KR20100006732A - Apparatus and method for roll in twin roll strip casting machine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 본 발명은 한 쌍의 주조롤(1)과, 그 좌우 양 측면에 설치되는 에지댐(2) 및 상기 주조롤(1)과 에지댐(2) 사이에 형성되는 용강풀(4)로 용강을 공급하는 침지노즐(3)을 갖추어 서로 맞물리는 방향으로 주조롤(1)을 회전시켜 주편을 주조하는 쌍롤식 박판주조기의 주조롤에 있어서, 균열의 발생을 방지하고 수명이 긴 주조롤(1) 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention is a pair of casting roll (1), and the edge dam (2) which is installed on both left and right sides thereof and the molten steel pool (4) formed between the casting roll (1) and the edge dam (2) In the casting roll of a twin roll sheet casting machine which casts the cast steel by rotating the casting roll (1) in the interlocking direction with an immersion nozzle (3) for supplying molten steel to the molten steel, it prevents the occurrence of cracks and has a long life (1) and its manufacturing method.
쌍롤식 박판주조 공정은 서로 맞물려 돌아가는 양 주조롤(1)에 용강을 부어 응고시킴과 동시에 일정량의 열간 변형을 가해 10 ㎜이하의 얇은 두께를 갖는 박판을 제조하는 방식이다.The twin-roll thin plate casting process is a method of manufacturing a thin plate having a thin thickness of 10 mm or less by pouring molten steel into both
상기와 같은 박판 주조 공정에 채용되는 쌍롤식 박판주조기는 도 1에 도시한 바와 같이, 냉각수에 의해 냉각되는 한 쌍의 주조롤(1)과 그 양 측면에 부착된 에지댐(2) 사이에 턴디쉬(5)에서 침지노즐(3)을 통해 공급된 용강에 의한 용강풀(4) 을 형성하고 서로 반대 방향으로 주조롤(1)들을 회전시켜 롤과의 접촉에 의해 주조롤(1) 내부로 열을 빼앗긴 용강을 급속 응고시켜 주편을 제조한다. As shown in FIG. 1, a twin roll sheet casting machine employed in the sheet casting process as described above is turned between a pair of
회전하는 주조롤(1) 사이에 공급된 용강은 에지댐(2)으로 밀폐하기 때문에 에지댐(2)과 주조롤(1) 측면의 밀착이 매우 중요하며, 에지댐(2)은 회전하는 주조롤(1) 측면에 밀착되어 마찰 마모되기 때문에 장기간 동안 용강 밀폐를 유지하며 안정된 마모를 할 수 있도록 주조롤(1) 측면을 코팅하게 되고 이러한 측면코팅은 생산성 측면에서 매우 중요하다. Since the molten steel supplied between the
용강을 직접 맞닿는 주조롤(1)의 원통면에는 열충격성이 우수한 재질의 코팅층이 선호되고 있지만 에지댐(2)과 맞닿는 주조롤 측면부(7)는 내열충격성 외에 내마모성도 요구되므로 고경도의 재질을 선호한다. 경도가 낮을 경우 에지댐(2)과 마찰 마모로 인해 형상이 변하여 용강 밀폐성능이 떨어져 주조된 주편의 에지 형상이 불량하여 실수율이 떨어지거나 주조 안정성이 떨어지게 되고, 경도가 높은 경우 내열충격성이 떨어져 균열 및 박리가 쉽게 발생하므로 주조롤(1) 수명이 단축되는 문제점이 있게 된다. The cylindrical surface of the casting roll (1) directly contacting the molten steel is preferably a coating layer made of a material having excellent thermal shock, but the casting roll side portion (7) contacting the edge dam (2) requires a high hardness material because it requires abrasion resistance as well as thermal shock resistance. Prefer If the hardness is low, the shape changes due to the edge dam (2) and frictional wear, and the molten steel sealability is poor, resulting in poor cast edge shape resulting in poor error rate or low casting stability. And since peeling easily occurs, there is a problem that the life of the
