KR100468453B1 - 쌍롤식 박판주조기의 에지댐구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한쌍의 주조롤사이에 공급된 용탕면과 에지댐 그리고 탕면커버 사이에 형성되는 탕면공간을 주조중에 불활성 분위기로 유지시킬 때 주조롤과 에지댐 그리고 탕면커버사이를 외기침입이 없고, 설비간섭이 없도록 밀폐하여 용탕표면의 불활성 분위기를 제어하여 용강의 재산화를 방지하고, 열손실을 방지하여 안정된 품질의 주편을 연속적으로 제조할 수 있는 것으로, 좌우한쌍의 주조롤(1)(1a)과, 상기 롤(1)(1a)사이에 주입되는 용강(7)에 의해서 용강풀을 형성하고, 상기 주조롤(1)(1a)의 좌우양단에 배치되는 에지댐(5)(5a) 및 상기 용강(7) 상부면을 덮는 탕면커버(3)를 갖추어 주편(2)을 주조하는 쌍롤식 박판주조기에 있어서, 상기 주조롤(1)(1a)의 좌우양단과 접하는 플레이트(115)의 내측면에는 상기 용강(7)상부면과의 간섭이 없도록 일정높이(H) 떨어진 곳에 단차부(90)를 형성하고, 상기 플레이트(115)의 단차부(90)에 배치되는 탄성패드(10)가 상기 탕면커버(3)에 외부면이 밀착되도록 상기 플레이트(115)를 감싸는 홀더(125) 및 단차부(90)에 고정되어 상기 탕면커버(3)와 에지댐(5)(5a)사이의 간격(g)을 밀폐하는 쌍롤식 박판주조기의 에지댐 구조를 제공한다.

Description

쌍롤식 박판주조기의 에지댐구조{structure of edge dam in twin roll strip caster}

본 발명은 쌍롤식 박판주조장치에 있어서 한쌍의 주조롤(roll)사이에 공급된 용강이 주조롤의 양 측면으로 유출되는 것을 방지하기 위해 주조롤 양쪽측면에 설치되는 에지댐(edge dam)구조에 관한 것으로서, 보다 상세히는 한쌍의 주조롤사이에 공급된 용탕면과 에지댐 그리고 탕면커버 사이에 형성되는 탕면공간을 주조중에 불활성 분위기로 유지시킬 때 주조롤과 에지댐 그리고 탕면커버사이를 외기침입이 없고, 설비간섭이 없도록 밀폐하여 용탕표면의 불활성 분위기를 제어하여 용강의 재산화를 방지하고, 열손실을 방지하여 안정된 품질의 주편을 연속적으로 제조할 수 있는 쌍롤식 박판주조기의 에지댐구조에 관한 것이다.

일반적으로 도 1에 도시한 바와같은 쌍롤식 박판주조장치(100)를 이용하여 박판의 연속주조하는 공정은 턴디쉬(9)에 연결된 노즐(8)을 통해서 용강(7)을 수냉되고 있는 한쌍의 주조롤(1)(1a) 사이로 공급함과 동시에 상기 주조롤(1)(1a)을 회전시킴으로써 이들의 표면에서 생성된 한쌍의 응고쉘이 근접점에서 합체되어 두께 1 내지 6 mm 정도의 박판(2)을 연속적으로 제조하는 것이다.

이러한 주조롤(1)(1a)의 양쪽 측면부에는 용강(7)의 유출을 방지하고, 박판(2)를 일정한 폭으로 제한하기 위해서 내화물로 제조된 에지댐(5)(5a)이 설치되며, 상기 노즐(8)로부터 공급된 용강(7)은 상기 주조롤(1)(1a)과 에지댐(5)(5a)에 의해서 용강풀을 형성하면서 일정한 높이로 탕면을 유지할 수 있게 된다.

