KR100490990B1 - 쌍롤형 박판주조기의 주조롤 냉각구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용강과 접촉되어 응고쉘을 형성하면서 박판을 주조하는 롤부재의 롤표면에 갖추어지는 냉각수라인을 롤축의 중심선에 대하여 사선으로 형성하여 주조시 박판의 길이방향의 응고능 불균일을 대폭 저감할수 있도록 개선한 쌍롤형 박판주조기의 주조롤 냉각구조에 관한 것이다.

본 발명은 용강(2)과 롤표면이 접촉하여 응고셀을 형성하는 한쌍의 주조롤(3a)(3b)과, 상기 주조롤(3a)(3b)의 표면을 냉각시킬수 있도록 롤표층하부에 형성된 냉각수라인(60a)(60b)으로 냉각수를 공급하는 냉각수공급부(8)를 중공형 롤축(3)의 일단에 연결구성하여 박판(5)을 주조하는 쌍롤형 박판주조기에 있어서, 상기 일측 주조롤(3a)의 복수개 냉각수라인(60a)은 상기 롤축(3)의 중심선(O)에 대하여 일정각도로 경사진 상태에서 원주방향으로 일정간격(P)을 두고 나란하게 배치되고, 상기 타측 주조롤(3b)의 복수개 냉각수라인(60b)은 상기 박판(5)의 폭방향으로 동일한 크기의 롤표면 냉각능이 전사되지 않도록 상기 롤축(3)의 중심선(O)에 대하여 반대로 경사진 상태에서 원주방향으로 일정간격(P)을 두고 나란하게 배치됨을 특징으로 하는 쌍롤형 박판주조기의 주조롤 냉각구조를 제공한다.

Description

쌍롤형 박판주조기의 주조롤 냉각구조{structure for cooling the roll in twin strip caster}

본 발명은 쌍롤형 박판주조기에서 박판을 주조하는 주조롤의 롤표면을 냉각하는 구조에 관한 것으로, 보다 상세히는 용강과 접촉되어 응고쉘을 형성하면서 박판을 주조하는 롤부재의 롤표면에 갖추어지는 냉각수라인을 롤축의 중심선에 대하여 사선으로 형성하여 주조시 박판의 길이방향의 응고능 불균일을 대폭 저감할수 있도록 개선한 쌍롤형 박판주조기의 주조롤 냉각구조에 관한 것이다.

일반적으로 쌍롤형 박판주조기는 도 1과 2에 도시한 바와같이, 턴디쉬에 연결된 노즐(4)을 통해서 공급되는 용강(2)의 용탕풀을 형성하도록 배치되는 한쌍의 주조롤(3a)(3b)을 갖추어 서로 반대방향으로 회전되는 상기 주조롤(3a)(3b)사이로 용강을 배출하면서 이들의 표면에서 생성된 한쌍의 응고쉘이 근접점에서 용강이 합체되어 두께 1 내지 6 mm 정도의 박판(5)을 직접 주조하는 것이다.

그리고, 상기 주조롤(3a)(3b)의 각 롤축 일단에는 냉각수를 공급하는 공급관(8a)과 배출관(8b)을 갖는 냉각수공급부(8)가 각각 연결되고, 상기 주조롤(3a)(3b)의 표층부에는 상기 공급관(8a)을 통하여 공급된 냉각수에 의해서 용강(2)과 접촉하는 롤표면을 냉각시킬 수 있도록 냉각수라인(6a)(6b)이 형성되어 있다. 이에 따라, 이때, 상기 용강(2)은 주조롤(3a)(3b) 표층하부에 있는 냉각수라인(6a)(6b)을 통하여 순환되는 냉각수에 의해서 열을 빼앗겨 박판으로 응고되는 것이다.

도 2에서 미설명부호 19는 냉각수순환이 일방향으로 이루어지도록 냉각수흐름을 공급관(8a)으로부터 배출관(8b)으로 유도하는 차단부재이다.

이러한 주조롤(3a)(3b)의 냉각효율은 궁극적으로 박판주조기의 생산성을 결정하게 되므로 현재 사용되고 있는 주조롤(3a)(3b)의 표층부 재질은 열전도도가 좋은 구리소재로 이루어지는 것이 대부분이다.

