KR20030013706A - Apparatus for supplying shielding gas on strip casting rolls - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 철 및 비철금속과 그 합금을 용탕에서 직접 박판(STRIP)으로 제조하는 쌍롤식 박판주조기(STRIP CASTING APPARATUS)에 관한 것으로 보다 상세히는, 주조롤의 폭방향으로 용강의 재산화를 방지하기 위해 공급하는 불활성 가스의 압력분포를 롤폭방향으로 다르게 조절토록 함으로서, 주조시 박판 엣지에 발생하는 이상 응고현상(응고지연)을 보상하여 주조된 박판의 품질을 가일층 향상시키는 한편, 주조롤의 내구성도 확보할 수 있도록 한 쌍롤형 박판주조기의 쉴딩가스 공급장치에 관한 것이다.The present invention relates to a twin roll sheet casting machine (STRIP CASTING APPARATUS) for manufacturing ferrous and non-ferrous metals and their alloys directly in the molten metal (STRIP) to more specifically, to prevent reoxidation of molten steel in the width direction of the casting roll By adjusting the pressure distribution of the inert gas to be supplied in the roll width direction, it compensates for abnormal solidification phenomenon (coagulation delay) occurring at the edge of the sheet during casting, further improving the quality of the cast sheet and ensuring durability of the casting roll. The present invention relates to a shielding gas supply apparatus for a twin roll sheet casting machine.
일반적으로 박판(주편)의 주조방법에는 용강을 턴디쉬를 통하여 연속주조방법으로 슬라브를 제조하고, 이를 압연 및 사상작업을 거쳐 박판으로 제조하는 연속주조방법과, 회전하는 쌍롤에 직접용강을 주입하여 상기 롤을 통하여 슬라브의 압연 및사상작업없이 직접 박판을 제조하는 쌍롤식 박판주조방법이 있는데, 상기 후자는 연속주조방식의 여러공정을 거치지 않으면서도 박판을 직접 제조할 수 있어 원가측면에서 상당한 비용절감 및 공정을 줄일 수 있어 쌍롤식 박판주조방식에 많은 연구가 있어 왔다.In general, in the casting method of thin plate (casting), slab is manufactured by continuous casting method through molten steel, and the continuous casting method of manufacturing it into thin plate through rolling and finishing work, and directly injecting molten steel into the rotating double roll There is a twin-roll thin plate casting method for manufacturing a thin plate directly without rolling and imagining the slab through the roll. The latter can directly manufacture the thin plate without going through a number of processes of continuous casting method, thereby reducing the cost in terms of cost. And since the process can be reduced, there have been many studies on the twin roll type sheet casting method.
한편, 도 1에서는 이와 같은 일반적으로 알려진 쌍롤형 박판주조기(1)를 도시하고 있는데, 용강이 저장된 저장용기 즉, 턴디쉬(10)의 주입노즐(12)로부터 공급된 용강(m)이 서로 반대로 회전하는 주조롤(20)(20')과 엣지댐(30)으로 형성된 용탕풀(40)에서부터 주조롤(20)(20')을 통하여 주편(박판)(50)으로 주조한다.On the other hand, Figure 1 shows such a generally known twin roll type sheet casting machine (1), the molten steel is stored storage, that is, the molten steel (m) supplied from the injection nozzle 12 of the tundish 10 is opposite to each other Casting from the molten pool 40 formed of the rotating casting rolls 20, 20 'and the edge dam 30 to the cast (thin plate) 50 through the casting rolls 20, 20'.
이때, 상기 주조되는 주편(50)의 품질 및 형상은 응고가 개시되는 때에 용탕풀(40)의 탕면과 롤(20)(20')의 접점부분에서의 초기응고에 크게 영향을 받고, 따라서 대부분의 쌍롤형 박판주조기(1)에서는 보다 안정적인 롤-응고쉘의 응고계면을 형성시키기 위하여 용탕풀(40) 상부로 불활성가스를 이용한 탕면 분위기를 일정하게 유지시키는 도록 하는 것이다.At this time, the quality and shape of the cast slab 50 is greatly affected by the initial solidification at the hot water surface of the molten pool 40 and the contact portion of the rolls 20 and 20 'when solidification is started, and thus most of In the twin-roll type sheet caster (1) to maintain a constant surface of the hot water using an inert gas to the molten pool (40) in order to form a more stable solidification surface of the roll-solid shell.
그런데, 만약 상기와 같은 불활성가스를 통한 용탕풀 가스분위기를 유지하지 못하면, 스컴이나 스컬등이 탕면에 형성되면서 주조되는 주편에 혼입되어 결국에는 주편결함을 발생시키거나 또는 과도한 주조롤(20)(20')의 반발력등을 발생시켜 주편 품질에 상당한 악영향을 주게되는 것이다.However, if the molten pool gas atmosphere through the inert gas as described above is not maintained, scum or scull, etc. are mixed in the cast slab while being formed on the surface of the melt, and eventually cause cast defects or excessive casting rolls 20 ( 20 ') will cause a significant adverse effect on cast quality.
한편, 도 1에서는 이와 같은 용탕풀의 가스분위기를 유지하기 위한 탕면풀 가스공급장치(60)를 도시하고 있는데, 통상 불활성가스분위기의 유지는 턴디쉬(10)의 용강주입노즐(12)이 중앙부분을 통하여 삽입된 상태에서 밀봉이 될 수 있는 구조를 하는 것이다.On the other hand, Figure 1 shows a hot water pool gas supply device 60 for maintaining such a gas atmosphere of the molten pool, the maintenance of the inert gas atmosphere is usually the molten steel injection nozzle 12 of the tundish 10 It is to have a structure that can be sealed in the inserted state through the part.
이때, 불활성가스는 가스공급장치(60)의 상부 또는 측면에 설치된 가스관(62)을 따라 여러개가 설치된 공급관(64)을 통하여 불활성가스를 쉴딩장치 (60)의 하측으로 용탕풀(40)상에 주입시키게 되고, 상기 쉴딩장치(60)의 외곽으로상기 주조롤(20)(20')사이에는 가스의 외부 누출을 차단하기 위한 실링용 커튼(66)이 설치되어 가스분위기의 기밀을 유지하도록 한다.At this time, the inert gas on the molten pool 40 to the inert gas to the lower side of the shielding device 60 through the supply pipe 64 is installed along the gas pipe 62 installed on the top or side of the gas supply device (60). It is injected to the outside of the shielding device 60 between the casting rolls 20, 20 'is provided with a sealing curtain 66 for blocking the external leakage of the gas to maintain the air tightness of the gas atmosphere. .
