KR20040056261A - 쌍롤식 박판주조기의 주편형상 및 내부품질 제어장치 - Google Patents

쌍롤식 박판주조기의 주편형상 및 내부품질 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 쌍롤식 박판주조기에서 주편의 형상 및 내부품질을 제어하는 장치에 관한 것이다.
본 발명은 매니스커스실드(9)의 선후단에 주편(8)의 폭방향으로 고정설치되고, 상기 주조롤(1)(1a)의 외주면과 개구된 하부단이 대항하도록 'ㄷ'단면상으로 이루어진 좌우한쌍의 챔버(30); 상기 주조롤(1)(1a)의 외주면에 길이방향으로 하부면이 밀착되는 전,후방차단부재(41)(42)를 상기 챔버(30)의 전,후면에 착탈가능하게 갖추고, 상기 주조롤(1)(1a)의 외주면으로 불활성가스를 분사하는 블러워(45)를 갖추어 상기 용강풀(5)내로의 오염물의 유입을 차단하는 차단부(40); 상기 챔버(30) 상부면의 좌우양측에 각각 연통연결되어 상기 주조롤(1)(1a)의 양에지부에 흡입력을 전달하는 한쌍의 흡입라인(51)을 갖추고, 상기 챔버(30)내의 좌우양측에 활주이동가능하게 조립된 한쌍의 이동판(52)을 왕복이동시키는 한쌍의 작동부재(55)를 갖추어 상기 주조롤(1)(1a)의 양 에지부에서의 가스층 두께 및 폭을 조절하는 작동부(50); 상기 챔버(30)의 상부면 중앙에 형성된 가스주입구(30a)에 일단이 연결되고, 길이중간에 조절밸브(71a)(72a)를 갖는 질소, 아르곤가스공급라인(71)(72)의 타단을 질소, 아르곤가스탱크(73)(74)에 연결하여 상기 챔버(30)내로 불활성가스를 공급하는 가스공급부(70); 상기 주편의 표면상태 및 두께를 측정하는 측정수단의 측정값을 근거로 하여 상기 흡입라인(51)의 흡인력과 상기 작동부재(55) 및 상기 질소,아르곤가스공급라인(71)(72)의 가스공급량을 제어하는 제어부(60);를 포함하여 구성된다.

Description

쌍롤식 박판주조기의 주편형상 및 내부품질 제어장치{AN APPARATUS FOR CONTROLLING THE STRIP EDGE SHAPE AND INTERNAL QUALITY IN TWIN ROLL STRIP CASTER}
본 발명은 쌍롤식 박판주조기에서 주편의 형상 및 내부품질을 제어하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 용강을 두 개의 주조롤사이로 주입하여 롤과의 접촉을 통해 급속응고시켜 박판을 제조하는 주조기에서 주편 양단부가 양호한 두께 형상을 갖도록 주조롤 표면 에지부 특정구간의 유동체 누적부의 전열저항체를 제거하여 롤에지부의 냉각능을 증대시키고, 주조중 주편 양단부의 핫밴드 발생여부와 연동시켜 롤-응고쉘 계면의 가스층 두께를 직접 조절함과 동시에 챔버내로 공급되는 불활성 가스중 롤배럴중앙부에서의 냉각능을 조절할 수 있는 매개변수로 작용하는 아르곤가스의 주입량을 변화시켜 롤배럴 중앙부의 냉각능을 저하시킴으로써 주조롤의 폭 방향 냉각능 조정을 통한 주편 에지부의 응고지연 현상인 핫밴드나 벌징을 방지하여 주편의 형상 품질 및 실수율 향상을 증대시킬 수 있는 쌍롤식 박판주조기의 주편형상 및 내부품질 제어장치에 관한 것이다.
일반적인 쌍롤식 박판주조기는 도 1에 도시된 바와 같이, 용강을 턴디쉬(3)하부의 침지노즐(4)을 통해 두 개의 주조롤(1)(1a)과 롤측면에 부착된 에지댐(2)으로 형성되는 공간에 공급하여 용강풀(5)이 형성되게 한 후, 서로 반대 방향으로 상기 주조롤(1)(1a))을 회전시키면서 롤과 용강의 접촉을 통해 롤내부로의 열유출(heat flux)에 의해서 용강을 급속응고시켜 주편(6)을 제조하는 것이다.
그리고, 상기 용강풀(5)의 상부에는 용강과 외기를 차단하도록 매니커스실드(9)가 설치되고, 그 선,후단에는 상기 용강풀(5)의 탕면으로 불활성가스를 공급하는 가스공급구(8)를 갖추는 한편, 상기 주조롤(1)(1a)의 롤표면을 브러슁하여 이물질을 제거하도록 브러쉬롤(7)이 각각 설치된다.
이러한 주조기(100)로서 제조된 주편(6)의 두께 방향으로 단면 형상(profile)은 주조 공간내에서 롤 외측표면의 형상과 밀접한 관련이 있다. 상기 공정에 의해 제조된 주편(6)은 후처리 공정인 냉간압연 단계에서 압연이 잘 되어 최종제품의 판 평탄도가 양호해지기 위해서는 그 단면형상이 사각형이든가, 중앙부가 약간 볼록한 형상으로 되는 것이 이상적인데, 이러한 주편(6)의 양호한 단면 형상을 가지지 위해서는 각 롤의 모선은 주조공간에서 두 개의 롤(1)(1a)이 최고로 근접하는 롤닢에서 직선이든가, 약간은 오목한 형상인 것이 좋다.
그러나, 실제적으로는 주조중 상기 주조롤(1)(1a)이 높은 온도로 가열되기 때문에, 냉각시에는 완전히 직선의 모선을 가졌던 주조롤도 열팽창으로 인해 롤외측 표면이 볼록한 형상이 되기 때문에, 응고된 주편의 판두께 프로파일(profile)은 이러한 주조롤(1)(1a)의 간극부의 주조공간의 단면 형상을 정확히 재현하기 때문에 중심에서부터 에지쪽으로 갈수록 두께가 약간 두꺼워지는 단면 형상의 주편이 제조된다.
이러한 판 두께 프로파일을 가지는 형상불량의 주편은 냉간압연시 압연불량을 유발시켜 최종재의 품질 및 실수율을 크게 저하시킨다.
상기와 같은 주조롤(1)(1a)의 열팽창 현상을 보상하기 위해서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 주조롤(1)(1a)은 폭중앙부(b)가 편평 또는 오목하고 롤 양단부(e)가 볼록한 형상으로 롤 크라운을 부여하는 것이 일반적이며, 이러한 조치를 롤표면형상에 부여함에도 불구하고 도 4에 도시된 바와 같이 주편(6)의 양단부(E)에서 판 두께 중심부의 미응고 용강의 벌징(bulging)현상이나 핫밴드(hot band)현상에 의해 주편(6)의 중앙부(B)는 편평하지만 주편의 양단부(E)가 오히려 두꺼운 형상을 가지게 되며, 이 부위에서 주편(6)의 온도가 중앙부(B)에 비해 상대적으로 높아지는 현상을 유발하고, 이는 상기 주조롤(1)(1a)사이의 롤닢 하부에서 설치된 핫스트립 관찰용 카메라를 이용하여 주조되는 주편(6)인 핫스트립(hot strip)을 비디오로 촬영하는 경우, 도 2에 도시한 바와같이 중앙부(B)와 구별되는 밝은색으로 관찰된다.
