KR100955579B1 - Fabrication method and casting roll for metal strips by melt drag process - Google Patents

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Abstract

용탕 인출법에 의한 금속박판 제조용 주조롤 및 그 금속박판의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 주조롤은 냉각능이 우수한 Cu계 합금으로 이루어지며, 다수개의 구멍을 형성한 롤 축과, 상기 주조롤의 내부는 냉각수가 순환하는 중공형상이며, 그 외주 표면부을 Cu계 합금 코아(2)로 구성하고, 상기 코아의 원둘레에 길이방향으로 다수개의 홈을 형성하여 다수개의 주조롤 환이 결합되고, 상기 다수개의 주조롤 환은 일정한 폭을 가진 내경과 외경으로 이루어지며, 주조롤 환의 외경으로부터 내경까지 두께가 감소되도록 일정 범위의 두께 구배를 부여하고, 상기 주조롤 환의 내경과 외경의 차이에서 발생하는 공간을 단열재로 충진 밀폐한후 이웃하는 환과 코아를 기계적인 접합으로 이루어진 주조롤을 특징으로하고, 용융합금이 접촉하여 냉각되는 주조롤 환의 두께 구배를 20∼90%의 범위로 조절하여 폭방향으로 균일한 두께의 스트립을 주조하는 금속박판의 제조방법을 특징으로 한다.The present invention relates to a casting roll for manufacturing a metal sheet by a melt drawing method and a method for manufacturing the metal sheet, wherein the casting roll is made of a Cu-based alloy having excellent cooling ability, and includes a roll shaft having a plurality of holes, and an inside of the casting roll. Is a hollow shape in which the cooling water is circulated, the outer peripheral surface portion is composed of a Cu-based alloy core (2), and a plurality of casting roll rings are formed by forming a plurality of grooves in the longitudinal direction in the circumference of the core, and the plurality of castings The roll ring is composed of an inner diameter and an outer diameter having a constant width, and a thickness gradient of a range is given to reduce the thickness from the outer diameter to the inner diameter of the cast roll ring, and the space generated from the difference between the inner diameter and the outer diameter of the cast roll ring is filled with insulation. It features a casting roll consisting of mechanical joining the neighboring ring and core after sealing, and the molten alloy is contacted and cooled Adjusting the ring thickness gradient in the range of 20-90% and is characterized in a method of manufacturing a thin metal sheet, casting a strip of uniform thickness in the width direction.

금속박판, 주조롤, 냉각롤, 용탕인출법Metal thin plate, casting roll, cooling roll, melt drawing method

Description

용탕 인출법에 의한 금속박판 제조용 주조롤 및 그 금속박판의 제조방법{Fabrication method and casting roll for metal strips by melt drag process}Fabrication method and casting roll for metal strips by melt drag process

도 1은 본 발명의 주조롤에 대한 코아와 주조롤 환의 결합관계를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing a coupling relationship between the core and the cast roll ring for the casting roll of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1. 롤 축 2. 코아 3 . 냉각수 1. Roll shaft 2. Core 3. cooling water

4. 주조롤 환 5. 내경 6. 외경4. Casting Roll Ring 5. Inner Diameter 6. Outer Diameter

7. 두께 구배 8. 단열재 9. 접합면 7. Thickness gradient 8. Insulation 9. Bonding surface

본 발명은 용강으로 부터 주괴 성형 및 열간 압연공정을 생략하여 직접 1mm 이하의 금속박판을 주조하는 기술로서 주조롤에 형성되는 금속 박판의 형상 및 두께를 균일하게 제어하는 금속박판을 주조할 수 있는 주조롤 및 그 금속박판의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 용강이 노즐을 통하여 주조롤에 일정한 폭으로 접촉하여 냉각되어 금속 박판을 성형하는 과정에서 자연적으로 발생하는 용강의 폭방향, 노즐의 폭방향 그리고 접촉되는 롤 표면에서의 냉각능의 구배의 영향으로 일정폭으로 형성되는 금속 박판의 폭방향 형상 및 두께분포에 불균일 정도를 해결하기 위한 주조롤 및 그 금속박판의 제조방법에 관한 것이다. The present invention is a technique for directly casting a metal sheet of 1mm or less by omitting the ingot forming and hot rolling process from molten steel, casting a metal sheet for uniformly controlling the shape and thickness of the metal sheet formed on the casting roll The method relates to a roll and a method for manufacturing the metal thin plate. More specifically, the molten steel is contacted with a casting roll through a nozzle in a predetermined width to be cooled, and thus the width direction of the molten steel naturally generated in the process of forming the metal thin plate, and the width direction of the nozzle. The present invention also relates to a casting roll and a method for producing the metal thin plate for solving the degree of non-uniformity in the width direction shape and thickness distribution of the metal thin plate formed in a constant width under the influence of the gradient of the cooling ability on the contacted roll surface.

