KR100674619B1 - 이중 탕면댐을 구비하는 쌍롤식 박판 주조기 및 이를사용하는 박판 제조방법 - Google Patents

Abstract

이중 탕면댐을 구비하는 쌍롤식 박판 주조기 및 이를 사용하는 박판 제조방법이 제공된다. 상기 박판 주조기는 한쌍의 주조롤 사이에 공급된 용강의 탕면에 부유하는 이물질의 주편 내 혼입을 방지하고 탕면 요동을 억제하기 위하여 주조롤과 용강공급노즐 사이에 설치되는 탕면댐을 구비하되, 상기 탕면댐은 상기 주조롤과 평행하도록 상기 주조롤과 상기 용강공급 노즐 사이에 설치되는 제1 탕면댐, 및 상기 제1 탕면댐과 평행하도록 상기 제1 탕면댐과 상기 주조롤 사이에 설치되는 제2 탕면댐과, 상기 제1탕면댐과 상기 제2탕면댐을 상기 탕면에 대하여 상승 및 하강이 가능하도록 설치된 구동수단을 구비하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 박판 제조방법에 의하면, 상기 제1 탕면댐 및 상기 제2 탕면댐을 순차적으로 탕면 하부로 침지하여 주조를 수행함으로써 탕면댐의 파손 및 표면 용강응고를 최소화 할 수 있다.

쌍롤, 탕면댐, 스컴

Description

이중 탕면댐을 구비하는 쌍롤식 박판 주조기 및 이를 사용하는 박판 제조방법{Twin roll strip caster including double meniscus dam and Method for fabricating thin strip using the same}

도 1은 쌍롤식 박판 주조기의 종래 탕면댐을 나타낸 개략도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 이중 탕면댐을 구비하는 쌍롤식 박판 주조기의 구조도이다.

도 3은 도 2에 도시된 쌍롤식 박판 주조기의 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 설명*

7, 7′ : 주조롤 10 : 탕면댐

11: 제1 탕면댐 13 : 제2 탕면댐

본 발명은 쌍롤식 박판 주조기 및 이를 사용하는 박판 제조방법에 관한 것으로, 특히 주조 초기 및 주조 안정화 이후 순차적으로 탕면 아래로 침지되어 탕면 상에 부유하는 이물질이 주조 중 주편에 혼입되어 주편의 표면결함이 발생되는 것을 방지하고, 양호한 품질의 제품을 안정적으로 제조할 수 있도록 하는 이중 탕면댐을 구비하는 쌍롤식 박판 주조기 및 이를 사용하는 박판 제조방법에 관한 것이다.

쌍롤식 박판주조기를 이용한 얇은 강판의 연속 주조공정은 통상적으로 한쌍의 주조롤 사이에 용강공급 노즐을 통해서 용강을 공급하고,　주조롤을 회전시킴으로써 이들의 표면에서 생성된 한쌍의 응고쉘이 근접점에서 합체되어 박판을 연속적으로 제조하는 공정이다. 용강공급 노즐로부터 공급된 용강은 주조롤 사이의 탕면에서 재산화가 발생되지 않도록 분위기 가스에 의해서 보호되고 있으나, 주조 중에 탕면에는 용강으로부터 발생된 스컴(scum)이 부유할 수 있으며, 래들, 턴디쉬 등으로 부터 유입되거나 내화물의 용손에 의해서 발생된 이물질이 탕면에 부유하게 된다. 이와 같은 스컴 또는 이물질이 주조롤의 표면으로 유입되면 주편의 표면에 균열, 얼룩 등의 결함을 발생시키게 되어 문제가 된다.

이러한 문제점들을 방지하기 위하여, 종래 일본 특개평10-580095호에 예시적으로 개시된 바와 같이, 주조 중에 주조롤과 노즐 사이에 탕면댐을 침지시키는 방 안이 제시되어 왔다.

도 1은 쌍롤식 박판 주조기의 종래 탕면댐을 나타낸 개략도이다.