상기와 같이, 일단 주편(6)의 양단부(E)에서 벌징(bulging) 또는 핫밴드(hot band) 현상이 발생되면, 박판의 품질저하 및 실수율 저하를 초래하는 심각한 문제를 야기시킨다.
특히, 현재 쌍롤식 박판주조공정의 주 대상 강종인 오스테나이트계 스테인레스 STS304강의 경우는 응고시 냉각속도에 따라서 잔류 델타페라이트의 양이나 형상이 크게 달라지며, 최종재의 품질향상을 위해서는 주조단계에서부터 가급적 매우 적은 양을 잔류시켜야 하며, 롤(1)(1a) 폭전체에 걸쳐 균일한 분포를 가지도록 해야 한다.
그러나, 상기의 주편(6)의 양단부(E)에 미응고 현상이 발생되면, 도 5에 도시한 바와 같이 주편 양단부에서는 중앙부에 비해 델타페라이트가 크게 증가되어후처리공정을 경유하더라도 많은 양의 델타페라이트가 잔류되어 제품품질을 크게 저하시킴에 따라 이에 대한 대책 연구가 초미의 관심이 되고 있다.
또한, 도 6은 쌍롤식 박판주조기에서 STS304강 주조중 주편 양단부에 핫밴드가 심하게 발생된 경우 주편두께 프로파일를 도시한 그래프로서, 도시한 바와같이 주편(6)의 두께프로파일을 가지게 되면 인라인롤링(In-line rolling)을 수행할 수 없으며 주조재의 권취(coiling)시에도 심각한 문제를 야기시키며 후처리 공정 투입도 불가능하게 된다.
이에 따라, 안정된 박판주조 조업 측면에서 뿐만 아니라 상기 주편(6)의 품질을 향상시키고, 실수율을 향상시키고자 하는 측면에서 상기 주편(6)의 양단부(E)의 미응고 현상인 벌징이나 핫밴드 발생을 방지하는 기술은 S/C공정의 상업화를 위해 필수적이다.
지금까지 상술한 주편(6)의 양단부(E) 미응고 현상을 방지하기 위한 방안들이 그 동안 많은 발명자들에 의해 다각도로 검토되어 왔다고 볼 수 있으며, S/C공정개발 초기 단계에는 주편 양단부(E)의 벌징 또는 핫밴드 현상이 근본적으로 롤 양단부(e)에서 롤 자체의 상대적인 응고능 저하에 기인한다고 판단하여 이에 대한 대책으로 주조롤의 초기 크라운 양을 조절하는 방법과 주조롤의 폭방향 냉각능에 차등을 부여하는 것을 통하여 해결하고자 하였다.
즉, 일본 특개평 6-297108호, 일본 특개평 6-328205호등에서는 냉각수로(cooling channel)를 폭 방향으로 여러 개로 분할하여 냉각능을 조정하는 방법이 제시되었고, 일본 특개평 9-103845호 등에서는 롤닢에서 주편 양단부의 두께 중심부에서 일정 고상분율 이상이 될 수 있도록 롤 크라운 양을 부여하는 방법을 개시하고 있으며, 또다른 방법으로는 일본 특개평 9-327753호 등에서 개시되었듯이 롤 표면의 표면처리시 차등시공을 통해 롤 폭방향으로 냉각능을 조정하고자 하였다.
그러나, 이러한 종래의 방법들은 박판주조기에 설치되는 주조롤(1)(1a)의 사양이 동일하거나 대상강종이나 주편의 두께등이 동일한 주조 조건에서 주편(6) 양단부(E)의 미응고 현상을 어느 정도 방지할 수 있지만, 대상 강종이나 주편 두께, 주조 용량(heat size)등이 변화되면 그에 적정한 조건으로 변화시켜야 한다는 문제점이 존재하였다.
또한, 본원발명의 출원인은 대한민국 특허출원 1998-57611호에서와 같이 질소가스공급에 의한 롤 에지부 냉각능 조절하는 방법과 대한민국 특허출원 1999-42986호에서와 같이, 주조롤 표면의 가스막 두께 및 조성을 온라인에서 제어하는 방법과 대한민국 특허출원 2000-79600호에서와같이 주조롤 측면으로의 에지댐 마모분이 유입되는 것을 방지하는 것을 통하여 주편 에지부에 발생되는 응고지연에 의한 핫밴드 현상을 방지하고자 하였다. 그리고, 대한민국 특허출원 2001-83717호에서는 주조롤 표면에서의 가스층 두께 조절 장치로 이용하여 주편 양단부의 형상을 제어하고자 하였다.
그러나, 이러한 종래의 기술들, 즉 롤 크라운을 조절하는 방법, 롤폭 방향의 냉각능을 차등부여하는 방법, 롤 폭방향의 표면처리를 차등부여하는 방법등은 대상강종의 다변화에 능동적으로 대처할 수 없다는 근본적인 문제점외에도 에지댐 재질이나 적용방식 또는 분위기 가스의 종류나 조성 등에 의해서도 주편 양단부의 핫밴드 양상이 매우 달라지는 것과 동일한 주조 조건하에서도 주편 양단부의 핫밴드가 주조시간이 경과될수록 점점 더 심해지는 핫밴드의 시간 의존성이라는 문제를 해결할 수 없었다.
도 7은 쌍롤식 박판주조공정(TRSC; Twin-Roll Strip Casting Process)에서 주조롤 표면의 가스층 두께 변화를 나타내는 설명도로서, 개량화된 가스층 모델은 박판주조공정에서 반드시 고려해야 할 인자들 즉, 주조롤 폭 방향으로의 가스층 두께 변화 차이, 롤 표면처리 변화에 따른 가스층의 거동 변화, 용강과 가스와의 반응성, 철정압이나 롤 압하력과 같은 접촉압력에 따른 가스층의 변화 및 용강-롤간 접촉시간 경과에 따른 가스층의 감소 등을 전부 고려한 새로운 개념의 모델이다.
롤-응고쉘 사이에 존재하는 가스층 두께(δt)는 메니스커스실드(9)에서의 가스층 두께(δt0)로 유입되는 가스층은 용강의 반응에 의해 흡수되는 흡수량(δadso.) 만큼은 흡수되고, 그 중 일부( δrej.)는 철정압이나 롤 압하력에 의해 위로 또는 옆으로 배출되는데, 이처럼 실제 가스층 두께(δt)는 일정한 상수가 아니고 온도, 압력 및 시간에 따라 변화하는 값으로 고려되어야 하며, 가스의 종류에 따라서도 초기 단계에 메니스커스실드에서의 가스층 두께(δt0), 용강내로의 흡수량(δadso.)등이 큰 차이가 있기 때문에 실제 롤-응고쉘 사이에 존재하는 가스층 두께(δt)는 크게 달라지며, 전열현상이 크게 달라지게 된다.
