KR20100124785A

KR20100124785A - 용융 금속으로 스트립 주조물을 제조하는 쌍롤 주조기 및 제조 방법

Info

Publication number: KR20100124785A
Application number: KR1020107021193A
Authority: KR
Inventors: 안드레 드혼
Original assignee: 티센크룹 니로스타 게엠베하
Priority date: 2008-02-22
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2010-11-29
Also published as: US8453712B2; US20110024074A1; DE102008010653B4; WO2009103802A1; DE102008010653A1

Abstract

본 발명은 쌍롤 주조기 및 그러한 쌍롤 주조기를 조작하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 쌍롤 주조기는 2개의 주조 롤(1, 2)과 2개의 측면 플레이트(4, 5) 그리고 하나 이상의 축방향 액추에이터(17)를 구비하며, 쌍롤 주조기의 종 방향으로 상기 주조 롤들 사이에 주조 갭(3)이 획정되고, 상기 2개의 측면 플레이트(4, 5)는 쌍롤 주조기의 협소부에 주조 갭(3)을 획정하며, 상기 축방향 액추에이터는 상기 측면 플레이트(4, 5) 중 한 측면 플레이트와 연계되어 있으며, 상기 액추에이터는, 상기 액추에이터와 연계되는 주조 롤(1, 2) 정면부(10, 11) 반대편인 각 측면 플레이트(4, 5)의 후방부에 주조 갭(3)을 향해 축방향 정렬된 힘(FA)을 가하며, 그 힘에 의해 측면 플레이트(4, 5)가 그 측면 플레이트와 연계되는 주조 롤(1, 2)의 정면부(10, 11)에 대해 압박된다. 본 발명 쌍롤 주조기에서 측면 플레이트(4,5)의 사용 수명을 최대로 하기 위해, 축방향 액추에이터(17)에 의해, 각 측면 플레이트(4, 5)에 가해지는 힘(FA)의 유효 방향(A)에 대한 노멀 레벨(NA)과, 주조 롤(1, 2)의 회전축(D1, D2)에 대한 노멀 레벨(N12) 사이의 앵귤러 오프셋을 조절하기 위해 제공된 조인트(32)에 의해, 상기 축방향 액추에이터(17)가 상기 측면 플레이트(4, 5)의 후방부에 작용한다.

Description

용융 금속으로 스트립 주조물을 제조하는 쌍롤 주조기 및 제조 방법{METHOD AND TWIN ROLL CASTER FOR THE PRODUCTION OF STRIP CAST FROM A MOLTEN METAL}

본 발명은 용융 금속으로 스트립 주조물을 제조하는 쌍롤 주조기 및 그 쌍롤 주조기의 조작 방법에 관한 것이다.

쌍롤 주조 공정에서 스트립을 주조할 때, 서로 반대방향으로 회전하는 주조기의 주조 롤들은 주조 갭의 종방향 측면의 경계를 획정한다. 그러나, 모든 실시예에서, 주조 갭의 협소부는 측면 플레이트에 의해 밀봉되어 있다.

측면 플레이트는 일반적으로 인서트와, 그 인서트를 지지하는 지지 플레이트로 이루어져 있다. 이러한 실시예에서, 상기 인서트는 일반적으로 내화성 재료로 제작되며, 인서트와 연계되는, 주조 롤들의 정면부를 부분적으로 커버하고, 인서트에 의해 획정되는, 주조 갭의 협소부를 완전히 커버하도록 제작된다.

주조 공정에서 반드시 일어나는 주조 롤들의 정면부와 측면 플레이트 간의 상대적인 움직임과 측면 플레이트와 주조 갭을 통해 이동하는 용탕과의 접촉은 필연적으로 연마 마모에 의해 측면 플레이트를 마모시키게 된다. 이는 측면 플레이트와, 용탕 또는 주조 롤과의 접촉이 내화 재료로 제작된 인서트에 의해 이루어지는 경우에 특히 적용된다.

측면 플레이트에 이러한 인서트가 장착된 경우, 주조 공정 초기에서부터 측면 플레이트들이 밀봉 기능을 완벽하게 수행하기 위해서는, 주조 공정 시작 전에 인서트 내부를 연삭할 필요가 있다. 이를 위해, 주조 롤들이 회전하는 동안에 각 측면 플레이트의 인서트가 주조 롤들의 정면부와 소정의 접촉 압력으로 놓여지도록 각 측면 플레이트가 조절된다. 그 결과, 접촉 영역에서 인서트 소재의 연마 마모가 발생한다.

주조 롤들이 상기 인서트의 내화 재료 내로 어느 정도 요구되는 깊이까지 연삭되어 상기 인서트가 상기 주조 롤의 정면부에 대해 밀착할 때까지, 이러한 상태가 유지된다. 상기 측면 플레이트의 인서트는 상기 주조 갭 내로 돌출하는 소위 "양각 인서트"(positive insert)로 불리는 하나의 섹션과, 상기 양각 인서트와 인접하여 그에 대해 뒤로 물러나 있는, 소위 "인서트 연삭면"으로 불리는 2개의 섹션을 구비한다. 인서트 연삭면은 주조 롤들의 정면부와 맞닿아 있다. 여기서, 측면 가장자리 표면을 구비하는 양각 인서트는 각 주조 롤 정면부와 인접하는, 주조 롤들의 주연면(peripheral face)의 협소부 마진을 커버한다.