도 1을 참조하면, 종래 탕면댐(W)은 메니스커스 쉴드(S)에 의하여 지지되고, 주조롤(R, R´)과 용강공급노즐(N) 사이에 설치되며, 그 재질로는 일반적으로 내화물 또는 세라믹이 사용된다. 또한, 탕면댐(W)으로 사용되기 위하여는 용강 또는 비금속성 이물질에 대하여 내식성이 강하고 고온에서 열충격 저항성이 강한 특성이 요구된다. 그러나 탕면댐(W)은 사용상 예열이 어렵고 용강에 비해 온도가 매우 낮아 용강(M)의 열손실원으로 작용되므로, 탕면댐 표면에서 용강의 응고가 발생하기 쉬우며, 이렇게 탕면댐 표면에서 응고된 응고체가 크게 성장하여 탕면댐(W)에서 탈락되어 주편에 혼입되는 경우 주편결함을 야기할 수 있다. 또한, 예열 없이 고온의 용강(M) 내에 침지되는 경우 열충격에 의하여 파손될 가능성이 높다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 주조 초기에 탕면댐 내화물의 열충격 손상을 방지하여 장시간 주조하는 경우에도 탕면댐의 수명을 유지할 수 있고, 탕면댐에 의한 용강의 열손실로 용강 응고가 발생되는 것을 방지하는 동시에, 주조 동안에 탕면 상의 부유물이 주편에 혼입되는 것을 방지하여 양호한 품질의 박판 제조가 가능하도록 한 이중 탕면댐을 구비하는 쌍롤식 박판 주조기 및 이를 사용하는 박판 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일태양에 의하면, 이중 탕면댐을 구비하는 쌍롤식 박판 주조기가 제공된다. 상기 박판 주조기는 한쌍의 주조롤 사이에 공급된 용강의 탕면에 부유하는 이물질의 주편 내 혼입을 방지하고 탕면 요동을 억제하기 위하여 주조롤과 용강공급노즐 사이에 설치되는 탕면댐을 구비하되, 상기 탕면댐은 상기 주조롤과 평행하도록 상기 주조롤과 상기 용강공급 노즐 사이에 설치되는 제1 탕면댐과, 상기 제1 탕면댐과 평행하도록 상기 제1 탕면댐과 상기 주조롤 사이에 설치되는 제2 탕면댐과, 상기 제1탕면댐과 상기 제2탕면댐을 상기 탕면에 대하여 상승 및 하강이 가능하도록 설치된 구동수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

삭제

다른 실시예들에서, 상기 제1 탕면댐은 상기 제2 탕면댐에 대하여 상대적으로 낮은 열전도율, 높은 기공율 및 양호한 열충격 저항성을 갖는 내화물로 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 태양에 의하면, 상기 이중 탕면댐을 구비하는 쌍롤식 박판 주조기를 사용하여 박판을 제조하는 방법이 제공된다. 이 방법은, 상기 제1 탕면댐을 용강에 침지시키고 상기 제2 탕면댐을 상기 용강 탕면 상부로 소정거리 이격되도록 위치시켜 수행되는 초기 주조단계; 및 상기 초기 주조단계 동안 예열된 상기 제2 탕면댐을 용강에 침지하고, 상기 제1 탕면댐을 탕면 상부로 상승시킨 후 수행되는 메인 주조단계를 포함한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 이중 탕면댐을 구비하는 쌍롤식 박판 주조기의 구조도 이며, 도 3은 도 2에 도시된 쌍롤식 박판 주조기의 평면도이다.

도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 턴디쉬(1)로 부터 제공된 용강(5)이 용강 공급노즐(3)을 통하여 한쌍의 주조롤(7, 7′) 및 상기 한쌍의 주조롤(7,7′)의 양단에 배치된 에지댐(E) 에 의하여 한정된 공간 사이로 공급된다. 상기 주조롤(7,7′)은 수냉되고 있으며, 서로 반대방향으로 회전됨으로써 그 표면에서 생성된 한쌍의 응고쉘이 근접점에서 합체되어 얇은 두께의 박판이 연속적으로 제조된다.

