KR102469642B1 - 크라운 제어 기능을 갖는 금속 스트립 주조 방법 - Google Patents

Abstract

롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 방법 및 장치가 제공된다. 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 상기 장치는 주조 공정기간 중 주조 롤들의 마주하는 단부들에 형성된 주조 스트립의 모서리 부분의 450mm 내에 이격 되어 있고 원통형 관 내에 그에 인접하게 배치된 적어도 2개의 팽창 링들을 포함한다. 대안적으로 또는 부가적으로, 상기 장치는 주조 공정기간 중 주조 롤들 상에 형성된 주조 스트립의 중앙 부분들에 해당하는 위치에 원통형 관 내에 배치된 적어도 하나의 팽창 링을 포함한다. 각각의 팽창 링은 적어도 하나의 가열 요소 및 절연 코팅을 그 위에 가지며, 반경 방향의 크기가 증가하도록 구성되어 원통형 관이 팽창하도록 함으로써 주조 중 주조 스트립의 두께 프로파일 및 주조 롤들의 주조 면의 롤 크라운이 변화하게 한다.

Description

크라운 제어 기능을 갖는 금속 스트립 주조 방법

본 출원은 2015년 11월 20일자로 출원된 미국특허출원 제14/946,872호의 국제출원이다.

본 발명은 쌍롤식 주조기(twin roll caster)에서 연속 주조에 의한 금속 스트립(metal strip)의 주조에 관한 것이다.

쌍롤식 주조기에서, 용융 금속은 반대 방향으로 회전하는 한 쌍의 수평 주조 롤들(casting rolls) 사이에 투입되어, 움직이는 주조 롤 표면에서 금속 쉘들이 응고되어 냉각되고, 주조 롤들 사이의 닙(nip) 부분에서 함께 모이게 됨으로써 그 주조 롤들 사이의 닙으로부터 아래쪽으로 전달되는 응고된 스트립 제품을 생산한다. 여기서, 상기한 용어 "닙(nip)"은 주조 롤들이 서로 가장 가까이에 위치하는 전반적인 영역을 지칭하기 위해 본 명세서에서 사용된다. 용융 금속은 레이들(ladle)로부터 더 작은 용기 또는 일련의 더 작은 용기들로 쏟아 부어지고, 그로부터 금속 전달 노즐과 상기 닙 상부에 위치한 노즐들을 통해 흐르게 됨으로써, 닙 부분 바로 위의 주조 롤들의 주조 면 상에 지지 되고 상기 닙의 길이를 따라서 연장되는 용융 금속의 주조 풀(casting pool)을 형성하게 된다. 이 주조 풀은 통상 주조 풀의 양 끝단들을 한정하여 유출하지 않도록 주조 롤들의 단부 면과 미끄럼 맞물림(sliding engagement) 상태로 유지되는 측면 판 또는 댐들의 사이에서 가두어진다.

쌍롤식 주조기는 터렛(turret) 상에 위치한 일련의 레이들을 통해 용융 강으로부터 캐스트 스트립을 연속적으로 생산할 수 있다. 용융 금속은 금속 전달 노즐을 통해 주조 풀로 흐르기 전에 각각의 레이들로부터 차례대로 턴디쉬(tundish)로, 이어서, 이동형 턴디쉬(moveable tundish)로 쏟아 부어진다. 턴디쉬는 주조 스트립의 생산을 방해하지 않고 터렛 상의 가득 찬 레이들로 빈 레이들을 교환하는 것을 가능하게 한다.

쌍롤식 주조기에 의한 박판 스트립의 주조에 있어, 일반적으로 크롬 또는 니켈로 코팅되는 대체로 구리 또는 구리 합금으로 제조되는 주조 롤은 높은 열 유속(heat flux), 따라서 주조 중 스트립의 급속한 응고를 가능하게 하는 냉각수로써 내부적으로 냉각되는데, 여기서 주조 롤은 용융 금속에 노출됨으로써 상당한 열 변형(thermal deformation)을 겪는다. 주조 롤의 주조 면의 크라운(crown)은 주조 공정기간(casting campaign) 중 변화한다. 주조 롤의 주조 면의 크라운은 따라서 쌍롤식 주조기에 의해 제조된 박판 주조 스트립의 스트립 두께 프로파일(thickness profile), 즉 단면 형상을 결정한다. 볼록한(즉, 포지티브 크라운) 주조 면을 갖는 주조 롤은 네거티브(즉, 중앙이 함몰된) 단면 형상을 가지는 주조 스트립을 생성한다. 반대로, 오목한(즉, 네거티브 크라운) 주조 면을 갖는 주조 롤은 포지티브(즉, 중앙이 융기된) 단면 형상을 가지는 주조 스트립을 생성한다. 따라서, 주조 롤의 주조 면의 롤 크라운(roll crown)은 전형적인 주조 조건하에서 원하는 스트립 단면 두께 프로파일을 생성하는데 사용된다.

박판 스트립 주조에서, 주조 롤은 주조 중 그 주조 롤들의 주조 면의 돌출된 크라운에 기초하여 초기 크라운으로써 냉각 시 통상적으로 가공이 이루어진다. 그러나 냉간 조건과 주조 조건 사이에서 주조 롤들의 주조 면의 형상의 차이는 예측하기 어렵다. 더욱이, 주조 공정기간 중 주조 롤들의 주조 면의 크라운은 현저하게 변할 수 있다. 주조 롤들의 주조 면의 크라운은 주조기의 주조 풀에 공급되는 용융 금속의 온도 변화, 주조 롤들의 주조 속도의 변화, 및 기타 주조 조건들, 예컨대, 용강 조성의 약간의 변화로 인하여 주조 중 변할 수 있다.

주조 롤 크라운의 제어를 위한 이전의 제안들은 주조 롤을 물리적으로 변형시키는 기계적 장치에 의존하고 있는바, 예를 들어, 주조 롤 내의 변형 피스톤 또는 다른 요소의 움직임에 의해 또는 주조 롤의 지지 샤프트에 굽힘력(bending force)을 인가함으로써 달성되었다. 그러나 주조 롤 크라운의 제어를 위한 이러한 종전의 제안들은 한계를 갖는다. 예를 들어, 일본 특허 제2544459호(본 명세서에서는 "JP '459"라 칭함)는 주조 중에 각각의 롤 단부에서 겪게 되는 변형을 제어하기 위해 사용되는 내부의 "2개의 단부에 내장된 수냉식 롤 가열 수단(water-cooled roll heating means embedded in the two end parts)"을 갖춘 주조 롤을 기술한다. 상기 JP '459에서 "과제를 해결하기 위한 수단(Means employed in order to solve the problem)"을 참조할 것. 주조 롤은 내부 냉각 채널을 갖는 견고한 금속 롤이며, 이것은 주조 롤의 끝 부분에 물 가열 수단이 필요하다. 상기 JP '459에 개시된 주조기의 제한성은 미국특허 제5,560,421호(이하, '421특허'라고 지칭함)에서 논의되고 있는바, 이것은 "가열될 각 드럼(01)의 열 용량이 크고, 제어될 드럼의 외면의 형상의 변형 책임이 낮아서, 그 공작물(workpiece)을 적시에 제어하는 것이 어렵거나 불가능할 것이다."라고 기술하고 있다. 상기 '421 특허의 col. 1, ll. 64 - col. 2, ll. 1 참조. 상기 '421 특허는 계속해서 "연속 주조될 공작물의 형상을 적절히 제어하는 것은 불가능할 것이다."라고 설명하고 있다. Id., col. 2, ll. 6-7 참조. 상기 '421 특허는 고형의 주조 롤이 물로 가열되는 대형의 외부 환상의 요소들(고형체 롤에 대해)을 갖춘 잘라낸 단부(end cutouts)를 가지는 해결책을 제안한다. 이러한 환상의 요소들은 주조 롤의 프로파일을 변경하는데 사용된다. '421 특허의 col. 2, ll. 37-42 참조.

그러나 상기한 JP '459 및 '421 특허에 의해 제안된 것과 같은 대형의 고형의 주조 롤은 제조 비용이 비싸고, 상대적으로 짧은 서비스 수명을 가지며(더 큰 실린더 크기에 대해 쌍롤식 주조 동작 중 겪는 주기적 열 플럭스(cyclic heat flux)로부터의 열 피로의 영향 때문에), 또한 그것의 큰 열 질량(thermal mass) 때문에 반응성이 훨씬 덜하다.

선택적으로 그 위에 크롬 또는 크롬 합금의 코팅을 갖는, 예컨대, 80 밀리미터 두께의 구리 및 구리 합금의 원통형 관 위에 직접 팽창 링들(expansion rings)을 배치하되, 상기 관을 통해 연장되는 다수의 종 방향의 물 흐름 통로들을 갖는 주조 롤들을 형성하는 것이 또한 제안되어 왔다. 이러한 제안은 시도되었지만 실패하였다. 팽창 링들에 제공되는 열은 원통형 관들의 안으로 전달되었고, 따라서 팽창 링들은 주조 롤의 주조 면의 크라운의 형상을 상업적으로 제어하기 위해 원통형 관을 팽창시키기 위한 열에 대해 효과적으로 반응하지 않았다. 따라서, 주조 중 주조 롤의 주조 면의 크라운의 형상 및, 이어서, 쌍롤식 주조기에 의해 제공되는 박판 주조 스트립의 단면 두께 프로파일을 직접적으로 또한 정밀하게 제어하기 위한 신뢰성 있고 효과적인 방법에 대한 필요성이 여전히 존재한다.

주조 롤을 형성하는 원통형 관들 내에 또한 그 근방에 배치된 팽창 링들에 의해 주조 롤들의 주조 면의 크라운을 제어함으로써 주조 롤 크라운, 및 따라서 단면 스트립 프로파일을 제어하는 신뢰성 있고 효과적인 방법이 개시된다.

