KR20000070345A - 산소와 용탕과의 접촉을 방지하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

용탕과 산소와의 접촉을 방지하기 위한 방법에 있어서, 용탕(20)은 벽(1,2,13)에 의해 한정된 주조실 내측으로 유입되어 스트림으로서 상기 주조실을 빠져 나간다.

용탕과 산소의 접촉을 완전히 방지하여 재산화를 방지하기 위해, 상기 벽(1,2,13)들 사이의 간극(18)을 통해 진입을 시도하는 산소 및/또는 벽(1,2)에 부착된 산소는 흡입에 의해 제거된다.

Description

산소와 용탕과의 접촉을 방지하기 위한 방법 {HOW TO AVOID CONTACT BETWEEN OXYGEN AND MOLTEN METAL}

본 발명은 용탕이 벽에 의해 에워싸인 주조실 내측으로 유입되어 스팀으로서 상기 주조실을 이탈하는 연속 주조중 산소와 용탕과의 접촉을 방지하기 위한 방법 및 이러한 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.

연속주조법에 있어서, 용탕은 주조실 내부로 유입되며 상기 주조실 내부에서 재산화가 방지되어야 한다. 또한, 용탕의 표면은 높은 방열손실에 대해 보호되어야 한다. 종래의 연속 주조법에 있어서, 용탕 표면은 주조 분말 또는 이러한 목적의 오일로 덮여진다.

박판 스트립의 주조를 위해서, 상기 주조실의 내부가 경질의 벽으로 형성되어 있으며 상기 하나의 벽 또는 복수의 벽 내부에서 EP-A 0 526 886호에 기술된 캐터필러 체인, 또는 EP-A-0 568 211 또는 EP-B-0 040 072호에 기술된 롤, 또는 US-A 4,987,949 또는 EP-B-0 430 841호에 기술된 역회전 주조 롤을 사용하여 스트림을 이동시키는 다수의 주조공정이 공지되어 있다. 이러한 방법에 있어서, 경질의 벽을 갖는 주조실이나 주조 다이의 경우와 같이 주조분말 또는 오일에 의한 용탕의 재산화나 열손실을 만족할 만한 수준으로 보호하기란 불가능하다.

EP-B-0 430 841호에는 용탕 표면으로부터의 과도한 방열 손실을 방지하며 커버링 후드를 제공함으로써 재산화를 방지하는 2-롤식 주조유닛이 설명되어 있다. 그러나, 이러한 방법에 있어서 커버링 후드와 상기 커버링 후드상에 있는 주조 롤 사이의 표면에서 심각한 마모가 발생하며, 그로인해 상기 구성요소의 열적 변형이 초래되어 주조실을 한정하고 있는 벽들과의 간극을 통해 공기 및 상기 공기로 인한 산소의 유입을 방지할 수 없게 된다. 따라서, 상기 산소로 인한 용탕표면에서의 재산화를 방지할 수 없는 단점이 있다.

커버링 후드와 주조 롤 사이의 간극을 통한 공기의 유입을 최소화하기 위해, US-A-4,987,949호 및 EP-A-0 714 716호에는 불활성 가스, 바람직하게는 질소 또는 아르곤을 상기 커버링 후드와 주조 롤 사이의 간극으로 취입시켜 공기의 침입에 대한 장벽을 제공하는 기술에 대해 설명되어 있다. 그러나, 이러한 방법은 주조실로의 공기의 유입을 완전하게 방지하기에는 불충분하여 공기가 용탕표면에 도달하게 된다. 따라서, 한편으로는 금속 산화물이 용탕표면에 여전히 생성되게 되어 금속 스트립의 내측에 치명적인 결함을 초래하며, 다른 한편으론 금속 산화물이 경질 외피의 표면에 형성되어 스트림 또는 산소가 금속 스트립의 외층으로 확산되며 크랙에 민감한 함유물들을 형성하게 된다. 불활성 가스의 공급에도 불구하고, 미세한 롤 표면내에 포함된 공기가 흐름 차단층의 얇은 보조층으로 주조실 내측으로 이송된다. 이러한 보조층은 미세한 롤 표면내에 부착되어 접촉식, 미끄럼식 또는 비 접촉식 밀봉에 의해서도 제거되지 않는다.