한편, 상기 주조롤(1)(1a)사이에 공급된 용강(7)이 형성하는 용강풀의 용탕면의 열손실을 억제하기 위하여 상기 주조롤(1)(1a)의 상부에는 커버(cover)(미도시)를 설치하여 단열을 실시함과 동시에 용강의 재산화를 방지하기 위하여 불활성 개스(gas)를 일정한 유량으로 공급하게 된다.

그리고, 종래 에지댐(5)(5a)은 도 2(a)에 나타낸 바와 같이 한쌍의 주조롤(1)(1a)의 측면에 직접적으로 밀착되고, 내화물 또는 세라믹판재로 이루어진 플레이트(15)와, 상기 플레이트(15)를 후방에서 일정한 힘으로 가압하고, 경우에 따라 서는 상하 또는 좌우로 일정폭의 진동을 주는 홀더(25)로 구성되며, 이를 위해서 상기 홀더(25)의 외측면에는 가압력을 위한 실린더부재(미도시)와, 진동을 주기위한 진동부재(미도시)가 연결구성된다.

그리고, 상기 홀더(25)의 상단 일측단은 상기 용강(7)의 상부를 덮고, 용강과 대응하는 하부면에 단열보드(4)를 갖는 탕면커버(3)와의 사이에 일정크기의 간격(g)을 두고 떨어져 있다

이러한 에지댐(5)(5a)의 플레이트(15)가 주조중에 고속으로 회전하는 주조롤(1)(1a)의 좌우 양측면과 마찰에 의해 마모가 진행되어 두께가 얇아지면, 도 2(b)에서와 같이, 상기 플레이트(15)는 점차 주조롤(1)(1a)측으로 근접하게 되며, 그 정도가 더욱 가속되면 상기 플레이트(15) 또는 홀더(25)의 상부가 상기 탕면커버(3)의 간격(g)이 좁아지면서 서로 기계적으로 접촉하게 됨으로서, 상기 에지댐(5)(5a)의 작동을 방해하는 결과를 초래하며, 이로 인하여 용강(7)을 밀폐하는 안정성을 저해하여 주편의 품질불량을 유발하는 원인이 되거나 주조안정성을 저해하여 주조중단의 원인이 되었다.

따라서, 일반적으로는 도 2(a)와 같이 에지댐(5)(5a)과 탕면커버(3)의 단변사이에는 간격(g)를 사전에 설치하여 간섭을 방지하고 있으며, 상기 간격(g)은 플레이트(15)의 최대 마모깊이를 고려하여 그 이상이 되도록 이격시킨다.

한편, 상기와 같이 탕면커버(3)와 에지댐(5)(5a)의 사이에 형성하는 일정 간격(g)을 통해서 주조중에 외부 공기가 혼입될 경우에는 용강의 재산화 문제가 발생되거나, 용강의 열손실에 의한 탕면응고 문제가 발생될 수도 있다.

따라서, 상기 간격(g)에 대한 밀폐가 필요하지만 용이하지는 않으며, 더욱이 주조롤(1)(1a)-탕면커버(3)-에지댐(5)(5a)이 동시에 인접하게 되는 에지댐(5)(5a) 상단의 좌우측부위에 대해서는 더욱 밀폐작업이 어렵다.

일반적으로 상기 주조롤(1)(1a)의 몸통부와 탕면커버(3)사이에는 가스커튼 또는 가스나이프(gas knife)로 불리우는 고정장치를 설치하여 외기혼입을 차단하고 있지만, 상기 주조롤(1)(1a)의 양쪽 에지부는 주조중에 에지댐(5)(5a)이 연속적으로 움직임에 의해서 외기의 밀폐방법이 용이하지 못하다. 이에 따라, 이와 같은 문제들을 해결하기 위해 종래에는 일본특허 특개평10-314894호와 같이 에지댐 내화물의 상단에 돌기를 만들고 그 위에 탕면 커버를 설치하거나, 미국특허 US 5,794,682호에서와 같이 요철(凹凸)구조로 된 탕면커버와 에지댐 홀더를 서로 끼우고, 그 사이를 모래와 같은 입자들로 충진하는 방안을 통해 탕면커버(3)와 에지댐(5)(5a)사이의 간격을 최소화시킴으로써 상기 에지댐(5)(5a)근처에 있는 탕면의 열손실을 방지하고, 주조 중 에지댐(5)(5a)의 마모와 탕면커버(3)의 간섭을 방지하는 방안이 제시된 바 있다.

