KR100490997B1 - 쌍롤식 박판제조공정에서의 주편제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쌍롤식 박판제조공정에서 주편을 제조하는 방법에 관한 것으로써, 적

절한 조건의 숏트 블라스트 방법을 적용하여 주조시 생성되는 롤 표면의 불순물

을 주조 중에 연속적으로 적정한 두께로 제어하므로서 주편의 균일한 응고를 조

장하고, 주편의 미세균열 등을 방지하여 주편의 품질을 향상시킬 수 있는 쌍롤식

박판제조공정에서의 주편제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 쌍롤식 박판제조 공정에서 박판을 제조하는 방법에 있어서, 주조 중

연속적으로 롤 표면에 숏트 볼 직경: 0.05~1.2mm, 공기압력: 2~10bar, 숏트의 면

적율: 롤 1회전 당 10~80% 의 조건으로 숏트 블라스트를 실시하여 롤 표면의 오

염물질을 제거하면서 연속적으로 주조하는 쌍롤식 박판제조공정에서의 주편제조

방법을 그 요지로 한다.

Description

쌍롤식 박판제조공정에서의 주편제조방법{Method For Manufacturing Strip Cast By Twin Roll Strip Casting Process}

본 발명은 쌍롤식 박판제조공정에서 주편을 제조하는 방법에 관한 것으로써, 보

다 상세하게는 주조시 롤 표면에 생성되는 불순물을 연속적으로 제거하므로서 주

편의 품질을 향상시킬 수 있는 쌍롤식 박판제조공정에서의 주편제조방법에 관한

것이다.

일반적으로 박판주조방법은 도 1에 도시된 바와 같이 용융된 용강을 래들(10)에

수용시키고, 노즐을 따라 턴디쉬(20)로 유입되며, 턴디쉬로 유입된 용강은 롤 양

끝단부에 설치된 에지댐(50)의 사이, 즉, 쌍롤(40)의 사이로 노즐(30)을 통해 공

급되어 박판(60)이 제조되면서 냉각공정을 거쳐 권취 설비에 권취가 된다.

따라서, 용강으로부터 두께 10mm 이하의 박판(60)을 직접 제조하는 쌍롤식 박판

주조공정에 있어서 중요한 기술은, 빠른 속도로 반대방향으로 회전하는 내부 수

냉식 쌍롤(40) 사이에 주입 노즐(30)을 통해 용강을 공급하여 원하는 두께의 박

판(60)을 제조하는 것이다.

종래의 쌍롤식 주조 방법에서 주편의 품질을 향상기키기 위한 기술로는 롤 표면

에 거칠기를 부여하거나 요철을 만들어 불균일 응고를 억제하고, 롤 표면의 불순

물을 브러쉬 롤을 사용하여 제거하는 것등이 알려져 있다.

예를 들면, 특개소 60-184449 에는 4um 이상의 거칠기를 롤 표면에 부여함으로써

균일한 응고가 이루어지게 하는 방법을 제시하고 있다.

또한, 특개소 64-83340, 64-83342 및 특개평 2-52152에는 직경 0.1~1.2mm 의 원

형 또는 타원형으로 깊이 5~100micron의 요철(dimple)을 롤 표면에 형성시켜 주

편의 균열을 방지하고자 하는 방법이 제시되어 있다.

또한, 요철간의 최인접거리를 0.1mm 이상으로 정하는 등 포토 에칭이나 레이져

에칭 기법 등으로 요철을 형성하는 방법등이 알려져 있는데, 상기의 방법으로

요철을 형성시킨 롤 표면을 사용함에 따라 요철 부위가 30micron 까지 마모되면

주편에 균열이 발생하는 등 문제가 발생하므로 숏트 블라스트 방법으로 롤 표면

을 재 처리하므로서 롤의 수명을 연장하고자 하는 방법이 특개평 5-7997에 알려

져 있다.

그리고, 특개평 10-258339 에는 주조중 롤 표면에 쇼트 볼을 분사하여 주편의 균

열을 방지하고자 하는 기술이 알려져 있다.

