KR101566865B1 - 쌍롤식 박판주조기의 에지댐 상부 가스 실링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쌍롤식 박판주조기의 에지댐 상부의 가스 실링 장치에 관한 것으로, 에지댐의 상부에 일체형으로 형성되어 에지댐의 상부를 밀폐시키는 가스실링 케이스와, 일측은 상기 가스실링 케이스의 내부로 삽입되고, 타측은 메니스커스 실드 및 주조롤에 부설된 탄성패드와, 상기 가스실링 케이스의 일측 내부에 수직으로 입설되어 탄성패드를 지지하는 지지부재와, 상기 지지부재에 설치되어 상기 탄성패드의 상기 메니스커스 실드와 주조롤 측면에 대한 압하력을 측정하는 압력센서와, 상기 가스실링 케이스의 타측에 고정되어 지지부재를 이동시키는 유압실린더와, 상기 가스실링 케이스와 이격 설치되어 상기 각 압력센서로부터 측정된 압하력에 따라 상기 유압실린더의 전·후진 이동을 조절하는 제어부를 포함하는 에지댐 상부 가스 실링 장치를 제공하며, 메니스커스 실드 및 주조롤과 인접하게 되는 에지댐 상부를 밀폐시킴으로서 외부공기의 유입을 차단하여 주조공간 내에 불활성 분위기를 유지시킬뿐만 아니라 용강의 열손실을 억제하여 안정된 품질의 주편을 연속적으로 생산할 수 있고, 에지댐 구조에 과도한 힘을 전달하지 않으면서 장치의 열변형을 최소화시켜 장시간 사용이 가능한 우수한 효과를 제공한다.

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Description

쌍롤식 박판주조기의 에지댐 상부 가스 실링 장치{UPPER GAS SEALING EQUIPMENT OF EDGE DAM IN TWIN ROLL STRIP CASTING}

본 발명은 본 발명은 쌍롤식 박판주조기의 에지댐 상부의 가스 실링 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 메니스커스 실드 및 주조롤과 인접하게 되는 에지댐 상부를 밀폐시킴으로서 외부공기의 유입을 차단하여 주조공간 내에 불활성 분위기를 유지시켜 안정된 품질의 주편을 연속적으로 생산할 수 있도록 하는 에지댐 상부의 가스 실링 장치에 관한 것이다.

일반적으로 스트립 캐스팅 장치는 회전하는 한쌍의 주조롤 사이로 용강을 공급하여 그 용강으로부터 직접 수mm 두께의 박판제품을 연속적으로 제조하는 설비를 말한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 스트립 캐스팅 장치를 통한 박판 제품은 냉각수에 의해 냉각되면서 회전하는 한 쌍의 주조롤(1)과, 이들의 측면을 밀봉하는 에지댐(7)에 의해 형성된 용강풀로 용강이 공급된 후 주조롤 표면과 접촉 응고되면서 얇은 응고셀(17)을 형성하게 되고, 이 응고셀들이 최근접점에서 합체되어 일정한 두께의 주편(18)으로 되어 연속주조되는 형태로 생산되게 된다.

이때, 용강풀 상부에는 대기와의 접촉에 의해 용강이 산화되는 것을 방지하 기 위해 외부 공기를 차단해주는 메니스커스실드(5)가 형성되고, 이 장치에 설치된 가스노즐(14)을 통해 용강 표면으로 불활성 가스를 공급해줌으로써 탕면이 불활성 분위기로 유지되도록 한다.

일반적으로 주조롤(1)의 중앙측과 메니스커스 실드(5) 사이에는 가스나이프(gas knife)를 설치하여 외부 공기의 혼입을 차단하고 있지만, 주조롤(1)의 양측 에지부는 주조중 에지댐(7)의 연속적인 움직임에 의하여 외부와의 밀폐방법이 용이하지 않다. 이와 같이 주조롤 양측 에지부에서 실링(sealing)이 확보되지 않는 경우에는 산화물이 탕면에 발생하여 주편에 혼입됨으로써 주편 에지부의 품질이 저하되는 원인이 된다.