그러나 상기 주조롤(3a)(3b) 전체를 구리로 제작하게 되면 상기 주조롤(3a)(3b)의 재료비가 상당히 높아지는 문제가 있으므로 대부분 롤 표층부는 구리 또는 구리합금을 선택하고, 그외의 나머지 부분(롤축)은 상대적으로 가격이 저렴한 일반강 또는 합금강등을 사용하며, 상기 롤축은 슬리브에 열박음을 통해 조립하여 사용하는 것이 일반적이다.

그리고 상기 주조롤(3a)(3b)의 열전달 측면에서는 상기 롤의 재질뿐 아니라 롤의 표층하부에 갖추어져 냉각수가 순환되는 냉각수라인의 위치 및 분포도 상당히 중요한 의미를 지니게 되는데, 상기 주조롤(3a)(3b)의 표층부하부에 갖추어지는 냉각수라인(6a)(6b)의 배열은 상기 롤 표면의 응고균일성과 주조중 상기 롤의 열팽창량을 결정짓는 매우 중요한 변수가 된다.

즉, 상기 주조롤(3a)(3b)의 재질은 대부분의 경우 열전도도가 좋은 구리 또는 구리합금을 사용하고 있기 때문에, 상기 주조롤(3a)(3b) 열전달의 효율을 결정짓는 가장 중요한 변수는 상기 주조롤(3a)(3b)의 표층하부에 위치하는 냉각수라인(6a)(6b)의 적절한 배열이며, 상기 냉각수라인(6a)(6b)배열의 변수로는 냉각수라인(6a)(6b)의 구멍직경, 갯수 및 롤표면으로부터 떨어진 거리등을 들수 있는데, 이러한 변수중에 상기 냉각수라인(6a)(6b)의 구멍직경과 갯수는 롤냉각을 담당하게되는 냉각수 통입량 및 가공성등을 종합하여 결정한다.

이때, 상기 냉각수라인(6a)(6b)의 가공이 가능한 범위에서는 가능한 인접하는 냉각수라인(6a)(6b)사이의 간격이 촘촘한 것이 롤 표면으로부터 흡입된 열량을 냉각수 구멍하부까지 전달하지 않기 때문에 바람직하다. 특히, 상업용 롤인 광폭 주조롤(3a)(3b)에 있어서는 냉각수 공급유량을 증대하기 위해서 상기 냉각수라인(6a)(6b)의 구멍크기를 크게하는 것이 일반적이며, 이러한 큰 구멍크기를 갖는 냉각수라인(6a)(6b)의 효과적인 열전달을 위해서는 실용신안출원 제 99-39357에 명시한 바와같이 냉각수라인(6a)(6b)에 삽입물(insert)(18)을 넣어 열전달계수값을 증가시키는 경우도 있다.

그리고, 상기 냉각수라인(6a)(6b)과 롤표면사이의 거리는 롤표면과 가까울수록 응고능의 향상됨과 함께 롤표면과 냉각수라인사이의 롤표층부의 구리온도를 낮추어 전반적으로 생산성을 향상시키고, 롤의 내구성을 증가시키는 효과를 가져오게 된다. 이에 따라, 가능한한 상기 냉각수라인(6a)(6b)의 위치는 롤 표면에 가까이 위치하여야 한다.

그리고, 상기 냉각수라인(6a)(6b)을 롤표면에 가까이 위치하게 되면 다음과 같은 문제점이 발생하게 된다.

먼저, 상기 냉각수라인(6a)(6b)의 구멍을 가공하는 문제를 들수 있는데 상기 냉각수라인(6a)(6b)이 롤 표면과 너무 가깝게 배치되도록 가공되면, 상기 냉각수라인(6a)(6b)의 구멍 가공시 상기 롤표면쪽으로의 편심이 생겨 냉각수라인(6a)(6b)의 직진도에 문제를 초래할 가능성이 있게 된다. 따라서, 이러한 가공상의 문제점으로 인해 도 3에 도시한 바와같이, 상기 주조롤(3a)(3b)의 표면으로부터 냉각수라인(6a)(6b)사이의 간격(W)은 최소 15mm 정도의 간격을 두고 가공되어야 한다.

