KR101243201B1 - 박판 주조용 주조롤 폴리머 자동 도포 장치 및 도포 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박판 주조용 주조롤 표면에 폴리머를 자동으로 도포하는 장치에 관한 것으로, 본체의 상부에 수평 길이방향으로 형성되는 벨트로 이루어진 노즐이송 가이드와, 상기 노즐이송 가이드와 수직으로 연결되어 좌우로 수평 이동하면서 주조롤 표면에 폴리머를 도포하는 노즐과, 상기 노즐이송 가이드의 하측에 설치되어 일정한 압력으로 폴리머를 가압하여 상기 노즐에 제공하는 폴리머 저장부와, 상기 본체의 일측에 설치되어 노즐의 도포 압력, 주조롤의 회전속도 및 노즐의 이송속도를 제어하는 자동제어부와, 상기 자동제어부의 일측에 형성되어 상기 노즐을 좌우로 이동시키는 노즐이송 모터를 포함하는 박판 주조용 주조롤 폴리머 자동 도포 장치와 도포 방법을 그 기술적 요지로 한다. 본 발명에 의하면, 주조롤 회전속도와 노즐 이송 속도를 동기화시켜 주조롤 표면의 단위 면적당 일정한 양의 폴리머가 도포가 가능하며, 자동으로 노즐과 주조롤 표면까지의 거리를 일정하게 유지시 키고, 도포 압력을 균일하게 유지함으로써 미세 딤플 가공시 정밀도를 향상시킬 수 있다.

주조롤, 폴리머, 도포, 노즐

Description

박판 주조용 주조롤 폴리머 자동 도포 장치 및 도포 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SPREADING POLYMER ON CASTING ROLL FOR STRIP CASTING}

본 발명은 박판 주조용 주조롤 표면에 폴리머를 자동으로 도포하는 장치 및 도포하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주조롤 표면의 단위 면적당 일정한 양의 폴리머 도포가 가능하고, 자동으로 노즐과 주조롤 표면까지의 거리를 일정하게 유지시키며, 도포 압력을 균일하게 유지하여 미세 딤플 가공시 정밀도를 향상시킬 수 있는 박판 주조용 주조롤 폴리머 자동 도포 장치 및 도포 방법에 관한 것이다.

쌍롤형 박판 주조공정은 노즐을 통해 두 개의 롤과 롤 측면에 부착된 에지댐으로 형성되는 공간에 용강을 공급하여 용강풀이 형성되게 한 후, 두 개의 롤을 회전시키면서 롤과 용강의 접촉을 통해 주조롤 내부로의 열유출에 의해 용강을 급속응고시켜 주편을 제조한다.

이러한 쌍롤식 박판 주조공정에 의해 제조된 주편(7)은 2 ~ 6 mm 정도로 얇은 주편이기 때문에 초기에 형성된 응고쉘(shell)은 주편의 표면 성상에 큰 영향을 미친다. 즉, 용강과 주조롤이 접촉되는 시간이 매우 짧기 때문에 응고쉘의 두께가 불균일하게 되어 주편 표면에 균열(크랙)이나 겹침흠 등 결함이 발생하게 되며, 이로 인해 후속되는 압연 공정에 나쁜 영향을 미치고, 최종 제품의 표면 광택이 저하되어 제품 가치가 떨어지게 된다.

따라서, 쌍롤에서는 주편 표면의 균열 등의 결함을 제거하기 위하여 주편의 열응력을 효과적으로 분산시킬수 있도록 다양한 방법에 의해 주조롤의 표면에 딤플(dimple)을 가공하는 주조롤의 표면처리가 필수적인데, 이러한 딤플 형성에 의하여 냉각롤과 응고쉘과의 사이에 단열층인 개스갭(gas gap)을 형성하여 냉각롤의 췌열량(heat extraction)을 작게 하여 응고쉘의 완만한 냉각을 유도함과 동시에 딤플의 주연부(dimple(凹)의 테두리부)에서부터 응고가 시작되도록 하여 응고쉘의 두께를 균일하게 하는 것이다.

