제 1 가스플로우 노즐 및 제 2 가스플로우 노즐이 가장 크다.
제 1 가스플로우 노즐 ∼ 제 4 가스플로우 노즐 및 제 6 가스플로우 노즐 (51, 52, 53, 54, 56) 에는 도 18 의 제 1 가스플로우 노즐 (51) 에 대해 예시하는 바와 같이, 압력조정밸브 (16) 가 접속된 접속관 (17) 을 통해 가스공급원 (18) 에 접속된다.
또, 제 2 가스플로우 공급수단에 의한 불활성 가스의 공급은 도 17 에 나타낸 바와 같이, 냉각 롤 (1) 의 냉각면 (1a) 쪽으로 이루어진 것으로, 대기차단수단 (60) 이 형성되어 있는 위치에서, 보다 바람직하게는 냉각면 (1a) 으로부터 금속박대가 박리되는 위치 (1b) 에서 롤 표면 대기차단판 (61) 이 설치되어 있는 위치까지 사이에서 실시하는 것이 바람직하다.
도 17 에서, 제 2 가스플로우 공급수단인 제 5 가스플로우 노즐 (55) 은 냉각면 (1a) 과 이간하여 냉각 롤 (1) 의 거의 바로 아래에 위치하고 있고, 롤 외주 대기차단판 (68) 의 임의의 위치에 형성된 구멍 (68a) 으로부터 냉각면 (1a) 을 면하도록 설치되어 냉각면 (1a) 쪽으로 가스를 플로우할 수 있도록 되어 있다.
제 5 가스플로우 노즐 (55) 은 도 10 에 나타낸 바와 같이, 폭 2.5 ㎜ 의 비교적 좁은 슬릿 (550) 을 가져 어느 정도 큰 유량으로 가스를 플로우한다.
제 5 가스플로우 노즐로부터 공급된 불활성 가스는 냉각 롤 (1) 의 회전에 의해 냉각면 (1a) 상을 냉각 롤 (1) 의 회전방향을 따라 흘러 롤 표면 대기차단판 (61) 의 근방에 도달한다. 롤 표면 대기차단판 (61) 은 냉각면 (1a) 에 접하여 배치되어 있는데, 상기 롤 표면 대기차단판 (61) 과 냉각면 (1a) 사이에는 미소한 틈이 있다. 이 틈을 냉각면 (1a) 을 따라 흘러 온 불활성 가스가 통과하여 용탕노즐 (2) 의 근방에 흘러 들어가 퍼들 생성부 부근의 산소농도를 저감시킬 수 있게 된다.
또, 롤 외주 대기차단판 (68) 을 설치함으로써 퍼들 생성부 부근의 산소농도를 보다 저감시킬 수 있다. 그 이유는 냉각면 (1a) 이 롤 외주 대기차단판 (68) 으로 덮여 있기 때문에, 제 5 가스플로우 노즐 (55) 로부터 냉각면 (1a) 을 따라 롤 표면 대기차단판 (61) 쪽으로 흐르는 불활성 가스가 롤 표면 대기차단판 (61) 에 이르기까지 사이에 확산되지 않고, 보다 많은 불활성 가스가 롤 표면 대기차단판 (61) 을 통과하여 퍼들 생성부 근방에 흘러 들어가기 때문이다.
이와 같이, 냉각 롤 (1) 의 거의 바로 아래에 제 5 가스플로우 노즐 (55) 을 설치하고, 용탕노즐 (2) 의 위치를 기준으로 냉각 롤 (1) 의 회전방향 후방에 롤 표면 대기차단판 (61) 을 설치하며, 또한 용탕노즐 (2) 주위에 제 1 가스플로우 노즐 ∼ 제 4 가스플로우 노즐 및 제 6 가스플로우 노즐 (51, 52, 53, 54, 56) 을 설치함으로써 퍼들 생성부 부근에서의 산소농도를 저감시킬 수 있게 된다.
또, 제 5 가스플로우 노즐을 설치하는 위치는 냉각 롤 (1) 의 바로 아래에 한정되지 않고, 금속박대가 냉각면 (1a) 으로부터 박리되는 위치 (1b) 의 근방으로부터 롤 표면 대기차단판 (61) 이 설치되어 있는 위치 사이에 있으면 된다.
예컨대, 도 23 에 나타낸 바와 같이, 금속용탕이 냉각 롤 (1) 로부터 박리되는 위치 (1b) 의 근방이어도 된다. 이 경우, 제 5 가스플로우 노즐 (55) 은 롤 전방 대기차단판 (63) 을 관통하여 냉각 롤 (1) 의 측방으로부터 냉각면 (1a) 을 면하도록 설치된다.
이 경우의 제 5 가스플로우 노즐 (55) 로부터 플로우된 불활성 가스는 냉각 롤 (1) 의 회전방향을 따라 롤 표면 대기차단판 (61) 쪽으로 흐름과 동시에, 냉각 롤의 회전방향의 반대방향쪽으로 용탕노즐 (2) 의 방향으로 흐른다.
또, 제 6 가스플로우 노즐 (56) 은 도 19 에 나타낸 바와 같이, 그 외주 위치와 내주 위치의 중심 위치보다도 약간 내측 위치에 복수개의 구멍 (562) 을 고리형으로 형성하여 이루어진 것으로 할 수 있는데, 도 20 에 나타낸 바와 같이, 외주 위치와 내주 위치의 중심 위치에 복수개의 구멍 (564) 을 고리형으로 형성하여 이루어진 제 6 가스플로우 노즐 (566) 로 하거나, 도 21 에 나타낸 바와 같이, 도 20 에 나타낸 구멍 (564) 을 대신하여 고리형 슬릿 (565) 을 형성하여 이루어진 제 6 가스플로우 노즐 (567) 로 할 수도 있다. 또, 도 22 에 나타낸 바와 같이, 소용돌이형으로 형성하여 이루어진 제 6 가스플로우 노즐 (568) 로 하고, 용탕노즐 (2) 의 선단을 2 중으로 둘러싸도록 해도 된다.
본 발명의 금속박대 제조장치를 사용하여 박대를 제조하는데 있어서는, 냉각 롤 (1) 을 회전시키기 전부터 제 1 가스플로우 노즐 ∼ 제 6 가스플로우 노즐 (51 ∼ 56) 에 의해 불활성 가스를 공급하는 것이 바람직하다. 이것은 냉각 롤 (1) 회전후에 불활성 가스를 공급하는 경우에 비교하여 냉각 롤 (1) 회전전부터 가스플로우를 실시하는 것이 산소농도의 저하가 빨라지기 때문이다. 따라서, 용탕노즐 (2) 근방 분위기의 산소농도를 측정하고 소정의 산소농도에 도달한 후에 냉각 롤 (1) 의 회전을 실시하도록 하면 생산효율상 바람직하다.
본 발명에서, 제 1 가스플로우 공급수단에 의한 불활성 가스의 공급조건으로서는, 유량 200 ∼ 1800 ℓ/min, 더욱 바람직하게는 1760 ℓ/min 의 조건하에서 실시하면 된다. 그것은 유량이 200 ℓ/min 미만에서는, 용탕노즐 (2) 근방 분위기의 산소량 저감에 효과가 없고, 한편, 1800 ℓ/min 을 초과해도 가스플로우에 의한 주위로부터의 대기 휘말림이 원인이 되어 산소농도의 저감효과가 저감되며 공급량에 알맞는 효과를 기대할 수 없기 때문이다.
그 경우, 상기 제 1 가스플로우 노즐 (51) 로부터의 가스플로우인 제 1 가스플로우는, 유량 330 ∼ 530 ℓ/min, 상기 제 2 가스플로우 노즐 (52) 로부터의 가스플로우인 제 2 가스플로우는, 유량 180 ∼ 380 ℓ/min, 상기 제 3 가스플로우 노즐 (53) 로부터의 가스플로우인 제 3 가스플로우는, 유량 150 ∼ 350 ℓ/min, 상기 제 4 가스플로우 노즐 (54) 로부터의 가스플로우인 제 4 가스플로우는, 유량 400 ∼ 600 ℓ/min, 상기 제 6 가스플로우 노즐 (56) 로부터의 가스플로우인 제 6 가스플로우는, 유량 200 ∼ 400 ℓ/min 으로 하는 것이 바람직하다.
제 1 가스플로우 ∼ 제 4 가스플로우 및 제 6 가스플로우의 더욱 바람직한 범위는, 각각 제 1 가스플로우; 유량 380 ∼ 480 ℓ/min, 가장 바람직하게는 430 ℓ/min, 제 2 가스플로우; 유량 230 ∼ 330 ℓ/min, 가장 바람직하게는 280 ℓ/min, 제 3 가스플로우; 유량 150 ∼ 350 ℓ/min, 가장 바람직하게는 250 ℓ/min, 제 4 가스플로우; 유량 400 ∼ 600 ℓ/min, 제 6 가스플로우; 유량 200 ∼ 400 ℓ/min 유속이다.
