KR100550239B1 - 얇은 스트립의 연속주조 설비 및 연속주조 방법 - Google Patents

Abstract

얇은 스트립(14)을 연속으로 주조하기 위한 연속주조 설비로서, 두 개의 주조 롤(6,7)을 갖는 몰드(8)를 가지며, 이 때 스트립과 같은 스트랜드(14)가 두 개의 반쪽 쉘(12)로부터 일체로 되어, 상기 주조 롤(6,7)에 의해 형성된 닙(13)에서 수직 하방으로 빠져 나오도록 되고, 여기에서 스트랜드(14)가 몰드(8)로부터 수직방향으로 나와서 대략 수평한 위치로 되도록 하기 위한 휨 지지 수단(16)이 닙(13) 하부에 제공되는 연속주조 설비에 있어서,

큰 굽힘 응력 혹은 소성 변형없이 상기 스트랜드(14)를 수직선 방향에서 수평선 방향으로 부드럽게 이송시키기 위하여, 판 상 구조의 휨 지지 수단(16)은 큰 면적에 걸쳐 상기 스트랜드(14)를 지지하는 표면을 갖는다.

연속주조 설비, 연속주조 방법, 스트랜드, 닙, 주조 롤, 휨 지지 수단

Description

얇은 스트립의 연속주조 설비 및 연속주조 방법 {CONTINUOUS CASTING INSTALLATION AND METHOD FOR CONTINUOUS CASTING OF A THIN STRIP}

본 발명은 얇은 스트립 특히 두께 20 mm 이하의, 바람직하게는 1 내지 12 mm 사이의 두께를 갖는 강철 스트립의 연속주조를 위한 연속주조 설비 및 연속주조방법에 관한 것으로, 특히 두 개의 주조 롤(casting roll)을 갖는 몰드를 포함하며, 두 개의 반쪽 쉘(half-shell)이 단일의 스트립과 유사한 스트랜드(strip-like strand)로 결합되어 상기 몰드의 주조 롤에 의해 형성된 닙(nip) 사이로 수직 하측 방향으로 빠져나오고, 휨 지지 수단이 닙 아래에 제공되어 몰드로부터 수직으로 빠져나오는 스트랜드를 대략 수평방향으로 휘어지게 하는 연속주조 설비 및 연속주조 방법에 관한 것이다.

구조체의 높이를 낮추고 비용을 절감하기 위해, 이러한 유형의 연속주조 설비 상에서의 스트립 주조는 가능한 한 자연스럽게 수직방향에서 스트랜드의 배출방향인 수평방향으로 휘어져야 한다. 닙에서 새로이 고체화된 스트립 내부의 자중에 의한 인장하중을 낮추기 위해 스트립을 지지하는 것이 또한 바람직하다.

일 측면에서 보면, 이러한 자연스러운 휘어짐은 반드시 제품을 보호할 수 있어야 한다. 외측의 섬유성분에서의 과도한 굽힘 응력 혹은 스트립을 냉각할 때의 과도한 소성변형은 반드시 없어야 하고, 주로 스트립 가장자리 지역에서 일어나는 스크래치 혹은 고착현상을 없애기 위해 딱딱하거나 거친 표면 혹은 뾰족한 가장자리를 따라 일어나는 미끄럼 마찰도 피해야만 한다.

한편, 휘어짐은 상류방향으로 일어나는 주조과정에 최소한의 손상만 주도록 되어야 한다. 보통, 하류측에 위치하는 제어장치(예를 들면, 드라이버)는 몰드로부터 추출되는 스트립이 제품에 손상을 주지않고 일어나게 한다. 이 드라이버는 위치제어를 이용하여 적절히 기능한다. 이것은 스트립의 위치 변화(루프 형태가 증가 혹은 감소한다)로 나타나는 주조속도의 변화가 상술한 드라이버(매스터-슬레이브 제어이론)에 의해 수정되어야만 한다는 것을 의미한다. 드라이버의 이러한 수정동작은, 예를 들면 이제 막 닙(nip)을 떠나는 고온 스트립에 인장 응력, 압축 변형 혹은 좌굴 변형을 유발하는 식의 상류의 주조 작업과정에 영향을 주어서는 안된다. 장력 제어는 매우 고온의 스트립(낮은 인장강도)을 파열시킬 위험이 있다는 점에서 적절하지 않다.

미끄럼 마찰력을 낮추고 스크래치(scratch) 혹은 스트립의 휨 지지 수단에로의 고착현상을 피하기 위하여, 스트립을 선형으로만 지지하는, 즉, 몰드를 떠나는 즉시 완전히 고체화되는 스트립의 길이방향 상에서 스트립을 선형으로 지지하는 스키드(skid)를 사용하는 것이 알려져 있다.

앞서 기술한 바와 같은 종류의 연속주조 설비가 JP-A 63-30158 에 개시되어 있다. 여기에서, 또한 "키싱 포인트(kissing point)"로 언급되는 주조 롤 몰드의 닙을 수직으로 빠져나오는 스트랜드는 두 개의 지지수단으로 형성된 지지수단에 의해 양측에서 지지되는데, 두 개의 지지수단은 서로 평행하게 배치된 예를 들면, 무한 체인 벨트등의 컨베이어 벨트 유형의 구조물이고, 스트랜드의 이동은 소정의 수직 영역 위로 제한된다. 이러한 제한 다음으로 스트랜드를 수직 방향으로부터 대략적인 수평 방향으로 휘어지게 하기 위한 원호형 가이드가 제공되는데, 이 가이드는 대략 1/4 원을 넘도록 연장된 원호이다.

