KR100529641B1 - 스트립주조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 순환하는 벨트를 가지는 스트립 주조장치에 관한 것이다. 냉각영역 내에서, 상기 벨트는 냉각기 안의 부압에 의해서 캐리어 쪽으로 흡인된다. 이전에 사용된 캐리어는 지지롤러로서 디자인되었으며, 압형 성형된 표면을 가졌고, 상기 압형 성형은 실질적으로 그루브로 이루어졌으며, 상기 그루브의 너비는 직경이 비교적 큰 섹션의 너비에 상응하는 것이었다. 따라서, 열 응력을 충분히 제거할 수 없고, 상기 벨트가 상기 지지롤러로부터 위로 만곡되므로 열 전달이 악화되어 주조된 얇은 스트립에 만곡에 대응하는 압형 성형이 가해졌다. 본 발명에 의한 스트립 주조장치에 있어서, 캐리어가 서로 간격을 두고 배열되므로, 순환하는 벨트의 알려진 기계적 특성만 주어진다면, 열 신장(thermal elongation)을 상쇄하도록 하는 만곡부가 지지면들 사이에서 이루어진다.

Description

스트립 주조장치 {STRIP CASTING DEVICE}

본 발명은 스트립 주조 장치(strip casting device)에 관한 것이다.

여기에서 얇은 스트립 주조설비라 함은 물에 의해 아래로부터 냉각되는 순환 컨베이어 벨트 상에 공급 시스템을 통해서 용강(liquid steel)을 공급하는 설비를 의미한다. 공급된 용강층의 하부면은 상기 벨트와 접촉하여 응고되며, 상부는 불활성 가스하에 자유 표면으로서 응고되거나 혹은, 상부 롤러와 접촉하여 응고됨으로써 표면 품질의 향상을 달성한다. 완전 응고 후, 제조된 상기 주조물(strand) (얇은 스트립)은 순환 컨베이어 벨트를 빠져 나가며, 드라이버 (driver)에 의해서 계속 이송된다. 스트립의 주조 두께(casting thickness)(대략 10mm)는 가공-압연된(finish-rolled) 열간 스트립 (1 내지 3 mm)에 필요한 두께와, 충분한 재료특성을 얻기 위해 필요한 열간 변형에 최적으로 대응하도록 선택할 수 있다. 상기 최적의 주조 두께는 가능한 한 적은 변형가공을 통해서 요구되는 열간 변형도(degree of hot deformation)에 이르는 주조두께이다.

순환 컨베이어 벨트는, 주조물이 긴 영역에 걸쳐 마찰없이 냉각되고 지지될 수 있도록 한다. 이로 인해, 주조 설비와 압연단계 간의 직접적 커플링(coupling)을 위해 전제 조건이 되는 빠른 주조속도를 얻을 수 있으며, 통상의 강(steel)을 주조하기 위한 기본조건이 되는 높은 생산성을 달성할 수 있다.

상부 및 전면으로부터 접근할 수 있는 순환 컨베이어 벨트의 경우, 용강의 공급을 용이하게 한다. 다른 방법과 달리, 강(steel)은 두 개의 벨트 또는 롤러 사이의 좁은 틈으르 가이드될 필요가 없다.

순환 컨베이어 벨트의 운송 롤러들 사이의 영역에는, 상기 순환 벨트의 냉각을 위해, 상기 용강에 대하여 먼 쪽(facing away from the steel)에 냉각장치 (적합한 노즐을 구비한 수(水) 냉각장치)가 배열되어 있다. 그러나, 상기 냉각장치의 제공에도 불구하고, 용강을 통해 상기 벨트의 표면으로 전달되는 높은 열로 인해 상기 순환 컨베이어 벨트가 위로 만곡될 수 있다. 이러한 윗 방향으로의 만곡에 의해 스트립 표면도 그 표면에 임의의 형상을 가지게 된다. 상기 냉각장치에 이러한 상(上)방향 만곡을 방지하기 위해 부압(negative pressure)이 설정된다. 예를 들어, 이러한 압력 차이에 의해 지지롤러 상으로 순환되는 상기 컨베이어 벨트가 가압된다.