특히, 제 4 가스플로우의 유량을 450 ℓ/min, 이상, 가장 바람직하게는 500 ℓ/min 으로 하면, 퍼들 생성부 부근의 산소농도를 더욱 저감시킬 수 있게된다.
본 발명에서, 제 2 가스플로우 공급수단에 의한 불활성 가스의 공급조건으로서는, 유량 250 ∼ 750 ℓ/min, 더욱 바람직하게는 500 ℓ/min 의 조건하에서 실시하면 된다. 그것은 유량이 250 ℓ/min 미만에서는, 역시 용탕노즐 근방 분위기의 산소량 저감에 효과가 없고, 한편, 750 ℓ/min 을 초과해도 공급량에 알맞는 효과를 기대할 수 없기 때문이다.
따라서, 제 5 가스플로우 노즐 (55) 로부터의 가스플로우인 제 5 가스플로우는, 유량 250 ∼ 750 ℓ/min 으로 하는 것이 바람직하다.
제 5 가스플로우의 더욱 바람직한 범위는, 유량 400 ∼ 600 ℓ/min, 가장 바람직하게는 500 ℓ/min 이다.
본 발명의 금속박대의 제조방법에 사용하는 불활성 가스로서는, N2, He, Ar, Kr, Xe, Rn 으로부터 선택되는 적어도 2 종류의 불활성 가스를 사용할 수 있고, N2와 Ar 인 것이 바람직하다.
또, 불활성 가스는, 제 1 가스플로우에는, 제 2 가스플로우 ∼ 제 6 가스플로우보다도 무거운 불활성 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 제 1 가스플로우로서, 공기보다도 무거운 불활성 가스를 사용한다.
이어서, 대기차단수단 (60) 에 대해 설명한다.
도 17, 도 18 및 도 23 에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 관련된 대기차단수단 (60) 은, 용탕노즐 (2) 의 위치를 기준으로 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전방의 정면에 위치하도록 설치된 롤 정면 대기차단판 (64) 과, 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전방에 위치하여 냉각 롤 (1) 을 사이에 끼우도록 설치되며 롤 정면 대기차단판 (64) 과 맞닿는 1 쌍의 롤 전방 대기차단판 (63, 63) 과, 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전방의 상측에 위치하여 롤 전방 대기차단판 (63, 63) 의 상단 가장자리와 맞닿도록 설치된 롤 상측 대기차단판 (62) 과, 냉각 롤 (1) 을 사이에 끼우고 롤 전방 대기차단판 (63, 63) 및 롤 외주 대기 차단수단과 맞닿는 1 쌍의 롤 측면 대기차단판 (67, 67) 을 적어도 구비하여 이루어진 것이다.
상기 롤 전방 대기차단판 (63) 은, 도 17 및 도 23 에 나타낸 바와 같이, 냉각 롤 (1) 의 양측면 전방으로부터의 대기 휘말림을 차단하는 것을 목적으로 설치하는 것이다.
또, 롤 정면 대기차단판 (64) 은, 냉각 롤 (1) 의 냉각면에 면하는 전방으로부터의 대기 휘말림을 차단하는 것을 목적으로 설치하는 것이다. 본 실시형태에서는, 롤 정면 대기차단판 (64) 은, 롤 전방 대기차단판 (63) 의 전단 및 대략 중앙부의 2 군데에 설치되어 있는데, 필요에 따라서 1 군데라도 3 군데 이상설치해도 된다 (도 17, 도 23 참조). 이 경우, 용탕노즐 (2) 근방의 분위기의 산소농도를 더욱 저감시키는 것을 기대할 수 있다. 또한, 롤 정면 대기차단판 (64) 의 중앙부에는, 박대 통과구 (641) 가 형성되어 있고, 박대 제조시에는 이 박대 통과구 (641) 를 박대가 통과한다.
또, 롤 상측 대기차단판 (62) 은, 도 17 및 도 23 에 나타내듯이, 용탕노즐 (2) 의 위치를 기준으로 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전방에서 후방쪽으로 연이어 있고, 롤 전방 대기차단판 (63) 의 상단 가장자리에 탑재, 고정되어 냉각 롤 (1) 의 상측에 위치하는 것이다. 상기 롤 상측 대기차단판 (62) 은, 냉각 롤 (1) 의 상측으로부터의 대기 휘말림을 차단하는 것을 목적으로 설치된 것이다.
상기 롤 상측 대기차단판 (62) 은, 냉각 롤 (1) 의 회전방향 후방쪽으로 나아감에 따라 냉각 롤 (1) 의 냉각면 (1a) 정상부에 접근하도록 설치되어 있다.
또, 도 4 에 나타내듯이, 롤 상측 대기차단판 (62) 에는, 노즐부착구멍 (621) 이 형성되어 있다. 용탕노즐 (2) 은, 이 노즐부착구멍 (621) 을 관통하여, 용탕노즐 (2) 의 용탕취출부 선단부분 (21) 이 냉각 롤 (1) 의 냉각면 (1a) 을 면하도록 배치된다.
도가니 (3) 는, 도 18 에 나타내듯이, 통 (3a) 에 수납되어 있다. 이 통 (3a) 은, 노즐부착구멍 (621) 을 막아 대기의 유입을 방지하고 있다.
또한, 롤 상측 대기차단판 (62) 에는, 도 18 및 도 4 에 나타낸 바와 같이, 제 3 가스플로우 노즐 (53) 이 관통하기 위한 구멍 (622) 이 형성되어 있다. 제 3 가스플로우 노즐 (53) 은, 이 구멍 (622) 을 관통하여 노즐의 선단이 냉각 롤 (1) 의 냉각면을 면하도록 배치된다. 상기 제 3 가스플로우 노즐 (53) 에 의해 불활성 가스플로우를 롤 회전방향 전방에서 퍼들 생성부 부근쪽으로 공급한다.
롤 상측 대기차단판 (62) 이, 냉각 롤 (1) 의 냉각면 (1a) 에 접근하도록 형성되기 때문에, 퍼들 생성부 부근의 공간이 좁아진다. 이러한 좁은 공간을 향하여, 제 1 가스플로우 노즐 ∼ 제 3 가스플로우 노즐 및 제 6 가스플로우 노즐 (51, 52, 53, 54) 에 의해 항상 다량의 불활성 가스가 공급되기 때문에, 퍼들 생성부 부근에서의 불활성 가스의 농도가 매우 높아지며, 반대로 산소농도는 현저하게 저감된다.
또, 용탕노즐 (2) 은, 용탕취출부 선단부분 (21) 만이, 롤 상측 대기차단판 (62) 을 관통하고 있다. 용탕노즐 (2) 의 본체 부분은, 롤 상측 대기차단판 (62) 위에, 즉 대기차단수단 (60) 의 외측에 위치한다. 따라서, 용탕노즐 (2) 의 본체와, 도가니 (3) 와, 이들에 감긴 가열코일 (4) 은, 대기차단수단 (60) 의 외측에 위치하게 된다.
따라서 용탕노즐 (2) 은, 대기차단수단 (60) 에 대해 탈착이 용이해진다.
도 17 및 도 23 에 나타낸 바와 같이, 롤 상측 대기차단판 (62) 은, 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전방에서 상기 냉각면쪽으로 평탄하게 연장되어 있는데, 이것에 한정되지 않고, 도 24 에 나타낸 바와 같이 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전방에서 냉각면 (1a) 쪽으로 대기차단수단 (60) 의 내측에 만곡되면서 연장되는 롤 상측 대기차단판 (65) 이어도 된다. 이 롤 상측 대기차단판 (65) 에 의하면, 개구부 (641) 로부터 유입되는 대기를 차단하여 퍼들 생성부 부근의 산소농도를 저감시킬 수 있게 된다.
또한, 도 25 에 나타낸 바와 같이 롤 상측 대기차단판 (62) 에, 대기차단수단 (60) 의 내측쪽으로 돌출되는 적어도 1 이상의 구분판 (66) 을 형성해도 된다. 구분판 (66) 을 형성함으로써, 개구부 (641) 로부터의 대기 유입을 차단하여 퍼들 생성부 부근의 산소농도를 더욱 저감시킬 수 있게 된다. 또, 이 구분판 (66) 은, 도 25 에 나타낸 바와 같이 냉각 롤 (1) 의 회전방향쪽으로 돌출될 뿐 아니라, 수직 하측쪽으로 돌출시켜도 산소농도의 저감효과를 얻을 수 있다.