한편, 이와 같은 가스공급장치(60)를 통하여 주입되는 불활성 가스는 통상적으로 아르곤 또는 질소중 하나를 사용하는데, 최종적으로 주편의 조성에 질소함유량이 문제가 되는 경우를 제외하고는 비교적 저렴한 질소를 통상적으로 사용한다.On the other hand, the inert gas injected through such a gas supply device 60 typically uses one of argon or nitrogen, and finally, relatively inexpensive nitrogen, except when nitrogen content is a problem in the composition of the cast steel. Used as
예를 들어, 스테인레스강인 STS304 강종은 강내부의 질소함량이 크게 문제가 되지 않기 때문에 주로 질소를 불활성가스로 사용하고 있는데, 이와 같은 STS 304 강은 질소에 대한 친화력이 큰 Cr 원소가 다량으로 포함되어 있어, 질소에 대한 흡수성이 크고, 이러한 성질이 용강(m)과 롤(20)(20') 경계면에서 만날 때 응고균일화 및 응고촉진역할을 하게되어 주편의 표면결함 방지에 큰 역할을 하게 된다.For example, STS304, a stainless steel, mainly uses nitrogen as an inert gas because the nitrogen content in the steel does not matter much. Such STS 304 steel contains a large amount of Cr element having a high affinity for nitrogen. As a result, the absorbency to nitrogen is large, and this property plays a role in the prevention of surface defects of the cast steel by acting as coagulation homogenization and coagulation promoting role when meeting at the interface between molten steel (m) and the roll 20 (20 ').
즉, STS304강종에 아르곤을 쉴딩가스로 사용하는 경우는 용강과 롤 사이의 가스층에 존재하는 아르곤이 응고가 진행됨에 따라 롤-응고쉘사이에서 팽창하여 응고를 늦추게 되어, 롤 표면에 약간의 결함이 존재하여도 주편 쉘두께를 국부적으로 작게하여 주편이 응고되면서 발생하는 변형 스트레스를 못이겨 분위기 가스로 질소를 사용하는 경우보다 주편결함을 발생시킬 가능성이 아주 큰 것이다.In other words, when argon is used as a shielding gas for STS304 steel, argon existing in the gas layer between molten steel and the roll expands between the roll and the solidification shell and slows the solidification as the solidification proceeds. Even if this exists, the cast shell shell thickness is locally reduced to prevent deformation stress caused by solidification of the cast steel, and thus the cast iron defect is more likely to occur than when nitrogen is used as the atmospheric gas.
다음, 도 2에서는 종래의 쌍롤형 박판주조기에서 상기 가스공급장치(60)를 평면도로서 도시하고 있는데, 질소가스가 상기 가스공급장치(60)의 상부에 연결되어 있는 하나 또는 그 이상의 가스관(62)을 통해 공급되면, 상기 가스관(62)에 설치되고 상기 가스공급장치(60)를 통하여 그 하부로 신장된 슬롯형상 또는 구멍등으로 된 가스공급관(64)을 통하여 공급된다.Next, FIG. 2 shows the gas supply device 60 as a plan view in a conventional twin roll type sheet casting machine, in which one or more gas pipes 62 in which nitrogen gas is connected to an upper portion of the gas supply device 60. When supplied through the gas pipe 62, the gas pipe 62 is installed in the gas pipe 62, and is supplied through the gas supply pipe 64 having a slot shape or a hole extending downwardly through the gas supply device 60.
이때, 질소가스를 분위기가스로 사용하는 STS 304 강종의 주조시, 응고균일성과 응고속도에 가장 큰 영향을 미치는 것은 질소가스의 STS 304 강종에 대한 흡수력이라고 할수 있는데, 즉 질소가스가 용강에 침투하는 정도가 클수록 응고균일성이 커지고 응고속도 자체도 가속될 수 있다.At this time, the most significant influence on the uniformity of solidification and the solidification rate during casting of STS 304 steel that uses nitrogen gas as the atmosphere gas is the absorption power of STS 304 steel, which means that nitrogen gas penetrates into molten steel. The greater the degree, the greater the coagulation uniformity and the faster the coagulation rate itself.
그러나, 이와 같은 STS304 강종에 용해성이 큰 질소가스를 분위기가스로 사용하는 때에 발생되는 가장 큰 문제점은, 롤(20)(20')엣지부의 상대적인 냉각능 감소로 인한 주편 엣지부 미응고 현상인데, 이와 같은 주편 엣지부의 미응고현상은 롤(20)(20') 엣지부 말단까지 냉각수가 흐르지 못하는 구조적인 문제 때문에 발생하는 것으로서 적절한 조치를 하지 않을 경우에는 주편(50) 엣지부의 미응고 현상이 극심하여 주조작업에 커다란 장애가 된다.However, the biggest problem that occurs when using nitrogen gas having high solubility as the atmosphere gas in the STS304 steel grade, the slag edge uncoagulation phenomenon due to the relative cooling capacity of the roll 20, 20 'edge portion, The non-coagulation phenomenon of the edge of the cast steel is caused by a structural problem in which the coolant cannot flow to the edges of the roll 20, 20 'edges. If the proper action is not taken, the uncoagulated phenomenon of the edge of the cast steel 50 is extremely severe. This is a great obstacle to casting.
특히, 주편(50) 엣지부의 상대적인 미응고 현상은 분위기가스를 용해성이 없는 아르곤 가스를 사용하는 경우보다 용해성이 큰 질소 가스를 사용하는 경우 더 크게 발생하는데 이는, 롤 엣지부 냉각능 저하가 롤의 전반적인 냉각능이 크면 클수록 상대적으로 더 두드러지게 나타나기 때문이다.In particular, the relative non-coagulation phenomenon of the edge portion of the slab 50 occurs when the nitrogen gas having high solubility is used rather than the argon gas having no solubility in argon gas. The greater the overall cooling capacity, the more pronounced it becomes.
