KR100602616B1 - 용융 금속필름의 균질화 방법 및 장치 - Google Patents
용융 금속필름의 균질화 방법 및 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은, 스트립 주조에 의해 생산되는, 용융 금속 필름, 특히 강 필름을 균질화하기 위한 방법에 대한 것이다. 상기 용융 금속필름은, 연속 컨베이어 벨트 등에 용융물 형태로 공급되며, 스트립 폭에 걸쳐, 가능한한 동일한 두께 및 특성을 가진다. 상기 스트립 폭 방향으로의 균질화를 위해, 스트립의 이동 방향에 수직하는 요소를 가진 힘이 도입되어, 이로써 용융 금속필름의 프로파일이 균일하게 된다.
용융 금속 필름, 컨베이어 벨트, 스트립, 균질화, 운송 방향
Description
본 발명은 특허청구범위 제1항에 따라, 용융 금속필름, 특히 강 필름을 보다 균일하게 만드는 방법과 상기 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 특히 강으로 이루어진 용융 금속 필름이, 특히 순환하는 컨베이어 벨트와 같은, 기재 상에 용융된 형태로 공급되며, 제조된 필름의 두께 및 물성이 스트립 폭에 걸쳐 가능한한 균일해야 하는 경우 사용될 수 있다.
특히, 강과 같은 금속을 스트립 주조하는 경우, 최종 압연에 있어서 필요한 두께 및 충분한 소재 특성을 달성하기 위해 요구된 열 변형에 대응하도록, 스트립의 주조 두께가 가능한 최적으로 선택되어질 수 있다. 이 경우, 용융 금속빌릿의 주조 표면이 불활성 가스와 접촉하여 균일하게 냉각되도록, 용융 금속을 적절한 방법 및 장치에 의해 냉각시키는 것이 공지되어 있다.
독일 특허 DE 44 07 873 C2에는 용융 강의 냉각방법과 장치가 개시되어 있는 바, 상기 방법에서는, 노즐이 0°내지 50°의 각도만큼 주조 방향으로 상기 강 빌릿의 표면 쪽으로 향함에 의해 강 표면이 균일하게 제어되면서 냉각된다. 이를 통해, 스케일 형성이 방지되며 제어된 상태에서의 방열이 이루어질 수 있고, 그 결과, 상부 표면장력(surface tension)이 제어하에 영향을 받아, 강 빌릿 또는 강 스트립의 소망하는 품질이 달성된다. 그러나, 스트립의 폭을 가로질러, 균일한 재료 물성을 달성하는 관점에서, 일정한 두께는, 강으로부터 제조된 스트립의 품질에 대하여 여전히 중요한 것이다. 이는, 단순히, 용융 강을 상기 컨베이어 벨트에 적용하는 것에 의해서는 쉽게 달성될 수 없다.
본 발명은 용융 금속필름이 컨베이어 벨트 상에 접촉되기 전과 후, 상기 필름의 폭 방향으로 균일한 두께와 균일한 소재 물성을 가지도록, 상기 용융금속 필름을 변화시킬 수 있도록 종래 기술을 개선시키고자 하는 것이다.
상기 목적은, 스트립 주조에 의해 제조되고, 스트립의 폭에 걸쳐 실질적으로 균일한 두께 및 물성을 가지는, 금속 용융필름을 제조하기 위한 방법으로서, 용융 금속 재료를 순환하는 벨트에 적용하여 금속 필름을 형성하는 단계; 수직선에 대하여 0 내지 80°의 각도에서 금속 필름의 흐름 방향에 반대로 상기 금속필름에 힘을 도입하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 힘은, 스트립 이송 방향과 반대로 유도되는 기체 흐름에 의해 적용되는 것을 특징으로 포함하는 특허청구범위 제1항의 방법 및, 제14항에 기재된 장치의 구성상 특징에 의해 달성된다:
각각의 종속항들은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타낸다.