일반적으로 금속박판을 액상으로부터 직접 두께가 1mm 이하의 박판을 성형하는 기술에서는 용융상태의 금속을 냉각시켜 고체상태의 금속박판을 연속적으로 성형시키기 위하여 회전하는 냉각롤의 표면을 이용한다. 이때 사용되는 냉각롤은 롤의 표면상태 및 재질, 롤의 열전달계수, 표면산화특성, 그리고 주조되는 용융금속과의 젖음성 등에 따라서 주조되어 성형되는 금속박판의 형상 및 품질에 결정적인 영향을 주게 된다. 즉, 롤의 특성 및 주조조건에 따라 성형되는 스트립의 두께 및 두께 편차, 표면 거칠기 등은 스트립 성형에 큰 영향을 미치게 된다. In general, in the technique of forming a thin metal sheet having a thickness of 1 mm or less directly from a liquid phase, a surface of a rotating cooling roll is used to continuously cool a molten metal to form a solid metal sheet. The cooling roll used at this time has a decisive influence on the shape and quality of the metal sheet to be cast and formed according to the surface condition and material of the roll, the heat transfer coefficient of the roll, the surface oxidation characteristics, and the wettability with the molten metal to be cast. That is, the thickness and thickness variation, surface roughness, etc. of the strip to be formed according to the characteristics of the roll and the casting conditions have a great influence on the strip forming.

특히, 주조되어 성형되는 스트립의 폭이 50mm 이상 되도록 주조할 때 발생하는 폭방향의 스트립 두께 편차를 해소하기 위하여 미국특허(US 4,749,024)에서는 용융금속을 정하여진 롤 표면에 일정한 두께로 공급하는 역할을 하는 노즐 팁의 형상을 설계하는데 있어서, 노즐 폭방향에서 작업공정중 온도편차에 의해서 발생하는 폭방향의 스트립 두께편차를 보상하기 위하여 노즐 팁 자체의 형상에서 롤에 접촉하는 용융금속의 두께분포를 조절할 수 있도록 중심으로부터 폭방향으로 노즐 팁 부분에서의 바닥의 홈 깊이를 변화시켰다. In particular, in order to solve the strip thickness variation in the width direction that occurs when the cast is formed so that the width of the strip is formed to be 50mm or more in the US patent (US 4,749,024) serves to supply a molten metal to a predetermined roll surface with a predetermined thickness In designing the shape of the nozzle tip, the thickness distribution of the molten metal in contact with the roll in the shape of the nozzle tip itself is adjusted to compensate for the strip thickness deviation in the width direction caused by the temperature deviation during the working process in the nozzle width direction. The groove depth of the bottom at the nozzle tip portion was varied from the center to the width direction.

또한 미국특허(US 4,993,478)에서는 롤 표면의 냉각능을 롤 폭방향으로 균일하게 하기 위하여 롤 표면의 직하에 형성시키는 냉각매체의 순환 통로(구멍)를 롤 폭 방향으로부터 약 15~75도 각도를 갖도록 형성 시켰다. In addition, in the US patent (US 4,993,478), in order to make the cooling ability of the roll surface uniform in the roll width direction, the circulation passage (hole) of the cooling medium formed directly under the roll surface has an angle of about 15 to 75 degrees from the roll width direction. Formed.                         

이와 같이 용융금속이 롤 표면에 일정한 폭으로 접촉하여 냉각될 때, 접촉되는 용융금속이 폭 방향에 따라서 불가피하게 온도구배를 발생하고, 그에 따라 형성되는 금속 스트립의 폭방향 두께편차를 유발하는 현상을 해소하기 위한 방법으로서, 첫째 융융금속의 접촉두께를 조절하여 온도구배를 보상하는 노즐팁의 형상제어 방법과, 둘째 주조롤 냉각매체가 순환하는 구멍의 경사도를 조절하여 주조롤의 표면 냉각을 균일하게 하는 방법이 상기와 같이 발명되었다. As such, when molten metal is cooled by contacting the surface of the roll with a constant width, the molten metal that is contacted inevitably generates a temperature gradient along the width direction and causes a thickness deviation of the metal strip formed accordingly. As a method for solving the problem, firstly, the shape control method of the nozzle tip which compensates the temperature gradient by adjusting the contact thickness of the molten metal, and secondly, the surface cooling of the casting roll is uniformly controlled by adjusting the inclination of the hole through which the casting roll cooling medium circulates. The method was invented as above.