롤 측면 대기차단판 (67) 은, 도 17, 도 23 및, 도 8 에 나타낸 바와 같이, 냉각 롤 (1) 보다 직경이 큰 원판상을 가지며, 냉각 롤 (1) 의 양측면에 접촉, 배치된다. 또, 롤 측면 대기차단판 (67) 은, 롤 전방 대기차단판 (63) 에서 냉각 롤 (1) 의 후방쪽으로 연이어 설치된다.
상기 롤 측면 대기차단판 (67) 은, 냉각 롤 (1) 의 측면으로부터의 대기 휘말림을 차단하는 것을 목적으로 설치하는 것이다.
또, 롤 측면 대기차단판 (67) 과 롤 전방 대기차단판 (63) 은, 일체이어도 된다.
상기 냉각 롤 (1) 은, 롤 외주대기차단판 (68) 과 1 쌍의 롤 측면대기차단판 (67) 에 의해 구획된 공간에 설치된다. 롤 외주대기차단판 (68) 은, 롤 표면대기차단판 (61) 에 의한 대기차단효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 대기차단수단 (60) 으로서, 도 8 에 나타낸 바와 같이, 롤 후방 대기차단판 (69) 을 설치해도 된다. 롤 후방 대기차단판 (69) 은, 냉각 롤 (1) 의 폭보다 큰 폭을 갖는 평판상 구조를 갖는 것으로, 냉각 롤 (1) 의 후방 하부로부터의 대기 휘말림을 차단하는 것을 목적으로 설치된다.
이상의 각 대기차단판 (61 ∼ 65, 67 ∼ 69) 은, 단독으로 사용하는 것은 물론, 복수개로 사용할 수도 있다. 모든 대기차단판 (61 ∼ 65, 67 ∼ 69) 을 설치하면 냉각 롤 (1) 을 거의 둘러싸게 되어, 상기 제 1 가스플로우 노즐 ∼ 제 6 가스플로우 노즐 (51 ∼ 56) 로부터의 가스플로우에 의해 퍼들생성부 부근의 산소농도의 저감효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
또, 도 17 및 도 23 ∼ 도 25 에 나타낸 금속박대 제조장치에는, 롤 정면 대기차단판 (64) 이 2 군데에 설치되어 있고, 그 사이의 공간이 대기체류부 (80) 가 된다.
도 8, 도 17 및 도 23 ∼ 도 25 에서는, 대기체류부 (80) 는, 대기차단수단 (60) 의 외측에 형성되어 있는데, 대기차단수단 (60) 의 내부에 형성될 수도 있다.또 대기체류부 (80) 는, 대기차단수단 (60) 의 개구부 면적보다 큰 개구 면적을 갖도록 하면, 대기체류효과를 향상시킬 수 있다. 또한, 대기체류부 (80) 는, 복수개의 구분판에 의해 구분됨으로써도 대기체류효과를 향상시킬 수 있다.
도 17 및 도 23 ∼ 도 25 에 나타낸 금속박대 제조장치는, 소용량의 도가니 (3) 를 사용하고 있기 때문에, 대량의 금속박대를 연속적으로 제조하는 경우에는, 도 9 에 나타낸 기본구성으로 이루어진 금속박대 제조장치에, 본 발명의 가스플로우, 대기차단수단, 대기체류부를 적용할 수 있다. 즉, 도 9 에 나타낸 금속박대 제조장치는, 용융금속 (19) 은, 용해로 (20) 에 유지되어 있고, 이 용해로 (20) 의 바닥부 유출구로부터 유출관 (21) 을 경유하여 턴디시 (22) 에 공급된다. 턴디시 (22) 의 바닥부에는 용탕노즐 (2) 이 설치되어 있고, 이 용탕노즐 (2) 로부터 고속 회전하는 냉각 롤 (1) 의 표면에 분출되고 응고하여 박대가 형성된다. 이 장치에 의하면, 턴디시 (22) 내의 용융금속이 감소한 경우에, 축차 용해로 (20) 로부터 용탕을 턴디시 (22) 에 보충할 수 있어 연속 생산에 적합하다.
또한, 본 발명의 제 4 실시형태는, 상술한 제 1 실시형태 ∼ 제 3 실시형태에 나타낸 금속박대 제조장치를 사용하여, 냉각면 (1a) 을 갖는 냉각 롤 (1) 과의 사이에 소정의 간격을 유지하고, 상기 냉각면 (1a) 을 면한 용탕노즐 (2) 로부터 회전하는 상기 냉각 롤 (1) 에 합금용탕을 취출하여 급냉시켜 금속박대를 형성하는 금속박대 제조장치로서, 상기 냉각 롤 (1) 의 외주의 적어도 일부와 상기 용탕노즐 (2) 의 적어도 용탕취출부 선단부분을 덮고, 상기 냉각 롤 (1) 의 회전에 의한 대기 휘말림을 대기차단수단으로 방지하면서 상기 합금용탕을 상기 냉각 롤 (1) 에 취출하여 금속박대를 형성하는 것이다.
상기 제조방법에서, 상기 용탕노즐 (2) 또는 냉각 롤 (1) 의 적어도 일방의 주위에 불활성 가스를 공급하면서 합금용탕을 취출하여 급냉시켜 금속박대를 형성하면 더욱 바람직하다.
또, 상기 불활성 가스는, 상술한 제 1 가스플로우 공급수단 및/또는 제 2 가스플로우 공급수단에서 공급되어도 되며, 불활성 가스는 적어도 2 종류의 불활성 가스를 공급하면서 금속박대를 형성하면 더욱 바람직하다.
또한, 상기 2 종류의 불활성 가스는 N2와 Ar 로 하면 더욱 바람직하다. 상술한 제조방법에 의해 금속박대를 제조하면, 대규모적이고 작업성이 떨어지는 부대설비를 설치하지 않고, 산화되기 쉬운 금속박대로도 쉽게 제조할 수 있게 된다.
본 발명에 적용하여 유효한 재료로서는, 이하를 들 수 있다.
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단, M 은, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W 로부터 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 원소 (Zr, Hf, Nb 중 어느 하나를 반드시 포함함) 이며, b 는 75 원자％ 이상 93 원자％ 이하, x 는 0.5 원자％ 이상 18 원자％ 이하, y 는 4 원자％ 이상 9 원자％ 이하.
(Fe1-aZa)bBxMy
단, Z 은 Ni, Co 중 1 종 또는 2 종, M 은, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W 로부터 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 원소 ( Zr, Hf, Nb 중 어느 하나를 반드시 포함함) 이며, a 는 0.2 이하, b 는 75 원자％ 이상 93 원자％ 이하, x 는 0.5 원자％ 이상 18 원자％ 이하, y 는 4 원자％ 이상 9 원자％ 이하.
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단, M 은 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W 로부터 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 원소 (Zr, Hf, Nb 중 어느 하나를 반드시 포함함), X 는 Cu, Ag, Cr, Ru, Rh, Ir 로부터 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 원소이며, b 는 75 원자％ 이상 93 원자％ 이하, x 는 0.5 원자％ 이상 18 원자％ 이하, y 는 4 원자％ 이상 9 원자％ 이하, Z 은 5 원자％ 이하.
(Fe1-aZa)bBxMyXz
단, Z 은, Ni, Co 중 1 종 또는 2 종, M 은 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W 로부터 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 원소 (Zr, Hf, Nb 중 어느 하나를 반드시 포함함), X 는 Cu, Ag, Cr, Ru, Rh, Ir 로부터 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 원소이며, a 는 0.2 이하, b 는 75 원자％ 이상 93 원자％ 이하, x 는 0.5 원자％ 이상 18 원자％ 이하, y 는 4 원자％ 이상 9 원자％ 이하, Z 은 5 원자％ 이하.
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단, M 은 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W 로부터 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 원소 (Zr, Hf, Nb 중 어느 하나를 반드시 포함함), X' 는 Si, Al, Ge, Ga 로부터 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 원소이며, b 는 75 원자％ 이상 93 원자％ 이하, x 는 0.5 원자％ 이상 18 원자％ 이하, y 는 4 원자％ 이상 9 원자％ 이하, t 는 4 원자％ 이하.
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단, Z 은 Ni, Co 중 1 종 또는 2 종, M 은 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W 로부터 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 원소 (Zr, Hf, Nb 중 어느 하나를 반드시 포함함), X' 는 Si, Al, Ge, Ga 로부터 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 원소이며, a 는 0.2 이하, b 는 75 원자％ 이상 93 원자％ 이하, x 는 0.5 원자％ 이상 18 원자％ 이하, y 는 4 원자％ 이상 9 원자％ 이하, t 는 4 원자％ 이하.