주조 벨트에 적용되는 금속 필름을 그 폭에 걸쳐 보다 균일하게 하기 위한 본 발명의 해결책은, 주조 스트립의 폭에 걸쳐 금속필름을 균일하게 하는 힘을 도입하는 것이다.
본 발명에서, 유리하게는, 스트립의 폭에 가해진 상기 힘이 금속 필름의 이송 방향과 반대 방향으로 상기 스트립으로 유입된다. 그 이유는, 상기 컨베이어 벨트 상에 흐르는 용융 재료가 상기 힘의 작용에 의해 제동(deceleration)되어야 하기 때문이다. 용융 필름이 컨베이어 벨트 보다 빨리 흐를 경우, 상기 용융물에 의해 채워지는 단면이, 컨베이어 벨트와 동시에 이동하는 용융 필름의 단면 (즉, 소망하는 단면)보다 작아진다. 이러한 성질에 의해, 불충분하게 채워진 단면은 바람직하지 않다.
본 발명에서는, 상기 용융체의 제동 및 축적(build-up)에 의해 단면이 균일하게 채워진다. 이 경우, 제동이 과도하게 가해지거나 상기 용융 필름이 과다하게 높아지지 않도록 한다. 기하학적 균질화가 기체 흐름에 의해 달성된다고 할지라도, 독일 특허 44 07 873 C2와는 달리, 본원발명에서는, 냉각보다는 상기 균질화가 주요 인자이다. 이에 따라, 본원발명에서의 기체흐름은, 유의하고 다양한 특징들을 가진다. 나아가, 상기 힘에 있어, 표면에 대하여 수직방향으로 작용하는 요소는, 단면을 보다 균일하게 하는데에 도움을 준다.
유리하게는, 스트립 상에 유도되는 기체 스트림에 의해, 상기 힘이 스트립의 이송 방향과 반대 방향으로 적용된다. 이러한 기체로는, 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 기체이고, 적절하게는, 예를 들어 H2, CO와 같은 환원 성분, 또는 O2, CO2와 같이 표면 장력에 영향을 주는 산화성분이 첨가될 수 있다. 기체 흐름에서, 상기 금속 필름에 부딪히는 가스는, 수집 및 순환될 수 있다.
나아가, 상기 기체는 일정한 간격으로 금속 필름 상에 공급하는 것이 바람직하다. 이는 나란히 일렬로 배열된 노즐들에 의해 이루어질 수 있으며, 이때 상기 노즐은 방출된 기체 용적 흐름 속도가 액상 금속 필름의 표면 상에 힘을 가하도록 작동된다. 상기 힘에 의해, 기체 분사류(gas jet)가 금속 필름 두께의 적어도 50%까지 상기 금속 필름 내로 침투하게 된다. 이 때, 각각의 기체 분사류가 가지는 강도는, 유동금속이 위로 튀어오르거나, 용융물 내에 기포가 분산되지 않도록 되어야 한다.
나아가, 바람직하게는, 상기 기체 노즐들을 나란히 전후 배열하여 이들이, 소위 갈퀴(rake) 형태를 가지도록 하는 것이다. 이를 통해, 상기 기체 유출 방향과 반대 방향으로 이송되는 유동 금속 필름이, 뿜어져 나오는 기체 분사류에 의해, 마치 레이크에 의한 것과 같이 처리됨으로써, 상기 용융물이 스트립의 폭 방향으로 제동되고 균질화된다. 바람직하게는, 복수개의, 연속 배열된 열의 가스 노즐이, 액상의 금속 필름(4)위에 바늘-방석 프로파일(nail-board profile)이 형성되도록, 컨베이어 벨트(2)의 폭을 가로질러 배열된다. 특히 바람직하게는, 2개 또는 그 이상의 레이크를 전후로 각각 오프셋(offset)되도록 배열하여 파스칼 삼각형과 같은 방식으로 작용하도록 한다. 이를 통해, 스트립의 두께와 물성이 폭에 대해 가능한한 균일하게 된다.