그리고, 이와 같은 주편 엣지부의 응고지연은 엣지부에서의 응고쉘 두께의 상대적인 감소를 초래하여 주편(50)이 주조롤(20)(20')의 닢(NIP)을 빠져나올 때에는 롤엣지부에서의 응고쉘(S) 두께와 롤중앙부에서의 응고쉘(S) 두께가 큰 차이가 나게된다.The delay in solidification of the slab edge portion causes a relative decrease in the thickness of the solidification shell at the edge portion, and when the slab 50 exits the NIP of the casting rolls 20 and 20 ', The thickness of the solidification shell (S) and the thickness of the solidification shell (S) in the center of the roll is a big difference.
따라서, 응고쉘(S) 두께가 작은 엣지부는 주편(박판) 중심부에 있는 용강(미응고쉘)등으로 인해 엣지부분이 떨어져 나가거나 또는, 벌징(BULGING) 현상이 나타나게 되는데, 즉 주편엣지부 중앙의 미응고 용강의 벌징에 의해 주편은 중앙은 평평하고 엣지가 오히려 두꺼워지는 현상을 초래하게 된다.Therefore, the edge part of which the solidification shell (S) has a small thickness causes the edge part to fall off due to molten steel (non-solidification shell) or the like in the center of the slab (thin plate), or the bulging phenomenon occurs, that is, the center of the slab edge part. The bulging of unsolidified molten steel causes the slabs to be flat in the center and thickened at the edges.
일단, 이와 같은 주편(50)의 엣지부에서의 벌징현상이 발생하면 주편 (박판) (50)의 품질 저하 및 실수율의 저하를 가져올뿐 아니라 주편권취시 주편 엣지쪽의 직경이 계속 커지게 되어 재권취시 웨이브가 발생하는등 여러 가지 문제를 야기하게 된다. 따라서 안정된 조업 및 주편 실수율 향상 측면에서 롤의 폭방향 균일냉각은 필수적이며 이를 위하여 여러 가지 방법이 알려져 있다.Once the bulging phenomenon occurs at the edge portion of the cast steel 50, not only will the quality of the cast steel (thin plate) 50 be lowered and the error rate will be lowered, but the diameter of the cast steel edge will continue to increase during winding. When winding up, a wave is generated, causing various problems. Therefore, in the aspect of stable operation and improvement of cast error rate, it is essential that the widthwise uniform cooling of the roll is necessary.
한편, 상기와 같은 주편 엣지부의 응고능 저하를 방지하는 방법으로는 크게 롤의 폭방향 응고능을 다르게 하는 방법과 롤의 초기 크라운 형상의 변형을 통해 롤 닢에서의 롤 간격을 다르게 하여 상대적으로 롤 엣지의 응고능을 향상시키는 두가지 방법이 주로 알려져 있는데, 전자의 경우 즉, 롤의 폭방향 냉각능을 변경시키는 방법은 일본국 특개평 제 9-327753호 등에서 개시되고 있는데, 롤 표면의 조도분포를 롤 엣지부는 작게 그리고 롤 중앙부는 크게하여 결과적으로 롤 엣지에서의 냉각능이 롤 중앙부보다 크게 하여 주편 엣지에서의 벌징현상을 방지하는 것이다.On the other hand, as a method of preventing the lowering of the solidification ability of the slab edge portion as described above, the roll spacing at the roll 다르게 is changed relatively by a method of greatly varying the coagulation ability of the roll in the width direction and a deformation of the initial crown shape of the roll. Two methods for improving the solidification ability of the edge are mainly known. In the former case, a method of changing the widthwise cooling ability of the roll is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-327753. The roll edge portion is made small and the roll center portion is made large so that the cooling ability at the roll edge is larger than the roll center portion, thereby preventing bulging at the slab edge.
그러나, 도면에서 나타내지는 않았지만, 상기 일본국 특개평 제 9-327753호에서 개시된 롤 폭방향으로 표면처리를 다르게 하여 주편 엣지와 중앙의 냉각능 차이를 상쇄하는 방법은, 응고능 차이를 두기 위해 적용하는 롤 표면의 조도차이에 한계가 있다는 것인데, 즉 주편엣지의 상대적인 냉각능 향상을 위해서는 롤 엣지부에 조도를 작게 그리고 롤중앙부는 크게하여야 하는데 주편표면의 크랙 발생을 위해서는 일정수준이상의 표면조도가 필요하므로 롤중앙부의 조도를 아주 크게 하는수 밖에 없지만, 이러한 경우에는 주편이 롤 표면형상을 전사하기 때문에 주편 중앙부의 광택도가 주편엣지부와는 달라져 냉연처리와 같은 후처리시 많은 문제점을 초래하는 것이다.However, although not shown in the drawings, a method of canceling the difference in cooling capacity between the cast iron edge and the center by varying the surface treatment in the roll width direction disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-327753 is applied to make the difference in coagulation performance. In other words, there is a limit in the roughness difference of the roll surface, that is, to improve the relative cooling ability of the slab edge, the roughness should be decreased at the roll edge and the roll center portion should be large. Therefore, the roughness of the center portion of the roll is very large, but in this case, since the cast steel transfers the roll surface shape, the glossiness of the center portion of the cast steel is different from that of the cast steel edge, which causes many problems in post-treatment such as cold rolling. .
다음, 상기 후자인 방법 즉, 롤 닢에서의 롤 간격을 다르게 하는 방법은 일본국 특개평 제 9-103845호등에서 개시되고 있는데, 롤의 폭방향 냉각능은 동일한 상태에서 열팽창량을 상쇄하기 위해 적용하는 초기 롤 크라운 형상을 임의로 조정하여 롤 닢에서의 주편 엣지부 고상률이 일정값 이상이 되게 하는 방법이다.Next, the latter method, that is, a method of varying the roll spacing in the roll shock, is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-103845, and the like, wherein the widthwise cooling ability of the roll is applied to offset the amount of thermal expansion in the same state. It is a method of adjusting the initial roll crown shape arbitrarily so that the slab edge part solid-state rate in roll shaping may become more than a fixed value.