또한, 일본 공개 특허 공보 평 5-177311호에는, 브러쉬 롤을 전동 모터의 기동

전류로 제어하여 압착력을 조절하므로서 주조시간에 따라 일정한 압착력을 유지

시켜 균일한 롤 표면의 청정화를 꾀하는 방법이 알려져 있으며, 일본 공개 특허

공보 평 9-174203호에는, 브러쉬 롤(70)의 회전 속도를 주조 롤과의 속도차와 방

향에 따라 롤(40) 표면의 이물질 제거 정도가 달라짐을 착안하여 브러쉬 롤의 회

전방향과 속도를 제어하는 방법이 알려져 있다.

상기의 종래 방법들은 주편 균열 억제와 주편 표면 품질 향상에 큰 도움이 되며,

실제 다양한 방법으로 적용되고 있다. 이러한 기술들은 주편의 대형 균열은 어느

정도 해결할 수 있다.

그러나, 주조를 거듭하면서 오염물질, 즉 산화스케일이나 용강 반응물 및 기타

다양한 이물질 등의 불순물이 롤 표면에 쌓이게 되면 육안으로는 관찰이 힘든 미

세 균열이나 국부적인 응고 불균일이 발생하게 된다.

롤 표면에 적정한 조도를 부여하는 것은 대형 균열을 억제하기는 하나 이러한 미

세균열을 해결하지 못하며, 브러쉬 롤로 롤 표면의 불순물을 제거하려고 해도 치

밀한 흑피를 제거하기는 어렵다.

상기 주편의 미세균열은 압연시 판파단을 유발할 수 있으며, 판파단이 발생하지

않더라도 냉연재의 광택도와 내식성을 불량하게 하므로 주편 품질에 치명적인 요

인이 되고 있다.

본 발명자들은 상기한 종래기술의 제반 문제점을 개선시키기 위하여 연구 및 실

험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로써, 본 발명은

적절한 조건의 숏트 블라스트 방법을 적용하여 주조시 생성되는 롤 표면의 불순

물을 주조 중에 연속적으로 적정한 두께로 제어하므로서 주편의 균일한 응고를

조장하고, 주편의 미세균열 등을 방지하여 주편의 품질을 향상시킬 수 있는 쌍롤

식 박판제조공정에서의 주편제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 쌍롤식 박판제조 공정에서 박판을 제조하는 방법에 있어서, 주조 중

연속적으로 롤 표면에 숏트 볼 직경: 0.05~1.2mm, 공기압력: 2~10bar, 숏트의 면

적율: 롤 1회전 당 10~80% 의 조건으로 숏트 블라스트를 실시하여 롤 표면의 오

염물질을 제거하면서 연속적으로 주조하는 쌍롤식 박판제조공정에서의 주편제조

방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명이 적절히 적용될 수 있는 주조롤의 표면은 적절한 거칠기가 부여되어야

하는데, 적절한 거칠기의 부여는 포토 에칭이나 기계적인 타각 방법 또는 레이져

가공 기술 등으로도 가능하다.

본 발명에서는 숏 블라스트 방법을 적용하는 것이 보다 바람직하며, 이때 숏 매

질은 스틸 볼을 사용한다.

본 발명에 바람직하게 적용될 수 있는 주조롤 표면의 거칠기의 단위 딤플 직경

0.2~1.0mm이고, 깊이는 20~100micron이며, 면적율은 70% 이상으로 딤플의 최인접

거리가 100micron 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 롤 표면에 각인되는 모양이 반구형으로 거의 연결된 모양이 되어야 한다.

본 발명은 쌍롤식 박판 제조시 주조중 롤 표면에 생성되는 불순물층의 두께를 연

속적으로 제어하므로서 균일응고를 촉진하고, 미세균열을 제거하여 주편의 품질

을 향상시키는 쌍롤식 박판제조 방법에 관한 것이다.

종래의 기술에서도 언급한 것과 같이 주편의 응고시 응고 수축이나 변태 수축에

의해 응고 쉘이 롤 표면과 부분적으로 들뜨게 되므로써 불균일 응고가 조장되어

주편에 균열이 발생한다고 보고되고 있다. 따라서 롤 표면에 일정한 거칠기를 부

여하므로서 용강이 롤 표면과 접촉시 접촉성을 향상시키고, 주편이 들뜨게 될 때

잡아주는 역할을 하며, 용강이 딤플안으로 스며들 때, 전체적으로 롤과 접촉이

양호해져서 응고가 균일하게 된다고 해석하고 있다.