하지만 내열충격성과 고경도성은 서로 상반되는 면이 있어 재질적으로 두 가지 모두 우수하게 구현하기가 용이하지 않다. 에지댐(2)과 접촉부인 주조롤(1) 측면의 내마모성을 높이기 위해 측면 코팅의 경도를 높일 경우 주조롤 원통부(6)에 코팅되는 열충격이 우수한 기본 코팅층보다 열전도도 및 연신율이 떨어진다. 이에 따라 용강에 코팅층이 접하게 되면 열팽창율 및 연신율의 차이에 의해 에지부(13) 코팅층에서 균열이 발생하고 주조가 계속되면 균열이 성장하여 표면 코팅층과 코팅 층 아래 슬리브(10) 내부까지 균열이 전파된다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 여러 가지 방법이 제시되었다. However, since the thermal shock resistance and the high hardness have mutually opposite aspects, it is not easy to implement both of them materially. Increasing the hardness of the side coating in order to increase the wear resistance of the side of the casting roll (1), which is in contact with the edge dam (2), the thermal conductivity and elongation is lower than the basic coating layer having excellent thermal shock coating on the casting roll cylindrical portion (6). Accordingly, when the coating layer is in contact with the molten steel, cracks occur in the
대표적인 방법으로는 경도를 제한하여 내마모성과 내열충격성을 확보하는 방법(특허공개 제2000-0047516호)과 용강에 접촉하는 외측 재질은 내용강성이 우수한 재질을 선택하고 내측 재질은 경도가 높은 재질을 선택하는 2중 구조 방법(일본 특개평 6-126390호)과 주조롤(1) 측면에서 주조롤(1) 배럴부에 걸치는 모서리(12) 전체를 코팅하여 박리와 균열을 방지하는 방법(일본 특개평 7-284883호) 등이 제안되었다. Representative methods include the method of securing the wear resistance and thermal shock resistance by limiting the hardness (Patent Publication No. 2000-0047516), and the material that is in contact with molten steel is selected from the material having excellent internal rigidity, and the material of the inner material is selected from high hardness. A double structure method (Japanese Patent Laid-Open Publication No. 6-126390) and a method of coating the
그러나 특허공개 제2000-0047516호의 경우 HV300(250g)의 재질인 sus410, 440A 301 630이나 고망간 주조강, 니켈-크롬-몰리브덴강, 인코넬 등을 부착하는 것을 제시하고 있으나, 부착 공정이 구현하기 어렵거나 비용이 높아 경제성이 떨어지며, 일본 특개평 6-126390호와 같은 2중 구조방법은 측면 재질을 두 재질을 사용하기 때문에 공정이 복잡하고 비용이 높은 단점이 있다. 그리고 모서리(12) 전체를 코팅하는 일본 특개평 7-284883호의 경우 주조롤(1) 배럴의 에지부(13) 15 ㎜가량을 측면부 도금재질로 도금하는 방법이기 때문에 주조롤(1) 에지부(13)의 응고성능이 떨어져 주편의 에지 불량이 발생하여 실수율이 떨어지는 문제점이 있다. However, Patent Publication No. 2000-0047516 proposes to attach sus410, 440A 301 630 or high manganese cast steel, nickel-chromium-molybdenum steel, inconel, etc., which are materials of HV300 (250g), but the attachment process is difficult to implement. In addition, the cost is inferior due to high cost, and the double structure method such as Japanese Patent Laid-Open No. 6-126390 uses two materials as side materials, which is complicated and expensive. In the case of Japanese Patent Laid-Open No. 7-284883, which coats the
본 발명은 상기의 문제점인 주조롤(1) 측면에서의 마모성능을 향상시키고, 열충격에 의해 발생하는 균열을 해결하고자, 주조롤(1) 측면 에지부(13)에 고경도 코팅층(9)을 입히되 모서리(12)는 얇고 샤프트(10) 방향으로 갈수록 점차로 두꺼워지도록 두께의 차이를 부여함으로써 열충격에서 오는 균열의 발생을 방지하고 발생한 균열이 주조롤(1) 내부까지 전파되지 않도록 하여 주조롤(1)의 수명을 길게 함으로써 생산효율이 우수한 쌍롤식 박판주조기의 주조롤(1)과 그 제조방법을 제공한다.The present invention is to improve the wear performance on the side of the casting roll (1) which is the above problem, and to solve the cracks caused by thermal shock, the high
