KR101048534B1 - 쌍롤식 주조 장치를 이용하여 금속 스트립을 제조하는 방법 - Google Patents

쌍롤식 주조 장치를 이용하여 금속 스트립을 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 쌍롤식 주조 장치를 이용하여 금속 스트립을 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 쌍롤식 주조 장치는 서로 평행하게 위치된 주조 롤러 축선을 갖는 2개의 반대로 회전하는 주조 롤러와 상기 주조 롤러의 면에 대해 놓이는 2개의 측면 플레이트에 의해 형성된다. 유입된 용융 금속은 적어도 부분적으로 고화된 금속 스트립 형태로, 주조 롤러에 의해 형성된 주조 갭으로부터 이송된다. 본 발명의 목적은 주조의 개시 때 및 주조 갭을 통한 기생 고화의 통과 중에 용융물 풀의 밀봉을 개선하기 위한 것이다. 이를 위해, 본 발명에 따라 측면 플레이트(6, 7)가 제 1 시간 간격(△t1) 내에 주조 롤러 축선(4, 5)에 평행한 제 1 이동 방향으로 주조 롤러의 면(17, 18)을 향해 이동하고, 측면 플레이트(6, 7)가 제 2 시간 간격(△t2) 내에 주조 갭(19) 내의 주조 방향(G)에 평행한 제 2 이동 방향으로 주조 롤러의 외측 표면(10, 11)의 일부를 향해 이동된다.

Description

쌍롤식 주조 장치를 이용하여 금속 스트립을 제조하는 방법 {METHOD FOR PRODUCING A METAL STRIP USING A TWIN-ROLL CASTING DEVICE}
본 발명은 쌍롤식 주조 장치를 이용하여 금속 스트립을 제조하는 방법, 및 상기 방법을 수행하기 위한 쌍롤식 주조 장치에 관한 것이다. 이러한 형태의 쌍롤식 주조 장치는 작은 두께, 특히 1.0mm 내지 10mm의 두께를 갖는 강 스트립을 제조하는데 사용되는 것이 바람직하다.
쌍롤식 주조 설비의 중심 부품은 서로 평행하게 배열된 주조 롤러 축선을 갖는 상태에서 서로 반대로 회전하는 2개의 주조 롤러와, 주조 롤러의 반대 단부쪽(end side)들을 지지하는 2개의 측면 플레이트로 형성된다. 2개의 주조 롤러 축선 사이의 거리는 주조 롤러의 측면 표면이 주조되는 금속 스트립의 주조 두께에 대응하는 실질적으로 평행한 주조 갭을 형성하도록 설정된다. 상호작용하는 주조 롤러의 측면 표면과 측면 플레이트(side plate)의 2개의 단부쪽은, 유입구를 통해 공급되고, 주조 롤러의 냉각된 측면 표면(lateral surface)에서 응고하며 적어도 실질적으로 완전히 고화된 금속 스트립 형태로 주조 갭으로부터 이송되는, 금속 용융물을 수용하기 위해 주변 방향에서 밀폐된 공간을 형성한다. 이러한 설계와 기능의 설비는 예를 들어 WO 98/04369호로부터 이미 공지되어 있다.
주조 롤러의 단부쪽들은 낮은 공차를 가지면서 평행한 평면 내에 있다. 주조 롤러의 단부쪽을 지지하는 측면 플레이트는 내화성 재료로 구성되고 측면 플레이트 작업기 또는 측면 플레이트용 지지 및 이송 장치의 일부인 이송 프레임 내에 내장된다. 이러한 형태의 장치의 수많은 실시예는 예를 들어 EP-A 714 715 또는 EP-B 620 061호로부터 공지되어 있다.
내화성 재료로부터 제조되는 측면 플레이트는 이들 단부쪽들을 단단히 지지하는 것을 보장하기 위해 소정의 압력으로 주조 롤러의 단부쪽 상에 가압된다. 측면 플레이트는 크고 국부적으로 상이한 기계적 및 열적 부하에 노출된다. 용융물 풀(melt pool) 및 주조 갭 영역에서 금속 용융물과의 직접적인 접촉이 있어서 상당한 열적 및/또는 화학적 마모가 존재하고; 측면 플레이트와 주조 롤러의 단부쪽들 사이의 접촉 표면 영역에서 마모는 압력 및 상승된 온도 하에서 서로에 대한 부품의 이동 때문에 주로 기계적이다. 전체적인 마모를 최소화하고 측면 플레이트의 수명을 최대화하기 위해, 측면 플레이트가 특정의 국부적인 요구사항에 따라 상이한 재료로 제조되는 공지된 해결방법이 존재한다(WO 98/04369호).
마모를 보상하고 밀봉된 지지를 유지하기 위해, 종래기술에 따른 측면 플레이트는 주조 롤러 표면 상에서 가압되거나 주조 롤러 측면 표면을 향해 연속적으로 이동된다.
예를 들어 EP-A 714 715호 또는 EP-B 620 061호로부터 공지된 일반적인 형태의 2개 롤러 주조 장치의 실시예에서, 주조 롤러의 단부쪽으로 이동된 측면 플레이트는 접촉 압력 하에서 연속적으로 유지된다. 측면 플레이트는 설정된 접촉 압력과 주조 속도의 함수로서 제조 사이클 중에 연속적으로 마모되며, 이는 가능한 주조작업 지속시간을 제한한다. 이러한 장치의 또다른 불편한 프로세스 공학적 부효과는 측면 플레이트와 고화된 스트립 셀 사이의 접촉 표면 상의 마모 흔적의 형성이다.