롤 크라운(roll crown)을 조절함으로써 박판 스트립(thin strip)을 연속 주조하는 방법이 개시되는바, 상기 방법은:

a. 한 쌍의 반대로 회전하는 주조 롤들을 가지며, 그 롤들 사이에는 아래쪽으로 주조 스트립을 전달할 수 있는 닙(nip)을 갖는 주조기를 조립하되, 각각의 주조 롤은 구리 및 구리합금으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 80 밀리미터 이하의 두께의 물질을 갖는 원통형 관에 의해 형성되며, 선택적으로는 그 위에 금속 또는 금속 합금 코팅을 갖는 주조 면을 가지며, 상기 원통형 관을 통해서 연장되는 다수의 종(세로) 방향의 물 흐름 통로들을 갖는 주조기(caster)를 조립하는 단계;

b. 주조 공정기간 중 상기 주조 롤들의 마주하는 단부들에 형성된 주조 스트립의 모서리 부분의 450mm(바람직하게는, 200mm) 내에서 이격 되게 상기 원통형 관 내에서 그에 인접하게 적어도 2개의 팽창 링(expansion ring)들을 배치하되, 각각의 팽창 링은 적어도 하나의 가열 요소(heating element) 및 절연 코팅(insulating coating)을 그 위에 가지며 반경 방향의 크기(radial dimension)가 증가하도록 구성되어, 상기 원통형 관이 주조 중 주조 스트립의 두께 프로파일(thickness profile) 및 주조 롤들의 주조 면의 롤 크라운(roll crown)을 변화시키도록 하는 단계;

c. 주조 풀(casting pool)의 경계를 한정하기 위한 상기 닙의 단부들에 인접한 측면 댐들을 가지며, 상기 닙 상부의 주조 롤들의 주조 면 상에서 유지되는 주조 풀을 형성할 수 있도록 구성되는 금속 전달 시스템을 조립하는 단계; 및

d. 주조 공정기간(casting campaign) 중 주조 롤들의 주조 면의 롤 크라운을 제어하기 위해 적어도 하나의 센서로부터 수신되는 디지털 또는 아날로그 신호들 중의 적어도 하나에 응답하여 상기 팽창 링들의 반경 방향의 크기(radial dimension)를 제어하는 단계를 포함한다.

상기 팽창 링들에 인가되는 힘의 양은 상기한 적어도 하나의 센서로부터의 피드백에 기초하여 변화될 수도 있는바, 상기 센서 또는 센서들은 하기의 특성들:

- 팽창 링 또는 링들의 온도;

- 하류에서의 주조 스트립의 두께 프로파일(thickness profile);

- 주조 스트립 모서리들에 근접한 소정의 한 지점에서의 그 주조 스트립의 국부적인 두께(local thickness);

- 주조 공정기간 중의 주조 롤 면의 크라운; 및

- 주조 스트립 모서리들에 근접한 소정의 한 지점에서의 반경 방향의 주조 롤 팽창, 중의 적어도 하나를 검출할 수 있으며; 그리고

주조 스트립의 전술한 특성들 중의 적어도 하나를 나타내는 디지털 또는 아날로그 신호들(전형적으로 전기 신호)을 발생할 수 있다.

팽창 링으로부터 주조 롤로의 열 전달을 제어 또는 제거하기 위해 각 팽창 링 상에 충분히 두꺼운 절연 코팅을 갖도록 주의하여야 할 것이다. 팽창 링으로부터 주조 롤로의 열 전달을 효과적으로 제어하기 위해서는 적어도 0.010인치(예를 들어, 0.025인치) 두께의 절연 코팅이 요구된다. 상기 절연 코팅은 팽창 링 상에 플라즈마 스프레이로 이루어질 수도 있다. 절연 코팅은 8% 이트리아 안정화 지르코니아(Yttria stabilized zirconia) 스프레이와 같은 지르코니아 스프레이로써 플라즈마 스프레이(plasma sprayed) 될 수도 있다. 상기 절연 코팅은 부가적으로 원통형 관에 적용될 수도 있지만, 경제성 및 효과 측면에서 그 절연 코팅은 팽창 링들에 직접 적용되어야 한다는 것을 유념하여야 할 것이다.

각각의 팽창 링은 스테인리스 스틸(stainless steel), 니켈(nickel) 또는 니켈 합금으로 제조될 수도 있는 적어도 하나의 가열 요소(heating element)를 가질 수 있다. 상기 가열 요소 또는 요소들은 각각의 팽창 링에 원하는 대로 배치될 수 있다. 각각의 팽창 링은 최대 30kW, 바람직하게는, 적어도 3kW의 가열 입력을 제공할 수도 있다.

상기 팽창 링은 또한 물이 그 링들을 통해 흐르도록 하는 물 통로들을 가질 수도 있다. 팽창 링을 통해 흐르는 물을 조절함으로써 그 팽창 링의 반경 방향 크기를 팽창 또는 수축시키고, 이어서 원통형 관의 직경을 원하는 대로 증가 또는 감소시킴으로써 주조 공정기간 중 주조 롤들의 주조 면의 크라운 형상을 제어할 수 있게 된다.

또한, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 방법은, 적어도 하나의 센서로부터 수신된 디지털 또는 아날로그 신호들 중의 적어도 하나에 응답하여 상기 팽창 링들의 반경 방향의 크기를 변화시키면서 주조 롤들의 회전 속도를 변화시키고 주조 공정기간 중 주조 롤들의 주조 면의 롤 크라운을 제어하기 위해 주조 롤 구동을 제어하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

부가적으로, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 방법은, 주조 중 주조 롤들 상에 형성되는 주조 스트립의 중앙 부분들에 해당하는 적어도 하나의 팽창 링(예를 들어, 15개의 팽창 링들)을 배치하되, 각각의 팽창 링은 적어도 하나의 가열 요소와 절연 코팅을 그 위에 가지며 반경 방향의 크기를 증가 또는 감소하도록 구성되어, 상기 원통형 관이 팽창하도록 함으로써 주조 중 주조 롤들의 주조 면의 크라운 및 주조 스트립의 두께 프로파일을 변하게 하는 단계를 더 포함한다. 더욱이, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 상기 방법은, 주조 공정주기 중 주조 롤들의 주조 면의 롤 크라운을 제어하도록 센서로부터 수신된 전기 신호들에 응답하여 주조 스트립의 중앙 부분들에 해당하는 절연 코팅을 갖는 팽창 링 또는 링들의 반경 방향의 크기 및 상기 주조 스트립의 모서리 부분들로부터 이격 되어 있는 절연 코팅을 갖는 팽창 링들의 반경 방향의 크기를 변화시키면서, 상기 주조 롤들의 회전 속도를 변화시키도록 주조 롤 구동을 제어하는 단계를 더 포함한다.

대안적으로는, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 방법은:

a. 한 쌍의 반대로 회전하는 주조 롤들을 가지며, 그 롤들 사이에는 아래쪽으로 주조 스트립을 전달할 수 있는 닙을 갖는 주조기를 조립하되, 각각의 주조 롤은 구리 및 구리합금으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 80 밀리미터 이하의 두께의 물질을 갖는 원통형 관에 의해 형성되며, 선택적으로는 그 위에 금속 또는 금속 합금 코팅을 갖는 주조 면을 가지며, 상기 원통형 관을 통해서 연장되는 다수의 종 방향의 물 흐름 통로들을 갖는, 상기 주조기를 조립하는 단계;

b. 주조 중 상기 주조 롤들 상에 형성되는 주조 스트립의 중앙 부분들에 해당하는 원통형 관 내에 적어도 하나의 팽창 링을 배치하되, 상기 적어도 하나의 팽창 링은 적어도 하나의 가열 요소 및 절연 코팅을 그 위에 가지며 반경 방향의 크기가 증가하도록 구성됨으로써, 상기 원통형 관이 팽창하여 주조 중 주조 스트립의 두께 프로파일 및 상기 주조 면의 크라운을 변화시키도록 하는 단계;

c. 주조 풀의 범위를 제한하기 위한 상기 닙의 단부들에 인접한 측면 댐들을 가지며, 상기 닙 상부의 주조 롤들의 주조 면 상에서 지지 되는 주조 풀을 형성할 수 있도록 구성되는 금속 전달 시스템을 조립하는 단계; 및

d. 주조 공정기간 중 상기 주조 롤들의 주조 면의 롤 크라운을 제어하기 위해 적어도 하나의 센서로부터 수신되는 디지털 또는 아날로그 신호들 중의 적어도 하나에 응답하여 상기 적어도 하나의 팽창 링의 반경 방향의 크기를 제어하는 단계를 포함하는 방법.

상기 팽창 링 또는 링들에 인가되는 힘의 양은 상기 적어도 하나의 센서로부터의 피드백에 기초하여 변화할 수 있는데, 상기 센서 또는 센서들은 하기의 특성들:

- 팽창 링 또는 링들의 온도;

- 하류에서의 주조 스트립의 두께 프로파일;

- 주조 스트립 모서리들에 근접한 소정의 한 지점에서의 주조 스트립의 국부적인 두께;

- 주조 공정기간 중의 주조 롤 면의 크라운; 및

- 주조 스트립 중앙 부분에 근접한 소정의 한 지점에서의 반경 방향의 주조 롤의 팽창, 중의 적어도 하나를 검출할 수 있으며; 그리고

상기 주조 스트립의 상기한 특성들 중의 적어도 하나를 나타내는 디지털 또는 아날로그 신호들(전형적으로 전기 신호)을 발생할 수 있다.

또다시, 팽창 링으로부터 주조 롤로의 열 전달을 효과적으로 제어하기 위해 각각의 팽창 링 상의 절연 코팅은 충분히 두껍게 형성되어야 할 것이다. 팽창 링으로부터 주조 롤로의 열 전달을 효과적으로 제어하기 위해서는 적어도 0.010 인치(예컨대, 0.025 인치) 두께의 절연 코팅(insulation coating)이 필요하다. 상기 절연 코팅은 팽창 링 상에 플라즈마 스프레이(plasma sprayed)로 이루어질 수도 있다. 상기 절연 코팅은 8% 이트리아 안정화 지르코니아(Yttria stabilized zirconia) 스프레이와 같은 지르코니아 스프레이로 플라즈마 스프레이 될 수도 있다. 절연 코팅은 부가적으로 원통형 관에 적용될 수도 있지만, 경제성 및 효과 측면에서 그 절연 코팅은 팽창 링들에 대해 직접 적용되어야 한다는 점을 유념하여야 할 것이다.

또다시, 각 팽창 링은 적어도 하나의 가열 요소를 가질 수도 있다. 상기 가열 요소 또는 요소들은 스테인리스 스틸, 니켈 또는 니켈 합금으로 제조될 수도 있으며, 원하는 곳에 배치될 수도 있다. 상기 가열 요소 또는 요소들은 원하는 대로 소기의 효과를 달성하도록 각 팽창 링 둘레에 어디에든지 배치되어도 좋다. 각 팽창 링은 최대 30kW의, 바람직하게는, 적어도 3kW의 가열 입력을 제공할 수도 있다.

상기 팽창 링들은 또한 그 링들을 통해 물이 흐를 수 있도록 그 사이에 물 통로들을 가질 수도 있다. 상기한 물 흐름은 팽창 링들의 반경 방향의 크기를 팽창 또는 수축하도록, 따라서 주조 공정기간 중 주조 롤들의 형상을 제어하도록 원통형 관의 직경을 원하는 대로 증가 또는 감소시키도록 조절될 수도 있다.

또한, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 상기 방법은, 상기 적어도 하나의 센서로부터 수신된 전기 신호들에 응답하여 팽창 링의 반경 방향의 크기를 변화시키면서 상기 주조 롤들의 회전 속도를 변화시키고 주조 공정기간 중 주조 롤들의 주조 면의 롤 크라운을 제어하기 위하여 주조 롤 구동을 제어하는 단계를 더 포함한다.

