KR19990013592A - 얇은 금속 스트립의 트윈-롤 연속 캐스팅용 플랜트의 캐스팅 공간을 폐쇄하기 위한 측벽 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상호 밀접하여 있고 수평축을 가지며, 저부 (10) 가 롤 (1, 1') 의 단부면 (5, 5'), 응고되는 과정에 있는 액상 금속 (3), 또는 응고된 스트립 (7) 에지와 접촉하는 영역에서 고경도 제 1 내화물로 만들어진 상기 저부 (10) 를 포함하는 타입의 두 개의 역회전 롤 (1, 1') 사이에서 금속 스트립 (7) 의 연속 캐스팅용 플랜트의 캐스팅 공간을 폐쇄하기 위한 측벽 (4, 4') 에 있어서, 상기 저부 (10) 가 캐스팅 공간쪽으로 회전된 상기 저부면상에 내화물 (17) 이 채워진 리세스부 (16) 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 리세스부 (16) 에 의해 둘러싸여진 상기 내화물 (17) 이 상기 제 1 내화물보다 낮은 경도와 높은 단열 특성을 갖는 재료이다.
Description
본 발명은 금속의 연속 캐스팅에 관한 것이며, 또한 수평축을 갖는 내부적으로 냉각된 두 개의 역회전 롤 사이에 두께가 수㎜ 인 금속 스트립, 특히 강 스트립 캐스팅용 플랜트에 관한 것이다.
강을 캐스팅하기 위한 산업 응용이 최근에 연구되어진 이러한 플랜트에서, 캐스팅 공간은 금속의 응고가 일어나는 롤의 측면에 대하여 접해있고, 또한 롤의 평면 단부 (단부면 이라 함) 에 대하여 적용된 내화물로 만들어진 사이드 클로져 플레이트 (side closure plate) 와 접해있다. 그러한 플랜트가 EP-A-0,698,433 호에 개시되었다.
사이드 클로져 플레이트는, 적어도 롤의 단부면과 닿아있는 부분상에서, 높은 경도 및 액상 금속에 대한 높은 내식성을 가지는 상표명 SiAlON 등의 제 1 내화물로 만들어져야 한다. 이러한 조건은 롤/사이드-플레이트 접촉의 만족할만한 밀봉을 얻음으로써, 접촉에서 용융 금속이 캐스팅 공간으로부터 유출하는 것을 방지하도록 요구된다고 생각된다. 롤과 접촉하는 것이 아니라 용융 금속과 단지 접촉하는 측벽의 중심부는 알루미나 또는 실리카를 기준으로 한 재료등의 제 2 내화물로 만들어진다. 무엇보다도, 이러한 제 2 재료는 액상 금속과 접촉할 때 액상 금속이 응고되는 것을 방지하기 위해서 양호한 단열체이어야 한다. 그러나, 직경이 1500㎜ 인 롤을 사용하는 경우에 닙 위로 5 내지 10 센티미터 떨어진 측벽의 최하부에서 (즉, 롤이 상호 가장 근접하고 스트립이 완전히 응고된 이하의 지점), 측벽이 상기 단단한 제 1 내화물, 또는 등가의 특성을 갖는 다른 재료로 만들어져야 한다고 가정된다. 이러한 영역이 롤에 의해서뿐만 아니라,
- 측벽에 근접하는, 닙의 바로 위의 응고된 셀들 사이에 존재하고, 또한 롤의 이동의 영향 때문에 닙쪽으로 움직여지는 경향이 있는 페이스티 (pasty) 상태 (즉, 부분적으로 응고된 금속) 의 금속 및
- 닙 아래에 있는 스트립 자체에 의해 분명히 마찰을 야기하기 때문이다.
캐스팅 작동중 이러한 영역내에서 측벽과 롤간의 접촉은 그안의 가짜 응고의 예방보다 우선하여야 한다. 게다가, 닙 지역에서 롤을 분리하는 공간의 매우 좁은 폭 (스트립의 소정의 두께와 동일한 수㎜ 임) 이 측벽의 잔부에 존재하는 각종 재료가 병렬로 놓여지는 것을 곤란하게 하는 지점에서는 불가능하다.