대조적으로, EP-B 285 963 또는 EP-B 380 698호는 주조 롤러와 측면 플레이트의 상이한 배열을 위해, 주조 롤러의 부분 영역에 걸쳐 내화성 측면 플레이트를 주조 롤러의 좁은 에지 스트립 상에 위치시키고 측면 플레이트를 주조 작업 중에 소정의 이동 속도로 주조 갭을 향해 이동시키는 것에 관해 개시하고 있다. 상기 개시된 설계에 따라, 측면 플레이트는 캐리어 플레이트 상에 고정되거나 프레임 내로 안내되고 스핀들 드라이브, 랙(rack) 또는 유사한 기계적 수단에 의해 주조 롤러 상으로 이동된다. 주조 롤러는 그들의 단부쪽에서 마모성 플레이트로 피복되어, 고가의 주조 롤러 자체가 측면 플레이트로부터 마모되지 않고 대응하는 마모를 보장한다. 한편, 마모성 플레이트와 측면 플레이트 사이에서 둘러싸는 접촉 그루브는 두 부품의 상이한 온도로 인해 스트립의 에지 형성에 악영향을 주며, 다른 한편 용융물 공간의 단부쪽 밀봉은 측면 플레이트의 배타적 기계식 수직 안내로 인해 불충분하게 보장된다.
그러므로, 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 방지하고 2개 롤러 주조 장치에서 금속 스트립을 제조하는 방법, 뿐만 아니라 이러한 목적을 위해 요구되는 2개 롤러 주조 장치를 제공하고자 하는 것이며, 여기서 용융물 공간의 완전한 밀봉은 주조의 초기 단계에서 그리고 주조 갭을 통과하는 기생 고화(parasitic solidification)의 경우에도 보장된다. 더욱이 주조 롤러의 단부쪽과의 접촉 표면에서 측면 플레이트의 수평 마모는 측면 플레이트와 고화된 스트립 셀 사이의 접촉 표면에서의 마모와 동일한 정도로 감소되며, 동시에 주조 갭으로부터 배출시 개선된 스트립 에지 품질이 달성될 것이다.
일반적인 공정에서, 상기 목적은 측면 플레이트가 제 1 시간 간격에서 주조 롤러 축선에 평행한 제 1 이동 방향을 따라 주조 롤러의 단부쪽 상으로 이동되고, 제 2 시간 간격에서 주조 갭 내의 주조 방향에 평행한 제 2 이동 방향을 따라 주조 롤러의 측면 표면의 일부 상으로 이동된다는 사실에 의해 달성된다.
주조 롤러 축선 방향을 따른 측면 플레이트의 수평 이동과 주조 방향을 따른 측면 플레이트의 수직 이동의 조합은 마모로 인해 측면 플레이트 내에 스텝을 형성하며, 이는 단부쪽과 주변 측부 밀봉 표면이 형성되어 밀봉이 달성되게 허용한다. 두 이동의 대응 조합에 의해, 양 밀봉 표면이 연속적으로 또는 간격을 두고 재생된다.
이는 편의상 시계열적으로 제 1 시간 간격이 적어도 일부에서 제 2 시간 간격과 겹친다는 사실에 의해 달성된다.
그러나, 이는 또한 시계열적으로 제 2 시간 간격이 적어도 일부에서 제 1 시간 간격과 겹친다는 사실에 의해 달성될 수 있다.
바람직한 실시예에 따라, 제 1 시간 간격은 제 2 시간 간격 전에 개시한다. 이러한 방식으로, 용융물 공간의 밀봉은 제 1 시간 간격에서 측면 플레이트의 공급 이동이 주조 롤러의 축선 방향으로 일어나서, 주조 롤러의 단부쪽에서 측면 플레이트의 그라인딩-인(grinding-in)이 일어나며, 주조 롤러의 측면 표면에서 측면 플레이트의 그라인딩-인은 주조 롤러 축선의 방향에서 측면 플레이트에 의해 야기되는 마모에 대응하는 정도로 주조 방향으로 수직 이동의 결과로서 시간 옵셋(time-offset) 방식으로만 발생한다는 사실에 의해 달성된다.
제 1 시간 간격은 금속 용융물이 용융물 공간 내에 공급될 때 또는 그 전에 개시한다. 소정의 시간이 흐르면 측면 플레이트의 제조와 관련된 또는 조립체와 관련된 비스듬한 위치 및 제조와 관련된 또는 열적으로 유도된 측면 플레이트의 변형 및 그라인딩-인 작업에 의해 야기된 측면 플레이트와 주조 롤러 사이에 야기되는 갭을 극복할 수 있다.
측면 플레이트용으로 사용되는 재료는 열적 부하를 견디는 능력, 열적 쇼크에 대한 큰 저항, 금속 용융물과 주조 롤러 표면과의 접촉시 큰 내마모성, 및 화학적 침식 및 부식에 대한 저항을 가져야 한다. 이러한 형태의 재료는 SiO2, Al2O3 , BN, Si3N4, ZrO2, 그라파이트 등으로부터의 다수의 성분을 포함하는 물질의 혼합물로 구성된다. 측면 플레이트는 사용된 내화성 재료의 마모 특성의 함수로서 주조 롤러 상으로 이동된다. 측면 부품은 단일 부품 형태이다. 이들 측면 플레이트가 주조 롤러와 금속 용융물과의 접촉에 최적으로 적용되기 위해 상이한 부분에 상이한 재료를 포함한다면, 이들 측면 플레이트 부품은 공통 이송 프레임 내에 결합되어 결합식으로 이동가능한 부품을 형성한다.
바람직한 실시예에 따라, 제 1 시간 간격은 3개의 부분, 특히
- 측면 플레이트가 90초 이하의 시간 기간 동안 50mm/h 이하, 바람직하게 1mm/h 내지 30mm/h의 측면 플레이트에서의 재료 마모에 대응하는 이동 속도에서 주조 롤러의 단부쪽 상으로 이동되는 초기 상태,
- 측면 플레이트가 3분 이하의 기간 동안 20mm/h 이하의 측면 플레이트에서의 재료 마모에 대응하는 이동 속도에서 주조 롤러의 단부쪽 상으로 이동되는 전이 상태,
- 측면 플레이트가 0.2mm/h 내지 4mm/h의 측면 플레이트에서의 재료 마모에 대응하는 이동 속도에서 주조 롤러의 단부쪽 상으로 이동되는 정상 작동 상태.
