KR200294375Y1 - 박판주조기용주조롤 - Google Patents

Abstract

본 고안은 박판주조기에 채용되는 주조롤에 관한 것으로, 보다 상세히는 박판주조공정에서 롤표면에 홈을 형성하여 주편표면에 생성된 거북등무늬의 가장자리에 발생하는 주편의 표면균열을 방지할수 있는 박판주조기용 주조롤에 관한 것이다.

본 고안은 냉각수가 흐르는 한쌍의 주조롤(3)상부에 노즐(1)을 통해 용강(2)을 공급하고, 상기 주조롤(3) 사이로 용강(2)을 통과시켜 주편(5)을 주조하는 박판주조기에 있어서, 상기 주조롤(3)의 표면전체에 0.5mm 내지 5mm 의 반경(R), 0.2mm이상의 폭(D), 30㎛ 내지 100㎛의 깊이(Y)로 내원(15)과 외원(14)을 갖추고, 상기 외원(14)사이의 거리(L)를 0.5mm 이상으로 하는 환고리형의 홈(13)을 함몰형성하는 박판주조기용 주조롤를 제공한다.

본 고안은 주조롤 표면전체에 특성형상을 갖는 환고리형의 홈을 가공하여 주편표면에 생성되는 거북무늬의 크기 및 분포를 조절함으로서 거북무늬의 크기가 커져 그 가장자리에 주로 발생하는 주편의 표면균열을 방지하여 우수한 품질의 박판을 제조할 수 있다.

Description

박판주조기용 주조롤{CASTING ROLL FOR STRIP CASTER}

본 고안은 박판주조기에 채용되는 주조롤에 관한 것으로, 보다 상세히는 박판주조공정에서 롤외주면에 홈을 형성하여 주편표면에 생성된 거북등무늬의 가장자리에 발생하는 주편의 표면균열을 방지할수 있는 박판주조기용 주조롤에 관한 것이다.

일반적으로 박판을 연속하여 주조하는 공정은 용융금속으로부터 최종 제품을 직접 주조하는 공정으로서, 중간 공정들을 대폭 생략하여 경량화된 설비로 재래식 철강 공정에 비해 생산 원가를 크게 줄일수 있을 뿐만 아니라, 재래식 공정으로 제조하기 힘든 난가공성 제품의 생산도 가능하게 하는 것이다.

이러한 박판연속주조공정에 채용되는 박판주조기(10)는 도 1에 도시한 바와같이, 냉각수로 수냉되는 두 개의 원통형 주조롤(3)을 서로 반대 방향으로 회전시키면서, 상기 주조롤(3)사이로 노즐(1)을 통해 용강(2)을 공급하여, 용강풀을 형성시키고, 상기 용강(2)이 주조롤(3)의 외주면에서 응고되며 이렇게 응고된 두 개의 응고쉘(shell)(4)이 상기 주조롤(3)사이를 통과하면서 합쳐져 일정두게를 갖는 주편(5)을 형성하여 박판을 연속하여 제조한다. 여기서, 일반적인 연속주조공정에 비해서 후처리 공정을 적게 거치게 하기 위해서 상기 박판주조기(10)로서 제조된 주편(5)의 표면품질은 매우 중요한 요소이다.

이에 따라, 상기 주편(5)의 표면품질을 보다 향상시키기 위하여 많은 방법들이 제안되어 왔다. 이러한 방법들 중에는 용강을 공급하는 노즐의 적정화, 용강 표면의 요동을 억제하는 방법, 용강표면에 산화물이 혼입되는 것을 방지하는 방법, 주조롤의 압하력을 적정하게 하는 방법등이 제시되고 있으며, 이와 더불어 주조롤(3)의 외주면에 홈(dimple)을 가공하여 주편표면의 품질을 향상시키는 방법이 제시되고 있다.

이러한 홈이 없이 매끈한 외주면을 가진 주조롤(3)을 이용하여 박판을 주조하는 경우, 용강토출의 불균일 또는 용강표면의 요동등에 의해 주조롤(3)과 응고쉘(4)사이의 접촉이 불균일하게 되고, 이때, 응고가 느린 부분의 응고쉘(4)은 매우 얇게 된다. 이러한 불균일한 크기는 일정하지는 않으나, 유효직경이 수 mm 에서 수십 mm 까지 형성된다.