부가적으로, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 방법은, 주조 공정기간 중 상기 주조 롤들의 마주하는 단부들 상에 주조 스트립으로부터 모서리 부분의 450mm 내에 이격 되어 있는, 상기 원통형 관 내에서 그에 인접하게 적어도 2개의 팽창 링들을 배치하되, 각각의 팽창 링은 적어도 하나의 가열 요소 및 절연 코팅을 그 위에 가지며 반경 방향의 크기가 증가하도록 구성됨으로써, 상기 원통형 관이 팽창하여 주조 중 주조 스트립의 두께 프로파일 및 주조 롤들의 주조 면의 롤 크라운을 변화시키도록 하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 또한, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 상기 방법은, 상기 적어도 하나의 센서로부터 수신된 전기 신호들에 응답하여 주조 스트립의 모서리 부분으로부터 이격된 위치에 절연 코팅을 그 위에 갖는 팽창 링의 반경 방향의 크기 및 상기 주조 스트립의 중앙 부분들에 해당하는 절연 코팅을 갖는 팽창 링의 반경 방향의 크기를 변화시키면서 상기 주조 롤들의 회전 속도를 변화시키고 주조 공정기간 중 주조 롤들의 주조 면의 롤 크라운을 제어하기 위하여, 주조 롤 구동을 제어하는 단계를 더 포함한다.

각각의 실시 예에서, 상기 팽창 링들은 18/8 오스테나이트 스테인리스 스틸(austenitic stainless steel)과 같은 오스테나이트 스테인리스 스틸로 제조될 수도 있다. 각각의 팽창 링은 50 내지 150밀리리터 사이의, 바람직하게는, 70mm의 환상의 크기(annular dimension)를 가질 수도 있다. 각각의 팽창 링은 최대 200mm, 바람직하게는 최대 100mm, 더욱 바람직하게는, 83.5mm의 폭을 가질 수도 있다.

상기 방법의 각각의 실시 예에서, 주조 롤들의 주조 면의 크라운은 주조 스트립의 원하는 두께의 프로파일을 달성하도록 용이하게 변경될 수 있다. 절연 코팅을 그 위에 갖는 각각의 팽창 링은 반경 방향의 크기가 증가 또는 감소하여 원통형 관이 팽창하도록 함으로써 주조 스트립의 두께 프로파일과 주조 롤들의 주조 면의 크라운을 변경시키도록 구성된다. 상기 원통형 관의 두께는 40 내지 80mm 사이 또는 60 내지 80mm 사이의 범위일 수도 있다.

상기 방법의 각각의 실시 예에서, 적어도 하나의 센서가 주조 스트립의 두께 프로파일을 감지하고, 주조 스트립의 두께 프로파일을 나타내는 전기 신호를 생성하도록 하류에 배치될 수도 있다. 상기 센서는 주조 후에 그 스트립이 통과하는 핀치 롤에 인접하게 배치될 수도 있다. 주조 롤들의 주조 표면의 크라운 제어는 상기 센서로부터 수신된 전기 신호에 응답하여 각 팽창 링의 반경 방향의 크기를 제어함으로써 달성될 수도 있다. 또한, 주조 롤들의 주조 표면의 크라운 제어는 상기 센서로부터 수신된 전기 신호에 응답하여 각 팽창 링의 반경 방향의 크기를 변화시키면서 주조 롤들의 회전 속도를 변화시키도록 주조 롤 구동을 제어함으로써 달성될 수도 있다.

각 팽창 링의 반경 방향의 크기는 다른 팽창 링(들)의 반경 방향의 크기와는 독립적으로 제어될 수도 있다. 주조 롤들의 주조 면 상의 스트립 모서리에 인접한 팽창 링의 반경 방향의 크기는 서로 독립적으로 제어될 수 있다. 부가적으로, 주조 롤들의 주조 면 상의 스트립 모서리에 인접한 팽창 링의 반경 방향의 크기는 상기 주조 스트립의 중앙 부분에 해당하는 팽창 링 또는 링들과는 독립적으로 제어될 수도 있다.

롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 장치가 또한 개시되는바, 상기 장치는:

a. 롤들 사이에 아래쪽으로 주조 스트립을 전달할 수 있는 닙을 갖는 한 쌍의 반대로 회전하는 주조 롤들로서, 그 각각의 주조 롤은 구리 및 구리합금으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 80 밀리미터 이하의 두께의 물질을 가지며, 선택적으로는 그 위에 금속 또는 금속 합금 코팅을 갖는 원통형 관에 의해 형성되는 주조 면을 가지며, 상기 원통형 관을 통해서 연장되는 다수의 종 방향의 물 흐름 통로들을 갖는, 상기 한 쌍의 반대로 회전하는 주조 롤들;

b. 주조 공정기간 중 상기 주조 롤들의 마주하는 단부들에 형성된 주조 스트립의 모서리 부분의 450mm (바람직하게는, 200mm) 내에 이격 되어 있는, 상기 원통형 관 내에 그에 인접하게 배치된 적어도 2개의 팽창 링들로서, 그 각각의 팽창 링은 적어도 하나의 가열 요소 및 절연 코팅을 그 위에 가지며 반경 방향의 크기가 증가하도록 구성되어, 상기 원통형 관이 팽창하도록 하여 주조 중 상기 주조 스트립의 두께 프로파일 및 상기 주조 롤들의 주조 면의 롤 크라운이 변화하도록 하는, 상기 적어도 2개의 팽창 링들; 및

c. 상기 닙 상부에 배치되고, 주조 풀의 범위를 한정하기 위한 상기 닙의 단부들에 인접한 측면 댐들을 가지며 상기 주조 롤들의 주조 면 상에서 유지되는 주조 풀을 형성할 수 있도록 구성된 금속 전달 시스템을 포함한다.

상기 장치는, 주조 스트립의 두께 프로파일을 감지할 수 있는 닙의 하류에 배치된 적어도 하나의 센서를 더 포함할 수 있으며, 상기 센서는 상기 주조 스트립의 두께 프로파일을 나타내는 전기 신호를 발생함으로써 주조 공정주기 중 그 센서로부터 수신된 전기 신호에 응답해 상기 팽창 링들의 반경 방향의 크기를 제어하여 상기 주조 롤들의 주조 면의 롤 크라운을 제어하도록 할 수도 있다.

또한, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 상기 장치는, 주조 롤 구동을 제어하고, 주조 공정주기 중 주조 롤들의 주조 면의 롤 크라운을 제어하기 위해 상기 센서로부터 수신된 전기 신호에 응답하여 절연 코팅을 그 위에 갖는 상기 팽창 링들의 반경 방향의 크기를 변화시키면서, 상기 주조 롤들의 회전 속도를 변화시킬 수 있도록 구성되는 제어 시스템을 더 포함할 수도 있다.

부가적으로, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 상기 장치는, 주조 중 상기 주조 롤들 상에 형성되는 주조 스트립의 중앙 부분들에 해당하는 위치에 원통형 관 내에 배치된 적어도 하나의 팽창 링을 더 포함하되, 상기 적어도 하나의 팽창 링은 적어도 하나의 가열 요소와 절연 코팅을 그 위에 가지며 반경 방향의 크기가 증가하도록 구성되어, 상기 원통형 관이 팽창하도록 함으로써 주조 중 주조 롤들의 주조 면의 크라운과 주조 스트립의 두께 프로파일을 변화하도록 한다. 더욱이, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 상기 장치는, 주조 롤 구동을 제어하고, 주조 공정주기 중 주조 롤들의 주조 면의 롤 크라운을 제어하기 위해 상기 적어도 하나의 센서로부터 수신된 전기 신호들에 응답하여 주조 스트립의 중앙 부분들에 해당하는 팽창 링 또는 링들의 반경 방향 크기 및 상기 주조 스트립의 모서리 부분들로부터 이격 되어 있는 상기 팽창 링들의 반경 방향의 크기를 변화시키면서 상기 주조 롤들의 회전 속도를 변화시킬 수 있도록 구성되는 제어 시스템을 더 포함한다.

대안적으로, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 상기 장치는,

a. 롤들 사이에 아래쪽으로 주조 스트립을 전달할 수 있는 닙을 갖는 한 쌍의 반대로 회전하는 주조 롤들로서, 그 각각의 주조 롤은 구리 및 구리합금으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 80 밀리미터 이하의 두께의 물질을 갖는 원통형 관에 의해 형성되고, 선택적으로는 그 위에 금속 또는 금속 합금 코팅을 갖는, 주조 면을 가지며, 상기 원통형 관을 통해서 연장되는 다수의 종 방향의 물 흐름 통로들을 갖는, 상기 한 쌍의 반대로 회전하는 주조 롤들;

b. 주조 공정기간 중 상기 주조 롤들 상에 형성된 주조 스트립의 중앙 부분에 해당하는 위치에 상기 원통형 관 내에 배치된 적어도 하나의 팽창 링으로서, 상기 적어도 하나의 팽창 링은 적어도 하나의 가열 요소 및 절연 코팅을 그 위에 가지며, 상기 적어도 하나의 팽창 링은 반경 방향의 크기가 증가하도록 구성되어, 상기 원통형 관이 팽창함으로써 주조 중 상기 주조 스트립의 두께 프로파일 및 상기 주조 면의 롤 크라운을 변화시키도록 하는, 상기 적어도 하나의 팽창 링;

c. 상기 닙의 상부에 배치되고, 주조 풀의 범위를 한정하기 위하여 상기 닙의 단부들에 인접한 측면 댐들을 가지며 상기 주조 롤들의 주조 면 상에서 유지되는 주조 풀을 형성할 수 있도록 구성된 금속 전달 시스템을 포함할 수 있다.

상기 장치는 닙의 하류 측에 배치되어 주조 스트립의 두께 프로파일을 감지할 수 있는 적어도 하나의 센서를 더 포함할 수 있으며, 상기 센서는 주조 공정주기 중 상기 주조 롤들의 주조 면의 롤 크라운을 제어하기 위해 상기 센서로부터 수신된 전기 신호에 응답하여 상기 팽창 링들의 반경 방향의 크기를 제어하도록 상기 주조 스트립의 두께 프로파일을 나타내는 전기 신호를 발생할 수도 있다.

또한, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 상기 장치는, 주조 롤 구동을 제어하고, 주조 공정주기 중 주조 롤들의 주조 면의 롤 크라운을 제어하기 위해 상기 적어도 하나의 센서로부터 수신된 전기 신호들에 응답하여 절연 코팅을 그 위에 갖는 상기 팽창 링 또는 링들의 반경 방향의 크기를 변화시키면서 상기 주조 롤들의 회전 속도를 변화시킬 수 있도록 구성되는 제어 시스템을 포함할 수도 있다.

