KR20020063850A - 주조 롤러 - Google Patents

Abstract

본래 원통형인 코어(1), 적어도 하나의 외부층(5)이 선택적으로 제공되는 구리 또는 구리 합금 맨틀(2), 내부 냉각 시스템(4), 및 전방 단부 영역(7)의 주조 롤 아우트라인을 조정하는 조정 수단(8, 17, 20)을 포함하는 얇은 스트립 주조 설비용 주조 롤에 있어서, 상기 조정 수단은 열로 인하여 생성된 크라운을 구조적으로 간단한 수단의 도움으로 평평하게 하기 위하여 주조 롤의 전방 단부 영역 각각에 상기 주조 롤의 길이방향으로 조정가능한 지지 디스크(17)를 가지고, 상기 지지 디스크(17)를 반경방향으로 둘러싸는 링(8)과 결합되며 주조 롤의 전방 단부 영역 내부로부터 상기 맨틀(2)과 접하고, 상기 링은 주조 롤의 길이방향으로 코어(1)에 견고하게 부착된다

Description

주조 롤러 {CASTING ROLLER}

상기 유형의 주조 롤은, 예를 들면, 유럽특허 EP-A-0 664 173에 공지되어 있다. 상기 유형의 주조 롤은 강(steel)과 같은 내화 금속을 연속 주조하는데 사용된다. 상기 유럽특허에는, 이러한 유형의 주조 롤 2개가 서로 평행으로 배열되고 각각의 축을 중심으로 반대방향으로 회전한다. 용융 금속이 주조 롤 사이에 형성된 슬릿(slit) 내에 주조되고 내부 냉각 시스템이 제공된 주조 롤면과 접촉되며 상기 슬릿을 통과할 때 냉각 및 응고되어, 금속은 응고된 스트립 형태로 주조 슬릿으로부터 빠져나온다. 스트립의 두께는 주조 슬릿의 폭에 의하여 결정되고, 스트립의 폭은 주조 롤의 앞쪽에 인접한 밀봉면에 의하여 자신의 양단부가 제한된 주조 슬릿의 길이에 의하여 결정된다.

상기 유럽특허에는, 주조 롤면의 곡률(curvature) 문제, 즉 주조 롤면이 원하는 엄밀하게 원통형 또는 약간 크라운 형태로부터 벗어난다는 문제가 발생한다. 이것은 상당히 고온인 주조 롤의 맨틀이 열적으로 변형되기 때문이다.

연속 주조에서 발생하는 롤의 크라운을 감소시키고 또는 롤의 크라운을 제어하기 위하여, 주조 롤에 원뿔형으로 뾰족한 피스톤을 제공하는 것이 공지되어 있다(일본특허 JP-A-06-27446 참조). 이들 원뿔형으로 뾰족한 피스톤은 주조 롤의 대향하는 단부에 배열된 2개의 피스톤 슬라이딩 공간 내에 각각 변위 가능하게 위치되므로, 원뿔형으로 뾰족한 피스톤을 축방향으로 변위시키면, 주조 롤의 외주면이 원뿔형으로 뾰족한 피스톤의 웨지형 효과(wedge-like effect)에 의하여 변형된다. 그러나, 피스톤이 주조 롤의 길이방향으로 상이한 위치의 피스톤 슬라이딩 공간 내의 위치에 따라 주조 롤, 즉 주조 롤의 맨틀 상에 힘을 가하는 것은 회피될 수 없으므로, 롤의 크라운을 정확히 평평하게 맞추는 것은 가능한 경우라도 매우 곤란하다.

특히 주조 롤의 전방 단부 영역에는 얇은 스트립 주조 시의 응고 공정에서 발생하는 높은 비열(specific heat) 흐름으로 인하여 비열 변형(strain) 및 응력(stress)이 생겨 스트립의 두께가 주조 스트립의 중앙 영역보다 더 두껍게 된다. 스트립은 원하는 오목한 형상 대신에 국부적으로는 실질적으로 볼록한 형태의 형상을 갖는다. 이것은 사전 보정, 즉 주조 롤 형상을 오목하게 형성하여 해소해 보려고 시도하였으나, 일반적으로 설정되어 있는 스트립 두께, 주조율, 용액조(bath) 레벨의 높이, 및 강의 품질, 용융물의 온도 등과 같이 응고와 열 제거에 영향을 미치는 다른 매개변수에 따라 다르기 때문에 단지 제한적인 범위로만도움이 되었다.