그러나 전자의 노즐팁의 형상을 조절하는 방법은 주조되는 금속의 응고특성 및 냉각롤의 온도구배 특성을 정확히 보상하여 다소의 폭방향 두께 편자를 감소 시키는 역할을 할 수 있지만 주조롤의 폭방향 냉각분포와 융융금속의 응고특성 및 노즐 팁에서의 온도구배를 동시에 반영 하여야 하고, 합금의 종류 및 주조 스트립의 폭에 따라 각각 다양하게 조건이 도출되고 제작되어야 하는 어려움이 있다. 그리고 후자의 주조롤 표면의 균일 냉각 방법은 융융금속이 롤에 접촉되는 공정조건에서 폭방향에 따라 온도구배가 없고 용강의 흐름이 균일한 전제조건 하에서 폭방향 균일한 두께의 스트립을 형성하는 데 유용하게 활용 될 것으로 보이나, 실제로 일정 폭의 노즐을 통하여 융융금속이 냉각롤의 표면에 공급 될 때 노즐 팁에서 노즐 폭 방향에서의 용강의 온도는 자연적으로 온도구배를 형성하고 용강의 흐름 또한 일정하지 않은 관계로 주조되는 금속 스트립의 폭방향 두께편차를 피할 수는 없는 실정이다.However, the method of controlling the shape of the nozzle tip of the former can accurately compensate for the solidification characteristics of the cast metal and the temperature gradient characteristics of the cooling rolls, thereby reducing the thickness deviation of the width in the width direction of the casting rolls. The solidification characteristics of the molten metal and the temperature gradient at the nozzle tip should be simultaneously reflected, and there are difficulties in that various conditions must be derived and manufactured according to the type of alloy and the width of the casting strip. In addition, the latter method of uniformly cooling the surface of the casting roll is useful for forming strips having a uniform thickness in the width direction under the precondition that there is no temperature gradient along the width direction and the flow of molten steel is uniform in the process conditions in which the molten metal is in contact with the roll. In practice, when molten metal is supplied to the surface of the cooling roll through a nozzle of a certain width, the temperature of the molten steel in the nozzle width direction at the tip of the nozzle naturally forms a temperature gradient and the flow of molten steel is not constant. As a result, the thickness variation of the metal strip to be cast cannot be avoided.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 다양한 주조강종 및 스트립 제조폭에 따른 노즐 팁의 형상 개선에 대한 번거로움과 노즐 팁에서의 융융금속 자체의 폭방향 온도편차가 발생함에 있어서, 용탕인출 주조스트립의 폭방향 온도편차를 효과적으로 줄일 수 있으며, 주조되는 융융금속의 주조특성을 반영할 수 있도록 다양한 재질의 주조롤을 선택하여 금속박판을 주조할 수 있는 주조롤 및 그 금속박판의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.Therefore, the present invention has the inconvenience of improving the shape of the nozzle tip according to the various conventional cast steel grades and strip manufacturing width as described above, and in the widthwise temperature deviation of the molten metal itself in the nozzle tip, molten casting cast strip It is possible to effectively reduce the width deviation of the width direction, and to provide a casting roll and a method of manufacturing the metal sheet to select the casting rolls of various materials to cast the metal sheet to reflect the casting characteristics of the molten metal to be cast It is.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 각종 합금의 스트립을 주조할 때 사용되는 냉각롤인 주조롤에 있어서,The present invention for achieving the above object is a casting roll which is a cooling roll used when casting a strip of various alloys,

상기 주조롤은 다수개의 구멍을 형성한 롤 축과, 상기 주조롤의 내부는 냉각수가 순환하는 중공형상이며, 그 외주 표면부을 Cu계 합금 코아로 구성하고, 상기 코아의 원둘레에 길이방향으로 다수개의 홈을 형성하여 다수개의 주조롤 환이 결합되고, 상기 다수개의 주조롤 환은 일정한 폭을 가진 내경과 외경으로 이루어지며, 주조롤 환의 외경으로부터 내경까지 두께가 감소되도록 일정 범위의 두께 구배를 부여하고, 상기 주조롤 환의 내경과 외경의 차이에서 발생하는 공간을 단열재로 충진 밀폐한후 이웃하는 환과 코아를 기계적인 접합으로 이루어진 주조롤을 특징으로 한다.The casting roll has a roll shaft formed with a plurality of holes, and the inside of the casting roll has a hollow shape in which cooling water is circulated, and its outer circumferential surface portion is composed of a Cu-based alloy core, and a plurality of rolls in the longitudinal direction of the core are formed. A plurality of casting roll rings are combined to form a groove, and the plurality of casting roll rings are formed of an inner diameter and an outer diameter having a predetermined width, and a thickness gradient of a range is given to reduce the thickness from the outer diameter to the inner diameter of the casting roll ring, and It is characterized in that the casting roll made of a mechanical joint between the neighboring ring and the core after filling and sealing the space generated from the difference between the inner diameter and the outer diameter of the cast roll ring.

또한 본 발명은 각종 합금의 스트립을 주조할 때 냉각롤인 주조롤에 노즐 팁으로부터 용탕을 인출하여 금속박판을 제조하는 방법에 있어서, 주조되는 합금의 종류에 따른 주조롤 환을 적합한 재질로 사용하고, 용융합금이 접촉하여 냉각되는 주조롤 환의 두께 구배를 20∼90%의 범위로 조절하여 폭방향으로 균일한 두께의 스 트립을 주조하는 금속박판의 제조방법을 특징으로 한다.In addition, the present invention is a method for producing a metal sheet by drawing the molten metal from the nozzle tip to the casting roll which is a cooling roll when casting the strip of various alloys, using a casting roll ring according to the type of alloy to be cast as a suitable material, Characterized by a method for producing a metal sheet for casting a strip of uniform thickness in the width direction by adjusting the thickness gradient of the casting roll ring is cooled in contact with the molten alloy in the range of 20 to 90%.

