KR100489241B1 - 박판형 주편의 엣지 교정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박판형 주편의 엣지 교정장치에 관한 것으로 그 목적은, 철 및 비철금속과 그 합금을 용탕에서 직접 주조롤을 통하여 박판 주편(STRIP)으로 제조된후 이를 압연하여 초박판으로의 제조시 박판형 주편의 엣지부에서 발생하는 프래쉬(SPLASH)등을 제거토록 하여 후공정을 원활하게 진행토록 하는 데에 있다.

따라서, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 주편(1)의 양측 엣지부분 상부에 구동토록 설치되고 주편과 일정각도(β)로 경사진 회전축(5)의 하부에 일체로 설치되는 교정휠(3) 및, 상기 교정휠(3)의 저부 원주방향으로 중심방향에 대하여 일정각도(α)로 경사지게 회전토록 설치되고, 상기 주편(1)의 엣지부분에 회전하면서 접촉하여 주편(1) 엣지부분의 프래쉬를 제거토록 서로 대향하는 일정각도(β)의 교정면(4a)을 갖는 다수개의 교정롤(4)을 구비하는 박판형 주편의 엣지 교정장치를 제공한다.

Description

박판형 주편의 엣지 교정장치{APPARATUS FOR REFORMING EDGES OF CAST STRIP}

본 발명은 철 및 비철금속과 그 합금을 용탕에서 직접 주조롤을 통하여 박판 주편(STRIP)으로 제조된후 이를 압연하여 초박판으로의 제조시 박판형 주편의 엣지부에서 발생하는 프래쉬(SPLASH)등을 제거토록 하여 후공정을 원활하게 진행될 수 있도록 한 박판형 주편의 엣지 교정장치에 관한 것이다.

일반적으로 박판(STRIP)의 주조방법에는 용강을 턴디쉬를 통하여 연속주조방법으로 슬라브를 제조하고, 이를 교정 및 사상작업을 거쳐 박판으로 제조하는 연속주조방법과, 회전하는 쌍롤식 주조롤에 직접 용강을 투입하여 상기 롤을 통하여 슬라브의 교정 및 사상 작업없이 직접 박판을 주조하는 쌍롤식 박판주조방법이 있는데, 현재 후자의 쌍롤식 박판주조방법이 연속주조방식의 여러공정을 거치지 않으면서도 박판을 직접 주조할 수 있으므로, 원가측면에서 상당한 비용절감이 이루어 지는 한편, 박판의 제조공정을 줄일 수 있어 이와 같은 쌍롤식 박판주조방법에 많은 연구가 진행되고 있다.

한편, 상기와 같은 쌍롤식 박판주조방법은 도면으로 도시하지 않았지만 개략적으로 살펴보면, 일정속도로 회전하는 2개의 주조롤사이에 용강 저장용기(턴디쉬)의 하측으로 설치된 침지노들을 통하여 용강이 주조롤과 엣지댐으로 형성되는 용강풀로 공급되면, 공급된 용강이 주조롤과 접촉하면서 응고되어 응고쉘을 형성하면서 상기 주조롤의 회전으로 롤 최근접점에서 주편을 형성하는 것이다.

또한, 최근의 철강산업의 발전방향은 공정의 단축화, 에너지 소비의 최소화, 투자비의 최소화 등인데, 특히 냉연공정의 비용을 줄이기 위하여 초극박 열연판재를 만들어 냉연재로 대체하려는 시도가 집중적으로 이루어지고 있다.

즉, 현재 일반 열연공정으로 생산되는 열연판재의 두께는 대부분 1.2mm 이상으로 더 얇은 두께의 판재를 생산하려면 많은 기술적인 어려움이 있을 뿐만 아니라 생산성이 급격히 낮아지는 문제가 있어, 이러한 문제를 해결하고자 미니밀 공정, 엔드리스 롤링 기술 등을 사용하여 열연판재의 두께를 줄이려고 시도하고 있다.