또한 주편의 응고시 롤 표면조도와 함께 롤 표면의 오염물질은 주편의 냉각능에

지대한 영향을 미치며, 롤 표면에 불균일하게 존재하는 오염물질은 주편의 응고

를 불균일하게 하여 균열발생이나 표면결함을 유발하게 된다.

이러한 롤 표면의 오염물질은 응고 차단막의 역할을 하므로 주편의 품질향상을

위해서는 반드시 제거되어야 한다.

종래의 기술에서와 같이 브러쉬 롤의 사용은 이러한 문제를 효과적으로 해결하였

으며, 롤 표면의 청정화에 많은 기여를 하고 있다. 그러나 브러쉬 롤은 어느

정도의 오염물질은 쉽게 제거되나 일부는 롤 표면에 치밀하게 덜러붙어 흑피를

형성하게 된다. 이러한 흑피는 주조를 진행할수록 두터워지게 되며, 브러쉬 롤로

도 제거가 되지 않으며, 불균일 응고를 유발하여 주편에 미세한 균열을 야기시키

게 된다.

본 발명에서는 이러한 유리질화된 오염물질을 미세한 숏트 볼을 투사하여 미세하

게 파쇄시켜 해결하고자 한다. 오염물질 제거를 위한 숏트 블라스트의 조건은 매

질의 종류, 크기, 공기압력 및 투사량 등에 의해 결정되며, 숏트 블라스트 방법

은 공기압력을 이용하여 투사하거나 임펠라의 회전에 의해 투사될 수도 있는데,

본 발명에서는 공기압력에 의해 투사되는 방법을 예로 들어 설명하겠다.

즉, 공기압력을 사용하는 경우에는 공기압력은 2~10bar로 선정하는 것이 바람직

한데, 그 이유는 공기압력이 2bar 미만인 경우에는 숏트 볼의 투사가 불균일하

며, 10bar를 초과하는 경우에는 흑피의 제거가 불균일하고 롤 표면조도의 손상이

발생하기 때문이다.

매질로는 볼을 사용하여야만 롤 표면의 손상을 최소화할 수 있으며, 롤 표면의

경화효과로 롤 내구성 향상에도 도움이 된다.

숏트 볼의 크기는 0.05~1.2mm로 선정하는 것이 바람직한데, 상기 숏트 볼의 크기

가 0.05mm미만인 경우에는 흑피의 제거가 용이하지 않으며, 볼의 크기가 1.5mm를

초과하는 경우에는 오염물질의 제거보다는 오히려 새로운 조도가 형성되어 원래

의 조도를 상쇄시키거나 산을 마모시켜 롤 표면의 조도 영향을 오히려 해치는 결

과를 초래하며, 또한 흡입식 노즐에 흡입이 잘 안돼는 문제가 있기 때문이다.

한편, 숏트의 면적율(투사율)은 주조조건 특히 주조속도에 따라 불순물층의 누적

이 달라지게 되므로 주조되는 주편을 온도 균일도를 이용하여 제어할 수 있다.

본 발명에 있어서 숏트의 면적율을 롤 1회전당 10~80% 정도로 설정하는 경우에는

롤 표면은 거의 손상되지 않으면서 롤 표면의 오염물질은 아주 깨끗하게 제거되

는데, 그 이유는 숏트의 면적율이 10%미만인 경우에는 너무 적은 양이라 효과가

없고, 80%를 초과하는 경우에는 장시간 사용시 롤 표면의 조도 내구성에 문제가

되기 때문이다.

본 발명에 따라 공기에 의한 숏트 블라스트 방법을 적용하여 롤 표면의 불순물을

제거하는 방법을 도 2 - 도 4를 통해 설명하면 다음과 같다.