주조 공정 중에, 측면 플레이트의 각 인서트에 의해, 측면 플레이트들이 냉각된 주조 롤들과 직접 마찰 접촉하기 때문에, 측면 플레이트로부터 열이 일정하게 제거된다. 이에 따라, 주조 공정 중에, 측면 플레이트의 온도는 그 측면 플레이트가 접촉하는 용탕의 온도보다 낮은 것이 일반적이다. 결과적으로, 용탕이 측면 플레이트와 접촉할 때에, 용탕으로부터 열이 방출된다. 이 경우에 있어, 용탕으로부터의 열 손실이 상당해서, 각 양각 인서트 위에서 용탕이 응고하게 된다. 측면 플레이트에 내화성 소재로 된 인서트가 장착된 경우, 특히 양각 인서트 영역에서 "기생 응고"(parasitic solidification)가 발생한다.

기생 응고는 두께의 불연속(소정의 공차로부터의 일탈), 불충분한 스루-응고(부풀어 오름)(bulging aspect) 및 소재의 찢어짐(tear)(스트립 가장자리)과 같은 스트립의 결함을 야기할 수 있다. 극단적인 경우, 주조 공정이 멈춰 설 수도 있다.

주조하는 중에, 인서트가 응고하는 용탕과 접촉하여 생기는 인서트 마모는, 인서트를 주조되는 용탕에 대해 사전에 결정된 방식으로 정밀하게 이동시킴으로써 줄일 수 있다는 것이 알려져 있다. 이를 위해, 측면 플레이트가 중앙에 배치된 축 주위를 회전하는 방식으로 진동하게 된다. 측면 플레이트가 회전 진동함에 따라, 인서트의 하부 1/3 지점에서 응고되는 것을 줄일 수 있으며 마모가 아래쪽으로 진행하는 것을 방지한다. 이러한 방법에 대한 일 예가 일본 특허 공개 공보 JP 03-174954호, 일본 특허 공개 공보 JP 05-237603호 또는 미국 특허 US 5,188,166호에 개시되어 있다.

모든 실시형태에서, 측면 플레이트가 그 측면 플레이트와 연계된 주조 롤의 정면부와 건실하면서도 완전하게 접촉하도록 하기 위해, 주조 공정이 시작되기 전에, 측면 플레이트들은 조절된 힘으로 주조 롤의 정면부에 대해 이동되는 것이 일반적이다. 어느 정도의 힘이 가해지면, 주조 공정이 시작된다. 주조 공정이 계속 중인 상태에서, 건실한 밀봉을 위해 요구되는 접촉 압력이 유지된다.

측면 플레이트와 주조 롤의 정면부의 열팽창 양이 다르고, 이들 접촉면이 고르지 못하며, 주조 롤 축의 어긋남 및 기타의 다른 이유로 인해, 실 상황에 있어서는, 주조 공정 중에 측면 플레이트들이 주조 롤의 정면부에 대해 압박 받는 상태를 유지하기 위해, 접촉 압력을 계속적으로 규제하고 조절하여야 한다. 이는 주조 롤과 접촉하는 측면 플레이트에서 내화성 재료로 된 인서트에 의해 밀봉이 이루어지는 경우에 특히 그러하다. 주조 공정이 진행됨에 따라 인서트가 마모되기 때문에, 접촉 압력이 특히 일정하게 규제되어야 한다.

필요 접촉 압력은 주조 갭을 향해 정렬된 힘을 가하는 액추에이터에 의해 가해지는 것이 일반적이다. 액추에이터에 의한 힘의 유효 방향은 주조 롤의 회전축과 실질적으로 평행하게 정렬되는 것이 일반적이다.

주조 롤이 회전하는 동안에, 주조 롤에 대한 측면 플레이트의 위치를 규제할 때에 나타나는 근본적인 문제는 상기 측면 플레이트와 주조 롤의 정면부 사이의 마찰에 의해 수직력(vertical force)이 발생한다는 것이다. 측면 플레이트가 주조 롤과 맞닿는 부분에 내화성 재료로 된 인서트를 구비하는 경우에 특히 이러한 것이 문제가 된다.

수직력은 측면 플레이트에 가해지는 축방향 힘에 비례하여 증가하거나, 마찰량에 비례하며, 또한 수직력은 측면 플레이트가 그 측면 플레이트와 연계되는 주조 롤의 정면부와 맞닿아 있는 접촉 원호면을 따르는 압력 분포에 큰 영향을 미친다. 수직력이 증가함에 따라, 축방향 실린더상에서 검출되는 힘은 일정함에도, 측면 플레이트의 상부 영역에는 축방향 압력이 증가하고, 하부 영역에서는 그에 상응하여 감소한다. 이에 따라, 측면 플레이트의 하부 영역보다는 상부 영역에서 마모가 심하게 일어나게 된다.

각 주조 롤의 정면부와 측면 플레이트 간에 마찰 조건이 다른 경우, 이와 동일한 현상이 수평 방향에도 적용된다. 내화성 소재로 된 인서트가 장착된 측면 플레이트가 주조 롤과 접촉하는 경우, 실제로 인서트의 상부 및 하부 영역 사이 또는 수직방향에 대해 좌측 영역 및 우측 영역 사이에는 상기 사항에 수반되는 마모에 의해 수 밀리미터의 두께 차가 있게 된다. 그 결과, 인서트 전체가 폐기되어야 하며, 인서트의 사용 수명은 마모가 최대인 영역에 의해 결정된다. 또한, 어느 특정 영역에서 마모가 특히 심하게 일어난다는 것은, 주조 공정이 진행됨에 따라, 양각 인서트가 주조 갭 내에 계속해서 더 많이 돌출한다는 것을 의미하며, 그 결과, 특히 스트립이 장시간에 걸쳐 주조되는 경우, 주조 스트립의 폭 방향 치수 정밀도가 손상되게 된다.