도 8은 일반적인 쌍롤식 박판주조기에서 롤 표면, 측면 및 주위의 유동체 거동과 롤 표면에서의 가스층 프로파일 변화를 나타내는 도식도로서, 이는 주조롤(1)(1a)이 회전하는 경우에 있어서 롤 주위의 유동체 거동(fluid behaviour)을 모의 실험한 결과를 도시한 것인데, 상기 주조롤(1)(1a)이 회전하게 되면 원심력에 의해 롤표면과 측면 그리고 롤축 주위의 유동체는 서로 다른 3종류의 힘 Fr(롤 원주방향으로의 작용하는 힘), Fc(롤 표면으로 부착하려는 힘), Fe(롤 표면 중앙부에서 에지부로 밀어내려는 힘)이 작용하게 되며, 이들 3가지 힘의 구동력은 회전체의 회전속도, 유동체의 물리적 특성 및 롤 표면의 특성 등에 의해 결정되나, 롤 배럴, 에지부로 유동체가 집중되는 것은 회전하고 있는 롤의 일반적인 현상으로 보여지며, 에지부로 집중되는 유동체의 양이나 폭은 각기 다른 방향의 구동력 Fr, Fc 및 Fe의 상호작용에 의해 결정됨이 실험 결과를 통해 관찰되었다.
즉, 주조롤(1)(1a) 측면에서 공급되는 유동체가 없을 경우에는 구동력 Fc가 존재하지 않더라도 구동력 Fe가 존재하기 때문에, 롤 표면의 유동체는 점차적으로 롤측면 에지부로 이동되어 이 부위에서 유동체가 빌드업(Build-up)된다.
그리고, 주조롤(1)(1a)측면에서 계속해서 유동체가 공급될 경우에는 상대적으로 큰 힘의 Fc가 생성되고, Fc, Fe 힘의 균형(force balance)에 의해 에지부에서의 유동체 집중 위치나 폭이 결정되었다.
박판주조공정에서 주편 양단부에 발생되는 핫밴드나 벌징과 같은 미응고 현상은 도 8의 롤 폭방향의 가스층 두께 변화에서 알 수 있듯이, 주조롤과 같은 회전체 표면에서의 분위기 가스인 질소의 가스막 두께(gas film thickness)는 롤 폭방향으로 두께가 동일하지 않고, 롤 양단부에서 상대적으로 두꺼워져 롤의 냉각능을 크게 저하시킴으로써 이 부위에서 미응고 현상에 의한 핫밴드가 발생된다.
따라서, 자연현상적으로 발생되는 롤 폭방향으로의 가스층 두께 불균일 즉, 에지부의 가스층 빌드업으로 인해 상기와 같은 미응고 현상이 발생되지 않도록 조치가 강구되며, 또한 본 출원인이 제안한 가스층 모델에서 언급한 바와 같이 분위기가스의 종류에 따라 가스의 화학적, 물리적 특성 차이로 인해 롤-응고쉘 계면에 존재하는 가스층 두께(δt)가 크게 변화함을 알수 있다.
그리고, 도 9(a)(b)는 일반적인 쌍롤식 박판주조기에서 가스의 종류와 가스층 두께 변화에 따른 열전달 계수 및 응고쉘 두께 변화를 도시한 그래프로서, 도시한 바와같이, 분위기 가스의 종류에 따라 전열현상은 크게 변화함을 알 수 있다.
특히 쌍롤식 박판주조기에서 분위기가스로 주로 사용되는 아르곤(Ar)가스와 질소(N2)가스인 경우에 있어서도 냉각능은 큰 차이를 보임을 알 수 있다.
즉, 같은 불활성 분위기 가스라도 아르곤가스를 사용한 경우는 질소가스를 사용한 경우에 비해 냉각능이 감소됨을 알 수 있는데, 이는 근본적으로 가스 자체의 열전도 특성 차이에 기인하기도 하지만 두 가지의 용강과의 반응성 차이에 의해서도 큰 영향을 받는다.
상기 아르곤가스는 용융금속내로 흡수가 전혀 일어나지 않지만, 질소가스는 용강내로의 흡수가 되는데, 특히 오스테나이트계 스테인레스 STS304강인 경우는 그 흡수량이 상당히 큰 양이다.(녹는점에서의 평형상태의 용해도는 대략 2500 내지3000ppm정도임.)
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 주편 에지부에서의 미응고 현상인 벌징이나 핫밴드를 방지하도록 전열저항체의 유입을 차단하고, 주조롤 배럴 중앙부와 양에지부의 가스층의 두께를 비교하여 가스층 누적부에서의 가스층 두께와 폭을 즉각적으로 조절함과 동시에 롤에지부에 대하여 롤중앙부에서의 냉각능을 저하시키도록 적정량의 아르곤 가스와 질소가스를 혼합하여 공급함으로써 주편에지부에서의 미응고 현상을 방지하고, 주조 중 핫밴드 발생 현상에 능동적이며 대처하고 나아가 주조 대상강종의 다변화에도 효과적으로 대처할 수 있는 쌍롤식 박판주조기의 주편형상 및 내부품질 제어장치를 제공하고자 한다.
도 1은 일반적인 쌍롤식 박판주조기를 도시한 개략도,
도 2는 주편 에지부에서의 미응고 현상인 핫밴드가 관찰되는 주편상태도,
도 3은 일반적인 쌍롤식 박판주조기에서 크라운을 지닌 롤 형상을 도시한 개략도,
도 4는 일반적인 쌍롤식 박판주조기에서 주조된 양단부 핫밴드 발생된 주편 형상을 도시한 개략도,
도 5는 일반적인 쌍롤식 박판주조기에 의한 STS304강 주조중 주편 양단부 핫밴드 발생시 롤 전폭방향으로의 델타페라이트 분포를 도시한 그래프,
도 6은 일반적인 쌍롤식 박판주조기에 의한 STS304강 주조중 주편 양단부 핫밴드 발생시 주편두께 프로파일을 도시한 그래프,
도 7은 일반적인 쌍롤식 박판주조기에서 롤표면의 가스층 두께변화를 나타내는 설명도,
도 8은 일반적인 쌍롤식 박판주조기에서 롤표면, 롤측면 및 그 주위에서서의 유동체 거동(fluid behavior) 및 롤표면에서의 가스층 프로파일을 도시한 개략도,
도 9(a)(b)는 일반적인 쌍롤식 박판주조기에서 가스의 종류와 가스층 두께 변화에따른 열전달 계수 및 응고쉘 두께 변화를 도시한 그래프,
도 10은 본 발명에 따른 쌍롤식 박판주조기의 주편형상 및 내부품질 제어장치를 도시한 종단면도,
도 11은 본 발명에 따른 쌍롤식 박판주조기의 주편형상 및 내부품질 제어장치를 도시한 평면도,
도 12는 본 발명에 따른 쌍롤식 박판주조기의 주편형상 및 내부품질 제어장치를 도시한 사시도,
도 13(a)(b)는 본 발명에 따른 쌍롤식 박판주조기의 주편형상 및 내부품질 제어장치에서 가스층 두께 프로파일, 혼합가스의 분포상태을 도시한 설명도와 평면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1,1a ... 주조롤 2 ..... 에지댐
5 ..... 용강풀 6 ..... 주편
9 ..... 매니커스실드 30 ..... 챔버
41,42 ... 전,후방차단부재 41a,42a ... 얇은 철판
41b .... 영구자석 45 ..... 블러워
51 ..... 흡입라인 52 ..... 이동판