캐스팅동안, 롤의 단부면에 기대어 있는 측벽의 프레싱 작용은 측벽의 마찰 마모를 야기하지만, 롤과 접촉하는 영역에서는 마찰마모가 발생하지 않는다. 결과적으로, 이러한 마찰 마모가 발생하지 않은 측벽부분이 점차적으로 캐스팅 공간속으로 관통하여, 결국에는 5 내지 15㎜ 정도된다. 따라서, 정 삽입부 라고 명명되는 것이 형성된다.
마모된 측벽이 캐스팅 작동후 검사될 때, 정 삽입부의 저부가 균열 (캐스팅시 강한 응력을 받는 강한 응력의 표시) 된다는 것이 빈번히 관찰되었다. 이러한 균열은 닙 상부로 수㎝ 놓여있는 지점에서 캐스팅 공간으로 정 삽입부의 관통의 깊이를 갑짜기 감소시키는 효과를 가지거나, 그 지점에서 정 삽입부를 완전히 파괴하는 효과를 가진다. 균열은, 내화물의 내부적인 안전함에 특히 의존할 수 있는 무질서한 경로를 야기한다. 내화물내 각종 방향에서, 명백히 액상 상태인 금속의 캐스팅 공간의 주면 영역인 측벽부의 파단과 이탈을 야기하는 균열의 높은 위험이 있다. 이러한 경우에, 스트립의 순간적인 약화를 야기하는 캐스팅 공간으로부터의 액상 금속의 누수가 불가피하게 관찰된다. 만약 균열이 롤/측벽 접촉 영역에서 일어난다면, 이러한 접촉의 밀봉은 측벽상에 더욱 강하게 프레싱함으로써 재확립될 수 있으며; 그것의 마모는 단부면의 결합구조와 어울리는 접촉표면을 회복하는 것이 가능하다. 그러나, 만약 부수적인 사건들이 캐스팅시 자주 일어난다면, 측벽의 단단한 내화물의 과도한 소비를 야기하여, 만약 측벽의 두께가 너무 얇다면 전체적인 캐스팅 작동을 지지하지 못한다. 그러나, 전체 캐스팅 작동을 지지하는 것을 확신할 수 있을 정도로 단단한 내화물의 두께로 만드는 것은, 상술한 타입의 많은 부수적인 사건이 발생할 때 조차도, 과도한 비용의 측벽을 야기한다. 마지막으로, 만약 액상 금속의 누수가 특히 심각하다면, 캐스팅 작동의 긴급한 고장을 야기하고 플랜트의 손상을 야기한다.
본 발명의 목적은 스트립의 품질에 대한 나쁜 결과 및 캐스팅 작동의 실행으로부터 정 삽입부의 약화가 되는 것을 방지하는 구조를 제공하는데 있다.
이러한 목적을 위해서, 본 발명은 상호 밀접하여 있고 수평축을 가지며, 저부가 롤의 단부면, 응고되는 과정에 있는 액상 금속, 또는 응고된 스트립 에지와 접촉하는 영역에서 고경도 제 1 내화물로 만들어진 상기 저부를 포함하는 타입의 두 개의 역회전 롤 사이에서 금속 스트립의 연속 캐스팅용 플랜트의 캐스팅 공간을 폐쇄하기 위한 측벽에 있어서, 상기 저부가 캐스팅 공간쪽으로 회전된 상기 저부면상에 내화물이 채워진 리세스부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 리세스부에 의해 둘러싸여진 상기 내화물은 상기 제 1 내화물보다 낮은 경도와 높은 단열 특성을 갖는 재료이다.
알수 있는 바와 같이, 응고된 금속에 의해 상부층으로 가해진 응력이 측벽의 상부 레벨로 연장되게 하는 이러한 붕괴 (degradation) 를 높게 하도록, 본 발명은 측벽의 가장 낮은 부분에서 2 층 구조로 디자인된 측벽을 제공한다. 따라서, 만약 완전히 제어되지 못한다면, 캐스팅 머신의 작동에 심각한 방해를 유도하는 현상의 진행을 제어하는 가능성이다.