이와같은 문제를 해결하기 위해 일본 특허공개공보 평10-314894호에는 에지댐 내화물의 상단에 돌기를 만들고 그 위에 커버를 설치하거나, 미국특허 제 5,794,682호에는 요철구조로 된 커버와 에지댐 홀더를 서로 끼우고 그 사이를 모래입자들로 충진함으로써 외기와 밀폐시키는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 방법들은 주조롤(1), 에지댐(7) 및 메니스커스 실드(5)가 인접한 위치에서는 여전히 외부로부터 공기가 유입되는 것을 차단시키는 것이 곤란한 문제가 있었다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 에지댐(7)의 상부의 공간에 탄성패드(19)와 같은 실링재(sealing material)를 설치하는 방법도 제시되었으나, 구조적으로 탄성패드(19) 개별 구조물 사이에 간격(d)이 존재하거나, 장시간을 사용하는 경우 에지댐(7)이 상하, 전후로 이동하면서 탄성패드(19)가 밀려 그 형태가 변형됨으로써 기밀성이 떨어지거나 간섭을 일으켜 탈락이 발생할 수도 있는 문제가 있었다.

결국, 이와같이 에지댐 상부에서 외부와의 기밀성이 저하되는 경우, 주편 에지부의 품질이 저하되는 원인이 되고 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 에지댐 상부를 밀폐시켜 외부공기의 유입을 차단하고 용탕의 열손실을 방지함에 의해 우수한 품질의 박판을 안정적으로 제조하고, 장시간 사용이 가능한 에지댐 상부의 가스 실링 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은 쌍롤식 박판주조기의 에지댐 상부의 가스 실링 장치에 있어서, 에지댐의 상부에 일체형으로 형성되어 에지댐의 상부를 밀폐시키는 가스실링 케이스와, 일측은 상기 가스실링 케이스의 내부로 삽입되고, 타측은 메니스커스 실드 및 주조롤에 부설된 탄성패드와, 상기 가스실링 케이스의 일측 내부에 수직으로 입설되어 탄성패드를 지지하는 지지부재와, 상기 지지부재에 설치되어 상기 탄성패드의 상기 메니스커스 실드와 주조롤 측면에 대한 압하력을 측정하는 압력센서와, 상기 가스실링 케이스의 타측에 고정되어 지지부재를 이동시키는 유압실린더와, 상기 가스실링 케이스와 이격 설치되어 상기 각 압력센서로부터 측정된 압하력에 따라 상기 유압실린더의 전·후진 이동을 조절하는 제어부를 포함하는 에지댐 상부 가스 실링 장치를 제공한다.

이때, 상기 에지댐 상부 커버의 하단에 고정 설치되어 상기 가스실링 케이스의 수직이동을 안내하는 수직가이드를 포함하는 것에도 그 특징이 있다.

게다가, 상기 가스실링 케이스와 에지댐 카세트 사이에 부설되어 에지댐이 전진운동 하더라도 상기 가스실링 케이스의 위치를 일정하게 유지시켜 주는 제1 수평가이드가 더 포함되는 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 지지부재와 가스실링 케이스 사이에 설치되어 상기 지지부재의 슬라이딩을 용이하게 하는 제2 수평가이드가 더 포함되는 것에도 그 특징이 있다.

나아가, 상기 가스실링 케이스의 타측에 설치되어 압력센서 및 유압실린더를 냉각시키는 가스냉각장치가 더 포함되는 것에도 그 특징이 있다.

상기 구성에 의해 본 발명은 메니스커스 실드 및 주조롤과 인접하게 되는 에지댐 상부를 밀폐시킴으로서 외부공기의 유입을 차단하여 주조공간 내에 불활성 분위기를 유지시킬뿐만 아니라 용강의 열손실을 억제하여 안정된 품질의 주편을 연속적으로 생산할 수 있고, 에지댐 구조에 과도한 힘을 전달하지 않으면서 장치의 열변형을 최소화시켜 장시간 사용이 가능한 우수한 효과를 제공한다.