부가적으로, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 상기 장치는, 주조 공정기간 중 상기 주조 롤들의 마주하는 단부들 상에 형성된 주조 스트립의 모서리 부분의 450mm 내에서 이격 되어 있는, 원통형 관 내에서 그에 인접하게 배치된 적어도 2개의 팽창 링들을 더 포함할 수 있다. 각각의 팽창 링은 적어도 하나의 가열 요소 및 절연 코팅을 그 위에 갖는다. 상기 절연 코팅을 갖는 팽창 링들은 반경 방향의 크기가 증가하도록 구성됨으로써, 상기 원통형 관이 팽창하여 주조 공정기간 중 주조 스트립의 두께 프로파일 및 주조 롤들의 주조 면의 롤 크라운을 변화시기도록 한다.

또한, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 상기 장치는, 주조 롤 구동을 제어하고, 주조 공정주기 중 주조 롤들의 주조 면의 롤 크라운을 제어하기 위해 상기 센서로부터 수신된 전기 신호들에 응답하여 주조 스트립의 모서리 부분들로부터 이격 되어 있는 팽창 링들의 반경 방향의 크기 및 상기 주조 스트립의 중앙 부분들에 해당하는 팽창 링 또는 링들의 반경 방향의 크기를 변화시키면서, 상기 주조 롤들의 회전 속도를 변화시킬 수 있도록 구성되는 제어 시스템을 더 포함할 수 있다.

각각의 실시 예에서, 상기 팽창 링들은 18/8 오스테나이트 스테인리스 스틸과 같은 오스테나이트 스테인리스 스틸로 제조될 수도 있다. 각각의 팽창 링은 50 내지 150밀리리터 사이의(예를 들면, 70밀리미터) 환상의 크기를 가질 수도 있다. 각각의 팽창 링은 최대 200mm(예를 들어, 83.5mm)의 폭을 가질 수도 있다.

상기 장치의 각 실시 예에서, 그 위에 절연 코팅을 갖는 각각의 팽창 링은 반경 방향의 크기가 증가하여 원통형 관이 팽창하도록 함으로써 주조 롤들의 주조 면의 크라운 및 주조 중 주조 스트립의 두께 프로파일을 변화시키도록 구성된다. 각각의 팽창 링은 스테인리스 스틸, 니켈 또는 니켈합금으로 제조될 수 있는 적어도 하나의 가열 요소를 갖는다. 상기 가열 요소 또는 요소들은 원하는 대로 각 팽창 링의 주위에 배치될 수도 있다. 각각의 팽창 링은 최대 30kW(바람직하게는, 적어도 3kW)의 가열 입력을 제공할 수도 있다.

또한, 상기 장치의 각각의 실시 예에서, 주조 스트립의 두께 프로파일을 감지할 수 있고 주조 스트립의 두께 프로파일을 나타내는 전기 신호를 생성할 수 있는 적어도 하나의 센서가 하류에 위치될 수도 있다. 상기 센서는 주조 후에 스트립이 통과하는 핀치 롤에 인접하게 위치할 수도 있다.

주조 롤들의 주조 면의 크라운 제어는 센서로부터 수신된 전기 신호에 응답하여 각 팽창 링의 반경 방향의 크기를 제어함으로써 달성될 수 있다. 더욱이, 주조 롤들의 주조 면의 크라운 제어는 주조 롤 구동을 제어하여 그 주조 롤들의 회전 속도를 변화시키면서, 상기 센서로부터 수신된 전기 신호에 응답하여 절연 코팅을 그 위에 갖는 각각의 팽창 링의 반경 방향의 크기를 변화시킴에 의해 달성될 수도 있다.

주조 롤들의 주조 면 상에 형성된 스트립 모서리에 인접한 상기 팽창 링의 반경 방향의 크기는 서로 독립적으로 제어될 수도 있다. 부가적으로, 주조 롤들의 주조 면 상에 형성된 스트립 모서리들에 인접한 상기 팽창 링의 반경 방향의 크기는 주조 스트립의 중앙 부분들에 해당하는 팽창 링 또는 링들과 독립적으로 제어될 수도 있다.

또다시, 상기 방법 및 장치의 나중의 실시 예들 각각에 있어, 상기 팽창 링의 절연 코팅은, 팽창 링이 가열되어 그 팽창 링을 팽창시켜 상기 원통형 관에 전달되는 소량의 열로써 주조 공정기간 중 원하는 대로 주조 롤들의 크라운 형상을 제어할 수 있도록 충분히 두껍게 형성된다. 적어도 0.010 인치 (예를 들어, 0.025 인치) 두께의 절연 코팅이 효과적이다. 단열 코팅은 추가로 원통형 관에 적용될 수도 있지만, 경제성 및 효율성 측면에서 그 절연 코팅은 팽창 링 및 주조 롤들에 대한 조립 중에 직접 팽창 링에 적용되어야 한다는 점을 유념하여야 한다.

상기 방법 및 장치의 이러한 최근의 실시 예들 각각에 있어서, 상기 팽창 링들은 그 팽창 링 내의 통로를 통한 물의 유동을 허용하고 상기 통로를 통한 물의 흐름을 조절하기 위한 물 통로들을 가질 수도 있다. 팽창 링들을 통해 흐르는 물을 조절하여, 그 팽창 링을 반경 방향으로 팽창 또는 수축시키고, 이에 따라 원통형 관의 직경을 원하는 대로 증가 또는 감소시켜서 주조 공정 중 주조 롤들의 주조 면의 크라운 형상을 제어할 수도 있다.

본 발명의 다양한 측면들이 하기의 상세한 설명, 도면들 및 특허청구범위로부터 당해 기술분야의 전문가에게 명백하게 이해될 것이다.

이하, 본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 더 상세히 기술된다.
도 1은 본 개시의 쌍롤식 주조기의 개략적인 측면도이다.
도 2는 스트립 프로파일을 측정하기 위한 스트립 검사 장치를 포함하는 도 1의 쌍롤식 주조기의 일부에 대한 확대된 부분단면도이다.
도 2A는 도 2의 쌍롤식 주조기의 일부의 개략적 도면이다.
도 3A는 캐스트 스트립의 중앙 부분에 해당하는 팽창 링을 갖는 도 2의 주조 롤들 중의 하나의 일부에 대한 종 방향의 단면도이다.
도 3B는 절단선 A-A에서 결합 되는 도 3A의 주조 롤의 나머지 부분에 대한 종 방향의 단면도이다.
도 4는 도 3A의 주조 롤의 내부 일부를 상세하게 상상으로 도시한 절단선 A-A에서의 단면도이다.
도 5는 절단선 5-5에서의 도 3A의 주조 롤의 단면도이다.
도 6은 절단선 6-6에서의 도 3A의 주조 롤의 단면도이다.
도 7은 절단선 7-7에서의 도 3A의 주조 롤의 단면도이다.
도 8은 캐스트 스트립의 모서리 부분으로부터 이격 된 위치에 2개의 팽창 링들을 갖는 도 2의 주조 롤들 중의 하나의 일부에 대한 종 방향의 단면도이다.
도 9는 캐스트 스트립의 모서리 부분으로부터 이격 된 위치에 팽창 링을 갖는 주조 롤의 일부에 대한 종 방향의 단면도이다.
도 10은 캐스트 스트립의 모서리 부분으로부터 이격 된 위치에 2개의 팽창 링들과 캐스트 스트립의 중심부에 해당하는 위치에 하나의 팽창 링을 갖는 도 2의 주조 롤들 중의 하나의 일부에 대한 종 방향의 단면도이다.
도 11은 물 통로를 갖는 팽창 링의 단면도이다.
도 12는 델타 RTM 온도 대 시간의 그래프이다.
도 13은 평균 팽창 링 온도 대 모서리 강하의 그래프이다.
도 14는 가열된 링의 팽창 대 주조기의 온도의 그래프이다.
도 15는 가열 요소들을 갖는 팽창 링의 측면 단면도이다.

이하, 도 1, 2, 및 2A를 참조하여, 공장 바닥 위에 직립형으로 설치되어 롤 카세트(11)의 모듈에 장착된 한 쌍의 반대로 회전 가능한 주조 롤들(12)을 지지하는 기계장치 본체 프레임(10)을 포함하는 쌍롤식 주조기(twin roll caster)가 도시되어 있다. 주조 롤들(2)은 후술하는 바와 같이 동작과 이동의 편의를 위하여 롤 카세트(11)에 장착된다. 상기 롤 카세트(11)는 주조용으로 준비된 주조 롤(12)을 설정(setup) 위치로부터 주조 동작 위치로 주조기의 하나의 유니트로서 신속히 이동시키는 것과, 주조 롤(12)이 교체되어야 할 때 주조 위치로부터 주조 롤들(2)을 제거하는 것을 용이하게 해준다. 상기 롤 카세트(11)는, 본 명세서에서 기술된 바와 같이 주조 롤(12)의 이동과 배치를 용이하게 하는 그러한 기능을 수행하는 한, 그것의 어떤 특히 원하는 구성이 필요한 것은 아니다.

박판 강철 스트립의 연속 주조를 위한 캐스팅 장치는 닙(18)이 그 사이에 형성되도록 측면으로 배치된 캐스팅 면들(12A)을 갖는 한 쌍의 반대로 회전 가능한 주조 롤들(12)을 포함한다. 용융 금속은 레이들(13)로부터 금속 전달 시스템을 통해 닙(18) 위의 주조 롤들(12) 사이에 배치된 금속 전달 노즐(17)(코어 노즐)에 공급된다. 이에 따라 공급된 용융 금속은 주조 롤들(12)의 주조 면(12A) 상에 유지되는 닙(18) 상부에서 용융 금속의 주조 풀(19)을 형성한다. 이 주조 풀(19)은 한 쌍의 측면 폐쇄 플레이트 또는 측면 댐(20)(도 2A에서 점선으로 도시됨)에 의해 주조 롤들(12)의 양단부 사이의 주조 영역 내에서 그 경계가 한정된다. 주조 풀(19)의 상부 표면(일반적으로, "메니스커스(meniscus) 레벨"로 지칭됨)은 그 전달 노즐(17)의 하단부가 주조 풀(19) 안으로 잠기도록 상기 전달 노즐(17)의 하단부 위로 상승할 수도 있다. 여기서, 상기 주조 영역은 그 주조 영역 내의 용융 금속의 산화를 억제하기 위해 주조 풀(19) 위에 보호 분위기 가스(protective atmosphere)를 추가하는 것을 포함한다.

