KR20110069601A - 수직 쌍롤식 연속박판 주조기의 용강 균일공급 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제철소에서의 수직 쌍롤식 박판 주조기에 있어서 용강의 공급을 균일하게 하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 쌍롤 사이로 공급되는 용강이 하나의 노즐이 아니라 두 개의 노즐을 거치도록 함으로써 용강공급 불안정에 의한 탕면 요동을 방지하고, 롤 전폭에 걸쳐 균일한 용강 공급이 가능토록 된 수직쌍롤식 연속박판 주조기의 용강 균일공급 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은, 노즐을 매개로 용강을 한 쌍의 서로 반대 방향으로 회전하는 쌍롤(1)의 롤닙(15)으로 공급하여 박판을 연속 주조하는 쌍롤식 박판주조 장치에 있어서, 상기 노즐은 1차노즐(3) 및 2차노즐(7)로 구성되도록 한것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 하나의 노즐을 통해 용강을 공급하던 종래기술과는 달리, 용강 공급방식에 있어 요동이 상당히 감쇄된 용강을 롤 섬프로 안정되게 공급될 수 있다. 또한, 열선 삽입에 의한 노즐벽 온도 제어 방식 도입에 의해 일정 노즐벽 온도 유지 및 2차노즐 내에서의 용강 온도 조정도 가능하게 된다. 결과적으로 본 발명에서 제시된 방법을 적용할 경우 탕면 요동이 상당히 억제된 용강 공급시스템을 갖출 수 있게 될 뿐 아니라 2차노즐 내에서의 용강온도 제어 및 굳음 현상도 방지하게 되어 조업의 안정성 및 실수율 향상을 가져올 수 있게 된다.

쌍롤, 1차노즐, 2차노즐, 측면호울, 중앙호울, 배풀, 열선

Description

수직 쌍롤식 연속박판 주조기의 용강 균일공급 장치{An apparatus of uniform feeding of molten metal in vertical twin roll strip caster}

본 발명은 제철소에서의 수직 쌍롤식 박판 주조기에 있어서 용강의 공급을 균일하게 하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 쌍롤 사이로 공급되는 용강이 하나의 노즐이 아니라 두 개의 노즐을 거치도록 함으로써 용강공급 불안정에 의한 탕면 요동을 방지하고, 롤 전폭에 걸쳐 균일한 용강 공급이 가능토록 된 수직 쌍롤식 연속박판 주조기의 용강 균일공급 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 쌍롤식 박판주조기는 회전하고 있는 한 쌍의 주조롤 사이에 용강을 공급하여 그 용강으로부터 직접 1 ~ 6 mm 정도의 박판 철강 제품을 연속적으로 제조하는 장치이다.

도 1은 종래기술에 의한 쌍롤식 박판 주조장치의 개념도이다. 도1에 도시한 바와 같이 통상적인 쌍롤식 박판주조공정은, 용강(M)을 턴디쉬(T)와 용강공급 노즐(N)을 통해 한 쌍의 주조롤(R) 사이에 균일하게 공급되도록 하고, 일정한 조건으로 상기 주조롤(R)을 회전시키면, 냉각되고 있는 각 주조롤(R)의 표면에서 형성된 용강의 응고 층들이 최 근접점에서 합체되어 일정한 두께의 박판(S)이 연속적으로 제조되는 방법이다. 공급된 용강(M)이 주조롤(R)의 양 측면으로 유출되는 것을 방지하기 위해 주조롤(R)의 측면에는 에지댐(E)을 밀착시켜 용강 배출통로를 폐쇄한다.

상기와 같은 종래기술의 일반적인 쌍롤식 박판 주조장치에는 노즐이 하나만 설치되어 있으며, 이와 같은 노즐(N)에서 토출되는 용강(M)의 운동량은 상당히 커서 용강이 노즐을 빠져나오면서 심한 탕면 요동을 야기시킬 수 있다. 일반적으로 Mg 혹은 Al 박판 제조 시에 사용되는 주조롤 직경이 500~1300mm 임을 감안할 때 4~6mm 두께의 주조재를 생산할 경우 용강 풀(pool)의 높이는 최소 180~360mm 가 필요하게 된다. 그런데 이 정도의 용강 높이에서는 하나의 노즐 만을 이용하여 용강이 섬프(sump) 내로 균일하게 공급되도록 하기란 매우 어렵다. 또한 하나의 노즐만을 사용할 경우 용강 공급 불안정성에 기인한 주조 안정도가 상당히 떨어지게 된다.