그러나, 상기 일본국 특개평 제 9-103845호에서 개신된 방법은 주편의 엣지벌징은 방지 할수 있을지라도, 결과적으로 얻어진 주편의 형상이 중앙부의 두께가 엣지부보다 상당히 큰 크라운형상을 하게 되어 후처리용 주편 형상에 부적절하여 상당부분을 슬릿팅하여야 하는 등 주편의 실수율 저하를 가져오게 되는 문제점이 있었다.However, although the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-103845 can prevent edge puncturing of the cast steel, the resultant cast steel has a crown shape of which the thickness of the center portion is considerably larger than that of the edge portion. There was a problem that the error rate of the cast slab is reduced, such as inadequate shape of the molten cast slats.
따라서, 분위기가스의 가스층을 롤의 폭방향으로 다르게 하는 간단한 방법으로 주편의 엣지부에서의 응고지연을 감소시키면 보다 바람직할 것이다.Therefore, it would be more desirable to reduce the coagulation delay at the edge of the cast piece by a simple method of varying the gas layer of the atmospheric gas in the width direction of the roll.
본 발명은 상기와 같은 종래의 여러 문제점들을 개선시키기 위하여 안출된 것으로서 그 목적은, 탕면에 존재하는 롤의 폭방향 가스의 압력을 다르게 하여 롤의 폭방향의 냉각능 차이를 부여함으로서, 롤의 전폭에 걸쳐 균일한 응고능을 형성시키어 주편의 엣지부에서의 응고지연 또는 벌징현상을 방지시키어 주편의 품질을 향상시키도록 한 주편엣지의 응고지연을 해소하기 위한 쌍롤형 박판주조기의 쉴딩가스 공급장치를 제공하는 데에 있다.The present invention has been made in order to improve the various problems as described above, the object of the roll width by varying the pressure of the gas in the width direction of the roll existing on the water surface, by providing a cooling capacity difference in the width direction of the roll, the full width of the roll Shielding gas supply device of twin roll type sheet casting machine for eliminating the coagulation delay of cast iron edge to improve the quality of cast steel by forming uniform coagulation ability over the edge to prevent coagulation delay or bulging phenomenon at the edge of cast steel. To provide.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 주편엣지의 응고지연을 효과적으로 방지시키면서도 쉴딩장치에 분위기가스를 적절하게 배출시키어 롤의 균일한 응고능을 갖도록 함으로서, 극히 간단한 장치구조로서 박판주조기에 보다 간편하게 적용시킬 수 있어 제작, 설치 및 사용이 편리한 주편엣지의 응고지연을 해소하기 위한 쌍롤형 박판주조기의 쉴딩가스 공급장치를 제공하는 데에 있다.In addition, another object of the present invention, while effectively preventing the coagulation delay of the slab edge, by properly discharging the atmosphere gas to the shielding device to have a uniform coagulation ability of the roll, as a very simple device structure to be more easily applied to the sheet casting machine The present invention provides a shielding gas supply device for a twin roll sheet casting machine to eliminate the coagulation delay of the cast edge, which is easy to manufacture, install and use.
도 1은 일반적인 쌍롤형 박판주조기를 도시한 개략도1 is a schematic view showing a typical double roll type sheet casting machine
도 2는 종래 쌍롤형 박판주조기에서 탕면분위기를 조절하기 위한 쉴딩가스공급장치를 도시한 개략 평면도Figure 2 is a schematic plan view showing a shielding gas supply device for adjusting the hot water atmosphere in the conventional twin-roll type sheet casting machine
도 3은 본 발명에 따른 주편엣지의 응고지연을 해소하기 위한 쌍롤형 박판주조기의 쉴딩가스 공급장치를 도시한 평면도Figure 3 is a plan view showing a shielding gas supply apparatus of a twin-roll thin plate casting machine for eliminating the solidification delay of the slab edge according to the present invention
도 4는 본 발명인 쉴딩가스 공급장치를 도시한 요부 정면도Figure 4 is a front view of the main part showing the present inventors shielding gas supply device
도 5는 본 발명인 쉴딩가스 공급장치의 설치상태를 도시한 구성도5 is a configuration diagram showing an installation state of the present inventors shielding gas supply device
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1.... 박판주조기10.... 저장용기1 .... sheet casting machine 10 ... storage container
20,20'.... 주조롤30.... 엣지댐20,20 '.... Casting Roll 30 .... Edge Dam
40.... 용탕풀50.... 주편40 ... molten pool 50 ... cast
60.... 쉴딩가스 공급장치62.... 메니스커스 쉴드60 .... shielding gas supply 62 .... meniscus shield
64.... 가스공급관 66.... 가스도관64 .. Gas supply pipe 66 .... Gas conduit
70.... 가스가변 배출수단72.... 가이드레일70 .... Variable gas outlet 72 .... Guide rail
74.... 구동수단76.... 이동플레이트74 .... Driving means 76 .... Moving plate
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 발명은, 한쌍의 주조롤과, 그 양측면에 용탕풀을 형성하도록 설치되는 엣지댐 및, 상기 용탕풀 상측으로 불황성가스를 공급하여 분위기를 유지토록 설치되는 가스공급장치를 갖춘 쌍롤형 박판주조기에 있어서, 상기 가스공급장치는,As a technical configuration for achieving the above object, the present invention provides a pair of casting rolls, an edge dam installed to form a molten pool on both sides thereof, and supplying inert gas to the upper side of the molten pool to maintain an atmosphere. In a twin-roll thin-plate casting machine having a gas supply device which is installed so that, the gas supply device,
상기 롤의 폭 방향으로 덮여지도록 배치된 메니스커스 쉴드와,A meniscus shield arranged to be covered in the width direction of the roll;
상기 쉴드에 적어도 하나 이상 설치되고 쉴드에 형성된 가스도관과 연결되는 가스공급관; 및,At least one gas supply pipe installed in the shield and connected to a gas conduit formed in the shield; And,
상기 가스도관의 일측으로 구동수단으로서 개구부분을 가변 조정하도록 설치되어 롤의 폭방향으로 분위기가스의 압력을 조절토록 된 가스가변 배출수단;을 포함하여 구성된 쌍롤형 박판주조기의 쉴딩가스 공급장치를 마련함에 의한다.A shielding gas supply device for a twin roll thin plate casting machine comprising a gas variable discharge means installed to variably adjust the opening portion as a driving means to one side of the gas conduit to adjust the pressure of the atmosphere gas in the width direction of the roll. By
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of the present invention in detail based on the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 주편엣지의 응고지연을 해소하기 위한 쌍롤형 박판주조기의 쉴딩가스 공급장치를 도시한 평면도이고, 도 4는 본 발명인 쉴딩가스 공급장치를 도시한 요부 정면도이며, 도 5는 본 발명인 쉴딩가스 공급장치의 설치상태를 도시한 설치 상태도인데, 종래 기술과 동일한 구성은 동일부호로서 나타내며, 그 구성설명은 간략한다.Figure 3 is a plan view showing a shielding gas supply device of a twin-roll thin plate casting machine for eliminating the coagulation delay of the slab edge according to the present invention, Figure 4 is a front view of the main part showing the shielding gas supply device of the present invention, Figure 5 is It is an installation state diagram showing the installation state of the shielding gas supply device of the present invention, the same configuration as the prior art is indicated by the same reference numerals, the configuration description is brief.