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단, M 은, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W 로부터 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 원소 (Zr, Hf, Nb 중 어느 하나를 반드시 포함함), X 는 Cu, Ag, Cr, Ru, Rh, Ir 로부터 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 원소, X' 는 Si, Al, Ge, Ga 로부터 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 원소이며, b 는 75 원자％ 이상 93 원자％ 이하, x 는 0.5 원자％ 이상 18 원자％ 이하, y 는 4 원자％ 이상 9 원자％ 이하, Z 은 5 원자％ 이하, t 는 4 원자％ 이하.
(Fe1-aZa)bBxMyXzX't
단, Z 은 Ni, Co 중 1 종 또는 2 종, M 은, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W 로부터 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 원소 (Zr, Hf, Nb 중 어느 하나를 반드시 포함함), X 는 Cu, Ag, Cr, Ru, Rh, Ir 로부터 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 원소, X' 는 Si, Al, Ge, Ga 로부터 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 원소이며, a 는 0.2 이하, b 는 75 원자％ 이상 93 원자％ 이하, x 는 0.5 원자％ 이상 18 원자％ 이하, y 는 4 원자％ 이상 9 원자％ 이하, Z 는 5 원자％ 이하, t 는 4 원자％ 이하.
본 발명에 의해 이상의 조성을 갖는 비정질의 합금박대를 얻은 후에, 그 결정화 온도 이상 (예컨대, 500 ∼ 600 ℃) 로 가열하여 서냉하는 열처리를 하면, 100 ∼ 200 옹스트롬의 결정으로 이루어진 미세결정조직을 갖는 연자성 합금박대를 얻을 수 있다.
시험예 1
이상 설명한 제 1 실시형태의 금속박대 제조장치를 이용하여 불활성가스 플로우 시간과 산소농도의 변동을 조사한 결과를 설명한다. 또, 이하의 실시예에서 냉각 롤 (1) 은 직경 300 ㎜ 인 것을 사용하고, 용탕노즐 (2) 의 위치는 냉각 롤 (1) 정상부의 전방 4 ㎜ 의 위치에 설치한다. 또, 불활성 가스로서는 Ar 을 사용한다.
가스플로우 노즐, 대기차단판을 하기의 조건으로 하여, 대기체류부를 도 1 및 도 2 에 나타낸 형태로 한 경우 (장치 No.1) 의 산소농도를 측정한다. 플로우가스는 Ar 을 사용하며 가스플로우 개시후 15 분 경과한 후 냉각 롤 (1) 을 100 rpm 으로 회전시키고, 또 2 분 경과후 냉각 롤 회전의 회전수를 2000 rpm 으로 올려 3 분간 회전시킨다. 산소농도의 측정은, 도오레 (주) 제조의 LC-700 H 를 이용하여, 용탕노즐 (2) 의 전방측의 냉각 롤 (1) 의 표면으로부터 0.3 ㎜ 의 위치에서 실시한다. 그리고, 용탕의 분출은 행하지 않고 산소농도를 측정한다. 또, 비교로서 대기체류부를 형성하지 않은 경우 (장치 No.2) 에 대해서도 마찬가지로 산소농도를 측정한다.
또한, 가스플로우 유량은, (주) 유타까 제조 유량용 패널부착형 유량계 F-7 을 사용하여 측정한다.
[가스플로우 노즐 조건]
제 1 가스플로우 노즐 (유량 245 ℓ/min, 유속 19 m/sec)
제 2 가스플로우 노즐 (유량 250 ℓ/min, 유속 4.8 m/sec)
제 3 가스플로우 노즐 (유량 200 ℓ/min, 유속 38 m/sec)
제 4 가스플로우 노즐 (유량 500 ℓ/min, 유속 50 m/sec)
[대기차단판 조건]
롤 표면 대기차단판, 롤 전방 대기차단판, 롤 상측 차단판
롤 정면 대기차단판
냉각 롤의 회전개시시, 냉각 롤 회전으로부터 2 분 경과시 및 냉각 롤 회전으로부터 5 분 경과시의 산소농도를 아래에 나타낸다. 대기체류부를 형성함으로써 냉각 롤을 고속으로 회전시킨 경우의 퍼들 부근에서의 산소농도의 상승을 억제할 수 있어 그 효과가 향상되는 것이 확인되었다.
시험예 2
이상 설명한 제 2 실시형태의 금속박대 제조장치를 이용하여 불활성 가스플로우 시간과 산소농도의 변동을 조사한 결과를 설명한다. 또, 이하 실시예에서 냉각 롤 (1) 은 직경 300 ㎜ 의 것을 사용하고, 용탕노즐 (2) 의 위치는 냉각 롤 (1) 정상부의 전방 4 ㎜ 의 위치에 설치한다. 또한, 불활성 가스로는 N2를 사용한다.
가스플로우 노즐, 대기차단판을 아래 조건으로 하고 대기체류부를 도 13 에 나타낸 형태로 한 경우의 산소농도를 측정한다. 플로우가스는 N2를 사용하며 가스플로우 개시후, 5 분 경과후 냉각 롤 (1) 을 100 rpm 으로 회전시키고, 다시 2 분 경과후에 냉각 롤 회전의 회전수를 2000 rpm 으로 올려 3 분 회전시킨다. 냉각 롤을 2000 rpm 으로 하고 나서 1 분후에, 용탕노즐 (2) 을 냉각 롤 (1) 의 냉각면 (1a) 에 접근시킨다. 산소농도의 측정은 도오레 (주) 제조의 LC-700H 을 사용하며, 용탕노즐 (2) 의 전방측 냉각 롤 (1) 표면으로부터 0.3 ㎜ 의 위치에서 실시한다. 또, 용탕분출은 실시하지 않고 산소농도를 측정한다. 또한, 비교로서 제 5 가스플로우 노즐로부터 가스 공급을 하지 않은 경우에 대해서도 마찬가지로 산소농도를 측정한다.
그리고, 가스플로우 유량은, (주) 유타까 제조 유량용 패널부착형 유량계 F-7 을 사용하여 측정한다.
[가스플로우 노즐 조건]
제 1 가스플로우 노즐 (유량 245 ℓ/min, 유속 19 m/sec)
제 2 가스플로우 노즐 (유량 250 ℓ/min, 유속 4.8 m/sec)
제 3 가스플로우 노즐 (유량 200 ℓ/min, 유속 38 m/sec)
제 4 가스플로우 노즐 (유량 500 ℓ/min, 유속 50 m/sec)
제 5 가스플로우 노즐 (유량 250 ∼ 750 ℓ/min, 유속 5 ∼ 60 m/sec)
[대기차단판 조건]
롤 표면 대기차단판, 롤 전방 대기차단판, 롤 상측 차단판
롤 정면 대기차단판, 롤 측면 대기차단판, 롤 외주 대기차단판
도 26 에 나타낸 바와 같이 냉각 롤이 저회전 (100 rpm) 시에는, 산소농도는 어떠한 경우에도 5 ∼ 10 ％ 정도이나, 불활성 가스를 공급하여 10 분 경과한 후, 즉 냉각 롤을 고회전 (2000 rpm) 으로 하여 3 분 경과한 후에는, 제 5 가스플로우 노즐로부터 불활성 가스를 공급한 경우에, 산소농도가 0.6 ％ 전후가 되며, 특히 가스유량을 750 ℓ/min 로 하였을 때에는 산소농도가 0.56 ％ 가 된다.
한편, 제 5 가스플로우 노즐로부터 불활성 가스를 전혀 공급하지 않은 경우에는 10 분 경과후의 산소농도가 1.83 ％ 이다.
따라서, 제 1 가스플로우 노즐 ∼ 제 4 가스플로우 노즐에 더하여 제 5 가스플로우 노즐로부터 불활성 가스를 공급함으로써 냉각 롤을 고속으로 회전시킨 경우의 퍼들 부근에서의 산소농도를 저감시키는 것이 확인되었다.
시험예 3
상술한 제 3 실시형태의 금속박대 제조장치에, 도 19 ∼ 도 21 에 나타낸 제 6 가스플로우 노즐 (56, 566, 567) 중 어느 하나를 구비하며, 제 6 가스플로우의유량과 산소농도의 관계를 조사하였다.
또, 시험예 3 에서, 냉각 롤 (1) 에는 직경 300 ㎜ 의 것을 사용하며, 용탕노즐 (2) 의 위치는 냉각 롤 (1) 정상부의 전방 4 ㎜ 의 위치에 설치한다.
제 1 가스플로우 노즐 ∼ 제 6 가스플로우 노즐 (51 ∼ 56) 로부터의 가스플로우인 제 1 가스플로우 ∼ 제 6 가스플로우 및 대기차단판을 아래 조건으로 하고, 대기체류부를 도 17 에 나타낸 형태로 한 경우의 산소농도를 측정한다.