53 ..... 안내바 55 ..... 작동부재
61 ..... 카메라 62 ..... 두께 측정기
63 ..... 제어기 65,65a ..... 단동제어기
71 ..... 질소가스공급라인 72 ..... 아르곤가스공급라인
71a,72a ... 조절밸브 73,74 ... 질소, 아르곤가스탱크
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서, 본 발명은
서로 반대방향으로 회전하는 한쌍의 주조롤과, 그 양측면에 용강풀을 형성하도록 설치되는 에지댐과, 상기 용강풀의 상부를 덮어 외기와 용강의 접촉을 차단하는 메니스커스 실드를 갖추어 주편을 주조하는 쌍롤식 박판주조기에 있어서,
상기 매니스커스실드의 선후단에 주편의 폭방향으로 고정설치되고, 상기 주조롤의 외주면과 개구된 하부단이 대향하도록 'ㄷ'단면상으로 이루어진 좌우한쌍의 챔버;
상기 주조롤의 외주면에 길이방향으로 하부면이 밀착되는 전,후방차단부재를상기 챔버의 전,후면에 착탈가능하게 갖추고, 상기 주조롤의 외주면으로 불활성가스를 분사하는 블러워를 갖추어 상기 용강풀내로의 오염물의 유입을 차단하는 차단부;
상기 챔버 상부면의 좌우양측에 각각 연통연결되어 상기 주조롤의 양에지부에 흡입력을 전달하는 한쌍의 흡입라인을 갖추고, 상기 챔버내의 좌우양측에 활주이동가능하게 조립된 한쌍의 이동판을 왕복이동시키는 한쌍의 작동부재를 갖추어 상기 주조롤의 양 에지부에서의 가스층 두께 및 폭을 조절하는 작동부;
상기 챔버의 상부면 중앙에 형성된 가스주입구에 일단이 연결되고, 길이중간에 조절밸브를 갖는 질소, 아르곤가스공급라인의 타단을 질소, 아르곤가스탱크에 연결하여 상기 챔버내로 불활성가스를 공급하는 가스공급부;
상기 주편의 표면상태 및 두께를 측정하는 측정수단의 측정값을 근거로 하여 상기 흡입라인의 흡인력과 상기 작동부재 및 상기 질소,아르곤가스공급라인의 가스공급량을 제어하는 제어부;를 포함하는 쌍롤식 박판주조기의 주편형상 및 내부품질 제어장치를 마련함에 의한다.
이하, 본 발명을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.
도 10은 본 발명에 따른 쌍롤식 박판주조기의 주편형상 및 내부품질 제어장치를 도시한 종단면도이고, 도 11은 본 발명에 따른 쌍롤식 박판주조기의 주편형상 및 내부품질 제어장치를 도시한 평면도이며, 도 12는 본 발명에 따른 쌍롤식 박판주조기의 주편형상 및 내부품질 제어장치를 도시한 사시도이고, 도 13(a)(b)는 본 발명에 따른 쌍롤식 박판주조기의 주편형상 및 내부품질 제어장치에서 가스층 두께프로파일, 혼합가스의 분포상태을 도시한 설명도와 평면도이다.
본 발명의 장치(90)는 도 10 내지 13에 도시한 바와같이, 주조롤(1)(1a)과 에지댐(2)사이에 형성되는 용강풀(5)의 상부을 덮는 매니커스실드(9)의 선후단에 상기 주조롤(1)(1a)과 나란하게 배치되어 주조공정중 발생되는 이물질인 전열저항체의 유입을 차단함과 동시에 주조롤(1)(1a) 양에지부(e)에서의 가스층두께, 폭을 조절하여 주편(6)의 에지부(E)에서의 미응고 현상인 벌징이나 핫밴드를 방지하는 것으로써, 이러한 장치(90)는 챔버(30), 차단부(40), 작동부(50), 가스공급부(70) 및 제어부(60)로 구성된다. 여기서, 상기 장치(90)는 주편(6)을 연속적으로 주조하는 박판주조기(100)에 좌우대칭의 동일한 구조로 주조롤(1)(1a)에 각각 설치되는 바, 동일한 부재에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고, 그 일측에 대해서만 설명한다.
즉, 상기 챔버(30)는 상기 매니스커스실드(9)의 선후단에 각각 주편(6)의 폭방향인 롤길이방향으로 고정설치되고, 상기 주조롤(1)(1a)의 외주면과 개구된 하부단이 대항하도록 'ㄷ'단면상으로 이루어지는 수용부재이며, 그 길이는 상기 주조롤(1)(1a)의 길이와 동일하게 구성되는 것이 바람직하다.
상기 챔버(30)의 내부공간은 흡입력이 발생되는 흡입에지부와 흡입력이 발생되지 않는 비흡입중앙부로 구분되며, 상기 흡입에지부는 상기 작동부(50)에 의해서 비흡입중앙부에 대하여 폭이 조절된다.
그리고, 주조공정중 롤표면에서 탈락된 흑피마모분, 에지댐(2)마모분, 산화스케일분과 같은 오염물이 용강풀내로 혼입되는 것을 방지하도록 차단하는차단부(40)는 상기 주조롤(1)(1a)의 외주면에 하부면이 길이방향으로 전체에 걸쳐서 밀착되도록 상기 챔버(30)의 전,후면에 각각 착탈가능하게 조립되는 전,후방차단부재(41)(42)를 갖추는바, 상기 전,후방차단부재(41)는 상기 챔버(30)의 전,후면에 각각 장착된 'ㄱ'자형 단면상의 홀더(43a)에 복수개의 나사부재(43b)로서 착탈가능하게 조립된다.
그리고, 상기 전방차단부재(41)는 상기 주조롤(1)(1a)의 외주면과 직접적으로 면접촉하는 얇은 철판(41a)과, 그 상부에 철판과 동일한 크기의 내열성 천으로 만들어진 감싸개에 일체형 또는 다수의 판상형태를 모자이크하여 배치되고, 상기 철판(41a)을 주조롤(1)(1a)에 자력으로서 밀착시키는 영구자석(41b) 및 그 상부면에 상기 영구자석을 감싸는 감싸개가 고온에서 손상되지 않고, 고온의 용강에 의해서 상기 영구자석이 탈자(demagnetization)되지 않도록 열적으로 보호해 줄 수 있는 내열덮개(41c)를 갖추어 구성한다.
또한, 상기 후방차단부재(42)는 상기 브러쉬롤(7)와 챔버(30)후면사이에서 주조롤(1)(1a)외주면과 직접적으로 하부면이 면접촉하는 얇은 철판(42a)과, 상기 철판(42a)을 롤외주면에 밀착시키는 탄성력을 갖도록 절곡된 하부단에 설치되고, 양단이 상하이동가능한 지지대(42b)를 갖추어 구성한다.
여기서, 상기 후방차단부재(42)의 상부면에도 철판(42a)을 주조롤(1)(1a)의 외주면에 밀착시킬 수 있도록 일정세기의 자력을 갖는 영구자석을 채용하여도 좋으며, 상기 지지대(42b)의 좌우양단을 하방으로 탄력지지하도록 상기 지지대(42b)의 양단에 스프링과 같은 탄성체(미도시)를 설치할 수 있다. 이러한 구성은 외기가 상기 주조롤(1)(1a)사이의 용강풀(5)내로 유입되는 것을 차단하기 위한 것이다.