그러나, 이들 공정에 의해 얻어질 수 있는 열연판도 0.8mm 정도가 한계이고, 결국 이러한 한계를 극복할 수 있는 방법으로 용강을 직접 박판으로 주조하는 쌍롤식 박판 주조방법을 이용하는 것인데, 상기 쌍롤식 박판주조공정에 1-2 스탠드의 열간교정작업을 거치면 최소 0.6mm 까지의 초박판도 경제적으로 생산할 수 있는 것이다.

종래 쌍롤식 박판주조공정에 열간교정기를 도입하는 공정에 대하여는 많은 특허들이 발표되었지만, 이들 특허들에서 열간교정기를 설치하는 주된 목적은 주로 표면품질 향상, 내부 조직의 향상등을 얻고자 하는 것이다.

예를 들어, 일본국 특개평 08-252652호에서는 304 스테인레스 열연강판을 박판주조공정에 이어지는 열간교정으로 제조하면 델타페라이트를 저감할 수 있다고 개시되고 있으며, 일본국 특개평 08-300107호 에서는 박판주조공정에 이어지는 열간교정으로 스테인레스 열연강판을 제조하면 표면품질이 향상된다고 개시되고 있으며, 일본국 특개평 09-194947호 에서는 이방성이 작은 스테인레스 열연판을 박판주조방식에 이은 열간교정으로 제조할 수 있다고 개시되고 있다.

그러나, 상기와 같은 쌍롤식 박판주조방식에 이은 열간교정을 행하면 향상된 품질을 얻을 뿐 아니라 기존의 공정으로 얻을 수 없는 얇은 두께의 열연판을 얻는 장점이 있으나, 상기 박판주조공정에 열간교정기를 설치할 경우 많은 문제들이 발생한다.

즉, 이러한 문제들중 하나가 도 1에서 도시한 바와 같이, 박판주조된 주편(1)의 부적절한 엣지형상인데, 이러한 박판주조된 주편의 엣지형상은 주조변수 및 엣지댐의 재질등에 의해 많은 영향을 받아 달라지지만 대부분의 경우는 조업중에 도 1에서 도시한 주편(1)의 엣지부분에 프래쉬(flash)(2)가 형성되는 것이다.

따라서, 상기와 같이 박판형 주편을 주조하는 조업시 발생하는 부적절한 엣지형상의 대부분을 차지하는 도 1에서의 프래쉬(2)는 박판주조에 이은 열간교정을 행하지 않는 경우에는 박판주조후 주편의 엣지부분을 절단하는 엣지 트리밍 (TRIMMING) 공정에서 제거되므로 후속공정에 영향을 주지 않는다.

그러나, 박판주조에 이어 바로 열간교정을 하는 경우에는 적절한 조치를 취하지 않으면 교정중 박판 주편의 엣지부의 손상이 발생되는 한편, 엣지부에서의 웨이브(wave) 현상을 야기할 뿐만 아니라, 열간공정시의 압교정롤을 손상시키어 심하면 조업중단까지 발생될 수 있다.

이때, 박판주조에 이어 열간교정을 행하는 경우에는 교정전에 주편의 엣지부를 교정하기에 적절하도록 만들어줄 필요가 있는데, 가장 용이한 방법은 주편의 엣지있는 방법은 교정전에 엣지 트리밍을 실시하는 방법이다.

이와 같은 박판주조공정을 거친 주편의 엣지트리밍방법은 일본국 특개평 60-9613, 60-141421, 61-30313에 개시되고 있는데, 모두 칼날 역할을 하는 재단기가 부착되고 위치를 제어할 수 있는 장치가 부착되어 주편의 엣지를 트리밍하는 방법이다.