상기 유럽특허 EP-A-0 664 173에는 주조 롤 맨틀의 전방 단부 영역을 코어에 위치된 링 형상의 중공 지지 몸체에 의하여 지지하고 상기 링 형상의 중공 몸체의 중공 공간으로 온수를 관통시킴으로써 이로 인한 열 변형이 맨틀에 전달되어 이 맨틀을 변형시켜 원하는 형상으로 하는 것이 공지되어 있다. 그러나, 상기 유형의 구조는 주조 롤이 매우 복잡하게 되며 2가지 상이한 수상 사이클, 즉 한편으로는 열로 인한 변형을 평평하게 맞추는 온수 사이클 및 다른 한편으로는 응고되는 금속에 의하여 방출되는 열을 제거하는 냉각수 사이클을 제공하는 것이 필요하게 된다. 따라서, 상기 유형의 주조 롤은 비용이 많이 들며, 제강소에서의 거친 주조 작업에 있어서 많은 위험을 내포하고 있다.

본 발명은 얇은 스트립 주조 설비용, 특히 얇은 띠강(strip of steel)의 연속 주조용 주조 롤에 관한 것으로서, 상기 주조 롤은 본래 원통형인 코어(core), 적어도 하나의 외부층이 선택적으로 제공된 구리 또는 구리 합금 맨틀(mantle), 내부 냉각 시스템, 및 전방 단부 영역의 주조 롤 아우트라인을 조정하는 조정 수단을 포함한다.

도 1은 주조 롤을 축방향으로 절취한 단면도이다.

본 발명의 목적은 이들 단점 및 곤란함을 해소하고, 구조적으로 간단한 수단에 의하여 열 크라운이 감소 및/또는 완전하게 평평하게 맞추어질 수 있는 상기 유형의 주조 롤을 개발하는 것이다. 특히, 주조 롤은 연속 작업에 충분할 만큼 견고하고 고장이 거의 없어야 한다. 또한, 상기 구조를 설비하는데 비용이 많이 들지 않고 간단하게 설비할 수 있어야 한다.

상기 유형의 주조 롤인 경우, 상기 목적은 주조 롤의 길이방향으로 조정가능한 지지 디스크를 주조 롤의 전방 단부 영역 각각에 가지고 상기 지지 디스크를 둘러싸는 링과 결합되며 주조 롤의 전방 단부 영역 내부로부터 맨틀과 접하는 조정 수단에 의하여 달성되고, 상기 링은 주조 롤의 길이방향으로 코어에 견고하게 부착된다.

주조 롤에 있어서, 상기 지지 디스크는 미국특허 US-A-5,613,546에 공지되어 있으나 상기 지지 디스크는 주조 롤의 맨틀과 직접 결합되어 열 크라운을 평평하게 맞추지 않을 뿐만 아니라 맨틀을 코어에 대하여 중심을 맞추지도 않는다.

바람직한 실시예에 있어서, 링은 개스킷(gasket)에 의하여 맨틀 및 코어에 대하여 밀봉된다. 이로써, 주조 롤의 내부 냉각 시스템의 완전한 불침투성이 확보된다. 예를 들어 일본특허 JP-A-60-27446에 따른 구조에 있어서 상기 불침투성은 당연한 것이다. 상기 공지된 구조에서, 원뿔형으로 뾰족한 피스톤은 코어 내에 제공되고, 그 외부는 맨틀용 냉각 시스템으로 둘러 싸인다. 이로써, 피스톤에 의하여 맨틀이 확장됨으로써 맨틀의 내부 냉각 시스템의 공급관 및 배출관이 반경방향으로 변위된다.

지지 디스크는 자신의 외주면에 자신의 내주면의 링에 제공된 역원뿔대면과 접하는 원뿔대면이 제공되는 것이 바람직하다.

