KR200278300Y1 - 금속박판제조용턴디쉬 - Google Patents

Abstract

본 고안은 급속박판의 제조를 위한 용탕을 공급하는 금속박판제조용 턴디쉬에 관한 것으로서,

용탕공급가이드(10)측으로부너 주조롤측으로 하향경사를 가지도록 된 턴디쉬 바닥(1)에 폭방향으로 연속된 홈(2)(3)을 길이방향에 다수개 형성하고, 상기 홈(2)(3)의 직상부에 하단부가 위치하는 용탕 조절벽(7)(8)이 턴디쉬 커버(8)에 갖추어짐을 특징으로 하여,

필터가 부착된 용탕 조절벽에 의해서 용탕의 두께조절은 물론 용탕내로 흐르는 미량의슬라그를 제거하고 주조초기 턴디쉬 팁에서의 용탕공급이 턴디쉬폭을 완전히 채우도록 하여 주조의 효율성을 높이고 주조되는 박판에 혼입되는 슬라그를 줄이도록 한다.

Description

금속박판제조용 턴디쉬{Tundish for manufacturing strip}

본 고안은 금속박판의 제조를 위한 용탕을 공급하는 턴디쉬에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단롤 또는 쌍롤법에 의해 용융금속으로부터 직접 얇은 박판을 제조하기 위하여 용융금속을 주조롤에 공급할 때 혼입되는 슬라그를 효과적으로 제거하고 넓은 폭에 걸쳐 용탕을 균일하게 퍼지게 하며 표면이 깨끗하고 폭방향에 걸쳐 두께가 균일한 금속박판을 제조할 수 있도록 한 금속박판제조용 턴디쉬에 관한 것이다.

일반적으로 용융금속으로부터 1mm 두께 이하의 금속박판을 제조하기 위하여는 금속의 융점보다 충분히 높은 온도로 가열한 다음, 용탕공급장치인 턴디쉬를 통해 회전하는 주조롤의 표면과 용융금속이 접촉하도록 공급하여야 한다.

이때에 사용되는 턴디쉬는 용해로로부터 공급되는 용탕을 일정한 온도로 유지시키며 용탕내 혼입되는 슬라그 및 기타 게재물이 주조기에 혼입되지 않도록 슬라그를 제거하는 기능과, 주조속도에 맞추어 용탕을 일정한 속도로 공급하는 역할, 그리고 목적하는 넓은 폭의 금속박판이 형성되도록 주조롤과 용탕이 접촉하기 전에 넓은 폭으로 퍼지게 하는 역할을 하게 된다.

연속주조용 몰드(Mold)를 사용하는 일반 연속주조법과 쌍롤을 사용하는 박판주조법의 턴디쉬에서는 단위시간당 일정면적을 통해 공급되는 용탕의 양이 많고 턴디쉬에서의 용탕내 슬라그가 부상할 시간적 여유가 있어 용강내에서 부상한 슬라그를 용이하게 제거할 수 있기 때문에 주조되는 박판에 혼입되는 슬라그량이 비교적 적고 턴디쉬 바닥에 흐르는 용탕의 두께보다는 주조속도에 맞추어 단위시간당 공급되는 용탕량이 중요한 요소가 된다.

그러나, 단롤법을 사용하여 1mm 두께 이하의 금속박판을 금속융체로부터 제조하게 될 때에는 일정온도로 유지되는 용탕을 가능한 얇고 균일한 두께로 넓은 면적에 걸쳐 주조롤에 공급하여야 하기 때문에 용탕의 공급속도가 빠르게 되고 혼입되는 슬라그를 부상시켜 제거할 시간적인 여유가 적고 일정폭에 걸쳐 공급되는 용탕의 적은 두께 편차에서도 형성되는 스트립 폭방향으로의 큰 두께편차를 일으키기 때문에 균일한 용탕공급조절이 필요하게 된다.