전술한 문제점들은. 공간 및 비용을 절감하기 위해 주조 롤의 정면부에 대해 정렬되어 있는 측면 플레이트의 축방향 조절이 단 하나의 축방향 실린더에 의해 이루어지는 쌍롤 주조기의 경우에 특히 심각하게 발생한다. 이러한 형태로 축방향 실린더가 장착된 주조기가 일례로 미국 특허 US 5,588,479 및 US 6,296,046호에 개시되어 있다.

국제 특허 공개 공보 WO 05/023458호에, 주조 공정 중에 각 측면 플레이트 위에 발생하는 각 마모 패턴에 맞추어 축방향 접촉 압력을 분산시킴으로써 이러한 단점을 줄이는 방안이 제안되어 있다. 그러나, 제어 및 조절 기술이 복잡할 뿐만 아니라 복잡한 방식으로 작용하는 액추에이터가 사용되어야 하기 때문에, 이를 수행하기 위해서는 상당한 기술 비용이 소요된다.

전술한 최신의 기술적 배경에 대해, 본 발명의 목적은, 쌍롤 주조기의 사용 수명이 계속되는 동안에 최대로 활용할 수 있도록, 간단하면서도 경제적인 방식으로 측면 플레이트를 그 측면 플레이트와 연계되는 주조 롤의 정면부에 압박하는 쌍롤 주조기를 개발하고, 그러한 쌍롤 주조기를 조작하는 방법을 제안하는 것이다.

쌍롤 주조기와 관련하여, 이러한 본 발명의 목적은 청구항 제1항에 개시되어 있는 발명에 따라 구성되는 유형의 주조기에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 쌍롤 주조기의 유리한 변형 예와 개선 예는 청구항 제1항을 인용하는 청구항들에 개시되어 있다.

쌍롤 주조기 조작 방법과 관련하여, 전술한 본 발명의 목적은 청구항 제17항에 개시되어 있는 방법 단계를 실시함으로써 달성된다. 상기 솔루션의 유리한 실시형태는 청구항 제17항을 인용하는 청구항들에 개시되어 있다.

본 발명의 쌍롤 주조기는, 2개의 주조 롤과 2개의 측면 플레이트 그리고 하나 이상의 축방향 액추에이터를 구비하고, 쌍롤 주조기의 종 방향으로 상기 주조 롤들 사이에 주조 갭이 획정되고, 상기 2개의 측면 플레이트는 쌍롤 주조기의 협소부에 주조 갭을 획정하며, 상기 축방향 액추에이터는 상기 측면 플레이트 중 한 측면 플레이트와 연계되어 있으며, 상기 액추에이터는, 주조 갭을 향해 축방향 정렬된 힘을 각 측면 플레이트를 상기 액추에이터와 연계되는 주조 롤 정면부 반대쪽에 가하고, 그 힘에 의해 측면 플레이트가 그 측면 플레이트와 연계되는 주조 롤의 정면부에 대해 압박 유지되며, 상기 축방향 액추에이터는 상기 측면 플레이트 중 한 측면 플레이트와 연계되어 있으며, 상기 액추에이터는, 주조 갭을 향해 축방향 정렬된 힘을 각 측면 플레이트를 상기 액추에이터와 연계되는 주조 롤 정면부 반대쪽에 가하고, 그 힘에 의해 측면 플레이트가 그 측면 플레이트와 연계되는 주조 롤의 정면부에 대해 압박 유지된다.

본 발명에 따른 축방향 액추에이터는 조인트에 의해 측면 플레이트의 후방부에 작용한다. 이는, 축방향 액추에이터에 의해 각 측면 플레이트 상에 가해지는 힘의 유효 방향에 대한 노멀 레벨(normal level)과, 주조 롤의 회전축에 대한 노멀 레벨 사이의 앵귤러 오프셋을 조절하는 방식으로 형성된다. 본 발명에서 제안된 조인트는 축방향 액추에이터에 의해 가해지는 힘의 정렬과 주조 롤의 회전축 사이의 오프셋을 조절할 수 있기 때문에, 측면 플레이트가 언제나 그 측면 플레이트와 연계되는 주조 롤의 정면부에 대해 가능하면 균일하게 분포된 힘으로 접할 수 있게 된다.

본 발명의 쌍롤 주조기에서 조인트가 설치됨으로 인해, 마모, 구조적 부정확성 및 열 영향에 의해 발생하는, 각 측면 플레이트 상에 가해지는 축력(axial force) 분포의 공차가 조절될 수 있게 된다. 본 발명에 따라, 모든 실시형태에서, 축력이 가해지는 측면 플레이트와, 그 측면 플레이트와 연계되는 축방향 액추에이터 사이에 배치되는 조인트에 의해, 소재와 관련하여 또는 공정과 관련된 불규칙함에 의해 측면 플레이트의 마모가 국지적으로 변동되는 경우에도, 주조 롤과 관계되는 면을 구비하는 측면 플레이트는 언제나 주조 롤의 정면부에 대해 가능하면 균일하게 맞닿게 된다.