종래 기술에 따른 지지롤러 (Production of steel strip with a single-belt process, K. H. Spitzer 및 K. Schwerdtfeger, ISM 1995년 11월, 제51면)는 지지롤러를 가지는 그루브 (상기 문헌 중의 도 12)를 포함하는 종단면도, 즉 임의의 압형 성형된 표면을 구비하며, 상기 프로파일은 그 종단면에 있어, 최소 롤러직경 보다 큰 직경을 가진 부분을 가진다. 종전 기술에서, 상기 간격의 너비는 실질적으로 상기 부분들 사이의 간격을 상응하였다.

순환 벨트의 지지면 사이의 간격이 실질적으로 지지면 너비에 상응하는, 상기와 같은 롤러구조 또는 모든 다른 캐리어의 경우, 상기 순환 컨베이어 벨트 내에서, 열 부하에 의해서 발생하는 응력이 제어된 방식으로 제거되는 것이 불가능하였다. 과도하게 높은 응력에 의해 안정도의 한계를 초과하게 되면, 즉시, 상기 순환 컨베이어 벨트는 중앙 영역에서 특정한 경향을 가지고 상방으로 굽어지게 된다. 상기와 같은 순환 컨베이어 벨트의 상향 만곡은 상기 스트립의 형상에 좋지 않은 방향으로 영향을 주기 때문에, 설정된 상기 부압은 종전까지 사용되던 롤러구조에서 바람직한 결과를 낳지 못한다.

도 1은 지지롤러의 종단면도이고,

도 2는 도 1에 도시한 롤러에 이웃한 지지롤러의 종단면도이다.

따라서, 본 발명의 목적은 캐리어에 의해 정해진(defined) 면으로부터 컨베이어 벨트에 대한 최대 변형을 최소화하는 스트립 주조 장치를 제공하는 데 있다. 다시 말해서, 상방향 만곡을 감소시키기 위한 것이다.

상기 목적은 청구의 범위 제1항의 특징부에 의해서 달성된다.

본 발명에 따르면, 용강 공급부(melt feeding) 및 순환 컨베이어 벨트를 구비하고, 상기 벨트의 캐리어 대향면에 부압이 적용되는 스트립 주조장치에 있어서, 상기 캐리어는 서로 간격을 두고 배열됨으로써, 순환 벨트의 기계적 특성이 주어지고 기계적 및 열 응력이 알려진 상태일 경우, 복수개의 지지면들 사이에서 열 신장(thermal elongation)을 상쇄하는 변형 (상방향 만곡: upward curvature)이 이루어지도록 구성된다. 이 경우, 상기 상방향 만곡은 보다 작은 다수개의 만곡부로 나뉜다.

바람직하게, 상기 캐리어는 연속적이지 않은 지지면을 가지고, 상기 캐리어들 또는 상기 지지면들 간의 간격은, 간격이 측정되는 방향에서 측정하였을 때, 상기 지지면의 길이보다 훨씬 크다. 지지면들 간의 최적 간격은 부압, 알려져 있는 기계적 및 열 응력 및, 주어진 경계조건(boundary condition)과 순환 벨트의 알려져 있는 기계적 특성에 따라 결정될 수 있다. 바람직하게, 이웃하는 캐리어들의 지지면들 간의 간격은, 간격의 방향에서 측정하였을 때, 지지면의 길이보다 2배 이상 크다.

캐리어로서는 임의의 장치를 사용할 수 있다. 캐리어의 바람직한 실시양태는 압형 성형된 표면(즉, 프로파일된 표면)을 가지는 지지롤러(support roller)이다. 상기 표면은, 그 종방향 단면에 있어, 최소 롤러 직경보다 큰 직경의 섹션을 구비하며, 롤러의 종방향으로 상기 섹션의 너비는 상기 섹션들 사이의 간격보다 작다. 역으로 표현하면, 직경이 비교적 큰 섹션들 사이에, 상기 지지롤러의 종방향에서 측정한, 상기 순환 벨트를 지지하는 상기 섹션의 너비의 수배(數倍)에 달하는 간격을 제공한다. 이에 의해, 상기 순환 벨트는 더 이상 상방향으로 만곡되지 않으며, 압력차에 의해, 더 큰 직경을 가진 상기 섹션 사이의 영역을 당겨진다. 결과적으로, 상기 벨트의 상방향 만곡부가 감소되거나 혹은 커다란 만곡부 대신에 상기 순환하는 벨트의 너비 및 길이에 걸쳐 다수개의 작은 상방향 만곡부가 발생한다.

