KR101195219B1 - 스트립캐스팅용 주조롤 표면 가공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쌍롤형 박판주조장치에서 딤플이 가공된 주조롤 표면에 2차로 미세한 딤플이 가동된 주조롤에 있어서, 0.1~1 mm의 숏블라스트 볼을 사용하여, 미세 딤플의 직경은 0.1~0.5mm이고, 깊이는 10~100μm 그리고, 면적율은 30~70% 가 되도록 한 스트립캐스팅용 주조롤 표면 가공방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 큰 딤플에 의하여 크랙의 발생이 감소한 상태에서, 숏블라스트법에 의한 미세 딤플을 부여하므로 딤플간의 응고능 차이가 종래의 레이져 가공법에 비하여 현저하게 향상되어 딤플 크랙을 방지하는 효과가 있으며, 종래의 레이져 가공법에 비하여 비용은 절감되고 생산성은 현저히 증가하였으며, 또한 함몰부 응고능 향상에 의하여 종래 기술에 비하여 딤플 단위의 응고능 균일화도 크게 향상되었다.

쌍롤식 스트립캐스팅, 주조롤, 이종 딤플

Description

스트립캐스팅용 주조롤 표면 가공방법{Method for making surface of casting roll of strip casting process}

도 1은 박판주조기 상세도,

도 2는 표면처리가 실시된 주조롤,

도 3은 종래 기술의 이종 딤플 주조롤 표면의 측면 모식도,

도 4는 본 발명의 이종 딤플 주조롤 표면의 측면 모식도.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

1 : 주조롤 2 : 래들

3 : 턴디쉬 4 : 침지노즐

5 : 메니스커스 실드 6 : 에지댐

본 발명은 철 및 비철금속과 그 합금을 용탕으로부터 직접 응고 박판을 제조하는 쌍롤형 스트립캐스팅 공정에 관한 것으로 더 상세하게는 주조롤 표면의 가공방법에 관한 것이다.

일반적으로 박판을 제조하기 위하여는 연속주조에 의하여 래들의 용강으로부터 턴디쉬로 용강을 주입하고, 노즐은 통하여 몰드에 용강을 주입하므로써 두꺼운 슬라브를 주조하여 제조하고, 이를 열간압연하여 두께 2~6mm의 판재를 제조하게 된다. 그러나, 스트립캐스팅 방법은 일반 연주법에서 열간압연 공정을 완전히 생략하고, 턴디쉬용강으로부터 노즐을 통하여 회전하는 두개의 주조롤 사이로 용강을 주입하여 직접 2~6mm 두께의 판재를 주조하는 새로운 공정으로 공정단축에 의한 생산비용의 절감뿐만 아니라 급속응고에 의한 품질향상이 가능하므로 철강공정에서 집중적으로 연구되어 왔다.

도 1에 스트립캐스팅 공정의 개략도를 나타내었다. 주요한 설비로는 반대방향으로 회전하는 주조롤(1)과 주조롤(1)의 측면을 막아서 용탕풀을 형성하는 에지댐(6)과 래들(2)로부터 턴디쉬(3)를 거쳐 주조롤(1) 사이로 용강을 주입하는 침지노즐(4) 그리고, 용탕면의 분위기를 불활성 분위로 유지하는 메니스커스 실드(5)가 있다.

스트립 캐스팅 공정에 있어서, 표면처리를 하지 않은 주조롤을 사용하여 주편을 제조하는 경우에는 주편에 표면크랙이 발생하며, 이러한 표면 크랙을 방지하기 위해서는 도 2에 나타낸 바와 같이 롤 표면에 상대적으로 움푹 파인 것과 같은 딤플(10)을 형성하여야 한다. 딤플을 형성하는 방법은 숏블라스트, 포토에칭, 레이저 가공 등이 알려져 있으며, 일본 공개특허공보 소60-184449호 공보에 개시되어 있다. 크랙을 방지하기 위한 딤플의 크기는 US5807444에서는 직경 100~1500 um, 깊이는 20~150um으로 한정하고 있으며, 대한민국 공개특허공보 2002-0026539에서는 이러한 경우에도 스컴에 의한 크랙과 딤플 단위로 발생하는 크랙을 완벽하게 방지하지는 못한다고 하였다. 특허에서는 큰 딤플의 주연부에 접촉한 용강은 상대적으 로 빠르게 응고하는데, 주연부에 미세 딤플을 형성하면 주연부의 응고가 지연되어 딤플의 주연부와 함몰부의 응고능 차이가 줄어 들게 된다. 큰 딤플 주연부의 응고가 지연되면, 용강의 정압이나 냉각드럼의 압력 하에서 용이하게 딤플의 저부에까지 용강이 접촉할 수 있고, 이 때 함몰부의 미세 딤플은 응고 핵 발생점이 되어 상대적으로 함몰부의 응고능을 증가시키므로 조도의 깊이가 깊은 큰 딤플에 의하여 스컴에 의한 주편 크랙을 방지하며, 동시에 딤플 단위의 응고능 차이를 감소하여 딤플단위의 미세 크랙인 딤플 크랙을 방지한다고 하였다.

종래의 기술과 같이 미세 딤플을 주는 방법으로 레이져 가공법을 이용하는 경우에는 고가의 레이져 장비를 사용하고, 또한 가공 시간이 상당히 필요하므로 주조롤 제조의 가공경비 및 생산성이 감소하는 단점이 있다.