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

상기 주조롤은 냉각능이 우수한 Cu계 합금으로 이루어지며, 다수개의 구멍을 형성한 롤 축(1)과, 상기 주조롤의 외주 표면에 냉각수(3)가 순환하는 중공형상의 Cu계 코아(2)와, 상기 코아(2)의 원둘레에 길이방향으로 다수개의 홈을 형성하여 다수개의 주조롤 환(4)이 결합되고, 상기 다수개의 주조롤 환은 일정한 폭을 가진 내경과 외경으로 이루어지며, 주조롤 환의 외경으로부터 내경까지 두께가 감소되도록 일정 범위의 두께 구배를 부여하고, 상기 주조롤 환의 내경과 외경의 차이에서 발생하는 공간을 단열재로 충진 밀폐한후 이웃하는 주조롤 환과 코아를 기계적인 접합으로 이루어진 주조롤을 특징으로 한다.The casting roll is made of a Cu-based alloy having excellent cooling ability, a roll shaft 1 having a plurality of holes formed therein, and a hollow Cu-based core 2 in which cooling water 3 circulates on the outer circumferential surface of the casting roll. And, forming a plurality of grooves in the longitudinal direction in the circumference of the core (2) is a plurality of casting roll ring 4 is coupled, the plurality of casting roll ring is made of an inner diameter and an outer diameter having a predetermined width, casting roll A thickness gradient of a certain range is given to reduce the thickness from the outer diameter to the inner diameter of the ring, and the space formed by the difference between the inner diameter and the outer diameter of the cast roll ring is filled with heat insulating material, and the neighboring cast roll ring and the core are mechanically joined together. It is characterized by a casting roll.

도 1은 본 발명의 주조롤에 대한 코아와 주조롤 환의 결합관계를 나타낸 개략 구성도로서, 상기 주조롤은 다수개의 구멍을 형성한 롤 축(1)에 의해서 회전한다. 상기 롤 축(1)을 중심으로 외주 표면에 냉각능이 우수한 Cu계 합금으로 이루어지며, 그 내부가 중공형상인 코아(2)가 결합된다. 상기 코아(2)의 냉각은 롤 축(1)에 형성된 다수개의 구멍을 통해 냉각수(3)가 인출입되어 코아(2) 내부를 순환되면서 냉각된다.1 is a schematic configuration diagram showing a coupling relationship between a core and a casting roll ring for a casting roll of the present invention, wherein the casting roll is rotated by a roll shaft 1 having a plurality of holes formed therein. The core 2 is made of a Cu-based alloy having excellent cooling ability on the outer circumferential surface of the roll shaft 1, and a core 2 having a hollow shape is bonded thereto. Cooling of the core (2) is cooled while the coolant (3) is drawn in and out through the plurality of holes formed in the roll shaft (1) to circulate inside the core (2).

상기 코아(2)의 원둘레에는 길이방향으로 다수개의 홈을 형성하여 다수개의 주조롤 환(4)이 결합되며, 상기 다수개의 주조롤 환(4)은 일정한 폭을 가진 내경(5)과 외경(6)으로 이루어진다. 즉, 상기 코아의 표면둘레에는 융용금속과 접촉하며 금속을 냉각시키고 금속스트립을 형성시키는 역할을 하는 일정한 폭을 가진 주조롤 환이 결합되며 주조롤 환의 내경과 관통하도록 홈을 형성시킨다. In the circumference of the core (2) is formed a plurality of grooves in the longitudinal direction are coupled to a plurality of casting roll ring (4), the plurality of casting roll ring (4) has an inner diameter (5) and an outer diameter ( 6) consists of. That is, a casting roll ring having a predetermined width that is in contact with the molten metal and serves to cool the metal and form a metal strip is coupled to the surface of the core and forms a groove to penetrate the inner diameter of the casting roll ring.

상기 일정폭을 가진 주조롤 환(4)은 코아의 원둘레 홈을 따라 결합되고 결합된 환의 내경(5) 하단부가 코아의 내부 중공으로 노출되어 코아의 중공을 순환하는 냉각수(3)와 직접 접촉하여 효과적으로 냉각될 수 있도록 한다. The casting roll ring (4) having a predetermined width is coupled along the circumferential groove of the core and the lower portion of the inner diameter (5) of the combined ring is exposed to the inner hollow of the core to directly contact with the cooling water (3) circulating through the hollow of the core Allow for effective cooling.

이때 코아의 원둘레 홈에 결합되는 주조롤 환의 재질은 일반강, 공구강, 스텐레스강, 주철, 비철금속 등 다양하게 적용할 수 있는 것이 본 발명에서의 특징이 있다.At this time, the material of the cast roll ring coupled to the circumferential groove of the core is characterized in that it can be applied in various ways, such as general steel, tool steel, stainless steel, cast iron, nonferrous metal.

또한 상기 주조롤 환(4)은 외경으로부터 내경까지 두께가 감소되도록 일정 범위의 두께 구배(7)를 부여한다. In addition, the cast roll ring 4 gives a thickness gradient 7 in a range so that the thickness from the outer diameter to the inner diameter is reduced.

즉, 주조롤 환(4)에 있어서 융융금속을 공급하는 노즐(10)벽의 두께를 고려하여 환의 외경(6) 부분에서는 용탕을 인출하고자 하는 금속스트립의 폭보다 20%내외 넓게 폭을 가지도록 하고, 주조롤 환(4)의 두께는 주조롤의 열안정성 및 열용량을 고려하여 주조롤 환 외경 폭의 100% 정도를 갖도록 한다. 내경에서의 폭은 외경(6)에서의 폭에 대하여 10%~ 90%를 갖도록 하여 주조롤 외경으로부터 내경으로 형성되는 주조롤 환의 두께 구배(7)가 감소하도록 구배를 부여한다. 즉, 주조롤의 외경에서의 폭에 대한 내경에서의 폭의 비가 0.1~0.9 범위내에서 형성된다.That is, considering the thickness of the wall of the nozzle 10 for supplying the molten metal in the casting roll ring 4, the outer diameter 6 portion of the ring has a width of about 20% wider than the width of the metal strip to be drawn out. And, the thickness of the cast roll ring 4 is to have about 100% of the width of the cast roll ring outer diameter in consideration of the thermal stability and heat capacity of the casting roll. The width at the inner diameter is 10% to 90% relative to the width at the outer diameter 6 to impart a gradient such that the thickness gradient 7 of the cast roll ring formed from the outer diameter of the casting roll to the inner diameter is reduced. That is, the ratio of the width in the inner diameter to the width in the outer diameter of the casting roll is formed within the range of 0.1 to 0.9.