나아가, 상기 기체 흐름이 주조된 스트립의 흐름 방향의 반대로, 수직선에 대해 10° 내지 80°의 각도에서 상기 용융필름의 표면에 부딪히도록 상기 노즐을 배열하는 것이 바람직하다. 주조 스트립의 두께를 조절하기 위해, 더욱 바람직하게는, 상기 용융필름이 적용된 후 적절한 센서에 의해 상기 용융 필름의 두께를 측정하고, 적절한 조절 수단에 의해 노즐로부터 방출되는 기체 흐름을 제어하여, 상기 기체흐름이 스트립 폭에 대하여 제어된 상태로 스트립 두께에 영향을 미칠 수 있도록 한다.
나아가, 바람직하게는, 유리한 표면 고화를 달성하기 위해, 상기 금속 필름 상에 고화를 개시하는 제제를 공급한다. 금속의 경우, 고화 개시제로서, 예를 들어, CO2-함유 산화 기체(oxidizing CO2 containing gas)를 사용하는 바, 상기 기체에 의해 용융 필름의 얇은 표면층이 탈탄화(decarburization)되어 고화 온도가 실제 온도보다 상승됨으로써 고화가 최상측(top side)로부터 시작되게 된다. 이 경우, CO2 함량을 충분히 낮게 유지하여 슬래그가 형성되지 않도록 해야 한다.
사용 가능한 다른 고화 개시제는, 냉각 및 핵형성 분말, 예를 들어, 금속 분말, 액상 슬래그, 가스 또는 추가의 액상 금속을 포함한다.
이하, 2개의 도면 및 실시예를 가지고 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 흐름 개선을 가진 상황을 도시하고 있다. 2개의 챔버―여기서 챔버 중 하나는 기체 공급을 위한 것이며 다른 하나는 구리 섹션(6)의 수냉각을 위한 것임―를 갖는 구리 섹션(copper section; 6)으로부터, 직경이 2mm인 개구를, 오프셋 위치로 배열된 2개의 열(列)로 구비한 가스 노즐(3)으로부터 기체 분사류 (7)가 유출된다. 상기 기체 분사류(7)는, 표면의 수직선에 대해 30°의 각도에서, 주조 방향에 반대로, 컨베이어 벨트(2) 상에 흐르는 용융체에 부딪히게 되어 상기 용융물을 제동시킨다. 감소된 중간 속도에 따라 유출 단면이 소망하는 치수로 확대되어진다. 그밖에도 축적된 용융체 내에서, 균질한 두께 프로필을 달성하기 위해, 목표 지점 및 기체의 접촉 영역 사이에 용융체의 균질화가 횡방향으로 이루어질 수 있다. 앞서 기술된 형태를 갖는 기체 흐름이 갖는 효과는 균일한 소재 분배를 달성하기 위해 레이크의 것과 전체적으로 비교될 수 있다 (파스칼 아르곤 레이크).
또한, 선택에 따라, 적절한 아르곤 레이크가 도입될 수 있다. 이는 공급 표면 상에 이미 소재를 균일하게 분배하기 위함이다. 상기 금속 필름(4)의 균질화를 위해 또한 바람직한 것으로는, 이와 같은 아르곤 레이크를 금속 흐름 방향과는 횡단하는 방향으로 진동시키는 것이다.
-위치 도면 부호-
1 금속 공급
2 컨베이어 벨트
3 기체 노즐
4 금속 필름
5 금속 필름에 대한 기체의 접촉 지점
6 구리 섹션
7 기체 분사류(gas jet)
Claims (22)
- 스트립 주조에 의해 제조되는 금속의 용융필름을 균질화(evening-out)하는 방법으로서,연속 벨트에 공급된 금속 용융물은, 금속필름의 표면으로 유도되는 기체 흐름에 의해, 스트립의 폭을 가로질러(across the width of the strip) 실질적으로 균일한 두께 및 물성을 가지도록 되고,그 폭을 가로지르는 방향으로 상기 금속필름을 균질화하기 위해, 상기 기체 흐름(gas stream)을, 상기 주조 금속필름의 흐름 방향과 반대 방향으로, 수직선에 대해 0°내지 80°각도에서 상기 금속 필름의 표면에 적용하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 금속 필름에 부딪히는 가스는, 수집(collecting)되고 순환(recycling)되는 것을 특징으로 하는 균질화 방법.