독창적인 방식으로 제작된 쌍롤 주조기는, 주조 공정이 시작되기 전에, 측면 플레이트와 주조 롤의 정면부 사이에 소정의 접촉 압력이 가해지는, 타겟 작동 위치에 도달할 때까지, 축방향 액추에이터에 의해 연계되는 주조 롤의 정면부에 대해 각 측면 플레이트가 압박되도록 한다. 본 실시형태에서, 본 발명에 따라 제공된 조인트는 측면 플레이트가 그 측면 플레이트와 연계되는 주조 롤의 정면부가 최적의 상태로 접촉하도록 힘을 균일하게 분포시킨다.

본 발명에 의하면, 단 하나의 축방향 액추에이터를 사용하여, 측면 플레이트의 마모가 균일하게 최적의 상태로 일어나도록, 측면 플레이트와 주조 롤이 건실하면서도 완전하게 접촉하는 쌍롤 주조기를 제공할 수 있다. 이에 따라, 쌍롤 주조기의 최대의 사용 수명 동안에 측면 플레이트가 사용될 수 있게 된다. 이는 본 발명 주조기의 측면 플레이트에, 주조 공정 중에, 주조 롤의 정면부에 대해 압박되어 주조 갭의 밀봉을 보장하는 내화성 소재로 된 인서트가 장착된 경우에 특히 유리하다는 것이 입증되었다.

실 상황에서 발생하는 앵귤러 오프셋을 최적으로 조절하기 위해, 본 발명에 따라 제공되는 조인트는 자유도가 적어도 2인 상태로 이동할 수 있다. 실 상황에서 발생하는 마모 패턴을 고려하여, 일례로 자유도 3으로 이동하는 조인트가 사용될 수 있다.

본 발명에 따르면, 조인트로서 일례로 카던 조인트(cardan joint) 또는 볼 조인트가 사용될 수 있다. 구성이 매우 단순하고 견고하다는 측면에서, 조인트가 유니-볼 조인트로 형성되는 경우, 본 발명의 목적을 달성하는 데에 필수인 조절 동작이 용이하게 이루어질 수 있다.

각 측면 플레이트가 어느 작동 위치에 도달한 후에 조인트를 고정시키는 잠금 장치를 제공함으로써, 본 발명에 따른 쌍롤 주조기의 작동 신뢰성이 추가로 증대될 수 있다. 이러한 잠금 장치는, 소망하는 압력 분포가 건전하게 영구적으로 유지되도록 주조 공정 중에 불가피하게 발생하는 주조기의 움직임과 변형이 있는 경우에도, 각 타켓 작동 위치에 도달한 후에 조인트가 고정될 수 있도록 한다.

실 상황에서, 상기 잠금 장치는 일례로 조절가능한 클러치로 형성될 수 있다. 이러한 잠금 장치는, 잠금 장치가 마찰 결합에 의해 작동하여, 조인트를 유지하게 된다.

각 측면 플레이트가 어느 작동 위치에 도달하였을 때에 상기 잠금 장치가 조인트를 그 각각의 위치에서 고정하게 하는 제어 신호를 발송하는 제어 장치가 잠금 장치에 연결되어 있으면 편리하다.

각 측면 플레이트가 축방향 액추에이터에 대해 스프링 작용에 의해 신축성 있게 편향되는 경우, 연계되는 주조 롤의 정면부 상에 각 측면 플레이트를 정확하게 위치시키는 것을 조장할 수 있다. 한편으로는, 그러한 편향(bias)에 의해, 각 조인트 내에 존재하는 유극(play)이 제거될 수 있다. 다른 한편으로, 스프링 작용에 의해, 측면 플레이트에서 마모가 고르게 일어나는 결과, 조인트가 최대 이동성(mobility)을 가지면서 측면 플레이트가 중앙부에 유지되는 것이 보장될 수 있다. 측면 플레이트가 내화성 재료로 제작된 인서트를 구비하는 경우 특히 유리하다는 것이 판명되었는데, 이것은 스프링 작용에 의해 신축성 있는 편향이 이루어지고, 그에 따라 측면 플레이트가 일정하게 정렬되어, 불규칙한 마모에 의한 인서트의 파손이 방지될 수 있기 때문이다.

축방향 액추에이터에 의해 가해지는 힘의 작용 축 주위에 적어도 3개의 스프링 요소들이 제공되어 이들에 의한 스프링 작용에 의해 신축적인 편향이 이루어지는 경우, 특히 효과적인 신축적 편향이 얻어질 수 있다. 본 실시형태에서, 스프링 요소들이 작용 축 주위에 균등한 각 인터벌(angular interval)로 분포되어 있는 경우, 조절의 균일성이 특히 조장될 수 있다.

실 상황에서, 축방향 액추에이터는 위치설정 실린더로 형성될 수 있다. 그러한 위치설정 실린더가 유압방식으로 작동하면, 작은 영역에서 큰 힘이 발생될 수 있다.

주조 공정 중에, 측면 플레이트 상에서 기생 응고의 발생을 줄이기 위해, 상기 측면 플레이트를 진동 축 주위로 진동시키는 진동 장치가 제공될 수 있다.

이하에서, 예시적 실시형태를 설명하는 도면들을 기초로 하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명에 의하면, 쌍롤 주조기의 사용 수명이 계속되는 동안에 최대로 활용할 수 있도록, 간단하면서도 경제적인 방식으로 측면 플레이트를 그 측면 플레이트와 연계되는 주조 롤의 정면부에 압박하는 쌍롤 주조기를 제공할 수 있다.