그러나, 종래의 이러한 발명들에서도 에지댐(5)(5a)과 탕면커버(3)사이에 어느 정도의 간격(g)이 존재하거나, 특히 에지댐(5)(5a)-탕면커버(3)-주조롤(1)(1a)이 서로 인접한 부위에서의 밀폐는 곤란한 구조로 되어 있어 여전히 탕면커버(3)와 에지댐(5)(5a)사이의 간격을 통해 외부로부터 외기가 유입되는 것을 차단시키는 것이 곤란하였다.

따라서 주편의 품질이 불균일해지고, 특히 주편에지부의 품질이 저하되는 원인이 되고 있으며, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 상기 에지댐(5)(5a)과 탕면커버(3) 그리고 주조롤(1)(1a)사이에 발생되는 각 간격들을 적절한 방법으로 밀폐시킬 필요가 있는 것이다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 그 목적은 탕면커버와 에지댐사이의 간격 및 탕면댐-주조롤-에지댐이 서로 인접하게 되는 에지댐 상단부 좌우측 부위에서의 간격을 용이하게 밀폐시킴으로서 외부공기의 유입을 차단하고, 에지댐 근처에서 용탕의 열손실을 방지함으로서 주편이 전폭에 걸쳐서 균일하고, 품질이 양호한 박판을 제조할수 있는 쌍롤형 박판주조기의 에지댐구조를 제공하고자 한다.

도 1은 일반적인 쌍롤식 박판주조기를 도시한 사시도,

도 2(a)(b)는 종래기술에 따른 에지댐구조를 도시한 작동상태도,

도 3은 본 발명에 따른 쌍롤식 박판주조기의 에지댐구조를 도시한 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 쌍롤식 박판주조기의 에지댐구조를 도시한 분해사시도,

도 5(a)(b)는 본 발명에 따른 쌍롤식 박판주조기의 에지댐구조를 도시한 작동상태도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1,1a .... 주조롤 2 .... 주편

3 .... 탕면커버 5,5a .... 에지댐

7 .... 용강 8 .... 노즐

9 .... 턴디쉬 10 .... 탄성패드

20 .... 패드홀더 90 .... 단차부

115 .... 플레이트 125 .... 홀더

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로써, 본 발명은

좌우한쌍의 주조롤과, 상기 롤사이에 주입되는 용강에 의해서 용강풀을 형성하고, 상기 주조롤의 좌우양단에 배치되는 에지댐 및 상기 용강 상부면을 덮는 탕면커버를 갖추어 주편을 주조하는 쌍롤식 박판주조기에 있어서,

상기 주조롤의 좌우양단과 접하는 플레이트의 내측면에는 상기 용강상부면과의 간섭이 없도록 일정높이 떨어진 곳에 단차부를 형성하고, 상기 플레이트의 단차부에 배치되는 탄성패드가 상기 탕면커버에 외부면이 밀착되도록 상기 플레이트를 감싸는 홀더 및 단차부에 고정되어 상기 탕면커버와 에지댐사이의 간격을 밀폐함을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조기의 에지댐 구조를 마련함에 의한다.

이하, 본 발명에 대해서 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 쌍롤식 박판주조기의 에지댐구조를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 쌍롤식 박판주조기의 에지댐구조를 도시한 분해사시도이며, 도 5(a)(b)는 본 발명에 따른 쌍롤식 박판주조기의 에지댐구조를 도시한 작동상태도이다.