전형적으로, 레이들(13)은 회전 터릿(rotating turret)(40) 상에서 지지 되는 통상적인 구조로 이루어진다. 금속의 전달을 위해, 레이들(13)은 주조 위치에서 이동식 턴디시(14) 위에 배치되어 그 턴디시(14)를 용융 금속으로 채운다. 이동식 턴디시(14)는, 그 턴디시(14)가 주조 온도 근처까지 가열되는 가열 스테이션(도시되지 않음)으로부터 주조 위치로 턴디시(14)를 이송할 수 있는 턴디시 운반차(66) 위에 위치할 수도 있다. 레일(39)과 같은 형태의 턴디시 가이드(tundish guide)가 턴디시 운반차(66) 아래에 배치되어 이동식 턴디시(14)를 가열 스테이션으로부터 주조 위치로 이동시키는 것을 가능케 한다.

이동식 턴디시(14)에는 서보 기계장치에 의해 작동 가능한 슬라이드 게이트 (25)가 장착될 수도 있는데, 이것은 용융 금속이 턴디시(14)로부터 슬라이드 게이트(25)를 통해서, 이어서, 내화성 배출구 슈라우드(refractory outlet shroud)(15)를 통해서, 주조 위치의 전이 부재 또는 분배기(16)로 흐르게끔 한다. 상기 분배기(16)로부터 용융 금속은 닙(18) 위의 주조 롤들(12) 사이에 위치한 전달 노즐(17)로 흐르게 된다.

측면 댐(20)은 지르코니아 그래파이트(zirconia graphite), 그래파이트 알루미나(graphite alumina), 질화 붕소(boron nitride), 질화 붕소-지르코니아(boron nitride-zirconia) 또는 기타 적합한 합성물과 같은 내화성 재료로 제조될 수 있다. 측면 댐(20)은 주조 롤(12) 및 주조 풀(19) 내의 용융 금속과 물리적으로 접촉 가능한 겉 표면을 갖는다. 측면 댐(20)들은 그것들을 주조 롤(12)의 양단부들과 맞물리도록 하기 위한 유압 또는 공기압 실린더, 서보 장치 또는 기타 액추에이터와 같은, 측면 댐 액추에이터(side dam actuators)(미 도시)에 의해 이동 가능하게 구성된, 측면 댐 홀더(미 도시)에 장착된다. 부가적으로, 상기 측면 댐들(20)은 주조 동작 중 주조 롤(12) 상에서 용융 금속의 풀에 대한 폐쇄 단부를 형성한다.

도 1은 주조 스트립(21)을 제조하는 쌍롤식 주조기를 도시하고 있는바, 여기서 주조 스트립(21)은 가이드 케이블(30)을 가로질러 핀치 롤들(31A)을 포함하는 핀치 롤 스탠드로 통과한다. 박판 주조 스트립(21)은, 핀치 롤 스탠드(31)를 빠져나와, 한 쌍의 작업 롤들(32A) 및 백업 롤(32B)들을 포함하며, 주조 롤(12)로부터 전달되는 주조 스트립(21)을 열간 압연할 수 있는 간격을 형성하는 열간 압연기(hot rolling mill)(32)를 통과하게 되는데, 여기서 상기 주조 스트립(21)은 열간압연 되어 그 스트립을 원하는 두께로 감소시키고, 스트립 표면을 개선하고, 스트립 평탄도(strip flatness)를 향상시킨다. 작업 롤(32A)은 그 작업 롤(32A)을 가로 질러 원하는 스트립 프로파일에 관련되는 가공 표면을 갖는다. 이어서, 열간압연 된 주조 스트립(21)은 런-아웃 테이블(run-out table)(33) 상을 통과하게 되고, 여기서 트립은 워터 제트(water jet)(90) 또는 다른 적절한 수단을 통해 공급되는 물과 같은 냉각제와의 접촉에 의해서, 그리고 대류와 복사에 의해 냉각된다. 어떤 경우에든, 열간압연 된 주조 스트립(21)은 이어서 그 주조 스트립 (21)의 장력을 제공하기 위한 제 2 핀치 롤 스탠드(91)를 통과하고, 그 다음에는, 권취기(coiler)(92)로 공급될 수 있다. 상기 주조 스트립(21)은 열간압연 전에는 그 두께가 약 0.3 내지 2.0 밀리미터 사이일 수도 있다.

주조 공정의 시초에, 주조 조건이 안정됨에 따라 짧은 길이의 불완전한 스트립이 전형적으로 생성된다. 연속 주조가 설정된 후, 주조 롤들(12)은 약간 이격되게 이동되고, 이어서 다시 한데로 합쳐져서 주조 스트립(21)의 선단부가 떨어져 나오게 함으로써 후속하는 주조 스트립(21)의 깨끗한 헤드 단부를 형성하도록 한다. 이러한 불완전한 물질은 스크랩 용기 가이드 상에서 이동 가능한 스크랩 용기(26) 안으로 떨어진다. 상기 스크랩 용기(26)는 주조기 아래의 스크랩 수용 위치에 위치하며, 후술하는 바와 같은 밀폐된 봉입부(sealed enclosure)(27)의 일부를 형성한다. 상기 봉입부(27)는 전형적으로 수냉식으로 냉각된다. 이때, 피벗(29)으로부터 봉입부(27)의 일 측면으로 통상적으로 아래쪽으로 매달려 있는 수냉식 에이프런(water-cooled apron)(28)은 주조 스트립(21)의 깨끗한 단부를 핀치 롤 스탠드(31)로 공급하는 가이드 테이블(30) 상으로 안내하도록 하는 위치로 스윙하게 된다. 그 다음에, 에이프런(28)은 매달린 위치로 다시 후퇴되어 주조 스트립(21)이 가이드 테이블 (30)을 지나가기 전에 봉입부(27)의 주조 롤(12) 아래에서 루프 모양으로 매달려 있도록 하는데, 여기서 상기 가이드 테이블은 일련의 가이드 롤러들에 맞물려 있다.

오버플로(overflow) 컨테이너(38)가 턴디시(14)로부터 넘칠 수도 있는 용융 물질을 수용하기 위해 상기 이동식 턴디시(14) 아래에 제공될 수도 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 오버플로 컨테이너(38)는 그것이 주조 위치에서 원하는 대로 이동식 턴디시(14) 아래에 배치될 수 있도록 레일(39) 또는 또 다른 가이드 상에서 이동 가능할 수도 있다. 부가적으로, 분배기(16)에 대한 선택적인 오버플로 컨테이너(도시되지 않음)가 그 분배기(16)에 인접하게 제공될 수도 있다.

상기 봉입부(27)는 다양한 밀봉 연결부에서 함께 끼워지게 구성된 다수의 개별적인 벽 부분들에 의해 형성됨으로써 그 봉입부(27) 내부의 분위기의 제어를 가능하게 하는 연속적인 봉입 형태의 벽을 형성하게 된다. 또한, 스크랩 용기(26)는 상기 봉입부(27)가 주조 위치에서 주조 롤(12) 바로 아래의 보호 분위기를 유지할 수 있도록 봉입부(27)에 부착 가능할 수도 있다. 상기 봉입부(27)는 그 봉입부(27)의 하부, 즉 아래쪽 봉입 부분(44)에 개구를 포함하고 있는데, 이것은 봉입부(27)로부터 스크랩 수용 위치에 있는 스크랩 용기(26)로 통과하는 스크랩에 대해 배출구를 제공하게 된다. 상기한 아래쪽 봉입 부위(44)는 봉입부(27)의 일부로서 아래쪽으로 연장될 수도 있으며, 상기 개구는 스크랩 수용 위치에서 스크랩 용기(26) 위에 위치되어 있다. 본 명세서 및 후술하는 특허청구범위에서 사용되는 것과 같이, 스크랩 용기(26), 봉입부(27) 및 관련되는 특징을 언급할 경우에 있어 "밀봉(seal)", "밀봉된(sealed)", "밀봉(sealing)", 및 "밀봉형(sealingly)" 등의 표현은, 누출을 방지하도록 하되 완전한 밀봉은 아닐 수도 있지만, 오히려 어느 정도 허용 가능한 누출 범위로써 원하는 수준으로 상기 봉입부(27) 내의 분위기의 제어 및 유지를 허용하기에 적절한 것으로 완벽한 밀봉보다는 통상 덜 한 것이다.

가장자리 부분(45)은 아래쪽 봉입 부분(44)의 개구를 둘러싸고, 스크랩 수용 위치에서 스크랩 용기(26)에 밀봉형으로 결합 및/또는 부착할 수 있는 형태로, 스크랩 용기(26) 위에 이동 가능하게 배치될 수도 있다. 상기 가장자리 부분(45)은 상기 가장자리 부분(45)이 스크랩 용기(26)와 결합하는 밀봉(sealing) 위치와, 상기 가장자리 부분(45)이 스크랩 용기(26)로부터 해제되는 제거(clearance) 위치 사이에서 이동 가능할 수도 있다. 대안적으로, 주조기 또는 스크랩 용기(26)는 그 스크랩 용기(26)를 봉입부(27)의 가장자리 부분(45)과 밀봉 결합하도록 상승시키고 이어서 그 스크랩 용기(26)를 제거 위치로 내리는 승강 장치를 포함할 수도 있다. 밀봉될 때, 상기 봉입부(27) 및 스크랩 용기(26)는 그 봉입부(27) 내의 산소의 양을 줄이고 주조 스트립(21)을 위한 보호 분위기를 제공하기 위해 질소와 같은 소기의 가스로 채워진다.

상기 봉입부(27)는 주조 위치에서의 주조 롤(12) 바로 아래에서 보호 분위기를 유지하는 상부 칼라 부분(upper collar portion)(43)을 포함할 수도 있다. 주조 롤(12)이 주조 위치에 있을 때, 상기 상부 칼라 부분(43)은 도 2에 도시된 바와 같은 주조 롤(12)에 인접한 하우징 부분(53)과 봉입부(27) 사이의 공간을 폐쇄하는 연장된 위치로 이동된다. 상기 상부 칼라 부분(43)은 봉입부(27) 내에 또는 그에 인접하게, 그리고 주조 롤(12)에 인접한 위치에 제공될 수 있으며, 서보-장치, 유압 장치, 공기압 장치, 및 회전 액추에이터와 같은 다수의 액추에이터(도시되지 않음)들에 의해 이동될 수 있다.

주조 롤(12)은 후술하는 바와 같이 내부에서 수냉식으로 냉각됨으로써, 주조 롤들(12)이 반대 방향으로 회전함에 따라, 주조 면(12A)이 주조 롤들(12) 각각의 회전과 함께 주조 풀(19)과 접촉하여 이를 통해 이동할 때, 상기 주조 면(12A) 상에 쉘(shells)들이 응고하게 된다. 상기 쉘들은 주조 롤(12) 사이의 닙(18) 부위에서 함께 가까이 모여져서 상기 닙(18)으로부터 아래쪽으로 전달되는 박판 주조 스트립 제품(21)을 생산하게 된다. 박판 주조 스트립 제품(21)은 주조 롤(12) 사이의 닙(18)에서 상기한 쉘들로부터 형성되어 아래쪽으로 전달되고 또한 전술한 바와 같이 하류 쪽으로 이동된다.