상기와 같은 응고불균일에 의해서 응고속도 및 냉각속도가 다르게 되면, 응고가 빠른 부분 즉, 용강(2)과 주조롤(3)사이의 접촉이 양호한 부분에서 발생하는 수축스트레인(strain)이 응고가 늦은 부분, 즉 용강(2)과 주조롤(3)사이의 접촉이 불량한 부분에 집중되게 되어, 이부분에 인장스트레인이 집중하여 걸리게 되는데, 특히 응고가 느린 부분은 유효직경 수 mm 또는 수십 mm 내의 수축스트레인에 의한 인장스트레인이 집중되므로 주편(5)의 표면에 균열이 발생할 가능성이 매우 높다. 이때의인장스트레인의 집중량은 응고불균일이 발생하는 부위의 유효직경의 크기 및 불균일도에 의해서 결정된다.

상기와 같이, 연속주주된 주편(5)표면에 균열이 발생하는 원인은 주조롤(3)표면에 형성된 응고 쉘(4)이 냉각하면서 발생하는 수축스트레인(strain)임에 따라, 이러한 수축 스트레인에 의해 응고쉘(4)사이가 찢어져 생성된 것이 주편표면의 균열현상이다.

따라서, 이러한 수축 스트레인을 흡수하기 위해서는 작은 범위에서 응고 불균일이 형성되도록 하는 것이 필요하다. 즉, 이러한 주편표면의 균열을 방지하기 위해서 주조롤(3)의 외주면에 홈(11)을 가공하게 되는데, 수축 스트레인을 효과적으로 흡수하도록 종래에 사용하는 방법을 도 2(a)(b)에 표시하였다.

상기 주조롤(3)을 구성하는 롤몸체(3b)의 외주면(3a)에 용강(2)의 응고를 지연하도록 형성되는 홈(11)이 점(Point)식으로 갖추어져 주조되는 주편(5)표면 전체에 분포하여, 상기 홈(11) 사이의 응고가 빠른 부위에서 발생하는 수축 스트레인을 흡수하는 것이다.

그러나, 이러한 방법은 응고 지연부인 상기 홈(11)이 점식으로 분포하여 응고 스트레인을 흡수하는데 효과적이지 못하기 때문에 미세한 주편(5)표면에 균열이 발생하거나 또는 거북등 무늬가 일정 크기 이상으로 발생하여 거북등 무늬의 가장자리에 균열이 발생한다. 여기서, 상기 거북등무늬의 크기는 일반적인 STS 304 박판을 주조하는 박판주조기에서는 10mm이하의 유효직경으로 되어야 하지만, 용강(2)과 주조롤(3)의 외주면(3a)이 접촉할 때 비정상적으로 접촉하거나, 용강(2)표면의 산화물이 혼입될 경우에는 거북등 무늬의 크기가 유효직경이상인 10mm이상으로 되거나, 또는 거북등무늬의 형상이 세로로 늘어진 형상이 되어 주편(5)표면의 균열을 더욱 가중시키는 문제점이 있었다.

또한, 미국특허 4887662호에서는 주조롤(3)의 외주면에 직경 0.1 내지 1.2 mm, 깊이 5 내지 100 ㎛ 로 이루어진 원 또는 타원형상의 홈을 규칙적으로 배치하고, 상기 홈에 의해서 형성되는 요철사이의 간격을 요철의 직경크기에 따라 배치하였으며, 상기 요철의 면적율을 5 내지 40mm 의 조대한 파장(macro wave)으로 20 내지 30% 로 변환시켜 주편품질에 악영향을 미치는 균열을 방지하였다.

일본국 특개평 5-261487 호에서는 주조롤(3)의 외주면에 직경 0.1mm 이하, 깊이 20 내지 300 ㎛ , 홈간격 100 내지 350 ㎛ 을 가지는 패턴 A(pattern A)와 직경 0.2mm, 깊이 30 내지 100 ㎛ , 홈간격 0.35 내지 1mm을 가지는 패턴 B(pattern B)를 형성하여 주편품질에 악영향을 미치는 균열을 방지하고자 하였다.

일본국 특개평 8-290245에서는 샌드블라스트방법을 이용하여 주조롤(3)의 외주면에홈을 가공하여 주편(5)의 균열을 방지하였다.