본 발명의 에지댐구조(100)는 도 3 내지 5에 도시한 바와같이, 에지댐(5)(5a)을 구성하는 플레이트(115)의 내측면에 주조설비의 조건에 따라서 적절한 깊이(D)를 가지며, 용강상부면으로부터 일정높이(H) 떨어진 곳에 단차부(90)를 형성하고, 상기 단차부(90)에는 이에 하단부가 접하고, 상기 탕면커버(4)단부에 외부면이 밀착되는 'ㄱ'자형 단면구조를 갖는 탄성패드(10)를 갖추고, 상기 탄성패드(10)는 상기 플레이트(115)를 감싸는 홀더(125)의 상단에 고정되는 것이다.

즉, 주조중 상기 에지댐(5)(5a)의 플레이트(115)가 마모될 경우에도 상기 탄성패드(10)에 의해서 상기 플레이트(115)가 탕면커버(3) 및 주조롤(1)(1a))간의 간섭을 피함과 동시에 이들 사이의 간격을 밀폐할 수 있는 구조를 갖는 것이다.

여기서, 상기 에지댐(5)(5a)을 구성하는 플레이트(115)는 일반적으로 알루미나, 지르코니아, 실리카, 흑연 등과 같은 내화재료로 구성되어 용강(7)에 대한 내식성, 열충격저항성, 강도 등의 열적, 기계적, 화학적 내구성을 가지며, 고온에서 변형이 적은 내화물로 구성된다.

그리고, 상기 플레이트(115)와 주조롤(1)(1a)의 측면부가 서로 접촉되는 부위에는 상호간의 마찰 및 마모 등을 고려하여 별도의 세라믹 재료를 부착하여 사용할 수도 있다.

또한, 상기 단차부(90)는 상기 플레이트(115)의 가동면인 마모면, 즉 주조롤(1)(1a) 및 용강(7)과의 접촉되는 면에 대하여 주조중에 용강(7)이 일정한 높이로 유지되어야 하는 탕면높이를 고려하여 도 3과 4에 도시한 바와같이, 주조시 가변되는 용강(7)상부면에 접하지 않을 정도로 용강(7)상부면으로부터 일정높이(H) 떨어진 곳에 형성되고, 주조중 롤(1)(1a)과의 접촉에 의한 플레이트(115)의 최대마모깊이보다 낮은 깊이(D)만큼 상기 탕면커버(3)의 단변과 대응하는 내측면에 절개되어 형성된다.

이에 따라, 상기 용강(7)의 상부면으로부터 상기 단차부(90)까지의 높이(H)는 탕면의 요동을 고려하여 예를 들어 약 10 내지 20 mm 정도 이상으로 설정하는 것이 바람직하며, 상기 단차부(90)는 내화물로 이루어진 상기 플레이트(115)를 프레스 성형하거나 부정형 시공을 할 때 형성시키거나, 별도의 절개가공을 통해 형성시킬 수 있다.

상기와 같이 제조된 플레이트(115)의 단차부(90)에는 도 3에 도시한 바와같이, 적절한 탄성에 의한 압축과 복원력이 있는 'ㄱ'자형 단면구조를 갖는탄성패드(10)를 전면에 부착시키며, 이러한 탄성패드(10)는 약 1300^oC 정도의 고온까지 견딜 수 있는 알루미나, 실리카, 지르코니아 및 카본 중 1종 또는 2종 이상으로 제조된 섬유상 펠트(felt) 또는 블랭킷(blanket) 형태의 섬유상 재료를 구성되며, 경우에 따라서는 상기 섬유상 재료들로부터 입자 또는 일부 조각이 탈락되어 탕면으로 혼입되는 것을 방지하기 위해서 이들의 표면을 직조된 섬유상 알루미나, 지르코니아, 카본 등의 천(cloth)으로 포장하여 적용하는 것이 가능하다.