여기서, 상기 주조롤(1)(1a)의 표면과 접하는 상기 전,후방차단부재(41)(42)의 얇은 철판(41a)(42a)은 주조 대상강종과 동일한 재질이면서 자석에 잘 붙는 자성체 철판을 사용하는 것이 가장 바람직하다.
그리고, 상기 철판(41a)이 자성체로 구성되면 철판 두께나 자계강도 및 진공 흡입력 등의 조건이 부적절해서 롤표면과의 마찰에 의해 마모 부스러기(debris)가 발생되더라도 상부의 영구자석(41b)에 의해 포집되어 용강내로 유입되지 않는다.
또한, 주조되는 강종과 동일한 재질로 철판(41a)(42a)을 구성하면, 주조롤(1)(1a)과의 마모시 발생되는 마모분이 일부 용강에 유입되더라도 오염에 대한 영향을 상대적으로 감소시킬수 있기 때문이다.
한편, 실제로 상기 철판(41a)(42a)의 재료선정시에 있어 주조 대상강종 성분의 철판이 자성체가 아니거나, 또한 쉽게 녹이 쓰는 소재인 경우 또는 제작이나 구입이 용이치 않는 경우에는 표면이 깨끗한 순철의 철판(100% iron plate)을 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 얇은 철판(41a)(42a)의 판두께는 철판 자체의 내구성, 롤 표면 손상 및 실링역할 측면에서 매우 중요한 인자인데, 이러한 철판(41a)(42a)의 판두께가 너무 얇으면, 상기 주조롤(1)(1a) 표면의 요철에 의해 철판이 쉽게 찢겨져 가스층 두께를 조절하는 기능을 발휘할 수 없고, 반대로 철판(41a)(42a)이 너무 두꺼우면 고열에 의해 우그러짐(waving) 현상이 발생되고 우그러진 날카로운 모서리부가 롤 표면에 접하면서 스크래치와 같은 롤손상을 유발시킬 수 있다. 이에 따라,상기 얇은 철판(41a)(42a)은 순철, 일반강 및 스테인레스강 소재로 이루어지는 경우 40~60㎛ 판두께로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 철판(41a)의 상부에 갖추어지는 영구자석(41b)은 일정한 크기의 자계강도(magnetic field intensity)를 갖는 자석부재를 나란히 일렬로 롤 전폭에 걸쳐 배치한다.
여기서, 상기 주조롤(1)(1a)은 롤외주면에 강자성체인 Ni을 도금한 상태이기 때문에, 상기 영구자석(41b)의 자력에 의해서 롤외주면측으로 자력을 발생시켜 잘 붙게 되며, 그 하부에 배치된 얇은 철판(41a)과 상기 주조롤(1)(1a)과의 접촉상태 및 접촉하중에 의한 가스 실링력은 상기 영구자석(41b)의 자력에 크게 의존한다고 볼 수 있다.
이에 따라, 설치되는 철판(41a)의 재질 및 두께에 대해서 적절한 자계강도를 지닌 영구자석(41b)을 사용하는 것이 바람직한데, 상기 영구자석(41b)의 자계강도가 너무 작으면, 롤과의 접촉력이 약하여 외기유입을 차단하는 실링능력이 떨어지고, 반대로 자계강도가 너무 크면, 서로 면접촉하는 상기 얇은 철판(41a)과 주조롤(1)(1a)이 외주면에 스크래치(scratch)와 같은 손상을 유발시켜 주편표면에 주편길이방향으로 세로균열등과 같은 심각한 결함을 유발시킨다.
따라서, 상기 철판(41a)의 재질과 두께, 상기 주조롤(1)(1a) 표면상태 그리고 모자이크된 영구자석(41b)의 면적율이나 자석의 두께에 따라 약간 다를 수 있지만, 상기 영구자석(41b)이 4~6mm두께를 갖는 페라이트계 자석부재를 기준으로 하여 500~1500Oe의 자계강도를 지니는 것이 가장 바람직하다.
그리고, 상기 철판(41a)상부에서 영구자석(41b)을 감싸는 감싸개는 200~500℃의 온도범위에서도 충분히 견딜 수 있는 세라믹 재질의 내열성 천을 사용하고, 그 상부에는 상기 감싸개를 보호하는 내열덮개(41c)를 배치시켜 고온의 용강과 분위기 가스에 직접 노출되어 감싸개가 연소되는 것을 방지하면서 상기 영구자석(41b)이 감자되는 것을 방지하도록 한다.
여기서, 상기 보호용 내열덮개(41c)는 고온 분위기에서 충분히 견딜수 있는 얇은 철판이나 세라믹 천을 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 후방차단부재(42)와 브러쉬롤(7)사이에는 주조롤(1)(1a)의 외주면으로 전체길이에 걸쳐서 불활성가스를 분사하여 외부공기, 롤표면에서 탈락된 흑피(black layer)마모분, 에지댐 마모분이나 산화스케일분등 같이 큰 전열저항체가 상기 챔버내로 유입되는 것을 차단하도록 블러워(blower)(45)를 갖추어 구성하는바, 상기 블로워(45)는 롤 전길이에 걸쳐 나란하게 설치되고, 하부면에 슬릿(46a)이 개구된 고압 분사노즐(46)과, 불활성가스가 공급되는 가스공급라인(47)등으로 구성된다.
여기서, 상기 분사노즐(46)의 슬릿(slit)(46a)은 50~300㎛의 폭크기로 형성되고, 상기 가스공급라인(47)을 통하여 4~10bar의 공급압력을 공급되는 질소가스는 상기 슬릿(46a)전단에서 30~150m/sec의 분사가스속도로 분사되는 것이 바람직한데, 이는 상기 주조롤(1)(1a) 표면에 충돌하는 질소가스의 속도가 30m/sec이하로 저속이면, 상기와 같은 전열저항체인 오염물의 효과적인 제거가 곤란한 반면에, 고속일수록 유리하지만 지나친 가스량이 소요되기 때문에 상기와 같은 조건에서 실시하는것이 가장 바람직하다.
그리고, 상기 주조롤(1)(1a)의 양 에지부에서의 가스층 두께 및 폭을 조절하도록 작동되는 작동부(50)는 상기 챔버(30)의 좌우양측에 형성되는 흡입영역에 흡입력을 전달할수 있도록 상부면 좌우양측에 각각 하부단이 연통연결되어 상기 주조롤(1)(1a)의 양에지부(e)에 흡입력을 전달하는 좌우한쌍의 흡입라인(51)을 갖추고, 미도시된 흡입펌프와 연통연결되는 흡입라인(51)에는 후술하는 단동제어기(65)에 의해서 개폐제어되는 조절밸브(51a)를 갖추어 구성한다.
또한, 상기 챔버(30)의 내부공간에는 좌우양측의 흡입영역에서 좌우활주이동되면서 흡입공간인 흡입폭을 조절하는 이동판(52)을 각각 갖추고, 상기 이동판(52)은 비흡입영역에 배치되는 좌우한쌍의 작동부재(55)의 구동력에 의해서 좌우왕복이동가능하도록 조립된다.
여기서, 상기 챔버(30)는 주조롤(1)(1a)의 전체길이(W)에 대해 양에지부에 형성되는 2개의 흡입영역(We)과, 중앙부에 형성되는 비흡입영역(Wc = W-2We)등으로 3등분되고, 상기 주조롤(1)(1a)의 외주면과 대응하는 하부는 개구되어 있다.