또한, 상기 냉각수라인(6a)(6b)이 롤표면에 가까이 위치하면서 발생하는 또하나의 문제는 롤 표면하부에서의 냉각능차이가 발생한다는 것이다. 즉, 도 3에서 나타낸바와 같이 상기 냉각수라인(6a)(6b)이 롤 표면에 가까이 위치하게 되면 될수록 상기 냉각수라인(6a)(6b)의 직상부에 해당하는 롤표면의 냉각능과, 상기 냉각수라인(6a)(6b)과 인접하는 냉각수라인(6a)(6b)사이의 간격(P)의 직상부에 해당하는 롤표면의 냉각능이 서로 현저하게 차이가 발생한다는 것이다.

즉, 도 4는 이러한 롤표면에서의 냉각능 차이를 도시적으로 나타낸 것으로서 냉각수라인(6a)(6b)의 직상부에서는 롤표면의 냉각능(C)이 크지만, 상기 냉각수라인(6a)(6b)과 인접하는 냉각수라인(6a)(6b)사이의 간격(P)직상부에서는 냉각수가 흐르지 않기 때문에 롤표면의 냉각능(C)이 상대적으로 작아지게 된다.

따라서, 상기 주조롤(3a)(3b)의 냉각수라인(6a)(6b)이 도 5에 도시한 바와같이, 롤축(3)의 중심선과 나란하게 롤표층하부를 따라 일정간격(P)을 두고 형성되는 경우, 상기 주조롤(3a)(3b)사이를 통과하면서 냉각되어 주조되는 박판(5)에 있어서, 일측 주조롤(3a)에서 롤표면의 응고능이 큰 냉각수라인(6a)의 직상부와 타측 주조롤(3b)에서 롤표면의 응고능이 낮은 냉각수라인(3b)사이의 간격(P)의 직상부이 서로 만나서 박판(5)을 응고시키는 경우, 도 6(a)에 도시한 바와같이, 서로 다른 냉각능(C1)(C2)이 박판(5)표면에 전사되어 합체되면서 롤원주방향으로 균일한 냉각능을 형성하여 비교적 안정적인 박판을 형성하게 된다.

반면에, 일측 주조롤(3a)에서 롤표면의 응고능이 큰 냉각수라인(6a)의 직상부와 타측 주조롤(3b)에서 표면의 응고능이 큰 냉각수라인(6b)의 직상부까자 서로 만나고, 낮은 냉각능끼리 만나면서 상기 박판(5)을 응고시키는 경우, 도 6(b)에 도시한 바와같이, 서로 동일한 냉각능(C1)(C2)이 박판표면에 전사되어 합체되면서 롤원주방향으로 불균일한 냉각능을 형성하게 된다. 이에 따라, 상기 박판의 길이방향으로의 응고능이 상기 냉각수라인(6a)(6b)의 배열을 따라 큰 차이를 나타내게 되므로 롤반발력이 주기적으로 커졌다 작아졌다하는 것이 반복하게 되고, 이로 인하여 상당히 불안정한 주조작업을 초래하게 되는 것이다.

즉, 상기 주조롤(3a)(3b)의 냉각수라인(6a)(6b)이 롤축(3)의 중심과 나란하게 폭방향으로 갖추어 박판주조를 수행함에 있어서, 상기 주조롤(3a)(3b) 원주방향으로 냉각수가 존재하는 부분 및 그렇지 못한 부분이 규칙적으로 번갈아 나타날 수 밖에 없기 때문에, 상기와 같은 종래의 주조롤(3a)(3b)을 사용하여 주조를 할때 한쌍의 주조롤(3a)(3b)의 위치가 일측 주조롤(3a)은 냉각수라인의 직상부가, 그리고 다른 한 주조롤(3b)은 냉각수라인사이의 간격직상부와 서로 만나는 도 6(a)에 도시한 바와같은 경우가 아니라면 주조되는 박판길이 방향으로 응고능의 심한 규칙적인 변동이 발생하게 되는 것이다.