본 발명은 이러한 단점과 난점들을 방지하는 것이며, 또한 용탕과 산소와의 접촉을 방지할 수 있는 서두에 기술한 형태의 방법 및 연속 주조장치를 제공함으로써 주조실을 형성하는 벽들 사이에 있는 간극에서 상당한 마모가 발생하더라도 재산화를 완전히 방지하고자 하는 목적을 가진다. 특히, 주조실을 형성하는 벽들에 부착되거나 벽으로 이송되는 공기층의 얇은 보조층을 제거할 수 있어야 한다.

이러한 목적은 서두에 설명한 형태의 방법에 있어서, 벽들 사이의 간극을 경유하여 진입을 시도하는 산소 및/또는 흡입에 의해 제거될 벽에 부착된 산소에 의해 달성된다.

산소의 특히 효율적인 제거는 주조실쪽으로 외측으로부터 내측으로 차례로 배열되는 복수의 추출단(extraction stages)에서의 흡입에 의해 제거를 수행함으로써 달성될 수 있으며, 상기 흡입에 의한 제거는 주조실쪽으로 외측 추출단으로부터 내측 추출단으로 감소되는 압력에 의해 수행된다.

여기서, 양호한 실시예에 따라 상기 주조실에 가장 근접한 추출단에서의 흡입압력은 50밀리바아, 바람직하게는 10밀리바아로 설정된다.

주조실과의 압력 평형을 확보하기 위해, 주조실에 최근접한 추출영역에 바로 인접한 주조실을 에워싸고 있는 벽에 대해 불활성 가스가 흐를 수 있게 하는 것이 바람직하며, 이 경우에 불활성 가스의 압력은 인접한 추출단의 압력보다 높은 적어도 10밀리바아, 바람직하게는 200밀리바아이다.

바람직하게, 상기 불활성 가스는 주조실을 향해 외측으로부터 내측으로 차례로 배열된 복수의 불활성 가스 추출단 내부로 벽에 대해 취입된다.

상기 불활성 가스는 10 m/s보다 크지 않은 적어도 0.5m/s, 바람직하게는 2 m/s의 속도로 벽에 취입된다.

적어도 하나의 벽이 주조실에 대해 이동되는 주조공정에 있어서, 본 발명에 따라 주조실에 인접된 벽의 신규 영역에서 진입전 산소의 화학반응에 의해 산소가 부착된다. 그후 연속주조가 롤 주조공정, 바람직하게는 2-롤 주조공정에 의해 수행되며, 예를들어 EP-B-0 040072호에 기술된 바와같이 단지 하나의 롤만을 사용하는 롤 주조공정이 본 발명의 방법에 적용될 수 있다. 물론, 본 발명의 방법은 어떤 이동하는 냉각체, 예를들어 DE-A-36 02 594호에 기술된 바와같은 캐터필러 체인상의 용탕 주조에도 적용될 수 있다. 때때로, 주조분말의 적용이 불가능하거나 너무 조잡한 경우에는 경질 벽을 갖는 주조 다이가 유리하다.

벽에 의해 한정된 주조실이 용탕으로 채워져 있고 스트림이 주조실의 주조간극을 통해 주조실을 빠져 나가도록 구성된 연속 주조공정중 산소와 용탕과의 접촉을 방지하기 위한 장치에 있어서, 인접 벽들 사이에 존재하는 간극에는 상기 간극을 통해 진입을 시도하는 산소 및/또는 상기 벽에 부착된 산소를 제거하기 위한 추출장치가 제공되어 있는 것을 특징으로 한다.