그리고, 상기 탄성패드(10)를 고정하는 방법은 상기 플레이트(115)의 단차부 전면에 고온 접착제를 사용하여 부착할 수도 있다. 또한, 상기 탄성패드(10)가 주조중 마모되어 주조롤(1)(1a)의 측면에도 접촉하게 되므로 주조롤(1)(1a)의 회전에 의해 끌려 들어가지 않도록 상기 홀더(125)상에 올려지는 탄성패드(10)의 상부면에 패드홀더(20)를 대고 고정부재(21)로서 확고히 고정하여도 좋다.

한편, 상기 탄성패드(10)의 초기두께(T)는 외력을 가하지 않았을 때 상기 플레이트(115)의 단차면으로부터 탕면커버(3)의 측면까지의 거리 즉, 단차부 깊이(D) + 플레이트(115)의 표면과 탕면커버(5)의 단변사이의 초기간격(g)의 합과 같거나 예를 들어 그 합보다 약 2 내지 3 mm 두껍게 되도록 하여 주조초기에 상기 탕면커버(3) 또는 주조롤(1)(1a)에 의해 밀착될 경우 외기침입이 없도록 충분히 밀폐되어야 한다.

따라서, 본 발명의 에지댐구조는 도 5(b)에 나타낸 바와 같이 주조중에 상기 플레이트(115)가 마모되어 주조롤(1)(1a)의 방향(A)으로 전진할 경우에 상기 탕면커버(3)의 단변에 접하는 탄성패드(10)의 탄성에 의해서 밀폐가 지속적으로 유지됨과 동시에 상기 플레이트(115)와 탕면커버(3)는 직접 서로 접촉되지 않게 되어 주조작업을 곤란하게 하는 설비간섭을 방지할 수 있는 것이다.

여기서, 상기 탕면커버(3)는 주조롤(1)(1a)의 전장 길이와 동일하거나 수 mm 이내로 짧게 하여 가급적이면 플레이트(115)의 표면과 탕면커버(3)단변사이의 초기간격(g)을 최소화하고, 주조롤(1)(1a)의 사이에 공급된 용강(7)의 탕면 상부전체를 단열 및 밀폐할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

따라서 상기 탕면커버(3)와 주조롤(1)(1a)의 단변은 거의 동일한 위치에 있도록 하여 상기 탄성패드(10)의 압축시 탕면커버(3)의 측면부와 주조롤(1)(1a)측면부에서의 압축 차이를 심하게 나타내지 않도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 탄성패드(10)의 초기 두께(T)는 주조중에 상기 플레이트(115)의 마모가 진행됨에 의해서 상기 탄성패드(10)가 압착되는 경우, 상기 홀더(125)의 후방에서 가해지는 압력에 의해 상기 탄성패드(10)가 압착될 수 있는 최대압축가능한 최소두께(t)를 고려하여 설정되어야 한다.

따라서 본 발명에 있어서 상기 플레이트(115)에 형성되는 단차부(90)의 깊이(D)는 주조초기 상태의 플레이트(115) 위치를 기준으로 하여 상기 탄성패드(10)의 초기두께(T)와 탕면커버(3)사이의 간격(g) 및 플레이트(115)의 최대 마모깊이(d)와 탄성패드(10)의 최대압축가능한 최소두께(t)의 관계에 의해서 설정되며, 이에 따라서 단차부(90)의 깊이(D)와 탄성패드(10)의 두께(T)를 다음과 같은 하기 식1에 의해서 결정할 수 있다.

