KR20110010967A

KR20110010967A - 수평식 쌍롤 박판 주조장치

Info

Publication number: KR20110010967A
Application number: KR1020090068364A
Authority: KR
Inventors: 박철민; 임지우; 김완수
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2009-07-27
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2011-02-08
Also published as: KR101286173B1

Abstract

본 발명은 수평식 쌍롤 박판 주조장치에 관한 것으로, 반대방향으로 회전하는 두 개의 주조롤 사이에 용탕을 주입하기 위한 노즐이 구비된 수평식 쌍롤 박판 주조장치에 있어서, 상기 상,하 노즐의 선단부 내부에는 폭방향으로 길게 형성되는 가스공급구가 형성되고, 상기 가스공급구를 통하여 공급되는 가스가 노즐 외부로 방출되도록 다수 개의 가스배출구가 형성되며, 상기 노즐의 외부에는 노즐과 주조롤 사이의 간격을 일정하게 유지시키기 위한 갭유지틀이 상하면에 설치되는 것을 특징으로 하는 수평식 쌍롤 박판주조장치를 제공하며,

이에 의해 롤과 노즐 사이의 간격을 일정하게 유지시켜주면서 불활성가스의 공급으로 용강의 산화를 방지하고, 노즐을 외부로부터 차단시켜 불순물과 공기의 혼입을 방지하여 양호한 판재를 생산할 수 있는 효과를 제공한다.

수평식, 노즐, 쌍롤, 불활성가스

Description

수평식 쌍롤 박판 주조장치{STEEL STRIP CASTING APPARATUS WITH HORIZONTAL TWIN ROLL}

본 발명은 수평식 쌍롤 박판 주조장치에 관한 발명으로서, 보다 상세하게는 갭유지틀과 가스공급구 등을 이용하여 롤과 노즐 사이의 간격을 일정하게 유지하면서 불활성가스를 공급하고, 실린더 등에 의해 헤드박스가 뒤로 밀리지 않는 주조장치에 관한 것이다.

일반적으로 비철금속 박판 주조법에서는 박판을 용탕으로부터 직접 제조하기 위해 도 1에 도시된 바와 같이 회전하는 상·하부 주조롤(1) 사이에 마련된 용탕을 주입하는 노즐(3)을 통해 용탕을 공급하여 노즐 셋백(set back)부를 형성하고, 응고 직전의 미응고부가 상·하부 주조롤(1)에 의해 냉각되면서 응고하여 박판을 형성한다.

상기와 같은 방법에서는 박판형성부에서 미응고되어 탈락하거나 흘러내리는 용탕을 보호가스관(도면 미도시)을 연결하여 수동으로 용탕이 미응고되는 부위에 분사하는 방법을 사용하고 있다.

또한, 상기 박판의 주조시에는 용탕의 응고가 초기에는 안정화되지 못하고 쉽게 미응고 주편으로 잘게 부스러져 하부롤을 타고 흘러내리거나, 용탕 상태 그대로 흘러내린다. 이와 같이 용탕이 흘러내리는 경우, 특히 Mg의 경우에는 산화성 및 폭발성 때문에 주조시 조업상의 문제점을 야기한다.

따라서, 종래에는 상기와 같은 Mg 용탕의 발화 및 산화를 방지하기 위해 주로 수동으로 보호가스인 SF₆, SO₂, Ar등의 가스를 희석시켜 용탕의 주위로 분사시켜 이를 방지하였다.

박판(2)을 연속 주조하는 이 기술에서, 용융금속은 냉각되는 반대방향으로 회전하는 두개의 주조롤(1) 사이에 노즐(3)을 통하여 주입되고, 응고되어 응고쉘(6)이 형성되고, 응고쉘(6)이 압하되어, 박판(2)이 생성된다. 롤(1)의 단부에는 용강 유출을 막는 기능을 하는 세라믹으로 구성된 댐이 있다. 주조롤(1)은 내부에 냉각수 홀이 있어 이곳에 냉각수를 공급하여, 주조롤(1)을 냉각시키고, 주조롤(1)은 고하중 압연을 하도록 강도가 강한 재질로 만들어져 있다. 주조롤(1)에는 판(2)의 형상을 제어하기 위한 크라운을 부여하고 있다. 또한 수평식 쌍롤형 박판주조기에서 용강을 공급하는 노즐(3)이 수평으로 장착되어 있으며 노즐(3) 전단에는 용강을 공급할 수 있는 헤드박스(4)가 설치되어 용강의 공급을 전담하고 있다.

