KR100605700B1 - 주편엣지의 응고지연을 해소하기 위한 쌍롤형박판주조기의 쉴딩가스 공급장치 - Google Patents

Abstract

철 및 비철금속과 그 합금을 용탕에서 직접 박판(STRIP)으로 제조하는 쌍롤식 박판주조기(STRIP CASTING APPARATUS)에서 주편엣지의 응고지연을 해소하기 위한 쉴딩가스 공급장치가 제공된다.

상기 쉴딩가스 공급장치(60)는, 상기 롤의 폭 방향으로 덮여지도록 배치된 메니스커스 쉴드(62);와, 상기 쉴드(62)에 적어도 하나 이상 설치되고 쉴드(62)에 형성된 가스도관(66)과 연결되는 가스공급관(64); 및, 상기 가스도관(66)의 일측으로 구동수단으로서 개구부분을 가변 조정하도록 설치되어 롤의 폭방향으로 분위기가스의 압력을 조절토록 된 가스가변 배출수단(70);을 포함하여 구성되어 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, 주조롤의 폭방향으로 용강의 재산화를 방지하기 위해 공급하는 불활성 가스의 압력분포를 롤폭방향으로 다르게 조절토록 함으로서, 주조시 박판 엣지에 발생하는 이상 응고현상(응고지연)을 보상하도록 하여 주조된 주편의 품질을 가일층 향상시키는 우수한 효과를 제공한다.

쌍롤형 박판주조기, 쉴딩가스, 가스공급장치, 롤엣지, 응고지연

Description

주편엣지의 응고지연을 해소하기 위한 쌍롤형 박판주조기의 쉴딩가스 공급장치{APPARATUS FOR SUPPLYING SHIELDING GAS ON STRIP CASTING ROLLS}

도 1은 일반적인 쌍롤형 박판주조기를 도시한 개략도

도 2는 종래 쌍롤형 박판주조기에서 탕면분위기를 조절하기 위한 쉴딩가스공급장치를 도시한 개략 평면도

도 3은 본 발명에 따른 주편엣지의 응고지연을 해소하기 위한 쌍롤형 박판주조기의 쉴딩가스 공급장치를 도시한 평면도

도 4는 본 발명인 쉴딩가스 공급장치를 도시한 요부 정면도

도 5는 본 발명인 쉴딩가스 공급장치의 설치상태를 도시한 구성도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1.... 박판주조기 10.... 저장용기

20,20'.... 주조롤 30.... 엣지댐

40.... 용탕풀 50.... 주편

60.... 쉴딩가스 공급장치 62.... 메니스커스 쉴드

64.... 가스공급관 66.... 가스도관

70.... 가스가변 배출수단 72.... 가이드레일

74.... 구동수단 76.... 이동플레이트

본 발명은 철 및 비철금속과 그 합금을 용탕에서 직접 박판(STRIP)으로 제조하는 쌍롤식 박판주조기(STRIP CASTING APPARATUS)에 관한 것으로 보다 상세히는, 주조롤의 폭방향으로 용강의 재산화를 방지하기 위해 공급하는 불활성 가스의 압력분포를 롤폭방향으로 다르게 조절토록 함으로서, 주조시 박판 엣지에 발생하는 이상 응고현상(응고지연)을 보상하여 주조된 박판의 품질을 가일층 향상시키는 한편, 주조롤의 내구성도 확보할 수 있도록 한 쌍롤형 박판주조기의 쉴딩가스 공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 박판(주편)의 주조방법에는 용강을 턴디쉬를 통하여 연속주조방법으로 슬라브를 제조하고, 이를 압연 및 사상작업을 거쳐 박판으로 제조하는 연속주조방법과, 회전하는 쌍롤에 직접용강을 주입하여 상기 롤을 통하여 슬라브의 압연 및사상작업없이 직접 박판을 제조하는 쌍롤식 박판주조방법이 있는데, 상기 후자는 연속주조방식의 여러공정을 거치지 않으면서도 박판을 직접 제조할 수 있어 원가측면에서 상당한 비용절감 및 공정을 줄일 수 있어 쌍롤식 박판주조방식에 많은 연구가 있어 왔다.