본 발명은 중심부에는 샤프트(10)와 상기 샤프트(10)의 외측부에는 슬리브(10)로 되어 있고 상기 슬리브(10) 표면과 측면 에지부(13)에 기본 코팅층이 형성되어 있는 쌍롤식 박판주조기의 주조롤에 있어서, In the present invention, the
상기 주조롤(1)은 측면 모서리(12)에서 중앙부로 갈수록 두께가 얇아지는 형태의 경사면을 갖고 있는 기본 코팅층과, 상기 경사진 기본 코팅층 표면에 코팅되어 있고 측면 모서리(12)에서 중앙부로 갈수록 두께가 두꺼워지는 형태를 하고 있는 경사진 고경도 코팅층으로 구성된 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조기용 주조롤 및 그 제조방법을 제공한다.The
본 발명은 주조롤(1) 측면에 형성된 고경도 코팅층(9)이 모서리(12)에서 샤프트(10) 쪽으로 갈수록 두꺼워지도록 경사를 이루게 하여, 용강에 접하고 열전도율이 낮은 주조롤(1) 모서리(12)는 얇게 코팅하여 열 확산이 원활하게 이루어지도록 하고 에지댐(2)과 마찰을 주로 하는 주조롤(1)의 샤프트(10) 쪽은 코팅층(9)을 두껍게 하여 장시간 사용시에도 내마모성이 우수하여 내구성을 확보할 수 있어 조업 안정성 및 경제성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다. According to the present invention, the high
또한 고경도 코팅층(9)은 열전도율이 낮아 주조롤(1) 에지부(13)의 온도 상승을 억제하여, 주조시 응고성능의 차이로 발생하게 되는 에지 빌드업 현상을 방지하여 우수한 품질의 주편을 제조하는 효과가 있다. In addition, the high hardness coating layer (9) has a low thermal conductivity to suppress the temperature rise of the
본 발명은 중심부에는 샤프트(10)와 상기 샤프트(10)의 외측부에는 슬리브(10)로 되어 있고 상기 슬리브(10) 표면과 측면 에지부(13)에 기본 코팅층이 형성되어 있는 쌍롤식 박판주조기의 주조롤에 있어서, In the present invention, the
상기 주조롤(1)은 측면 모서리(12)에서 중앙부로 갈수록 두께가 얇아지는 형태를 하고 있는 경사진 기본 코팅층(8)과, 상기 기본 코팅층의 경사면 표면에 코팅되어 있고 측면 모서리(12)에서 중앙부로 갈수록 두께가 두꺼워지는 형태의 경사면을 갖는 고경도 코팅층(9)으로 구성된 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조기용 주조롤에 관한 것으로, 상기 주조롤(1) 측면 에지부(13)에 형성된 고경도 코팅층(9) 의 경도는 Hv 300~600 범위이며, 니켈보론 또는 니켈크롬으로 구성되고, 모서리(12)에서의 코팅층 두께는 0.01~0.4 ㎜로 되어 있고, 고경도 코팅층(9)의 표면과 기본 코팅층(8)의 표면과의 경사각도(θ)는 1~30°범위이고, 상기 기본 코팅층은 열충격성이 우수한 재료를 사용하는 것을 특징으로 하고 있다.The casting roll (1) is inclined base coating layer (8) in the form of the thickness becomes thinner toward the center portion from the side edge (12), and is coated on the inclined surface of the base coating layer and the center portion at the side edge (12) The present invention relates to a casting roll for a twin roll sheet caster having a high hardness coating layer (9) having an inclined surface having a thickness that increases in thickness, and the high hardness formed on the side edge portion (13) of the casting roll (1). The hardness of the
또한, 본 발명은 상기 주조롤(1) 슬리브(10)의 표면과 측면 에지부(13)에 기본 코팅층(8)을 형성하는 단계와, 상기 기본 코팅층이 형성된 측면 에지부(13)를 모서리(12)에서 중앙부 쪽으로 가면서 두께가 좁아지도록 경사면을 형성하도록 하는 경사면 형성단계와, 상기 측면 에지부(13)에 형성된 기본 코팅층의 경사면에 고경도 코팅층(9)을 형성하는 단계와, 상기 고경도 코팅층을 측면 에지부(13)와 평행이 되도록 하고 측면 모서리(12)에서 중앙부 쪽으로 가면서 두께가 넓어지도록 가공하는 고경도 코팅층 가공단계로 구성된 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조기용 주조롤의 제조방법을 제공하게 된다.In addition, the present invention is a step of forming a base coating layer (8) on the surface and
고경도 코팅층(9)의 경도는 Hv 300~600 범위 내로 제한한다. 만일, Hv가 300 이하가 되면 내마모성이 니켈과 큰 차이가 없으므로 본 발명의 효과를 얻을 수가 없고, Hv가 600 이상이 되면 내마모성에 대한 효과가 더 이상 증가하지 않을 뿐만 아니라 오히려 코팅층의 균열이 쉽게 발생함으로 코팅층의 내구성이 떨어지게 된다.Hardness of the high
또한, 고경도 코팅층(9)의 모서리(12) 두께는 0.01~0.4 ㎜ 범위 내로 제한한다. 만일, 두께가 0.01 ㎜ 이하에서는 충분한 내마모성을 발휘할 수 없고, 두께가 0.4 ㎜ 이상에서는 내마모성은 좋으나, 열의 전달이 원활히 이루어지지 않아 주조 롤(1)의 에지부(13)의 최고온도가 매우 높아지는 문제가 발생한다.In addition, the thickness of the