도 3에 미세 딤플을 주는 방법으로는 레이져 가공 방법을 사용하는 경우의 이종 딤플의 측면도를 나타내었다. 큰 딤플(21)의 사이에 레이져 딤플(22)이 가공된 형상을 나타내는데, 레이져 딤플(22)의 경우에는 딤플의 각도가 직각이므로, 큰 딤플의 주연부(23)는 양호하나, 큰 딤플의 함몰부(24)에서 용강이 침투하기 어려워 함몰부(24)의 냉각능을 증가시키지 못하므로 딤플 단위의 응고능 균일화 목적을 달성하기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 저 비용으로 효과적으로 미세 딤플을 부여하는 방법으로 미세한 크기의 숏블라스트 볼을 이용하는 기술을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 쌍롤형 박판주조장치에서 딤플이 가공된 주조롤 표면에 2차로 미세한 딤플이 가공되는 주조롤에 있어서, 0.1~1 mm의 숏블라스트 볼을 사용하여, 미세 딤플의 직경은 0.1~0.5mm이고, 깊이는 10~100μm인 스트립캐스팅용 주조롤 표면 가공방법을 제공한다.

또한, 상기 미세 딤플의 면적율은 30~70% 가 되도록 한 스트립캐스팅용 주조롤 표면 가공방법을 제공한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 큰 딤플와 미세 숏볼딤플의 이종 딤플 주조롤 표면의 측면 모식도이다.

본 발명은 큰 딤플(31)의 사이에 미세 숏볼 딤플(32)가 가동된 것으로서, 큰 딤플의 주연부(33) 뿐만아니라, 큰 딤플의 함몰부(34)에서 미세 딤플의 각도가 완만하므로 용강의 침투가 보다 용이하고, 따라서 용강의 접촉 면적이 증가하여 함몰부(34)의 응고능을 향상시키므로 딤플간 응고능 차이를 줄이는 효과가 종래의 레이져 가공법에 비하여 우수한 장점이 있다.

숏블라스트는 1차적으로 크랙을 방지하기 위하여 상대적으로 크고 깊은 딤플을 부여하여야 하는데, 이때 딤플의 직경은 0.2~1.0mm, 깊이는 20~100μm, 딤플간 최대거리는 0.1mm 이하이어야 한다. 1차 딤플을 형성한 이후에는 그 위에 미세 숏블라스트 시공을 하여야 하는데, 볼의 크기는 미세 딤플의 크기 및 깊이를 고려하여 결정하여야 한다. 미세 딤플의 직경은 큰 딤플의 직경을 고려하여 결정하여야 하는데, 큰 딤플의 최소한 1/2이하는 되어야 효과가 있다. 따라서, 미세 딤플의 직경은 0.1~0.5mm이고, 깊이는 너무 적으면 효과가 없으며, 최대 크기는 큰 딤플의 깊이를 넘을 수 없으므로 10~100μm이다. 숏블라스트 시공시 볼의 크기는 0.1~1.0mm 가 적당한데, 볼의 크기가 너무 작으면 딤플의 깊이가 너무 작아지므로 큰 딤플 주연부에서의 응고지연의 효과가 없어지고, 또한 너무 크게 되면 큰 딤플과 크기가 비슷해져 전체적인 평균 깊이를 감소시키는 작용을 하므로 크랙이 발생하게 된다. 큰 딤플의 직경이 1.0 mm, 깊이가 100μm인 경우 미세 딤플은 바람직하게는 0.3mm 볼(ball)로 시공하여 딤플 직경 200μm, 깊이 40μm 정도이다. 이외에 미세 딤플을 시공할 때 미세 딤플의 면적율을 조정하여야 하는데, 면적율이 너무 작으면 미세 딤플의 개수가 적어져서 미세 딤플의 효과가 감소하게 되고, 미세 딤플의 면적율이 너무 크게 되면 미세 딤플간 중첩되는 영역이 증가하여 역시 미세 딤플의 효과가 감소하게 된다. 따라서, 미세 딤플의 면적율을 30~70%로 유지하여 시공하여야 하며, 큰 딤플의 직경이 1.0mm, 깊이가 100μm인 경우 딤플간 간격이 250μm 정도인 경우에는 면적율은 약 50% 정도가 바람직하다.

본 발명에 따르면, 큰 딤플에 의하여 크랙의 발생이 감소한 상태에서, 숏블라스트법에 의한 미세 딤플을 부여하므로 딤플간의 응고능 차이가 종래의 레이져 가공법에 비하여 현저하게 향상되어 딤플 크랙을 방지하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에서는 연속 박판 주조기에서 주조롤 표면에 숏블라스트의 방법으로 이종 딤플을 형성하는 기술로 종래의 레이져 가공법에 비하여 비용은 절감 되고 생산성은 현저히 증가하였으며, 또한 함몰부 응고능 향상에 의하여 종래 기술에 비하여 딤플 단위의 응고능 균일화도 크게 향상되었다.

Claims (2)

1. 쌍롤형 박판주조장치에서 숏블라스트 방식으로 1차 딤플이 가공된 주조롤 표면에 2차로 미세한 딤플이 가공되는 주조롤 표면 가공방법에 있어서,

   1차 딤플은 직경은 0.2~1.0mm, 깊이는 20~100μm, 딤플간 최대거리는 0.1mm 이하로 유지되게 가공되고;

   2차 미세 딤플은 1차 딤플이 가공된 표면에 1차 딤플의 직경대비 1/2 이하가 되게 형성하되,

   상기 미세 딤플은 숏블라스트 볼을 사용하여 직경 0.1~0.5mm, 깊이 10~30μm, 면적율 30~50%가 되게 가공하여 주조시 주편에 발생되는 크랙을 방지하도록 한 것을 특징으로 하는 스트립캐스팅용 주조롤 표면 가공방법.
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