플로우가스로는 Ar 과 N2를 사용한다. Ar 가스를 플로우함에 있어서는 스케일팩터를 사용하여 유량을 조절한다.
산소농도의 측정에는, 도오레 (주) 제조의 LC-700H 를 이용하며, 용탕노즐 (2) 의 전방측 냉각 롤 (1) 표면으로부터 0.3 ㎜ 의 위치에서 실시한다. 또, 냉각 롤 (1) 은 정지상태로 하며, 용탕노즐 (2) 로부터의 용탕분출은 실시하지 않고 산소농도를 측정한다.
또, 가스플로우 유량은, (주) 유타까 제조 유량용 패널부착형 유량계 F-7 를 사용하여 측정한다.
[가스플로우 조건]
제 1 가스플로우 노즐 (유량 : 432 ℓ/min, 불활성 가스 : Ar)
제 2 가스플로우 노즐 (유량 : 280 ℓ/min, 불활성 가스 : N2)
제 3 가스플로우 노즐 (유량 : 250 ℓ/min, 불활성 가스 : N2)
제 4 가스플로우 노즐 (유량 : 500 ℓ/min, 불활성 가스 : N2)
제 5 가스플로우 노즐 (유량 : 500 ℓ/min, 불활성 가스 : N2)
제 6 가스플로우 노즐 (유량 100 ∼ 600 ℓ/min, 불활성 가스 : N2)
[대기차단판 조건]
롤 표면 대기차단판, 롤 전방 대기차단판, 롤 상측 차단판
롤 정면 대기차단판, 롤 측면 대기차단판, 롤 외주 대기차단판
그 결과를 도 27 에 나타낸다.
도 27 에서 부호 56A 는 도 19 에 나타낸 제 6 가스플로우 노즐 (56) 을, 부호 56B 는 도 20 에 나타낸 제 6 가스플로우 노즐 (566) 을, 부호 56C 는 도 21 에 나타낸 제 6 가스플로우 노즐 (567) 을 나타내고 있다.
도 27 에서 도 19 에 나타낸 외주 위치와 내주 위치와의 중심의 위치보다도 약간 내측의 위치에, 구멍 (562) 을 형성하여 이루어진 제 6 가스플로우 노즐 (56) 를 사용한 경우, 도 20 에 나타낸 외주 위치와 내주 위치와의 중심의 위치에, 구멍 (564) 을 형성하여 이루어진 제 6 가스플로우 노즐 (566) 보다도 산소농도가 낮아짐을 확인할 수 있었다. 또, 도 21 에 나타낸 제 6 가스플로우 노즐 (567) 은, 유량을 500 ℓ/min 이상으로 한 경우, 도 19 에 나타낸 제 6 가스플로우 노즐 (56) 보다도 산소농도가 낮아짐을 확인할 수 있었다.
시험예 4
시험예 3 과 동일한 금속박대 제조장치에, 제 6 가스플로우 노즐을 구비하지 않은 경우와, 도 19 에 나타낸 제 6 가스플로우 노즐 (56) 을 구비하며, 제 6 가스플로우의 유량을 100 ℓ/min, 200 ℓ/min, 300 ℓ/min, 400 ℓ/min, 500 ℓ/min, 600 ℓ/min 으로 한 경우의 불활성 가스플로우 시간과 산소농도의 관계를 조사하였다.
제 1 가스플로우 ∼ 제 6 가스플로우 및 대기차단판의 조건을 시험예 1 과 동일하게 하고, 가스플로우 개시후 5 분 경과하고 나서 냉각 롤 (1) 을 100 rpm 으로 회전시키고, 2 분 경과후에 냉각 롤 회전의 회전수를 2000 rpm 으로 올려 3 분간 회전시키고, 다시 냉각 롤을 2000 rpm 으로 하고 나서 1 분후에, 용탕노즐 (2) 을 냉각 롤 (1) 의 냉각면 (1a) 에 접근시켜 시험예 1 과 동일한 방법으로 산소농도를 측정한다.
그 결과를 도 28 에 나타낸다.
도 28 에서, 제 6 가스플로우 노즐 (56) 로부터의 제 6 가스플로우를 공급함으로써 산소농도를 저하시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.
또, 도 19 에 나타낸 제 6 가스플로우 노즐 (56) 은 냉각 롤 (1) 이 저회전 (100 rpm) 시에는 유량을 200 ℓ/min 으로 한 경우에 가장 낮은 산소농도를 얻을 수 있는데, 불활성 가스를 공급하여 10 분 경과한 후에는 유량을 300 ℓ/min 으로 한 경우에 가장 낮은 산소농도를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.
또한, 불활성 가스를 공급하여 10 분 경과한 후, 즉 냉각 롤 (1) 을 고회전 (2000 rpm) 으로 회전시켜 3 분 경과한 후의 산소농도는, 유량을 200 ℓ/min 으로 한 경우 0.037 ％ 이다. 또, 유량을 300 ℓ/min 으로 한 경우 0.035 ％ 이다.
시험예 5
시험예 4 와 동일한 금속박대 제조장치에, 도 20 에 나타낸 제 6 가스플로우 노즐 (566) 을 구비하며, 제 6 가스플로우의 유량을 100 ℓ/min, 200 ℓ/min, 300 ℓ/min, 400 ℓ/min, 500 ℓ/min, 600 ℓ/min 으로 한 경우의 불활성 가스플로우 시간과 산소농도의 관계를 시험예 2 와 동일한 방법으로 조사하였다.
그 결과를 도 29 에 나타낸다.
도 29 에서, 도 20 에 나타낸 제 6 가스플로우 노즐 (566) 은 유량을 300 ℓ/min 으로 한 경우에 가장 낮은 산소농도를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.
또, 유량을 300 ℓ/min 으로 한 경우, 불활성 가스를 공급하여 10 분 경과한 후의 산소농도는 0.21 ％ 이다.
시험예 6
시험예 4 와 동일한 금속박대 제조장치에, 도 21 에 나타낸 제 6 가스플로우 노즐 (567) 을 구비하며, 제 6 가스플로우의 유량을 100 ℓ/min, 200 ℓ/min, 300 ℓ/min, 400 ℓ/min, 500 ℓ/min, 600 ℓ/min 으로 한 경우의 불활성 가스플로우 시간과 산소농도의 관계를 시험예 2 와 동일한 방법으로 조사하였다.
그 결과를 도 30 에 나타낸다.
도 30 에서, 도 21 에 나타낸 제 6 가스플로우 노즐 (567) 은, 냉각 롤 (1) 이 저회전 (100 rpm) 시에는 유량을 300 ℓ/min 으로 한 경우에 가장 낮은 산소농도를 얻을 수 있는데, 불활성 가스를 공급하여 10 분 경과한 후에는 유량을 600 ℓ/min 으로 한 경우에 가장 낮은 산소농도를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.
또, 불활성 가스를 공급하여 10 분 경과한 후의 산소농도는 유량을 300 ℓ/min 으로 한 경우 0.219 ％ 이다. 또한, 유량을 600 ℓ/min 으로 한 경우 0.0219 ％ 이다.
시험예 4 ∼ 시험예 6 의 결과에서, 도 19 에 나타낸 제 6 가스플로우 노즐 (56) 은 도 20 에 나타낸 제 6 가스플로우 노즐 (566) 보다도 산소농도를 저하시킬 수 있으며, 도 21 에 나타낸 제 6 가스플로우 노즐 (567) 보다도, 적은 가스 공급량으로 산소농도를 0.1 ％ 이하로 할 수 있어, 우수한 효과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.
이 점에서 가스 공급량과 산소농도를 저하시키는 효과를 고려한 경우, 도 12 에 나타낸 제 6 가스플로우 노즐 (56) 을 사용하고, 유량을 300 ℓ/min 으로 하는 것이 가장 바람직한 것이 분명해졌다.
시험예 7
시험예 4 와 동일한 금속박대 제조장치에, 도 22 에 나타낸 제 6 가스플로우 노즐 (568) 을 구비하며, 시험예 3 의 가스플로우 조건 중, 제 6 가스플로우를 아래 조건으로 한 경우의 불활성 가스플로우 시간과 산소농도의 관계를 시험예 4 와 동일한 방법으로 조사하였다.
[가스플로우 조건]
제 6 가스플로우 (유량 : 600 ℓ/min, 불활성 가스 : N2)
시험예 8
시험예 4 와 동일한 금속박대 제조장치에, 도 22 에 나타낸 제 6 가스플로우 노즐 (568) 을 구비하며, 시험예 6 의 가스플로우 노즐 조건 중, 제 1 가스플로우, 제 2 가스플로우를 아래 조건으로 한 경우의 불활성 가스플로우 시간과 산소농도의 관계를 시험예 2 와 동일한 방법으로 조사하였다.