설치가 용이하고 작업이 안전한 실시예는, 지지 디스크를 주조 롤의 길이방향으로 조정하기 위하여, 지지 디스크의 외주에 근접하여 분포된 복수의 볼트가 제공되며 상기 볼트의 도움으로 지지 디스크를 코어에 대하여 조정할 수 있다는 점을 특징으로 하고, 볼트는 코어에 배열된 막힌 구멍(blind hole) 내에 나사로 조여지는 것이 바람직하다. 또한, 지지 디스크는 주조 개시 전에 설정된다.

다른 바람직한 실시예는 지지 디스크를 링 너트(ring nut)에 의하여 주조 롤의 길이방향으로 코어에 대하여 조정 가능하다는 점을 특징으로 한다.

다른 바람직한 실시예에 있어서, 지지 디스크는 스트립 주조 도중에 조정할 수 있도록 하기 위하여 주조 롤의 길이방향으로 코어에 대하여 유압으로 조정가능하다.

링은 주조 롤의 길이방향으로 전방 단부 영역에서부터 자신의 중앙으로 최대 75mm 연장되고, 50mm가 바람직하며 특히 35mm가 더욱 바람직하다.

맨틀의 두께는 링과 접촉되는 자신의 전방 단부 영역이 50mm 이하로 되는 것이 바람직하다.

다음에, 본 발명을 도면에 예시된 실시예를 예로 들어 상세하게 설명한다.

도면 부호 (1)은 주조 롤의 코어를 구성하는 스틸 드럼이다. 스틸 드럼(1) 및/또는 코어(1)에는 축방향으로 공급 및 배출될 수 있는 냉매용 포트가 제공된다. 상기 코어(1)의 외측에는 구리 또는 구리 합금으로 된 40 내지 45mm의 두께(3)를 가진 맨틀(2)에 의하여 둘러 싸인다. 맨틀(2)의 내측에는 냉매가 통과하는 냉매 채널(4)을 가져서 열이 상기 맨틀을 거쳐 강하게 제거될 수 있다.

주조 롤의 길이는 약 1 내지 2m이다. 현재는 길이가 1100 내지 1600mm인 주조 롤을 설치하는 것이 바람직하다.

맨틀의 외측에는 니켈 또는 크롬층(5)이 제공된다. 또한 상기 층(5)은 맨틀의 전방부(6)를 지나 연장된다. 맨틀(2)의 전방 단부 영역(7)은 스틸 드럼 및/또는 코어(1)를 지나 주조 롤의 길이방향으로 최대 75mm, 바람직하기로는 50mm 이하로 돌출한다. 상기 돌출 영역(7)에는 링(8)이 내측으로부터 맨틀(2)과 접하고, 여기에서 개스킷(10)은 링(8)의 외주면(9)과 맨틀(2) 사이에 제공되며 상기 개스킷은 링(8)의 외주홈(11)에 위치된다.

또한, 링(8)은 볼트(12)에 의하여 주조 롤의 축방향으로 코어(1)에 고정되고 링(8)의 내면(15) 상의 링 홈(14)에 위치된 다른 개스킷(13)에 의하여 코어(1)에 대하여 밀봉되므로, 코어(1)를 거쳐 맨틀(2)의 냉매 채널(4)로 흐르고 다시 코어(1)로 복귀하는 냉매가 주조 롤로부터 빠져 나가지 못한다.

회전축으로 향하는 링(8)의 내주쪽(16)은 원뿔대 형상, 즉 주조 롤의 중앙을 향하여 뾰족하도록 설계된다. 원뿔대 형상, 즉 링(8)의 원뿔대면(16)과 정반대로 설계된 외주면(18)을 가진 링-형상 지지 디스크(17)가 상기 원뿔대면(16)에 인접하여 위치된다. 예시된 실시예에 있어서, 상기 지지 디스크(17)는 코어(1)의 막힌 구멍(19) 내에 나사로 조여진 여러 개의 볼트(20)에 의하여 주조 롤의 축방향으로 조정 가능하므로 링(8)의 확장, 즉 맨틀(2)의 전방 단부 영역(7)이 원하는 범위까지 확장된다. 볼트(20)는 지지 디스크(17)의 만곡 및/또는 팽창이 방지되도록 지지 링-형상 지지 디스크(17)의 외주에 근접하여 제공된다.