수평식 박판 주조 방법은 비철금속(Al, Zn, Mg)만을 주조하고 압연하는데, 압연시 높은 압연율을 가지고 압연을 한다. 그리고, 용탕이 소용량이기 때문에 탕면 불순물 관리가 용이하고 유동제어도 용이한 편이다. 또한, 저주속, 저생산성이기 때문에 공정 제어도 용이한 편이다.

그러나, 수평식 쌍롤형 박판주조기를 이용하여 박판(2)을 제조하는데 있어, 용강이 외부 공기와 접촉을 하지 않고 주조롤(1)과 접촉하여 빨리 응고되어야 하고, 폭 방향의 응고 균일화를 달성하여야 하며 용탕에 외부 불순물이 혼입되지 않아야 한다. 만일 용강의 산화나 불순물이 혼입되면 품질불량이 발생된다. 특히 마그네슘과 같은 재료는 발화 가능성이 매우 높으므로 기밀을 최대한으로 유지시켜야 한다. 이와 같이 기밀유지가 필요한 곳에 설비적인 에러로 인해 기밀 유지가 되지 않고, 정확한 설비 셋팅 등이 되지 않는다면 품질불량은 물론 주조 데이타에서 입력에 대한 출력값이 정확하지 않아 현상에 대한 해석이 매우 힘들다.

예를 들면, 주속이 낮은 상태로 주조를 하면 응고쉘(6)이 자연스럽게 두꺼워지고 두꺼워진 응고쉘(6)을 압연하려면 높은 압연율이 되고 압연하중이 올라간다. 압연하중이 올라가는 이유는 응고쉘의 접촉부(7a, 7b)가 롤닢(8) 가까이 있으면 압연하중이 낮아지지만 롤닢(8)과 멀어질수록 압연하중이 높아진다. 압연하중이 높아지는 경우 압연 전/후로 밀리는 소재 때문에 용강을 공급하는 노즐(3)에 큰 힘이 작용하게 된다. 그렇게 되면 설비 셋팅시 유지되던 일정한 간격들이 유지되지 않고 기밀이 깨진다. 이렇게 되면 품질에 영향을 주며 주조상태도 불안정해진다. 이를 방지하기 위해 노즐(3)과 헤드 박스(4)를 지탱하는 헤드박스 지지대(5) 설비를 개조하여 주조롤과 노즐이 일정간격을 유지할 수 있는 장치가 필요하였고, 용강의 산화방지를 위한 불활성가스 공급이 필요하였다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 노즐과 주조롤간의 간격을 일정하게 유지하고 외부로부터 불순물과 공기가 유입되지 않도록 설비를 구성하고, 용강의 산화방지를 위한 불활성가스를 공급하여 양호한 품질의 박판을 생산하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 반대방향으로 회전하는 두 개의 주조롤(1) 사이에 용탕을 주입하기 위한 노즐(3a,3b)이 구비된 수평식 쌍롤 박판 주조장치에 있어서, 상기 상,하 노즐(3a,3b)의 선단부 내부에는 폭방향으로 길게 형성되는 가스공급구(9)가 형성되고, 상기 가스공급구(9)를 통하여 공급되는 가스가 노즐 외부로 방출되도록 다수 개의 가스배출구(10)가 형성되며, 상기 노즐(3a,3b)의 외부에는 노즐과 주조롤 사이의 간격을 일정하게 유지시키기 위한 갭유지틀(11a,11b)이 상하면에 설치되는 것을 특징으로 하는 수평식 쌍롤 박판주조장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 노즐(3a,3b)은 노즐(3a,3b)이 견고하게 지지되도록 유압실린더(14)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하고, 상기 갭유지틀(11a,11b)은 표면에 원통형베어링(12)이 장착되어 있고, 갭조절기(13)에 의해 상,하 갭유지틀(11a,11b)이 결합되는 것을 특징으로 한다.