한편, 도 1에서는 이와 같은 일반적으로 알려진 쌍롤형 박판주조기(1)를 도시하고 있는데, 용강이 저장된 저장용기 즉, 턴디쉬(10)의 주입노즐(12)로부터 공급된 용강(m)이 서로 반대로 회전하는 주조롤(20)(20')과 엣지댐(30)으로 형성된 용탕풀(40)에서부터 주조롤(20)(20')을 통하여 주편(박판)(50)으로 주조한다.

이때, 상기 주조되는 주편(50)의 품질 및 형상은 응고가 개시되는 때에 용탕풀(40)의 탕면과 롤(20)(20')의 접점부분에서의 초기응고에 크게 영향을 받고, 따라서 대부분의 쌍롤형 박판주조기(1)에서는 보다 안정적인 롤-응고쉘의 응고계면을 형성시키기 위하여 용탕풀(40) 상부로 불활성가스를 이용한 탕면 분위기를 일정하게 유지시키는 도록 하는 것이다.

그런데, 만약 상기와 같은 불활성가스를 통한 용탕풀 가스분위기를 유지하지 못하면, 스컴이나 스컬등이 탕면에 형성되면서 주조되는 주편에 혼입되어 결국에는 주편결함을 발생시키거나 또는 과도한 주조롤(20)(20')의 반발력등을 발생시켜 주편 품질에 상당한 악영향을 주게되는 것이다.

한편, 도 1에서는 이와 같은 용탕풀의 가스분위기를 유지하기 위한 탕면풀 가스공급장치(60)를 도시하고 있는데, 통상 불활성가스분위기의 유지는 턴디쉬(10)의 용강주입노즐(12)이 중앙부분을 통하여 삽입된 상태에서 밀봉이 될 수 있는 구조를 하는 것이다.

이때, 불활성가스는 가스공급장치(60)의 상부 또는 측면에 설치된 가스관(62)을 따라 여러개가 설치된 공급관(64)을 통하여 불활성가스를 쉴딩장치 (60)의 하측으로 용탕풀(40)상에 주입시키게 되고, 상기 쉴딩장치(60)의 외곽으로 상기 주조롤(20)(20')사이에는 가스의 외부 누출을 차단하기 위한 실링용 커튼(68)이 설치되어 가스분위기의 기밀을 유지하도록 한다.

한편, 이와 같은 가스공급장치(60)를 통하여 주입되는 불활성 가스는 통상적으로 아르곤 또는 질소중 하나를 사용하는데, 최종적으로 주편의 조성에 질소함유량이 문제가 되는 경우를 제외하고는 비교적 저렴한 질소를 통상적으로 사용한다.

예를 들어, 스테인레스강인 STS304 강종은 강내부의 질소함량이 크게 문제가 되지 않기 때문에 주로 질소를 불활성가스로 사용하고 있는데, 이와 같은 STS 304 강은 질소에 대한 친화력이 큰 Cr 원소가 다량으로 포함되어 있어, 질소에 대한 흡수성이 크고, 이러한 성질이 용강(m)과 롤(20)(20') 경계면에서 만날 때 응고균일화 및 응고촉진역할을 하게되어 주편의 표면결함 방지에 큰 역할을 하게 된다.

즉, STS304강종에 아르곤을 쉴딩가스로 사용하는 경우는 용강과 롤 사이의 가스층에 존재하는 아르곤이 응고가 진행됨에 따라 롤-응고쉘사이에서 팽창하여 응고를 늦추게 되어, 롤 표면에 약간의 결함이 존재하여도 주편 쉘두께를 국부적으로 작게하여 주편이 응고되면서 발생하는 변형 스트레스를 못이겨 분위기 가스로 질소를 사용하는 경우보다 주편결함을 발생시킬 가능성이 아주 큰 것이다.