이하, 본 발명에 대하여 도면을 참조하여 자세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 에지댐 상부 가스 실링 장치를 나타낸 도면으로서, (a)는 중앙부 측면도, (b)는 정면도, 도 5는 본 발명에 따른 에지댐 상부 가스 실링 방법을 나타낸 플로우 차트, 도 6은 본 발명에 따른 에지댐 상부 가스 실링 장치의 실시예를 도시한 도면으로서, (a)는 에지댐 이동전 중앙부 측면도, (b)는 에지댐 이동후 중앙부 측면도이다.

도 4(a)에 도시된 바와 같이, 본 발명인 에지댐 상부의 가스 실링 장치의 가 스실링 케이스(40)는 에지댐의 상부에 형성되되, 그 상단이 에지댐 상부 커버(31)와 연결되고, 그 하단이 에지댐 카세트(32)와 연결되며, 그 내부에는 빈 공간이 형성되어 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 탄성패드(19) 개별구조물 사이의 간격으로 인해 기밀성이 저하되는 것을 방지하기 위해, 본 발명의 가스실링 케이스(40)는 일체형으로 형성되어 에지댐의 상부의 기밀성을 증가시킨다.

그리고, 상기 일체형 가스실링 케이스(40)의 내부에는 탄성패드(19)의 일부가 삽입되고, 나머지는 가스실링 케이스(40)의 외부로 노출되어 메니스커스 실드(5)과 주조롤(1)에 부착 설치됨에 의해 외기의 유입을 방지하는 실링 구조를 이룬다. 즉, 상기 탄성패드(19)는 가스실링 케이스(40)의 중앙부에서는 메니스커스 실드(5)에 부착 설치되고, 가스실링 케이스(40)의 양측부에서는 메니스커스 실드(5)와 주조롤(1)과 동시에 접하여 부착 설치된다.

그리고, 상기 가스실링 케이스(40)의 일측 내부에는 지지부재(42)가 수직으로 입설되어 탄성패드(19)를 고정 지지하고, 상기 지지부재(42)의 내측면에는 압력센서(41)가 부설되어 있으며, 도 4(b)에 도시된 바와 같이 상기 압력센서는 상기 가스실링 케이스(40)의 좌측, 중앙 및 우측에 3개(41a,41b,41c)가 설치되어 각 부분에 작용되는 압하력을 개별적으로 검출할 수 있다. 이때, 상기 압력센서들은 상기 탄성패드(19)의 메니스커스실드(5)와 주조롤(1) 측면에 대한 압하력을 검출한다. 즉, 가스실링 케이스(40)의 양측에 설치된 좌측과 우측 압력센서(41a,41c)는 탄성패드(19)의 주조롤(1) 및 메니스커스 실드(5)에 대한 압하력을 측정하고, 가스실링 케이스(40)의 중앙부에 설치된 중앙 압력센서(41b)는 탄성패드(19)가 메니스 커스 실드(5)에만 접촉하기 때문에 탄성패드(19)의 메니스커스 실드(5)에 대한 압하력을 측정하게 된다.

또한, 상기 가스실링 케이스의 타측에는 유압실린더(43)가 고정 설치되어 지지부재(42)를 압하하여 전진 또는 후진시킴으로써 에지댐 상부의 밀폐성을 유지시킬 수 있다.

그리고, 상기 유압실린더의 작동을 제어하는 제어부(44)는 상기 가스실링 케이스(40)와 이격 설치되고, 상기 좌측, 중앙 및 우측 압력센서(41a,41b,41c)로부터 측정된 압하력에 따라 유압실린더를 전진 또는 후진시켜 그 이동을 조절한다.