그러나, 이와 같은 엣지 트리밍방법은 상온이나 수백도 정도까지의 온도범위에서는 사용할 수 있으나 매우 고온이 되면 판재의 연신률이 증가하고 절삭성이 나빠져서 판재가 깨끗하게 절단되지 않을 뿐만 아니라 칼날의 손상도 심해지므로, 상기에서와 같은 박판주조공정에서 주조된 박판형 주편이 교정기로 이송되는 동안 상기 주편의 온도는 약 1000 ℃ 이상으로 매우 고온이고 분당 100m 이상까지의 빠른 속도로 이송되기 때문에 상기와 같은 종래의 트리밍장치를 이용하여 주편의 엣지부분을 재단하는 것은 거의 불가능한 문제가 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선시키기 위하여 안출된 것으로서 그 목적은, 박판주조공정을 거친 주편이 바로 열간교정공정으로 투입되는 박판주편의 엣지부분에 손쉽게 발생되는 프래쉬등의 불량 엣지형상을 간단하게 교정함으로써, 엣지의 불량형상에 따른 판재의 품질저하, 교정롤의 손상, 조업중단등을 미연에 방지토록 한 박판형 주편의 엣지 교정장치를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 발명은, 쌍롤식 박판주조작업을 거쳐 주조된 박판형 주편을 바로 열간 압연하여 초극박판을 제조하는 박판 제조공정에 있어서, 상기 주편의 양측 엣지부분 상부에 구동토록 설치되고 주편과 일정각도(β)로 경사진 회전축(5)의 하측에 일체로 설치되는 교정휠 및,

상기 교정휠의 저부 원주를 따라 중심방향에 대하여 일정각도(α)로 경사지게 회전토록 설치되고, 상기 주편의 엣지부분에 회전하면서 접촉하여 주편의 엣지부분을 교정토록 서로 대향하는 일정각도(β)의 교정면을 갖는 다수개의 교정롤을 구비하는 박판형 주편의 엣지 교정장치를 마련함에 의한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 박판형 주편의 엣지 교정장치를 도시한 전체 구성도이고, 도 3은 본 발명인 박판 주편의 엣지 교정장치를 도시한 정면도이며, 도 4는 본 발명인 박판형 주편의 엣지 교정장치를 도시한 저부도이다.

도 2 내지 도 4에서는 본 발명인 박판형 주편의 엣지 교정장치를 도시하고 있는데, 이와 같은 박판형 주편의 엣지 교정장치는 상술한 쌍롤식 박판주조작업을 거쳐 주조된 박판형 주편을 바로 열간 압연하기 전에 주편의 엣지부분에 형성된 프래쉬와 같은 부적절한 엣지형상을 교정시키도록 상기 박판 주조기와 열간 압연기 사이에 설치된다.

또한, 상기 주편 엣지의 교정장치를 상세하게 살펴보면 크게 이송되는 주편(1)의 양측 엣지부 상에 경사진 상태로 회전토록 설치되는 교정휠(3) 및, 상기 교정휠(3)의 저부에 원주방향으로 다수개 설치되어 실제로 주편(1)의 엣지부분과 접촉하여 프래쉬등의 엣지 불량형상을 교정 제거하는 교정롤(4)로서 나누어 지는데, 이와 같은 고정휠(3)과 교정롤(4)을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2 및 도 3에서는 본 발명의 상기 교정휠(3)을 도시하고 있는데, 상기 교정휠(3)은 주편(1)의 양측 엣지부분 상부에서 도면에서는 도시하지 않았지만 모터 및 구동기어들을 이용하는 통상의 방법으로 구동하는 회전축(5)의 하측으로 일체로 형성되고, 상기 교정휠(3)은 상기 회전축(5)과 함께 일정각도(β) 즉, 10-45 °의 각도로 경사지게 설치된다.

다음, 도 3 및 도 4에서는 상기 교정휠(3)의 저부에 다수개 설치되는 교정롤(4)을 도시하고 있는데, 상기 교정롤(3)은 상기 교정휠(4)의 저부 외곽부분에 그 원주를 따라 외중심선에 대하여 일정각도(α) 즉, 10-30°로 교정휠(3)의 회전방향의 반대방향으로 경사지게 설치된다.

한편, 도 3 에서 도시한 바와 같이, 상기 교정롤(4)은 도면에서는 상세하게 도시하지 않았지만 베어링블록을 개재하여 상기 교정휠(3)의 저부에 각각 공회전 가능토록 설치되어 있다.

그리고, 상기 교정롤(4)은 교정휠(3)의 회전작동과 일체로 주편(1)의 엣지부분에 회전하면서 접촉하여 주편(1)의 엣지부분 즉, 엣지부분의 프래쉬와 같은 부적절한 형상을 제거토록 서로 대향하는 일정각도(β)의 교정면(4a)을 갖도록 설치되는데, 이는 상기 교정롤(4)이 교정휠(3)에 상기 각도(β)만큼 경사지게 설치되는 것과 같다.