[가스플로우 조건]
제 1 가스플로우 (유량 : 300 ℓ/min, 불활성 가스 : N2)
제 2 가스플로우 (유량 : 280 ℓ/min, 불활성 가스 : N2)
시험예 9
시험예 4 와 동일한 금속박대 제조장치에, 도 22 에 나타낸 제 6 가스플로우 노즐 (568) 을 구비하며, 시험예 7 의 가스플로우 조건 중, 제 1 가스플로우 노즐, 제 2 가스플로우 노즐 (51, 52) 로부터의 가스플로우인 제 1 가스플로우, 제 2 가스플로우를 아래 조건으로 한 경우의 불활성 가스플로우 시간과 산소농도의 관계를 시험예 4 와 동일한 방법으로 조사하였다.
[가스플로우 조건]
제 1 가스플로우 (유량 : 432 ℓ/min, 불활성 가스 : Ar)
제 2 가스플로우 (유량 : 280 ℓ/min, 불활성 가스 : Ar)
시험예 7 ∼ 시험예 9 에서, 시험예 7 은 본 발명의 실시예이며, 시험예 8 및 시험예 9 는 비교예이다
시험예 7 ∼ 시험예 9 의 결과를 도 31 에 나타낸다.
도 31 에서, 부호 D 는 시험예 7 의 결과를, 부호 E 는 시험예 8 의 결과를,부호 F 는 시험예 9 의 결과를 나타내고 있다.
도 31 에서, 불활성 가스의 종류를 Ar 와 N2의 2 종류로 한 시험예 7 에서는, 1 종류인 시험예 8 및 시험예 9 와 비교하여, 낮은 산소농도를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.
시험예 10
시험예 4 와 동일한 금속박대 제조장치에, 도 19 에 나타낸 제 6 가스플로우 노즐 (56) 을 구비하며, 시험예 1 의 가스플로우 조건 중, 제 6 가스플로우를 아래 조건으로 한 가스플로우 조건에서, 제 1 가스플로우 ∼ 제 6 가스플로우 중에서 선택된 하나의 가스플로우만으로 한 경우의 불활성 가스플로우 시간과 산소농도의 관계를 시험예 4 와 동일한 방법으로 조사하였다.
[가스플로우 조건]
제 6 가스플로우 (유량 : 300 ℓ/min, 불활성 가스 : Ar)
그 결과를 도 32 에 나타낸다.
도 32 에서 제 1 가스플로우 ∼ 제 6 가스플로우 중에서, 산소농도를 저하시키기 위해서는, 제 6 가스플로우가 특히 중요함을 확인할 수 있었다.
상술한 제 1 실시형태의 금속박대 제조장치에서는, 용탕노즐 (2) 의 용탕취출부 선단부분 (21) 이 대기차단수단 (60) 에 의해 덮이고, 용탕노즐 (2) 의 본체 및 도가니 (3) 가 대기차단수단 (60) 의 외측에 배치되어 있기 때문에, 대기차단수단 (60) 내부의 분위기를 유지한 채, 도가니 (3) 로의 용융 모재의 차지를 쉽게 실시할 수 있다.
또, 상술한 금속박대 제조장치에는, 대기차단수단 (60) 이 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전방 및 후방에 설치되어 있기 때문에, 냉각 롤 (1) 의 회전에 수반하여 회전방향 전방 및 후방으로부터 퍼들 부근에 휘말리는 대기를 차단할 수 있다.
또한, 냉각 롤의 회전방향 전방에는 대기 체류부 (80) 가 형성되어 있기 때문에, 대기체류효과에 의해 대기차단수단 (60) 내부로의 대기 휘말림을 방지할 수 있다.
상술한 금속박대 제조장치에는, 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전방의 상면에 설치되어 롤 전방 대기차단판 (63) 의 상단 가장자리와 맞닿는 롤 상측 대기차단판 (62) 이 설치되어 있고, 이 롤 상측 대기차단판 (62) 은, 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전방에서 후방쪽으로 연이어 있으며, 냉각 롤 (1) 의 회전방향 후방으로 나아감에 따라 냉각 롤의 냉각면에 접근하도록 설치되어 있기 때문에, 대기차단수단 (60) 내부의 퍼들 부근의 공간이 좁아져 퍼들 부근 분위기의 조성분포의 영향을 받지 않기 때문에, 균일한 특성의 금속박대를 제조할 수 있다.
또, 용탕노즐 (2) 의 용탕취출부 선단부분 (21) 은, 노즐부착구멍 (621) 을 관통하여 냉각 롤 (1) 을 면하도록 배치되어 있고, 용탕노즐 (2) 본체와, 도가니 (3) 와, 가열코일 (4) 은 대기차단수단 (60) 의 외측에 위치하고 있기 때문에, 용탕노즐 (2) 은, 대기차단수단 (60) 에 대해 탈착을 쉽게 할 수 있음과 동시에, 용탕노즐 (2) 은, 대기차단수단 (60) 에 대해 위치를 자유롭게 변경할 수 있기 때문에, 냉각 롤 (1) 과 용탕노즐 (2) 의 간격을 조정함으로써 항상 균일한 판두께의 박대를 제조할 수 있다.
상술한 금속박대 제조장치에서는, 롤 상측 대기차단판 (62) 이 냉각 롤 (1) 의 회전방향 후방쪽으로 대기차단수단 (60) 의 내측에 만곡되면서 연장되어 있어 퍼들 부근으로의 대기 휘말림을 차단할 수 있다.
또, 상술한 금속박대 제조장치에서는, 롤 상측 대기차단판 (62) 에 대기차단수단 (60) 의 내측쪽으로 돌출되는 구분판 (66) 이 형성되어 있기 때문에, 퍼들 부근으로의 대기 휘말림을 차단할 수 있다.
상술한 금속박대 제조장치에는, 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전하방에, 박대 유도판 (70) 과 스크레이퍼 (72) 가 구비되고, 또 롤 정면 대기차단판 (64) 에는, 금속박대가 통과하는 통과구 (641) 가 형성되어 있으므로, 금속박대는 스크레이퍼 (72) 에 의해 냉각 롤 (1) 로부터 박리되어 박대 유도판 (70) 에 안내되며, 또한 통과구 (641) 를 통과하여 금속박대 제조장치의 외부로 원활하게 방출시킬 수 있다.
상술한 금속박대 제조장치에는, 용탕노즐 (2) 의 주위에 불활성 가스를 공급하는 가스플로우 공급수단이 구비되어 있고, 냉각 롤 (1) 과 롤 상측 대기차단판 (62) 으로 구획된 퍼들 부근의 공간쪽으로 불활성 가스를 다량으로 공급할 수 있어 퍼들 부근의 불활성 가스농도를 매우 높게 하여 산소농도를 현저히 저감시킬 수 있다.
상술한 제 2 실시형태의 금속박대 제조장치에는, 냉각 롤 (1) 의 거의 바로 아래에 제 5 가스플로우 노즐 (55) 을 배치하고, 용탕노즐 (2) 의 위치를 기준으로 냉각 롤 (1) 의 회전방향 후방에 롤 표면 대기차단판 (61) 을 설치하며, 또 용탕노즐 (2) 주위에, 제 1 가스플로우 노즐 ∼ 제 4 가스플로우 노즐 (51 ∼ 54) 을 배치하고 있기 때문에, 제 5 가스플로우 노즐에서 공급된 불활성 가스가 냉각면 (1a) 위를 냉각 롤 (1) 의 회전방향을 따라 흘러 롤 표면 대기차단판 (61) 과 냉각면 (1a) 사이의 미소한 틈을 불활성 가스가 통과하여 용탕노즐 (2) 의 근방에 흘러들어가 퍼들 부근의 산소농도를 저감시킬 수 있다.
또, 상술한 금속박대 제조장치에는, 냉각 롤 (1) 을 둘러싸 냉각면 (1a) 을 덮는 롤 외주 대기차단수단인 롤 외주 대기차단판 (68) 이 설치되며, 이 롤 외주 대기차단판 (68) 의 임의의 위치에서 냉각면 (1a) 을 면하도록 제 5 가스플로우 노즐 (55) 이 배치되어 있기 때문에, 제 5 가스플로우 노즐 (55) 에서 냉각면 (1a) 을 따라 롤 표면 대기차단판 (61) 쪽으로 흐르는 불활성 가스가, 롤 표면 대기차단판 (61) 에 이를때까지 사이에 확산되지 않고, 보다 많은 불활성 가스가 롤 표면 대기차단판 (61) 을 통과함으로써 퍼들 근방에 흘러들어가 퍼들 부근의 산소농도를 더욱 저감시킬 수 있다.