바람직한 한 실시 양태에 의하면, 보다 큰 직경의 센션들 간의 간격은 롤러의 종 방향으로 측정한 상기 섹션 너비의 2배 이상이다. 이에 의해, 보다 큰 직경의 섹션 상의 순환 벨트의 지지점 사이에 충분하게 큰 표면이 설정되어 롤러의 종방향으로 제어된(controlled) 응력 제거(stress relief)가 이루어질 수 있다.

다른 바람직한 실시형태에 의하면, 보다 큰 롤러 직경을 가진 상기 섹션은 그 종방향 단면이 실질적으로 장방형인(rectangular) 형태를 나타낸다. 이때, 상기 섹션은, 상기 롤러의 종 방향에서 측정했을 때, 그 두께가 실질적으로 상기 섹션의 너비에 상응하는 판(plate)의 형태를 취할 수 있다. 상기 형태는 상기 벨트를 보다 양호하게 지지하는 데 기여하며, 끝이 뾰족한 형태에 비해 상승된 지지면을 제공한다.

다른 바람직한 실시형태에 의하면, 상기 섹션의 실질적으로 장방형인 형상은 상기 순환벨트(2)를 접하는 그의 좁은 면이 사다리꼴 형상(trapezoidal design)을 포함한다. 이 경우, 고리형으로 지칭될 수 있는, 보다 큰 직경을 가진 상기 섹션은 그의 모서리 영역이 경사지게(angled-off) 또는 둥글게(round-off) 처리된다. 이 경우, 상기 순환 벨트는, 증가된 지지면 및 향상된 지지 효과 등 전술한 이점 없이도, 상기 롤러축으로의 압력에 보다 더 큰 영향을 받게 된다.

다른 바람직한 실시양태에 의하면, 보다 큰 직경의 섹션과 롤러축은 90°보다 작은 각을 이룬다. 이 경우, 상기에서 판으로 표시된 상기 섹션은 지지롤러에 대하여 수직이 아니라 기울어져 배열된다. 그 결과, 상기 지지면이 더 확장되게 된다. 특히, 보다 큰 직경을 가진 상기 섹션이 상기 지지롤러 축 주위를 나선형으로 뻗어 나감으로써, 개선된 횡력(trasverse force)을 유도할 수 도 있다.

본 발명에 따른 상기 캐리어 또는 지지롤러 중 하나를 배열함에 있어, 하나의 롤러 또는 일련의 캐리어의 지지면들은 이웃하는 롤러 또는 일련의 캐리어의 지지면에 대하여 변위(즉, 상쇄배열: arranged offset)된다. 이에 따라, 스트립강 표면에 각인될 수 있는 그루브형 덴트가 상기 순환하는 벨트상에 형성되는 것이 방지된다.

다른 바람직한 실시양태에 의하면, 상기 지지면들은 서로에 대하여 상쇄(offset)되도록, 하나의 롤러 또는 일련의 캐리어의 지지면들이 실질적으로 이웃하는 롤러 또는 일련의 캐리어의 지지면들 사이의 중간에 배열된다.

지지 롤러의 다른 바람직한 배열에 있어서, 이웃하는 지지롤러의 직경이 비교적 큰 섹션은 서로 각을 이루어 배열된다. 본 실시양태에서 이웃하는 지지롤러의 "판" 은 각각의 롤러축에 대하여 기울어져 위치할 뿐만 아니라 물고기 뼈와 같이 서로에 대하여 기울어져 위치한다. 상기 캐리어도 전술한 바와 같이 형성되고 배열될 수 있다.

직경이 보다 큰 상기 섹션을 판으로 표시한 것은 보호범위를 제약하고자 하는 것이 아니라 단지 그림으로 쉽게 표현하려는 것 뿐이다. 보다 큰 직경을 가진 상기 섹션은 너비가 직경보다 크도록 형성될 수도 있다. 이때, 직경이 비교적 큰 상기 섹션은 오히려 짧은 파이프의 형태를 취한다. 특히, 상기 캐리어는 개별 롤러 또는 스키드(skid)로서 실시될 수도 있다.

실시예는 도면을 통해서 개략적으로 도시된다.

도 1에는 캐리어로서, 지지롤러(1)의 종방향 단면이 도시되어 있다. 상기 지지롤러(1)는 순환 벨트(2)의 폭 전체를 가로질러, 즉 주조된 얇은 스트립 (3)의 운송방향에 대하여 횡방향으로 (traversely) 연장되어 있다. 상기 지지롤러(1)는 최소의 롤러직경(5)에 비해 증가된 직경의 섹션(4)을 가진다. 상기 섹션(4)의 너비(a)는 상기 섹션(4)의 간격(b)보다 작다.

