KR20090114395A - 금속 스트랜드 주조용 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 재료 공급 용기를 구비하는, 금속, 특히 스틸의 스트랜드(strands of metal)를 주조하기 위한 장치에 관한 것으로서, 재료 공급 용기의 주입 노즐을 통해 액체 금속이 순환용 컨베이어 벨트의 운반부에 전달되며, 컨베이어 벨트는 제1 편향 롤러와 제2 편향 롤러 사이에서 순환하는 얇은 내열 벨트로 구성되고, 제1 편향 롤러 뒤의 주입 노즐의 영역 내에서 액체 금속을 수용하기 위한 홈통 모양을 취하며, 제2 편향 롤러 부근에서 평 벨트의 모양을 다시 회복한다. 벨트에 대한 변형을 감소시키기 위해서, 본 발명은 편향 롤러 중 하나 이상이 볼록하게 캠버가 형성되어야 하는 것을 제안하고 있다.

주입 노즐, 컨베이어 벨트, 재료 공급 용기, 편향 롤러, 캠버

Description

금속 스트랜드 주조용 장치{DEVICE FOR CASTING STRANDS OF METAL}

본 발명은, 재료 공급 용기를 구비하는, 금속, 특히 스틸의 스트랜드(strands of metal) 주조용 장치에 관한 것이다. 본 발명에 있어서, 재료 공급 용기의 주입 노즐에 의해 액체 금속이 순환용 컨베이어 벨트의 운반부에 전달되며, 컨베이어 벨트는 제1 편향 롤러와 제2 편향 롤러 사이에서 순환하는 얇은 내열 벨트로 구성되고, 제1 편향 롤러의 뒤의 주입 노즐의 영역 내에서 액체 금속을 수용하기 위한 홈통 모양을 취하며, 제2 편향 롤러 부근에서 평 벨트의 모양을 다시 회복한다.

상술한 유형의 장치는 일본 공개특허 제59147755A호로부터 공지되어 있는 바, 상기 장치에서는, 두 편향 롤러 사이의 운반 경로를 따라 배치되어, 벨트에 작용하는 수직 및 수평 운반 롤러에 의해 벨트가 홈통 모양을 이룬다.

액체 금속을 통해 벨트에 작용하는 벨트의 폭에 따른 비교적 큰 온도차 및 평평한 형상에서 홈통 모양, 그리고 다시 평 벨트 형상으로 회복되는 벨트의 변형으로 인해, 벨트의 폭에 따라 길이의 변화가 매우 다양하여, 벨트 재료, 특히 에지 영역에서 임계 응력이 발생한다.

벨트(이러한 목적으로 보통 스틸 벨트가 사용됨)는 사용되는 벨트 재료에 상 응하는 탄성을 갖지만, 비용 효율적 수명은 폭에 따른 벨트 상의 상이한 응력 때문에 달성될 수 없다.

따라서, 본 발명의 목적은, 벨트에 대한 응력이 감소되거나 균일해지도록, 장치를 설계하는데 있다. 또한, 벨트에 대한 응력이 감소되거나 더욱 균일해지기 때문에, 벨트 재료를 위해 새로운 재료가 사용된다. 또한, 입구 길이와 출구 길이는, 캠버(camber) 각도의 특정 조절을 위하여, 홈통 프로파일의 형상에 맞게 형성된다. 이로 인하여, 주조 공정의 비용 효율이 상당히 증가된다.

편향 롤러 중 하나 이상이 볼록하게 캠버(camber)가 형성된다는 점에서, 본 발명에 따른 상술한 목적은 달성된다.

편향 롤러 중 하나 이상의 의도적인 캠버 형성에 의할 경우, 홈통 프로파일의 형성으로 인한 벨트의 짧아짐이 적어도 일부 보상되고, 또한 벨트의 폭에 따른 상이한 온도 분포가 캠버 내에서 고려되기 때문에, 벨트에 대한 응력은 균일해지므로, 결국 벨트 수명에 긍정적인 영향을 미친다.

예컨대, 주물 파라미터가 변경됨으로 인한 길이 변화에 대해 보상하는 것은, 편향 롤러 중 하나 이상의 캠버가 압력 매체에 의해 변형될 수 있을 때, 바람직하다. 이를 위해, 롤러 쉘(roller shell)에는 프로파일형 공동(profiled cavity)이 형성된다. 이와 관련하여, 상기 길이 변화에 대한 보상은 또한, 제1 편향 롤러의 캠버가, 예컨대 제2 편향 롤러의 캠버보다 더 작을 때, 바람직할 수 있다.