도 1은 쌍롤 주조 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 쌍롤 주조기에 사용되는 측면 플레이트 조절 장치의 부분 절개 사시도이다.

쌍롤 주조기(G)는 수평방향으로 정렬되어 있는 회전축(D1, D2) 주위를 서로 반대방향으로 회전하는, 2개의 주조 롤(1, 2)을 구비한다. 주조 롤(1, 2)은 쌍롤 주조기의 종방향에서 롤들 사이에 주조 갭(3)을 획정한다.

주조 갭(3)의 협소부(narrow side)는 각 측면 플레이트(4, 5)에 의해 밀봉되어 있으며, 측면 플레이트는 지지 구조물(6, 7)에 의해 지지되어 있다. 각 지지 구조물(6, 7)은 주조 공정 중에 그 지지 구조물(6, 7)과 연계되는 측면 플레이트(4, 5)를 진동축(O4, O5) 주위로 진동시키는 진동 장치(oscillation device)를 지탱하고 있다.

각 측면 플레이트(4, 5)는 강제 지지 플레이트(steel support plate)(8)를 포함한다. 상기 강제 지지 플레이트(8)는 주조 갭(3)과 연계되는 측면 상에서, 내화물 재질의 인서트(9)를 지탱한다. 인서트(9)의 형상은 원호 형태인 인서트 연삭면(12, 13)에서, 인서트와 연계되는, 주조 롤(1, 2)의 정면부(10, 11)와 중첩되도록 선택된다.

각 측면 플레이트(4, 5)에 새로운 인서트(9)가 새롭게 장착된 후에, 인서트 연삭면(12, 13)은 특정 지령에 따라 수행되는 쌍롤 주조기(G)의 시동 공정의 코스에서 인서트(9) 안쪽을 연마제로 소재를 연마하여 연삭된다. 연삭면들 사이에는 주조 갭 안쪽으로 자유 돌출되어 있는 양각 인서트(14)를 획정한다. 인서트의 아크-형의 측면(15a, 15b)은 각 측면(15a, 15b)과 연계되는 주조 롤(1, 2)의 원주 면과 밀착되게 위치한다.

측면 플레이트(4, 5)와 연계되는 지지 구조물(6) 또는 지지 구조물(7)은 동일하게 형성되어 있다.

측면 플레이트(5)와 연계되는 조절 장치로 상정 가능한 실시형태를 기초로 하여 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시형태에서 지지 구조물(7)은 가이드(16) 위에 회전축(D1, D2)의 수평 방향(A)으로 이동가능하게 장착된다. 축 방향(A)으로 지지 구조물의 위치를 조절하기 위해, 축 방향 액추에이터로 기능하는 축방향 위치설정 실린더(17)가 마련되어 있다. 주조 공정 중에, 축방향 위치설정 실린더(17)는 측면 플레이트(5)의 인서트가 소정의 압력을 받으며 주조 롤(1, 2)의 각 정면부(10, 11)와 접촉하도록 측면 플레이트(5)를 유지한다.

본 실시형태에서 축방향 위치설정 실린더(17)는 수평 방향(A)으로 측면 플레이트(5)를 지지하는 T형 지지 프레임(18) 상에 작용한다. 이러한 방식으로, 축방향 위치설정 실린더(17)는 측면 플레이트(5)가 그 측면 플레이트와 관계되는, 주조 롤(1, 2)의 정면부(10, 11)와 영구적으로 밀착하는 데에 필요한 접촉 압력(FA)으로 접촉하게 한다.

지지 프레임(18)은 상부 가로대(19)와, 그 상부 가로대 위에 있는 지지 프레임(18)의 중앙 격납부를 구비한다.

모든 실시형태에서, 유압 방식의 조절 실린더(23, 24)가 가로대(19)의 자유 단부(21, 22)에 관절식으로(articulatedly) 결합되어 있다. 서로가 독립적으로 작동할 수 있는 조절 실린더(23, 24)는 케이싱과 수직방향으로 이동가능한 피스톤을 구비하고 있으며, 상기 케이싱의 바깥쪽으로 연장되어 있는 피스톤의 피스톤 축은 조인트(25, 26)에 의해 축과 연계되는 자유 단부(21 또는 22)에 연결되어 있다. 위에서 보았을 때, 하나의 조절 실린더는 진동축(O5)의 일 측면 상에 배치되어 있고, 다른 조절 실린더는 진동축(O5)의 타 측면 상에 배치되어 있다.

각 측면 플레이트(4, 5)를 축 방향(A)으로 조절하는 중에, 축방향 위치설정 실린더(17)에 의해 발생할 수 있는 횡력을 조절 실린더(23, 24)가 흡수하도록, 조절 실린더(23, 24)는 유체 정역학적(hydrostatically)으로 지지되어 있다. 여기서, 횡력은 일례로 주조 갭(3) 쪽을 향한다.