나아가, 본 발명은 상기 갭조절기(13)는 상기 갭유지틀(11a,11b)의 좌,우측에 설치되어 갭유지틀(13)이 노즐(3a,3b) 선단부에 위치하는 부위에 따라 높이조절 이 가능하도록 된 잠금장치(17)에 의해 고정되는 것을 특징으로 한다.

뿐만 아니라, 본 발명은 상기 원통형베어링(12)은 지그재그 형상으로 장착되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 수평식 쌍롤 박판 주조기에서 롤과 노즐 사이의 간격을 일정하게 유지시켜주면서 불활성가스의 공급으로 용강의 산화를 방지하고, 노즐을 외부로부터 차단시켜 불순물과 공기의 혼입을 방지하여 양호한 판재를 생산할 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명은 수평식 쌍롤 박판 주조장치에 관한 것으로서, 이하에서는 도면을 참조하여 설명한다.

먼저, 도 1의 주조롤(1), 노즐(3), 헤드박스(4), 헤드박스 지지대(5)로 구성되는 종래의 수평식 쌍롤 박판 주조장치에 도 5에 도시된 용강을 공급하는 노즐(3)의 표면에 원통형베어링(12)이 장착된 갭유지틀(11)이 설치된다. 또한, 노즐(3)과 헤드박스(4)를 지탱하고 있는 헤드박스 지지대(5)의 일측에 실린더(14)가 장착되고, 상기 실린더(14)가 후방으로 밀리지 않도록 상기 실린더(14) 후단에 실린더 지지대(16)가 설치된다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 노즐(3a,3b)의 내부에 노즐(3a,3b)의 폭방향으로 장공의 가스공급구(9)가 형성되고, 상기 가스공급구(9)와 연결되어 외부로 가스를 배출할 수 있도록 가스배출구(10)가 다수 개 형성되어 있다. 상기 가스공급 구(9)와 가스배출구(10)을 통해 불활성가스를 공급하여 가스분기(15)를 만들어 용강의 산화를 방지한다. 또한 도 7에 도시된 바와 같이, 원통형베어링(12)이 지그재그로 배열된 갭유지틀(11)은 불순물 유입을 막으면서 외부공기의 유입을 차단할 수 있도록 되어 있다. 이 때, 갭조절기(13a,13b)는 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 갭유지틀(11)의 좌우측에 설치되어 갭유지틀(11a,11b)이 노즐 선단부에 위치하는 부위에 따라 높이조절이 가능하도록 잠금장치(17)에 의해 고정되어 갭조절기(13a,13b)를 상기 노즐(3)을 이용해 갭유지틀(11)을 원하는 위치에 고정시키도록 한다. 즉, 갭조절기(13a,13b)가 노즐의 출구 가까이에 고정되면 갭유지틀(11a,11b)이 노즐의 출구 가까이에 위치하게 되고, 갭조절기(13a,13b)가 노즐의 출구에서 멀어지면 갭유지틀(11a,11b)도 역시 노즐의 출구에서 멀어진다. 이와 동시에 노즐의 출구를 좁히기도 하고 넓히기도 하면서 용탕의 분사속도의 조절이 가능하게 된다.

또한, 원통형베어링(12)은 지그재그 형상으로 장착되어 있어 외부의 공기 또는 불순물의 유입을 최소화한다.

이하 본 발명의 작동관계에 대해 설명한다.

본 발명은 수평식 쌍롤 박판주조장치에서 외부 공기와 불순물을 차단하여 품질불량을 방지하고, 용강의 산화를 방지하고자 불활성 가스를 공급하고, 낮은 속도에서 용강의 응고 및 압연으로 인해 노즐(3)이 후방으로 밀리는 것을 방지하여 기밀을 유지하는데 목적이 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 원통형베어링(12)이 주조롤(1)과 직접 접촉하고, 원통형베어링(12)은 갭유지틀(11a)에 내장되며 갭유지틀(11a)은 노즐(3a) 표면에 장착된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 장착된 노즐(3)을 실린더(14)로 밀면 주조롤(1)과 노즐(3)이 밀착되어 주조롤(1)과 노즐(3)사이로 불순물이나 외부의 공기의 유입을 방지하고 주조롤(1)과 노즐(3)의 간격을 일정하게 유지할 수 있다. 이 때, 갭조절기(13a,13b)에 의해 갭유지틀(11)에 내장된 원통형베어링(12)이 직접 롤(1)과 접촉하여 일정한 간격을 유지할 수 있고, 갭조절기(13a,13b)의 위치를 조정함으로써 갭유지틀(11)의 위치조정이 가능하다.