미국 특허 5227251호 에서는 주조롤의 외주면에 홈을 가공한 경우 용강의 가열도를 조절하여 주편(5)에 발생하는 거북등무늬의 크기를 줄여서 이에 발생하는 주편표면의 균열을 방지하였다.

상기와 같은 거북등무늬는 어떠한 주조롤(3)의 외주면(3a)의 홈조건에서도 발생하며, 이러한 거북등무늬의 크기가 클경우에 거북등무늬의 가장자리에서 주편표면의 균열이 발생하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 그 목적은, 주조롤 외주면전체에 특성형상을 갖는 환고리형의 홈을 가공하여 주편표면에 생성되는 거북무늬의 크기 및 분포를 조절함으로서 거북무늬의 크기가 커져 그 가장자리에 주로 발생하는 주편의 표면균열을 방지하여 우수한 품질의 박판을 제조할 수 있는 박판주고기용 주조롤을 제공하고자 한다.

도 1은 일반적인 박판주조기를 도시한 개략도.

도 2(a)는 종래기술에 따른 주조롤 외주면에 형성되는 홈을 확대도시한 부분상세도,

도 2(b)는 종래기술에 따른 주조롤 외주면에 형성되는 홈을 확대도시한 평면도와 종단면도,

도 3(a)은 본 고안에 따른 박판주조기용 주조롤의 외주면에 형성되는 홈을 확대도시한 부분상세도,

도 3(b)는 본 고안에 따른 박판주조기용 주조롤의 외주면에 형성되는 홈을 확대도시한 평면도와 종단면도.

* 도면의 주요부위에 대한 부호의 설명 *

1 ....... 노즐 2 ........ 용강

3 ....... 주조롤4 ........ 응고쉘

5 ....... 주편13 ...... 환고리형 홈

14 ....... 외원15 ...... 내원

R ........ 반경D ........ 폭

Y ........ 깊이 L ........ 거리

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 고안은,

냉각수가 흐르는 한쌍의 주조롤상부에 노즐을 통해 용강을 공급하고, 상기 주조롤 사이로 용강을 통과시켜 주편을 주조하는 박판주조기에 있어서,

원통형 롤몸체의 외주면전체에 0.5mm 내지 5mm의 반경, 0.2mm이상의 폭, 30㎛ 내지 100㎛의 깊이로 내원과 외원을 갖추고, 상기 외원사이의 거리를 0.5mm 이상으로 하는 환고리형의 홈을 함몰형성함을 특징으로 하는 박판주조기용 주조롤을 마련함에 의한다.

이하, 본 발명에 대해서 보다 상세히 설명한다.

도 3(a)는 본 고안에 따른 박판주조기용 주조롤의 외주면에 형성되는 홈을 확대도시한 부분상세도이고, 도 3(b)는 본 고안에 따른 박판주조기용 주조롤의 외주면에 형성되는 홈을 확대도시한 평면도와 종단면도이다.

본 고안에 따른 박판주조기용 주조롤(30)은 도 3(a)(b)에 도시한 바와같이, 용강이 접하여 냉각되면서 응고쉘(4)과 접하는 원통형 롤몸체(30b)의 외주면(30a)전체에 환고리형의 홈(13)을 함몰형성함으로서 주편(5)표면에 생성되는 거북등무늬의 크기를 한정시켜 거북등무늬의 가장자리에 발생하던 균열을 방지하여 우수한 품질의 박판을 제조하는 것이다.

상기 주조롤(30)을 구성하는 원통형 롤몸체(30b)의 외주면(30a)전체에 함몰형성되는 환고리형의 홈(13)은 내원(15)과 외원(14)을 동일한 중심을 기준으로 하여 각각 형성되는바, 이러한 내원(15)의 반경(R)은 0.5 내지 5mm 이고, 상기 내원(15)과 외원(14)사이의 폭(D)은 0.2mm이상이며, 상기 내원(15)과 외원사이에 환고리형으로 함몰되는 홈(13)의 깊이(Y)는 30 내지 100㎛ 로 갖추어진다.

여기서, 상기 내원(15)의 반경(R)은 주편표면에 형성되는 거북등무늬의 크기를 규정하는 역할을 하며, 상기 거북등무늬의 최대 반경을 5mm 이하로 한정하고, 최소반경을 0.5mm 로 한정하도록 0.5 내지 5mm 의 크기로 갖추어는 것이 좋다.