또한, 냉각 롤의 회전방향 전방에는 대기체류부 (80) 가 형성되어 있어, 대기체류효과에 의해 대기차단수단 (60) 내부로의 대기 휘말림을 방지할 수 있다.
상술한 금속박대 제조장치에는, 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전방의 상면에 설치되어 롤 전방 대기차단판 (63) 의 상단 가장자리와 맞닿는 롤 상측 대기차단판 (62) 이 설치되어 있고, 이 롤 상측 대기차단판 (62) 은, 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전방에서 후방쪽으로 연이어 있으며, 냉각 롤 (1) 의 회전방향 후방으로 나아감에 따라 냉각 롤 (1) 의 냉각면 (1a) 에 접근하도록 설치되어 있기 때문에, 대기차단수단 (60) 내부의 퍼들 근방의 공간이 좁아져 퍼들 부근 분위기의 조성분포의 영향을 받지 않기 때문에, 균일한 특성의 금속박대를 제조할 수 있다.
상술한 제 3 실시형태의 금속박대 제조장치는, 대기차단수단 (60) 과, 롤 표면 대기차단수단 (61) 과, 롤 외주 대기차단수단 (68) 과, 제 1 가스플로우 공급수단과, 제 2 가스플로우 공급수단을 구비하고 있으므로, 제 1 가스플로우 공급수단으로부터 공급된 적어도 2 종류의 불활성 가스가, 용탕노즐 (2) 의 근방으로 흘러들어가 상기 2 종류의 불활성 가스중 무거운 쪽의 불활성 가스가, 대기차단수단 (60) 내의 가벼운 쪽의 불활성 가스 아래에 무거운 불활성 가스층을 형성하며, 퍼들 생성부 부근의 불활성 가스의 농도를 상승시킴으로써, 또, 제 2 가스플로우 공급수단으로부터 공급된 불활성 가스가, 냉각 롤 (1) 의 냉각면 (1a) 상을 냉각 롤 (1) 의 회전방향을 따라 흘러 롤 표면 대기차단수단 (61) 을 불활성 가스가 통과하여 퍼들 생성부 부근으로 흘러 들어감으로써, 퍼들 생성부 부근의 산소농도를 저감시킬 수 있다.
또, 제 1 가스플로우 공급수단이 용탕노즐 (2) 과 냉각 롤 (1) 이 대향하는 위치보다도 상기 냉각 롤 (1) 의 회전방향 후방에 위치하는 제 1 가스플로우 노즐 (51) 및 제 2 가스플로우 노즐 (52) 과, 상기 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전방에 위치하는 제 3 가스플로우 노즐 (53) 및 제 4 가스플로우 노즐 (54) 과, 용탕노즐 (2) 의 선단을 둘러싸도록 설치되며, 상기 용탕노즐의 선단을 둘러싸도록 불활성 가스를 공급하는 중공 고리형의 제 6 가스플로우 노즐 (56, 566, 567, 568) 을 구비하여 이루어진 것이므로, 냉각 롤 (1) 의 회전방향 전방 및 후방의 위치와, 용탕노즐 (2) 의 선단을 둘러싸는 위치로 이루어진 불활성 가스를 공급할 수 있어 퍼들 생성부 부근의 산소농도를 한층 더 저감시킬 수 있다.
또한, 제 1 가스플로우 노즐 (51) 을, 냉각 롤 (1) 의 접선방향에서 용탕노즐 (2) 의 선단 방향쪽으로 설치하고 다른 가스플로우 노즐이 공급되는 불활성 가스보다도 무거운 불활성 가스를 가스플로우하도록 하여, 상기 제 2 가스플로우 노즐 (52) 을, 용탕노즐 (2) 과 제 1 가스플로우 노즐 (51) 사이에 설치하고 상기 제 1 가스플로우 노즐 (51) 로부터의 가스플로우상에 가스플로우하도록 하였으므로, 제 1 가스플로우 노즐 (51) 에서 공급된 무거운 쪽의 불활성 가스가, 제 2 가스플로우 노즐 (52) 로부터의 제 2 가스플로우에 의해 퍼들 생성부 부근의 냉각 롤 위에 탑재되어 퍼들 생성부 부근의 불활성 가스의 농도가 상승하기 때문에, 퍼들 생성부 부근의 산소농도를 한층 더 저감시킬 수 있다.
또한, 제 6 가스플로우 노즐 (56) 이, 중공 고리형으로, 용탕노즐 (2) 의 선단을 둘러싸도록 설치되고 상기 제 6 가스플로우 노즐 (56) 의 외주 위치와 내주 위치의 중심 위치보다도 약간 내측 위치에 형성된 다수의 구멍으로부터, 용탕노즐 (2) 의 선단을 둘러싸도록 가스를 플로하는 것이기 때문에, 제 6 가스플로우 노즐 (56) 로부터의 제 6 가스플로우에 의해 퍼들 생성부 부근의 산소농도를 한층 더 저감시킬 수 있다.

Claims (35)

  1. 금속용탕을 냉각하는 냉각면을 갖는 냉각 롤과,
    상기 냉각 롤과의 사이에 소정의 간격을 유지하며 상기 냉각면에 면한 용탕노즐과,
    상기 냉각 롤의 외주의 일부와 상기 용탕노즐의 용탕취출부 선단부분을 덮고, 상기 냉각 롤의 회전에 의한 대기 휘말림을 방지하는 대기차단수단과, 상기 용탕노즐의 용탕 취출부 선단부 주위에 불활성 가스를 공급하는 가스플로우 공급수단으로 이루어지며,
    상기 가스플로우 공급수단으로부터의 가스 유속은 2 ∼ 80 m/sec 이고, 가스 유량은 200 ∼ 1400 ℓ/min 인것을 특징으로 하는 금속박대 제조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 대기차단수단은 적어도 상기 냉각 롤의 회전방향 전방 및 후방에 설치되어 있고,
    상기 냉각 롤의 회전방향 전방에 대기체류부가 형성된 것을 특징으로 하는 금속박대 제조장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 대기차단수단은,
    상기 냉각 롤의 회전방향 전방의 정면에 설치된 롤 정면 대기차단판과,
    상기 냉각 롤의 회전방향 전방의 양측면에 상기 냉각 롤을 사이에 끼우도록 설치되어 상기 롤 정면 대기차단판과 맞닿는 1 쌍의 롤 전방 대기차단판과,
    상기 냉각 롤의 회전방향의 전방에서 후방쪽으로 연이어 있고, 상기 롤 전방 대기차단판의 상단 가장자리와 맞닿아 상기 냉각 롤의 상측에 위치하는 롤 상측 대기차단판과,
    상기 냉각 롤의 회전방향 후방에 설치되어 상기 냉각 롤의 냉각면과 접하는 롤 표면 대기차단판을 적어도 구비하여 이루어지고,
    상기 롤 상측 대기차단판은, 상기 냉각 롤의 회전방향의 후방으로 나아감에 따라 상기 냉각 롤의 냉각면에 접근하도록 설치되고,
    상기 용탕노즐의 상기 용탕취출부 선단부분은, 상기 롤 상측 대기차단판에 형성된 노즐부착구멍을 관통하여 상기 냉각 롤의 냉각면을 면하도록 배치된 것을 특징으로 하는 금속박대 제조장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 롤 상측 대기차단판에는 상기 대기차단수단의 내측으로 돌출되는 적어도 1 이상의 구분판이 설치된 것을 특징으로 하는 금속박대 제조장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 롤 정면 대기차단판에는 상기 냉각 롤로 냉각되어 형성된 금속박대가 통과하는 통과구가 형성된 것을 특징으로 하는 금속박대 제조장치.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 롤 상측 대기차단판은 냉각 롤 회전방향 전방에서 상기 냉각 롤의 냉각면쪽으로 평탄하게 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 금속박대 제조장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 롤 상측 대기차단판에는 상기 대기차단수단의 내측으로 돌출되는 적어도 1 이상의 구분판이 설치된 것을 특징으로 하는 금속박대 제조장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 롤 정면 대기차단판에는 상기 냉각 롤로 냉각되어 형성된 금속박대가 통과하는 통과구가 형성된 것을 특징으로 하는 금속박대 제조장치.