이하, 도 3A 내지 10을 참조하면, 각각의 주조 롤(12)은 구리 및 구리 합금으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 금속의 원통형 관(120)을 포함하되, 이것은 선택적으로는 그 위에 금속 또는 금속 합금, 예를 들어, 크롬 또는 니켈의 코팅을 가지며, 주조 면(12A)을 형성한다. 각각의 원통형 관(120)은 한 쌍의 스터브 샤프트 조립체들(stub shaft assembly)(121 및 122) 사이에 장착될 수도 있다. 상기 스터브 샤프트 조립체들(121 및 122)은 각각 단부들(127, 128)(도 4 내지 6에 도시됨)을 가지며, 이것들은 원통형 관(120)의 양단 내에서 편안하게 맞도록 구성되어 주조 롤(12)을 형성하게 된다. 따라서, 원통형 관(120)은 플랜지 부분들(129, 130)을 각각 갖는 단부들(127 및 128)에 의해 지지 되어 그 안에 내부 공동(163)을 형성하고, 상기 스터브 샤프트 조립체(121 및 122)들 사이에서 조립된 주조 롤을 지지하도록 구성된다.

각 원통형 관(120)의 외부 원통형 표면은 롤 주조 면(12A)이다. 원통형 관(120)의 반경 두께는 80 밀리미터 이하의 두께 일 수 있다. 상기 관(120)의 두께는 40 내지 80 밀리미터 또는 60밀리 내지 80 밀리미터의 범위 일 수도 있다.

각각의 원통형 관(120)에는 그 원통형 관(120)의 원주상의 두께를 통해 일단으로부터 타단으로 긴 구멍들을 뚫어서 형성될 수 있는 일련의 종 방향의 물 흐름 통로들(126)이 제공된다. 상기 구멍들의 단부는 체결구(fastener)(171)에 의해 스터브 샤프트 조립체(121 및 122)의 단부들(127, 128)에 부착된 단부 플러그(141)에 의해 폐쇄된다. 물 흐름 통로(126)는 단부 플러그(141)를 갖는 원통형 관(120)의 두께를 통해 형성되어 있다. 상기 스터브 샤프트 체결구(171) 및 단부 플러그(141)의 수는 원하는 대로 선택되어도 좋다. 단부 플러그(141)는, 전술한 스터브 샤프트 조립체에 물의 통로를 구비하여, 주조 롤 (12)의 일단으로부터 타단으로 단일 경로형(in single pass) 냉각을 제공하거나, 또는 대안적으로는, 예를 들어, 물 흐름 통로(126)가 인접한 물 흐름 통로(126)를 통해 3개의 경로로 냉각수를 제공하도록 연결되어 있는 다중 경로형(multi-pass) 냉각을 제공하여 그 물을 직접 또는 공동(163)을 통해 물 공급원으로 복귀시키도록 구성될 수도 있다.

원통형 관(120)의 두께를 통해서 통과하는 물 흐름 통로들(126)은 상기 공동(163)과 직렬로 연결된 물 공급원에 연결될 수도 있다. 상기 물 흐름 통로(126)는, 냉각수가 먼저 공동(163)을 통하고, 이어서 물 흐름 통로(126)를 통해서 복귀 라인으로, 또는 먼저 물 흐름 통로(126)를 통하고, 이어서 상기 공동(163)을 통해 복귀 라인으로 흐르도록 물 공급원에 연결될 수도 있다.

상기 원통형 관(120)에는 끝단에 원주방향으로 단차(step)(123)가 제공되어 그 사이에 주조 롤(12)의 롤 주조 면(12A)의 작용 부분(working portion)을 갖는 어깨 부분(shoulder)(124)을 형성할 수도 있다. 상기 어깨 부분(124)은 주조 동작 중 전술한 바와 같이 측면 댐들(20)과 맞물려 주조 풀(19)의 경계를 한정하도록 배열된다.

상기 스터브 샤프트 조립체(121 및 122)의 단부들(127 및 128)은 각각 원통형 관(120)의 단부들과 전형적으로 밀봉형으로 결합하고, 원통형 관(120)을 통해 연장되는 물 흐름 통로들(126)에 물을 공급하기 위한 도 4 내지 6에 도시된 방사상으로 연장되는 물 통로들(135 및 136)을 갖는다. 상기한 방사상의 흐름 통로들(135 및 136)은, 그 냉각 시스템이 단일 경로형인지 아니면 다중 경로형인지에 따라서, 예를 들어, 나선형 배열로, 물 흐름 통로(126)들의 적어도 일부의 단부들에 연결된다. 상기 물 흐름 통로(126)의 나머지 단부들은, 그 수냉 방식이 다중 경로형 시스템인 경우 기술된 바와 같이, 나사형(threaded)의 단부 플러그(141)에 의해 폐쇄될 수도 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 원통형 관(120)은 원하는 대로 상기 물 흐름 통로(126)의 단일 경로 또는 다중 경로 배열로 그 원통형 관(120)의 두께에 걸쳐 환상의 배열로 배치될 수 있다. 상기 물 흐름 통로(126)는 주조 롤(12)의 일단에서 방사상의 포트(160)에 의해 환상의 갤러리(140)에, 이어서, 스터브 샤프트 조립체(121)의 단부(127)의 반경 방향의 흐름 통로들(135)에 연결되고, 또한 주조 롤(12)의 타단에서는 방사상의 포트(161)에 의해 환상의 갤러리(150)에, 이어서, 스터브 샤프트 조립체(121)의 단부(128)의 반경 방향의 흐름 통로들(136)에 연결된다. 상기 롤(12)의 일단에서, 하나의 환상의 갤러리(140 또는 150)를 통해 공급된 물은, 모든 물 흐름 통로들(126)을 통해 단일 경로로 상기 롤(12)의 타단으로, 반경 방향 통로들(135 또는 136)을 통해 나와서, 또한 원통형 관(120)의 타단에서 다른 환상의 갤러리(150 또는 140)를 통해 평행하게 흐를 수 있다. 상기한 방향성 흐름은 필요에 따라 공급 및 복귀 라인(들)의 적절한 연결에 의해 역전될 수도 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 상기 물 흐름 통로들(126) 중의 선택적인 하나는 3-경로와 같은 다중 경로형 배열을 제공하도록 반경 방향 통로들(135 및 136)로부터 선택적으로 연결되거나 차단될 수도 있다.

스터브 샤프트 조립체(122)는 스터브 샤프트 조립체(121)보다 더 길 수도 있다. 도 3B에 예시된 바와 같이, 상기 스터브 샤프트 조립체(122)에는 2세트의 물 흐름 포트들(133, 134)이 제공될 수도 있다. 상기 물 흐름 포트(133, 134)는 회전식(rotary) 물 흐름 커플링(131, 132)과 연결 가능한데, 이것에 의해 물이 스터브 샤프트 조립체(122)를 통해서 축 방향으로 주조 롤에 그리고 그로부터 전달된다. 작동 중, 각각 스터브 샤프트 조립체들(121 및 122)의 단부들(127 및 128)을 통해 연장되는 반경 방향의 통로들(135 및 136)을 통해 원통형 관(120)의 상기 물 흐름 통로(126)로 그리고 그로부터 냉각수가 통과한다. 상기 스터브 샤프트 조립체(121)는 축 방향의 관(137)이 장착되어 단부들(127)의 반경 방향의 통로(135)와 주조 롤(12) 내의 중앙 공동 사이에서 유체의 연통을 제공한다. 상기 스터브 샤프트 조립체(122)는 축 방향의 중공 관이 장착되어, 그 스터브 샤프트 조립체(122)의 단부(122)에서 반경 방향의 통로(136)와 유체로 연통하는 환형의 물 흐름 덕트(139)로부터 중앙 공동(163)과 유체로 연통하는 중앙 물 덕트(138)를 분리하게 된다. 중앙 물 덕트(138) 및 환형의 물 흐름 덕트(139)는 주조 롤(12) 안팎으로의 냉각수의 유입 및 유출을 제공할 수 있다.

작동 시, 유입되는 냉각수는, 공급 라인(131)을 통해서, 반경 방향의 통로(136), 갤러리(150) 및 물 흐름 통로(126)와 차례로 유체로 연통하는 포트들(133)을 경유하여 환상의 덕트(139)에 공급되고, 그리고 갤러리(140), 반경 방향의 통로(135), 축 방향의 관(137), 중앙 공동(163) 및 중앙 물 덕트(138)를 경유하여 물 흐름 포트(134)를 통해 유출 라인(132)으로 복귀될 수도 있다. 대안적으로, 주조 롤(12)로/로부터 유입/유출되고 그것을 통과하는 물의 흐름은 원하는 대로 반대 방향으로 이루어질 수도 있다. 상기 물 흐름 포트(133, 134)는 물 공급 및 복귀 라인들에 연결되어 그 물이 주조 롤(12)의 원통형 관(120)의 물 흐름 통로(126)로/로부터 원하는 어느 한 방향으로 흐를 수도 있다. 흐름의 방향에 따라서, 냉각수는 물 흐름 통로(126)를 통해 흐르기 전 또는 후에 공동(163)을 통해 흐르게 된다.

각각의 원통형 관(120)에는 그 위에 절연 코팅을 갖는 적어도 하나의 팽창 링(expansion ring)이 제공될 수도 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 원통형 관(120)은 적어도 2개의 팽창 링(210)을 구비할 수도 있으며, 그 각각은 주조 공정기간 중에 형성되는 주조 스트립의 가장자리 부분의 내측으로 450mm 내에서 원통형 관(120)의 마주하는 단부들 상에 이격 되어 있는 절연 코팅(350)을 그 위에 가진다. 도 9는 절연 코팅(350)이 주조 스트립의 모서리 부분으로부터 이격 되어 있고 가열 요소들(370)을 갖는 팽창 링(210)을 구비하는 주조 롤의 일부에 대한 종 방향의 단면도를 도시한다.

대안적으로, 도 10에 예시된 바와 같이, 절연 코팅(350)을 그 위에 갖는 적어도 2개의 팽창 링(210)은 주조 공정주기 동안 주조 롤의 마주하는 양단부들 상에 주조 스트립의 가장자리 부분들의 450mm 내에서 원통형 관(120)의 마주하는 양단부에 이격 되게 배치되며, 절연 코팅(330)을 그 위에 갖는 하나의 추가적인 팽창 링(220)이 주조 동작 중 주조 면 상에 형성되는 주조 스트립의 중앙 부분에 해당하는 위치에 원통형 관(120) 내에 배치된다.