먼저, 본 발명에 관련된 박판주조기(1)는 도 1에서 도시하고 있는데, 이와 같은 박판주조기(1)는 서로 반대방향으로 회전하며 사이에 저장용기(10)의 주입노즐으로 부터 용강(m)이 공급되는 한쌍의 주조롤(20)(20')을 갖추고 있다.First, the sheet caster (1) according to the present invention is shown in Figure 1, such a sheet caster (1) is rotated in the opposite direction and the molten steel (m) from the injection nozzle of the storage container 10 therebetween It is equipped with a pair of casting rolls 20 and 20 'which are supplied.
그리고, 상기 주조롤(20)(20')의 양측면으로 상기 롤과 함께 용탕풀(40)을 형성하도록 엣지댐(30)이 설치되고, 상기 용탕풀(40) 상측에는 불황성가스를 공급하여 분위기를 유지토록 가스공급장치(60)가 설치된다.An edge dam 30 is installed on both sides of the casting rolls 20 and 20 'to form the molten metal pool 40 together with the rolls, and an inert gas is supplied to the molten metal pool 40 above. The gas supply device 60 is installed to maintain the atmosphere.
한편, 상기 가스공급장치(60)는, 도 및 도 에서 도시하고 있는데, 이와 같은 본 발명에 따른 가스공급장치(60)는 크게 메니스커스 쉴드(62)와 가스공급관(64) 및, 가스가변 배출수단(70)으로 나누어 진다.On the other hand, the gas supply device 60 is shown in Figures and Figures, the gas supply device 60 according to the present invention is largely the meniscus shield 62 and the gas supply pipe 64 and the gas variable. The discharge means 70 is divided.
즉, 상기 메니스커스 쉴드(62)는 상기 롤(20)(20')의 폭 방향으로 덮여지도록 배치되고, 상기 가스공급관(64)은 상기 쉴드(62)에 적어도 하나 이상 설치되고 쉴드(62)에 설치된 가스도관(66)과 연결되어 있다.That is, the meniscus shield 62 is disposed to be covered in the width direction of the rolls 20, 20 ′, and at least one gas supply pipe 64 is installed on the shield 62 and the shield 62. It is connected to the gas conduit 66 installed in the).
그리고, 본 발명의 특징적 구성인 상기 가스가변 배출수단(70)은 상기 가스도관(66)의 일측으로 구동수단으로서 개구부분을 가변 조정하도록 설치되어 롤의 폭방향으로 분위기가스의 압력을 조절토록 구성되어 있다.In addition, the gas variable discharge means 70, which is a characteristic configuration of the present invention, is installed to variably adjust the opening portion as a driving means to one side of the gas conduit 66 so as to adjust the pressure of the atmospheric gas in the width direction of the roll. It is.
즉, 도 4 및 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 가스가변 배출수단(70)은, 상기 쉴드(62)상에 설치된 한 쌍의 가이드레일(72) 및, 상기 가이드레일(72)을 따라 연결된 구동수단(74)으로서 이동토록 배치된 한쌍의 이동플레이트(74)를 갖추고 있어 상기 구동수단(74)의 작동에 따라 이동플레이트(74)사이에 형성된 개구(78)를 통하여 분위기가스가 배출되어 롤의 폭방향 가스압력을 조절토록 구성되는 것이다.That is, as shown in FIGS. 4 and 5, the gas variable discharge means 70 is connected to the pair of guide rails 72 and the guide rails 72 installed on the shield 62. The driving means 74 is provided with a pair of moving plates 74 arranged to move, so that the atmosphere gas is discharged through the openings 78 formed between the moving plates 74 according to the operation of the driving means 74. It is configured to adjust the gas pressure in the width direction.
한편, 상기 구동수단(74)은 도면에서는 실린더를 나타내었지만, 상기 이동플레이트(74)와 연결되고 모터구동되는 스크류바아를 설치하여 상기 이동플레이트 (74)의 정밀 이동을 수행토록 하는 것도 가능할 것이다.On the other hand, although the drive means 74 is shown in the drawings, it will be possible to perform a precise movement of the movable plate 74 by installing a screw bar connected to the movable plate 74 and motor-driven.
그리고, 도면에서는 도시하지 않았지만, 상기 가스가변 배출수단(70)는 상기쉴드(62)에 가스의 누출을 방지토록 긴밀하게 실링되어야 하며, 상기 가스가변 배출수단(70)의 각 구성요소들은 자체무게를 줄이기 위하여 내열성이 강한 재질 즉, 세라믹재질등으로 형성시키는 것이 바람직할 것이다.And, although not shown in the figure, the gas variable discharge means 70 should be tightly sealed to prevent the leakage of gas in the shield 62, each component of the gas variable discharge means 70 is its own weight In order to reduce the heat-resistant material, that is, it would be desirable to form a ceramic material.