그러므로 상기 공정에서, 측면 플레이트에서 소정 마모 속도는 쌍롤식 주조 설비가 문제점 없이 개시되도록 허용하는 방식으로 주조 롤러 축선 방향으로 이동 속도의 개방 루프 또는 폐쇄 루프 제어에 의해 소정의 시간 간격 내에 달성된다.
또다른 바람직한 실시예에 따라, 제 1 시간 간격은 3 부분, 특히
- 측면 플레이트가 90초 이하의 기간 동안 50mm/h 이하, 바람직하게 1mm/h 내지 30mm/h의 측면 플레이트에서의 재료 마모에 대응하는 접촉 압력으로 주조 롤러의 단부쪽 상에 가압되는 초기 상태,
- 측면 플레이트가 3분 이하의 기간 동안 20mm/h 이하의 측면 플레이트에서의 재료 마모에 대응하는 접촉 압력으로 주조 롤러의 단부쪽 상에 가압되는 전이 상태,
- 측면 플레이트가 0.2mm/h 내지 4mm/h의 측면 플레이트에서의 재료 마모에 대응하는 접촉 압력으로 주조 롤러의 단부쪽 상에 가압되는 정상 작동 상태.
상기 대안적인 공정에서, 측면 플레이트에서 소정의 마모 속도는 쌍롤식 주조 설비가 문제점 없이 개시되도록 허용하는 방식으로 주조 롤러 축선 방향으로 접촉 압력의 개방 루프 또는 폐쇄 루프 제어에 의해 소정의 시간 간격 내에 달성된다.
상기 두 변형예에서, 제 2 시간 간격은 제 1 시간 간격의 개시 후 늦어도 30분, 바람직하게 10분 내에 개시한다. 두 측부, 즉 단부쪽과 주변 측부에서 용융물을 수용하도록 공간의 밀봉 장점을 잘 이용하기 위해, 제 2 시간 간격은 실질적으로 정상 작동 상태의 개시시에 개시한다.
제 1 시간 간격에 대해 전술한 두 과정과 유사하게, 측면 플레이트가 제 2 시간 간격 동안 2mm/h 내지 20mm/h, 바람직하게 4.0mm/h 내지 10mm/h의 측면 플레이트에서의 재료 마모에 대응하는 이동 속도에서 주조 롤러의 측면 표면의 일부 상으로 이동되거나 측면 플레이트가 제 2 시간 간격 동안 2mm/h 내지 20mm/h, 바람직하게 4.0mm/h 내지 10mm/h의 측면 플레이트에서의 재료 마모에 대응하는 접촉 압력으로 주조 롤러의 측면 표면의 일부 상으로 가압되는 제 2 시간 간격이 유사하게 제공된다.
측면 플레이트 내로 그라운드된 밀봉 표면은 계속적인 주조 작업 중에 부식 및 방식에 의해 점차 손상 및 파손되며, 결국 완전한 금속 스트립을 제조하기 위해 측면 플레이트가 제 2 시간 간격 중에 간헐적으로 이동되는 것이 충분하며, 이동 상태와 고정 상태는 교번적이며 측면 플레이트의 고정 상태는 30분, 바람직하게 5분을 초과하지 않는다. 이 경우에, 측면 플레이트는 각각의 이동 상태 중에 주조 롤러의 측면 표면의 일부 상에 0.01 내지 2.0mm, 바람직하게 0.1 내지 1.0mm 이동되기에 충분하다.
새로운 내화성 측면 플레이트가 측면 플레이트 이송 장치 또는 측면 플레이트 작업기에 끼워진 후에, 그라인딩-인 상태가 직접 제 1 시간 간격에 선행한다면 유리하며, 여기서 측면 플레이트는 120초 이하의 기간 동안 10mm/h 이상, 바람직하게 20mm/h 이상의 측면 플레이트에서의 평균 재료 마모에 대응하는 이동 속도에서 또는 접촉 압력으로 주조 롤러의 단부쪽 상에 가압된다. 측부 플레이트 상에서 밀봉 표면의 형성은 측면 플레이트가 상기 그라인딩-인 상태의 일부 중에 적절한 경우 높은 접촉 압력으로 주조 롤러의 측면 표면의 일부 상에 추가적으로 가압된다면 긍정적으로 영향을 받는다.
주조 작업에서 측부 플레이트를 제조하기 위해 바람직한 준비 상태는 그라인딩-인 상태가 제 1 시간 간격에 선행하여 0.3mm 이상의 측면 플레이트에서의 평균 수평 재료 마모가 생성되며, 상기 그라인딩-인 상태가 냉각된 또는 예열된 측면 플레이트와 함께 수행되며, 적절한 경우 중간 가열이 그라인딩-인 상태와 제 1 시간 간격의 개시 사이에 수행된다는 사실로 구성된다. 이러한 목적을 위해, 가스 버너 또는 유도 히터와 같은 전기 가열 장치 등에 의해 형성될 수도 있는 가열 장치가 측면 플레이트의 후방측부 상에 제공된다.