이하, 본 발명을 도면에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 3은 본 발명의 주조롤(1) 측면의 고경도 코팅층(9)을 형성하는 단계를 나타낸 것으로, 먼저 주조롤(1) 표면 및 측면에 니켈 등의 재료를 사용하여 기본 코팅층을 제조하고 제조한 기본 코팅층은 기계적 가공 등을 이용하여 모서리(12)에서 중앙부 쪽으로 갈수록 기본 코팅층이 얇아지도록 코팅층이 경사지도록 가공한다. Figure 3 shows the step of forming a high hardness coating layer (9) of the side of the casting roll (1) of the present invention, first to prepare and manufacture a basic coating layer using a material such as nickel on the surface and side of the casting roll (1) One base coating layer is processed such that the coating layer is inclined so that the base coating layer becomes thinner from the
다음으로 경사진 기본 코팅층 표면 위에 고경도를 갖는 니켈보론이나 니켈크롬 등의 재료를 사용하여 코팅층을 제조하고 제조한 고경도 코팅층(9)은 기계적 가공 등을 이용하여 모서리(12)에서 중앙부 쪽으로 갈수록 고경도 코팅층(9)이 두꺼워지도록 슬리브(10) 측면과 평행이 되도록 수직 가공한다. Next, a high
도 4는 상기의 도 3에서 나타난 바와 같은 방법으로 주조롤을 제조하는 경우 주조롤 단면도를 나타낸 것이다. 주조롤 내부에는 샤프트가 형성되어 있고, 외부에는 슬리브가 형성되어 있으며, 슬리브 표면과 측면에는 기본 코팅층이 코팅되어 있고 측면에는 기본 코팅층과 고경도 코팅층이 이중코팅구조를 이루고 있다. 상기 슬리브 측면의 기본 코팅층은 중앙부로 갈수록 두께가 얇아지고 고경도 코팅층은 중앙부로 갈수록 두께가 넓어지는 특징이 있다.Figure 4 shows the casting roll cross-sectional view when manufacturing the casting roll by the method as shown in Figure 3 above. A shaft is formed inside the casting roll, and a sleeve is formed on the outside, and a base coating layer is coated on the surface and side of the sleeve, and a base coating layer and a hard coating layer on the side form a double coating structure. The base coating layer of the side of the sleeve is characterized in that the thickness becomes thinner toward the center portion and the high hardness coating layer becomes wider toward the center portion.
도 5는 본 발명의 주조롤(1) 측면의 고경도 코팅층(9)의 재질과 두께를 실시예의 조건으로 모델링하여 주조롤(1) 표면온도를 유한 요소해석으로 구한 것으로, X축은 주조롤(1) 회전각이며 Y축은 주조롤(1) 모서리(12)의 온도이다. 니켈보론으로 코팅된 고경도 코팅층(9)은 두께가 두꺼워질수록 주조롤(1) 모서리(12)부의 표 면온도가 매우 높아지는 것을 알 수 있다. 따라서, 주조롤(1) 측면 모서리(12)의 고경도 코팅층(9)의 두께가 생산효율에 상당한 영향을 미치는 것을 알 수 있다.5 is a model of the high hardness coating layer (9) of the side of the casting roll (1) of the present invention modeled by the conditions of the embodiment to obtain the surface temperature of the casting roll (1) by finite element analysis, X-axis is a casting roll ( 1) The rotation angle and Y axis is the temperature of the
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 자세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
주조롤(1) 직경 1250 ㎜, 폭 1340 ㎜인 대형 쌍롤식 박판주조기를 이용하여 강종 STS 304를 3.0 ㎜ 두께의 주편을 주조하였다. 주조롤(1)의 슬리브(10) 재질은 구리합금이 사용되었으며, 슬리브(10) 표면에 형성된 기본 코팅층은 2 ㎜ 두께의 니켈층으로 되어 있고, 상기 니켈로 된 기본 코팅층 위에 형성된 고경도 코팅층(9)은 니켈보론으로 되어 있으며 주조롤(1) 측면 모서리(12)에서부터 샤프트(10) 중심방향으로 37 ㎜ 아래까지 코팅하였다. Casting Roll (1) A steel sheet STS 304 was cast in a thickness of 3.0 mm using a large twin roll sheet casting machine having a diameter of 1250 mm and a width of 1340 mm.