그리고, 도면에서는 가스관(66)과 주입노즐(12)사이에 가스가변 배출수단 (70)을 설치하였지만, 그 위치가 이에 한정되는 것은 아니고, 그 설치수도 본 실시예에 한정되는 것은 아님을 알아야 한다.In addition, although the gas variable discharge means 70 was installed between the gas pipe 66 and the injection nozzle 12 in the figure, it should be understood that the position is not limited to this and the number of installation is not limited to this embodiment. .
상기와 같은 구성으로 이루어 진 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Referring to the embodiment of the present invention made in the above configuration in detail as follows.
먼저, 도 3 내지 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명은 엣지부(E)의 냉각능 강화를 용강의 재산화 방지를 위해 롤과 롤-응고쉘 계면에 적용하는 쉴딩가스의 압력을 롤의 폭방향으로 조정하여 롤의 폭 방향 냉각능을 조절하는 것에 그 특징이 있는데, 실제 용강(m)과 롤(20)(20')이 접촉하여 주편(박판)(50)을 형성하게 되는 경우 초기응고에 있어서 가장 중요한 것은 응고가 개시되는 시점에서의 분위기가스의 역할이며 이때, 주편(50)과 롤(20)(20')간의 열전달을 좌우하는 열전달계수값 htc를 다음의 식 1에서 나타내면 다음과 같다.First, as shown in FIGS. 3 to 5, the present invention provides the pressure of the shielding gas applied to the roll and the roll-coagulation shell interface to prevent the reoxidation of molten steel to enhance the cooling ability of the edge portion E. It is characterized by adjusting the widthwise cooling ability of the roll by adjusting in the widthwise direction. When the molten steel (m) and the rolls 20 and 20 'are in contact with each other to form a slab (thin plate) 50 The most important thing in the solidification is the role of the atmosphere gas at the start of solidification. At this time, the heat transfer coefficient value htc that influences the heat transfer between the slab 50 and the rolls 20 and 20 'is expressed by the following Equation 1. Same as
여기서 k = 가스의 열전도도이고, d는 가스갭인데, 비용해성인 아르곤가스의 경우는 가스갭 d가 응고가 진행되면서 그대로 유지 또는 가스온도의 상승으로 오히려 팽창하게 되어 응고가 진행될수록 가스갭 d가 커지게 되어 열전달을 지연시키는 역할을 하게 된다.Where k = thermal conductivity of gas, and d is a gas gap. In the case of insoluble argon gas, gas gap d is maintained as it solidifies or expands due to an increase in gas temperature. Becomes large and serves to delay heat transfer.
이에 반해, 용강이 흡질성을 가지고 있는 STS 304 강종과 같은 경우 질소를 사용하게 되면 접촉초기에는 질소가스가 용강속으로 흡입됨에 따라 오히려 가스갭 d를 작게 하는 역할을 하게 되고, 결국 전반적인 응고능의 향상을 나타내게 되는 것이다.On the other hand, in the case of STS 304 steel grades in which molten steel has hygroscopicity, when nitrogen is used, nitrogen gas is sucked into the molten steel at the initial stage of contact, thereby reducing the gas gap d. It will show an improvement.
따라서, 흡질성이 있는 강종을 주조할 때 불활성 질소가스를 분위기가스로 사용하는 경우 질소의 용강에 대한 흡질여부는 주편 응고능의 대소 및 주편결함 발생여부에 상당히 중요한 원인으로 작용하게 된다.Therefore, in the case of using inert nitrogen gas as the atmosphere gas when casting steel grades having hygroscopicity, the adsorption of nitrogen to molten steel is a significant cause of the magnitude of cast solidification ability and the occurrence of cast defects.
예를 들어, STS304강의 흡질능력에 영향을 미치는 것은 크게 용강속에 잔존하고 있는 용해산소 및 질소의 압력을 들수 있다. 이중 용강속의 잔존 산소는 잔존량이 많은 경우는 흡질을 방해하는 역할을 하게 되며 롤 폭방향으로 용강의 산소잔존량을 조절한다는 것은 거의 불가능하다.For example, the influence on the absorbing ability of STS304 steel is the pressure of dissolved oxygen and nitrogen remaining in the molten steel. The remaining oxygen in the molten steel serves to hinder the absorption when the residual amount is large, and it is almost impossible to control the oxygen remaining amount of the molten steel in the roll width direction.
한편 질소의 압력이 용강 흡질에 미치는 영향은 다음과 같이 식 2의 Sievert 법칙으로 나타낼수 있다.On the other hand, the effect of nitrogen pressure on molten steel absorption can be expressed by the Sievert law of Equation 2 as follows.
여기서, [%N]는 질소 용해도이고, K는 평행정수이며, PN2는 질소압력인데, 상기 식 2 에서 나타난 바와 같이 분위기 질소가스 PN2의 압력이 크면 클수록 흡질성이 있는 용강에 질소가 용해되기 쉽다.Here, [% N] is nitrogen solubility, K is parallel constant, and P N2 is nitrogen pressure. As shown in Equation 2, the larger the pressure of atmospheric nitrogen gas P N2 is, the more nitrogen is dissolved in the molten steel. Easy to be
따라서, 상기 식 2를 통하여 분위기 질소가스의 압력을 롤(20)(20')의 폭방향으로 조정해주면 롤 폭방향으로의 롤-응고쉘 계면에서의 가스갭 d의 크기에 큰 변화를 줄수 있음을 알수 있고, 결국에는 이를 통해 롤 엣지부의 냉각능을 상대적으로 향상시키는 것이 가능한 것이다.Therefore, if the pressure of the atmospheric nitrogen gas is adjusted in the width direction of the rolls 20 and 20 'through Equation 2, a large change can be made in the size of the gas gap d at the roll-solidification shell interface in the roll width direction. In the end, it is possible to relatively improve the cooling ability of the roll edge portion through this.