캠버는 홈통의 프로파일의 형상에 기초로 하여 계산될 수 있다. 평균 홈통의 프로파일은, 주물의 프로파일에 부합되게 홈통 프로파일이 홈통의 길이에 걸쳐 변할 때, 계산에 사용된다.

세부 구성이 도 1 내지 도 4에 도시되고 있다.

도 1은 편향 롤러를 구비한 벨트의 개략적인 측면도이다.

도 2는 홈통 모양에 대한 단면도이다.

도 3은 편향 롤러의 계산 및 캠버링을 위한, 직사각형 형상 등의 단순화된 홈통 모양을 갖는 계산 모델이다.

도 4는 온도의 영향을 계산하기 위한 홈통 단면도이다.

캠버(camber)는, 편향 롤러와 홈통 프로파일(trough profile) 사이의 벨트 길이 Le(입구 길이)와 La(출구 길이)의 함수이거나, 반대로, 벨트 폭(B_B), 홈통 폭(B_T), 홈통 높이(H_T) 및 홈통 프로파일의 함수이다(계산을 위해 길이방향의 직사각 형상을 가정함).

캠버는 함수 f(Le(a), B_B, B_T, H_T, 홈통 프로파일)에 의해 산출된다.

좌표(X, Y)를 갖는 홈통 프로파일의 점(A)과 점(B) 사이의 편향 롤러의 각 점과, 점(C)과 점(D) 사이의 벨트 폭(B_B)의 절반에 대한 길이(Le(a))에 대해, 캠버의 계산이 이루어질 수 있다. 캠버의 계산은 입구부와 출구부에 대해서 이루어져야 한다.

벨트의 폭에 걸친 온도 분포의 변화로 인한 벨트의 길이 변화의 계산은 다음의 식에 의해 간단히 이루어질 수 있다. 정확한 계산을 위하여, 벨트의 폭에 걸친 온도 프로파일이 주물 파라미터에 따라 계산된다.

2개의 식에 의하여, 벨트의 폭에 걸쳐 인장 응력이 균일해지도록 하기 위한 편향 롤러의 최적의 캠버는 중첩에 의해 소정의 홈통 프로파일(주물 형태) 및 온도 프로파일에 대해 계산될 수 있다.

여기서,

B_B는 벨트의 폭,

B_T는 홈통의 폭,

H_T는 홈통의 높이,

L은 입구와 출구 사이의 (최종적인) 홈통 프로파일의 길이,

Le는 제1 편향 롤러의 중심으로부터 최종적인 홈통 프로파일까지의 입구 길이,

La는 최종적인 홈통 프로파일로부터 제2 편향 롤러의 중심까지의 출구 길이,

L_V는 홈통의 길이방향으로의 공간 대각선의 길이

X는 L_V를 계산하기 위한 X 좌표,

X_B는 점 C로부터 떨어진 거리,

X_T는 벨트 또는 홈통의 중심으로부터 떨어진 거리,

Y는 L_V를 계산하기 위한 Y 좌표,

T_M은 벨트의 중심에서의 온도,

T_R은 벨트의 에지 영역에서의 온도,

α는 벨트 재료의 팽창 계수, 및

β는 수직으로부터의 편향 각도이다.

본 발명의 실시예는 종속 청구항에서 나타내어진다.

바람직하게, 제1 편향 롤러의 캠버는 제2 편향 롤러의 캠버보다 작을 수 있다.

편향 롤러 중 하나 이상의 롤러의 캠버는, 예컨대 압력 매체에 의해 변형될 수 있어야 한다. 이를 위해, 롤러 쉘에는 압력을 가하기 위한 프로파일형 공동이 형성될 수 있다.

입구 길이 및 출구 길이는 각각, 바람직하게 500㎜ 보다 더 커야 한다.

최대 입구 길이 또는 출구 길이는, 캠버가 홈통 프로파일로 인해 2% 보다 커지지 않도록, 선택된다.

벨트는 편향 롤러에 의해 홈통 프로파일 또는 평 벨트를 형성하기 위한 거리(Le(a))에 대해 계속해서 바람직하게 형성될 수 있다.

벨트의 재료로서 특히 적합한 것으로는 CuNi, Fe계 내열충격 합금이 있다.

벨트의 재료는 단상 또는 다상 Cu 합금이나 니켈계 합금으로 이루어질 수 있다.