그리고, 상기 이동판(52)은 왕복이동을 원활하게 수행할수 있도록 상기 챔버(30)내부에 설치되는 한쌍의 안내바(53)에 활주이동가능하게 조립되며, 상기 이동판(52)은 상기 챔버(30)의 양단으로부터 내측으로 일정거리, 10 내지 15mm 떨어진 임계위치까지 이동되며, 상기 흡입라인(51)의 각 하부단은 흡입압력손실을 방지할 수 있도록 상기 챔버(30)의 좌우양단과 임계위치사이에 연통연결된다.
또한, 상기 작동부재(55)는 상기 비흡입영역에 해당하는 챔버(30)의 내부공간에 상기 이동판(52)을 수평이동시킬수 있도록 배치되는 상기 이동판(52)에 로드선단이 연결되는 실린더부재로 구성되거나 상기 이동판(52)의 나사공에 나사결합된 나사축을 회전시키는 모터부재등으로도 구성될 수 있다.
그리고, 상기 챔버(30)내로 질소, 아르곤가스를 공급하는 가스공급부(70)는 상기 챔버(30)의 비흡입영역에 해당하는 상부면 중앙에 가스주입구(30a)를 관통형성하는바, 상기 가스주입구(30)에는 질소, 아르곤가스공급라인(71)(72)의 일단이 연결되고, 상기 질고, 아르곤가스공급라인(71)(72)의 길이중간에는 상기 가스주입구(30a)를 통하여 챔버(30)내의 비흡입영역으로 질소가스 또는 상기 질소가스와 아르곤가스가 일정비율로 혼합된 혼합가스를 공급할 수 있도록 후술하는 단동제어기(65a)에 의해서 가스공급량을 조절하는 조절밸브(71a)(72a)를 구비하며, 상기 질소,아르곤가스공급라인(71)(72)의 타단은 질소, 아르곤가스가 채워진 질소, 아르곤가스탱크(73)(74)에 연결구성된다.
한편, 상기 작동부재(55)의 구동과 상기 흡입라인(51)의 조절밸브(51a)를 제어하는 제어부(60)는 상기 주조롤(1)(1a)의 닙부의 직하부인 루프피트(loop pit)에 설치되어 상기 주편(6) 폭방향으로의 온도변화에 따른 명암(contrast)차이로 주편 양단부의 핫밴드나 벌징의 발생여부 및 정도를 감지하는 핫스트립 관찰용 카메라(61)를 갖추고, 엔트리핀치롤(entry pinch roll)과 주편을 권취하는 코일러(coiler)사이에서 설치되어 주편(6) 폭방향의 두께 프로파일을 측정하는 두께측정기(62)를 갖추어 구성하여 상기 주편 양단부의 핫밴드나 벌징의 폭과 양을 감지한다.
그리고, 상기 카메라(61)와 두께측정기(62)와 전기적으로 연결되어 측정값이 수신되고, 상기 측정값을 근거로 하여 흡인력 제어용 신호(ep), 폭 제어용 신호(ew), 혼합가스조절용 신호(ear)를 발생시키는 제어기(63)를 갖추고, 상기 제어기(63)는 상기 흡입라인(51)의 조절밸브(51a)의 개폐정도를 조절하고, 상기 질소, 아르곤가스공급라인(71)(72)의 각 조절밸브(71a)(72a)의 개폐정도를 조절하며, 상기 작동부재(55)를 전후진작동시키키도록 전기적으로 연결된 단동제어기(65)(65a)에 각각 연결구성되며, 이러한 단동제어기(65)(65a)는 상기 흡입라인(51)에 의한 챔버(30)내부공간의 흡입영역에서의 흡입력과 상기 챔버(30)내부의 비흡입영역에서의 불활성가스의 공급 및 작동부재(55)에 의한 폭조정을 각각 단독으로 제어할 수 있도록 개별적으로 연결된다.
이러한 피이드백시스템(feed back system)은 주편 양단부의 미응고 현상인 핫밴드나 벌징이 완전 해소될 때가지 주조중 온라인(on-line)상으로 연속해서 작동되도록 되어 있다.
상술한 바와같은 구성을 갖는 본 발명의 작용에 대해서 설명한다.
먼저, 박판주조기에서 주조되는 주편(6)의 양에지부(E)에 주로 발생하는 핫밴드나 벌징은 주조롤(1)(1a)표면의 유동체와 매우 밀접한 관련이 있음을 도 5와 도 6에 도시한 바와같이, 알 수 있었다.
또한, 도 13에 도시한 바와같이, 상기 주조롤(1)(1a)표면의 양에지부인 흡입영역(We)은 롤 배럴 중앙부인 비흡입영역(Wc)에 비해 유동체의 누적이 집중되는 구간으로 도 13에 나타낸 가스 프로파일(profile)(P1)과 같이 분위기 가스인 질소나산소 가스층의 두께가 두꺼울 뿐만 아니라, 쌍롤식 박판주조기의 특성상 에지댐(2) 마모분이나 산화스케일분 등과 같은 외부유입 오염원의 누적이 심하기 때문에, 상기 롤양에지부(e)는 롤 배럴 중앙부(b)에 비해 롤 냉각능 저하로 인한 응고지연현상이 발생된다.
그리고, 도 14(a)에 도시한 바와같이, 롤에지부에서의 가스층두께와 롤중앙부에서의 가스층두께가 서로 상이하게 형성되어 롤 폭방향으로 냉각능이 서로 상이하게 나게 된다.
이러한 현상은 주조초기에는 관찰되지 않다가도 주조시간이 경과됨에 나타날 수 있는데 이러한 시간 경과성은 앞서 설명한 유동체 누적과 밀접한 상관성이 있다. 이에 따라, 상기의 원인으로 인해 주편(6) 양에지부(E)에서의 핫밴드나 벌징이 발생되는 경우, 상기 주조롤(1)(1a)의 양 에지부(e)의 흡입영역(We)에서의 냉각능을 상기 롤 배럴중앙부(b)인 비흡입영역(Wc)과 비교하여 증대시키거나, 상기 롤 배럴중앙부(b)의 비흡입영역(Wc)에서의 냉각능을 상기 주조롤(1)(1a)의 양에지부(e)의 흡입영역(We)과 비교하여 감소(완냉각)시키지 않으면, 미응고현상이 해소되지 않는다.
즉, 본 발명의 장치(90)는 주조개시 후 주조롤(1)(1a)사이의 롤닢을 빠져 나오는 주편(6)을 루프피트(loop pit)내의 롤닢 직하부에 설치된 핫스트립 관찰용 카메라(61)로서 주편(6)을 촬영하여 화상을 관찰하였을 때, 주편 에지부의 미응고현상인 핫밴드나 벌징이 발생되지 않고 정상적으로 주조되는 경우에는 상기 주편(6)의 폭방향으로 명암의 차이가 발생되지 않고, 주편(6)의 전폭에 걸쳐 균일한 온도(명암)로 주조가 진행되는 것으로 판단되기 때문에, 상기 제어기(63)와 각 단동제어기(65)(65a)를 통해 흡입라인(51)과 작동부재(55) 및 질소, 아르곤가스공급라인(72)에 흡입력 제어용 신호(ep), 폭 조정 제어용 신호(ew) 및 혼합가스조절용 신호(ear)를 보내지 않는다.