JP-A 63-30158 에 따르면, 휘어짐이 제품 혹은 주조공정에 손상을 주지 않을 것이라고 확신하기 어려운데, 몰드 바로 아래에 배치된 컨베이어 벨트와 유사한 지지수단, 및 그 다음에 배치되고 온라인 상에 직접 배치된 핀치 롤 혹은 롤이 스트랜드의 추출에 영향을 미칠 것이라는 점은 더욱 그렇게 만든다. 또 다른 큰 단점은 스트립을 파열시킬 위험 때문에 몰드와 무한 체인 벨트 사이에서 장력 조절이 불가능하다는 것과, 또한 스트립의 좌굴 위험성 때문에 위치 조절을 할 수 없다는 것이다. 또한, 스트랜드를 수직에서 수평으로 휘어지게 만드는 원호형 가이드를 따른 미끄럼 마찰력이 균일하도록 하기가 불가능하다. 따라서, 스트랜드는 몰드 내의 주조공정에 예기치 않게 영향을 주어 주조공정 동안에 외란을 일으킬 수 있는 힘의 요동에 노출되어 있다.

또한 통상의 연속 슬랩 주조기술의 모방형태인 모터 구동 롤을 갖는 롤러 테이블이 JP-A 56-119607 에 개시되어 있다. 그러나, 이러한 해결책은 피동 롤러 테이블이 비용이 많이 들기 때문에 실익이 없는데, 특히 롤이 피동되어야만 하고 내부 냉각장치를 구비해야만 한다는 것 때문에 더욱 그렇다. 또한, 바람직하지 못한 롤러와 스트립 사이의 상대 운동을 없애 이에 의해 스트립이 손상받는 것을 피하기 위하여, 모든 롤이 주조 롤에 동기되어 움직이는 것이 필요한데, 이러한 필요성은 제어 공학 측면에서 많은 경비, 비싼 구동 메카니즘, 및 강한 모터등을 필요로하여 부가적인 비용이 들게 한다. 또한, 심지어는 롤의 가장 급속한 반응작용과 함께 경미한 속도 변화가 일어날 수 있고, 실질적인 최적의 지지 효과를 얻기 위하여 스트립을 기하학적으로 정확하게 정의된 위치에 유지하기도 힘들다.

또한, 한 쌍의 주조 롤과, 스트립을 앞쪽으로 이송하는 제1 핀치롤러 쌍 사이에 제공되는 연속주조 작업동안 자유롭게 매달려있는 스트립 루프에 대한 것이 EP-B 0 540 610, EP-A 0 726 112 및 EP-A 0 780 177 에 개시되어 있는데, 이것은 주조 시작 시에 스트립 루프의 크기가 주조 조건의 함수로서 자동적으로 조절된다는 장점을 갖는다. 그러나, 이 방법의 단점은 스트랜드가 어떠한 지지장치도 가지고 있지 않고, 즉 전적으로 지지되어 있지 않고, 스트랜드의 전체 중량은 닙, 즉, 키싱 포인트에 위치되어 있는 가장 고온의, 따라서 가장 취약한 스트립 단면에 의해 지탱되어 있다는 것이다. 이것은 스트립의 균열 혹은 파열이라는 높은 위험성을 결과시키고 있다. 또한, 이러한 설비의 시작동작은 바람직스럽지 못한데, 그 것은 더미 바 헤드(dummy bar head)를 사용하여서만 행해질 수 있기 때문이다. 더미 바 헤드 없이 시작동작을 가능하게 하기 위해서는, 예를 들면 EP-A 0 780 177 및 EP-A 0 726 112 에 기술된 바와 같은 시작 스키드(skid)를 가질 필요가 있다.

US-A 5,350,009 로부터 스트랜드와 함께 추출방향 상에서 움직이는 지지 벨트 위에 스트랜드가 위치되도록 하는 특허청구범위 제1항의 전제부에 따른 연속주조 설비를 알 수 있는데, 여기에서 벨트는 스트랜드에 권취되었다가 나중에 다시 분리되어진다. 스트랜드를 지지 벨트로 안내하기 위하여, 몰드 아래에 원호형 런너(arcuate runner)를 위치시켜 스트랜드의 시작부분을 지지 벨트로 향하도록 하는 내용을 또한 상기 문서로부터 알 수 있다. 스트랜드가 지지 벨트와 함께 움직이기 시작하면, 런너는 스트랜드로부터 떨어진 정지 위치에 위치된다. 이러한 유형의 연속주조 설비는 구조상 복잡하고 다루기 까다로운데, 특히 스트랜드와 함께 움직이는 지지 벨트가 제공되어야 할 때 더욱 그러하며, 벨트는 적어도 연속으로 주조되는 스트랜드의 길이 이상을 가져야 한다. 이 벨트는 스트랜드와 함께 동기되어 움지여야할 뿐만 아니라 지지 벨트를 스트랜드로부터 이격시키기 위하여 몇 번에 걸쳐 권취하거나 이격시켜야 할 필요가 있다. 이러한 지지 벨트를 포함하는 연속주조 설비는 높은 투자비용, 및 높은 작업비용을 포함하고 있다. 또한, 원호형 런너는 제조가 어려우며, 특히, 런너가 냉각수단을 구비하여야 할 때 더욱 그러하다. 또한, 이러한 유형의 런너는 넓은 영역의 지지를 제공하지 않아서 매우 얇은 고온 주조 스트랜드 스트립에는 양호한 지지가 제공되지 않으며, 상기 문서에 따르면 얇은 고온 주조 스트랜드 스트립은 특히 원호형 런너가 사용되는 초기 상태에서 문제를 일으킨다.