이와 같이 본 발명의 주조롤은 각각의 환(4) 재질에 따라 동일한 내경(5)과 외경(6)을 갖도록 하지만, 환 두께의 구배(7)를 달리하여 코아(2)의 홈에 결합되고 코아의 표면 둘레에는 다양한 재질과 두께 구배(7)를 가지는 주조롤 환(4)을 결합시켜서 다기능 주조롤을 형성할 수 있다.As such, the cast roll of the present invention has the same inner diameter (5) and outer diameter (6) according to the material of each ring (4), but is coupled to the groove of the core (2) by varying the gradient of the ring thickness (7) A multifunctional casting roll can be formed by combining casting roll rings 4 having various materials and thickness gradients 7 around the surface of the core.

상기 주조롤 환의 내경(5)과 외경(6)의 차이에서 발생하는 공간은 이웃하는 주조롤 환(4)들 사이에 최근접 거리의 열전달을 방지하기 위하여 단열재(8)로 채우고 밀폐하거나 공극상태로 밀폐하도록 한다. 또한 상기와 같이 단열재로 충진 밀폐한후 이웃하는 주조롤 환과 코아를 기계적인 접합면(9)으로 밀착시킨다.The space arising from the difference between the inner diameter 5 and the outer diameter 6 of the cast roll ring is filled with a heat insulating material 8 to prevent heat transfer of the nearest distance between neighboring cast roll rings 4 and sealed or in a void state. Seal it. In addition, after filling and sealing with a heat insulating material as described above, the neighboring casting roll ring and the core is in close contact with the mechanical joint surface (9).

이와 같이 일정폭을 갖도록 여러개의 냉각환을 동일축상에 다양한 재질로 조립하고 환의 두께방향에 구배를 부여함으로서 응고특성(열용량 및 열전달)이 다른 융융금속이 롤과 접촉할 때 노즐(10) 팁에서 발생하는 온도구배를 역으로 보상하도록하여 금속스트립의 폭 방향에서의 두께가 균일하게 할 수 있다. Thus, by assembling a plurality of cooling rings of various materials on the same axis to have a constant width and giving a gradient in the thickness direction of the ring, when the molten metal having different solidification characteristics (heat capacity and heat transfer) comes into contact with the roll, the tip of the nozzle 10 The thickness gradient in the width direction of the metal strip can be made uniform by compensating for the generated temperature gradient in reverse.

이하, 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

[실시예 1]Example 1

용융상태의 Fe-45Ni합금, Fe-80Ni합금, Fe-20Cr-5Al합금, Fe-3Si합금을 노즐을 통해 주조롤 환의 표면에 용탕인출 법에 의하여 100mm 폭의 금속 스트립을 제조하였다. 이 때 각각의 용융합금에 대한 용탕 공급온도는 융점온도 보다 100oC 높게 공급하고, 주조롤과 융융합금의 접촉길이는 25mm로 하며, 노즐의 예열온도는 1300oC, 주조롤의 순환 냉각수의 온도는 50oC로 유지 하면서 주조속도(스트립 성형속도)는 2m/sec로 주조하였다. 상기 주조되는 합금의 종류에 따라 주조롤 환의 재질을 Cu-40Zn합금, 1010강, GC20주철, SUS304강으로 사용하였다. 각각의 주조합금과 주조롤 환 재질에 따른 스트립의 성형능을 정성적으로 평가한 결과를 표1에 나타내었다.A molten Fe-45Ni alloy, Fe-80Ni alloy, Fe-20Cr-5Al alloy, and Fe-3Si alloy were prepared on the surface of the cast roll ring by a melt extraction method through a nozzle to prepare a metal strip having a width of 100 mm. At this time, the melt supply temperature for each molten alloy is 100 o C higher than the melting point temperature, the contact length of the casting roll and the molten alloy is 25mm, the preheating temperature of the nozzle is 1300 o C, the circulating cooling water of the casting roll The casting rate (strip forming rate) was cast at 2 m / sec while maintaining the temperature at 50 ° C. According to the type of the alloy to be cast, the material of the cast roll ring was used as Cu-40Zn alloy, 1010 steel, GC20 cast iron, SUS304 steel. Table 1 shows the results of qualitative evaluation of strip forming ability according to each main alloy and cast roll ring material.