물론 수평식 혹은 약간의 각도를 갖고 있는 수평식 박판 주조법에서는 하나의 노즐만으로 충분히 균일 용강 공급이 가능하지만 수직식 쌍롤 박판기의 경우에는 중력에 의한 용강의 자중 효과 때문에 하나의 노즐만으로 균일한 용강 공급 효과를 얻기란 매우 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으 로, 본 발명은 수직 쌍롤식 박판 제조장치에 있어서 두 개의 노즐을 채택함으로써 용강 공급 과정에서 요동이 상당히 감쇄된 용강이 롤 섬프로 안정되게 공급될 수 있도록 하여 균질하고 미려한 고품질의 박판을 제조할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 열선 삽입에 의한 노즐벽 온도 제어 방식 도입으로 일정하게 노즐벽 온도를 유지하고, 2차노즐 내에서도 용강 온도 조절이 가능토록 함으로써 주조 중 대기로의 복사 및 노즐벽으로의 전도에 의한 용강 잠열 방출이 발생하여 2차노즐 내에서 용강 굳음 현상이 발생하거나 토출 호울이 막히는 현상이 발생하는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.

또한, 안정적이고 연속적으로 롤 섬프로 용강을 공급함으로써, 용강 공급이 불충분하게 되어 용강 공급 부족에 의한 주조 중단을 막고, 쌍롤식 박판주조 공정에서의 조업의 안정성 및 실수율 향상을 도모하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 수직 쌍롤식 연속박판 주조기의 용강 균일공급 장치는, 노즐을 매개로 용강을 한 쌍의 서로 반대 방향으로 회전하는 쌍롤(1)의 롤닙(15)으로 공급하여 박판을 연속 주조하는 쌍롤식 박판주조 장치에 있어서, 상기 노즐은 1차노즐(3) 및 2차노즐(7)로 구성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서, 상기 2차노즐(7)은, 측면 호울(9)이 가공된 배풀(13)이 형성되어 있으며, 상기 2차노즐(7)의 하부에는 중앙호울(10)이 가공되어 있는 것을 특징으로 하고,

또한 상기 2차노즐(7)의 벽 내에는 열선(8)이 삽입되어 있는 것을 특징으로 하며, 상기 2차노즐(7)은 메니스커스 실드(5) 장치에 고정 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 하나의 노즐을 통해 용강을 공급하던 종래기술의 방식과는 달리, 용강 공급방식에 있어 요동이 상당히 감쇄된 용강을 롤 섬프로 안정되게 공급될 수 있다.

또한, 열선 삽입에 의한 노즐벽 온도 제어 방식 도입에 의해 일정 노즐벽 온도 유지 및 2차노즐 내에서의 용강 온도 조정도 가능하게 된다.

결과적으로 본 발명에서 제시된 방법을 적용할 경우 탕면 요동이 상당히 억제된 용강 공급시스템을 갖출 수 있게 될 뿐 아니라 2차노즐 내에서의 용강온도 제어 및 굳음 현상도 방지하게 되어 조업의 안정성 및 실수율 향상을 가져올 수 있게 된다.

이하 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 도 2는 본 발명에 의한 쌍롤식 연속박판주조 장치의 개략 단면 개념도이다. 도 3은 본 발명에 의한 2차 노즐의 상세 단면 개념도이다.

도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 쌍롤식 연속 박판주조 장치는 턴디쉬(2)에 부착된 1차노즐(3)을 통해 2차노즐(7)로 공급된 용강(14)은 쌍롤(1)과 에지댐(4)에 의해 둘러싸인 용강 풀을 형성하게 된다. 쌍롤(1)과 접촉한 용강은 롤의 중심 방향으로 열량을 빼앗기면서 롤(1) 표면에서 응고 셀을 형성하게 되고 형성된 주편은 서로 반대 방향으로 회전하는 쌍롤에 의해 롤닙(15)을 빠져 나오게 된다.

용강 윗면에는 대기와의 접촉에 의해 용강(14)이 산화되는 것을 방지하기 위해 외부 공기를 차단해주는 메니스커스 실드(5) 장치를 설치하고 이 장치에 설치된 분위기 가스 공급라인(11) 및 밸브(12)를 통해 용강 표면으로 불활성 가스를 공급해 줌으로써 탕면 윗부분이 불활성 분위기로 유지되도록 한다.

또한 1차노즐(3)에서 토출된 용강의 운동량은 상당히 커서 용강이 2차노즐(7)의 중앙호울(10)을 빠져나오면서 심한 탕면 요동을 야기시킬 수 있기 때문에 용강(14) 유동 제어를 목적으로 2차노즐(7) 내에 배풀(13; baffle)이 설치되어 있다.

통상 Mg 및 Al 등과 같은 비철 합금의 제조 시에는 최소 100~600Te의 압하력이 요구되고 있는데, 그 이유는 압하력이 충분치 않을 경우 심할 경우 크랙이 발생하고 어떤 경우는 크랙이 발생하지 않더라도 심한 응고 불균일을 야기하여 최종 제품의 품질을 급격히 저하시키기 때문이다.