그리고, 의도적으로 상기와 같은 주조롤(3a)(3b)의 냉각수라인(6a)(6b)을 이상적인 조합으로 장시간 제어하면서 주조를 한다는 것은 많은 문제점을 가져다 준다. 즉 주조시간이 길어질수록 주조롤의 속도제어에 따른 오차가 누적되어 위치제어가 어려워질뿐 아니라 제어시스템에 커다란 부하를 가져다 주어 주조롤의 구동설비의 사양이 높아져야 하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 그 목적은 용강과 접촉되어 응고쉘을 형성하는 롤부재의 롤표층하부에 갖추어지는 냉각수라인을 롤축의 중심선에 대하여 사선으로 형성하여 주조시 박판의 길이방향의 응고능 불균일을 대폭 저감할수 있는 쌍롤형 박판주조기의 주조롤 냉각구조를 제공하고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로써, 본 발명은

용강과 롤표면이 접촉하여 응고셀을 형성하는 한쌍의 주조롤과, 상기 주조롤의 표면을 냉각시킬수 있도록 롤표층하부에 형성된 냉각수라인으로 냉각수를 공급하는 냉각수공급부를 중공형 롤축의 일단에 연결구성하여 박판을 주조하는 쌍롤형 박판주조기에 있어서,

상기 일측 주조롤의 복수개 냉각수라인은 상기 롤축의 중심선에 대하여 일정각도로 경사진 상태에서 원주방향으로 일정간격을 두고 나란하게 배치되고, 상기 타측 주조롤의 복수개 냉각수라인은 상기 박판의 폭방향으로 동일한 크기의 롤표면 냉각능이 전사되지 않도록 상기 롤축의 중심선에 대하여 반대로 경사진 상태에서 원주방향으로 일정간격을 두고 나란하게 배치됨을 특징으로 하는 쌍롤형 박판주조기의 주조롤 냉각구조를 마련함에 의한다.

이하, 본 발명에 대해서 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.도 7은 본 발명에 따른 쌍롤형 박판주조기의 주조롤 냉각구조에서 냉각수라인의 배치상태를 도시한 평면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 쌍롤형 박판주조기의 주조롤 냉각구조를 도시한 정면도이다

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본 발명의 주조롤 냉각구조(1)는 도 7과 8에 도시한 바와같이, 생산성을 높이고 롤의 내구성을 증대시키기 위해서 롤내부에 형성되는 냉각수라인(60a)(60b)이 롤표층하부의 가까운 곳에 위치하는 상업용 광폭 주조롤에서 박판의 길이방향에서 발생되는 불균일한 응고능에 의한 롤반발력의 주기적인 발생과 같은 주조의 불안정적인 요소를 제거할수 있도록 롤축방향으로 수평하게 가공하는 종래의 냉각수라인(6a)(6b)대신에 마주하는 양 주조롤(3a)(3b)에 대해서 냉각수라인(60a)(60b)이 반대방향으로 롤축의 중심선(O)에 대하여 약간의 각도를 주어 경사지게 가공한 것이다.

즉, 서로 마주하여 서로 반대방향으로 회전하면서 롤닢사이로 용강을 배출시켜 박판(5)을 주조하는 한쌍의 주조롤(3a)(3b)중 일측 주조롤(3a)의 냉각수라인(60)은 롤축의 중심선(O)에 대하여 일정 기울기를 갖는 각도로 경사지고, 일정간격을 두고 나란하게 원주방향으로 롤표층하부에 형성된다.

그리고, 마주하는 상기 타측 주조롤(3b)의 냉각수라인(60b)은 마주하는 상기 냉각수라인(60a)과 대응배치되어 상기 박판(5)의 폭방향으로 동일한 크기의 롤표면 냉각능을 박판의 양측면에 전사되지 않도록 상기 박판(5)을 사이에 두고 상기 마주하는 냉각수라인(60a)과 교차되도록 롤축의 중심선(O)에 대하여 일정각도로 경사지고, 일정간격을 두고 나란하게 원주방향으로 형성되는 것이다.