주조합금Main union 주조롤 환재질Casting Roll Materials 냉각능Cooling capacity 스트립 성형능Strip forming ability Fe-45Ni합금Fe-45Ni alloy Cu-40Zn합금Cu-40Zn Alloy 많음plenty ×× 1010강1010 Lectures 많음plenty ↓↓ GC20주철GC20 cast iron 적음Less ◎◎ SUS304강304 stainless steel 많음plenty ↓↓ Fe-80Ni합금Fe-80Ni alloy Cu-40Zn합금Cu-40Zn Alloy 많음plenty ×× 1010강1010 Lectures 보통usually △△ GC20주철GC20 cast iron 적음Less ◎◎ SUS304강304 stainless steel 보통usually △△ Fe-20Cr-5Al 합금Fe-20Cr-5Al Alloy Cu-40Zn합금Cu-40Zn Alloy 많음plenty ○○ 1010강1010 Lectures 보통usually ○○ GC20주철GC20 cast iron 적음Less ○○ SUS304강304 stainless steel 적음Less ◎◎ Fe-3Si합금Fe-3Si Alloy Cu-40Zn합금Cu-40Zn Alloy 많음plenty ◎◎ 1010강1010 Lectures 보통usually ◎◎ GC20주철GC20 cast iron 적음Less ○○ SUS304강304 stainless steel 적음Less ○○

※ 우수: ◎, : 양호:○ , 보통: △, 미달: ↓, 불량:×        ※ Excellent: ◎,: Good: ○, Normal: △, Under: ↓, Poor: ×

표1에 나타난 바와 같이 주조되는 합금의 종류에 따라 다양한 재질의 주조롤이 적용되어야 함을 알 수 있다. As shown in Table 1, it can be seen that casting rolls of various materials should be applied according to the type of alloy to be cast.

즉, Fe-45Ni합금과 Fe-80Ni합금의 스트립을 주조할 때는 주조롤 환재질로서 GC20주철을 적용하는 것이 가장 바람직한 것으로 나타났다. 또 Fe-20Cr-5Al합금의 스트립을 주조할 때는 주조롤 환재질로서 SUS304강이 가장 바람직하며, Fe-3Si합금의 스트립을 주조할 때는 Cu-40Zn합금과 1010강을 주조롤의 환재질로서 사용하는 것이 가장 바람직한 결과를 나타내었다.That is, when casting the strip of Fe-45Ni alloy and Fe-80Ni alloy, it was found that it is most preferable to apply GC20 cast iron as the casting roll material. When casting a strip of Fe-20Cr-5Al alloy, SUS304 steel is most preferable as casting roll material, and when casting a strip of Fe-3Si alloy, Cu-40Zn alloy and 1010 steel are used as material of casting roll. It showed the most preferable result.

여기에서 스트립 성형능은 용탕법으로 주조할 때 용탕으로 부터 주조롤에 접촉하여 연속적으로 스트립이 끊김과 중단이 없이 형성되는 정도를 나타내며, 주조롤 환의 냉각능은 용탕으로부터 스트립을 성형시길 때 용탕과 스트립을 냉각시키는 냉각능, 즉 주조롤 환 재질의 열전달 계수에 의존하는 성질를 나타낸다. Here, the strip forming ability refers to the extent to which the strip is continuously formed without breakage and interruption in contact with the casting roll from the molten metal when casting by the molten method, and the cooling ability of the casting roll ring is the same as that when forming the strip from the molten metal. It shows the ability to cool the strip, that is, it depends on the heat transfer coefficient of the cast roll ring material.

상기의 스트립 성형능과 주조롤 환의 냉각능은 상호 의존적 관계를 가지나 반드시 주조롤 환의 냉각능이 많거나 적다고 하여 스트립의 성형능이 우수하다 또는 불량하다고 단정하기는 곤란하며, 주조되는 합금의 액상으로부터 고상으로 응고될 때의 응고특성과 응고된 합금 스트립 표면에 형성되는 표면피막과 주조롤 환 재질의 표면특성에 따라 결정될 수 있기 때문이다.The strip forming ability and the cooling ability of the cast roll ring have a mutual relationship, but it is difficult to conclude that the strip forming ability is excellent or poor due to the large or small cooling ability of the cast roll ring. This is because it can be determined according to the solidification characteristics when solidifying and the surface characteristics of the surface coating and cast roll ring material formed on the solidified alloy strip surface.

표 1에서 알수 있듯이 응고공정중 Fe-3Si합금과 같은 공액 공존영역이 큰 합금의 경우 주조롤 환의 냉각이 클수록 스트립 성형성이 우수한 것으로 나타나며, 반대로 공액 공존영역이 좁은 45Ni-Fe합금, Fe-80Ni합금 및 Fe-20Cr-5Al합금 같은 경우는 주조롤 환의 냉각능(열전달계수)이 적은 조건에서 양호한 스트립을 형성하는 것으로 나타나고 있다.As can be seen from Table 1, in the case of an alloy having a large conjugated coexistence area such as an Fe-3Si alloy during the solidification process, the greater the cooling of the cast roll ring, the better the strip formability. Alloys and Fe-20Cr-5Al alloys have been shown to form good strips under conditions of low cooling capacity (heat transfer coefficient) of cast roll rings.