또한, 가스공급구(9)를 통해 불활성가스를 주입하면 불활성가스가 가스배출구(10)를 통해 배출되고 배출된 불활성가스는 도 6에 도시된 바와 같이, 롤(1)과 노즐(3) 사이에 가스분위기(15)를 형성하여 불활성의 가스분위기(15)를 유지시켜 양호한 품질의 판재를 생산할 수 있도록 한다.

그리고, 특히 저속으로 주조시 두꺼운 응고쉘(6)로 인해 압연율이 증가되면 용탕을 공급하는 헤드박스(4)가 실린더(14)에 의해 뒤로 밀리지 않도록 되어 있으며 실린더(14)에는 실린더 지지대(16)가 설치되어 실린더(14)를 고정시킨다.

*도 1은 종래의 수평식 박판 주조 공정의 개략도,

*도 2는 종래의 수평식 박판 주조 공정 상세도,

*도 3은 본 발명의 수평식 박판 주조장치 노즐의 사시도,

*도 4는 본 발명의 수평식 박판 주조장치 노즐의 단면도,

*도 5는 본 발명의 수평식 박판 주조장치 노즐에 갭유지틀이 장착된 형상의 단면도,

*도 6은 수평식 박판 주조장치에 본 발명장치를 적용한 공정의 단면도,

*도 7a은 갭유지틀의 평면도 및 사시도,

*도 8은 노즐에 부착된 갭유지틀의 개략도,

*도 9는 본 발명장치가 적용된 박판 주조장치의 전체 개략도이다.

♠도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

1: 주조롤, 2: 박판(Strip) 3a: 상부 노즐, 3b: 하부 노즐, 4: 헤드박스, 5: 헤드박스 지지대, 6: 응고쉘 7a: 응고쉘 접촉부(kissing point), 7b: 응고쉘 접촉부, 8: 롤닢, 9: 가스공급구, 10: 가스배출구, 11a: 상부 갭유지틀, 11b: 하부 갭유지틀, 12: 원통형베어링, 13a: 상부 갭조절기, 13b: 하부 갭조절기, 14:실린더, 15:가스분위기, 16: 실린더 지지대, 17: 잠금장치

Claims

반대방향으로 회전하는 두 개의 주조롤(1) 사이에 용탕을 주입하기 위한 노즐(3a,3b)이 구비된 수평식 쌍롤 박판 주조장치에 있어서,

상기 상,하 노즐(3a,3b)의 선단부 내부에는 폭방향으로 길게 형성되는 가스공급구(9)가 형성되고, 상기 가스공급구(9)를 통하여 공급되는 가스가 노즐 외부로 방출되도록 다수 개의 가스배출구(10)가 형성되며,

상기 노즐(3a,3b)의 외부에는 노즐과 주조롤 사이의 간격을 일정하게 유지시키기 위한 갭유지틀(11a,11b)이 상하면에 설치되는 것을 특징으로 하는 수평식 쌍롤 박판주조장치.
제1항에 있어서,

상기 노즐(3a,3b)이 견고하게 지지되도록 유압실린더(14)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 수평식 쌍롤 박판주조장치.
제1항에 있어서,

상기 갭유지틀(11a,11b)은 표면에 원통형베어링(12)이 장착되어 있고, 갭조절기(13)에 의해 상,하 갭유지틀(11a,11b)이 결합되는 것을 특징으로 하는 수평식 쌍롤 박판주조장치.
제3항에 있어서,

상기 갭조절기(13)는 상기 갭유지틀(11a,11b)의 좌,우측에 설치되어 갭유지틀(13)이 노즐(3a,3b) 선단부에 위치하는 부위에 따라 높이조절이 가능하도록 된 잠금장치(17)에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 수평식 쌍롤 박판주조장치.
제3항에 있어서,

상기 원통형베어링(12)은 지그재그 형상으로 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 수평식 쌍롤 박판주조장치.