도입부에서 설정된 목적은, 평행하게 배열된 2개의 주조 롤러와, 주조 롤러의 단부쪽들을 지지하고 측면 플레이트 이송 장치에 지지되는 2개의 측면 플레이트를 구비한 쌍롤식 주조 장치에서,
- 각각의 측면 플레이트 이송 장치가 주조 롤러 축선 방향으로 측면 플레이트의 공급 이동을 수행하기 위한 수평 가이드를 구비하고,
- 각각의 측면 플레이트 이송 장치에 측면 플레이트의 수평 변위를 위한 수평 조절 장치와 측면 플레이트의 수평 위치를 기록하기 위한 위치 기록 장치가 배치되며,
- 각각의 측면 플레이트 이송 장치가 주조 갭에 기초하여 주조 방향으로 측면 플레이트의 공급 이동을 수행하기 위한 수직 가이드를 구비하고,
- 각각의 측면 플레이트 이송 장치에 측면 플레이트의 수직 변위를 위한 수직 조절 장치와 측면 플레이트의 수직 위치를 기록하기 위한 위치 기록 장치가 배치되며,
- 컴퓨터 유닛이 측정 및 제어 신호를 전송하기 위해 수평 조절 장치, 수직 조절 장치 및 위치 기록 장치에 신호 라인을 통해 연결된다는 사실에 의해 달성된다.
본원에서, 용어 "수평" 및 "수직"은 중력과 배타적으로 결코 관계가 없는 방향 표시로서 이해된다. 용어 "수평"은 평행한 주조 롤러 축선과 그 종방향 정도에 기초한다. 용어 "수직"은 주조 롤러에 의해 형성된 주조 갭의 가장 좁은 지점(키싱(kissing) 지점)에서 주조 방향에 기초한다. 그러므로, 주조 롤러 서로에 대한 위치에 따라 중력 작용 방향과 상이한 방향이 가능하다.
대응하는 공정 모델이 기초로서 이용된다면, 이러한 설비의 설계로 강의 등급, 용융물 온도와 과열 온도, 주조 두께, 주조 속도, 측면 플레이트 재료, 등과 같은 입력 조건과, 또한 불규칙한 측면 플레이트 마모, 주조 속도의 변화 등과 같은 생산 공정에 대한 현재의 붕괴를 고려한 소정 과정에 따라 측면 플레이트의 공정 제어된 과정이 허용된다.
2개 롤러 주조 장치의 바람직한 구성은 수평 조절 장치 및 수직 조절 장치에 수평 및 수직 방향에서 주조 롤러 상에 있는 측면 플레이트의 접촉 압력을 결정하기 위한 개개 접촉 압력 측정 장치가 배치되며, 수평 조절 장치 및 수직 조절 장치가 신호 라인을 통해 컴퓨터 유닛에 연결된다는 사실로 구성된다. 압력 측정으로, 특히 자체 개시(self-teaching) 시스템 및 신경망이 설비의 제어 및 관리 시스템에 통합될 때, 본 발명에 따른 개시 방법에 계속적인 개선을 위한 기초로서의 측정 데이타를 제공하고 현재 측면 플레이트 마모에 관한 결론을 내릴 수 있게 한다.
컴퓨터 유닛은 바람직하게 고차원의 설비 제어 시스템을 갖는 개별 제어 회로로서 설계된다. 이로 인해 특히 다른 설비 부품으로부터의 가변 영향 변수가 이러한 개별 제어 회로에 대해 고려되어 진다.
구조적으로 단순한 구조와 시스템 구조의 측면 플레이트 이송 장치는 측면 플레이트 이송 장치가 설비에 고정된 기본 프레임, 조절 프레임 및 이송 프레임에 의해 형성되고, 조절 프레임이 수평 가이드를 통해 기본 프레임 상에 지지되고, 측면 플레이트용 이송 프레임이 수직 가이드를 통해 조절 프레임 상에 지지되며, 수평 조절 장치가 기본 프레임과 조절 프레임 사이에 배열되고 수직 조절 장치가 조 절 프레임과 측면 플레이트용 이송 프레임 사이에 배치된다는 사실로 구성된다.
측면 플레이트를 예열하기 위해, 각각의 측면 플레이트에는 가스 버너 또는 전기 가열 장치에 의해 형성되고 측면 플레이트의 후방측부 상에 배열된 가열 장치가 배치된다.
본 발명의 또다른 장점 및 특징은 비제한적인 실시예의 상세한 설명으로부터 명백해지며, 첨부된 도면을 참조한다.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 적용하기 위한 쌍롤식 주조 설비를 도시하며,
도 2는 도 1에 도시된 쌍롤식 주조 설비를 통한 횡단면도이며,
도 3은 도 2의 선 A-A를 따라 취한 쌍롤식 주조 설비의 수평 부분 단면도에서 제 1 시간 간격의 개시 직후 측면 플레이트의 위치와 상태를 도시하며,
도 4는 도 2의 선 A-A를 따라 취한 쌍롤식 주조 설비의 수평 부분 단면도에서 제 1 시간 간격의 진행 상태 또는 제 2 시간 간격에서 주조 공정 중 측면 플레이트의 위치 및 상태를 도시하며,
도 5는 측면 플레이트 이송 장치를 개략적으로 도시하며,
도 6은 측면 플레이트의 설정 이동과 측면 플레이트 마모의 시간 과정의 실시예이며,
도 7은 본 발명에 따라 설정한 측면 플레이트용 제어 회로 선도를 도시한다.
도 1에 개략적으로 도시되고 본 발명에 따른 방법을 수행하기에 적절한 2개 롤러 주조 설비(1)의 핵심 장치는 평행한 주조 롤러 축선(4, 5)을 중심으로 반대 방향으로 회전하는 두 개의 내부 냉각되고, 구동되는 주조 롤러(2, 3)와, 내화성 재료로 제조되고 각각의 경우에 이송 프레임(8, 9)에 내장되거나 고정되는 2개의 측면 플레이트(6, 7)를 포함한다. 주조 롤러(2, 3)의 측면 표면(10, 11)과 측면 플레이트(6, 7)의 단부쪽(12, 13)은 주변 방향에서 밀폐되고 침수된 주조 노즐(15)을 통해 공급되는 과열된 금속 용융물(16)을 수용하는 용융물 풀(14)을 형성한다. 금속 용융물이 측면 플레이트와 주조 롤러 사이의 갭으로 누설되거나 침투하는 것을 방지하기 위해, 측면 플레이트(6, 7)는 주조 롤러(2, 3)의 단부쪽(17, 18) 상에 놓인다.