대신에, 상기 챔버(30)와 브러쉬롤(7)사이에 설치된 블러워(45)를 통하여 고압의 질소가스를 주조롤(1)(1a)이 외주면으로 공급함으로서, 외부로부터 산소가 유입되는 것을 차단하면서 큰 전열저항체로 작용하는 롤 표면 흑피(black layer)마모분, 에지댐 마모분 등과 같은 세라믹 분말, 산화스케일 파쇄분 등과 같은 오염물의 유입을 차단시킨다.
이와 더불어, 상기 질소가스공급라인(71)의 조절밸브(71a)는 개방상태를 유지하여 상기 챔버(30)의 비흡입영역(Wc)으로 질소가스만을 공급하도록 개방되는 반면에, 상기 아르곤가스공급라인(72)의 조절밸브(72b)는 닫힘상태를 유지한다. 이에 따라, 상기 챔버(30)내의 비흡입영역(Wc)에서는 가스층의 두께조절이 이루어지지 않고 단지 신선한 질소가스만 공급되는 것이다.
한편, 상기와 같은 주조 조건하의 주조중에 도 2에 도시된 바와 같이 주편(6)의 양에지부(E)에 미응고현상이 발생되면 즉, 상기 카메라(61)로 촬영된 화상에서 주편(6) 양단부의 명암이 중앙부와 차이를 보이면(주편의 중앙부(B)에 비해 국부적으로 양에지부(E)가 밝으면), 주편의 핫밴드나 벌징이 발생됨을 의미하게 된다.
이러한 경우, 상기 주편(6)의 주조되는 방향의 출측에 배치된 두께측정기(62)를 이용하여 주편 양에지부(e)에서의 핫밴드나 벌징의 폭이나 양을 측정하고, 그 측정값은 제어기(63)로 전송되고, 상기 제어기(63)는 롤 표면의 가스층 두께(de)(dc)(de/dc)를 조절하여 도 13(a)의 P2에 도시한 바와 같은 가스층 프로파일(gas layer profile)을 형성하고, 도 14(b)에 도시한 바와 같이 롤에지부에서의 가스층두께변화와 롤중앙부에서의 두께변화가 서로 일치할 수 있도록 상기 주조롤(1)(1a)의 양 에지부와 중앙부에서의 냉각능을 조정한다.
즉, 상기 주편(6)의 양에지부의 핫밴드나 벌징의 발생 정도에 따라 그에 적합한 조건으로 제어하게 되는데, 제어기(63)와 전기적으로 연결되어 작동신호가 개별적으로 수신되는 단동제어기(65)(65a)를 통하여 상기 제어기(63)에서 계산된 흡입력 제어용 신호(ep)와 폭 조정 제어용 신호(ew) 및 혼합가스조절용 신호(ear)를 각각 상기 흡입라인(51)의 조절밸브(51a)와 작동부재(55) 및 질소, 아르곤가스공급라인(71)(72)의 조절밸브(71a)(72a)에 각각 전송하여 상기 챔버(30)의 좌우양측공간에서의 내부압력(P), 이동판(52)의 변위 및 상기 챔버(30)의 비흡입영역(Wc)으로공급되는 질소, 아르곤가스의 공급량을 가감조절함으로서, 상기 주조롤(1)(1a)의 좌우양단 에지부에서의 가스층 두께(de), 그의 폭(We) 및 혼합가스량을 조정하도록 한다.
여기서, 상기 흡입라인(51)의 조절밸브(51a)의 개도가 커지거나 작아지면, 상기 챔버(30)와 좌우양측 내부공간에 전달되는 흡입력이 커지거나 작아지기 때문에, 상기 챔버(30)의 전,후면에 장착된 전,후방차단부재(41)(41)의 얇은 철판(41a)(42a)과 주조롤(1)(1a)외주면사이에서의 간격을 넓히거나 좁혀 밀착력을조절할 수 있다. 또한, 상기 작동부재(55)의 작동에 의해서 상기 이동판(52)을 이동바(53)를 따라 에지부측으로 전진시키면, 상기 챔버(30)의 좌우양단에 형성되는 흡입영역(We)이 축소되어 흡입력이 커짐과 동시에 에지폭이 줄어드는 반면에, 상기 이동판(52)을 내측으로 이동시키면 상기 흡입영역(We)이 커지면서 흡입력이 작아지게 되고, 에지폭이 커지게 된다.
이와 동시에, 상기 질소가스공급라인(71)의 조절밸브(71a)의 개도크기는 작게 하여 상기 비흡입영역(Wc)내로의 질소가스의 공급량은 줄이는 반면에 상기 아르곤가스공급라인(72)의 조절밸브(72a)를 개방시킴과 동시에 그 개도크기는 크게 하여 상기 비흡입영역(Wc)내로의 아르곤가스의 공급을 시작함과 동시에 그 공급량을 점차 늘림으로서 상기 챔버(30)내로 공급되는 불활성가스인 질소, 아르곤가스가 혼합된 전체혼합가스중 롤배럴 중앙부(b)의 냉각능을 조절할 수 있는 매개변수로 작용하는 아르곤가스의 혼합비율을 점차 증가시킨다.
상기와 같이, 상기 챔버(30)의 비흡입역(Wc)내로 공급되는 불활성 혼합가스중 질소가스에 비하여 아르곤가스의 함량이 증가될수록 상기 롤배럴 중앙부(b)의 냉각능은 롤 에지부(e)의 냉각능에 비하여 점차 감소하게 되는 것이다.
그러나, 상기 주편 에지부에서의 불안정성(instability)를 치유하기 위해서 할 목적으로 아르곤의 혼합비를 계속해서 증가시킬 수는 없기 때문에, 상기 주편의 양에지부(E)에서의 미응고현상을 감지함과 동시에 상기 아르곤가스공급라인(72)을 통하여 상기 챔버(20)내로 공급되는 아르곤가스의 함량은 불활성 혼합가스 전체함량의 0.1 내지 10% 범위내로 조절하는 것이 바람직하다.
이는 질소가스가 포함된 혼합가스내 아르곤가스의 함량이 10%을 초과하게 되면, 상기 주편의 균열민감도가 증가되어 주편표면 균열이 발생하기 때문이다.
이러한 피이드백 시스템(feed-back system)은 주편 양단부의 미응고 현상인 핫밴드나 벌징이 완전 해소될 때가지 주조중 온라인(on-line)상으로 연속해서 작동되도록 되어 있다.
상술한 바와같은 본 발명에 의하면, 주편 에지부의 미응고현상이 발생되기 쉬운 영역, 즉 유동체 누적 집중부에 대응되는 주조롤 표면의 에지부에서의 특정구간인 흡입영역(We)에서 롤 표면 흑피(black layer)마모분, 에지댐 마모분이나 산화스케일분등과 같이 큰 전열저항체로 작용하면서 주편의 표면균열을 야기시키는 오염물을 흡입제거하고, 주조롤의 냉각능을 결정하는 롤-응고쉘 사이의 분위기 가스인 질소의 가스층 두께를 주조중 핫밴드나 벌징현상과 연동시켜 온라인(on-line)상으로 롤 양단부에 형성된 밀폐공간으로부터의 가스 흡입력과 밀폐공간의 폭 조정에 의한 롤 양에지부 표면에서의 가스층 두께(de)를 롤 배럴 중앙부의 가스층 두께(dc)와 차등하여 조절함과 동시에, 챔버내로 공급되는 불활성 가스중 롤배럴중앙부에서의 냉각능을 조절할 수 있는 매개변수로 작용하는 아르곤가스의 주입량을 변화시켜 롤에지부에 대하여 롤배럴 중앙부의 냉각능을 저하시킴으로써, 상기 미응고 현상에 능동적이면서 신속하게 대처할 수 있으며, 주조되는 주편의 품질뿐만 아니라 조업의 안정성과 실수율을 향상시킬 수 있는 효과가 얻어진다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 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.