다음, 도 2에서는 종래의 쌍롤형 박판주조기에서 상기 가스공급장치(60)를 평면도로서 도시하고 있는데, 질소가스가 상기 가스공급장치(60)의 상부에 연결되어 있는 하나 또는 그 이상의 가스관(62)을 통해 공급되면, 상기 가스관(62)에 설치되고 상기 가스공급장치(60)를 통하여 그 하부로 신장된 슬롯형상 또는 구멍등으로 된 가스공급관(64)을 통하여 공급된다.

이때, 질소가스를 분위기가스로 사용하는 STS 304 강종의 주조시, 응고균일성과 응고속도에 가장 큰 영향을 미치는 것은 질소가스의 STS 304 강종에 대한 흡수력이라고 할수 있는데, 즉 질소가스가 용강에 침투하는 정도가 클수록 응고균일성이 커지고 응고속도 자체도 가속될 수 있다.

그러나, 이와 같은 STS304 강종에 용해성이 큰 질소가스를 분위기가스로 사용하는 때에 발생되는 가장 큰 문제점은, 롤(20)(20')엣지부의 상대적인 냉각능 감소로 인한 주편 엣지부 미응고 현상인데, 이와 같은 주편 엣지부의 미응고현상은 롤(20)(20') 엣지부 말단까지 냉각수가 흐르지 못하는 구조적인 문제 때문에 발생하는 것으로서 적절한 조치를 하지 않을 경우에는 주편(50) 엣지부의 미응고 현상이 극심하여 주조작업에 커다란 장애가 된다.

특히, 주편(50) 엣지부의 상대적인 미응고 현상은 분위기가스를 용해성이 없는 아르곤 가스를 사용하는 경우보다 용해성이 큰 질소 가스를 사용하는 경우 더 크게 발생하는데 이는, 롤 엣지부 냉각능 저하가 롤의 전반적인 냉각능이 크면 클수록 상대적으로 더 두드러지게 나타나기 때문이다.

그리고, 이와 같은 주편 엣지부의 응고지연은 엣지부에서의 응고쉘 두께의 상대적인 감소를 초래하여 주편(50)이 주조롤(20)(20')의 닢(NIP)을 빠져나올 때에는 롤엣지부에서의 응고쉘(S) 두께와 롤중앙부에서의 응고쉘(S) 두께가 큰 차이가 나게된다.

따라서, 응고쉘(S) 두께가 작은 엣지부는 주편(박판) 중심부에 있는 용강(미응고쉘)등으로 인해 엣지부분이 떨어져 나가거나 또는, 벌징(BULGING) 현상이 나타 나게 되는데, 즉 주편엣지부 중앙의 미응고 용강의 벌징에 의해 주편은 중앙은 평평하고 엣지가 오히려 두꺼워지는 현상을 초래하게 된다.

일단, 이와 같은 주편(50)의 엣지부에서의 벌징현상이 발생하면 주편 (박판) (50)의 품질 저하 및 실수율의 저하를 가져올뿐 아니라 주편권취시 주편 엣지쪽의 직경이 계속 커지게 되어 재권취시 웨이브가 발생하는등 여러 가지 문제를 야기하게 된다. 따라서 안정된 조업 및 주편 실수율 향상 측면에서 롤의 폭방향 균일냉각은 필수적이며 이를 위하여 여러 가지 방법이 알려져 있다.

한편, 상기와 같은 주편 엣지부의 응고능 저하를 방지하는 방법으로는 크게 롤의 폭방향 응고능을 다르게 하는 방법과 롤의 초기 크라운 형상의 변형을 통해 롤 닢에서의 롤 간격을 다르게 하여 상대적으로 롤 엣지의 응고능을 향상시키는 두가지 방법이 주로 알려져 있는데, 전자의 경우 즉, 롤의 폭방향 냉각능을 변경시키는 방법은 일본국 특개평 제 9-327753호 등에서 개시되고 있는데, 롤 표면의 조도분포를 롤 엣지부는 작게 그리고 롤 중앙부는 크게하여 결과적으로 롤 엣지에서의 냉각능이 롤 중앙부보다 크게 하여 주편 엣지에서의 벌징현상을 방지하는 것이다.