평행한 롤 축을 갖춘 두 개의 역회전 주조 롤과 용탕을 수용하기 위한 주조실을 함께 형성하는 두개의 측면 댐과 상기 주조실 위에 위치되고 상부에서 주조실을 폐쇄하는 커버링 후드, 및 상기 커버링 후드와 회전 주조 롤에 의해 형성된 간극을 따라 주조실 내측으로 공기가 유입되는 것을 방지하는 밀봉장치를 구비한 금속 스트립, 바람직하게 스틸 스트립용 연속 주조를 위한 장치에 있어서, 본 발명의 목적은 회전 주조 롤과 커버링 후드 사이의 간극 근처에 있는 대기측에 위치되고 상기 롤축에 평행하게 연장하는 적어도 하나의 흡입실에 의해 형성될 밀봉장치에 의해 바람직하게 달성된다.

이러한 밀봉장치는 주조 롤의 원주방향으로 차례로 배열된 복수의 흡입실로 형성될 때 특히 효과적이다. 여기서, 각각의 흡입실이 흡입라인을 거쳐서 관련 흡입펌프 또는 다단계 흡입펌프의 지지대에 연결되는 것이 유리하다. 구성적 측면에서 간단한 일 실시예에 따라, 상기 밀봉장치는 연속적인 멀티챔버 시스템으로서 구성된다. 그 결과, 흡입압력은 주조롤의 이동방향으로의 흡입실로부터 흡입실로 감소된다. 주조롤의 원주속도와 흡입실의 수를 적절히 조화시키는 것에 의해서 롤을 따라 운반된 공기의 완전한 제거를 달성할 수 있다.

개선된 실시예에 따라서, 상기 밀봉장치는 주조롤 표면으로부터 이격되게 위치되며 상기 주조롤 표면은 적어도 입구 및 출구측에서 접촉식 밀봉제, 바람직하게 부쉬 밀봉제 또는 고무 립 밀봉제에 의해 밀봉된다. 이러한 방식으로, 공기의 유입은 제 1 흡입실 훨씬 전에서 경계층을 따라 운반된 공기로 현저히 제한된다.

다른 실시예에 따라서, 상기 흡입실중 적어도 하나는 불활성 가스 퍼지설비를 추가로 갖추고 있다.

상기 장치는 커버링 후드와 추출장치 사이에 불활성 가스 공급설비를 위치시킴으로써 개선되며, 이 경우 불활성 가스 설비는 주조롤쪽으로 지향된 개구를 갖는 감압실로서 구성된다. 상기 개구는 주조롤 표면에 비스듬히 지향되고 인접 흡입실에 경사지게 지향된 노즐로서 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 방식에 따라, 롤에 근접한 불활성 가스층이 주조롤에 가해짐으로써 산소 또는 공기의 접근을 양호하게 방지할 수 있다. 수 밀리미터 두께의 불활성 가스층이 주조롤에 가해지고 공기보다 큰 밀도를 갖는 불활성 가스가 사용되면, 상기 커버링 후드는 불활성 가스라인 및 추출장치에 근접될 필요는 없다.

다른 특징 및 장점들은 금속 스트립의 주조 장치 및 방법에 대한 다음 복수의 실시예의 설명으로부터 명확해 진다.

도 1은 제 1 실시예에 따른 밀봉장치를 갖춘 2-롤 주조장치의 횡단면도이며,

도 2는 본 발명에 따른 밀봉장치의 제 2 실시예를 도시하는 도면이며,

도 3은 본 발명에 따른 밀봉장치의 제 3 실시예를 도시하는 도면이다.