  9. 제 3 항에 있어서, 상기 롤 상측 대기차단판은 냉각 롤 회전방향 전방에서 상기 냉각 롤의 냉각면쪽으로 상기 대기차단수단의 내측에 만곡되면서 연장되는 것을 특징으로 하는 금속박대 제조장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 롤 상측 대기차단판에는 상기 대기차단수단의 내측으로 돌출되는 적어도 1 이상의 구분판이 설치된 것을 특징으로 하는 금속박대 제조장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 롤 정면 대기차단판에는 상기 냉각 롤로 냉각되어 형성된 금속박대가 통과하는 통과구가 형성된 것을 특징으로 하는 금속박대 제조장치.
  12. 제 3 항에 있어서, 상기 롤 상측 대기차단판에는 상기 대기차단수단의 내측으로 돌출되는 적어도 1 이상의 구분판이 설치되며, 상기 롤 정면 대기차단판에는 상기 냉각 롤로 냉각되어 형성된 금속박대가 통과하는 통과구가 형성된 것을 특징으로 하는 금속박대 제조장치.
  13. 삭제
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  15. 회전하는 냉각 롤의 냉각면에 금속용탕을 분출시키고, 상기 금속용탕을 상기 냉각면에서 냉각시켜 금속박대를 얻는 금속박대 제조장치로서,
    상기 냉각 롤과, 상기 냉각 롤과 이간하여 상기 냉각면쪽으로 금속용탕을 분출하는 용탕노즐과,
    적어도 상기 용탕노즐의 용탕취출부 선단부분으로부터 적어도 상기 금속박대가 상기 냉각면으로부터 박리되는 위치까지, 상기 냉각 롤의 회전방향을 따라 상기 냉각면을 덮고, 상기 냉각 롤의 회전에 의한 대기 휘말림을 방지하는 대기차단수단과,
    상기 용탕노즐과 상기 냉각 롤이 대향하는 위치보다도 상기 냉각 롤의 회전방향 후방에 위치하여 상기 냉각면에 접하고, 상기 냉각 롤의 회전에 의해 상기 냉각면을 따라 상기 용탕노즐 주위에 휘말리는 대기를 차단하는 롤 표면 대기차단수단과,
    적어도 상기 금속박대가 상기 냉각면으로부터 박리되는 위치로부터 상기 롤 표면 대기차단수단이 설치되는 위치까지, 상기 냉각 롤의 회전방향을 따라 연이어 있고, 상기 냉각 롤을 둘러싸도록 하여 상기 냉각면을 덮고, 또한 상기 냉각면에서 이간되는 롤 외주 대기차단수단과,
    상기 용탕노즐의 용탕 취출부 선단부 주위에 불활성 가스를 공급하는 제 1 가스플로우 공급수단과,
    적어도 상기 금속박대가 상기 냉각면에서 박리되는 위치로부터, 상기 대기차단수단이 설치되어 있는 위치까지 사이에 있고, 상기 냉각면과 이간하여 상기 냉각면쪽으로 불활성 가스를 공급하는 제 2 가스플로우 공급수단을 구비하여 이루어지며,
    상기 제 1 가스플로우 공급수단으로부터의 가스 유량은 200 ∼ 2000 ℓ/min 이고, 상기 제 2 가스플로우 공급수단으로부터의 가스 유량은 400 ∼ 600 ℓ/min 인것을 특징으로 하는 금속박대 제조장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 대기차단수단이,
    상기 용탕노즐의 위치보다도 상기 냉각 롤의 회전방향 전방의 정면에 설치된 롤 정면 대기차단판과,
    상기 용탕노즐의 위치보다도 상기 냉각 롤의 회전방향 전방의 양측면에 상기 냉각 롤을 사이에 끼우도록 설치되어 상기 롤 정면 대기차단판과 맞닿는 1 쌍의 롤 전방 대기차단판과,
    상기 냉각 롤의 회전방향의 전방에서 후방쪽으로 연이어 있고, 상기 롤 전방 대기차단판의 상단 가장자리와 맞닿아 상기 냉각 롤의 상측에 위치하는 롤 상측 대기차단판과,
    상기 냉각 롤을 사이에 끼워 상기 롤 전방 대기차단판 및 상기 롤 외주 대기차단수단과 맞닿는 1 쌍의 롤 측면 대기차단판을 적어도 구비하여 이루어지고,
    상기 롤 상측 대기차단판은, 상기 냉각 롤의 회전방향의 후방쪽으로 나아감에 따라 상기 냉각 롤의 상기 냉각면에 접근하도록 설치되고,
    상기 용탕노즐의 상기 용탕취출부 선단부분은, 상기 롤 상측 대기차단판에 형성된 노즐부착구멍을 관통하여 상기 냉각 롤의 상기 냉각면을 면하도록 배치된 것을 특징으로 하는 금속박대 제조장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 롤 상측 대기차단판은 상기 냉각 롤의 회전방향 전방에서 상기 냉각 롤의 냉각면쪽으로 평탄하게 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 금속박대 제조장치.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 롤 상측 대기차단판은 상기 냉각 롤의 회전방향 전방에서 상기 냉각 롤의 냉각면쪽으로 상기 롤 외주 대기차단수단의 내측에 만곡되면서 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 금속박대 제조장치.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 롤 상측 대기차단판에는 상기 롤 외주 대기차단수단의 내측으로 돌출되는 적어도 1 이상의 구분판이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 금속박대 제조장치.
  20. 제 16 항에 있어서, 상기 롤 정면 대기차단판에는 상기 금속박대가 통과하는 통과구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 금속박대 제조장치.
  21. 제 15 항에 있어서, 상기 제 1 가스플로우 공급수단은 2 종류의 불활성 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 금속박대 제조장치.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 제 1 가스플로우 공급수단은,
    상기 용탕노즐과 상기 냉각 롤이 대향하는 위치보다도 상기 냉각 롤의 회전방향 후방에 위치하는 제 1 가스플로우 노즐 및 제 2 가스플로우 노즐과,
    상기 용탕노즐과 상기 냉각 롤이 대향하는 위치보다도 상기 냉각 롤의 회전방향 전방에 위치하는 제 3 가스플로우 노즐 및 제 4 가스플로우 노즐과,
    상기 용탕노즐의 선단을 둘러싸도록 설치되며, 상기 용탕노즐의 선단을 둘러싸도록 불활성 가스를 공급하는 중공 고리형의 제 6 가스플로우 노즐을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 금속박대 제조장치.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 가스플로우 노즐은, 상기 냉각 롤의 대략 접선방향에서 상기 용탕노즐의 용탕 취출부 선단부 방향쪽으로 설치되며, 다른 가스플로우 노즐이 공급하는 불활성 가스보다도 무거운 불활성 가스를 가스플로우하도록 되고,
    상기 제 2 가스플로우 노즐은, 상기 용탕노즐과 상기 제 1 가스플로우 노즐과의 사이에 설치되며, 상기 제 1 가스플로우 노즐로부터의 가스플로우상에 가스플로우하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 금속박대 제조장치.
  24. 제 21 항에 있어서, 상기 불활성 가스는 N2와 Ar 인 것을 특징으로 하는 금속박대 제조장치.
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 제 15 항에 있어서, 상기 용탕노즐의 위치보다도 상기 냉각 롤의 회전방향 전방에 대기체류부가 형성된 것을 특징으로 하는 금속박대 제조장치.
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 제 21 항에 있어서, 상기 용탕노즐의 위치보다도 상기 냉각 롤의 회전방향 전방에 대기체류부가 형성된 것을 특징으로 하는 금속박대 제조장치.
  31. 냉각면을 갖는 냉각 롤과의 사이에 소정의 간격을 유지하며 상기 냉각면에 면한 용탕노즐로부터 회전하는 상기 냉각 롤에 합금용탕을 취출시켜 급냉시켜 금속박대를 형성하는제 1 항 또는 제 15 항의 금속박대 제조장치에 의해서 제조된금속박대 제조방법으로서,
    상기 롤 외주의 일부와 상기 용탕노즐의 용탕취출부 선단부분을 덮고, 상기 냉각 롤의 회전에 의한 대기 휘말림을 대기차단수단으로 방지하고, 상기 용탕노즐의 용탕 취출부 선단부 또는 냉각 롤의 적어도 일측의 주위에 불활성 가스를 공급하면서 상기 합금용탕을 상기 냉각 롤에 취출시켜 금속박대를 형성하는 것을 특징으로 하는 금속박대의 제조방법.
  32. 삭제
  33. 제 31 항에 있어서, 상기 불활성 가스는 복수개의 가스플로우 공급수단에서 공급되는 것을 특징으로 하는 금속박대의 제조방법.
  34. 제 31 항에 있어서, 적어도 2 종류의 불활성 가스를 공급하면서 금속박대를 형성하는 것을 특징으로 하는 금속박대의 제조방법.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 2 종류의 불활성 가스는 N2와 Ar 인 것을 특징으로 하는 금속박대의 제조방법.
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