그러나, 도면에서 나타내지는 않았지만, 상기 일본국 특개평 제 9-327753호에서 개시된 롤 폭방향으로 표면처리를 다르게 하여 주편 엣지와 중앙의 냉각능 차이를 상쇄하는 방법은, 응고능 차이를 두기 위해 적용하는 롤 표면의 조도차이에 한계가 있다는 것인데, 즉 주편엣지의 상대적인 냉각능 향상을 위해서는 롤 엣지부에 조도를 작게 그리고 롤중앙부는 크게하여야 하는데 주편표면의 크랙 발생을 위 해서는 일정수준이상의 표면조도가 필요하므로 롤중앙부의 조도를 아주 크게 하는수 밖에 없지만, 이러한 경우에는 주편이 롤 표면형상을 전사하기 때문에 주편 중앙부의 광택도가 주편엣지부와는 달라져 냉연처리와 같은 후처리시 많은 문제점을 초래하는 것이다.

다음, 상기 후자인 방법 즉, 롤 닢에서의 롤 간격을 다르게 하는 방법은 일본국 특개평 제 9-103845호등에서 개시되고 있는데, 롤의 폭방향 냉각능은 동일한 상태에서 열팽창량을 상쇄하기 위해 적용하는 초기 롤 크라운 형상을 임의로 조정하여 롤 닢에서의 주편 엣지부 고상률이 일정값 이상이 되게 하는 방법이다.

그러나, 상기 일본국 특개평 제 9-103845호에서 개신된 방법은 주편의 엣지벌징은 방지 할수 있을지라도, 결과적으로 얻어진 주편의 형상이 중앙부의 두께가 엣지부보다 상당히 큰 크라운형상을 하게 되어 후처리용 주편 형상에 부적절하여 상당부분을 슬릿팅하여야 하는 등 주편의 실수율 저하를 가져오게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 분위기가스의 가스층을 롤의 폭방향으로 다르게 하는 간단한 방법으로 주편의 엣지부에서의 응고지연을 감소시키면 보다 바람직할 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 여러 문제점들을 개선시키기 위하여 안출된 것으로서 그 목적은, 탕면에 존재하는 롤의 폭방향 가스의 압력을 다르게 하여 롤의 폭방향의 냉각능 차이를 부여함으로서, 롤의 전폭에 걸쳐 균일한 응고능을 형성 시키어 주편의 엣지부에서의 응고지연 또는 벌징현상을 방지시키어 주편의 품질을 향상시키도록 한 주편엣지의 응고지연을 해소하기 위한 쌍롤형 박판주조기의 쉴딩가스 공급장치를 제공하는 데에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 주편엣지의 응고지연을 효과적으로 방지시키면서도 쉴딩장치에 분위기가스를 적절하게 배출시키어 롤의 균일한 응고능을 갖도록 함으로서, 극히 간단한 장치구조로서 박판주조기에 보다 간편하게 적용시킬 수 있어 제작, 설치 및 사용이 편리한 주편엣지의 응고지연을 해소하기 위한 쌍롤형 박판주조기의 쉴딩가스 공급장치를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 발명은, 한쌍의 주조롤과, 그 양측면에 용탕풀을 형성하도록 설치되는 엣지댐 및, 상기 용탕풀 상측으로 불활성가스를 공급하여 분위기를 유지토록 설치되는 쉴딩가스 공급장치를 갖춘 쌍롤형 박판주조기에 있어서,
상기 쉴딩가스 공급장치는,
상기 롤의 폭 방향으로 덮여지도록 배치된 메니스커스 쉴드; 와,
상기 쉴드에 적어도 하나 이상 설치되고 쉴드에 형성된 가스도관과 연결되는 가스공급관; 및,
상기 가스도관의 일측으로 상기 쉴드상에 설치된 한 쌍의 가이드레일 및, 상기 가이드레일을 따라 연결된 구동수단으로서 이동토록 배치된 한쌍의 이동플레이트를 갖추어 상기 이동플레이트 사이에 형성되는 개구의 가변 조정으로 롤의 폭방향 가스압력을 조절토록 구성된 가스 가변 배출수단;
을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 주편엣지의 응고지연을 해소하기 위한 쌍롤형 박판주조기의 쉴딩가스 공급장치를 마련함에 의한다.