이를 위해서, 종래에는 주조롤에 숏볼(shot ball)로 블래스팅하여 1차로 주딤플을 형성하고, 레이저 패터닝(patterning) 및 에칭(etching) 공정을 통하여 2차로 미세 딤플을 형성해 왔다. 이중 레이저를 이용하여 딤플 형성시에는 필연적으로 딤플 주연부에 버(burr)가 발생하고, 이는 주조롤 표면에 미세 크랙을 발생시켜 주조롤의 수명에 나쁜 영향을 미치게 된다. 따라서, 이러한 버 발생을 방지하기 위하여 주조롤 표면에 고분자 유기 화합물인 폴리머(polymer)를 도포한 후에 레이저를 이용하여 원하는 미세 딤플을 형성하고 있으며, 이때 레이저가 조사된 부분에서는 폴리머가 제거되고 에칭 공정시 해당 부분이 부식되어 일정한 깊이를 갖는 미세 딤플을 형성시킬 수 있다.

이러한 미세 딤플을 안정적으로 형성시키기 위해서는 요철이 있는 주조롤 표 면에 도포되는 폴리머가 편차없이 일정한 두께로 도포되어야 하나, 종래의 폴리머 도포 작업은 작업자가 수동으로 수행하여 작업자의 숙련도에 따라 도포 두께가 가변적이고 특정 부위에 폴리머가 두껍게 도포되는 등 두께 편차가 발생하여 후속 작업인 레이저 패너팅 작업에서 요구되는 정밀도를 충족시키지 못하는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 주조롤 회전속도와 노즐 이송 속도를 동기화시켜 주조롤 표면의 단위 면적당 일정한 양의 폴리머가 도포가 가능하며, 자동으로 노즐과 주조롤 표면까지의 거리를 일정하게 유지시키고, 도포 압력을 균일하게 유지함으로써 미세 딤플 가공시 정밀도를 향상시킬 수 있는 박판 주조용 주조롤 폴리머 자동 도포 장치 및 도포 방법 제공을 그 목적으로 한다.

본 발명은 박판 주조용 주조롤 표면에 폴리머를 자동으로 도포하는 장치에 있어서, 본체의 상부에 수평 길이방향으로 형성되는 벨트로 이루어진 노즐이송 가이드와, 상기 노즐이송 가이드와 수직으로 연결되어 좌우로 수평 이동하면서 주조롤 표면에 폴리머를 도포하는 노즐과, 상기 노즐이송 가이드의 하측에 설치되어 일정한 압력으로 폴리머를 가압하여 상기 노즐에 제공하는 폴리머 저장부와, 상기 본체의 일측에 설치되어 노즐의 도포 압력, 주조롤의 회전속도 및 노즐의 이송속도를 제어하는 자동제어부와, 상기 자동제어부의 일측에 형성되어 상기 노즐을 좌우로 이동시키는 노즐이송 모터를 포함하는 박판 주조용 주조롤 폴리머 자동 도포 장치를 제공한다.

이때, 상기 노즐은 자동으로 전후 이동함으로써 주조롤 표면까지의 거리가 일정하게 유지되는 것에도 그 특징이 있다.

게다가, 상기 노즐이송 모터에는 상기 노즐의 위치 정보를 파악하여 상기 자동제어부에 실시간으로 전송하는 엔코더가 부설된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 본 발명은 박판 주조용 주조롤 표면에 폴리머를 자동으로 도포하는 방법에 있어서, 주조롤을 세척 및 탈지처리한 후 건조시키는 단계와, 노즐의 높이를 주조롤의 중심부와 같은 높이에 위치하도록 하고, 노즐의 전후 위치를 조정하여 주조롤 표면에 폴리머를 도포할 수 있도록 준비하는 단계와, 폴리머 저장부에서 일정한 압력으로 폴리머를 가압하여 상기 노즐에 제공하는 단계와, 상기 노즐이 노즐이송 가이드상에서 좌우로 수평 이동하면서 주조롤 표면에 폴리머를 도포하는 단계와, 자동제어부에 의해 상기 노즐의 도포 압력, 주조롤의 회전속도 및 노즐의 이송속도를 제어하는 단계를 포함하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박판 주조용 주조롤 폴리머 자동 도포 방법을 제공한다.

여기서, 상기 폴리머 도포 단계는 상기 노즐 선단 노즐팁의 폴리머를 분사하는 부분의 좌우측에서 건조된 압축공기를 함께 분사하여 폴리머를 미세하게 고루 분사하는 것에도 그 특징이 있다.

그리고, 상기 폴리머 도포 단계 다음에, 엔코더를 통해 파악된 상기 노즐의 위치 정보를 상기 자동제어부로 실시간으로 전송하는 단계를 더 포함하는 것에도 그 특징이 있다.