주조 롤러(2)는 이송 골격 또는 이송 지지부(도시 않음) 내의 고정된 위치에서 회전 가능하게 지지된다. 주조 롤러(3)는 두줄 화살표로 표시된 것처럼 제 1 주조 롤러(2)와 평행하게 배치될 수 있는 방식으로 이송 골격(도시 않음) 내에 지지된다. 결국, 2개 주조 롤러(2, 3) 사이의 가장 좁은 지점에서 주조된 금속 스트립(21)의 두께(20)에 대응하는 선택가능한 주조 갭(19)을 설정할 수 있다. 턴디쉬(22)로부터 침수된 주조 노즐(15)을 통해 용융물 풀(14) 내로 유입되는 금속 용융물은 주조 롤러(2, 3)의 내부 냉각된 측면 표면(10, 11) 상에서 점차 커지고, 주조 갭(19) 내에서 실질적으로 완전히 고화된 금속 스트립(21)을 형성하며 주조 롤러의 회전을 통해 주조 갭으로부터 이송되는 스트랜드 셀(23, 24)을 형성한다. 주조된 스트립은 한 쌍의 구동 롤러(25)에 의해 전방으로 수송된다.
도 3은 내화성 재료로 제조된 새로운 측면 플레이트를 구비한 주조 공정의 초기 상태에서 주조 롤러(2, 3)의 단부쪽(12, 13)에 대한 측면 플레이트(6)의 위치를 도시한다. 용융물 풀(14)은 금속 용융물(16)로 채워져 있고, 스트랜드 셀(23, 24)은 주조 롤러(2, 3)의 측면 표면(10, 11)에서 형성된다. 측면 플레이트(6)는 주조 롤러 축선(4, 5)에 평행하게 측면 플레이트(6)의 이송 프레임에 작용하는 수평 힘(Fh)에 의해 주조 롤러(2)의 단부쪽(12) 상에 밀봉 방식으로 위치되고 소정의 시간 간격(△t1) 중에 수평 힘(Fh)의 작용 방향으로 이동된다. 동일한 방식으로, 소정의 시간 간격(△t2) 내에, 수직 힘(Fv)이 주조 방향으로 작용하고 측면 플레이트(6)를 상기 시간 간격 내에 주조 갭(19)을 향해 이동시킨다.
소정의 주조 시간 후에, 주조 롤러(2, 3)의 측면 표면(10, 11) 및 단부쪽(12, 13)에서 설정 이동에 의해 미리결정된 내화성 재료의 마모에 의해 주로 결정되는 상태가 측면 플레이트(6)에서 형성된다. 상기 상태는 도 4에 도시된다. 수평 힘(Fh)과 수직 힘(Fv)으로 구성된 조합 측면 플레이트의 이동은 내화성 재료의 제어된 마모 결과로서 측면 플레이트에 스텝(30)을 형성시키며, 이는 단부쪽 밀봉 표면(31, 32)과 주변 측부 밀봉 표면(33, 34)을 형성한다. 밀봉 표면(31, 32, 33, 34)과, 용융물 풀(14) 내로 돌출하는 측면 플레이트 단부쪽(12) 부분은 주조된 금속 스트립의 에지를 개선시키고 측면 플레이트의 수명을 연장시키는데 상당한 기여를 한다. 금속 용융물(16)에 노출된 측면 플레이트(6)의 단부쪽(12)은 시스템 유도 화학적 및 기계적 부식 및 방식을 통해 마모된다.
측면 플레이트의 설정 이동을 수행하기 위해, 측면 플레이트는 측면 플레이트 이송 장치(36)에 통합되고, 이들 중 하나가 도 5에 개략적으로 도시된다. 측면 플레이트(6)는 열적 팽창을 허용하기 위해 이송 프레임(8) 내에 탄성적으로 고정된다. 측면 플레이트가 작동 온도로 예열될 수 있도록, 도시되지 않은 가스 버너 또는 예를 들어 유도 가열 장치와 같은 전기적 가열 장치에 의해 형성되는 가열 장치가 측면 플레이트의 후방측부 상의 자유 공간 내에 제공된다. 이는 측면 플레이트의 갑작스럽고 국부적으로 높은 열적 부하를 감소시킨다. 이송 프레임(8)은 L형 조절 프레임(37) 상의 수직 가이드(38)를 따라 주조 방향에 수직하게 안내되고 이송 프레임(8)과 조절 프레임(37) 상에 관절식으로 장착된 수직 조절 장치(39)에 의해 이동될 수 있다. 조절 프레임(37)은 고정식 기본 프레임(40) 상에 지지되고 수평 가이드(41)를 통해 주조 롤러 축선(4) 방향에서 고정식 기본 프레임에 대해 수평으로 배치될 수 있도록 배열된다. 수평 조절 장치(42)는 그 일 측면이 기본 프레임(40) 상에 그리고 다른 측면이 조절 프레임(37) 상에 관절식으로 장착된다. 수직 조절 장치(39)와 수평 조절 장치(42)는 측면 플레이트의 개방 루프 또는 폐쇄 루프 전진 및 후퇴 설정 이동을 허용하며, 이는 예를 들어 스프링, 공압 시스템, 유압 시스템, 전기적, 기계적 또는 전기기계적 드라이브 시스템 또는 이들 시스템의 조합물과 같은 다양한 설정 장치에 의해 구현될 수 있다. 이들 드라이브 시스템은 바람직하게 변위 모니터링 장치에 결합되고 개방 루프 제어, 폐쇄 루프 제어 또는 관리 시스템에 의해 시간 함수로서 미리 결정되는 접촉 압력, 이동 속도, 등과 같은 예비설정된 값에 기초하여 위치 및 공급 이동의 정확한 설정을 허용한다.