따라서, 종래의 단롤법에 의한 박판제조용 턴디쉬에서는 이러한 기능과 목적을 달성하기 위해 미국특허 제 4,945,974호와 같이 턴디쉬 팁(Tip) 부분에 용탕의 두께를 일정하게 유지하기 위해 탑롤(Top Roll)을 사용하였고 용탕의 흐름과 용탕공급시 탕면의 요동에 의한 일시적인 용탕두께변화를 방지하기 위하여 편평한 턴디쉬 바닥면에서 일정한 틈을 유지시키며 형성시킨 칸막이들을 이용하였다.

그리고, 또다른 미국특허 제 5,063,989호에서는 턴디쉬를 밀폐형으로 만든 다음 턴디쉬 팁부분에 일정한 틈을 만들어 용탕의 흐름을 조절하고 용탕의 공급은 턴디쉬 바닥면에 근접하도록 중공 원통형을 통해 공급하며 작은 용탕저장조를 형성시켜 균일한 용탕공급이 되도록 하였다. 후면에는 용탕이 과잉공급되었을 경우 넘어서(overflow) 배출될 수 있도록 출구를 형성하였고 바닥면에는 개폐할 수 있는 출구를 형성하여 잔류한 용탕을 배출할 수 있도록 하였다.

한편, 또다른 미국특허 제 4,751,957호에서는 턴디쉬팁의 상면에 위치하도록 가스노즐을 설치하였다. 가스노즐은 턴디쉬 폭의 길이만큼의 슬릿을 갖도록 하고 그러한 슬릿을 통해 주조시 질소 또는 아르곤과 같은 불활성가스를 일정한 압력으로 턴디쉬팁에서 주조되는 용탕 상면을 덮도록 공급하여 용탕표면의 산화방지를 목적으로 하였고, 역시 상기 제 4,945,974호에서와 같이 평면의 턴디쉬바닥면으로부터 용탕이 흐를 수 있도록 일정한 틈을 유지시키며 형성시킨 용탕칸막이들을 이용하여 용탕공급에 따른 난류와 파동을 안정시키고 균일한 용탕공급두께를 조절하도록 하였다.

상기 미국특허 제 4,945,974호와 같이 턴디쉬 팁부분에 용탕의 두께를 일정하게 유지하기 위해 탑롤을 사용하는 경우 탑롤의 상하 조절에 의하여 용탕두께를 조절할 수는 있지만, 초기 주조에 있어서 실제적으로 철계합금과 같은 고융점 합금을 주조할때는 탑롤이 용강온도에 근접하도록 충분한 온도로 예열되지 못하기 때문에 탑롤 자체가 용강의 두께조절기능 이전에 급냉요소로 작용하여 용강의 응고에 의한 턴디쉬 팁 막힘을 초래할 수 있다. 또한 탑롤이 턴디쉬 팁 직상단에 위치하게 되므로 주조전 턴디쉬 팁의 충분한 예열에 장애되는 요소로 작용하고 있다.

그런데, 편평한 턴디쉬 바닥면으로부터 일정한 틈을 유지시키며 설치되는 용탕 칸막이는 용탕공급시 탕면파동을 완화시키고 용탕의 두께를 조정할 수 있는 기능은 하지만 용탕중에 혼입되어 내부적으로 빠르게 흐르는 미량의 슬라그는 제거하지 못하는 단점이 있고 턴디쉬 팁 부분에서 턴디쉬 폭이 넓어지는 경우 얇은 두께로 흐르는 용탕이 주조 초기부터 턴디쉬 폭을 채울 수 없는 문제점이 있다.

그리고, 상기 미국특허 제 5,063,989호에서는 턴디쉬를 밀폐형으로 만든 다음 턴디쉬 팁부분에 일정한 틈을 만들어 용탕의 흐름을 조절하는 것으로 턴디쉬 팁에 일정한 틈을 형성시키고 직,후방의 용탕높이를 일정하게 유지시키면 비교적 균일한 용탕두께를 유지할 수 있는 방법이다.

한편으로 주조되는 물질의 융점이 낮고 용융상태에서 유동성이 높은 재료일때는 유용하겠으나 주조되는 재료의 융점이 높고 용융상태에서도 점도가 큰 재료를주조하는데 있어서는 턴디쉬 자체의 구조에 있어서 예열의 문제가 발생한다.