다시 설명하면, 본 발명의 쌍롤식 박판 주조 장치에는 2개의 노즐이 설치된다. 즉 본 발명에서 용강 공급을 위한 노즐시스템은 크게 1차 노즐과 2차 노즐로 이루어지고, 용강은 턴디쉬에서 1차 노즐을 통해 2차 노즐로 공급된 후 2차노즐(7)의 측면 호울(9) 및 중앙 호울(10)을 순차적으로 빠져 나와 섬프를 통하여 롤닙(15)으로 공급된다. 2차노즐(7)은 2차노즐 지지장치(6)에 의하여 고정 지지되며, 2차 노즐(7)에는 1차 노즐에서 공급되는 용강의 과도한 운동량을 감쇄시켜 주기 위해 배풀(13)이 설치되어 있다. 배풀(13)의 가장자리에는 측면 호울(9)이 가공되어 있어 2차노즐(7)로 공급된 용강이 측면호울(9)을 통해 하부로 전달되도록 한다.

측면호울(9)을 통해 하부로 공급되는 용강은 2차노즐(7)의 내벽을 타고 흘러내리기 때문에 용강 공급의 안정성이 향상될 뿐 아니라 운동량 감쇄능도 커지게 된다. 측면 호울(9)을 통해 공급된 용강은 2차노즐(7) 하부면의 중앙호울(10)을 통해 최종적으로 섬프로 공급되기 때문에 용강 공급 안정성 측면에서 좀 더 향상된 효과를 거둘 수 있다.

또한 노즐 벽에는 열선(8)이 내재되어 있어 2차노즐(7)로 공급되는 용강의 온도를 일정하게 유지시켜 주는 기능 외에도, 주조 초기 노즐 벽에서 과도한 열량이 방출됨으로써 용강이 노즐 내에서 굳어버리는 현상을 방지할 수 있는 장점도 있다.

즉, 쌍롤식 박판 주조장치에서 주조 중 대기로의 복사 및 노즐벽으로 전도에 의한 용강 잠열 방출이 발생하는데, 심할 경우 2차노즐(7) 내에 용강 굳음 현상이 발생하게 되고 이로 인해 토출 호울이 막히면서 연속적으로 롤 섬프로의 용강 공급이 불충분하게 되어 용강 공급 부족에 의한 주조 중단에 이르게 된다. 이런 점에서 2차노즐(7) 벽 내부에 열선 삽입에 의한 용강 온도 제어는 주조 안정성 확보에 매우 중요한 기술이라 할 수 있다.

이하 본 발명의 작동관계 및 작용에 대하여 설명한다. 주조가 진행되는 동안 탕면은 목표레벨을 유지하게 된다. 이 목표레벨을 유지하기 위해 턴디쉬(2)로부터 는 일정한 용강이 1차노즐(3)로 공급되고, 최종적으로는 2차노즐(7)의 중앙호울(10)을 통해 용강이 롤 섬프로 공급된다.

상기 2차노즐(7)에서는 용강이 우선적으로 배풀(13)에 가공된 측면호울(9)을 통해 하부로 공급되고 최종적으로는 2차노즐(7) 하부면에 가공된 중앙호울(10)을 통해 공급되게 된다.

상기와 같은 기술적 과정을 통해 요동 및 운동량이 상당히 감쇄된 용강이 롤 섬프로 안정되게 공급될 수 있게 된다. 노즐 벽에는 열선(8)이 삽입되어 있어 주조 중 원하는 노즐 벽 및 용강 온도를 유지할 수 있으며 이로 인해 2차노즐(7) 내에서 용강의 온도 조정도 가능하게 된다. 뿐만 아니라 주조 중 용강의 굳음 현상에 의해 토출 호울이 막히는 현상도 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래기술에 의한 일반적인 쌍롤식 박판주조 장치의 개요도이다.

도 2는 본 발명에 의한 쌍롤식 연속박판주조 장치의 개략 단면 개념도이다.

도 3은 본 발명에 의한 2차 노즐의 상세 단면 개념도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

1. 쌍롤(twin roll) 2. 턴디쉬(tundish) 3. 1차노즐

4. 에지댐 5. 메니스커스 실드 6. 2차노즐 지지장치

7. 2차노즐 8. 열선 9. 측면호울

10. 중앙 호울 11. 분위기 가스 공급 라인 12. 밸브

13. 배풀(baffle) 14. 용강 15. 롤닙

Claims (4)

1. 노즐을 매개로 용강을 한쌍의 서로 반대 방향으로 회전하는 쌍롤(1)의 롤닙(15)으로 공급하여 박판을 연속 주조하는 쌍롤식 박판주조 장치에 있어서,

   상기 노즐은 1차노즐(3) 및 2차노즐(7)로 구성되도록 하는 것을 특징으로 하는 수직 쌍롤식 연속박판 주조기의 용강 균일공급 장치
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 2차노즐(7)은, 측면 호울(9)이 가공된 배풀(13)이 형성되어 있으며, 상기 2차노즐(7)의 하부에는 중앙호울(10)이 가공되어 있는 것을 특징으로 하는 수직 쌍롤식 연속박판 주조기의 용강 균일공급 장치
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 2차노즐(7)의 벽 내에는 열선(8)이 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 수직 쌍롤식 연속박판 주조기의 용강 균일공급 장치
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 2차노즐(7)은 메니스커스 실드(5) 장치에 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 수직 쌍롤식 연속박판 주조기의 용강 균일공급 장치

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