또 다른 대안으로서, 도 3A에서 앞에서 도시된 바와 같이, 절연 코팅(330)을 그 위에 갖는 팽창 링(220)은 주조 중 주조 롤의 주조 면 상에 형성되는 주조 스트립의 중심부에 해당하는 위치에 원통형 관(120) 내에 배치될 수도 있다.

도 8 내지 10에 예시된 바와 같이, 절연 코팅을 그 위에 갖는 팽창 링은 주조 스트립의 모서리 부분으로부터 이격되어 원통형 관 내에 또한 그에 인접하게 위치될 수 있다. 각각의 팽창 링은 50 내지 150mm(예를 들어, 70mm) 사이의 환상의 크기를 가질 수도 있다. 마찬가지로, 주조 중 형성되는 주조 스트립의 중앙 부분에 해당하는 위치에 배치된 절연 코팅을 갖는 팽창 링(들)은 50 내지 150 mm(예를 들어, 70mm)의 환상의 크기를 가질 수도 있다.

주조 스트립의 모서리 부분으로부터 이격 되어 있는 절연 코팅을 갖는 각각의 팽창 링은 200mm까지의 폭(예를 들면, 83.5mm)을 가질 수도 있다. 마찬가지로, 주조 중에 주조 스트립의 중앙 부분에 위치한 절연 코팅을 갖는 팽창 링(들)은 200mm까지의 폭(예를 들어, 83.5mm)을 가질 수도 있다.

주조 롤의 주조 면의 크라운의 변형은 원통형 관 내부에 위치한 적어도 하나의 팽창 링의 반경 방향의 크기를 조절함으로써 제어될 수도 있다. 그 위에 절연 코팅을 갖는 적어도 하나의 팽창 링의 반경 방향의 크기는 그 팽창 링의 온도를 조절함으로써 제어될 수도 있다. 차례로, 주조 스트립의 두께 프로파일은 팽창 링의 반경 및 따라서 주조 롤의 주조 면의 크라운으로 제어될 수도 있다. 원통형 관의 원주상의 두께가 80mm 이하로 만들어지기 때문에, 주조 면의 크라운은 팽창 링의 반경 방향의 크기의 변화에 대응하여 변형될 수 있다.

절연 코팅을 그 위에 갖는 각각의 팽창 링은 반경 방향의 크기가 증가하도록 구성되어 원통형 관이 팽창하도록 함으로써 주조 중 주조 면의 크라운 및 주조 스트립의 두께 프로파일을 변화시키게 된다. 전원 와이어(222) 및 제어 와이어(224)가 슬립 링(240)으로부터 각 팽창 링으로 연장된다. 전원 와이어(222)는 팽창 링에 전력을 공급한다. 제어 와이어(224)는 이어서 팽창 링의 전력을 제어하는데 사용되는 온도 피드백(temperature feedback)을 제공한다.

도 11에 도시된 바와 같이, 각각의 팽창 링은 물이 그것을 통해 통과할 수 있는 물 통로들(340)을 가질 수 있다. 물의 흐름은 팽창 링의 팽창을 조절하기 위해 제어될 수도 있다.

각각의 팽창 링은 전기적으로 가열되어 반경 방향의 크기를 증가시킬 수도 있다. 도 15에 도시된 바와 같이, 각 팽창 링은 그 팽창 링을 효과적으로 가열하기 위해 원하는 위치에 배치된 적어도 하나의 가열 요소를 가질 수도 있다. 팽창 링(300)은 그러한 목적을 위한 우측 가열 요소(310) 및 좌측 가열 요소(320)를 갖는다. 각각의 팽창 링은 30kW까지, 바람직하게는 3kW의 가열 입력을 제공할 수도 있다. 반경 방향의 크기의 증가로부터 발생하는 힘은 원통형 관에 가해져서 그 원통형 관을 팽창하게 하여 주조 면의 크라운과 주조 스트립의 두께 프로파일이 변화하도록 한다. 팽창 링의 반경 방향 크기의 제어 및 주조 속도의 제어에 의해 원하는 두께 프로파일을 달성하기 위해, 스트립 두께 프로파일 센서(71)가, 도 2 및 2A에 도시된 바와 같이, 주조 스트립(21)의 두께 프로파일을 검출하기 위해 하류 측에 배치될 수도 있다. 상기 스트립 두께 센서(71)는 전형적으로 닙(18)과 핀치 롤(31A) 사이에 제공되어 주조 롤(12)에 대한 직접적인 제어를 제공한다. 상기 센서는 엑스레이 게이지(x-ray gauge) 또는 그 스트립의 폭에 걸쳐 두께 프로파일을 주기적으로 또는 연속적으로 직접 측정할 수 있는 기타 적절한 장치일 수도 있다. 대안적으로, 다수의 비-접촉형 센서가 롤러 테이블(30)에서 주조 스트립(21)을 가로 질러 배열되고, 그 주조 스트립(21)을 가로지르는 다수의 위치로부터의 두께 측정치들이 조합되어 컨트롤러(72)에 의해 처리됨으로써 해당 스트립의 두께 프로파일을 주기적으로 또는 연속적으로 판단하도록 한다. 주조 스트립(21)의 두께 프로파일은 원하는 대로 주기적으로 또는 연속적으로 이러한 데이터로부터 결정될 수도 있다.

각 팽창 링의 반경 방향의 크기는 다른 팽창 링의 반경 방향의 크기와는 독립적으로 제어될 수도 있다. 주조 롤의 스트립 모서리 부분들 내에 그에 인접한 위치에 절연 코팅을 갖는 각 팽창 링의 반경 방향의 크기는 서로 독립적으로 제어될 수도 있다. 부가적으로, 주조 롤의 스트립 모서리 내에서 그에 인접한 팽창 링들의 반경 방향의 크기는 주조 스트립의 중앙 부분에 해당하는 위치에서 절연 코팅을 그 위에 갖는 팽창 링(들)과는 독립적으로 제어될 수도 있다. 상기 센서(71)는 주조 스트립의 두께 프로파일을 나타내는 신호를 생성한다. 절연 코팅을 그 위에 갖는 각각의 팽창 링의 반경 방향의 크기는 센서에 의해 발생 되는 신호에 따라서 제어되는데, 이어서 상기 센서는 주조 공정기간 중 주조 롤의 주조 면의 롤 크라운을 제어한다.

더욱이, 주조 롤 구동은 주조 롤의 회전 속도를 변화시키도록 제어될 수 있으며, 이것은 또한 센서(71)로부터 수신된 전기 신호에 응답하여 팽창 링의 반경 방향의 크기를 변화시켜서 주조 공정기간 중 캐스팅 롤의 주조 면의 롤 크라운을 제어하게 된다.

팽창 링으로부터 주조 롤로의 열 전달을 제어하기 위해 절연 코팅이 필요하다는 것이 발견되었다. 시험의 수행 결과, 주조 중 팽창 링으로부터 주조 롤로의 열 전달은 그 위에 단열 코팅을 가짐으로써 최소 상태이고, 팽창 링은 원하는 온도와 팽창, 따라서 주조 면의 크라운을 상업적으로 제어하기 위한 원하는 단면 스트립 두께 프로파일에 도달할 수 있다는 것을 나타났다.

예시의 목적상, 도 12는 팽창 링 상에 절연 코팅이 있거나 없이 수행된 테스트 결과를 도시한다. 8% 이트리아 안정화 지르코니아(Yttria stabilized zirconia)의 절연 코팅을 팽창 링의 외부에 플라즈마 스프레이 하여 0.025 인치 두께의 절연 코팅을 획득하였다. 각 팽창 링은 그 팽창 링에 가열수축으로 장착된(shrink fitted) 약 85mm 폭의 주조 롤 부분을 가졌다. 각각의 주조 롤 부분은 그것을 통과하는 물 통로를 가졌다. 물은 대략 15psi로 공급되었고 그 물의 흐름은 8.6 내지 8.9 gpm 사이에서 변화하였다. 입구 수온은 68℉이었다. 개별적인 테스트가 50% 전력 및 100% 전력에서 수행되었다. 도 12에 도시된 바와 같이, 50% 전력에서 테스트하였을 때, 그 팽창 링은 54℃의 피크 델타 온도로 귀착되었다. 절연 코팅을 갖는 팽창 링은 90℃의 피크 델타 온도, 즉 피크 델타 온도에서 67%의 증가를 가져왔다. 도 12에 도시된 바와 같이, 테스트 동안, 100% 전력에서 코팅되지 않은 팽창 링의 가열은 실패하였다. 반면에 100% 전력에서 그 위에 절연 코팅을 갖는 팽창 링의 테스트는 약 130℃의 피크 델타 온도로 귀착되었다.

도 13은 팽창 링 평균 온도 대 모서리 강하(edge drop)의 그래프를 도시한다. 모서리 강하는 주조 스트립의 두께와 관련이 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 모서리 강하는 가열된 팽창 링 온도의 변화에 매번 반응하는 것으로 나타난다. 온도가 상승함에 따라 팽창 링은 팽창하고, 주조 롤의 모서리 부분에서의 주조 스트립 두께는 감소하고 모서리 강하가 증가한다.

도 14는 절연 코팅으로 코팅된 팽창 링에 대하여 가열된 링 팽창 대 온도의 그래프를 도시한다. 팽창 링은 주조 롤 내에 그에 인접하게 배치되고, 상기 주조 롤에는 정상적인 주조 작업 중 그것을 통해 물 통로들과 그것을 통해 흐르는 물이 제공된다. 상기 코팅된 팽창 링은 85.6℉ 내지 120℉로 가열되었다. 120℉에서 잠깐 동안 유지한 후, 절연 코팅을 갖는 팽창 링은 160℉와 200℉로 가열되었다. 입증되었듯이, 코팅된 팽창 링이 115℉만큼 가열될 때 100㎛를 넘는 크기 팽창이 달성되었다. 예시된 바와 같이, 이러한 결과는 주조 롤에 대한 열 전달 때문에 코팅되지 않은 팽창 링으로는 가능하지 않았을 것이다. 팽창 링의 팽창은 그 팽창 링이 거기까지 가열될 수 있는 온도와 직접적으로 상관된다. 예시된 바와 같이, 절연 코팅으로 코팅된 팽창 링은 신속하게 가열되어 높은 유효 온도를 달성할 수도 있다. 따라서, 팽창 링으로부터 주조 롤 쪽으로의 열 전달을 제어 또는 제거하기 위해서는 적어도 0.010인치(예를 들어, 0.025 인치) 두께의 절연 코팅이 필수적이다.

상기 방법 및 장치의 각각의 실시 예에서, 팽창 링들은 그 링 내의 통로를 통한 물의 흐름을 허용하는 물 통로들을 가질 수도 있으며, 그 통로들을 통한 물 흐름을 조절할 수도 있다. 상기한 물의 흐름은 원하는 대로 팽창 링의 직경을, 따라서 원통형 관의 직경을 증가 또는 감소시켜서, 주조 공정기간 중 주조 롤의 형상을 제어하도록 조절된다.