탕면댐(10)은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 한쌍의 주조롤(7,7′) 과 노즐(3) 사이에 상기 주조롤(7,7′)의 폭 방향으로 평행하게 일정한 폭을 가지고 설치되며, 탕면으로 부터 소정 깊이 침지되어 용강풀의 격벽 역할을 한다. 본 발명에 의하면 상기 탕면댐(10)은 상기 주조롤(7,7′)과 평행하도록 상기 주조롤 (7,7′)과 상기 용강공급 노즐(3) 사이에 설치되는 제1 탕면댐(11), 및 상기 제1 탕면댐(11)과 평행하도록 상기 제1 탕면댐(11)과 상기 주조롤(7,7′) 사이에 설치되는 제2 탕면댐(13)을 포함한다. 상기 제1 탕면댐(11) 및 상기 제2 탕면댐(13)은 메니스커스 쉴드(9)에 의하여 지지될 수 있으며, 그들의 상부, 예를 들어 상기 메니스커스 쉴드(9)의 상부에는 상기 제1 탕면댐(11) 및 상기 제2 탕면댐(13)을 탕면 에 대하여 상승 및 하강시킬 수 있는 구동수단(15)이 구비된다. 상기 구동수단 (15)은 상기 제1 탕면댐(11) 및 상기 제2 탕면댐(13)을 순차적으로 탕면 내로 침지시키기 위한 수단으로써 본 발명의 범위 내에서 다양하게 변형 실시 될 수 있다.

본 발명에 의하면, 상기 제1 탕면댐(11)은 초기 주조단계, 즉, 용강이 상기 주조롤(7,7′) 사이에 공급되어 적정한 높이로 채워지고 주조조건이 안정화되는 동안에 탕면 하부로 침지되어 사용되며, 상기 제2 탕면댐(13)은 상기 초기 주조단계 이후, 주조 조건이 안정된 이후, 즉 메인 주조 단계에서 탕면 하부로 침지되어 사용된다.

상기 제1 탕면댐(11)은 초기 주조단계에서 단시간 사용되는 것으로, 상기 제2 탕면댐(13)에 비하여 열전도율이 낮고, 높은 기공율을 가지며, 양호한 열충격 저항성을 갖는 내화물 재료인 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 제1 탕면댐(11)은 다공질의 Al₂O₃, ZrO₂ 또는 SiO₂ 로 이루어 질 수 있다. 반면, 상기 제2 탕면댐 (13)은 장시간의 주조에 견디기 위하여 치밀한 조직을 갖고, 내식성 및 강도가 우수한 내화물 재질로 구성된다. 예를 들어, 상기 제2 탕면댐(13)은 기공이 적어 치밀한 구조를 갖는 Al₂O₃, ZrO₂, 흑연, SiC, 또는 뮬라이트(Mullite)로 이루어질 수 있다.

이하, 상술한 바와 같이 제1 탕면댐(11) 및 제2 탕면댐(13)을 포함하는 본 발명의 이중 탕면댐(10)을 구비하는 쌍롤식 박판 주조기를 사용하는 박판 제조방법을 설명하기로 한다.

먼저, 주조 초기단계에서 상기 주조롤(7,7′) 및 상기 에지댐(E) 사이의 한정된 공간으로 용강이 공급되어 용강이 일정한 높이로 유지되면, 상기 제1 탕면댐 (11)이 용강(5)의 탕면 하부로 침지된다. 이와는 달리, 상기 제1 탕면댐(11)을 미리 설정된 위치로 하강 시킨 후 용강을 공급할 수도 있다. 이때, 주조 초기에 다량으로 유입 및 발생되는 이물질 및 스컴과 같은 탕면 부유물이 상기 제1 탕면댐 (11)에 의하여 상기 주조롤(7,7′) 쪽으로 유입되는 것이 차단된다. 상술한 바와 같이 상기 제1 탕면댐(11)은 높은 기공율을 갖고 낮은 열전도율을 갖기 때문에 예열 없이 탕면 하부로 침지되더라도 그 표면에서의 용강 응고가 최소화 될 수 있다. 또한, 열충격 저항성이 우수한 재료로 이루어지기 때문에 예열 없이 탕면 하부로 침지되더라도 파손 가능성이 최소화 될 수 있다.