도 1에 단면도로 개략적으로 도시한 2-롤 주조장치는 평행한 롤 축(3,4)이 수평면에 놓이는 두 개의 동력식 주조 롤(1,2)을 가진다. 두 개의 화살표 방향으로 상대회전하는 주조 롤(1,2)에는 주조 롤 표면을 형성하는 주조 롤 벽을 위한 내측 냉각장치(도시않음)가 제공되어 있다. 단부면에 있는 측면 댐(8)은 주조 롤(1,2)에 충분히 가깝게 배열된다. 상기 주조 롤(1,2)과 측면 댐(8)은 용탕 용기 또는 분배 용기(도시않음)로부터 출구 개구(11)에 제공된 공급노즐(10)을 통해 내부로 용탕(20)이 도입되는 주조실(9)을 형성한다. 상기 주조실(9)은 주조 릴(1)과 측면 댐에 대해 상부에서, 과도한 열손실과 대기 산소와의 재산화를 방지하기 위해 용탕 측면에 내화재(14)를 갖는 커버링 후드(13)에 의해 한정되어 있다. 조절부재(17)에 의해 고정 프레임(16)에 대해 조절되는 커버링 후드(13)용 지지 장치에 의해서 커버링 후드(13)와 주조 롤(1,2) 사이의 소정의 최소간극(18)이 설정된다. 커버링 후드(13)는 공급노즐(10)에 의해 관통되어 있는데, 상기 노즐과 커버링 후드 사이에는 밀봉재에 의해 덮여지는 매우 작은 환형간극이 존재한다.

이러한 형상의 2-롤 주조장치를 사용하여, 주조될 용탕(20)이 후술하는 바와같이 주조실(9)내측으로 연속적으로 유입되면서 1 내지 12㎜ 두께를 갖는 얇은 금속 스트립, 특히 스틸 스트립으로 주조할 수 있다. 상대회전되고 냉각되는 주조 롤(1,2)에서는 주조 롤 사이의 가장 좁은 횡단면 부분에 주조 롤에 의해 성형된 스트립이 위치되는 스트림 외피의 형성이 증가한다. 주조 롤에 의해 성형된 스트립의 두께는 주조 롤 사이의 간극에 의해 결정된다.

상기 커버링 후드(13)와 회전 주조롤(1,2)에 의해 형성된 간극(18)을 따라 주조실 내측으로 공기가 유입되는 것을 방지하기 위해, 흡입실(24)에 의해 형성된 밀봉장치(23)가 간극(18)의 근처에 있는 대기측에 상기 주조롤 표면(7)으로부터 조금 이격되게 위치되어 있다. 상기 흡입실(24)은 주조롤 표면(7)의 방향으로 개방되어 있고 흡입라인(25)과 도시않은 흡입펌프에 연결되어 있다. 상기 흡입실(24)은 주조롤의 방향으로 개방되어 상기 주조롤의 전체 길이에 걸쳐서 주조롤 표면으로부터 조금 이격된 곳에서 롤축(3,4)에 평행하게 연장하는 U형상으로 간단하게 형성된다. 흡입실(24)과 주조롤 표면(7) 사이의 간극은 U형 레그에 고정되어 주조롤 표면(7)과 접촉하며 부시 밀봉제 또는 고무 립 밀봉제로서 구성되어 있는 밀봉제(27)에 의해 덮여진다.

도 2에 도시되어 있는 바와같은 다른 실시예에 따라서, 상기 밀봉장치(23)는 주조 롤(1,2)의 원주방향으로 차례로 배열된 복수의 흡입실(24)에 의해 형성되며 각각의 흡입실은 관련 흡입라인(25)을 거쳐서 도시않은 다단계 흡입펌프의 하나의 지지대에 연결된다. 순차적인 다단계챔버 시스템으로 구성된 이러한 밀봉장치(23)에 의해서 주조롤의 회전방향으로 단계적으로 감소된 압력을 갖는 복수의 추출단으로 공기가 유입되는 것을 방지할 수 있다. 주조실(31)의 회전방향으로 보아 마지막 흡입실(31)의 압력은 50밀리바아 보다 적은, 바람직하게 10밀리바아 보다 적은 압력값으로 최적의 공기추출을 달성하도록 설정된다.