조절 실린더(23, 24)는 액추에이터를 형성하며, 조절 실린더(23, 24)에 의해 각 측면 플레이트(4, 5)가 진동축(O4, O5) 주위를 진동하는 방식으로 움직이게 된다. 이를 위해, 조절 실린더(23, 24)는 상하로 정렬되어 조절되는 방식으로 움직이는데, 일례로 각 조절 실린더는 수직 방향(V)에 있어 서로 반대 방향으로 움직인다. 이와 마찬가지로, 일례로 조절 실린더(23)는 어느 정도 확장된 상태에서 피스톤이 정지되어 있는 반면, 제2 조절 실린더(24)는 추가로 조절 동작을 수행할 수 있다. 이에 따라 진동축(O5)이 조절 실린더(23)가 가로대(19)에 관절식으로 연결되어 있는 조인트(25)의 축(G25) 쪽으로 시프트 된다. 또한, 수직 방향(V)으로 진동축(O5)의 위치를 낮추기 위해, 조절 실린더(23)와 조절 실린더(24)는 서로 동시에 아니면 순차적으로 서로 동일 방향으로 정렬된 방식으로 하향 이동한다.

조절 실린더(23, 24)는 대응 제어 라인(28)과 밸브 장치(29)에 의해 조절 실린더(23, 24)에 연결되어 있는 제어 장치(27)로부터 발송되는 제어 신호의 함수로 움직인다. 조절 실린더(23, 24)의 피스톤을 진퇴시키기 위해, 제어 라인(28)을 통해 전달되는 제어 신호에 따라, 밸브 장치(29)의 밸브들이 열고 닫힌다. 이에 따라, 측면 플레이트(5)가 가로대(19)를 따라 진동축(O5) 주위를 일 방향 또는 타 방향으로 선회하게 된다.

이러한 방식으로 조절 실린더(21, 22) 모두는 그 조절 실린더에 연계되는 제어 장치 및 진동 장치의 일부로 필요한 곳에 추가로 제공되는 밸브 장치와 함께 측면 플레이트(5)를 진동시키는 방식으로 움직이게 하는 액추에이터를 형성한다.

지지 프레임(8)의 케이싱부는, 도면에는 도시되어 있지 않은 슬라이딩 가이드에 의해 가로대(19)에 고정되어 있다. 슬라이딩 가이드 내에서, 케이싱부는 가로대(19)에 대한 회전축(D1, D2)에 횡방향으로 정렬되어 있는 수평 방향(H)으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 상기 이동 방향에 대한 액추에이터로 기능하는, 도면에는 도시되어 있지 않은, 조절 실린더에 의해 주조 롤(1, 2)의 회전축(D1, D2)과 가이드(16)에 대해 횡방향으로 이동한다.

슬라이딩 가이드 자체는, 도면에는 도시되어 있지는 않지만, 지지 프레임(18)의 가로대(19) 상에 2개의 추가의 조절 실린더에 의해 걸려 있다. 측면 플레이트(5)의 진동 운동에 수직 방향(V)으로 정렬된 이동을 추가로 중첩시키기 위해, 독립적으로 작동하는 이들 추가의 조절 실린더들은 케이싱부와 함께 액추에이터를 형성하며, 이에 의해 각 측면 플레이트(5)는 가로대(19)에 대해 수직 방향(V)으로 이동할 수 있다. 위에서 바라보았을 때에, 추가의 조절 실린더 중 하나는 진동축(O5)의 일 측면 상에 배치되고, 다른 조절 실린더는 진동축(O5)의 다른 측면 상에 배치된다. 이러한 방식으로, 상기 추가의 조절 실린더의 공동 작용에 의해 측면 플레이트(5)를 방향(V)으로 균일하게 이동하도록 조절할 수 있을 뿐 아니라, 비동기 작동 중인 경우, 방향(V)으로 시소 운동(see-saw movement) 같이 차례대로(step by step) 측면 플레이트(5)를 조절할 수도 있다. 이에 따라, 필요에 따라 수행되는, 추가의 조절 실린더의 조절 동작이 조절 실린더(23, 24)의 조절 동작과 중첩된다.

측면 플레이트(5)는 연결 장치(30)에 의해 주조 롤(1, 2)을 향하는 케이싱부의 정면부에 연결되어 있다.

상기 연결 장치(30)는 케이싱(31)을 포함하며, 주조 롤(1, 2)과 연계되는 케이싱(30) 위에 각 측면 플레이트(5)가 지지되어 있다. 또한, 연결 장치(30)는 조인트(32)를 포함하며, 이 조인트에 의해 축방향 위치설정 실린더(17)가 측면 플레이트(5)에 관절식으로 연결된다.

조인트(32)는 유니-볼 볼 조인트로 형성되어 있다. 조인트(32)의 볼(33)은 지지 프레임(18)의 중앙 케이싱부에 의해 지지되어 있으며, 조인트(32)의 팬(34)이 연결 장치(30)의 케이싱(31) 안쪽에 삽입되어 있다. 축방향(A)과 일치하는, 접촉 압력(FA)의 작용 축 주위를 균등한 각간격(angular interval)으로 배치되어 있는, 신축성 재료로 제작된 3개의 스프링 요소(35)에 의해, 상기 팬(34)은 조인트(32)의 볼(33)에 대해 잡아 당겨져서, 실질적으로 유극이 없게 된다. 이와 동시에, 상기 스프링 요소(35)는 스프링이 편향되지 않은 상태에서 측면 플레이트(5)가 축 방향(A)에 대해 소정의 타겟 지점으로 정렬되도록 한다.