본 발명의 목적은 상술한 단점을 없애고 큰 인장 하중, 큰 굽힘 응력 및 주요 소성 변형없이 몰드에서 빠져나온 스트랜드, 즉 고온의 주조 스트립이 수직 방향에서 수평방향으로 휘어질 수 있게 하는 상술한 바와 같은 종류의 연속주조 설비를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이 목적은 휨 지지 수단이 판형 구조물로 되어 있고, 넓은 면적에 걸쳐, 바람직하게는 전체 폭에 걸쳐 스트랜드를 지지하는 면을 구비한다는 점에서 달성된다.

본 발명을 부각시키는 문제 해결의 장점 뿐 만 아니라, 이러한 유형의 설비는, 주조가 냉온 스트립을 사용하지 않고 시작되더라도, 즉 주조가 스타터 바(starter bar) 혹은 더미 바(dummy bar) 없이 시작되더라도, 고온 스트립의 선단이 휘어질 수 있고 제 1 드라이버까지 이송될 수 있다는 장점을 제공한다. 또한, 주조되는 주조 스트립을 주조 품질의 함수로서 냉각하거나 또한 과냉을 방지할 수 있고, 이러한 목적을 위해서 예를 들면, 구리 혹은 구리합금으로 된 것과 같은 열 전도표면, 혹은 가능하다면 세라믹으로 된 것과 같은 단열 표면이 휨 지지 수단에 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 이러한 휨 공정, 및 스트랜드의 조심스런 처리의 결과로서 주조과정상에 단지 경미한 영향만이 나타나고, 주조속도의 변화의 경우, 주조공정에 영향을 주지않고 간편한 스트랜드 이송 제어가 가능하다. 이것은 가스 통과 채널이 휨 지지 수단의 표면으로 개방되어 있고 가스 이송수단에 연결가능하기 때문에 달성되어진다.

수치적 계산을 통해 본 발명의 연속 주조 설비를 이용했을 때 스트랜드상의 하중이 종래의 기술과 비교했을 때 스트랜드에 작용하는 인장 응력에 있어서 40% 이상 경감될 수 있다는 것을 보여주고 있다. 본 발명에 따른 연속주소 설비를 EP-B 0 540 610 에 기술된 바와 같은 자유롭게 매달려 있는 루프를 포함하는 설비와 비교했을 때에는, 스트랜드는 매우 큰 크기로 경감되어진다.

스트랜드를 형성하는 얇은 멜트층을 수용하기 위하여 멜트 출구를 구비하는멜트 수용기를 포함하는 수평 연속주조 설비를 위한 스트랜드 지지수단이 AT-B 402 266 에 알려져 있는데, 여기에서는 주조 표면이 상기 멜트 출구를 지나서 이동할 수 있게 되어있다. 이 스트랜드 지지 수단은 매우 얇은 스트랜드의 외피조직과 스트랜드 지지 수단 사이의 마찰력을 경감시키기 위하여 가스 이동 수단에 연결될 수 있는 가스 통과 채널을 구비하고 있다. 이러한 방법으로, 스트랜드와 스트랜드 지지 수단 사이에 가스 완충기를 생성하여 여전히 매우 얇은 외피조직과, 그 위에 위치된 멜트를 갖는 스트랜드가 거의 마찰없이 스트랜드 지지 수단위에 안내되도록 하여 크랙 혹은 스코어링(scoring)등의 발생을 방지하는 것이 가능하다.

바람직한 실시예에 따르면, 열전대(thermocouple)가 휨 지지 수단의 표면 하부에 제공되어 상기 면 위에서의 스트랜드의 베어링 지점을 결정하기 위한 센서로서 기능한다.

또 다른 실시예에서는 휨 지지 수단, 센서, 바람직하게는 적외선 센서가 휨 지지 수단 상에서의 스트랜드의 베어링 지점을 결정하기 위해 제공된다.

본 발명에 따르면, 휨 지지 수단은 스트랜드 추출 방향 상에 연속적으로 배치된 두 개의 혹은 다수의 판형 부품을 포함하며, 수평한 방향에 대해 경사지게 배치되는데, 여기에서 휨 지지 수단 혹은 적어도 그 일부는 10°내지 60°, 바람직하게는 15°내지 40°사이에서 수평한 방향에 대해 적절하게 경사져 있다.

휨 지지 수단 혹은 적어도 그 일 부품은 조절수단에 의해 수평한 방향에 대 해 경사지게 배치되는 것이 가능하다는 장점을 갖는다.

특히, 조심스런 휨 동작은 휨 지지 수단이 스트랜드와 대향하는 측면 상에서 오목형상 구조로 되어 있는 경우에 달성되는데, 이때 휨 지지 수단은 오목형상 및 평면부분을 적절히 갖는다.

또 다른 바람직한 실시예에서 휨 지지 수단은 몇 개의 부품으로 구성되고, 이 부품들은 수평축에 대해 서로 다른 경사각을 갖도록 배치되는데, 이 때 휨 지지 수단의 적어도 하나 이상의 개별 부품은 조절 수단에 의해 휨 지지 수단의 다른 부품에 대해서 개별적으로 및 독립적으로 수평축에 대해 기울어질 수 있다는 것으로 특징된다. 또한, 휨 지지 수단의 개별 부품은 서로 힌지 결합되어 있는 것이 바람직하다.