그리고, 팁부분에서의 과잉응고현상으로 팁부분에서의 막힘을 조래할 수 있고 주조종료시 잔류용탕이 턴디쉬 팁부분에서 넓은 면적이 주조롤 표면에 접하도록 되어 있기 때문에 용탕의 응고시 회전중인 주조롤 표면에 물리적인 결함을 만들 수 있다. 용강중에 혼입되는 슬라그는 턴디쉬팁 직후방에 위치한 저장조에서 슬라그가 부상하여 부분적으로 제거되는 효과를 볼 수 있으나 용강 중심으로 흘러 턴디쉬팁으로 직접 공급되는 용강중 슬라그는 제거하기가 곤란하다.

즉, 이러한 종래기술에 의하면, 단롤법에 의한 박판 제조공정에서는 미량 또는 미립의 슬라그라도 공급되는 용탕중에 혼입되면 주조된 금속박판의 이상표면조도 및 폭방향의 큰 두게편차를 유발하고 있고 또한 턴디쉬팁의 부분에 초기 예열온도가 낮은 경우 철계합금같은 고융점합금의 용탕은 초기 턴디쉬 팁 부분에서의 급격한 온도하락으로 주조롤과 접하여 얇은 스트립을 형성하기 직전 응고되어 턴디쉬가 막히는 결과를 초래하고 있는 문제점을 가지는 것이다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 여러 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 그 목적은, 용탕내 슬라그를 효과적으로 제거하고 주조 초기부터 일정한 용탕두께로 넓은 폭에 걸쳐 공급할 수 있고 턴디쉬팁에 대한 초기예열을 효과적으로 할 수 있는 금속박판 제조용 턴디쉬를 제공하는 데에 있다.

도 1은 본 고안에 따른 금속박판제조용 턴디쉬를 도시한 개략 구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 ... 턴디쉬 바닥

2,3 ... 홈

4 ... 세라믹 필터

5 ... 평면부

6,7 ... 용탕조절벽

8 ... 턴디쉬 덮개

9 ... 예열용 구멍

10 ... 용탕공급가이드

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 고안은, 금속박판의 제조를 위한 용탕을 공급하는 턴디쉬에 있어서, 용탕공급가이드측으로부터 주조롤측으로 하향경사를 가지도록 된 턴디쉬 바닥에 폭방향으로 연속된 홈을 길이방향에 다수개 형성하고, 상기 홈의 직상부에 하단부가 위치하는 용탕조절벽이 턴디쉬 커버에 갖추어 지고, 상기 용탕공급가이드측의 용탕조절벽 하단부에는 슬라그 제거 및 용탕분산을 위한 세라믹필터가 부착되고, 상기 턴디쉬 바닥의 주조롤측 단부는 적정길이를 가지는 평활면인 턴디쉬 팁 평면부로 구성된 금속박판제조용 턴디쉬를 마련함에 의한다.

이하, 본 고안을 첨부된 도면에 의하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안에 의한 금속박판 제조용 턴디쉬를 도시한 개략 구성도로서, 용탕공급가이드(10)측으로부터 일정한 하향경사를 가지도록 기울기를 형성한 턴디쉬 바닥(1)의 적정부에 폭방향으로 연속되는 오목한 홈(2)(3)을 형성하고, 이러한 홈(2)(3)은 길이방향에 다수개 갖춘 턴디쉬 본체와, 슬라그 제거용 필터(4)를 하단부에 갖춘 용탕 조절벽(6)(7)을 형성하여 턴디쉬 본체를 덮고 있는 턴디쉬 커버(8)로 이루어진다.

바닥에 둥근홈을 가지는 턴디쉬 본체와 슬라그 제거용 필터 및 용탕조절벽이 부착된 턴디쉬 커버에 대하여 보다 상세하게 설명하면, 먼저 턴디쉬 본체는 도면에서 나타낸 바와같이 직사각형의 용기모양으로 이루어져 단변중 한쪽면이 열리게 한 상태에서 열린변을 턴디쉬 팁으로 하고 닫힌 단변을 용탕이 공급되는 후면으로 구성한다.