표 1은 코팅조건에 따른 주조롤(1)의 특성결과를 나타낸 것이다.Table 1 shows the results of the characteristics of the casting roll (1) according to the coating conditions.
비교예 1은 주조롤(1) 측면 코팅을 니켈 재료로 2 ㎜ 두께로 기본 코팅만 실시한 것이고, 비교예 2는 경사짐이 없이 니켈 재료로 2 ㎜ 두께로 기본 코팅을 하고 니켈보론 재료로 2 ㎜ 두께로 고경도 코팅을 한 것이고, 비교예 3과 실시예 1~3에서는 니켈 재료로 기본 코팅을 하고 상기 기본 코팅을 기계가공을 통해 경사지도록 하였고, 상기 기본 코팅층에 니켈보론으로 고경도 코팅을 한 후 수직으로 기계가공하여 최종코팅층을 제조하였다. 비교예 3은 고경도 코팅층(9)의 두께가 주조롤(1) 측면 모서리(12)에서는 0.5 ㎜이고 모서리(12)에서 37 ㎜ 아래에서는 3.5 ㎜이며, 실시예 1은 고경도 코팅층(9)의 두께가 주조롤(1) 측면 모서리(12)에서는 0.05 ㎜이고 모서리(12)에서 37 ㎜ 아래에서는 3.95 ㎜이며, 실시예 2와 3은 고경도 코팅층(9)의 주조롤(1) 측면 모서리(12)의 두께가 0.05 ㎜로 동일하며 모서 리(12)에서주조 37 ㎜ 아래에서는 1 ㎜와 2 ㎜로 각각 다르게 하여 경사각도(θ)에 따른 효과를 비교하고자 하였다. In Comparative Example 1, the side coating of the
[표1]Table 1
마모량 측정은 주편을 1,000톤 주조 후 코팅층이 마모된 량을 마이크로 미터로 측정하였다. Cu 균열 측정은 슬리브(10) 내로 전파된 균열의 깊이를 검사하였다. The amount of wear was measured by measuring the amount of wear of the coating layer after the casting of 1,000 tons in a micrometer. Cu crack measurement examined the depth of crack propagated into the
실시결과 종래 기술인 비교예 1은 마모량이 심해 주조롤(1)의 수명이 대단히 짧고 비교예 2는 슬리브(10) 내부의 균열이 매우 심하게 발생하였다. 본 발명인 실시예 1 내지 3의 경우에는 마모량, 슬리브(10) 내에서의 균열 및 주조롤(1) 모서리(12)에서의 최대온도에서 양호한 결과를 나타내고 있다. As a result, the comparative example 1 of the prior art had a great amount of abrasion, so that the life of the casting
도 1은 일반적인 쌍롤식 박판주조기를 도시한 개략도이다.1 is a schematic view showing a typical twin roll sheet casting machine.
도 2는 일반적인 쌍롤식 박판주조기의 주조롤을 도시한 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing a casting roll of a general twin roll sheet casting machine.
도 3은 본 발명의 쌍롤식 박판주조기의 주조롤을 제조하는 방법을 나타낸 개략도이다.Figure 3 is a schematic diagram showing a method of manufacturing a casting roll of the twin-roll sheet caster of the present invention.
도 4는 본 발명의 쌍롤식 박판주조기의 주조롤의 수직단면도이다.Figure 4 is a vertical cross-sectional view of the casting roll of the twin-roll sheet caster of the present invention.
도 5는 주조롤 측면의 코팅조건에 따른 주조롤 모서리의 온도변화를 나타낸 것이다.Figure 5 shows the temperature change of the edge of the casting roll according to the coating conditions of the side of the casting roll.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
1. 주조롤 2. 에지댐1.
3. 침지노즐 4. 용강풀3. Immersion nozzle 4. Molten pool
5. 턴디쉬 6. 주조롤 원통부5.
7. 주조롤 측면부 8. 기존 코팅층7. Casting
9. 고경도 코팅층 10. 슬리브9.
11. 샤프트 12. 모서리11.shaft 12.edge
13. 에지부 θ. 경사각도13. Edge portion θ. Angle of inclination
100. 쌍롤식 박판주조기 100. Double Roll Sheet Casting Machine
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2008
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