개별 공정 단계는 도 6을 기초하여 명확하게 도시되며 보다 자세히 후술된다. 한편으론 절대값으로 다른 한편으론 mm/h로서, 및 그러므로 측면 플레이트의 순간 이동 속도로서 측면 플레이트의 마모는 시간축 t(초)에 대해 도시된다.
내화성 측면 플레이트의 초기 설정 후에, 그라인딩-인 상태에서 측면 플레이트의 단부쪽과 주조 롤러의 단부쪽 사이의 측면 플레이트에서 제조 공차의 결과로서 발생할 수도 있는 정렬 에러가 제거된다. 이러한 그라인딩-인 상태는 모든 단계에서 요구된다면 120초 이상 지속되어서는 안되며, 평균 측면 플레이트 마모는 10mm/h 이상, 바람직하게 20mm/h 이상에 달한다. 그러나 적절한 경우 상기 값은 스토퍼가 개방되기 직전에만 도달된다.
실제적인 주조 공정은 제 1 시간 간격 △t1에서 개시되며, 이 때 주조 롤러의 단부쪽을 향해 주조 롤러 축선 방향으로 측면 플레이트의 수평 이동이 3 부분에서 발생한다. 초기 상태(제 1 부분)에서, 측면 플레이트는 90초 이하의 기간 동안 주조 롤러의 단부쪽 상으로 이동되며 마모 또는 이동 속도(vs1)는 1.0mm/h 내지 20mm/h이다. 상기 초기 상태는 90초 이하동안 지속된다. 상기 초기 상태 내에서, 바람직하게 초기 상태의 개시부에서, 스토퍼는 개방되고 용융물 풀은 금속 용융물로 채워지기 시작하고; 50mm/h의 이동 속도에 대한 최대값은 스토퍼 개방 중에 및 그 직후에 초과되지 않는다. 그 후 전이 상태(제 2 부분)가 수행되며 이는 120초 이하 동안 지속되고 이 때 측면 플레이트의 이동 속도 vs2는 10mm/h 이하이며 정상 작동 상태(제 3 부분)로 통합되고 여기서 이동 속도(vs3)는 0.2mm/h 내지 4.0mm/h로 감소된다. 초기 상태 중에 높은 이동 속도(vs1)로, 현저한 밀봉 에지가 매우 짧은 시간 내에 그라운드되고, 이러한 밀봉 에지는 주조 공정 중에 자연 마모에 따라 연속적으로 유지되고 갱신된다.
작동 상태에 주어진 값(vs3)은 이러한 진행중인 갱신 공정에 충분하다. 측면 플레이트 재료는 이에 따라 선택된다.
정상 작동 상태의 개시 시에, 바람직하게 제 1 시간 간격(△t1)의 개시 후 10분 및 늦어도 30분에, 제 2 시간 간격(△t2)이 개시하며, 여기서 측면 플레이트의 주조 방향(G)으로 배향된 수직 공급 이동, 즉 공급 이동이 발생한다. 방해받지 않은 정상 주조 작업 중 이동 속도(vv1)는 약 4.0 내지 10.0mm/h이지만 2.0 내지 20mm/h의 보다 넓은 범위 내에 있을 수도 있다. 이러한 수직 공급 이동은 측면 플레이트로부터의 스트립 에지 현상 또는 마모, 힘 또는 이동 신호가 정상 마모 공정에서 문제점을 표시하는 경우 소정 결함의 함수로서 수행될 수도 있다. 또다른 바람직한 실시예에서 측면 플레이트의 수직 공급 이동은 단계들, 즉 또다른 공급 이동이 개시되기 전에 30분까지의 고정 상태에 의해 수행되며 0.2 내지 2.0mm의 거리에 대해 2.0 내지 20mm/h의 이동 속도 vv2에서의 급속 공급 이동에서 수행된다. 이러한 간헐적인 공급 이동은 주변 방향에서 지연된 시간 기간에 걸쳐 부식에 대해 안정한 상태를 유지하는 주조 롤러 측면 표면과 측면 플레이트 사이의 내구성있는 밀봉면을 형성하기에 충분하다.
측면 플레이트의 이동 속도(vs1, vs2, vs3, vv1, vv2)에 대응하는 측면 플레이트의 소정 시간의 마모 속도는 수평 및 수직 조절 장치에 의해 인가되고 측면 플레이트에 전달되며 후속적으로 정상 상태에 대해 미리 결정된 마모에 따라 측정 및 제어 회로의 밀폐 루프 제어하에 있는 제어된 접촉 압력(ps1, ps2, ps3, pv1, pv2)에 의해 달성될 수 있다. 동일한 결과가 예를 들어 공정 제어 스테퍼 모터와 조합된 기계적 드라이브에 의해 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 개시 공정이 기초되는 2개 롤러 주조 설비의 제어 공학 구조가 도 7에 개략적으로 도시된다. 측면 플레이트(6, 7)를 수용하는 이송 프레임(8, 9), 대응 이송 프레임(8, 9)이 수직 가이드(41) 내로 안내되는 조절 프레임(37), 및 조절 프레임(37)이 수평 가이드(41) 내에 지지되고 안내되는 기본 프레임(40)을 구비하는 도 5에 이미 도시된 측면 플레이트 이송 장치(36)의 구조에 기초하여 작동하며, 기본 프레임(40)에 대한 각각의 조절 프레임(37)의 상대 위치를 결정하기 위한 위치 기록 장치(44)와 조절 프레임(37)에 대한 각각의 이송 프레임(8, 9)의 상대 위치를 결정하기 위한 위치 기록 장치(45)가 존재한다. 게다가, 수평 조절 장치(42)에는 접촉 압력 측정 장치(47)가 배치되고, 수직 조절 장치(39)에는 접촉 압력 측정 장치(48)가 배치되어, 측면 플레이트 마모의 연속적인 기록을 허용한다. 모든 위치 기록 장치와 접촉 압력 측정 장치는 개개 제어 회로로서 설계될 수도 있는 컴퓨터 유닛(46)에 신호 라인을 통해 연결된다. 미리결정된 또는 추가적으로 측정된 입력 변수를 구체화함으로써, 측면 플레이트는 선택된 개시 모드에 따라 주 조 롤러 상에 설정된다. 대안적으로, 입력 변수를 보다 고차원의 제어 회로(51)에 공급하는 것이 가능하며, 여기서 명령어가 미리결정된 수학적 모델에 기초하여 개개 제어 회로로서 작동하는 컴퓨터 유닛(46)에 전달되며, 제어 시스템은 다른 개개 제어 회로(49, 50)로부터 및 그 역으로부터 영향을 주는 변수를 고려한다.