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이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 주편엣지의 응고지연을 해소하기 위한 쌍롤형 박판주조기의 쉴딩가스 공급장치를 도시한 평면도이고, 도 4는 본 발명인 쉴딩가스 공급장치를 도시한 요부 정면도이며, 도 5는 본 발명인 쉴딩가스 공급장치의 설치상태를 도시한 설치 상태도인데, 종래 기술과 동일한 구성은 동일부호로서 나타내며, 그 구성설명은 간략한다.

먼저, 본 발명에 관련된 박판주조기(1)는 도 1에서 도시하고 있는데, 이와 같은 박판주조기(1)는 서로 반대방향으로 회전하며 사이에 저장용기(10)의 주입노즐으로 부터 용강(m)이 공급되는 한쌍의 주조롤(20)(20')을 갖추고 있다.

그리고, 상기 주조롤(20)(20')의 양측면으로 상기 롤과 함께 용탕풀(40)을 형성하도록 엣지댐(30)이 설치되고, 상기 용탕풀(40) 상측에는 불활성가스를 공급하여 분위기를 유지토록 가스공급장치(60)가 설치된다.

한편, 상기 가스공급장치(60)는, 도 및 도 에서 도시하고 있는데, 이와 같은 본 발명에 따른 가스공급장치(60)는 크게 메니스커스 쉴드(62)와 가스공급관(64) 및, 가스가변 배출수단(70)으로 나누어 진다.

즉, 상기 메니스커스 쉴드(62)는 상기 롤(20)(20')의 폭 방향으로 덮여지도록 배치되고, 상기 가스공급관(64)은 상기 쉴드(62)에 적어도 하나 이상 설치되고 쉴드(62)에 설치된 가스도관(66)과 연결되어 있다.

그리고, 본 발명의 특징적 구성인 상기 가스가변 배출수단(70)은 상기 가스 도관(66)의 일측으로 구동수단으로서 개구부분을 가변 조정하도록 설치되어 롤의 폭방향으로 분위기가스의 압력을 조절토록 구성되어 있다.

즉, 도 4 및 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 가스가변 배출수단(70)은, 상기 쉴드(62)상에 설치된 한 쌍의 가이드레일(72) 및, 상기 가이드레일(72)을 따라 연결된 구동수단(74)으로서 이동토록 배치된 한쌍의 이동플레이트(76)를 갖추고 있어 상기 구동수단(74)의 작동에 따라 이동플레이트(76)사이에 형성된 개구(78)를 통하여 분위기가스가 배출되어 롤의 폭방향 가스압력을 조절토록 구성되는 것이다.

한편, 상기 구동수단(74)은 도면에서는 실린더를 나타내었지만, 상기 이동플레이트(76)와 연결되고 모터구동되는 스크류바아를 설치하여 상기 이동플레이트 (74)의 정밀 이동을 수행토록 하는 것도 가능할 것이다.

그리고, 도면에서는 도시하지 않았지만, 상기 가스가변 배출수단(70)는 상기쉴드(62)에 가스의 누출을 방지토록 긴밀하게 실링되어야 하며, 상기 가스가변 배출수단(70)의 각 구성요소들은 자체무게를 줄이기 위하여 내열성이 강한 재질 즉, 세라믹재질등으로 형성시키는 것이 바람직할 것이다.

그리고, 도면에서는 가스관(66)과 주입노즐(12)사이에 가스가변 배출수단 (70)을 설치하였지만, 그 위치가 이에 한정되는 것은 아니고, 그 설치수도 본 실시예에 한정되는 것은 아님을 알아야 한다.