나아가, 상기 제어 단계는 상기 노즐의 위치가 주조롤 측면이나 주조롤 축 부분인 경우에 폴리머 도포량을 다른 부분보다 증가시키는 것에도 그 특징이 있다.

상술한 본 발명에 의하면, 주조롤 회전속도와 노즐 이송 속도를 동기화시켜 주조롤 표면의 단위 면적당 일정한 양의 폴리머가 도포가 가능하며, 자동으로 노즐과 주조롤 표면까지의 거리를 일정하게 유지시 키고, 도포 압력을 균일하게 유지함으로써 미세 딤플 가공시 정밀도를 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 박판 주조용 주조롤 폴리머 자동 도포 장치의 구성에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 도포 장치의 정면도, 도 2는 본 발명에 따른 자동 도포 장치의 평면도, 도 3은 본 발명에 따른 자동 도포 장치의 측면 실시도, 도 4는 본 발명에 따른 자동 도포 장치의 전체 사진, 도 5는 본 발명에 따른 자동 도포 장치의 노즐 사진, 도 6은 본 발명에 따른 자동 도포 장치의 상세 사진, 도 7은 본 발명에 따른 자동 도포 장치의 자동제어부와 노즐이송 모터의 사진, 도 8은 본 발명에 따른 자동 도포 장치의 노즐팁 사진이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 박판 주조용 주조롤 폴리머 자동 도포 장치는 본체(100)가 존재하고, 상기 본체의 상부에는 벨트로 이루어진 노즐이송 가이드(6)가 수평 길이방향으로 설치되어 노즐(2)이 좌우로 수평 이동하면서 주조롤(1)의 표면에 적정량의 폴리머를 도포가능하게 한다.

상기 노즐(2)은 상기 노즐이송 가이드(6)와 수직으로 연결되고, 상기 노즐이송 가이드(6) 상에서 좌우로 수평 이동하면서 주조롤(1)의 표면에 폴리머를 도포한다. 이때, 상기 노즐(2)은 수직부(5-1)와 수평부(5-2)로 구성되고, 상기 수평부(5- 2)는 높이 조절이 가능하도록 상기 수직부(5-1)와 크로스 연결되며, 상기 수평부(5-2)의 선단에는 도 5 및 도 8과 같이 노즐팁(7)이 형성되어 폴리머를 주조롤의 표면에 분사하게 된다. 게다가, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 노즐(2)의 수평부(5-2)는 자동으로 전후 이동 가능함으로써 주조롤의 직경과 관계없이 주조롤(1)의 표면과 폴리머 도포에 적합한 거리를 유지함으로써 균일한 압력으로 두께 편차없이 폴리머를 주조롤 표면에 고루 도포 가능하다.

그리고, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 노즐이송 가이드(6)의 하측에는 폴리머 저장부(3)가 설치되어 액체 상태의 폴리머를 저장하고 일정한 압력으로 저장된 폴리머를 가압하여 상기 노즐(2)을 통해 주조롤의 표면으로 분사하게 된다. 이때, 상기 노즐(2)이 노즐이송 가이드(6)상에서 좌우 이동할 때 노즐(2)에 폴리머를 가압하여 공급하는 폴리머 저장부(3)도 노즐(2)과 연동되어 같이 이동되도록 하는 것이 바람직하다. 이때 상기 이동수단은 벨트, 레일 등 다양한 수단으로 이루어질 수 있다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 본체(100)의 일측에는 노즐이송 모터(9)가 설치되어 상기 노즐(2)을 좌우로 이동시키는 구동력을 제공한다. 여기서, 상기 노즐이송 모터(9)에는 노즐이송 가이드(6)상에서 이동하는 노즐(2)의 위치 정보를 파악하여 자동제어부(4)로 실시간으로 전송하는 엔코더가 부설되어 있다.