Claims (21)

  1. 용융물 풀(pool: 14) 내로 금속 용융물(16)이 유입되며, 서로 평행하게 배열된 주조 롤러 축선(4, 5)에 대해 반대방향으로 회전하는 2개의 주조 롤러(2, 3)와 상기 주조 롤러의 단부쪽(17, 18)들을 지지하는 2개의 측면 플레이트(6, 7)에 의해 형성되며, 부분적으로 고화된 금속 스트립(21)이 상기 주조 롤러에 의해 형성된 주조 갭(19)으로부터 이송되는 쌍롤식 주조 장치(1)를 이용하여 금속 스트립을 제조하는 방법에 있어서,
    - 상기 측면 플레이트(6, 7)는 제 1 시간 간격(△t1)에서, 상기 주조 롤러 축선(4, 5)에 평행한 제 1 이동 방향을 따라 상기 주조 롤러의 상기 단부쪽(17, 18)으로 이동되고,
    - 상기 측면 플레이트(6, 7)는 제 2 시간 간격(△t2)에서, 상기 주조 갭(19) 내에서 주조 방향(G)에 평행한 제 2 이동 방향을 따라 상기 주조 롤러의 측면 표면(10, 11)의 일부분으로 이동되는 것을 특징으로 하는,
    쌍롤식 주조 장치를 이용하여 금속 스트립을 제조하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 시간 간격(△t1)은 상기 제 2 시간 간격(△t2)과 일부 겹치는 것을 특징으로 하는,
    쌍롤식 주조 장치를 이용하여 금속 스트립을 제조하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 시간 간격(△t2)은 상기 제 1 시간 간격(△t1)과 일부 겹치는 것을 특징으로 하는,
    쌍롤식 주조 장치를 이용하여 금속 스트립을 제조하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 시간 간격(△t1)이 상기 제 2 시간 간격(△t2) 전에 시작되는 것을 특징으로 하는,
    쌍롤식 주조 장치를 이용하여 금속 스트립을 제조하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 시간 간격(△t1)은 상기 금속 용융물이 상기 용융물 풀(14)에 공급될 때 또는 그 전에 시작하는 것을 특징으로 하는,
    쌍롤식 주조 장치를 이용하여 금속 스트립을 제조하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 측면 플레이트(6, 7)는 사용된 내화성 재료의 마모 특성에 따라 상기 주조 롤러(2, 3)로 이동되는 것을 특징으로 하는,
    쌍롤식 주조 장치를 이용하여 금속 스트립을 제조하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 시간 간격(△t1)은,
    - 상기 측면 플레이트(6, 7)가 90초 이하의 기간 동안 50mm/h 미만의 상기 측면 플레이트에 대한 재료 마모에 대응하는 이동 속도(vs1)로 상기 주조 롤러의 단부쪽(17, 18)으로 이동되는 초기 상태,
    - 상기 측면 플레이트가 3분 이하의 기간 동안 20mm/h 미만의 상기 측면 플레이트에 대한 재료 마모에 대응하는 이동 속도(vs2)로 상기 주조 롤러의 단부쪽으로 이동되는 전이 상태,
    - 상기 측면 플레이트가 0.2mm/h 내지 4mm/h의 상기 측면 플레이트에 대한 재료 마모에 대응하는 이동 속도(vs3)로 상기 주조 롤러의 단부쪽으로 이동되는 정상 작동 상태,의 3 부분에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는,
    쌍롤식 주조 장치를 이용하여 금속 스트립을 제조하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 시간 간격(△t1)은,
    - 상기 측면 플레이트(6, 7)가 90초 이하의 기간 동안 50mm/h 미만의 상기 측면 플레이트에 대한 재료 마모에 대응하는 접촉 압력(ps1)으로 상기 주조 롤러의 단부쪽에 가압되는 초기 상태,
    - 상기 측면 플레이트가 3분 이하의 기간 동안 20mm/h 미만의 상기 측면 플레이트에 대한 재료 마모에 대응하는 접촉 압력(ps2)으로 상기 주조 롤러의 단부쪽에 가압되는 전이 상태,
    - 상기 측면 플레이트가 0.2mm/h 내지 4mm/h의 상기 측면 플레이트에 대한 재료 마모에 대응하는 접촉 압력(ps3)으로 상기 주조 롤러의 단부쪽에 가압되는 정상 작동 상태,의 3 부분에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는,
    쌍롤식 주조 장치를 이용하여 금속 스트립을 제조하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 시간 간격(△t2)은 상기 제 1 시간 간격(△t1)의 개시로부터 30분 이내의 기간 후에 시작하는 것을 특징으로 하는,
    쌍롤식 주조 장치를 이용하여 금속 스트립을 제조하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 시간 간격(△t2)은 상기 정상 작동 상태의 개시에서 시작하는 것을 특징으로 하는,
    쌍롤식 주조 장치를 이용하여 금속 스트립을 제조하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측면 플레이트는 상기 제 2 시간 간격(△t2) 중에 2mm/h 내지 20mm/h의 상기 측면 플레이트에 대한 재료 마모에 대응하는 이동 속도(vv1, vv2) 또는 접촉 압력(pv1, pv2)으로 상기 주조 롤러의 측면 표면의 일부분으로 이동 또는 가압되는 것을 특징으로 하는,