이상, 본 발명은 그의 특정한 실시 예와 관련하여 그 동작의 원리 및 양태가 설명되고 예시되었지만, 본 발명은 그 정신 또는 범위를 벗어남이 없이 여기서 구체적으로 설명되고 도시된 것과 다르게 실시될 수도 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.

Claims (53)

1. 롤 크라운(roll crown)을 조절함으로써 박판 스트립(thin strip)을 연속 주조하는 방법에 있어서,
   a. 한 쌍의 반대로 회전하는 주조 롤들을 가지며, 그 롤들 사이에는 아래쪽으로 주조 스트립을 전달할 수 있는 닙(nip)을 갖는 주조기(caster)를 조립하되, 각각의 주조 롤은 구리 및 구리합금으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 80 밀리미터 이하의 두께의 물질을 갖는 원통형 관에 의해 형성되고, 상기 원통형 관을 통해서 연장되는 다수의 종 방향의 물 흐름 통로들을 갖는, 주조기를 조립하는 단계;
   b. 주조 공정기간 중 상기 주조 롤들의 마주하는 단부들에 형성된 주조 스트립의 모서리 부분들의 450mm 내에 이격 되어 있는 위치에 상기 원통형 관 내에서 그에 인접하게 적어도 2개의 팽창 링들을 배치하거나 주조 중 상기 주조 롤들 상에 형성되는 주조 스트립의 중앙 부분들에 해당하는 원통형 관 내에 적어도 하나의 팽창 링을 배치하되, 각각의 팽창 링은 적어도 하나의 가열 요소와 절연 코팅을 그 위에 가지며, 상기 절연 코팅은 팽창 링에서 주조 롤로의 열 전달을 제어하고, 발열 요소가 작동 및 원통형 관이 종 방향의 물 흐름 통로로 냉각될 때 팽창 링에서 열 손실을 최소화하는 것인 단계;
   c. 주조 풀의 범위를 제한하기 위한 상기 닙의 양단부들에 인접한 측면 댐들을 가지며, 상기 닙 상부의 주조 롤의 주조 면 상에 유지되는 주조 풀(castng pool)을 형성할 수 있도록 구성되는 금속 전달 시스템을 조립하는 단계; 및
   d. 주조 공정기간 동안 상기 주조 롤들의 주조 면의 상기 롤 크라운을 제어하기 위해 적어도 하나의 센서로부터 수신되는 디지털 또는 아날로그 신호들 중의 적어도 하나에 응답하여 상기 각각의 팽창 링의 반경 방향의 크기를 제어하는 단계를 포함하는 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   e. 물 통로들을 통해 물이 흐를 수 있도록 각각의 팽창 링에 물 통로들을 제공하고, 상기 물의 흐름을 제어하고, 또한 상기 팽창 링들의 팽창을 조절하는 단계를 더 포함하는, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 방법.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   f. 하기의 특성들:
   - 팽창 링들의 온도;
   - 하류에서의 주조 스트립의 두께 프로파일;
   - 주조 스트립의 모서리들에 근접한 소정의 한 지점에서의 주조 스트립의 국부적인 두께;
   - 주조 공정기간 중의 주조 롤 면의 크라운; 및
   - 주조 스트립의 모서리들에 근접한 소정의 한 지점에서의 반경 방향의 주조 롤의 팽창;
   중의 적어도 하나를 검출할 수 있는 적어도 하나의 센서를 배치하고; 그리고
   상기 주조 스트립의 상기한 특성들 중의 적어도 하나를 나타내는 디지털 또는 아날로그 신호 또는 신호들을 발생하는 단계를 더 포함하는, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   g. 주조 공정주기 중 주조 롤들의 주조 면의 롤 크라운을 제어하기 위해 적어도 하나의 센서로부터 수신된 디지털 또는 아날로그 신호들 중의 적어도 하나에 응답하여 절연 코팅을 그 위에 갖는 각각의 팽창 링의 반경 방향의 크기를 변화시키면서 주조 롤들의 회전 속도를 변화시키기 위해 주조 롤 구동을 제어하는 단계를 더 포함하는, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 방법.
   
5. 제1항에 있어서, 절연 코팅을 그 위에 가지며 상기 주조 스트립의 모서리 부분들로부터 이격 되어 있는 각각의 팽창 링은 50 내지 150mm 사이의 환상의 크기(annular dimension)를 갖는 것인, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 방법.
   
6. 제1항에 있어서, 절연 코팅을 그 위에 가지며 상기 주조 스트립의 모서리 부분들로부터 이격 되어 있는 각각의 팽창 링은 최대 30kW의 가열 입력(heating input)을 제공하는 것인, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 방법.
   
7. 제1항에 있어서, 절연 코팅을 그 위에 가지며 상기 주조 스트립의 모서리 부분들로부터 이격되어 있는 각각의 팽창 링의 반경 방향의 크기는 독립적으로 제어되어 상기 주조 롤들의 주조 면의 롤 크라운을 제어할 수 있는 것인, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 방법.
   
8. 제1항에 있어서,
   h. 각각의 팽창 링의 반경 방향의 크기를 변화시키면서 주조 롤의 축 방향의 중앙선들 사이의 수평 거리를 변화시키도록 상기 주조 롤의 위치를 제어하는 단계를 더 포함하되, 각각의 팽창 링은, 주조 공정주기 중 상기 주조 롤들의 주조 면의 롤 크라운을 제어하도록 적어도 하나의 센서로부터 수신된 디지털 또는 아날로그 신호들 중의 적어도 하에 응답하여 상기 주조 스트립의 중앙 부분 또는 모서리 부분에 상기 적어도 하나의 특성에 해당하는 절연 코팅을 그 위에 갖는 것인, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 방법.
   
9. 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 장치에 있어서,
   a. 롤들 사이에 아래쪽으로 주조 스트립을 전달할 수 있는 닙을 갖는 한 쌍의 반대로 회전하는 주조 롤들로서, 그 각각의 주조 롤은 구리 및 구리합금으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 80 밀리미터 이하의 두께의 물질을 갖는 원통형 관에 의해 형성되고, 상기 원통형 관을 통해서 연장되는 다수의 종 방향의 물 흐름 통로들을 갖는, 상기 한 쌍의 반대로 회전하는 주조 롤들;
   b. 주조 공정기간 중 상기 주조 롤들의 마주하는 단부들에 형성된 주조 스트립의 모서리 부분의 450mm 내에 이격 되어, 상기 원통형 관 내에서 그에 인접하게 배치된 적어도 2개의 팽창 링 또는 주조 공정기간 중 상기 주조 롤들 상에 형성되는 주조 스트립의 중앙 부분들에 해당하는 원통형 관 내의 적어도 하나의 팽창 링으로서, 그 각각의 팽창 링은 적어도 하나의 가열 요소 및 절연 코팅을 가지며, 상기 절연 코팅은 팽창 링에서 주조 롤로의 열 전달을 제어하고, 발열 요소가 작동 및 원통형 관이 종 방향의 물 흐름 통로로 냉각될 때 팽창 링에서 열 손실을 최소화하는 것인, 팽창 링;
   c. 상기 닙 상부에 배치되고, 주조 풀의 경계를 한정하기 위한 상기 닙의 단부들에 인접한 측면 댐들을 가지며 상기 주조 롤들의 주조 면 상에서 유지되는 주조 풀을 형성할 수 있도록 구성된 금속 전달 시스템; 및
   d. 주조 스트립의 두께 프로파일을 감지할 수 있고 주조 스트립의 두께 프로파일을 나타내는 전기 신호를 생성할 수 있는 적어도 하나의 센서;를 포함하는, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 장치.
   
10. 제9항에 있어서, 물이 상기 물 흐름 통로를 통해 흐를 수 있고 팽창 링의 팽창을 조절할 수 있는, 각각의 팽창 링을 더 포함하는, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 장치.
    
11. 제9항에 있어서,
    e. 주조 공정주기 중 상기 주조 롤들 상에 형성되는 주조 스트립의 중앙 부분들에 해당하는 위치에 원통형 관 내에 배치된 적어도 하나의 팽창 링을 포함하되, 그 각각의 팽창 링은 적어도 하나의 가열 요소와 절연 코팅을 그 위에 가지며 반경 방향의 크기가 증가하도록 구성되어, 상기 원통형 관이 팽창하도록 함으로써 주조 중 주조 면의 크라운과 주조 스트립의 두께 프로파일을 변화하게 하는 것인, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 장치.
    
12. 제11항에 있어서,
    f. 주조 롤 구동을 제어하고, 주조 공정주기 중 주조 롤들의 주조 면의 롤 크라운을 제어하기 위해 상기 적어도 하나의 센서로부터 수신된 전기 신호들에 응답하여, 절연 코팅을 그 위에 가지며 상기 주조 스트립의 모서리 부분들로부터 이격되어 있는 상기 팽창 링들의 반경 방향의 크기를 변화시키면서 상기 주조 롤들의 회전 속도를 변화시킬 수 있도록 구성되는 제어 시스템을 더 포함하는, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 장치.
    
13. 제9항에 있어서, 절연 코팅을 그 위에 가지며 상기 주조 스트립의 모서리 부분들로부터 이격되어 있는 각각의 팽창 링은 50 내지 150mm 사이의 환상의 크기를 갖는 것인, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 장치.
    
14. 제9항에 있어서, 절연 코팅을 그 위에 가지며 상기 주조 스트립의 모서리 부분들로부터 이격되어 있는 각각의 팽창 링은 최대 200mm의 폭을 갖는 것인, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 장치.
    
15. 제9항에 있어서, 절연 코팅을 그 위에 가지며 상기 주조 스트립의 모서리 부분들로부터 이격 되어 있는 각각의 팽창 링은 최대 30kW의 가열 입력을 제공하는 것인, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 장치.
    
16. 제9항에 있어서, 절연 코팅을 그 위에 가지며 상기 주조 스트립의 모서리 부분들로부터 이격 되어 있는 각각의 팽창 링의 반경 방향의 크기는 독립적으로 제어되어 상기 주조 롤들의 주조 면의 롤 크라운을 제어할 수 있는 것인, 롤 크라운을 조절함으로써 박판 스트립을 연속 주조하는 장치.
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 삭제
23. 삭제
24. 삭제
25. 삭제
26. 삭제
27. 삭제
28. 삭제
29. 삭제
30. 삭제
31. 삭제
32. 삭제
33. 삭제
34. 삭제
35. 삭제
36. 삭제
37. 삭제
38. 삭제
39. 삭제
40. 삭제
41. 삭제
42. 삭제
43. 삭제
44. 삭제
45. 삭제
46. 삭제
47. 삭제
48. 삭제
49. 삭제
50. 삭제
51. 삭제
52. 삭제
53. 삭제

Images