명료함을 위해 도 2에 과장되게 큰 사이즈로 도시되어 있는 조인트(32)에 의해, 축방향 액추에이터(17)에 의해 각 측면 플레이트(5)에 가해지는 힘(FA)의 작용 방향과 관련되는 노멀 레벨(NA)과, 주조 롤(1, 2)의 회전축(D1, D2)과 관련된 노멀 레벨(N12) 사이의 앵귤러 오프셋(W)이 조절될 수 있다. 도 2에 지시되어 있는 바와 같이, 이는 공간상에서 두 방향으로 확장될 수 있을 뿐만 아니라, 그에 대응하여 변형됨으로써, 공간상에서 세 방향으로 자연스럽게 정렬될 수도 있다.

조인트(32)를 고정시키기 위해, 본 명세서에 기재되어 있기는 하지만 상세하게는 설명되어 있지 않은, 클러치로 구성되는 잠금 장치(36)가 또한 제공된다. 잠금 장치(36)는 일례로 미국 특허 공개 공보 US 2007/0220940 A1호에 개시되어 있는 장치에 따라, 한편으로는 고정되지 않은 상태에서는 조인트(32)에게 필요 이동성(necessary mobility)을 허용하고, 다른 한편으로는, 2개의 클러치 부재들 사이에 배치되어 있는 클러치 요소에 의해 (본 명세서에 도시되어 있지는 않지만) 하나의 클러치 부재는 조인트(32)의 볼(33)에 연결되어 있고, 다른 클러치 부재는 조인트(32)의 팬(34)에 연결되어 있는, 2개의 클러치 부재의 상대 조절에 의해, 잠금 장치(36)는 클러치 부재와 클러치 요소의 마찰력과 강력한 힘에 의해 이들이 도달하여 있는 위치에서 조인트(32)를 고정시킬 수 있다. 본 실시형태에서, 클러치 부재들의 필수 상대 조절은 작동 장치(37)에 의해 이루어진다. 이는 (본 명세서에 도시되어 있지 않은) 제어 장치에 의해 발송되는 제어 신호에 따라 작동하는 램(38)에 의해 잠금 장치의 클러치 부재들과 클러치 요소들을 조절한다.

주조 공정을 시작하기 전에, 측면 플레이트(5)는 그 측면 플레이트와 연계되는 주조 롤의 정면부(10, 11)에 대해 축방향(A)으로 힘이 중첩적으로 제어되어 조절된 위치로, 축방향 위치설정 실린더에 의해 이동된다. 인서트(9)와 정면부(10, 11)의 건실한(sound) 접촉이 보장되는 소정의 문턱 힘(threshold force)에 도달하면, 잠금 장치(36)과 연계되는, 본 명세서에는 도시되어 있지 않은 제어 장치로부터 나온 신호에 따라, 조인트 베어링이 상술한 방식으로 잠금 장치(36)에 의해 기구적으로 고정된다. 이와 동시에, 이 상태에서 도달된 측면 플레이트(5)의 타겟 작동 위치가 축방향 위치설정 실린더(17)와 연계되는 제어 장치의 메모리에 저장된다.

조인트가 고정된 후, 근본적으로 주조 롤(1, 2)이 즉시 회전될 수 있다.

그러나, 스틱-슬립(stick-slip) 현상, 즉 주조 롤(1, 2)이 회전하는 초기에 인서트(9)가 정면부(10, 11)에 짧은 시간에 강력 부착되어 인서트(9)가 파손되는 것을 방지하기 위해, 우선 정면부(10, 11)와 인서트(9) 사이 전체에 접촉 압력이 가해지지 않도록, 축방향 위치설정 실린더로 측면 플레이트(5)를 후퇴시키는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 시간 주기는 인서트(9)의 온도가 주조 롤(1, 2)의 온도에 적응하는 데에도 사용될 수 있다. 주조 롤(1, 2)의 임계 최소 속도를 초과한 후에, 측면 플레이트(5)가 사전에 기억되어 있는 타겟 작동 위치로 이동되어, 주조 공정이 시작된다.

1, 2 주조 롤(casting roll)
3 주조 갭(casting gap)
4, 5 측면 플레이트(side plate)
6, 7 지지 구조물(supporting structure)
8 지지 플레이트(support plate)
9 인서트(insert)
10, 11 주조 롤(1, 2)의 정면부
12, 13 인서트 연삭면(insert grinding surface)
14 양각 인서트(positive insert)
15a, 15b 측면(side surface)
16 가이드(guide)
17 축방향 위치설정 실린더(axial positioning cylinder)
18 T형 지지 프레임(T-shaped support frame)
19 지지 프레임(18)의 상부 가로대
21, 22 가로대(19)의 자유 단부
23, 24 조절 실린더(adjusting cylinder)
25, 26 조인트(joint)
27 제어 장치(control device)
28 제어 라인(control line)
29 밸브 장치(valve device)
30 연결 장치(coupling device)
31 연결 부재(coupling member)
32 조인트(joint)
33 조인트(32)의 볼(ball)
34 조인트(32)의 팬(pan)
35 스프링 요소(spring element)
36 잠금 장치(locking device)(클러치)
37 작동 장치(actuating device)
38 램(ram)
A 회전축(D1, D2)의 축 방향
D1, D2 주조 롤의 회전축
G 쌍롤 주조기(twin roll caster)
FA 접촉 압력(contact pressure)
H 수평 이동 방향
NA, N12 노멀 레벨(normal level)
O4, O5 측면 플레이트(4, 5)의 진동축
V 수직 이동 방향
W 앵귤러 오프셋