또한, 상기 교정롤(4)은 교정휠(3)의 저부에 30°또는 45°간격으로 8-12개가 설치되는 것이 바람직하지만, 주편(1) 및, 교정휠(3)의 크기나 또는 주편(1)의 두께에 따라 그 설치수는 조정될 수 있다.

한편, 본 발명인 박판형 주편의 엣지 교정장치에서 중요한 것은 교정휠(3)의 회전수인데, 다음의 식1 을 만족하도록 되는 구성으로 이루어 진다.

F > V/(NL),

여기서 F는 엣지형상 교정휠의 회전수 (rpm)이고, V는 주편의 이동속도(mpm)이며, N 은 엣지형상 교정휠에 설치된 교정롤의 설치 갯수이고, L 은 엣지형상 교정휠에 설치된 엣지형상 교정롤의 길이(m)이다.

상기와 같은 구성으로 이루어 진 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 1에서 도시한 바와 같이, 박판주조되는 주편(1)의 엣지부분에는 대부분의 경우에 프래쉬(2)와 같은 불량한 형상이 발생되는데, 이와 같은 프래쉬(2)는 주편(1)이 박판주조 공정후 초박판으로 제조되도록 열간 압연될때 프래쉬(2)의 일부분은 주편(1)의 바깥쪽으로 꺾이면서 교정이 되는 한편, 프래쉬(2)의 다른부분은 주편(1)의 안쪽으로 꺾이면서 교정된다.

따라서, 프래쉬(2)가 바깥쪽으로 꺽이는 경우에는 교정공정시에 별다른 문제를 야기하지 않지만 반대로, 프래쉬(2)가 주편(1)의 안쪽으로 꺽이는 경우에는 꺽인 프래쉬(2)와 주편(1)이 닿는 부분의 교정롤에 의한 압하율이 커지게 되어, 결국 이 부분에서 웨이브(WAVE)가 형성되거나 또는, 주편(1) 엣지부분이 손상되고, 심한 경우에는 국부적으로 높은 교정하중이 발생하여 교정롤이 손상되기도 한다.

또한, 프래쉬(2)가 교정롤에 취입되면서 날카로운 프래쉬(2)에 의해 교정롤의 표면이 긁히면서 교정롤의 표면에 스크래치(SCRATCH)를 발생시키어 후속으로 진입하는 교정 박판에 계속적인 표면결함을 야기하는 것이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 주편(1) 엣지부분에서 손쉽게 발생하는 프래쉬(2)등의 불량형상에 따른 교정공정에서의 문제들을 미연에 방지토록 박판주조기와 교정기 사이에 주편(1) 엣지부분에서 안쪽으로 꺽인 프래쉬(2)를 바깥쪽으로 꺾이도록 하는 교정장치에 대한 것이다.

먼저, 도면에서는 도시하지 않았지만 통상적인 모터 예를 들어 유압모터 또는 전기 구동모터등와 구동기어들로서 회전축(5)을 회전시키면 상기 회전축(5)의 하부에 일체로 형성된 저부부분이 평탄한 원추형상의 교정휠(3)이 일체로 회전하는데, 상기 교정휠(3)의 회전방향은 주편 엣지부분의 프래쉬(2)를 주편의 안쪽에서 바깥쪽으로 밀어내도록 주편(1)의 안쪽에서 바깥쪽으로 회전하도록 조정해야 한다.

다음, 도 2 및 도 4 에서 도시한 바와 같이, 상기 회전축(5)과 교정휠(3)은 교정면(4a)과 일정각도(β) 즉, 10-45 °로 경사지게 회전하도록 설치되는 동시에, 상기 교정휠(3)의 경사만큼 상기 교정휠(3)의 저부에 원주방향으로 다수개 설치되는 교정롤(4)은 상기 교정휠의 경사방향의 반대방향으로 동일한 각도(β) 즉, 10-45 °로 경사지게 설치한다.