[실시예 2][Example 2]

Fe-45Ni합금과 Fe-80Ni합금을 노즐을 통해 주조롤 환의 표면에 용탕인출 법에 의하여 폭 100mm의 금속 스트립을 제조하였다. 이때 용강의 주입온도는 1570℃로 하고 노즐의 예열온도를 1300oC, 용강과 주조롤의 접촉길이는 25mm로 유지하였다. 주조롤의 환의 재질은 상기 실시예 1에서 스트립 성형능이 가장 우수한 것으로 평가된 GC20 주철을 사용하였으며, 주조롤의 순환 냉각수의 온도와 주조속도는 실시예 1과 같은 방법으로 주조하였다. 주조할 때 주조롤 환의 두께의 구배에 따라 성형되는 스트립 폭방향의 두께편차 발생을 비교평가한 결과를 표 2에 나타내었다. 여기서, 주조롤 환의 두께 구배는 주조롤 환의 외경에서의 폭에 대한 내경에서의 폭의 비를 %로 나타낸 값을 의미한다.The Fe-45Ni alloy and the Fe-80Ni alloy were prepared with a metal strip having a width of 100 mm by a melt drawing method on the surface of the cast roll ring through a nozzle. At this time, the injection temperature of the molten steel was 1570 ℃ and the preheating temperature of the nozzle was maintained at 1300 ° C, the contact length of the molten steel and the casting roll was 25mm. As the material of the ring of the casting roll, GC20 cast iron was evaluated as having the best strip forming ability in Example 1, and the temperature and casting speed of the circulating cooling water of the casting roll were cast in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the results of comparing and evaluating the thickness deviation in the strip width direction formed according to the gradient of the thickness of the cast roll ring during casting. Here, the thickness gradient of a casting roll ring means the value which expressed the ratio of the width in an inner diameter to the width in the outer diameter of a casting roll ring in%.

주조합금Main union 환의 두께 구배(%)Thickness gradient of ring (%) 폭방향 두께편차(%)Width direction thickness deviation (%) Fe-45Ni합금Fe-45Ni alloy 00 1515 2020 88 3030 77 5050 33 7070 22 9090 22 Fe-80Ni합금Fe-80Ni alloy 00 1212 2020 88 3030 66 5050 33 7070 22 9090 22

표 2에서 알 수 있듯이 주조되는 합금의 종류에 따른 주조롤 환을 적합한 재질로 사용하고 주조롤 환의 두께 구배를 적정범위로 조절했을 때 스트립 폭방향의 두께편차를 최소한으로 줄일 수 있음을 알 수 있다. As can be seen from Table 2, it can be seen that the thickness variation in the strip width direction can be reduced to a minimum when the casting roll ring according to the type of alloy to be cast is used as a suitable material and the thickness gradient of the casting roll ring is adjusted to an appropriate range. .

즉, 상기 표 2에 나타난 바와 같이 주조롤 환의 두께 구배를 20∼90%의 범위로 조절했을 때 주조되는 스트립의 폭방향 두께를 균일하게 형성시키게 된다. 더욱더 바람직하게는 주조롤 환의 두께 구배를 30∼70%의 범위로 조절했을 때 주조되는 스트립의 폭방향 두께를 균일하게 형성시킬 수 있다.That is, as shown in Table 2, the thickness gradient of the cast roll ring is 20-90%. When adjusted in the range it will be uniformly formed in the width of the cast strip width. Even more preferably, the thickness gradient of the cast roll ring is 30-70% When adjusted to the range it is possible to uniformly form the width thickness of the strip to be cast.

여기서 주조롤 환의 두께 구배가 90%보다 클 경우 주조롤 환의 가장자리는 주조중 쉽게 가열되고 주조후 쉽게 냉각되어 두께가 두꺼운 중심부를 축으로 휨과 코어 표면으로부터 들뜸형상이 일어나게 된다. 표 2에서 보면 70%~90%구배 범위에서는 형성되는 스트립의 두께편차 완화 측면에서 대등하게 나타나고 있으나 실제 활용상에서의 주조롤 환의 두께 편차 가공상의 문제와 반복 사용시 주조중 주조롤 환이 받는 입열에 의한 주조롤 환 가장자리(두께가 얇은곳)의 열변형에 의한 구조적인 문제가 발생할 수 있기 때문에 보다 적합하게는 70% 이내로 함이 바람직하다.Here, when the thickness gradient of the cast roll ring is greater than 90%, the edge of the cast roll ring is easily heated during casting and is easily cooled after casting, causing bending and lifting from the core surface of the thick center. In Table 2, in the 70% to 90% gradient range, the thickness variation of strips formed is shown to be similar, but the thickness variation of casting roll rings in practical use is the problem of machining and casting due to heat input received by casting roll rings during casting in repeated use. It is preferable to set it within 70% more suitably because structural problems may arise due to the thermal deformation of the roll ring edge (where the thickness is thin).