Claims

2개의 주조 롤(1, 2)과 2개의 측면 플레이트(4, 5) 그리고 하나 이상의 축방향 액추에이터(17)를 구비하는 쌍롤 주조기로, 쌍롤 주조기의 종 방향으로 상기 주조 롤들 사이에 주조 갭(3)이 획정되고, 상기 2개의 측면 플레이트(4, 5)는 쌍롤 주조기의 협소부에 주조 갭(3)을 획정하며, 상기 축방향 액추에이터는 상기 측면 플레이트(4, 5) 중 한 측면 플레이트와 연계되어 있으며, 상기 액추에이터는, 상기 액추에이터와 연계되는 주조 롤(1, 2) 정면부(10, 11) 반대편인 각 측면 플레이트(4, 5)의 후방부에 주조 갭(3)을 향해 축방향 정렬된 힘(FA)을 가하고, 그 힘에 의해 측면 플레이트(4, 5)가 그 측면 플레이트와 연계되는 주조 롤(1, 2)의 정면부(10, 11)에 대해 압박 유지되는 쌍롤 주조기에 있어서,
축방향 액추에이터(17)에 의해 각 측면 플레이트(4, 5)에 가해지는 힘(FA)의 유효 방향(A)에 대한 노멀 레벨(NA)과, 주조 롤(1, 2)의 회전축(D1, D2)에 대한 노멀 레벨(N12) 사이의 앵귤러 오프셋을 조절하기 위해 제공된 조인트(32)에 의해, 상기 축방향 액추에이터(17)가 상기 측면 플레이트(4, 5)의 후방부에 작용하는 것을 특징으로 하는 쌍롤 주조기.
제1항에 있어서, 상기 조인트(32)가 자유도 2 이상으로 이동하는 것을 특징으로 하는 쌍롤 주조기.
제2항에 있어서, 상기 조인트(32)가 자유도 3으로 이동하는 것을 특징으로 하는 쌍롤 주조기.
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조인트(32)가 카던 조인트(cardan joint)로 형성되는 것을 특징으로 하는 쌍롤 주조기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조인트(32)가 볼 조인트로 형성되는 것을 특징으로 하는 쌍롤 주조기.
제5항에 있어서, 상기 조인트(32)가 유니-볼 조인트로 형성되는 것을 특징으로 하는 쌍롤 주조기.
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 각 측면 플레이트(4, 5)가 어느 작동 위치에 도달한 후, 조인트(32)를 고정시키기 위한 잠금 장치(36)가 제공되는 것을 특징으로 하는 쌍롤 주조기.
제7항에 있어서, 상기 잠금 장치(36)가 클러치로 형성되는 것을 특징으로 하는 쌍롤 주조기.
제8항에 있어서, 작동할 때에, 상기 잠금 장치(36)가 마찰 결합에 의해 조인트(32)를 유지하는 것을 특징으로 하는 쌍롤 주조기.
제8항 또는 제9항에 있어서, 각 측면 플레이트(4, 5)가 어느 작동 위치에 도달한 때에, 잠금 장치(36)가 조인트(36)를 그 위치에 고정하도록 하는 제어 신호를 발송하는 제어 장치가 잠금 장치(36)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 쌍롤 주조기.
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측면 플레이트(4, 5)가 축방향 액추에이터(17)에 대한 스프링 작용에 의해 신축성 있는 방식으로 편향되어 있는 것을 특징으로 하는 쌍롤 주조기.
제11항에 있어서, 스프링 작용에 의해 신축성 있는 방식으로 편향시키기 위해, 상기 축방향 액추에이터(17)에 의해 가해지는 힘의 작용 축 주위에 3개 이상의 스프링 요소(35)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 쌍롤 주조기.
제12항에 있어서, 상기 스프링 요소들(32)이 상기 작용 축(A) 주위를 균일한 각간격(angular interval)으로 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 쌍롤 주조기.
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축방향 액추에이터(17)가 위치설정 실린더로 형성되는 것을 특징으로 하는 쌍롤 주조기.
제9항에 있어서, 상기 위치설정 실린더(17)가 유압방식으로 작동하는 것을 특징으로 하는 쌍롤 주조기.
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측면 플레이트(4, 5)를 진동축 주위로 진동시키기 위한 진동 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는 쌍롤 주조기.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 쌍롤 주조기(G)를 조작하는 방법으로, 각 측면 플레이트(4, 5)가, 축방향 액추에이터(17)에 의해, 그 측면 플레이트(4, 5)와 연계되는 주조 롤(1, 2)의 정면부(10, 11)에 대해, 측면 플레이트(4, 5)와 그 측면 플레이트와 연계되는 주조 롤(1, 2)의 정면부(10, 11) 사이에 소정의 접촉 압력이 작용하는 타겟 작동 위치에 도달할 때까지 압박되는 것을 특징으로 하는 쌍롤 주조기 조작 방법.
제17항에 있어서, 타겟 작동 위치에 도달한 후에, 조인트가 고정되는 것을 특징으로 하는 쌍롤 주조기 조작 방법.
제17항 또는 제18항에 있어서, 주조 롤(1, 2)이 회전하기 전에 측면 플레이트(4, 5)가 축방향 액추에이터(17)로부터 미리 설정된 조절 거리만큼 후퇴한 후, 주조 롤(1, 2)이 타겟 회전 속도에 도달할 때까지 회전하고, 그런 다음 축방향 액추에이터(17)가 측면 플레이트(4, 5)를 다시 타겟 작동 위치로 이동시키는 것을 특징으로 하는 쌍롤 주조기 조작 방법.