상기와 같이 설명 및 예시된 구조에서, 지지 디스크(17)만 변위 및/또는 조정하게 되면 코어(1)에 대한 자신의 축방향 위치를 변경시키지 않고 인접하는 링(8)을 확장시킨다. 확실한 확장, 예를 들면 링(8)을 반경방향 및/또는 원주반향으로 확실하게 늘어나도록 하기 위하여, 링을 코어(1)에 부착시키는 볼트(20)를링(8)과 코어(1) 사이가 확실하게 밀봉될 수 있을 정도까지 조이기만 하면 되지만, 큰 힘이 가해질 때 코어(1)의 외측면과 접하는 링(8)의 내측면(15)은 슬라이딩할 수 있다.

본 발명에 따른 구조의 특별한 장점은 주조 롤 모면(generatrix)의 형상을 계획 및/또는 현재의 주조 및/또는 응고 조건의 함수로서 설정할 수 있으므로 각각 적절하고 또한 여전히 허용가능한 스트립 두께 횡단면이 회전 및 연삭과 같은 복잡한 기계 가공 공정없이 에지 영역에 생성될 수 있다. 특히 맨틀(2) 상의 크롬층과 같은 매우 단단한 얇은 표면층(5)의 경우, 이것은 각각의 기계 가공 형상의 설정에는 맨틀(2) 상의 새로운 층을 또한 필요로 할 수 있다는 것이 커다란 장점이다. 또한, 기계 가공 형상 설정에는 주조 롤의 필요한 교체를 할 수 있도록 설비를 정지시키는 기간이 필요할 수 있다. 또한, 여러 쌍의 주조 롤을 보관하는 것이 필요할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면 투자 및 보관 비용이 더 적게 드는 동시에 설비의 정지 기간도 줄어들게 된다.

Claims (9)

1. 얇은 스트립 주조 설비용, 특히 얇은 띠강(strip of steel)의 연속 주조용 주조 롤에 있어서,

   본래 원통형인 코어(1),

   적어도 하나의 외부층(5)이 선택적으로 제공되는 구리 또는 구리 합금 맨틀(2),

   내부 냉각 시스템(4), 및

   전방 단부 영역(7)의 주조 롤 아우트라인을 조정하는 조정 수단(8, 17, 20)을 포함하고,

   상기 조정 수단(8, 17, 20)은 주조 롤의 전방 단부 영역 각각에 상기 주조 롤의 길이방향으로 조정가능한 지지 디스크(17)를 가지고, 상기 지지 디스크(17)를 반경방향으로 둘러싸는 링(8)과 결합되며 주조 롤의 전방 단부 영역 내부로부터 상기 맨틀(2)과 접하고,

   상기 링은 주조 롤의 길이방향으로 코어(1)에 견고하게 부착되는

   주조 롤.
2. 제1항에 있어서,

   상기 링(8)은 개스킷(10, 13)에 의하여 상기 맨틀(2) 및 코어(1)에 대하여 밀봉되는 주조 롤.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 지지 디스크(17)는 그 외주면에는 그 내주면(16)의 링(8)에 제공된 역 원뿔대면과 접하는 원뿔대면(18)을 구비하는 주조 롤.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 지지 디스크(17)를 상기 주조 롤의 길이방향으로 조정하기 위하여, 상기 지지 디스크(17)의 외주에 근접하여 복수의 볼트(20)가 배치되어 상기 볼트의 도움으로 상기 지지 디스크(17)가 상기 코어 대하여 조정가능한 주조 롤.
5. 제4항에 있어서,

   상기 볼트는 상기 코어(1)에 배열된 막힌 구멍(19) 내에 나사로 조여지는 주조 롤.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 지지 디스크(17)는 링 너트에 의하여 상기 주조 롤의 길이방향으로 상기 코어(1)에 대하여 조정가능한 주조 롤.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 지지 디스크(17)는 상기 주조 롤의 길이방향으로 상기 코어(1)에 대하여 유압으로 조정가능한 주조 롤.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 링(8)은 상기 주조 롤의 길이방향으로 전방 단부 영역으로부터 자신의 중앙으로 최대 75mm, 바람직하게 50mm, 특히 바람직하게 35mm까지 연장되는 주조 롤.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 맨틀(2)은 상기 링(8)과 접촉하는 자신의 전방 단부 영역(7)의 두께가 50mm 이하인 주조 롤.