상기와 같은 구성으로 이루어 진 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 3 내지 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명은 엣지부(E)의 냉각능 강화를 용강의 재산화 방지를 위해 롤과 롤-응고쉘 계면에 적용하는 쉴딩가스의 압력을 롤의 폭방향으로 조정하여 롤의 폭 방향 냉각능을 조절하는 것에 그 특징이 있는데, 실제 용강(m)과 롤(20)(20')이 접촉하여 주편(박판)(50)을 형성하게 되는 경우 초기응고에 있어서 가장 중요한 것은 응고가 개시되는 시점에서의 분위기가스의 역할이며 이때, 주편(50)과 롤(20)(20')간의 열전달을 좌우하는 열전달계수값 htc를 다음의 식 1에서 나타내면 다음과 같다.

htc = k/d,

여기서 k = 가스의 열전도도이고, d는 가스갭인데, 비용해성인 아르곤가스의 경우는 가스갭 d가 응고가 진행되면서 그대로 유지 또는 가스온도의 상승으로 오히려 팽창하게 되어 응고가 진행될수록 가스갭 d가 커지게 되어 열전달을 지연시키는 역할을 하게 된다.

이에 반해, 용강이 흡질성을 가지고 있는 STS 304 강종과 같은 경우 질소를 사용하게 되면 접촉초기에는 질소가스가 용강속으로 흡입됨에 따라 오히려 가스갭 d를 작게 하는 역할을 하게 되고, 결국 전반적인 응고능의 향상을 나타내게 되는 것이다.

따라서, 흡질성이 있는 강종을 주조할 때 불활성 질소가스를 분위기가스로 사용하는 경우 질소의 용강에 대한 흡질여부는 주편 응고능의 대소 및 주편결함 발 생여부에 상당히 중요한 원인으로 작용하게 된다.

예를 들어, STS304강의 흡질능력에 영향을 미치는 것은 크게 용강속에 잔존하고 있는 용해산소 및 질소의 압력을 들수 있다. 이중 용강속의 잔존 산소는 잔존량이 많은 경우는 흡질을 방해하는 역할을 하게 되며 롤 폭방향으로 용강의 산소잔존량을 조절한다는 것은 거의 불가능하다.

한편 질소의 압력이 용강 흡질에 미치는 영향은 다음과 같이 식 2의 Sievert 법칙으로 나타낼수 있다.

[%N] = K (P_N2 )^0.5

여기서, [%N]는 질소 용해도이고, K는 평행정수이며, P_N2는 질소압력인데, 상기 식 2 에서 나타난 바와 같이 분위기 질소가스 P_N2의 압력이 크면 클수록 흡질성이 있는 용강에 질소가 용해되기 쉽다.

따라서, 상기 식 2를 통하여 분위기 질소가스의 압력을 롤(20)(20')의 폭방향으로 조정해주면 롤 폭방향으로의 롤-응고쉘 계면에서의 가스갭 d의 크기에 큰 변화를 줄수 있음을 알수 있고, 결국에는 이를 통해 롤 엣지부의 냉각능을 상대적으로 향상시키는 것이 가능한 것이다.

다음, 도 3 내지 도 5 에서는 본 발명인 쉴딩가스 공급장치(60)의 상기 가스가변 배출수단(70) 즉, 롤의 폭방향으로 공급된 가스를 배출시킴으로서 질소가스압 을 롤의 폭방향으로 조절하는 가스압 조절장치를 도시하고 있는데, 결국 가스배출을 위하여 이동플레이트(76)로서 가변되는 개구 즉 가스배출구(78)가 제공되는 데에 그 특징이 있는 것이다.

즉, 도 4에서 도시한 바와 같이, 쉴드(62)에 형성된 개구(62a)를 연결된 구동수단 예를들어, 실린더(74)로서 쉴드(62)상의 가이드레일(72)을 따라 이동하는 한쌍의 이동플레이트(76)사이에서 가스배출구(78)가 제공되고, 이와 같은 가스배출구(78)는 이동플레이트(76)의 이동에 따라 그 면적이 가변적으로 조정되는 것이다.