(식 1)

d + t + g ≤ D + g ≤ T

여기서, D : 단차부(90) 깊이 , d : 플레이트(115)의 최대 마모 깊이 , t : 홀더(125)의 밀착압력하에서 탄성패드(10)의 최대압축가능한 최소두께, g : 플레이트(115)의 표면(또는 주조롤 측면)과 탕면커버(3) 단변 사이의 초기 간격, T : 탄성패드(10)의 초기두께

상기와 같은 식을 근거로 하여 단차부(90)를 형성하고, 탄성패드(10)의 두께를 결정하여 에지댐(5)(5a)을 구성하며, 주조중 가변되는 용탕 상부면과 접하는 안전한 높이(H)에 형성되고, 깊이(D)를 갖는 단차부(90)를 플레이트(115)의 내측면에 형성하고, 상기 단차부(90)에 내열재료로 이루어진 탄성패드(10)를 적절한 두께(T)로 설치함으로써, 주조 중에 플레이트(115)가 마모될 경우에도 탕면커버(3)의 측면과 접촉되어 기계적으로 간섭되는 현상을 방지한다.

그리고, 에지댐(5)(5a)-주조롤(1)(1a)-탕면커버(3)사이의 밀폐를 이루어 외기의 혼입을 방지함으로써 주조공간 내의 불활성 분위기를 유지하고 용강의 열손실을 억제하여 품질이 우수한 박판를 연속적으로 제조할 수 있다.

상술한 바와같은 본 발명에 의하면, 에지댐을 구성하는 플레이트와 탕면커버 및 주조롤이 주조 중에 기계적으로 간섭되는 것을 방지하기 위하여 이들 사이에 불가피하게 형성되는 간격을 내화물로 이루어진 탄성패드에 의해서 적절하게 밀폐시킴으로써, 장시간의 주조에 있어서도 안정적으로 외기의 유입을 차단함과 동시에 용탕면의 열손실을 억제하여 주편의 폭방향 품질을 균일화하고 향상시킬수 있다.

또한, 플레이트의 단차부에 부착한 탄성패드는 용강이 플레이트 상부로의 열전도에 의해서 열손실이 발생되는 것을 방지할수 있어 초기 용강의 응고도 억제시킬 수 있는 효과가 얻어진다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (4)

1. 좌우한쌍의 주조롤(1)(1a)과, 상기 롤(1)(1a)사이에 주입되는 용강(7)에 의해서 용강풀을 형성하고, 상기 주조롤(1)(1a)의 좌우양단에 배치되는 에지댐(5)(5a) 및 상기 용강(7) 상부면을 덮는 탕면커버(3)를 갖추어 주편(2)을 주조하는 쌍롤식 박판주조기에 있어서,

   상기 주조롤(1)(1a)의 좌우양단과 접하는 플레이트(115)의 내측면에는 상기 용강(7)상부면과의 간섭이 없도록 일정높이(H) 떨어진 곳에 단차부(90)를 형성하고, 상기 플레이트(115)의 단차부(90)에 배치되는 탄성패드(10)가 상기 탕면커버(3)에 외부면이 밀착되도록 상기 플레이트(115)를 감싸는 홀더(125) 및 단차부(90)에 고정되어 상기 탕면커버(3)와 에지댐(5)(5a)사이의 간격(g)을 밀폐함을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조기의 에지댐구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 단차부(90)는 주조시 가변되는 용강(7)상부면에 접하지 않을 정도로 용강(7)상부면으로부터 일정높이(H) 10 내지 20mm떨어진 곳에 형성되고, 주조중 롤(1)(1a)과의 접촉에 의한 플레이트(115)의 최대마모깊이보다 낮은 깊이(D)만큼 상기 탕면커버(3)의 단변과 대응하는 내측면에 절개형성됨을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조기의 에지댐구조.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 탄성패드(10)는 알루미나, 실리카, 지르코니아 및 카본 중 1종 또는 2종 이상으로 제조된 섬유상 펠트(felt) 또는 블랭킷(blanket)형태의 섬유상 재료를 구성됨을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조기의 에지댐구조.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 탄성패드(10)는 상기 섬유상 재료들로부터 입자 또는 일부 조각이 탈락되어 탕면으로 혼입되는 것을 방지하기 위해서 이들의 표면을 직조된 섬유상 알루미나, 지르코니아, 카본 등의 천(cloth)으로 구성됨을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조기의 에지댐구조.