가스 이동 수단은 불활성 가스 혹은 공기와 같은 가스, 즉 가스 통과 채널을 통해 이동될 가스를 가압하는 수단으로 구성된다. 다른 적절한 실시예에 따르면, 가스 이동 수단은 가스 통과 채널을 통해 이송될 가스에 마이너스 압력을 가하는 수단으로 구성된다. 이것은 연속 작업 동안에 스트랜드가 휨 지지 수단과 접촉 유지되는 것을 가능하게 하여, 특히 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라 휨 지지 수단 혹은 적어도 그 일부의 표면이 열전도성이 높은 재료 특히 구리 혹은 구리합금으로 되어있는 경우 스트랜드의 완전한 냉각을 보장할 수 있다. 이 재료는 합금의 Cr 혹은 Ni 층, 혹은 세라믹층과 같이 내마모성이 있는 것이 바람직하다.

휨 지지 수단 혹은 적어도 그 일 부품은 내부 냉각장치 특히, 내부 액체 냉각장치를 구비하는 것이 바람직하다.

스트랜드의 과냉을 피하기 위하여, 휨 지지 수단의 표면 혹은 적어도 그 일부는 세라믹과 같은 단열 재료로 형성되는 것이 바람직하다.

가스 소비를 줄이고 소용량의 가스 이동 수단만으로 운전될 수 있도록 하기 위해, 그 입구가 휨 지지 수단의 표면으로 개방된 가스 통과 채널은 휨 지지 수단의 스트랜드 지지면의 0.01% 내지 20%, 바람직하게는 0.1% 내지 5%의 총 단면적을 차지하는데, 여기에서 그 입구가 휨 지지 수단의 표면으로 개방된 가스 통과 채널의 각각은 1 내지 50 mm², 바람직하게는 5 내지 30 mm² 의 단면적을 갖는다.

스트랜드 추출 방향에서 이동하는 가스 스트림(stream)이 형성되도록 가스 통과 채널의 입구가 지향된다면 주조공정에 도움을 주는 가스 완충기의 생성이 확실하게 된다.

제1항에 따른 연속주조 설비를 조작하는 방법은 미리 설정되는 압력이 가스 통과 채널을 통한 가스의 적절한 흡입 및/혹은 이동을 통하여 스트랜드의 하면과 휨 지지 수단 사이에서 조절되는 것을 특징으로 한다. 이러한 방법으로, 스트립과 테이블의 표면 사이의 마찰, 나아가 지지 효과가 특히 매우 큰 경사각에서의 고온 브리틀(brittle) 주조작업에서 증가될 수 있다.

모든 가스 통과 채널에 혹은 그 일부에만 흡입력 및/혹은 공급력을 작용시킴으로써, 중립점을 형성하는 것이 가능한데, 중립점은 스트랜드에 존재하는 것으로 중립점에서는 스트랜드가 몰드 밖으로 이송되어 가능한한 몰드에 근접하는, 즉, 가능한한 닙에 근접하는 위치로 수평으로 휘어질 때 어떠한 인장 혹은 압축력도 발생 하지 않아서, 스트랜드는 최고온에서 인장력 및/혹은 압축력에 의한 가장 적은 응력을 갖게 된다.

이하, 도면을 참조하고 두 개의 실시예를 이용하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 각각의 실시예에 따른 연속주조 설비를 도시하는 도면.

도 3은 도 1 및 도 2 의 상세 단면도.

도 4는 다이어그램을 이용하여 몰드 하부에 있는 스트랜드의 위치를 제어하는 방법을 개략도.

도 5는 본 발명에 따른 연속주조 설비의 또 다른 실시예를 나타내고 있는 도면.

도면부호(1)는 그 하부 개구(4)를 통하여 용탕(2)이 턴디쉬(tundish;3)내로 유입되는 주조 레이들(foundry ladle)을 지정하는데 사용된다. 턴디쉬(3)는 그 하부의 한 곳에 삽입된 주입 통로(pouring channel; 5)를 구비하며, 주입 통로(3)는 두 개의 주조 롤(6,7)을 갖는 몰드(8)로 돌출되어 있다. 주조 롤(6,7)은 상세하게 도시되지 않았지만, 내부 냉각장치를 구비하며, 그 단부에서 측판(9)에 의해 덮혀있어, 그 내로 돌출하는 주입 통로(5)를 갖는 용탕의 액체 섬프(sump;10)가 주조 롤(6,7) 사이에 형성될 수 있게 한다. 주조 롤(6,7)의 말단면에 배치된 측판(9)은 주조 롤(6,7)의 말단면에서 간접적으로 접하여 용탕(2)이 몰드(8)를 벗어나는 것을 방지한다.

주조 롤(6,7)의 원통 표면에서는 개별 스트랜드 쉘(12)이 각각 형성되어 관련된 주조 롤(6,7)의 원주를 따라 점진적으로 두꺼워진다. 주조 롤(6,7) 사이에 존재하는 닙(또한 키싱 포인트라고도 불려지는;13)에서, 스트랜드 쉘(12)은 서로에 대해서 가압되어 스트립과 유사한 스트랜드(strip-like strand;14)가 형성된다. 닙(13), 즉 키싱 포인트에서, 이 스트랜드(14)는 개별 강의 재질에 따라 1200℃에서 1400℃ 사이의 온도를 갖는다.