그리고, 상기 노즐이송 모터(9)의 측면에는 자동제어부(4)가 설치되어 노즐(2)의 도포 압력, 주조롤(1)의 회전속도 및 노즐(2)의 이송속도를 제어한다. 즉, 상기 자동제어부(4)는 이동하면서 주조롤(1)의 표면에 폴리머를 도포하는 노즐(2) 의 위치 정보를 엔코더로부터 실시간으로 전송받아 현재 노즐(2)의 위치가 주조롤 배럴(10)인지, 주조롤 측면(20)인지, 주조롤 축(30)인지를 확인하여 그에 따라 도포 압력을 변화시키며, 특히 노즐 위치가 주조롤 측면(20)이나 주조롤 축(30) 부분인 경우에는 폴리머 저장부(3)로부터 최대로 가압받아 폴러머의 도포량을 최대로 늘려 도포하여 보호함으로써 후속 공정에서 상기 주조롤 측면(20)이나 주조롤 축(30) 부분이 에칭되는 사고를 미연에 방지할 수 있다. 만약, 노즐 위치가 주조롤 배럴(10) 부분인 경우에는 노즐(2)의 도포 압력을 정밀하게 조절하여 균일한 두께로 도포하여 목표하는 두께로 폴리머가 주조롤의 표면에 흡착될 수 있도록 한다.

이하, 본 발명에 의한 박판 주조용 주조롤 폴리머 자동 도포 방법에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 자동 도포 방법의 플로우 차트인 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 폴리머 자동 도포 방법은 먼저 주조롤을 세척 및 탈지처리한 후 건조시키는 단계(S1)를 수행한다. 즉, 작업할 주조롤의 표면과 측면에 이물질과 유분 등이 남아있지 않도록 깨끗이 세척 및 탈지하고 완전히 건조시키는 것이다.

그리고, 노즐(2)의 높이를 주조롤의 중심부와 같은 높이에 위치하도록 하고, 노즐(2)의 전후 위치를 조정하여 주조롤 표면에 폴리머를 도포할 수 있도록 준비하는 단계(S2)를 수행한다. 주조롤이 회전하면서 주조롤의 표면에 목표두께로 일정하게 도포되도록 노즐의 높이를 주조롤의 중심부와 같은 높이로 조정하고, 노즐의 수평부(5-2)를 자동으로 전후 이동 시켜 주조롤의 직경과 관계없이 주조롤(1)의 표면과 적정한 거리를 유지토록 한다.

그리고, 폴리머 저장부(3)에서 폴리머를 가압하여 상기 노즐(2)에 폴리머를 제공하는 단계(S3)를 수행한다. 이때 폴리머 저장부(3)는 일정한 압력으로 액체 상태의 폴리머를 가압하여 노즐(2)을 통해 분사토록 한다.

그리고, 상기 노즐(2)이 노즐이송 가이드(6)상에서 좌우로 수평 이동하면서 주조롤(1)의 표면에 폴리머를 도포하는 단계(S4)를 수행한다. 이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 노즐(2)의 수평부(5-2) 선단의 노즐팁(7)의 폴리머를 분사하는 부분의 좌우측에서 건조된 압축공기를 함께 분사하여 폴리머가 주조롤(1) 표면의 일정 범위로 미세하게 고루 분사되도록 한다.

그리고, 엔코더를 통해 파악된 노즐(2)의 위치 정보를 자동제어부(4)로 실시간으로 전송하는 단계(S5)를 수행하고, 자동제어부에 의해 상기 노즐의 도포 압력, 주조롤의 회전속도 및 노즐의 이송속도를 제어하는 단계(S6)를 수행한다. 상기 자동제어부(4)는 노즐(2)의 위치 정보를 엔코더로부터 실시간으로 전송받아 현재 노즐(2)의 위치가 주조롤 배럴(10)인지, 주조롤 측면(20)인지, 주조롤 축(30)인지를 확인하여 그에 따라 도포 압력을 변화시키며, 특히 노즐 위치가 주조롤 측면(20)이나 주조롤 축(30) 부분인 경우에는 폴리머 저장부(3)로부터 최대로 가압하여 폴러머의 도포량을 최대로 늘려 도포함으로써 후속 공정에서 상기 주조롤 측면(20)이나 주조롤 축(30) 부분이 에칭되는 사고를 미연에 방지할 수 있다. 만약, 노즐 위치가 주조롤 배럴(10) 부분인 경우에는 노즐(2)의 도포 압력을 정밀하게 조절하여 균일한 두께로 도포하여 목표하는 두께로 폴리머가 주조롤의 표면에 흡착될 수 있도록 한다.

또한, 주조롤의 회전속도가 너무 크면 주조롤의 표면에 폴리머를 균일한 두께로 도포하기 어렵고, 주조롤의 회전속도가 너무 작으면 도포되는 폴리머 두께가 증가하게 되므로, 상기 자동제어부(4)는 주조롤의 회전속도를 노즐의 이송속도와 동기화시켜 제어함으로써 주조롤의 표면에 적정량의 폴리머가 단위면적당 균일한 두께로 도포되도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 도포 장치의 정면도.