도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의한 숏트 블라스트 장치는 숏트 볼(100)을

투사시키는 숏트 블라스트 노즐(80), 롤 표면에 투사된 숏트 볼(100)을 포집하는

숏트볼포집장치(90), 숏트 볼과 함께 숏트볼포집장치(90)로 떨어지는 불순물을

흡입하여 제거시키기 위한 집진기(110), 및 상기 숏트 블라스트 노즐(80)에 압축

공기를 공급하는 에어 콤푸레샤(130)를 포함하여 구성된다.

주조 중 숏트 블라스트 노즐(80)을 통해 숏트 볼(100)이 회전하는 롤 표면에 투

사된 후 숏트 볼 포집 장치(90)에 포집되면 다시 숏트 블라스트 노즐(80)을 통해

투사된다.

이때 롤 표면의 불순물들이 숏트 볼 포집장치(90)에 숏트 볼과 함께 떨어지게 되

는데, 불순물의 제거를 위해 집진기(110)로 흡입하며, 볼은 흡입되지 않고 아래

로 떨어져 다시 투사되게 된다.

본 발명에 있어서 숏트 볼 투사 노즐(80)은 롤(40) 표면과 100~150mm 정도 거리

에 위치시키는 것이 바람직하다.

노즐 한 개에 의해 투사되는 영역은 약 30mm 정도이므로 롤 전폭을 처리하기 위

해서는 많은 수의 노즐을 사용하여야 하는데, 이렇게 하는 경우에는 설치상의 문

제가 있어 노즐 진동 장치(120)를 이용하여 노즐을 좌우 폭 방향으로 진

동하게 하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 노즐 한 개에 의해 투사되는

영역을 100~200mm 정도가 되게 하는 것이다.

본 발명에서는 숏트 볼 노즐을 진동시키는 방법 및 수단은 특별히 한정되지는 않

지만, 도 3에 나타난 바와 같이, 두 개의 노즐(80)을 한 묶음으로 연결하여 각각

의 묶음을 엇갈리게 노즐간 이음매(122)로 연결하고 최종 연결부는 노즐 진동용

모타(121)에 연결하여 한꺼번에 좌우로 각각의 노즐이 진동하게 하는 것이 바람

직하다.

도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 부합되는 숏트 볼 투사노즐(80)은 숏트 볼

(100)이 공급되는 숏트 볼 흡입부(83)를 갖는 숏트 볼 공급부재(82)와 그 일단이

에어 콤프레샤(130)에 연결되어 있는 공기공급부재(81)가 연결되어 있으며, 이로

인하여 상기 노즐 끝 부분에서는 숏트 볼과 공기가 혼합되어 투사된다.

공기의 공급은 다량의 공기가 노즐의 개수에 맞게 각각 공급되어야 하므로 에어

콤푸레샤(130)는 독립적으로 설치하여 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 흡입식 숏트 블라스트 노즐의 원리는 물을 분무하는 원리와 같은데, 공기

공급부재에 공기를 공급하면 볼이 공급되는 부분에서는 음압(negative pressure)

이 형성되어 볼이 숏트 볼 흡입부(83)로 부터 노즐로 빨려 올라오게 되어 공기와

함께 투사되는 것이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예)

롤 직경 1250mm, 롤 폭 1300mm 의 니켈 도금된 롤 표면에 하기 표 1과 같은 숏트

블라스트 조건으로 숏트 블라스트처리하여 롤 표면의 불순물을 제거하면서 주조

하여 주편을 제조하고, 롤표면의 흑피 제거정도 및 롤 표면손상정도와 주편의 미

세균열정도를 조사하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

숏트 블라스트 조건			흑피제거정도	롤표면조도손상정도	미세균열정도
볼크기(mm)	압력(bar)	롤회전당투사율(%)
0.04	4.0	60	×	○	×
0.05	4.0	60	△	○	△
0.5	4.0	60	◎	○	◎
1.0	4.0	60	○	○	○
1.2	4.0	60	○	○	○
1.6	4.0	60	○	△	○
1.7	4.0	60	△	×	△
0.5	1.5	60	×	○	×
0.5	2.0	60	○	○	○
0.5	5.0	60	◎	○	◎
0.5	10.0	60	○	△	○
0.5	11.0	60	△	×	△
0.5	5.0	10	△	○	△
0.5	5.0	20	○	○	○
0.5	5.0	30	○	○	○
0.5	5.0	50	○	○	○
0.5	5.0	80	○	○	○
0.5	5.0	90이상	○	△	○
×: 불량 △: 미비 ○: 양호 ◎: 극히 양호

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 부합되는 조건으로 숏트 블라스트 처

리하는 경우에 롤표면의 흑피 제거정도 및 롤 표면손상정도와 주편의 미세균열정

도에 있어서 우수한 결과가 얻어짐을 알 수 있다.