닙(13)의 수직 하방에 휨 지지 수단(16)이 제공되어 몰드(8)를 빠져나오는 스트랜드(14)를 수평한 방향으로 휘어지게 만드는데, 이 때 스트랜드(14)는 휨 지지 수단(16)을 통해 하측으로 활주한 후 한 쌍의 핀치 롤(17)로 이송되어지고, 이 한 쌍의 핀치 롤(17)을 통과한 후에는 상세하게 도시되지는 않았지만 통상의 방법으로, 예를 들면, 직결된 롤링 수단(rolling means) 혹은 코일링 수단(coiling means)으로의 이송과 같이 수평 안내장치를 따라서 전방으로 안내된다.

도시된 전형적인 실시예에 따르면, 휨 지지 수단(16)은 일체형으로 구성되어 있고, 지지 영역이 판 형상을 취하고 있으며, 핀치 롤 스탠드(15) 상에 배치된 서스펜션(suspension;18)을 갖는데, 여기에는 판(19)이 조인트(20)를 통해 연결되어 있다. 이 판(19)은 접근하는 스트랜드(14)를 향해 굴곡진 오목 단부(21)를 그 자유단에 구비하는데, 이 때 휨 지지 수단(16)의 자유단은 닙(13)을 넘어 연장되어 있어서 몰드(8)를 빠져나오는 스트랜드(14)가 휨 지지 수단(16) 상에 확실하게 수용되게 한다. 휨 지지 수단(16)은 수평축에 대해 상대적으로 경사지도록 배치되어, 예를 들면, 압력 매체 실린더(pressure medium cylinder)와 같이 구조된 조절 수단(22)에 의해 어떤 범위, 바람직하게는 10°내지 60°, 구체적으로는 15°내지 40°의 범위 내에서 수평축에 대해 상대적으로 경사지게 될 수 있다. 휨 지지 수단(16) 위에서의 스트랜드의 가능한 위치가 점선으로 도 1 및 도 2에 도시되어 있다. 휨 지지 수단(16)은 그 전체 폭에 걸쳐 스트랜드(14)의 폭 방향 상에 연장되어 있어서, 큰 면적의 스트랜드가 휨 지지 수단(16)상에 놓일 수 있게 한다. 변형예로서, 스트랜드(14)보다 약간 좁게 될 수도 있는데, 이 경우 스트랜드(14)의 경계는 자유롭게 돌출하게 된다.

그 표면(25)에서 휨 지지 수단(16)은 적어도 하나 이상의 가스 이동 수단(26)에 연결가능한 가스 통과 채널(23)을 구비한다. 따라서, 불활성 가스 혹은 공기와 같은 가스는 가스 통과 채널(23)을 통해 선택적으로 스트랜드(14)의 하면(24)과 휨 지지 수단(16)의 표면(25) 사이에 공급될 수 있다. 가스 통과 채널(23)을 통해 가스(공기)를 빨아들여서 마이너스 압력을 형성함으로써, 스트랜드의 하면(24)과 휨 지지 수단(16)의 표면(25)이 완전하게 접촉하여, 바람직하게는 내부 냉각장치(29)를 구비하는 휨 지지 수단(16)에 우수한 냉각 효과를 줄 뿐만 아니라(이 경우 휨 지지 수단의 상부층(30)은 구리 혹은 구리 합금과 같은 열전도성이 높은 금속으로 형성된다), 또한 스트랜드를 이탈시키는 움직임에 반대되는 특정 크기의 마찰력이 얻어질 수 있게 한다.

가스 이동 수단(26)은 과압력(overpressure)을 형성하고 마이너스 압력을 제공할 목적으로 제어 수단(27)을 통해 적절하게 활성화되거나 비활성화될 수 있다. 스트랜드(1)의 하면(24)과 휨 지지 수단(16)의 표면(25) 사이에서의 미리 설정된 마찰력을 조절함으로써, 휨 요소의 지지효과가 또한 증가되는데, 특히, 휨 지지 수단(16)의 경사각(α)이 클수록 보다 증가된다. 보다 큰 경사각(α)은 베어링 지점(35)을 보다 높이 위치시킴으로써 스트랜드의 자유 지지부 길이를 보다 짧게(나아가서 스트랜드의 질량을 보다 작게)할 수 있게 한다. 그러나, 표면(25)의 경사각(α)이 커진 결과로서, 스트랜드(14)에 대한 지지 효과는 표면(25)을 따른 마찰력이 작은 환경에서는 감소할 것이다(증가된 가스 소비량). 마찰력(마이너스 가스 압력으로의 보다 줄어진 가스 소비량 환경에서)을 증가시킴으로써, 지지 효과는 성공적으로 증가될 수 있다. 특정의 경사각(α)과 조합시켜 특정의 마찰력을 조절함으로써, 최적의 지지효과가 간단한 방법으로 스트랜드(14)에 주어질 수 있고, 따라서 닙(13) 영역에서 스트랜드(14)에 작용하는 인장응력은 최소화 될 수 있다.

주조 속도가 변하면, 핀치 롤(17)의 원주 속도를 적절히 다시 조정함으로써, 스트립의 이동 곡선 혹은 스트랜드의 이동 곡선을 일정하게 할 수 있다. 휨 지지 수단(16)의 본질적인 특징, 즉, 그 구성은 휘어지는 지점에서 조정되는 스트랜드 곡률반경(31)이 스트립 두께(32)의 100배 값보다 결코 작아서는 안된다는 것인데, 특히 민감한 재질의 경우에서는 스트립 두께(32)의 200배 값보다 결코 작아서는 안 된다.