그리고, 함물형성되는 상기 홈(13)은 포토에칭(photo-etching)방법으로 롤몸체(30b)의 외주면(30a)에 함몰형성되어 이에 용강이 들어가 응고 지연효과를 유발하는 부위로서, 이러한 홈(13)의 폭(D)크기는 홈(13)을 가공할 때 포터에칭가공방법으로 가공할수 있는 크기이상이 되어야 함에 따라, 상기 내원(15)과 외원(16)사이에 측정되는 폭(D)은 0.2mm 이상이어야 한다.

또한, 상기 홈(13)의 깊이(Y)는 용강(2)이 상기 홈(13)에 들어가 응고지연을 일으키는 작용을 할수 있도록 최소의 깊이가 30㎛ 이상이고, 주조된 주편(5)의 표면조도를 너무 높게 하지 않게 하는 최대의 깊이가 100㎛ 이하임에 따라, 상기 롤몸체(30b)의 외주면(30a)에 함몰형성되는 홈(13)의 깊이는 30 내지 100㎛ 으로 하는 것이 가장 바람직하다.

그리고, 인접한 환고리형 홈(13)과 또다른 홈(13)사이는 인접하는 외원(14)사이의거리(L)로 측정되는바, 상기 거리(L)는 홈(13)사이의 간격이 작을 경우에는 상기 홈(13)사이 전체표면이 응고지연부로 작용하여 주편(5)표면의 균열을 조장할수 있기 때문에, 0.5mm 이상으로 한다.

상기와 같은 환고리형의 홈(13)을 한쌍의 주조롤(30)의 외주면(30a)전체에 형성하여 주편(5)을 주조하고자 하는 경우, 상기 주조롤(30)을 서로 반대 방향으로 회전시키면서, 상기 주조롤(30)사이로 용강(2)을 공급하여 용강풀을 형성시키고, 상기 용강(2)은 주조롤(30)의 외주면(30a)에서 응고되며, 응고된 두 개의 응고쉘(shell)(4)은 상기 주조롤(30)사이를 통과하면서 합쳐져 일정두게를 갖는 주편(5)을 주조하여 박판을 제조하는 것이다.

이때, 상기 주조롤(30)의 외주면(30a)에 접하는 용강(2)은 함몰형성된 홈(13)의 내,외원(14)(15)사이로 유입되어 응고가 지연됨과 동시에 수축스트레인이 분산되면서 냉각되고, 상기 주조롤(30)사이를 통과하여 주조되는 주편(5)의 표면에 형성되는 거북등무늬의 크기는 상기 홈의 내원(15)의 반경(R) 또는 상기 외원(14)의 반경 즉, 상기 내원(15)의 반경(R)과 폭(D)을 합친 크기로 한정되어 비정상적으로 큰크기의 거북등무늬가 생성되지 않기 때문에, 거북등 무늬의 가장자리에 생성되는 주편표면의 균열이 없어지게 된다.

상술한 바와같은 본 고안에 의하면, 원통형 롤몸체(30)의 외주면(30a)전체에 내,외원(14)(15)을 갖는 환고리형의 홈(13)을 함몰형성함으로서 주조롤(30)사이를 통과하면서 주조되는 주편(5)에 생성되는 거북등무늬의 크기를 상기 내원(15)의 반경(R)과 외원(14)의 반경(R+D)사이의 크기로 한정할수 있기 때문에, 거북등 무늬의 가장자리에 발생하는 균열을 방지하여 우수한 품질의 박판을 생산할수 있는 효과가 얻어진다.

Claims (1)

1. 냉각수가 흐르는 한쌍의 주조롤(30)상부에 노즐(1)을 통해 용강(2)을 공급하고, 상기 주조롤(30) 사이로 용강(2)을 통과시켜 주편(5)을 주조하는 박판주조기에 있어서, 원통형 롤몸체(30a)의 외주면(30a)전체에 0.5mm 내지 5mm 의 반경(R), 0.2mm이상의 폭(D), 30㎛ 내지 100㎛의 깊이(Y)로 내원(15)과 외원(14)을 갖추고, 상기 외원(14)사이의 거리(L)를 0.5mm 이상으로 하는 환고리형의 홈(13)을 함몰형성함을 특징으로 하는 박판주조기용 주조롤.