다음, 도 3 내지 도 5 에서는 본 발명인 쉴딩가스 공급장치(60)의 상기 가스가변 배출수단(70) 즉, 롤의 폭방향으로 공급된 가스를 배출시킴으로서 질소가스압을 롤의 폭방향으로 조절하는 가스압 조절장치를 도시하고 있는데, 결국 가스배출을 위하여 이동플레이트(76)로서 가변되는 개구 즉 가스배출구(78)가 제공되는 데에 그 특징이 있는 것이다.Next, in FIGS. 3 to 5, the gas variable discharge means 70 of the shielding gas supply device 60 of the present invention, that is, the gas pressure for adjusting the nitrogen gas pressure in the width direction of the roll by discharging the gas supplied in the width direction of the roll. A control device is shown, which is characterized by the fact that an opening, ie a gas outlet 78, is provided which is variable as the moving plate 76 for gas discharge.
즉, 도 4에서 도시한 바와 같이, 쉴드(62)에 형성된 개구(62a)를 연결된 구동수단 예를들어, 실린더(74)로서 쉴드(62)상의 가이드레일(72)을 따라 이동하는 한쌍의 이동플레이트(76)사이에서 가스배출구(78)가 제공되고, 이와 같은 가스배출구(78)는 이동플레이트(76)의 이동에 따라 그 면적이 가변적으로 조정되는 것이다.That is, as shown in FIG. 4, a pair of movements that move the opening 62a formed in the shield 62 along the guide rail 72 on the shield 62 as a driving means, for example, a cylinder 74. A gas outlet 78 is provided between the plates 76, and the area of the gas outlet 78 is variably adjusted according to the movement of the movable plate 76.
이와 같은 가스가변 배출수단(70)을 통하여 배출되는 가스의 양에 따라 롤의 폭방향으로 롤-응고쉘 계면에서의 질소가스압을 조정하는 것이 가능하게 되는데, 결국 가스배출구(78)가 형성된 롤의 중앙부에서는 롤의 엣지쪽에 비하여 가스배출량이 많으므로 가스압력이 작아지게 되고, 이는 롤의 폭방향으로 균일한 응고현상을 도모할 수가 있는 것이다.It is possible to adjust the nitrogen gas pressure at the roll-solidification shell interface in the width direction of the roll in accordance with the amount of gas discharged through the gas variable discharge means 70, so that the gas outlet 78 is formed In the central part, since the amount of gas discharged is larger than that of the edge of the roll, the gas pressure is reduced, which can achieve a uniform solidification phenomenon in the width direction of the roll.
한편, 주조실험시 상기 쉴드(62)에 설치된 압력계(P)(도 3)로 쉴드(62)내부의 불활성 가스압을 측정한 결과 가스관(66)을 통한 가스의 공급량에 따라 다르겠지만, 본 발명의 가스가변 배출수단(70)의 가스배출구(78)를 밀폐시킨 경우에는, 대략 1.01-1.3 bar 였는데 본 발명의 가스배출구(78)를 개방시킨 경우 롤(20)(20')의 엣지부분에서는 1.2 bar, 그리고 롤(20)(20')의 중앙부분에서는 1.01 bar 정도로 나타나 이론적으로는 롤의 엣지가 중앙부분보다 10% 정도 용강의 질소흡입능력이 큰 것임을 알수 있다.On the other hand, as a result of measuring the inert gas pressure inside the shield 62 by the pressure gauge P (FIG. 3) installed in the shield 62 during the casting experiment, it depends on the amount of gas supplied through the gas pipe 66, When the gas outlet 78 of the gas variable discharge means 70 was closed, it was approximately 1.01-1.3 bar. However, when the gas outlet 78 of the present invention was opened, it was 1.2 at the edges of the rolls 20 and 20 '. In the middle of the bar and the rolls 20 and 20 ', it is 1.01 bar, and theoretically, the edge of the roll is 10% higher than the central portion, and the nitrogen absorption capacity of the molten steel is larger.
다음, 가스배출구(78)의 형상은 직사각형으로 하고, 이동플레이트(76)에 의한 가스배출구(78)의 최대장변은 롤(20)(20') 폭과 동일하게 형성시키고, 단변은 대략 5~15 mm 정도의 범위였는데, 상기 가스배출구(78)는 그 전체 면적의 10~20 % 만 중앙선을 중심으로 개방된 경우가 효과적이었으며, 20% 이상 가스배출구(78)가 개방된 경우에는 롤 엣지와 중앙부의 압력차이가 많이 감소하여 효과를 뚜렷이 나타내지 못하였으며, 10% 보다 적게 개방된 경우에는 롤의 중앙부분에서만 국부적인 압력이 감소되는 현상으로 바람직하지 못하다.Next, the shape of the gas outlet 78 is rectangular, and the maximum long side of the gas outlet 78 by the moving plate 76 is formed to be the same as the width of the rolls 20 and 20 ', and the short side is approximately 5 to It was in the range of about 15 mm, and the gas outlet 78 was effectively opened when only 10-20% of the total area was centered on the center line, and when the gas outlet 78 was opened more than 20%, the roll edge and The pressure difference in the center portion was greatly reduced, and the effect was not clearly seen. If the opening was less than 10%, the local pressure was reduced only at the center portion of the roll.
이하, 본 발명의 실시예를 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
(실시예)(Example)
주조되는 주조강종은 STS304로 하였으며, 주조에 사용된 롤은 롤폭 1300mm, 직경 1250mm 인 구리재질롤(copper roll)이었으며, 분위기 가스로는 질소가 사용되었고, 주조된 주편(50)의 두께는 3.2~3.6 mm, 주속은 35~45 m/min이었다.The cast steel to be cast was made of STS304, and the roll used for casting was a copper roll having a roll width of 1300 mm and a diameter of 1250 mm. Nitrogen was used as the atmosphere gas, and the thickness of the cast slab 50 was 3.2 to 3.6. mm, circumferential speed was 35-45 m / min.