도 2에 도시된 실시예에 따르면, 제조상의 이유로 휨 지지 수단(16)은 스트랜드의 추출 방향 상에 연속으로 배치된 다수의 판형 요소를 포함하는 횡방향 도안으로 구성된다. 이 경우, 휨 지지 수단(16)은 회전 조인트(34)를 통해 그 상단이 핀치 롤 스탠드(15)가 아닌 정지 지지체(33)에 설치된다. 여기에서도, 압력 매체 실린더(22) 혹은 조절 스핀들 등과 같은 다른 조절 수단이 휨 지지 수단(16)의 경사를 조절하는 기능을 한다. 본 실시예는 스트립의 선단을 한 쌍의 핀치 롤(17)로 안내하기 위하여, 주조 공정이 냉간 스트립을 사용하지 않고 시작되면, 주조 강이 보다 크랙이 일어나기 힘든 등급일 때 휨 지지 수단(16)은 주조 작업의 시작 시에만 도 2에 도시된 위치에 있을 필요가 있다는 장점을 갖는다. 주조 공정이 안정적으로 되면 휨 지지 수단(16)은 회전되어 나와버릴 수 있지만, 주조 강이 파열되기 쉬운 등급일 때에는, 휨 지지 수단(16)은 주조 공정 중이라 할 지라도 도 2에 도시된 위치에 남아있게 된다. 다시, 가스 통과 채널(23)은 동일한 방법으로 상부층(30)에 제공되어 스트랜드(14)와 휨 지지 수단(16)의 표면 사이에 과압력 혹은 마이너스 압력을 형성한다.

도 4는 한 쌍의 핀치 롤(17)의 속도를 제어하는 제어 회로를 도시한다. 주조 공정의 속도 변화 때문에, 즉, 사용 중 주조 롤(6,7)의 회전 주파수 변화 때문에, 스트랜드가 몰드(8) 하부에서 대략적으로 일정한 위치에 있게 하고, 나아가서 균일한 하중, 즉, 스트랜드에 균일하게 인장력이 작용하도록 하고, 또한 스트랜드의 파열 및 좌굴의 위험을 없애기 위해 핀치 롤(17)의 회전 주파수를 제어할 필요가 있다. 주조 공정의 속도 변화, 즉, 주조 롤(6,7)의 회전 주파수 변화는 외란 변수(Z)로 작용한다. 보정 변수(Y)는 핀치 롤(17)의 구축(驅逐) 속도이다. 센서(S)에 의해 검사되는 스트랜드(14)의 위치, 예를 들면, 휨 지지 수단(16) 상의 스트랜드(14)의 베어링 지점(35)은 제어 변수 및 측정가능한 변수(X)로서 사용된다. 명령 변수(W)는 스트랜드(14)의 위치에 대한 기설정된 값인데, 여기에서 용어 스트랜드(14) 위치의 설정값 이라는 것은 스트랜드가 이상적인 곡률임을 가정한다는 의미인데, 여기에서 이상적인 곡률은 스트랜드의 곡률의 반경(31)은 기설정된 최소값보다 작지 않고, 스트랜드가 아주 큰 인장응력을 경험하거나 아주 큰 좌굴 응력하에 있지 않을 것이라는 것이 또한 확실하게 되는 값이다. 설정값과 실제값의 차이, 즉, W - X 는 편차 X_d를 구성한다. MU1 및 MU2는 변환기를 의미하는데, 이 때 MU1 은 스트랜드(14)의 위치의 설정값에 대한 측정 신호를 발사하고 MU2는 센서(S)에 의해 검출되는 바와 같은 스트랜드(14)의 위치에 대응하는 측정신호이다. 점선으로 둘러싸인 도 4 의 영역은 자동 제어기(R)를 의미한다.

이 회로는 압축 응력 혹은 인장 응력의 어떤 응력도 보이지 않게 되는 중립점이 닙(13) 가까이로 이동 및 유지되도록 하여, 스트랜드(14)가 전체 주조 공정 동안에 가능한한 변형이 적거나 혹은 스트랜드가 가장 위험한 상황, 즉, 가장 고온일 때, 다시 말해서 몰드(8)로부터 빠져나온 직후에 가능한 가장 약한 힘에 노출되게 한다.

도 1 에 따르면, 스트랜드(14)의 위치를 검출하기 위한 센서(S)가 휨 지지 수단(16) 상에 스트랜드(14)의 베어링 지점(35)을 검출하기 위해, 휨 지지 수단(16)의 측방으로 제공된다. 도 1 에 따르면, 이러한 센서(S)는 예를 들면 적외선 센서로 설계된다. 스트랜드(14)의 실제 위치는 이러한 센서(S)를 통해 검출 될 수 있다.

변형예로서, 스트랜드(14)가 처음으로 휨 지지 수단(16)의 표면(25)에 접촉하는 곳인 베어링 지점(35)이 예를 들면 도 3에 도시된 바와 같이 표면(25) 하부에 일체로 형성된 센서(S)를 통해 검출될 수 있다. 여기에서, 센서(S)는 열전대(thermocouple)로 설계되었다.

본 발명은 도면에 도시된 전형적인 실시예에 국한되지 않으며, 예를 들면 전체 휨 지지 수단(16)이 연속 주조 설비 상에 고정 배치될 수 있는 것 처럼 다양한 관점에서 수정가능하다. 휨 지지 수단(16)의 경사를 조절하는 주 이유는 특히 고온 브리틀 강 등급에 대해 최적의 스트립 이동 곡선을 확실하게 하기 위한 것이다.