    쌍롤식 주조 장치를 이용하여 금속 스트립을 제조하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측면 플레이트(6, 7)는 상기 제 2 시간 간격(△t2) 중에 이동 상태와 고정 상태를 번갈아가며 간헐적으로 이동되며 상기 측면 플레이트의 상기 고정 상태는 30분을 초과하지 않는 것을 특징으로 하는,
    쌍롤식 주조 장치를 이용하여 금속 스트립을 제조하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 측면 플레이트(6, 7)는 각각의 이동 상태 중에, 상기 주조 롤러의 측면 표면(10, 11)의 일부분으로 0.01 내지 2mm 이동되는 것을 특징으로 하는,
    쌍롤식 주조 장치를 이용하여 금속 스트립을 제조하는 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 시간 간격(△t1) 보다 그라인딩-인 상태가 바로 선행하며, 상기 그라인딩-인 상태에서 상기 측면 플레이트는 120초 이하의 기간 동안 10mm/h 이상의 상기 측면 플레이트에 대한 평균 재료 마모에 대응하는 이동 속도 또는 접촉 압력으로 상기 주조 롤러의 단부쪽에 가압되며, 상기 그라인딩-인 상태의 일부 중에 상기 측면 플레이트는 상기 주조 롤러의 측면 표면의 일부분에 추가적으로 가압되는 것을 특징으로 하는,
    쌍롤식 주조 장치를 이용하여 금속 스트립을 제조하는 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 시간 간격(△t1) 보다 그라인딩-인 상태가 선행하며, 상기 그라인딩-인 상태에서 0.3mm 이상의 상기 측면 플레이트에 대한 평균 수평 재료 마모가 생성되며, 상기 그라인딩-인 상태는 냉각된 또는 예열된 측면 플레이트에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는,
    쌍롤식 주조 장치를 이용하여 금속 스트립을 제조하는 방법.
  16. 서로 평행하게 배열되고 반대 방향으로 회전하는 2개의 주조 롤러(2, 3)와, 상기 주조 롤러의 단부쪽(17, 18)들을 지지하고 측면 플레이트 이송 장치(36)에 지지되는 2개의 측면 플레이트(8, 9)를 구비하며, 제 1 항에 따른 방법을 수행하기 위한 쌍롤식 주조 장치에 있어서,
    - 상기 측면 플레이트 이송 장치(36)는 주조 롤러 축선(4, 5) 방향으로 상기 측면 플레이트(8, 9)의 이동을 수행하기 위한 수평 가이드(41)를 구비하고,
    - 상기 측면 플레이트 이송 장치(36)에는 상기 측면 플레이트(8, 9)의 수평 변위를 위한 수평 조절 장치(42)와 상기 측면 플레이트(8, 9)의 수평 위치를 기록하기 위한 위치 기록 장치(44)가 제공되고,
    - 상기 측면 플레이트 이송 장치(36)는 주조 갭(19)에 기초하여 주조 방향(G)으로 상기 측면 플레이트(8, 9)의 이동을 수행하기 위한 수직 가이드(38)를 구비하고,
    - 상기 측면 플레이트 이송 장치(36)에는 상기 측면 플레이트(8, 9)의 수직 변위를 위한 수직 조절 장치(39)와 상기 측면 플레이트의 수직 위치를 기록하기 위한 위치 기록 장치(45)가 제공되고,
    - 상기 수평 조절 장치(42), 상기 수직 조절 장치(39) 및 위치 기록 장치(44, 45)에는 측정 및 제어 신호를 전송하기 위해 컴퓨터 유닛(46)이 신호 라인을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는,
    쌍롤식 주조 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 수평 조절 장치(42)와 상기 수직 조절 장치(39)에는 수평 및 수직 방향으로 상기 주조 롤러(2, 3)에 대한 상기 측면 플레이트(8, 9)의 접촉 압력을 결정하기 위한 개별 접촉 압력 측정 장치(47, 48)가 제공되는 것을 특징으로 하는,
    쌍롤식 주조 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 컴퓨터 유닛(46)은 설비 제어 시스템(51)을 갖는 개별 제어 회로로서 설계되는 것을 특징으로 하는,
    쌍롤식 주조 장치.
  19. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 측면 플레이트 이송 장치(36)는 기본 프레임(40), 조절 프레임(37) 및 이송 프레임(8, 9)에 의해 형성되고, 상기 조절 프레임(37)이 수평 가이드(41)를 통해 상기 기본 프레임(40)에 지지되고, 상기 측면 플레이트(6, 7)용 이송 프레임(8, 9)이 수직 가이드(38)를 통해 상기 조절 프레임(37)에 지지되며, 상기 수평 조절 장치(42)가 상기 기본 프레임(40)과 상기 조절 프레임(37) 사이에 배열되고 상기 수직 조절 장치(39)가 상기 조절 프레임(37)과 상기 측면 플레이트(6, 7)용 이송 프레임(8, 9) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는,
    쌍롤식 주조 장치.
  20. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 측면 플레이트(6, 7)에는 가열 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는,
    쌍롤식 주조 장치.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 그라인딩-인 상태와 상기 1 시간 간격(△t1)의 시작 사이에서 중간 가열이 수행되는,
    쌍롤식 주조 장치를 이용하여 금속 스트립을 제조하는 방법.
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