도 1 은, 본 발명의 종래기술에 따른, 두 개의 측벽의 단지 하나만이 제공된, 얇은 스트립의 트윈-롤 연속 캐스팅용 플랜트의 정지 상태의 개략적인 정면도.
도 2a 는 얇은 스트립의 캐스팅 초기 스테이지에서 도 1 과 동일 플랜트의 Ⅱ-Ⅱ 에 따라 취해진 종단면의 측면도.
도 2b 는 측벽이 이미 마모된 캐스팅 작동 스테이지에서의 측면도.
도 3a 는 본 발명에 따른 측벽의 Ⅲa-Ⅲa 에 따라 취해진 단면도.
도 3b 는 본 발명에 따른 측벽의 정면도.
도 4 는 측벽이 분명히 마모된 캐스팅 작동 스테이지에서 본 발명에 따른 측벽을 구비한 금속 스트립의 트윈-롤 캐스팅용 플랜트의 종단면의 측면도.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※
1, 1' : 롤 2, 2' : 측면벽
3 : 액상 강 4, 4' : 측벽
5, 5' : 단부면 6 : 닙
7 : 스트립 10 : 저부
11 : 중심부 12 : 정 삽입부
14, 15 : 굴곡부 16 : 리세스부
17 : 내화물
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 설명된 아래의 내용을 읽고 더욱 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 측벽의 각종 구성요소에 대한 실시예의 방법으로 주어질 수 있는 치수는 약 1500㎜ 의 직경을 갖는 캐스팅 롤이 사용되는 경우에 유용하다. 만약 더 작은 롤이 사용된다면, 이러한 치수는 그에 맞게 감소되어야 한다.
도 1 및 도 2 에 도시된, 종래 기술에 따른 트윈-롤 캐스팅 플랜트는 상호 인접해있고 수평축과 내면상에 강하게 냉각된 원통형의 측면벽 (2, 2') 을 갖는 두 개의 롤 (1, 1') 을 형식적으로 포함한다. 두 개의 롤은 공지된 방법 (도시되지 않음) 에 의해 역방향으로 회전한다. 액상 강 (3) 이 레이들이나 텐디쉬등의 컨테이너에 연결된 노즐 (도시되지 않음) 을 통해 투입되는 캐스팅 공간은, 롤 (1, 1') 의 측면벽 (2, 2') 및 내화물로 만들어진 측벽 (4, 4'; 측벽 4'는 가시적인 측벽 4 의 구성을 위해서 도 1 에 도시되지 않음) 과 접해있다. 측벽들은 캐스팅 공간을 측면으로 폐쇄하여 액상 강 (3) 이 캐스팅 공간으로부터 유출하는 것을 방지할 목적으로 롤 (1, 1') 의 단부면 (5, 5', 5) 에 대하여 공지된 방법에 의해 적용된다. 이미 언급된 EP-A-0,698,433 호는 상세하게 그러한 방법의 일례를 제한함이 없이 기술하고 있다. 액상 강 (3) 은 롤의 측면벽 (2, 2') 에 대하여 응고하고 그 후 즉시 공지된 방법 (도시되지 않음) 에 의해 플랜트로부터 연속적으로 뽑혀진 강 스트립 (7) 을 형성하기 위해서 닙 (6, 롤 (1, 1') 의 측면의 표면 (2, 2') 이 상호 가장 가까운 영역) 의 영역내에 결합된 두 개의 셀 을 형성한다.