도 2는 본 발명에 따른 자동 도포 장치의 평면도.

도 3은 본 발명에 따른 자동 도포 장치의 측면 실시도.

도 4는 본 발명에 따른 자동 도포 장치의 전체 사진.

도 5는 본 발명에 따른 자동 도포 장치의 노즐 사진.

도 6은 본 발명에 따른 자동 도포 장치의 상세 사진.

도 7은 본 발명에 따른 자동 도포 장치의 자동제어부와 노즐이송 모터의 사진.

도 8은 본 발명에 따른 자동 도포 장치의 노즐팁 사진.

도 9는 본 발명에 따른 자동 도포 방법의 플로우 차트.

*도면의 주요 부호에 관한 설명*

1. 주조롤 2. 노즐

3. 폴리머 저장부 4. 자동제어부

5-1. 수직부 5-2. 수평부

6. 노즐이송 가이드 7. 노즐팁

8. 불량 딤플 9. 노즐이송 모터

10. 주조롤 배럴

20. 주조롤 측면

30. 주조롤 축

100. 본체

Claims (7)

1. 박판 주조용 주조롤 표면에 폴리머를 자동으로 도포하는 장치에 있어서,

   본체의 상부에 수평 길이방향으로 형성되는 벨트로 이루어진 노즐이송 가이드와,

   상기 노즐이송 가이드와 수직으로 연결되어 좌우로 수평 이동하면서 주조롤 표면에 폴리머를 도포하는 노즐과,

   상기 노즐이송 가이드의 하측에 설치되어 일정한 압력으로 폴리머를 가압하여 상기 노즐에 제공하는 폴리머 저장부와,

   상기 본체의 일측에 설치되어 노즐의 도포 압력, 주조롤의 회전속도 및 노즐의 이송속도를 제어하는 자동제어부와,

   상기 자동제어부의 일측에 형성되어 상기 노즐을 좌우로 이동시키는 노즐이송 모터를 포함하되,

   상기 노즐이송 모터에는 상기 노즐의 위치 정보를 파악하여 상기 자동제어부에 실시간으로 전송하는 엔코더가 부설되고, 상기 자동제어부는 상기 노즐의 위치정보를 상기 엔코더로부터 실시간으로 전송받아, 상기 노즐의 위치가 주조롤 측면이나 주조롤 축 부분인 경우에 폴리머 도포량을 다른 부분보다 증가시켜 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 박판 주조용 주조롤 폴리머 자동 도포 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 노즐은 자동으로 전후 이동함으로써 주조롤 표면까지의 거리가 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 박판 주조용 주조롤 폴리머 자동 도포 장치.
3. 삭제
4. 박판 주조용 주조롤 표면에 폴리머를 자동으로 도포하는 방법에 있어서,

   주조롤을 세척 및 탈지처리한 후 건조시키는 단계와,

   노즐의 높이를 주조롤의 중심부와 같은 높이에 위치하도록 하고, 노즐의 전후 위치를 조정하여 주조롤 표면에 폴리머를 도포할 수 있도록 준비하는 단계와,

   폴리머 저장부에서 일정한 압력으로 폴리머를 가압하여 상기 노즐에 제공하는 단계와,

   상기 노즐이 노즐이송 가이드상에서 좌우로 수평 이동하면서 주조롤 표면에 폴리머를 도포하는 단계와,

   자동제어부에 의해 상기 노즐의 도포 압력, 주조롤의 회전속도 및 노즐의 이송속도를 제어하는 단계를 포함하되, 상기 노즐의 위치가 주조롤 측면이나 주조롤 축 부분인 경우에 폴리머 도포량을 다른 부분보다 증가시키는 것을 특징으로 하는 박판 주조용 주조롤 폴리머 자동 도포 방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 폴리머 도포 단계는 상기 노즐 선단 노즐팁의 폴리머를 분사하는 부분의 좌우측에서 건조된 압축공기를 함께 분사하여 폴리머를 미세하게 고루 분사하는 것을 특징으로 하는 박판 주조용 주조롤 폴리머 자동 도포 방법.
6. 제4항에 있어서,

   상기 폴리머 도포 단계 다음에, 엔코더를 통해 파악된 상기 노즐의 위치 정보를 상기 자동제어부로 실시간으로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박판 주조용 주조롤 폴리머 자동 도포 방법.
7. 삭제

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