휨 지지 수단(16)은 또한 두 개 이상의 부품을 포함하는 다수의 부품으로 구조될 수 있는데, 이 때 적어도 일 부품, 즉, 주조 방향의 첫 번째에 배치된 부품은 경사가 변할 수 있다. 이 경우, 휨 지지 수단(16)의 개별 부품은 서로에 대해 적절하게 힌지 결합 되어진다.

또한, 연속주조 설비 상에서 주조될 고온-브리틀이 아니면서 예민함이 적은 강 등급에 대해서는, 도 1 에 따라 구성된 휨 지지 수단(16)을 시작 상태 후에, 예를 들면, 정지 작업 조건에 도달한 후에 스트랜드로부터 이격된 정지 위치로, 예를 들면 접어버리는 경우와 같이 이송시키는 것을 생각할 수 있다.

도 5 에 따라서, 휨 지지 수단(16)은 각각이 베이스에 회전가능하게 설치된 두 개의 판형상 부품(16', 16")을 포함할 수 있는데, 여기에서 닙 지점(13) 직 하방에 배치된 일 부품(16')은 다른 부품(16")보다 높은 위치에서 베이스에 힌지결합된다. 두 부품(16',16")은 전과 동일한 방법으로 베이스에 설치된 압력 매체 실린더(22)에 의해 회전가능한데, 즉, 두 부품(16',16")이 서로 보완하여 연속면을 형성하는 실선으로 그려진 위치(I)로부터 실선으로 도시된 위치(II)로, 및 그 반대로 회전가능하다. 반대방향으로 지향된 두 회전가능한 판형상 부품(16',16")의 말단 영역(36)은 이빨의 맞물림처럼 물려, 두 부품(16',16")이 실선으로 도시된 도 5 의 위치(I)로 회전되었을 때 계단형상이 없는 연속된 활주면이 형성된다.

Claims (28)

1. 두께 20 mm 이하의 얇은 강철 스트립(14)을 연속으로 주조하기 위한 연속주조 설비로서, 두 개의 주조 롤(6,7)을 갖는 몰드(8)를 가지며, 이 때 스트립과 같은 스트랜드(14)가 두 개의 반쪽 쉘(12)로부터 일체로 되어, 상기 주조 롤(6,7)에 의해 형성된 닙(13)에서 수직 하방으로 빠져 나오도록 되어 있고, 여기에서 스트랜드(14)가 몰드(8)로부터 수직방향으로 나와서 수평한 위치로 되도록 닙(13) 하부에 휨 지지 수단(16)을 구비한 연속주조 설비에 있어서,

   상기 휨 지지 수단(16)은 상기 주조 롤 아래에 상기 스트립의 제1 가이드 부재로 제공되며, 판상 구조로 되어 있고, 넓은 면적에 걸쳐서 상기 스트랜드(14)를 지지하는 표면(25)을 가지며,

   상기 휨 지지 수단(16)은 상기 표면(25)에서 하나 이상의 가스 이동 수단(26)에 연결가능한 가스 통과 채널(23)을 가지며,

   상기 휨 지지 수단(16)의 상기 표면(25)은 부분적으로 또는 전체적으로 열 전도성이 높은 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 연속주조 설비.
2. 두께 20 mm 이하의 얇은 강철 스트립(14)을 연속으로 주조하기 위한 연속주조 설비로서, 두 개의 주조 롤(6,7)을 갖는 몰드(8)를 가지며, 이 때 스트립과 같은 스트랜드(14)가 두 개의 반쪽 쉘(12)로부터 일체로 되어, 상기 주조 롤(6,7)에 의해 형성된 닙(13)에서 수직 하방으로 빠져 나오도록 되어 있고, 여기에서 스트랜드(14)가 몰드(8)로부터 수직방향으로 나와서 수평한 위치로 되도록 닙(13) 하부에 휨 지지 수단(16)을 구비한 연속주조 설비에 있어서,

   상기 휨 지지 수단(16)은 상기 주조 롤 아래에 상기 스트립의 제1 가이드 부재로 제공되며, 판상 구조로 되어 있고, 넓은 면적에 걸쳐서 상기 스트랜드(14)를 지지하는 표면(25)을 가지며,

   상기 휨 지지 수단(16)은 상기 표면(25)에서 하나 이상의 가스 이동 수단(26)에 연결가능한 가스 통과 채널(23)을 가지며,

   상기 휨 지지 수단(16)은 부분적으로 또는 전체적으로 내부 냉각장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 연속주조 설비.
3. 두께 20 mm 이하의 얇은 강철 스트립(14)을 연속으로 주조하기 위한 연속주조 설비로서, 두 개의 주조 롤(6,7)을 갖는 몰드(8)를 가지며, 이 때 스트립과 같은 스트랜드(14)가 두 개의 반쪽 쉘(12)로부터 일체로 되어, 상기 주조 롤(6,7)에 의해 형성된 닙(13)에서 수직 하방으로 빠져 나오도록 되어 있고, 여기에서 스트랜드(14)가 몰드(8)로부터 수직방향으로 나와서 수평한 위치로 되도록 닙(13) 하부에 휨 지지 수단(16)을 구비한 연속주조 설비에 있어서,

   상기 휨 지지 수단(16)은 상기 주조 롤 아래에 상기 스트립의 제1 가이드 부재로 제공되며, 판상 구조로 되어 있고, 넓은 면적에 걸쳐서 상기 스트랜드(14)를 지지하는 표면(25)을 가지며,