도 1 로부터 알수 있듯이, 도시된 실시예의 측벽 (4, 4') 의 내화물 성분이 두 개의 요소를 가진다. 롤 (1, 1') 의 단부면 (5, 5') 과 접촉하거나 이러한 접촉이 일어나는 영역과 가까운 롤의 일부 (8, 9) 뿐만 아니라, 약 150㎜ 높이 이상인 롤의 전체 저부 (10) 는 높은 경도 및 액상 금속에 대한 부식에 견디는 양호한 특성을 갖는 제 1 재료로 만들어진다. 측벽 (4, 4') 의 중심부 (11) 는 양호한 단열 특성 및 가능한 상기 제 1 재료보다 낮은 경도를 갖는 재료로 만들어지는 것이 바람직하다. 도 2a 는 측벽 (4, 4') 이 새롭고 또한 롤의 단부면 (5, 5'), 액상 강 (3) 및 스트립 (7) 에 면하고 있을 때, 캐스팅 작동의 개시에서의 플랜트를 균일하게 도시한 평면 정면도이다. 도 2b 는 측벽 (4, 4') 이 이미 분명히 마모되었을 때, 캐스팅 작동중 일련의 스테이지에서 동일한 플랜트를 도시한 것이다. 중심부 (11) 는 이동 액상 강 (3) 과 접촉하여 발생하는 기계적 마모와 부식에 의해 상대적으로 큰 깊이 e 이상으로 없어진다. 단단한 재료로 만들어진 일부 (8, 9 및 10) 는 롤 (1, 1') 의 단부면 (5, 5') 과 면하는 영역에서 깊이 X 이상의 마찰 마모를 견뎌왔는 반면에, 도시된 이상적인 경우에서, 단부면 (5, 5') 에 의해 마찰 마모를 견디지 못하는 그들의 영역은, 어떠한 마모를 견디지 못한다. 캐스팅시, 후자의 영역이 중심부 (11) 의 내화물로써 형성되고, 캐스팅 공간으로 관통하는 정 삽입부 (positive insert, 12) 를 둘러싼다. 하부 부분에서, 정 삽입부 (12) 는 부분적으로 응고된 상태에서 정 삽입부 근처에 이미 존재할 수 있는 강 (3) 에 의해 정 삽입부의 전단부상에서 높은 응력을 받는다. 이러한 측면부는 또한 롤에 대하여 응고된 금속 셀과 접촉한다. 결과적으로, 이러한 각종 응력의 영향 때문에, 정 삽입부 (12) 의 저부의 주기적이고 비제어된 파단이 일반적으로 불규칙한 라인 (13) 을 따라 일어난다. 어떤 경우에, 균열은 캐스팅 공간의 밀봉을 파괴하고 굴곡부 (15) 를 경유하여 공간으로부터 액상 강 (3) 을 유출가능하게 하는 정도까지 상대적으로 깊게 내화물속으로 연장한다. 균열이 정 삽입부 (12) 의 정상쪽으로 전파하는 경우 및 측벽 (4, 4') 과 밀접해 있는 금속이 완전히 액상 상태인 영역쪽으로 전파하는 경우에 상기 현상이 일어난다. 만약 금속 (14) 이 측벽 (4) 과 단부면 (5) 사이에서 즉시 응고한다면, 측벽 (4) 은 수축하고 단부면 (5) 의 약화와 마찬가지로 측벽의 약화가 일어난다. 만약 굴곡부 (15) 가 외면으로 나타난다면, 액상 강 (14) 은 플랜트 및 오퍼레이터에 대해 일어날 수 있는 모든 위험을 갖는 캐스팅 머신으로부터 유출될 수 있다.
본 발명에 따르면, 정 삽입부 (12) 의 저부의 이러한 비제어된 균열에 의해 야기된 문제를 피하기 위해서, 균열의 발생이 제한되는 영역인 측벽의 저부 구조가 만들어지도록 신중하게 선택된다. 이러한 목적을 위해서, 내화물 (17) 로 채워져 있는 리세스부 (16) 가 저부의 하단 에지로부터 닙 (6) 의 레벨 상단의 약 70㎜ 까지 연장되어있는 높이까지 측벽 (4, 4') 의 저부내에 만들어진다. 상기 내화물은 측벽 (4, 4') 의 저부 (10) 의 잔부를 형성하는 단단하고 내식성인 내화물일 수 있다. 상기 내화물은 액상 금속에 의한 내식성 뿐만 아니라 응고의 과정에서 금속이나 고상 금속에 의한 내마모성이 약하지만, 양호한 단열 특성을 가지는 재료일 수 있다. 이러한 목적을 위해서, 측벽 (4, 4') 의 코어 (11) 와 동일한 재료가 선택될 수 있다. 그러나, 흑연과 붕소 질화물과 같은 층상 구조를 갖는 내화물이 이러한 목적을 위해서 또한 매우 적당할 수 있는데, 그 이유는 다음에 설명될 것이다. 포함된 두 개의 내화물은 결합이라는 종래 방법을 사용하여 함께 결합된다.