도 1에 도시된 실시예에서, 감압실(29)에 의해 형성되고 주조롤 표면쪽으로 지향된 개구(32)를 갖는 불활성 가스 공급설비(28)가 흡입실(24)과 커버링 후드(13) 사이에 추가로 배열된다. 또한, 상기 감압실(29)은 흡입실(24)과 동일한 구성을 가지며, 공기의 오유입을 방지하기 위해 상기 감압실과 흡입실은 공통의 유닛으로 조합되어 있다. 동일한 이유로, 감압실(29)은 커버링 후드(13)에 기밀식으로 결합되어 있다.

도 2에 도시된 실시예에서, 상기 감압실(29)은 주조롤 표면(7)쪽으로 지향된 출구 개구를 가지며, 상기 감압실은 밀봉장치(23)의 순차적인 다단계 챔버 시스템과 결합되어 하나의 유닛을 형성하고 공기의 진입을 방지하도록 밀봉되어 있다.

불활성 가스는 주조롤 표면(7)에 대한 불활성 가스의 유동 경계층을 증대시키도록 감압실(29) 내측으로 유입된다. 이러한 불활성 가스는 주조롤(1,2)과 커버링 후드(13) 사이의 간극(18)을 통해 주조실(9) 내측으로 공기 대신에 유입된다. 이러한 목적으로, 감압실의 압력을 이전의 추출실(23)의 압력보다 높은 적어도 10밀리바아, 바람직하게 200밀리바아 이상으로 설정하는 것으로 충분하다.

도 3은 공통의 불활성 가스 공급설비(28)에 연결된 복수의 이 흡입라인(25)에 연결된 신선한 공기의 추출을 위해 흡입실(24)내에 배열되어 있는 실시예를 도시한다. 주조롤의 회전방향으로 끝에 있고 커버링 후드(13)의 바로 전에 위치되어 있는 감압실(29a)에 있어서, 불활성 가스의 압력은 이전의 감압실(29)에 대비되게, 대기압 이상의 추치로 설정된다.

경계층에 있는 주조 롤 표면(7)에 부착된 대기중의 최종 잔여 산소는 불활성 가스가 주조 롤 표면(7)에 대해 직접 송풍되는 경우에 불활성 가스 퍼지설비에 의해 제거될 수 있으며, 이러한 목적을 위해 유속이 적어도 0.5 m/s, 바람직하게 2 m/s 이상으로 설정된다. 10 m/s 이상의 유속은 추가의 효과를 부여하지 못한다.

Claims (21)

1. 용탕이 벽(1,2,13)에 의해 한정된 주조실 내측으로 유입되어 스트림으로서 상기 주조실로부터 유출되는 연속주조중에 용탕(20)과 산소와의 접촉을 방지하기 위한 방법에 있어서,

   상기 벽(1,2,13)들 사이의 간극(18)을 통해서 진입을 시도하는 산소 및/또는 상기 벽(1,2)에 부착된 산소가 흡입에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 연속주조중 용탕과 산소와의 접촉을 방지하기 위한 방법.
2. 제 1항에 있어서, 흡입에 의한 제거가 주조실을 향해 외측으로부터 내측으로 차례로 배열되는 복수의 추출단에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2항에 있어서, 흡입에 의한 제거는 주조실을 향해 외측 추출단로부터 내측 추출단으로 압력감소에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 주조실에 최근접된 추출단에서의 흡입압은 50밀리바아 이하, 바람직하게 10밀리바아 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 주조실에 최근접된 추출영역에 바로 인접한 주조실을 에워싸고 있는 벽(1,2)에 대항하여 불활성 가스가 흐르는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 불활성 가스의 압력은 인접 추출단의 압력보다 높은 적어도 10밀리바아, 바람직하게 200밀리바아 이상으로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 불활성 가스는 주조실을 향해 외측으로부터 내측으로 차례로 배열된 복수의 불활성 가스단 내부로 상기 벽에 대해 송풍되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 5항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 불활성 가스는 적어도 0.5 m/s 이상 10 m/s 이하, 바람직하게 2m/s 이상의 속도로 상기 벽(1,2)에 대해 송풍되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 1항 내지 제 8항중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 벽(1,2)은 주조실에 대해 이동되며 상기 주조실에 인접한 상기 벽(1,2)의 신규 영역에는 유입 이전에 흡입에 의한 산소의 제거로 인해 부착된 산소가 없는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 9항에 있어서, 상기 연속주조는 롤 주조법, 바람직하게 2롤식 주조법에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 벽에 의해 한정된 주조실이 용탕으로 채워져 있고 스트림이 주조실의 주조간극을 통해 주조실을 빠져 나가도록 구성된 연속 주조공정중 산소와 용탕과의 접촉을 방지하기 위한 장치에 있어서,