이 과정에서, 즉 상기 제1 탕면댐(11)이 탕면 하부로 침지되어 있는 초기 주조단계 동안, 상기 제2 탕면댐(13)은 탕면으로 부터 소정거리 이격되도록, 바람직하게는 탕면으로 부터 수mm 내지 수십 mm 상부에 위치된다. 그 결과, 초기 주조단계가 수행되는 동안 상기 제2 탕면댐(13)은 그 하부의 용강에 의하여 침지 전 예열될 수 있다. 상기 초기 주조단계에서의 상기 제1 탕면댐(11) 및 상기 제2 탕면댐 (13)의 위치는 각각 도 2에 예시적으로 도시된 바와 같다.

이후, 주조가 시작되고 약 1분 내지 5분이 경과 되어 탕면 높이가 적정한 위치에 도달하고, 주조 조건이 안정화되면 메인 주조단계가 수행된다. 본 발명에 의하면, 상기 메인 주조단계는 도 2에 도시된 바와는 반대로, 상기 초기 주조단계 동안 예열된 상기 제2 탕면댐(13)을 탕면 하부로 적정 깊이 침지시키고, 상기 초기 주조단계 동안 사용된 상기 제1 탕면댐(11)을 탕면 상부로 상승시킨 후 수행된다. 상술한 바와 같이, 상기 제2 탕면댐(13)은 장시간의 주조에 견디기 위하여 치밀한 조직을 갖고, 내식성 및 강도가 우수한 내화물 재질로 구성된다. 또한, 상기 초기 주조단계 동안 하부의 용강에 의하여 예열됨으로써, 열충격 저항성이 낮고, 열전도율이 비교적 높은 재료로 이루어진다 하더라도 장시간의 메인 주조단계 동안, 파손되지 않으며 그 표면에서의 용강 응고가 방지될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 주조 시작 부터 종료시까지 용강 탕면의 부유물이 주편에 혼입되는 것을 방지 할 수 있음과 동시에 초기 주조단계와 메인 주조단계에 각각 사용되는 이중 탕면댐을 구비함으로써 장시간 주조가 수행되는 경우라도 탕면댐의 파손이나 그 표면에서의 용강 응고를 방지할 수 있다.

Claims (5)

1. 한쌍의 주조롤 사이에 공급된 용강의 탕면에 부유하는 이물질의 주편 내 혼입을 방지하고 탕면 요동을 억제하기 위하여 주조롤과 용강공급노즐 사이에 설치되는 탕면댐을 구비하는 쌍롤식 박판 주조기에 있어서,

   상기 탕면댐은 상기 주조롤의 길이 방향으로 평행하도록 상기 주조롤과 상기 용강공급 노즐 사이에 설치되는 제1 탕면댐과, 상기 제1 탕면댐과 평행하도록 상기 제1 탕면댐과 상기 주조롤 사이에 설치되는 제2 탕면댐과, 상기 제1탕면댐과 상기 제 2탕면댐을 상기 탕면에 대하여 상승 및 하강이 가능하도록 설치된 구동수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 주조기.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,

   상기 제1 탕면댐은 상기 제2 탕면댐에 대하여 상대적으로 낮은 열전도율, 높은 기공율 및 양호한 열충격 저항성을 갖는 내화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 주조기.
4. 제1 항의 쌍롤식 박판 주조기를 사용하여 박판을 제조하는 방법에 있어서,

   상기 제1 탕면댐을 용강에 침지시키고 상기 제2 탕면댐을 상기 용강 탕면 상부로 소정거리 이격되도록 위치시켜 수행되는 초기 주조단계; 및

   상기 초기 주조단계 동안 예열된 상기 제2 탕면댐을 용강에 침지하고, 상기 제1 탕면댐을 탕면 상부로 상승시킨 후 수행되는 메인 주조단계를 포함하는 박판 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제1 탕면댐은 상기 제2 탕면댐에 대하여 상대적으로 낮은 열전도율, 높은 기공율 및 양호한 열충격 저항성을 갖는 내화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박판 제조방법.

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