따라서, 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 교정휠(3)이 상기와 같은 방향으로 기울어 진 상태에서 회전하면 상기 교정휠(3)의 반대방향으로 같은 각도로 경사진 교정롤(4)은 주편(1)의 엣지부분에서는 수평한 상태에서 밀착되면서 주편(1)의 엣지부분을 밀어냄으로써, 엣지부분에서 발생된 프래쉬(2)가 제거되는 것이다.

이때, 상기 교정휠(3)의 각도가 10°보다 작으면, 주편(1) 엣지부분의 프래쉬(2)가 교정휠(3)로 꺾이게 되어 오히려, 주편(1)의 안쪽으로 꺾일 우려가 있고, 반대로 45°보다 크면 실제 교정장치의 제작이 불가능한 문제가 있는 것이다.

한편, 상기 교정휠(3)의 저부에 대략 8-12개 정도로 설치되거나 또는, 작업환경에 따라 그 설치수가 조정토록 설치된 교정롤(4)도 교정휠(3)의 중심방향에 대하여 교정휠(3)의 회전방향의 반대방향으로 일정각도(α) 즉, 10-30°로 경사지게 설치되어 있다.

따라서, 상기 교정롤(4)은 실제 프래쉬(2)를 교정할때 롤 길이방향으로 전체표면이 프래쉬(2)에 일시에 접촉하는 것이 아니라, 경사각도만큼 순차로 프래쉬(2) 부분을 제거시키는데, 이는 고속회전시 교정롤(4)과 주편 엣지부분과의 마찰에 의한 손상을 최소화시키게 된다.

이때, 상기 교정롤(4)의 각도(α)가 10°보다 작으면 프래쉬(2)가 상술한 바와 같이 교정롤(4)에 의하여 점진적으로 부드럽게 안쪽에서 바깥쪽으로 꺾이지 않고, 반대로 30°보다 크면 교정롤(4)이 정상적으로 회전하기가 어렵게 된다.

다음, 상기 교정장치에서 교정휠(3)의 회전수가 중요한데, 이는 프래쉬(2)를 교정하기 위하여는 교정휠(3)을 적정한 회전수을 갖는 상태에서 회전시켜야 하기 때문인데, 다음의 식 1을 만족한다.

[수학식 1]

F > V/(NL),

여기서 F는 엣지형상 교정휠의 회전수 (rpm)이고, V는 주편의 이동속도(mpm)이며, N 은 엣지형상 교정휠에 설치된 교정롤의 설치 갯수이고, L 은 엣지형상 교정휠에 설치된 엣지형상 교정롤의 길이(m)이다.

다음은 상기 수학식에 따른 프래쉬(2)의 제거상태를 표 1로서 나타내면 다음과 같다.

조건	주편 엣지 상태	엣지형상 교정장치 작동상태
엣지형상 교정장치 미사용	프래쉬 많이 잔류	-
F=60rpm, α=20°, β=25°	프래쉬 완전 제거	정상작동
F=30rpm, α=20°, β=25°	프래쉬 약간 잔류	정상작동
F=20rpm, α=20°, β=25°	프래쉬 많이 잔류	정상작동
F=60rpm, α=5° , β=25°	프래쉬 제거형상 불량	작동불량
F=60rpm, α=50°, β=25°	프래쉬 제거형상 불량	작동불량
F=60rpm, α=20°, β=5°	프래쉬 제거형상 불량	작동불량
F=60rpm, α=20°, β=65°	프래쉬 제거형상 불량	작동불량

(단, 공통적으로 주편(1)의 이송속도 V는 60mpm 이고, 교정휠(3)에 설치된 교정롤(4)는 12개 이고, 교정롤(4)의 길이 L은 0.1m 이다)

따라서, 엣지형상 교정휠(3)의 회전 속도 즉, F가 상기의 수학식1 을 만족하는 경우는 엣지의 프래쉬가 완전히 제거되지만, 엣지형상 교정휠(3)의 회전속도 즉 F가 상기의 식을 만족하지 못한 경우는 프래쉬의 일부만이 주편 엣지 바깥쪽으로 꺾여서 제거되고 일부는 그대로 잔류하고, 국부적으로 프래쉬가 제거되면서 주편 엣지의 손상도 야기된다.