- 제1항 또는 제3항에 있어서,환원가스 (reducing gas)가 사용되는 것을 특징으로 하는 균질화 방법.
- 제1항 또는 제3항에 있어서,상기 기체로서, 불활성 가스가 사용되는 것을 특징으로 하는 균질화 방법.
- 제1항 또는 제3항에 있어서,상기 금속필름의 표면 장력에 영향을 주는 가스가 사용되는 것을 특징으로 하는 균질화 방법.
- 제1항 또는 제3항에 있어서,상기 기체가, 상기 금속필름 상에, 균일한 거리에서 개개의 분사류(individual jet) 형태로 적용되는 것을 특징으로 하는 용융 금속 필름의 균질화 방법.
- 제1항 또는 제3항에 있어서,상기 기체가 승온된 상태로 공급되는 것을 특징으로 하는 균질화 방법.
- 제1항 또는 제3항에 있어서,상기 스트립의 폭을 가로질러 두께 측정이 이루어지며, 상기 측정으로부터의 신호에 따라, 상기 기체 흐름이 조절되는 것을 특징으로 하는 균질화 방법.
- 제1항 또는 제3항에 있어서,상기 기체 흐름은, 용융 금속 내에 충돌 지점에서 주조 금속필름 두께의 반(半) 이상의 깊이를 가진 요부(recess)가 형성되도록, 주조 금속필름의 표면에 부딪히는 것을 특징으로 하는 균질화 방법.
- 제1항 또는 제3항에 있어서,균질화된 금속 필름에, 고화 개시제(solidification-initiating agent)를 제공하는 것을 특징으로 하는 균질화 방법.
- 제11항에 있어서,상기 고화 개시제로서, 상기 균질화된 금속 필름 상에, 가스가 공급되는 것을 특징으로 하는 균질화 방법.
- 제12항에 있어서,상기 가스로서, 산화 가스(oxidizing gas)가 사용되는 것을 특징으로 하는 균질화 방법.
- 제1항에 따른 방법을 수행하기 위한 용융금속 필름의 균질화 장치로서,상기 장치는, 연속 컨베이어 벨트를 구비한 연속 주조설비 및, 그 위에 배열된 가스 노즐을 포함하고,하나 이상의 열의 가스 노즐(3)들이, 컨베이어 벨트(2)의 흐름 방향에 대향하여, 스트립의 폭을 가로질러 배열되는 것을 특징으로 하는 용융 금속필름 균질화 장치.
- 제14항에 있어서,연속 배열된 복수개의 열의 가스 노즐(3)들이 컨베이어 벨트(2)의 폭을 가로질러 배열되어 액상 금속 필름(4)위에 바늘-방석(nail-board) 프로파일이 형성되는 것을 특징으로 하는 용융 금속필름 균질화 장치.
- 제14항 또는 제15항에 있어서,상기 열(列)들 내에서 상기 가스 노즐(3)들은, 서로 오프셋(offset)되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 용융 금속필름 균질화 장치.
- 제14항 또는 제15항에 있어서,상기 가스노즐(3)과 금속 공급부(1) 사이에, 벨트 폭을 가로질러, 두께 측정 센서가 배열되는 것을 특징으로 하는 용융 금속필름 균질화 장치.
- 제17항에 있어서,상기 두께 측정센서와 상기 기체노즐(3) 사이에 제어수단(regulating means)이 위치하는 것을 특징으로 하는 용융 금속피막 균질화 장치.
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