이러한 직사각형 바닥은 용탕흐름의 안정성 등을 위하여 턴디쉬 팁 끝단에서부터 턴디쉬 후면방향으로 일정거리 약 10-50mm 정도 길이 수평을 유지하도록 된 턴디쉬 팁 평면부(5)를 형성하고, 그 이후로는 후면 끝까지 약 5-15°로 후면이 높아지도록 기울기를 형성시킨 바닥(1)을 갖춘다.

이렇게 기울기를 갖는 턴디쉬 바닥(1)에는 턴디쉬 팁 부분에서부터 후면쪽으로 수평으로 형성된 턴디쉬 팁 평면부(5)를 약 10-30mm 범위의 길이로 유지하다가 후면쪽으로 기울기가 시작되는 지점에서 턴디쉬 폭방향으로 바닥에 둥근홈(3)을 형성하고, 그 지점과 턴디쉬 후면 끝과의 중간 지점에 역시 턴디수 폭방향으로 둥근홈(2)을 형성한다.

상기 둥근홈(2)(3)을 형성하는데 있어 최초의 바닥면과 둥근홈의 면이 만나는 모서리 부분은 용탕의 흐름이 원할하게 이루어질 수 있도록 둥글게 형성하는 것이 바람직하다.

상기 턴디쉬 커버(8)는 턴디쉬 외벽을 포함하는 폭과 같은 넓이의 폭과, 턴디쉬 바닥에 형성시킨 둥근홈(2)(3) 사이의 거리보다 큰 길이를 가지는 판재형상으로 이루어지고, 이러한 턴디쉬 커버(8)의 하부면에는 턴디쉬 바닥(1), 특히 홈(2)(3)이 위치하는 부분으로 일정길이 연장되는 용탕조절벽(6)(7)이 일체로 고정되는 바, 상기 용탕조절벽(6)(7)은 턴디쉬 바닥(1)에 형성시킨 둥근홈(2)(3)과 같은 간격 및 같은 폭으로 그 폭이 설정되고, 길이는 용탕조절벽(6)(7)을 턴디쉬 커버(8)에 고정 부착시켜 턴디쉬 커버(8)를 턴디쉬 본체에 덮었을 경우 홈을 갖지 않는 최초의 턴디쉬 바닥(1)으로부터 약 5-15mm 간격을 유지하도록 형성한다.

그리고, 상기 각 용탕 조절벽(6)(7) 사이의 공간중에는 턴디쉬 커버(8)가 덮여진 상태에서 턴디쉬 내부를 가스 불꽃으로 예열할 수 있도록 관통된 구멍(9)을 형성하고, 상기 용탕조절벽(6)(7)중 턴디쉬 후면에 위치한 용탕조절벽(7)의 끝단에는 알루미나 또는 지르코니아 같은 세라믹필터(4)를 용탕조절벽(7)의 끝단 두께와 동일한 두께로 부착시킨다.

물론, 이러한 세라믹필터(4)를 다른 용탕조절벽에 설치할 수도 있으나, 이러한 모든 범주도 본원고안의 기술적 구성에 포함된다.

상기한 같은 구성으로 된 본 고안의 작용효과를 도 1에 의거하여 설명한다.

금속 스트립으로 만들고자 하는 종류의 금속을 용해한 후 융점보다 100-200℃ 범위로 초과가열한 상태로 유지한다.

턴디쉬는 밀폐된 턴디쉬 박스중에서 그리고 턴디쉬 커버(8)에 형성된 턴디쉬 예열구(9)를 통해서 턴디쉬 내부 및 외부, 용탕공급가이드(10)를 모두 주조되는 금속융점의 60-85% 되는 온도로 미리 예열한다.

준비된 용탕은 예열된 용탕공급 가이드(10)를 통해 턴디쉬 내부로 공급되는데, 상기 용탕공급가이드(10)를 통해 경사면을 가지는 턴디쉬 바닥(1)에 떨어진 용탕은 경사면을 따라 흘러내리며 1차적으로 용탕두께를 조절하고 난류를 완화시키는 역할을 수행하게 되는 상기 용탕조절벽(7)을 통과하게 되면서 1차적인 용탕의 두께가 조절되고 용탕공급시 발생하는 국부적인 난류가 완화된다.