도 2에는, 도 1의지지 롤러(1)에 이웃한 지지롤러(1′)를 도시하였다. 도 1에 도시된 섹션(4)의 자취를 점선(도 1)으로 도시하였으며, 상기 자취를 도 2에 다시 점선으로 옮겨 놓았다. 즉, 상기 롤러(1)의 섹션(4)의 자취는 상기 롤러(1′)의 섹션(4′) 사이의 중간에 위치하고 있다. 상기 섹션 (4 또는 4′)은 도시된 세로 점선에서 실질적으로 장방형의 형태를 가진다. 상기 섹션은 바람직하게는 그의 좁은 면에 경사면 (bevel) 또는 챔퍼(chamfer)(6)를 가지는 바, 여기에서는, 실질적으로 사다리꼴 횡단면으로 나타난다. 상기 각각의 롤러의 섹션 (4 또는 4′) 사이에서 상기 순환 벨트(2)는 롤러축을 향해 약간 굽어져 있다. 이처럼 비교적 작은 만곡부(curvature)는 첫 번째 접근에서는 주조된 얇은 스트립(3)에 각인되지 않거나, 혹은, 본 발명에 의하지 않을 경우, 거의 롤러의 전체 길이에 걸쳐 연장되어 있을 상방향 만곡에 비교할 때, 무시할 수 있는 것이다.

Claims (8)

1. 용강(melt)을 공급하는 용강 공급부(melt supply),

   상기 용강이 공급되고, 하부의 물에 의해 냉각되는 순환벨트(2) 및,

   상기 순환벨트(2)를 지지하기 위한 캐리어를 구비하고,

   상기 벨트(2)의 캐리어 대향면에, 냉매에 의해 부압(vacuum)이 가해지는 스트립 주조장치로서,

   상기 캐리어는 복수개의 연결되지 않은 지지면(contact face: 2')을 구비하고 프로파일 표면(profiled surface)을 가진 지지롤(1)로 이루어지고,

   상기 지지롤(1)의 프로파일은, 그의 종방향 단면에 있어, 롤의 최소 직경보다 큰 직경의 섹션들(4, 4')을 포함하며, 상기 섹션들(4, 4')의 너비(a)는 상기 섹션들(4, 4') 사이의 간격(b) 보다 작고,

   상기 지지면(2')들은, 간격 측정 방향으로 측정된 상기 지지면들의 길이보다 큰 간격을 두고 이격(spacing)되어, 상기 지지면들 사이에서 상기 순환벨트(2)의 만곡이 발생하여 열적 신장(thermal lengthening)을 보상하며,

   지지면(2')들은, 하나의 지지롤의 섹션(4)이 인접하는 지지롤의 섹션(4')과 오프셋(offset)되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 스트립 주조장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 지지면들 사이의 간격은, 상기 간격 방향으로 측정된, 상기 지지면의 길이의 2배 이상인 것을 특징으로 하는 스트립 주조장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 섹션(4, 4′)들 사이의 간격 (b)는 상기 섹션의 너비 (a)의 2배 이상인 것을 특징으로 하는 스트립 주조장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 섹션(4,4′)은, 상기 지지롤의 종방향 단면에 있어, 장방형 형상을 취하는 것을 특징으로 하는 스트립 주조장치.
5. 제3항에 있어서,

   상기 섹션(4,4′)의 상기 장방형 형상은, 상기 순환벨트(2)와 접하는 좁은 면에서, 사다리꼴 형상(trapezoid)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스트립 주조장치.
6. 제1항, 제2항 또는 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 섹션들(4,4′)은 상기 지지롤(1)의 축과 각을 형성하는 것을 특징으로 하는 스트립 주조장치.
7. 제1항, 제2항 또는 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 지지롤의 상기 섹션(4)이, 이웃하는 지지롤의 섹션들(4′) 사이의 중심에 배열되는 것을 특징으로 하는 스트립 주조장치.
8. 제7항 있어서,

   이웃하는 지지롤의 섹션(4,4′)이 서로에 대하여 각을 가지고 배치되는 것을 특징으로 하는 스트립 주조장치.