    인접 벽들 사이에 존재하는 간극에는 상기 간극을 통해 진입을 시도하는 산소 및/또는 상기 벽에 부착된 산소를 제거하기 위한 추출장치가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 연속 주조공정중 산소와 용탕과의 접촉을 방지하기 위한 장치.
12. 평행한 롤 축(3,4)을 갖춘 두 개의 역회전 주조 롤(1,2)과, 용탕을 수용하기 위한 주조실(9)을 함께 형성하는 두개의 측면 댐(8)과, 상기 주조실(9) 위에 위치되고 상부에서 주조실을 폐쇄하는 커버링 후드(13), 및 상기 커버링 후드(13)와 회전 주조 롤(1,2)에 의해 형성된 간극(18)을 따라 주조실(9) 내측으로 공기가 유입되는 것을 방지하는 밀봉장치(23)를 구비한 금속 스트립, 바람직하게 스틸 스트립용 연속 주조를 위한 제 11항에 따른 장치에 있어서,

    상기 밀봉장치(23)는 회전 주조 롤(1,2)과 커버링 후드(13) 사이의 간극(18) 근처에 있는 대기측에 위치되고 상기 롤축에 평행하게 연장하는 적어도 하나의 흡입실(24)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제 12항에 있어서, 상기 밀봉장치(23)는 주조롤의 원주방향으로 차례로 배열된 복수의 흡입실로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제 11항 내지 제 13항중 어느 한 항에 있어서, 상기 각각의 흡입실(24)은 흡입라인(25)을 통해서 관련 흡입펌프 또는 다단계 흡입펌프단에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제 11항 내지 제 14항중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉장치(23)는 순차적인 다단계 챔버 시스템으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
16. 제 11항 내지 제 15항중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉장치(23)는 주조롤 표면(7)으로부터 한정된 거리에 배열되며 상기 밀봉장치와 주조롤 표면에 의해 형성된 간극(18)은 적어도 입구 및 출구측에서 접촉식 밀봉제(27), 바람직하게 부싱 밀봉제 또는 고무 립 밀봉제에 의해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 장치.
17. 제 11항 내지 제 16항중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡입실(24)중 적어도 하나는 불활성 가스 퍼지설비를 추가로 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
18. 제 11항 내지 제 17항중 어느 한 항에 있어서, 상기 커버링 후드(13)와 흡입실(24) 사이에는 불활성 가스 공급설비(28)가 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
19. 제 18항에 있어서, 상기 불활성 가스 설비(28)는 주조롤 표면쪽으로 지향된 개구(32)를 갖는 감압실(29)로서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
20. 제 19항에 있어서, 상기 개구(32)는 주조롤 표면에 비스듬히 지향되고 인접 흡입실(24)에 경사져 있는 노즐로서 구성되어 있는 것을 특징으로 장치.
21. 제 11항 내지 제 20항중 어느 한 항에 있어서, 상기 상기 흡입실(24)과 커버링 후드(13) 사이에는 얇은 밀봉제가 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.