이와 같은 가스가변 배출수단(70)을 통하여 배출되는 가스의 양에 따라 롤의 폭방향으로 롤-응고쉘 계면에서의 질소가스압을 조정하는 것이 가능하게 되는데, 결국 가스배출구(78)가 형성된 롤의 중앙부에서는 롤의 엣지쪽에 비하여 가스배출량이 많으므로 가스압력이 작아지게 되고, 이는 롤의 폭방향으로 균일한 응고현상을 도모할 수가 있는 것이다.

한편, 주조실험시 상기 쉴드(62)에 설치된 압력계(P)(도 3)로 쉴드(62)내부의 불활성 가스압을 측정한 결과 가스관(66)을 통한 가스의 공급량에 따라 다르겠지만, 본 발명의 가스가변 배출수단(70)의 가스배출구(78)를 밀폐시킨 경우에는, 대략 1.01-1.3 bar 였는데 본 발명의 가스배출구(78)를 개방시킨 경우 롤(20)(20')의 엣지부분에서는 1.2 bar, 그리고 롤(20)(20')의 중앙부분에서는 1.01 bar 정도로 나타나 이론적으로는 롤의 엣지가 중앙부분보다 10% 정도 용강의 질소흡입능력이 큰 것임을 알수 있다.

다음, 가스배출구(78)의 형상은 직사각형으로 하고, 이동플레이트(76)에 의 한 가스배출구(78)의 최대장변은 롤(20)(20') 폭과 동일하게 형성시키고, 단변은 대략 5~15 mm 정도의 범위였는데, 상기 가스배출구(78)는 그 전체 면적의 10~20 % 만 중앙선을 중심으로 개방된 경우가 효과적이었으며, 20% 이상 가스배출구(78)가 개방된 경우에는 롤 엣지와 중앙부의 압력차이가 많이 감소하여 효과를 뚜렷이 나타내지 못하였으며, 10% 보다 적게 개방된 경우에는 롤의 중앙부분에서만 국부적인 압력이 감소되는 현상으로 바람직하지 못하다.

이하, 본 발명의 실시예를 설명한다.

(실시예)

주조되는 주조강종은 STS304로 하였으며, 주조에 사용된 롤은 롤폭 1300mm, 직경 1250mm 인 구리재질롤(copper roll)이었으며, 분위기 가스로는 질소가 사용되었고, 주조된 주편(50)의 두께는 3.2~3.6 mm, 주속은 35~45 m/min이었다.

먼저, 본 발명의 가스공급장치(60)를 사용하지 않은 경우 주조결과를 다음의 표 1로서 나타내었는데, 분위기 질소가스의 압력이 증가함에 따라 롤-응고쉘 계면에서 용강과 롤사이의 가스 틈새가 작아져 롤 흡열량은 커지는 경향을 뚜렷이 나타내었음을 알수 있었고, 엣지 미응고의 발생은 분위기 가스압이 1.15 bar 정도부터는 상당히 심하게 나타나 주편 권취시 엣지 빌드업(edge build-up)현상등이 발생하였으며 1.25 bar 부근이 되는 경우에는 엣지 미응고가 너무 심해 정상적인 주조의 진행이 상당히 어려울 정도였다.

이러한 현상은 분위기 질소압이 커질수록 주편(50)과 롤(20)(20') 사이의 가 스갭(수학식 1의 d)의 감소에 따라 응고능이 향상되지만, 상대적인 냉각능 차이가 커져 주편 엣지부의 미응고 정도는 더욱 심한 현상을 나타내었다.

가스 배출장치를 사용하지 않은 경우 분위기 가스압이 응고능과 엣지미응고에 미치는 영향

분위기 질소가스압 (bar)	롤 흡열량*	엣지 미응고 정도
1.01	1.00	약간 심함
1.10	1.05	약간 심함
1.15	1.07	심함
1.20	1.09	심함
1.25	1.10	아주 심함

이때, 롤 흡열량은 분위기 질소압이 1.01인 경우를 기준으로 한것이다.

다음, 아래의 표 2에서는 표 1에서와 동일한 주조 조건으로 본 발명의 장치(60)를 이용하여 롤의 폭 방향 가스압을 차별화한 결과를 나타낸 것이다.