예시된 본 발명의 소정의 실시예에서, 리세스부 (16) 및 리세스부를 채우는 내화물의 종단면의 깊이는 직각 사변형 형태를 가지고, 팁은 캐스팅 공간의 상단부쪽으로 향하고 있으며 큰 베이스부는 이러한 동일 캐스팅 공간에 대향하여 놓여있다. 이러한 큰 베이스부는 닙 (6) 상부의 높이 h1이상으로 연장되어 있으며, h1은 70㎜ (이 값은 측벽부가 적합하게 된 후 측벽부가 닙 아래로 연장할려고 하는 것은 포함하지 않는 값이다) 이다. 리세스부의 후미에 놓여있는 사변형의 작은 베이스부는 닙 (6) 의 레벨이상 높이 h2까지 연장되어 있으며, h2는 55㎜ 이다. 리세스부 (16) 는 15㎜ 의 최대 깊이 p 를 갖는다. p 는 측벽 (4, 4') 의 단단한 재료로 만들어진 부분 (8, 9 및 10) 의 최대 허용 마모값보다 크게 함으로써, 측벽을 채우는 내화물 (17) 이 전체 캐스팅 작동중 내화물의 기능을 이행할 수 있다.
도 4 는 도 2b 에 도시된 플랜트와 동일 조건하에서 작동함에 있어 측벽 (4, 4') 을 갖춘 본 발명에 따른 트윈-롤 캐스팅 플랜트를 도시한 것이다. 양자의 경우에, 최대 두께 x 의 정 삽입부 (12) 가 단단한 내화물 (10) 로 만들어진 측벽 (4, 4') 위치에서 형성된다는 것을 보여준다. 그러나, 스트립 (7) 과 면하고 있는 본 발명에 따른 단단하게 만들어진 측벽 (4, 4') 부 또는 금속이 부분적으로 고상 상태인 영역은 마모를 경험하는데, 마모되는 양적 크기는 응력에 의존한다. 이러한 응력은 금속 (3) 의 고상 부분으로써 증가하는 경향이 있으며, 결과적으로 정 십입부 (12) 의 관통 깊이는 닙 (6) 에 접근함에 따라 감소한다. 닙 (6) 아래 또는 닙의 조금 위에서는, 도 4 에 도시된 바와 같이 정 삽입부 (12) 가 전체적으로 소실될 수 있다. 본 발명에 따른 각 측벽 (4, 4') 의 리세스부 (16) 내면의 내화물 (17) 이 매우 높은 경도를 가지지 않기 때문에, 마모가 균일하며 또한, 도 2b 의 라인 (13) 과 같이, 비틀리고 임의적인 형상의 균열 라인의 존재가 정상적으로 관찰되지 않는다. 게다가, 만약 리세스부 (16) 내면의 내화물 (17) 의 균열을 야기하는 순간적인 과응력이 없다면, 균열은 리세스부 (16) 의 경계에서 필연적으로 중지할 것이다. 따라서, 전체 액상 금속 (3) 과 접촉하는 측벽 (4, 4') 의 더 높은 부분으로 전파하지 않으며, 따라서 이러한 균열의 전파가 일어나는 굴곡부를 경유하여 캐스팅 공간으로부터 유출되는 위험이 일어난다. 리세스부와 일렬로 늘어서 있는 내화물 (17) 및 리세스부 (16) 가 닙 (6) 상부로 연장되는 높이 h1는 그에 맞게 결정된다.