1차 턴디쉬 바닥홈(2)을 따라 턴디쉬 폭만큼 충분한 용탕 공급폭을 형성한 후 턴디쉬의 2차 용탕두께 조절벽(6) 방향으로 용탕이 진행한다. 그리고, 상기 1차 용탕두께를 조절하고 난류를 완화시키는 용탕조절벽(7)의 끝부분에는 슬라그 제거용 세라믹 필터(4)가 설치되어 있어 초기에 공급되는 용탕중에 혼입되는 슬라그를 효과적으로 제거하고 용탕의 분산을 돕는다.

상기 2차 용탕조절벽(6)에 도착한 용탕은 용탕중 슬라그가 대부분 제거된 상태에서 2차적으로 용탕 두께가 조절됨과 동시에, 2차 턴디쉬 바닥홈(3)에서 턴디쉬 전체폭을 균일하게 채워지도록 재차 분산된 다음, 턴디쉬 팁 평면부(5)를 통해 균일한 두께로 흐르며 주조롤과 접촉하여 광폭의 균일한 두께의 금속스트립이 형성되게 된다.

물론, 본 고안에서는 상기 턴디쉬 바닥(1)에 형성한 홈의 형태를 둥근 형태로 기재하고 또한 도시하였으나, 이러한 형상만으로 제한하는 것은 아니며, 사각홈, 사다리꼴홈 또는, 삼각홈등 다양한 형태의 홈 형상도 본 고안의 범주에 속함은 물론이며, 상술하였듯이 홈의 개수 및 용탕 조절벽의 개수도 2개, 내지 그 이상으로 형성할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 본 고안에 의하면, 턴디쉬 바닥에 형성된 둥근홈과, 턴디쉬 커버에 형성된 용탕조절벽 및, 슬라그 제거용 필터가 부착된 금속 스트립 제조용 턴디쉬를 이용함으로서, 금속 스트립의 두께를 균일하게 하고 용탕중에 혼입될 수 있는 슬라그를 효과적으로 제거하여 스트립의 균일한 표면조도를 얻고 스트립의 표면결함 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 주조초기부터 소량의 용탕으로도 광폭의 금속 스트립을 쉽게 제조할 수 있는 효과를 가진다.

Claims (4)

1. 금속박판의 제조를 위한 용탕을 공급하는 턴디쉬에 있어서,

   용탕공급가이드(10)측으로부터 주조롤측으로 하향경사를 가지도록 된 턴디쉬바닥(1)에 폭방향으로 연속된 홈(2)(3)을 길이방향에 다수개 형성하고, 상기 홈(2)(3)의 직상부에 하단부가 위치하는 용탕조절벽(6)(7)이 턴디쉬 커버(8)에 갖추어 지고, 상기 용탕공급가이드측의 용탕조절벽(7) 하단부에는 슬라그 제거 및 용탕분산을 위한 세라믹필터(4)가 부착되고, 상기 턴디쉬 바닥(1)의 주조롤측 단부는 적정길이를 가지는 평활면인 턴디쉬 팁 평면부(5)로 구성된 것을 특징으로 하는 금속박판제조용 턴디쉬.
2. 제 1항에 있어서, 상기 홈(2)(3)과 바닥(1)의 연결부는 곡면으로 이루어짐을 특징으로 하는 금속박판제조용 턴디쉬.
3. 제 1항에 있어서, 상기 턴디쉬 커버(8)는 예열을 위하여 관통된 구멍(9)을 갖춤을 특징으로 하는 금속박판제조용 턴디쉬.
4. 제 1항에 있어서, 상기 턴디쉬 바닥(1)에 형성된 홈의 하나와 그 홈의 위치에 설치되는 용탕조절벽은 경사부와 평면부(5)가 만나는 지점에 갖추어짐을 특징으로 하는 금속박판제조용 턴디쉬.