이때, 에지댐 상부 커버(31)의 하단에는 수직가이드(53)가 고정 설치되고, 그 양측에는 레일이 부설되어, 도 6에 도시된 것처럼 에지댐(7)의 상방 쉬프트에 따라 가스실링 케이스(40)의 돌출부재(54)가 상기 수직가이드(53)의 레일위를 슬라이딩 이동하게 된다. 이와같이 상기 수직가이드(53)는 가스실링 케이스(40)의 수직이동을 원활하게 안내함으로써 탄성패드(19)의 압착 변형에 의한 에지댐에 과도한 힘이 가해지는 것을 방지할 뿐만 아니라, 에지댐 상부 실링 장치의 기밀성이 떨어지거나 간섭에 의한 탄성패드(19)의 탈락 현상을 방지할 수 있다.

그리고, 상기 가스실링 케이스(40)와 에지댐 카세트(32) 사이에는 그 하단에 레일이 부설된 제1 수평가이드(51)가 설치되는데, 도 6에 도시된 바와 같이 에지댐의 마모 제어에 의해 에지댐(7)이 전진운동 하더라도, 에지댐 카세트(32)만이 제1 수평가이드(51)의 레일 위를 이동함으로써 상기 가스실링 케이스(40)를 위치를 일정하게 유지시켜 주조 초기 위치와 동일한 위치에서 동일한 압하력으로 실링을 하 므로 에지댐 상부에서 외기와의 밀폐가 지속되어 기밀성을 증가시킬 수 있다.

또한, 상기 지지부재(42)와 상기 가스실링 케이스(40)의 사이에는 그 상단에 레일이 부설된 제2 수평가이드(52)가 설치되는데, 상기 제2 수평가이드(52)는 유압실린더(43)에 의한 상기 지지부재(42)의 전·후진 슬라이딩 이동을 원활하게 하여 압하력 제어를 보다 용이하게 한다.

한편, 상기 가스실링 케이스의 타측에는 가스냉각장치(45)가 설치되는데, 가스실링 케이스(40) 내부가 고온의 환경하에 노출되어 있기 때문에 압력센서 및 유압실린더를 가스에 의해 냉각시켜 열변형에 의한 기능 상실을 방지한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 작동에 관하여 상세히 설명한다.

도 5의 플로우 차트에 도시된 바와 같이, 상기 탄성패드(19)의 주조롤(1)과 메니스커스실드(5)와의 압하력을 좌측, 중앙 및 우측 압력센서(41a,41b,41c)들을 통해 검출한다.

이와같이 검출된 압하력을 정상범위의 압하력과 비교하여 상기 검출된 압하력이 정상적인 기준 압하력의 범위에 속하는 경우에는 다시 압력센서들로부터 압하력을 검출하는 작업을 수행하고, 정상범위가 아닌 경우에는 상기 검출된 압하력과 정상범위의 기준 압하력의 차이를 출력한다.

상기 차이값이 양수값(+값)인 경우에는 제어부(44)는 유압실린더(43)를 후진 이동시켜 탄성패드(19)와 부착된 지지부재(42)를 후진 이동시키고, 상기 차이값이 음수값(-값)인 경우에는 제어부(44)는 유압실린더(43)를 전진 이동시켜 지지부재(42)를 전진 이동시켜 탄성패드(19)의 주조롤(1)과 메니스커스실드(5)와의 압하 력이 정상범위로 유지되도록 제어한다.

결국, 상술한 압하력 제어에 의하여 메니스커스실드와 주조롤과 인접하게 되는 에지댐 상부를 밀폐시킴으로서 외부공기의 유입을 차단하여 주조공간 내에 불활성 분위기를 유지시킬뿐만 아니라 용강의 열손실을 억제하여 안정된 품질의 주편을 연속적으로 생산할 수 있고, 에지댐 구조에 과도한 힘을 전달하지 않으면서 장치의 열변형을 최소화시켜 장시간 사용이 가능한 우수한 효과를 제공한다.

또한, 에지댐 마모 제어 및 상방 쉬프트 제어에 의한 에지댐의 전진 및 상승 이동시에도 슬라이딩 이동이 가능하도록 제1,2수평 및 수직가이드(51,52,53)를 구비함에 의해 에지댐의 이동과는 별도로 실링 장치의 독립적 위치제어가 가능하기 때문에 타 장치에 의한 설비 간섭도 방지할 수 있다.