Claims (12)

  1. 서로 반대방향으로 회전하는 한쌍의 주조롤(1)(1a)과, 그 양측면에 용강풀(5)을 형성하도록 설치되는 에지댐(2)과, 상기 용강풀(5)의 상부를 덮어 외기와 용강의 접촉을 차단하는 메니스커스 실드(9)를 갖추어 주편(6)을 주조하는 쌍롤식 박판주조기에 있어서,
    상기 매니스커스실드(9)의 선후단에 주편(8)의 폭방향으로 고정설치되고, 상기 주조롤(1)(1a)의 외주면과 개구된 하부단이 대항하도록 'ㄷ'단면상으로 이루어진 좌우한쌍의 챔버(30);
    상기 주조롤(1)(1a)의 외주면에 길이방향으로 하부면이 밀착되는 전,후방차단부재(41)(42)를 상기 챔버(30)의 전,후면에 착탈가능하게 갖추고, 상기 주조롤(1)(1a)의 외주면으로 불활성가스를 분사하는 블러워(45)를 갖추어 상기 용강풀(5)내로의 오염물의 유입을 차단하는 차단부(40);
    상기 챔버(30) 상부면의 좌우양측에 각각 연통연결되어 상기 주조롤(1)(1a)의 양에지부에 흡입력을 전달하는 한쌍의 흡입라인(51)을 갖추고, 상기 챔버(30)내의 좌우양측에 활주이동가능하게 조립된 한쌍의 이동판(52)을 왕복이동시키는 한쌍의 작동부재(55)를 갖추어 상기 주조롤(1)(1a)의 양 에지부에서의 가스층 두께 및 폭을 조절하는 작동부(50);
    상기 챔버(30)의 상부면 중앙에 형성된 가스주입구(30a)에 일단이 연결되고, 길이중간에 조절밸브(71a)(72a)를 갖는 질소, 아르곤가스공급라인(71)(72)의 타단을 질소, 아르곤가스탱크(73)(74)에 연결하여 상기 챔버(30)내로 불활성가스를 공급하는 가스공급부(70);
    상기 주편의 표면상태 및 두께를 측정하는 측정수단의 측정값을 근거로 하여 상기 흡입라인(51)의 흡인력과 상기 작동부재(55) 및 상기 질소,아르곤가스공급라인(71)(72)의 가스공급량을 제어하는 제어부(60);를 포함하는 쌍롤식 박판주조기의 주편형상 및 내부품질 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 챔버(30)는 하부에 개구부를 갖는 박스형으로 형성되며, 상기 주조롤(1)(1a)의 외주면과 개구부가 서로 마주보도록 형성되는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조기의 주편형상 및 내부품질 제어장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전방차단부재(41)는 상기 주조롤(1)(1a)의 외주면과 직접적으로 면접촉하는 얇은 철판(41a)과, 그 상부에 철판과 동일한 크기의 내열성 천으로 만들어진 감싸개에 일체형 또는 다수의 판상형태를 모자이크하여 배치되고, 상기 철판(41a)을 주조롤(1)(1a)에 자력으로서 밀착시키는 영구자석(41b) 및 그 상부면에 상기 감싸개가 고온에서 손상되지 않고, 고온의 용강에 의해서 상기 영구자석이탈자(demagnetization)되지 않도록 열적으로 보호해 줄 수 있는 내열덮개(41c)를 갖추어 구성함을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조기의 주편형상 및 내부품질 제어장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 후방차단부재(42)는 상기 브러쉬롤(7)와 챔버(30)후면사이에서 주조롤(1)(1a)외주면과 직접적으로 하부면이 면접촉하는 얇은 철판(42a)과, 상기 철판(42a)을 롤외주면에 밀착시키는 탄성력을 갖도록 절곡된 하부단에 설치되고, 양단이 상하이동가능한 지지대(42b)를 갖추어 구성함을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조기의 주편형상 및 내부품질 제어장치.
  5. 제 3 또는 4항에 있어서,
    상기 얇은 철판(41a)(42a)은 주조 대상강종과 동일한 재질이면서 자석에 잘 붙는 자성체 철판으로 구성되고, 40~60mm 판두께로 구성됨을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조기의 주편형상 및 내부품질 제어장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 영구자석(41b)은 4~6mm두께를 갖는 페라이트계 자석부재를 기준으로 하여 500~1500Oe의 자계강도를 가짐을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조기의 주편형상 및 내부품질 제어장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 블로워(45)는 롤 전체길이에 걸쳐 나란하게 설치되고, 하부면에 슬릿(46a)이 개구된 고압 분사노즐(46)과, 불활성가스가 공급되는 가스공급라인(47)등으로 구성됨을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조기의 주편형상 및 내부품질 제어장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 분사노즐(46)의 슬릿(slit)(46a)은 50~300㎛의 폭크기로 형성되고, 상기 가스공급라인(47)을 통하여 4~10bar의 공급압력을 공급되는 질소가스는 상기 슬릿(46a)전단에서 30~150m/sec의 분사가스속도로 분사됨을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조기의 주편형상 및 내부품질 제어장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 이동판(52)은 왕복이동을 원활하게 수행할수 있도록 상기 챔버(30)내부에 설치되는 한쌍의 안내바(53)에 활주이동가능하게 조립됨을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조기의 주편형상 및 내부품질 제어장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 작동부재(55)는 상기 이동판(52)에 로드선단이 연결되는 실린더부재로 구성됨을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조기의 주편형상 및 내부품질 제어장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 측정수단은 상기 주편의 표면상태를 측정하는 카메라(61) 및 상기 주편의 두께를 측정하는 두께 측정기(62)를 포함하고,
    상기 제어부(60)는 상기 카메라 및 두께측정기의 측정값을 근거로 하여 흡인력 제어용 신호(ep), 폭 제어용 신호(ew) 및 혼합가스조절용 신호(ear)를 발생시키는 제어기(63)로부터 제어신호가 전송되고, 상기 흡입라인(51), 작동부재(55), 가스공급라인(71)(72)과 각각 전기적으로 연결된 단동제어기(65)(65a)를 갖는 제어부(60)를 포함함을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조기의 주편형상 및 내부품질 제어장치.
  12. 제 1항 또는 11항에 있어서,
    상기 아르곤가스공급라인(72)을 통하여 상기 챔버(20)내로 공급되는 아르곤가스의 함량은 불활성 혼합가스 전체함량의 0.1 내지 10% 범위내로 조절함을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조기의 주편형상 및 내부품질 제어장치.
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KR100657591B1 (ko) * 2005-12-23 2006-12-14 주식회사 포스코 보호가스 챔버를 구비한 마그네슘 합금의 박판 주조기

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