그리고, 교정롤(4)의 경사각도(α)가 10-30 °를 벗어나는 경우에는 엣지형상 교정장치의 회전이 원할하지 못하고 엣지 프래쉬(2)도 연속적으로 부드럽게 제거되지 않고 찢어지면서 제거되어 주편 엣지의 손상이 유발된다.

특히, 교정휠(3)의 경사가 지나치게 큰 경우에는 엣지형상 교정용 롤이 제대로 회전하지 못하여 손상을 받고 프래쉬와 엣지형상 교정롤의 측면이 닿는 문제도 발하며, 반대로 교정휠(3)과 교정롤(4)의 각도(β)가 10°보다 작거나 45°보다 크면, 엣지 교정장치측으로 취입되는 쪽의 주편 프래쉬(2)가 엣지형상 교정휠(3)에 접촉되어 프래쉬가 안쪽으로 꺾이는 현상이 발생하고, 이는 프래쉬(2)를 원활하게 제거할 수 없는 것이다.

이와 같이 본 발명인 박판형 주편의 엣지 교정장치에 의하면, 쌍롤식 박판주조공정에 바로 열간 압연을 통하여 초박판을 제조하기 위한 주편의 엣지부분에서 발생하는 엣지 프래쉬를 박판주조공정후 열간 압연을 거치기 전에 신속하게 교정하여 박판주조후의 열간 압연공정에서 발생할 수 있는 교정롤의 손상 및 조업중단들을 미연에 방지하는 한편, 특히 교정된 박판의 품질을 향상시키는 우수한 효과를 제공하는 것이다.

도 1은 박판형 주편의 엣지부에 형성되는 프래쉬를 도시한 요부도

도 2는 본 발명에 따른 박판형 주편의 엣지 교정장치를 도시한 전체 구성도

도 3은 본 발명인 박판 주편의 엣지 교정장치를 도시한 정면도

도 4는 본 발명인 박판형 주편의 엣지 교정장치를 도시한 저부도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1.... 박판형 주편 2.... 주편 엣지부의 프래쉬(FLASH)

3.... 주편 엣지 교정휠 4.... 주편 엣지 교정롤

4a.... 교정롤의 교정면 5.... 교정휠의 회전축

Claims (4)

1. 쌍롤식 박판주조작업을 거쳐 주조된 박판형 주편을 바로 열간 압연하여 초극박판을 제조하는 박판 제조공정에 있어서,

   상기 주편(1)의 양측 엣지부분 상부에 구동토록 설치되고 주편과 일정각도(β)로 경사진 회전축(5)의 하부에 일체로 설치되는 교정휠(3); 및,

   상기 교정휠(3)의 저부 원주를 따라 중심방향에 대하여 일정각도(α)로경사지게 회전토록 설치되고, 상기 주편(1)의 엣지부분에 회전하면서 접촉하여 주편(1)의 엣지부분 프래쉬를 제거토록 서로 대향하는 일정각도(β)의 교정면(4a)을 갖는 다수개의 교정롤(4);을 구비하는 것을 특징으로 하는 박판형 주편의 엣지 교정장치
2. 제 1항에 있어서, 상기 교정휠(3) 및 교정롤 교정면(4a)과의 경사각도(β)는 10 - 45 °로 구성되는 것을 특징으로 하는 박판형 주편의 엣지 교정장치
3. 제 1항에 있어서, 상기 교정휠(3)의 저부에 설치되는 교정롤(4)의 경사각도(α)는 10 - 30 °로 구성되는 것을 특징으로 하는 박판형 주편의 엣지 교정장치
4. 제 1항에 있어서, 상기 교정휠(3)의 회전수는 F > V/(NL) 를 만족하도록 구성되고, 여기서 F는 교정휠(3)의 회전수(rpm)이고, V 는 주편(1)의 이동속도(mpm)이며, N 은 교정휠(3)에 설치된 교정롤(4)의 갯수이고, L 은 교정휠(3)에 설치된 교정롤(4)의 길이(m)임을 특징으로 하는 박판형 주편의 엣지 교정장치