이에 따라 롤표층하부에 각각 폭방향으로 약간의 경사각도를 갖는 냉각수라인(60a)을 갖는 주조롤(3a)과, 상기 냉각수라인(60a)에 대하여 서로 반대의 기울기를 갖는 냉각수라인(60b)을 롤표층하부에 형성한 주조롤(3a)(3b)을 서로 마주하도록 배치한 상태에서 주조작업을 수행하는 경우, 상기 냉각수라인(60a)(60b)이 직상부에서 발생하는 높은 냉각능과 냉각수라인(60a)(60b)사이의 간격 직상부에서 발생하는 낮은 냉각능이 박판의 폭방향으로 박판의 양측면에 동일하게 배치됨이 없이 박판(5)양측면에 항상 서로 교차되어 전사되기 때문에 박판의 길이방향으로 응고능의 심한 규칙적인 변동을 방지하면서 롤표면에서 발생하는 박판의 응고능의 불균일을 효과적으로 상쇄시킬수 있는 것이다.

즉, 도 7과 8에 도시한 바와같이 마주하는 주조롤(3a)(3b)의 냉각수라인(60a)(60b)을 롤축의 중심선(O)에 대하여 서로 반대되는 경사각도로 갖추어 주조작업을 수행하는 경우, 어떠한 조합의 경우에도 박판의 길이방향으로 균일한 응고능을 지닐수 있는 것이다.

여기서, 상기 냉각수라인(60a)(60b)의 경사도는 일측단에 대하여 타측단이 냉각수라인(60a)(60b)의 간격거리(P)만큼 떨어진 곳에 위치하는 정도의 기울기를 갖도록 구성하는 것이 바람직하며, 기울기가 너무큰 경우에는 가공이 어려운 단점이 있다.

상술한 바와같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 롤표층하부에 약간의 각도를 갖는 냉각수라인을 설치함으로서 롤표층하부 위치에 따른 냉각능차이를 근본적으로 제거할 수는 없으나 마주하는 주조롤의 냉각능에 의해 형성되는 박판은 어떠한 조합의 경우에도 박판의 길이방향으로 냉각능의 균일화를 도모하여 주기적인 롤반발력의 차이가 나타나지 않아 안정된 주조를 수행할수 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.

도 1은 일반적인 쌍롤형 박판주조기를 도시한 구성도,

도 2는 일반적인 쌍롤형 박판주조기를 도시한 종단면도,

도 3은 일반적인 쌍롤형 박판주조기의 주조롤에서 냉각수라인의 배치도,

도 4는 일반적인 쌍롤형 박판주조기의 주조롤에서 롤표면의 냉각능 차이를 도시한 개략도,

도 5는 종래기술에 따른 주조롤의 냉각수라인의 설치상태도,

도 6(a)(b)는 냉각수라인의 배치상태에 따른 냉각능차이를 도시한 개략도,

도 7은 본 발명에 따른 쌍롤형 박판주조기의 주조롤 냉각구조를 도시한 평면도.도 8은 본 발명에 따른 쌍롤형 박판주조기의 주조롤 냉각구조를 도시한 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

2 ..... 용강 4 ..... 노즐

3a,3b ... 주조롤 5 ..... 박판

8 ..... 냉각수공급부 60a,60b .... 냉각수라인

Claims (2)

1. 용강(2)과 롤표면이 접촉하여 응고셀을 형성하는 한쌍의 주조롤(3a)(3b)과, 상기 주조롤(3a)(3b)의 표면을 냉각시킬수 있도록 롤표층하부에 형성된 냉각수라인(60a)(60b)으로 냉각수를 공급하는 냉각수공급부(8)를 중공형 롤축(3)의 일단에 연결구성하여 박판(5)을 주조하는 쌍롤형 박판주조기에 있어서,

   상기 일측 주조롤(3a)의 복수개 냉각수라인(60a)은 상기 롤축(3)의 중심선(O)에 대하여 일정각도로 경사진 상태에서 원주방향으로 일정간격(P)을 두고 나란하게 배치되고, 상기 타측 주조롤(3b)의 복수개 냉각수라인(60b)은 상기 박판(5)의 폭방향으로 동일한 크기의 롤표면 냉각능이 전사되지 않도록 상기 롤축(3)의 중심선(O)에 대하여 반대로 경사진 상태에서 원주방향으로 일정간격(P)을 두고 나란하게 배치됨을 특징으로 하는 쌍롤형 박판주조기의 주조롤 냉각구조.
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