한편 주조롤 환의 두께 구배를 20% 미만으로 작게하여 주조할 경우 스트립의 폭방향 두께편차를 다소 개선하는 효과는 있으나 실제적으로 20% 미만의 두께 구배에서는 후공정 압연도중 스트립의 불균일 변형량에 의하여 스트립에 주름이 발생하거나 한쪽방향으로 휨이 발생하여 실제적인 압연공정이 불가능할 수 있다. 따라서 주조롤 환의 두께 구배를 20%이상으로 유지해야 하며, 보다 바람직하게는 30%이상 유지할 필요가 있다.On the other hand, when casting by casting the thickness gradient of the cast roll ring to less than 20%, there is an effect of improving the thickness deviation of the strip in some directions. Wrinkles may occur or warpage may occur in one direction, making the actual rolling process impossible. Therefore, the thickness gradient of the cast roll ring should be maintained at 20% or more, and more preferably 30% or more.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하여 금속스트립을 주조할 때 냉각롤로 사용되는 주조롤은 주조되는 합금의 특성에 따라서 적용함으로써 동일한 주조 시스템에서 노즐이 접촉하는 주조롤 환에 따라 최적의 주조조건으로 금속 스트립을 성형할 수있으며, 주조롤 환의 두께 구배에 의하여 노즐 폭방향에서 발생하는 자연적인 온도구배를 보상하여 폭방향으로 균일한 두께의 스트립을 제조할 수 있는 것이다. As described above, the casting roll used as a cooling roll when casting the metal strip according to the present invention is applied according to the characteristics of the alloy to be cast, so that the optimum casting conditions according to the casting roll ring contacting the nozzle in the same casting system The strip may be formed, and the strip having a uniform thickness in the width direction may be manufactured by compensating for the natural temperature gradient occurring in the nozzle width direction by the thickness gradient of the cast roll ring.

Claims (6)

각종 합금의 스트립을 주조할 때 사용되는 냉각롤인 주조롤에 있어서,In the casting roll which is a cooling roll used when casting strips of various alloys, 상기 주조롤은 다수개의 구멍을 형성한 롤 축과, 상기 주조롤의 내부는 냉각수가 순환하는 중공형상이며, 그 외주 표면부을 Cu계 합금 코아로 구성하고, 상기 코아의 원둘레에 길이방향으로 다수개의 홈을 형성하여 다수개의 주조롤 환이 결합되고, 상기 다수개의 주조롤 환은 일정한 폭을 가진 내경과 외경으로 이루어지며, 상기 주조롤 환의 외경으로부터 내경까지 두께가 감소되도록 일정 범위의 두께 구배를 부여하고, 상기 주조롤 환의 내경과 외경의 차이에서 발생하는 공간을 각각 단열재로 충진 밀폐한후 이웃하는 환과 코아를 기계적인 접합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 용탕 인출법에 의한 금속박판 제조용 주조롤.The casting roll has a roll shaft formed with a plurality of holes, and the inside of the casting roll has a hollow shape in which cooling water is circulated, and its outer circumferential surface portion is composed of a Cu alloy alloy core, A plurality of casting roll rings are combined to form a groove, and the plurality of casting roll rings are formed of an inner diameter and an outer diameter having a predetermined width, and a thickness gradient of a range is given to reduce the thickness from the outer diameter to the inner diameter of the casting roll ring, The casting roll for producing a metal sheet by the molten metal withdrawal method characterized in that the sealing and filling the space generated from the difference between the inner diameter and the outer diameter of the cast roll ring with a heat insulating material, respectively, by mechanical joining the adjacent ring and the core. 냉각롤인 주조롤에 노즐 팁으로부터 용탕을 인출하여 금속박판을 제조하는 방법에 있어서, 용융합금이 접촉하여 냉각되는 주조롤 환의 외경에서의 폭에 대한 내경에서의 폭의 비를 %로 나타난 두께 구배를 20∼90%의 범위로 조절하여 폭방향으로 균일한 두께의 스트립을 주조하는 것을 특징으로 하는 용탕 인출법에 의한 금속박판의 제조방법.In a method of manufacturing a metal thin plate by drawing a molten metal from a nozzle tip to a casting roll, which is a cooling roll, a thickness gradient expressed as a percentage of the width at the inner diameter to the width at the outer diameter of the casting roll ring in which the molten alloy is contacted and cooled. 20 to 90% Method of producing a metal thin plate by the melt extraction method characterized in that to cast a strip of uniform thickness in the width direction by adjusting to the range. 제 2항에 있어서, 상기 주조롤 환의 두께 구배는 30∼70% 인 것을 특징으로 하는 용탕 인출법에 의한 금속박판의 제조방법.3. The method of claim 2, wherein the thickness gradient of the cast roll ring is 30 to 70%. 제 2항에 있어서, 상기 주조되는 합금이 Fe-45Ni합금과 Fe-80Ni합금일 때는 주조롤 환의 재질로서 GC20주철을 사용하여 스트립을 주조하는 것을 특징으로 하는 용탕 인출법에 의한 금속박판의 제조방법.The method of claim 2, wherein when the alloy to be cast is a Fe-45Ni alloy and a Fe-80Ni alloy, a strip is cast using GC20 cast iron as a material of a casting roll ring. . 제 2항에 있어서, 상기 주조되는 합금이 Fe-20Cr-5Al합금일 때는 주조롤 환의 재질로서 SUS304강을 사용하여 스트립을 주조하는 것을 특징으로 하는 용탕 인출법에 의한 금속박판의 제조방법.The method of claim 2, wherein when the alloy to be cast is a Fe-20Cr-5Al alloy, a strip is cast using SUS304 steel as a material of a casting roll ring. 제 2항에 있어서, 상기 주조되는 합금이 Fe-3Si합금일 때는 주조롤 환의 재질로서 Cu-40Zn합금 또는 1010강을 사용하여 스트립을 주조하는 것을 특징으로 하는 용탕 인출법에 의한 금속박판의 제조방법.The method of claim 2, wherein when the alloy to be cast is a Fe-3Si alloy, a strip is cast using Cu-40Zn alloy or 1010 steel as a material of a casting roll ring. .
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