한편, 1.5mm 이상의 숏트 볼은 흡입식 숏트 블라스트 노즐에서 숏트 볼 무게가

커짐에 따라 흡입하는데 문제가 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 주조시 롤 표면에 형성되는 오염물질을 주조 중 숏

트 블라스트 방법을 이용하여 적정한 두께로 제어함에 따라 주편의 균일응고를

조장하고 미세 균열을 방지하므로써 주편의 표면품질을 향상시키고, 후처리시 주

편의 광택도와 내식성 향상에도 도움이 되며, 숏 블라스트 방법으로 롤 표면이

경화되는 현상으로 롤 내구성에도 도움을 줄 수 있는 효과가 있는 것이다.

도 1은 일반적인 쌍롤식 박판제조장치의 개략도

도 2는 본 발명에 부합되는 숏 블라스트 장치가 구비되어 있는 쌍롤식 박판제조

장치의 개략도

도 3은 본 발명에 부합되는 숏 블라스트 장치가 구비되어 있는 쌍롤식 박판제조

장치의 평면도

도 4는 본 발명에 부합되는 숏 블라스트 장치의 일례개략도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

40 . . . 주조롤 50 . . . 에지댐 60 . . . 주편

70 . . . 브러쉬 롤 80 . . . 숏트 블라스트 노즐

81 . . . 공기 공급 부배 82 . . . 숏트 볼 공급 부재

83 . . . 숏트 볼 흡입부 90 . . . 숏트 볼 포집장치

100 . . . 숏트 볼 110 . . . 집진기 120 . . . 노즐 진동장치

121 . . . 노즐 진동용 모타 122 . . . 노즐간 이음매

130 . . . 에어 콤푸레샤

Claims (3)

1. 쌍롤식 박판제조 공정에서 박판을 제조하는 방법에 있어서,

   숏트 볼(100)을 투사시키는 숏트 블라스트 노즐(80), 롤 표면에 투사된 숏트 볼(100)을 포집하는 숏트볼포집장치(90), 숏트 볼과 함께 숏트볼포집장치(90)로 떨어지는 불순물을 흡입하여 제거시키기 위한 집진기(110), 및 상기 숏트 블라스트 노즐(80)에 압축공기를 공급하는 에어 콤푸레샤(130)를 포함하고, 상기 숏트 블라스트 노즐(80)은 그 일단에 숏트 볼 흡입부(83)를 갖는 숏트 볼 흡입부재(82)를 통해 숏트 볼에 연결되고 그리고 공기를 공급하는 공기공급부재(81)를 통해 에어 콤푸레샤(130)에 연결되어 공기공급부재(81)에 공기를 공급하면 숏트 볼(100)이 숏트 볼 흡입부(83)로 부터 숏트 블라스트 노즐(80)로 빨려 올라오게 되어 공기와 함께 롤 표면에 투사되도록 구성되는 숏트 블라스트 장치를 이용하여 주조 중 연속적으로 롤 표면에 숏트 볼 직경: 0.05~1.2mm, 공기압력: 2~10bar, 숏트의 면적율: 롤 1회전 당 10~80%의 조건으로 숏트 블라스트를 실시하여 롤 표면의 오염물질을 제거하면서 연속적으로 주조하는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판제조공정에서의 주편제조방법
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 숏트 볼 블라스트 노즐(80)은 그 선단이 롤 표면과 100-150mm가 되도록 위치되고, 그리고 노즐 한 개에 의해 투사되는 영역이 100-200mm가 되도록 노즐을 롤 폭방향으로 진동시키는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판제조공정에서의 주편제조방법