벨트 재료의 두께는 0.5㎜ 내지 2.0㎜이어야 한다.

홈통 프로파일은 아크 형상을 가져야 하고, 바람직하게는 대칭을 이루어야 한다.

Claims (21)

1. 재료 공급 용기를 구비하는, 금속, 특히 스틸의 스트랜드 주조용 장치에 있어서,

   상기 재료 공급 용기의 주입 노즐에 의해, 액체 금속이 순환용 컨베이어 벨트의 운반부에 전달되고, 상기 컨베이어 벨트는, 제1 편향 롤러와 제2 편향 롤러 사이에서 순환하는 얇은 내열성 벨트로 구성되며, 상기 제1 편향 롤러의 뒤의 주입 노즐(outlet nozzle)의 영역 내에 상기 액체 금속을 수용하기 위한 홈통 모양을 취하고, 상기 제2 편향 롤러 부근에서 평 벨트의 모양을 회복하며, 상기 편향 롤러 중 하나 이상의 롤러는 볼록하게 캠버(camber)가 형성된,

   금속 스트랜드 주조용 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 캠버는, 상기 홈통 프로파일의 형성으로 인한 상기 벨트의 짧아짐이 적어도 일부 보상되도록 하는, 금속 스트랜드 주조용 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 홈통 프로파일로 인한 상기 캠버는 다음의 식에 따라 계산되는, 금속 스트랜드 주조용 장치.

   

   
4. 제1항에 있어서,

   상기 벨트의 폭에 걸친 온도 분포의 변화로 인한 상기 벨트의 길이 변화는 상기 캠버 내에서 고려되고, 다음의 식에 따라 계산되는, 금속 스트랜드 주조용 장치.

   
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 벨트의 상기 폭에 걸쳐 인장 응력이 균일해지도록 하기 위한 상기 편향 롤러의 최적의 캠버는 중첩에 의해 주어진 홈통 프로파일(주물 형태) 및 온도 프로파일에 대해 계산되는, 금속 스트랜드 주조용 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1 편향 롤러의 상기 캠버는 상기 제2 편향 롤러의 캠버보다 작은, 금속 스트랜드 주조용 장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 편향 롤러 중 하나 이상의 롤러의 상기 캠버는, 예컨대 압력 매체에 의해 변형될 수 있는, 금속 스트랜드 주조용 장치.
8. 제7항에 있어서,

   롤러 쉘에는 압력을 가하기 위한 프로파일형 공동이 형성되는, 금속 스트랜드 주조용 장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   입구 길이 및 출구 길이는 각각 500㎜보다 큰, 금속 스트랜드 주조용 장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

    최대 입구 길이 또는 출구 길이는, 상기 홈통 프로파일로 인해 상기 캠버가 2%보다 크지 않도록, 선택되는, 금속 스트랜드 주조용 장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 벨트는 상기 편향 롤러에 의해 상기 홈통 프로파일 또는 평 벨트를 형성하기 위한 거리(Le(a))에 대해 계속해서 형성되는, 금속 스트랜드 주조용 장치.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 벨트의 재료는 CuNi 및 Fe계 내열충격 합금으로 이루어진, 금속 스트랜드 주조용 장치.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 벨트의 재료는 단상 또는 다상 Cu 합금으로 이루어진, 금속 스트랜드 주조용 장치.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 벨트의 재료는 니켈계 합금으로 이루어진, 금속 스트랜드 주조용 장치.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 벨트의 두께는 0.5㎜ 내지 2.0㎜인, 금속 스트랜드 주조용 장치.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 홈통 프로파일은 아크 형상인, 금속 스트랜드 주조용 장치.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 홈통 프로파일은 대칭을 이루는, 금속 스트랜드 주조용 장치.
18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 홈통 프로파일의 양 단부는 실질적으로 직선 영역을 가지는, 금속 스트랜드 주조용 장치.
19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 홈통 프로파일의 측면은 주물 프로파일보다 10㎜만큼 더 높은, 금속 스트랜드 주조용 장치.
20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,

    측면 영역은 수직에 대하여 +25° 및 -25°의 편향 각도를 가지는, 금속 스트랜드 주조용 장치.
21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 홈통 프로파일은 홈통의 길이에 대한 주물 방향으로 롤러를 정밀하게 조절함으로써 상기 주물 단면을 감소시킬 수 있는, 금속 스트랜드 주조용 장치.

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