흑연이나 붕소 질화물과 같은 층상 구조를 갖는 재료가 리세스부 (16) 내면 내화물 (17) 형성용으로 특히 지시되었다는 것이 상술되었다. 이것은 다음과 같은 이유에서인데, 이러한 층상 구조가 균일하고 순차적인 방법으로 그들을 쉽게 닳게 하기 때문이며, 또한 따라서 정 삽입부 (12) 의 형상의 변화가 더욱 제어될 수 있기 때문이다. 측벽 (4, 4') 의 중심부 (11) 형성용으로 보통 사용되고 상대적으로 낮은 경도와 높은 절연력을 가지는 타입의 재료를 사용하는 것이 매우 적합하다. 이러한 재료의 사용은 닙 (6) 상부의 액상 금속 (3) 의 너무 조속한 응고를 방지하는 것을 가능하게 한다. 마지막으로, 본 발명의 정신내에서, 리세스부 (16) 내면 내화물 (17) 과, 측벽 (4, 4') 의 저부 (10) 및 에지 (8, 9) 를 형성하는 타입의 단단한 내화물을 형성하기 위해서 상기 재료가 사용된다. 확신하기 위해서, 그 후 이러한 내화물 (17) 은 완전히 재료가 파괴될 때 까지 불규칙한 균열을 경험할 수 있다. 그러나, 이러한 균열은 리세스부 (16) 의 경계에서 멈추어야 하고 캐스팅 공간으로부터 액상 금속 (3) 의 위험한 누수를 야기하는 측벽 (4, 4') 의 영역에 도달하지 않는다는 것을 적어도 보장하여야 한다.
상술하고 도시된 실시예에서, 리세스부 (16) 는 사변형상의 종단면을 가진다. 그러한 의도는, 내화물 (17) 의 소비가 시작되면, 단단하지 않는 내화물 (10) 이 액상 또는 기계적 마모의 상대적으로 제한된 가능성을 단지 제공하는 경사 표면의 응고된 금속으로 존재한다는 것을 확신한다. 내화물 (17) 이 닳아 없어진 후, 이러한 리세스부 (16) 용 직사각 단면이 남고, 날카로운 각을 갖는 단단한 내화물 (10) 이 마모에 더욱 민감하고 갑짝스런 균열과 불규칙한 균열이 되기 쉽다. 상기와 같다면, 그러한 리세스부 (16) 의 직사각 단면이 본질적으로 본 발명의 정신내에 있다.
변형으로서, 리세스부 (16) 가 직삼각형의 형태로 종단면으로써 제공된다.
본 발명은 상기 실시예에 예시된 것과 다른 일반적인 형상을 갖는 측벽에 쉽사리 적합하게 된다.
상술한 설명은 강 스트립 (탄소 또는 스테인레스) 의 캐스팅을 참조하여 주어졌지만, 본 발명은 상술한 문제들이 발생할 수 있는 철 및 비철 합금의 다른 타입의 트윈-롤 캐스팅에 적용될 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.
Claims (5)
- 상호 밀접하여 있고 수평축을 가지며, 저부 (10) 가 롤 (1, 1') 의 단부면 (5, 5'), 응고되는 과정에 있는 액상 금속 (3), 또는 응고된 스트립 (7) 에지와 접촉하는 영역에서 고경도 제 1 내화물로 만들어진 상기 저부 (10) 를 포함하는 타입의 두 개의 역회전 롤 (1, 1') 사이에서 금속 스트립 (7) 의 연속 캐스팅용 플랜트의 캐스팅 공간을 폐쇄하기 위한 측벽 (4, 4') 에 있어서, 상기 저부 (10) 가 캐스팅 공간쪽으로 회전된 상기 저부면상에 내화물 (17) 이 채워진 리세스부 (16) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 측벽.
- 제 1 항에 있어서, 상기 리세스부 (16) 에 의해 둘러싸여진 상기 내화물 (17) 이 상기 제 1 내화물보다 낮은 경도 및 높은 단열 특성을 갖는 재료인 것을 특징으로 하는 측벽.
- 제 2 항에 있어서, 상기 리세스부 (16) 에 의해 둘러싸여진 상기 내화물 (17) 이 흑연이나 붕소 질화물과 같은 층상 구조를 갖는 재료인 것을 특징으로 하는 측벽.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 한 항에 있어서, 상기 리세스부 (16) 가 깊이 방향으로 직각 사변형의 형태로 종단면을 갖는 것을 특징으로 하는 측벽.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 한 항에 있어서, 상기 리세스부 (16) 가 깊이 방향으로 직삼각형의 형태로 종단면을 갖는 것을 특징으로 하는 측벽.
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