   상기 휨 지지 수단(16)은 상기 표면(25)에서 하나 이상의 가스 이동 수단(26)에 연결가능한 가스 통과 채널(23)을 가지며,

   상기 휨 지지 수단(16)의 상기 표면(25)은 부분적으로 또는 전체적으로 열 전도성이 높은 재료로 제조되며,

   상기 휨 지지 수단(16)은 부분적으로 또는 전체적으로 내부 냉각장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 연속주조 설비.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 휨 지지 수단(16)의 측방으로, 적외선 센서가 상기 휨 지지 수단(16) 상의 상기 스트랜드(14)의 베어링 지점(35)을 결정하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 연속주조 설비.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 휨 지지 수단(16)은 상기 스트랜드의 추출 방향 상에 연속적으로 배치된 두 개의 혹은 다수의 판형상 부품을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조 설비.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 휨 지지 수단(16)은 상기 수평한 방향에 대해 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 연속주조 설비.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 휨 지지 수단(16), 혹은 적어도 그 일 부품(19)의 경사각은 상기 수평한 방향에 대해 10°내지 60°의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 연속주조 설비.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 휨 지지 수단(16), 혹은 적어도 그 일 부품은 상기 수평한 방향에 대해 조정 수단(22)에 의해 경사지게 될 수 있는 것을 특징으로 하는 연속주조 설비.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 휨 지지 수단(16)은 그 측면이 상기 스트랜드(14)를 향하는 오목형상 구조인 것을 특징으로 하는 연속주조 설비.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 휨 지지 수단(16)은 오목형상부와 평탄부를 갖는 것을 특징으로 하는 연속주조 설비.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 휨 지지 수단(16)은 각각의 부품들(18,19)이 상기 수평한 방향(도 2)에 대해 서로 다른 경사각으로 경사지도록 배치된 다수의 부품들로 구성된 것을 특징으로 하는 연속주조 설비.
12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 휨 지지 수단(16)의 적어도 하나 이상의 개별 부품(19)은 조정 수단(22)에 의해 상기 휨 지지 수단(16)의 다른 부품(18)에 개별적으로 및 독립적으로 상기 수평한 방향에 대해 경사지게 될 수 있는 것을 특징으로 하는 연속주조 설비.
13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 휨 지지 수단(16)의 개별 부품은 서로 힌지 결합되는 것을 특징으로 하는 연속주조 설비.
14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가스 이동 수단(26)은 불활성 가스 혹은 공기와 같은 상기 가스 통과 채널(23)을 통해 이동될 가스를 가압하기 위한 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 연속주조 설비.
15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가스 이동수단(26)은 상기 가스 통과 채널(23)을 통해 이동될 상기 가스에 마이너스 압력을 가하기 위한 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 연속주조 설비.
16. 삭제
17. 삭제
18. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 휨 지지 수단(16) 혹은 적어도 그 일 부품의 표면(25)은 세라믹과 같은 단열재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 연속주조 설비.
19. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 휨 지지 수단(16)의 상기 표면(25)으로 그 개구가 개방된 상기 가스 통과 채널(26)은 상기 휨 지지 수단(16)의 상기 스트랜드 지지표면(25)의 0.01 내지 20%의 전체 단면적을 점유하는 것을 특징으로 하는 연속주조 설비.
20. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 휨 지지 수단(16)의 상기 표면(25)으로 그 개구가 개방된 상기 가스 통과 채널(23) 각각은 1 내지 50 mm²의 단면적을 갖는 것을 특징으로 하는 연속주조 설비.
21. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가스 통과 채널(23)의 상기 개구는 실질적으로 상기 스트랜드 추출 방향 상에서 이동하는 가스 스트림이 형성되도록 지향되는 것을 특징으로 하는 연속주조 설비.
22. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전체 휨 지지 수단(16)은 상기 스트랜드 통로로부터 이격된 정지 위치로부터 상기 스트랜드(14)를 지지하는 위치로, 및 그 반대로 이동가능한 것을 특징으로 하는 연속주조 설비.
23. 제1항 또는 제2항의 연속주조 설비를 조작하는 방법에 있어서, 기설정된 압력이 상기 가스 통과 채널(23)을 통한 가스의 적절한 흡입 및/혹은 이동에 의해 상기 스트랜드의 하면(24)과 상기 휨 지지 수단(16) 사이에서 조절되는 것을 특징으로 하는 연속주조 설비 조작법.
24. 제23항에 있어서, 상기 몰드(8)로부터 상기 스트랜드(14)가 이송되고 상기 수평한 방향으로 휘어지는 동안 어떠한 인장 응력 혹은 압축 응력도 발생하지 않는 상기 스트랜드(14) 상의 중립점이 후속으로 배치된 한 쌍의 핀치 롤(17) 등에 의해 회수 속도를 조정함으로써 가능한한 상기 몰드(8)에 근접한, 즉, 가능한한 상기 닙(13)에 근접한 위치로 조정되는 것을 특징으로 하는 연속주조 방법.
25. 제23항 또는 제24항에 있어서, 후속으로 배치된 상기 한 쌍의 핀치 롤(17)에 의해 회수 속도를 선택함으로써, 상기 휨 지점에서의 상기 스트립의 곡률반경(31)이 상기 스트랜드의 두께(32)의 100배 값보다 작지 않게 조절되는 것을 특징으로 하는 연속주조 방법.
26. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 재료는 구리 혹은 구리합금인 것을 특징으로 하는 연속주조 설비.
27. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 재료는 내마모층을 가진 것을 특징으로 하는 연속주조 설비.
28. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 내부 냉각장치는 내부 액체 냉각장치인 것을 특징으로 하는 연속주조 설비.

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