가스 배출장치를 사용한 경우 분위기 가스압이 응고능과 엣지미응고에 미치는 영향

가스배출구 면적(%)	엣지 분위기 질소압 (bar)	중앙 분위기 질소압(bar)	엣지 미응고 정도
0	1.25	1.25	아주 심함
5	1.22	1.15	약간 심함
15	1.20	1.01	양호
30	1.05	1.01	약간 심함
50	1.03	1.01	약간 심함

이때, 사용된 배출구(78)는 직사각형으로서 1300 mm x 10 mm의 크기였으며 배출면적은 가스 배출구(78)의 총면적중 0~50%를 개방하는 조건으로 주조하여 그 영향을 알아본 것이다.

그리고, 가스공급조건은 엣지 미응고가 가장 심하였던 상기 표 1의 엣지분위기 질소압이 1.25 bar 인 경우로 택하였으며 상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 가스배출구(78)의 개방면적이 증대됨에 따라, 롤 엣지부에서의 분위기 질소가스압은 감소하고 엣지 미응고 정도에도 큰 변화를 나타낸 것을 알수 있다.

또한, 상기 가스배출구(78)의 개방을 15%까지 계속 증가시키는 경우는 지속적으로 엣지 분위기 질소압의 감소와 함께 엣지 미응고정도도 줄어들었음을 알 수 있는데, 반대로 가스배출구(78)를 전체 폭의 15 % 이상의 면적으로 개방시킬때에는 엣지 분위기 질소압은 상당히 떨어졌지만 중앙 분위기 질소압과의 차이가 현격히 줄어들어 목적으로 하는 엣지 미응고 방지효과는 확보하는 것이 어려운 것을 알 수 있었다.

이와 같이 본 발명인 주편엣지의 응고지연을 해소하기 위한 쌍롤형 박판주조기의 쉴딩가스 공급장치에 의하면, 탕면에 존재하는 롤의 폭방향 가스의 압력을 다르게 하여 롤의 폭방향의 냉각능 차이를 부여함으로서, 롤의 전폭에 걸쳐 균일한 응고능을 형성시키어 주편의 엣지부에서의 응고지연 또는 벌징현상을 방지시키어 주편의 품질을 향상시키도록 한 주편엣지의 응고지연을 해소시키는 효과를 제공한 다.

더하여, 주편엣지의 응고지연을 효과적으로 방지시키면서도 쉴딩장치에 분위기가스를 적절하게 배출시키어 롤의 균일한 응고능을 갖도록 함으로서, 극히 간단한 장치구조로서 박판주조기에 보다 간편하게 적용시킬 수 있어 제작, 설치 및 사용이 편리한 우수한 효과를 제공한다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 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.

Claims (2)

1. 한쌍의 주조롤(20)(20')과, 그 양측면에 용탕풀(40)을 형성하도록 설치되는 엣지댐(30) 및, 상기 용탕풀(40) 상측으로 불활성가스를 공급하여 분위기를 유지토록 설치되는 쉴딩가스 공급장치(60)를 갖춘 쌍롤형 박판주조기(1)에 있어서,

   상기 쉴딩가스 공급장치(60)는,

   상기 롤의 폭 방향으로 덮여지도록 배치된 메니스커스 쉴드(62); 와,

   상기 쉴드(62)에 적어도 하나 이상 설치되고 쉴드(62)에 형성된 가스도관 (66)과 연결되는 가스공급관(64); 및,

   상기 가스도관(66)의 일측으로 상기 쉴드(62)상에 설치된 한 쌍의 가이드레일(72) 및, 상기 가이드레일(72)을 따라 연결된 구동수단(74)으로서 이동토록 배치된 한쌍의 이동플레이트(76)를 갖추어 상기 이동플레이트 사이에 형성되는 개구(78)의 가변 조정으로 롤의 폭방향 가스압력을 조절토록 구성된 가스 가변 배출수단(70);

   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 주편엣지의 응고지연을 해소하기 위한 쌍롤형 박판주조기의 쉴딩가스 공급장치.
2. 삭제

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