도 1은 쌍롤식 박판주조 공정의 개략도.

도 2는 쌍롤식 박판주조기의 개략도.

도 3은 종래기술에 의한 에지댐 상부 가스 실링 장치를 나타낸 단면도로서, (a)는 중앙부 측단면도, (b)는 측부 측단면도, (c)는 일부 정단면도.

도 4는 본 발명에 따른 에지댐 상부 가스 실링 장치를 나타낸 도면으로서, (a)는 중앙부 측면도, (b)는 정면도.

도 5는 본 발명에 따른 에지댐 상부 가스 실링 방법을 나타낸 플로우 차트

도 6은 본 발명에 따른 에지댐 상부 가스 실링 장치의 실시예를 도시한 도면으로서, (a)는 에지댐 이동전 중앙부 측면도, (b)는 에지댐 이동후 중앙부 측면도.

*도면의 주요부호에 관한 설명*

1. 주조롤 2. 래들

3. 턴디쉬 4. 침지노즐

5. 메니스커스 실드 6. 브러쉬롤

7. 에지댐 8. 주편

9. 핀치롤 10. 수냉장치

11. 권취코일 12. 열간압연기

13. 로드셀 14. 가스노즐

15. 침지노즐(SEN) 16. 토출구

17. 응고셀 18. 주편

19. 탄성패드 20. 위어

21. 용탕면 31. 에지댐 상부 커버

32. 에지댐 카세트 40. 가스실링 케이스

41. 압력센서 42. 지지부재

43. 유압실린더 44. 제어부

45. 가스냉각장치 51. 제1 수평가이드

52. 제2 수평가이드 53. 수직가이드

54. 돌출부재

Claims (5)

1. 쌍롤식 박판주조기의 에지댐 상부의 가스 실링 장치에 있어서,

   에지댐의 상부에 일체형으로 형성되어 에지댐의 상부를 밀폐시키는 가스실링 케이스와,

   일측은 상기 가스실링 케이스의 내부로 삽입되고, 타측은 메니스커스 실드 및 주조롤에 부설된 탄성패드와,

   상기 가스실링 케이스의 일측 내부에 수직으로 입설되어 탄성패드를 지지하는 지지부재와,

   상기 지지부재에 설치되어 상기 탄성패드의 상기 메니스커스 실드와 주조롤 측면에 대한 압하력을 측정하는 압력센서와,

   상기 가스실링 케이스의 타측에 고정되어 지지부재를 이동시키는 유압실린더와,

   상기 가스실링 케이스와 이격 설치되어 상기 각 압력센서로부터 측정된 압하력에 따라 상기 유압실린더의 전·후진 이동을 조절하는 제어부를 포함하는 에지댐 상부 가스 실링 장치.,
2. 제1항에 있어서,

   상기 메니스커스 실드의 일측에 고정배치되는 에지댐 상부 커버와,

   상기 에지댐 상부 커버의 하단에 설치되어 상기 가스실링 케이스의 수직이동을 안내하는 수직가이드를 포함하는 에지댐 상부 가스 실링 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 가스실링 케이스의 하단에 배치되되, 일측이 상기 에지댐의 일측과 밀착배치되는 에지댐 카세트와,

   상기 가스실링 케이스와 상기 에지댐 카세트 사이에 부설되어 상기 에지댐이 전진운동 하더라도 상기 가스실링 케이스의 위치를 일정하게 유지시켜 주는 제1 수평가이드가 더 포함되는 에지댐 상부 가스 실링 장치
4. 제1항에 있어서,

   상기 지지부재와 가스실링 케이스 사이에 설치되어 상기 지지부재의 슬라이딩을 용이하게 하는 제2 수평가이드가 더 포함되는 에지댐 상부 가스 실링 장치.
5. 제1항에 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 가스실링 케이스의 타측에 설치되어 압력센서 및 유압실린더를 냉각시키는 가스냉각장치가 더 포함되는 에지댐 상부 가스 실링 장치.

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