먼저, 본 발명의 가스공급장치(60)를 사용하지 않은 경우 주조결과를 다음의 표 1로서 나타내었는데, 분위기 질소가스의 압력이 증가함에 따라 롤-응고쉘 계면에서 용강과 롤사이의 가스 틈새가 작아져 롤 흡열량은 커지는 경향을 뚜렷이 나타내었음을 알수 있었고, 엣지 미응고의 발생은 분위기 가스압이 1.15 bar 정도부터는 상당히 심하게 나타나 주편 권취시 엣지 빌드업(edge build-up)현상등이 발생하였으며 1.25 bar 부근이 되는 경우에는 엣지 미응고가 너무 심해 정상적인 주조의 진행이 상당히 어려울 정도였다.First, when the gas supply device 60 of the present invention is not used, the casting results are shown in Table 1 below. As the pressure of the atmospheric nitrogen gas increases, the gap between the molten steel and the roll in the roll-solidified shell interface is increased. It was found that the endothermic amount of roll showed a tendency to increase, and the occurrence of non-coagulation of the edge was considerably severe from about 1.15 bar of atmospheric gas pressure, resulting in edge build-up phenomenon when winding cast steel. In the vicinity of the bar, the edge uncoagulation was so severe that normal casting progress was quite difficult.
이러한 현상은 분위기 질소압이 커질수록 주편(50)과 롤(20)(20') 사이의 가스갭(수학식 1의 d)의 감소에 따라 응고능이 향상되지만, 상대적인 냉각능 차이가 커져 주편 엣지부의 미응고 정도는 더욱 심한 현상을 나타내었다.In this phenomenon, as the atmospheric nitrogen pressure increases, the solidification performance is improved by decreasing the gas gap (d in Equation 1) between the slabs 50 and the rolls 20 and 20 ', but the difference in the cooling capacity increases and the slab edge becomes larger. The degree of uncoagulation of wealth was more severe.
이때, 롤 흡열량은 분위기 질소압이 1.01인 경우를 기준으로 한것이다.At this time, the roll endothermic amount is based on the case where the atmospheric nitrogen pressure is 1.01.
다음, 아래의 표 2에서는 표 1에서와 동일한 주조 조건으로 본 발명의 장치(60)를 이용하여 롤의 폭 방향 가스압을 차별화한 결과를 나타낸 것이다.Next, Table 2 below shows the results of differentiating the width direction gas pressure of the roll using the apparatus 60 of the present invention under the same casting conditions as in Table 1.
이때, 사용된 배출구(78)는 직사각형으로서 1300 mm x 10 mm의 크기였으며 배출면적은 가스 배출구(78)의 총면적중 0~50%를 개방하는 조건으로 주조하여 그 영향을 알아본 것이다.At this time, the outlet 78 used was a rectangular size of 1300 mm x 10 mm, and the discharge area is cast under the condition that 0-50% of the total area of the gas outlet 78 is opened.
그리고, 가스공급조건은 엣지 미응고가 가장 심하였던 상기 표 1의 엣지분위기 질소압이 1.25 bar 인 경우로 택하였으며 상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 가스배출구(78)의 개방면적이 증대됨에 따라, 롤 엣지부에서의 분위기 질소가스압은 감소하고 엣지 미응고 정도에도 큰 변화를 나타낸 것을 알수 있다.In addition, the gas supply conditions were selected in the case where the edge atmosphere nitrogen pressure of Table 1, which had the most unconsolidated edge, was 1.25 bar. As shown in Table 2, as the open area of the gas outlet 78 was increased, It can be seen that the atmospheric nitrogen gas pressure at the roll edge portion decreases and the change in the degree of unsolidification of the edges is also large.
또한, 상기 가스배출구(78)의 개방을 15%까지 계속 증가시키는 경우는 지속적으로 엣지 분위기 질소압의 감소와 함께 엣지 미응고정도도 줄어들었음을 알 수 있는데, 반대로 가스배출구(78)를 전체 폭의 15 % 이상의 면적으로 개방시킬때에는 엣지 분위기 질소압은 상당히 떨어졌지만 중앙 분위기 질소압과의 차이가 현격히 줄어들어 목적으로 하는 엣지 미응고 방지효과는 확보하는 것이 어려운 것을 알 수 있었다.In addition, when the opening of the gas outlet 78 is continuously increased to 15%, it can be seen that the edge non-coagulation degree also decreases with the decrease of the edge atmosphere nitrogen pressure. On the contrary, the gas outlet 78 has the full width. When opening more than 15% of the area, the edge atmosphere nitrogen pressure dropped considerably, but the difference with the central atmosphere nitrogen pressure was significantly reduced, so that it was difficult to secure the desired edge non-coagulation effect.
이와 같이 본 발명인 주편엣지의 응고지연을 해소하기 위한 쌍롤형 박판주조기의 쉴딩가스 공급장치에 의하면, 탕면에 존재하는 롤의 폭방향 가스의 압력을 다르게 하여 롤의 폭방향의 냉각능 차이를 부여함으로서, 롤의 전폭에 걸쳐 균일한 응고능을 형성시키어 주편의 엣지부에서의 응고지연 또는 벌징현상을 방지시키어 주편의 품질을 향상시키도록 한 주편엣지의 응고지연을 해소시키는 효과를 제공한다.Thus, according to the shielding gas supply apparatus of the twin-roll type sheet casting machine for eliminating the coagulation delay of the slab edge of the present invention, by varying the pressure of the gas in the width direction of the roll existing on the water surface by providing a difference in the cooling capacity of the roll in the width direction It provides an effect of eliminating the coagulation delay of the slab edge to improve the quality of the slab by forming a uniform coagulation ability over the entire width of the roll to prevent coagulation delay or bulging at the edge of the slab.
더하여, 주편엣지의 응고지연을 효과적으로 방지시키면서도 쉴딩장치에 분위기가스를 적절하게 배출시키어 롤의 균일한 응고능을 갖도록 함으로서, 극히 간단한 장치구조로서 박판주조기에 보다 간편하게 적용시킬 수 있어 제작, 설치 및 사용이 편리한 우수한 효과를 제공한다.In addition, it effectively prevents the solidification delay of cast steel edges, while properly discharging the atmosphere gas to the shielding device to ensure uniform coagulation of the roll.It is an extremely simple device structure that can be easily applied to sheet casting machines, making it easy to manufacture, install and use. This offers excellent convenience.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.While the invention has been shown and described with respect to specific embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit or scope of the invention as set forth in the claims below. I would like to know that those who have knowledge of this can easily know.
Claims (2)
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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Family Applications (1)
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| KR1020010047852A KR100605700B1 (en) | 2001-08-09 | 2001-08-09 | Apparatus for supplying shielding gas on strip casting rolls |
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