KR20150009869A - 쌍롤식 박판 주조장치 - Google Patents

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KR20150009869A KR1020130084354A KR20130084354A KR20150009869A KR 20150009869 A KR20150009869 A KR 20150009869A KR 1020130084354 A KR1020130084354 A KR 1020130084354A KR 20130084354 A KR20130084354 A KR 20130084354A KR 20150009869 A KR20150009869 A KR 20150009869A
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윤상민
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주식회사 포스코
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판 주조장치는 턴디쉬 내 용강을 배출시키는 침지노즐 양측에 배치된 한 쌍의 주조롤, 상기 주조롤 사이에 용강풀을 형성시키도록, 상기 주조롤에 접하여 제공되는 에지댐 및 상기 주조롤의 폭 방향 가열량을 조절하여 제공토록, 상기 주조롤의 하부에 제공되는 분할가열수단을 포함할 수 있다.

Description

쌍롤식 박판 주조장치{Twin roll strip caster}
본 발명은 쌍롤식 박판 주조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주조롤의 폭 방향 가열량 내지 냉각량을 조절하여, 상기 주조롤의 열팽창을 조정할 수 있는 발명에 관한 것이다.
쌍롤식 박판 주조 공정은 도 1에 도시된 바와 같이, 턴디쉬에 부착된 침지노즐을 통해 용강(M)을 한 쌍의 주조롤(10') 사이로 공급하며, 공급된 용강(M)은 상기 주조롤(10')과 에지댐(20')에 의해 둘러싸인 용강풀을 형성하게 된다.
이때, 상기 주조롤(10')과 접촉한 용강(M)은 열량을 빼앗기면서 상기 주조롤(10') 표면에 응고셀을 형성하게 되고, 이렇게 형성된 주편(S)은 서로 반대 방향으로 회전하는 한쌍의 상기 주조롤(10')에 의해 박판을 형성하며 빠져나오게 된다.
여기서, 상기 응고쉘의 단면 두께 내지 굴곡의 형상(profile)은 기본적으로 열팽창된 한 쌍의 주조롤(10') 사이의 간격(gap profile)에 대응되며, 상기 한 쌍의 주조롤(10') 사이의 간격은 열팽창량에 의해 결정된다.
상기 주조롤(10')의 열팽창은 용강(M)과 주조롤(10'), 주조롤(10')과 주조롤(10') 내부의 냉각수 사이 열전달에 의해 결정되며, 주조롤(10') 열팽창의 기본적인 특성은 주조롤(10')의 초기 형상(initial profile) 가공과 표면처리에 의해 결정된다.
하지만, 상기 주조롤(10')에는 국부적으로 열팽창의 불균일이 발생하는 경우가 있으며, 이를 제어하기 위해 해당 부분의 열팽창을 국부적으로 제어해야 하는데, 현재까지 주조롤(10')의 열팽창을 국부적으로 제어하여 주조롤(10')의 열팽창 특성을 보정하는 기술은 개시된 적이 없다.
즉, 예상할 수 없는 국부적인 주조롤(10')의 폭 방향 열변형으로 한 쌍의 주조롤(10') 사이의 간격이 변화되어, 원하는 폭 방향 두께 내지 굴곡 형상의 주편(S)을 생산할 수 없는 문제점이 있었던 것이다.
따라서, 전술한 문제점을 해결하기 위한 쌍롤식 박판 주조장치에 대한 연구가 필요하게 되었다.
본 발명의 목적은 주조롤을 폭 방향의 국부적인 위치에 따라 가열 내지 냉각할 수 있어, 한 쌍의 주조롤 사이를 통과하여 생산되는 주편의 폭 방향 두께 내지 굴곡을 조정할 수 있는 쌍롤식 박판 주조장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판 주조장치는 턴디쉬 내 용강을 배출시키는 침지노즐 양측에 배치된 한 쌍의 주조롤, 상기 주조롤 사이에 용강풀을 형성시키도록, 상기 주조롤에 접하여 제공되는 에지댐 및 상기 주조롤의 폭 방향 가열량을 조절하여 제공토록, 상기 주조롤의 하부에 제공되는 분할가열수단을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판 주조장치의 상기 분할가열수단은, 상기 주조롤의 폭 방향으로 복수 개가 위치되어, 개별적으로 상기 주조롤을 가열하는 발열체를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판 주조장치는 상기 주조롤에서 일정거리 이격되어, 상기 주조롤의 폭 방향을 따라 배치되는 위어부재 및 상기 주조롤의 폭 방향 냉각량을 조절하여 제공토록, 상기 위어부재와 상기 주조롤 사이에 제공되는 가스분사수단을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판 주조장치의 상기 가스분사수단은 상기 주조롤의 폭 방향으로 복수 개가 위치되어, 개별적으로 가스를 분사하는 분사체를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판 주조장치의 상기 분사체는 온도가 다른 복수의 불활성 가스를 분사하며, 상기 냉각량은 상기 온도가 다른 복수의 불활성 가스의 혼합비에 의해 조절될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판 주조장치는 상기 용강이 냉각된 주편의 두께 또는 굴곡를 측정하도록, 상기 주편이 배출되는 한 쌍의 상기 주조롤 사이에 위치하는 센서부를 제공하며, 상기 주조롤의 폭 방향 온도를 조절토록, 상기 분할가열수단과 상기 가스분사수단에 연결되어 제공되는 제어수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 쌍롤식 박판 주조장치는 분할가열수단을 제공하여, 주조롤을 폭 방향의 국부적 위치에 따라 가열할 수 있는 이점이 있다.
또한, 가스분사수단을 제공함으로써, 상기 주조롤을 폭 방향의 국부적인 위치에 따라 냉각할 수 있는 이점도 있다.
이와 같이, 상기 주조롤 폭 방향에 대한 국부적인 가열 내지 냉각을 가능하게 함으로써, 상기 주조롤의 열팽창을 폭 방향으로 개별적으로 조절할 수 있는 이점이 발생하게 된다.
이에 의해, 한 쌍의 상기 주조롤 사이의 간격을 폭 방향에 따라 개별적으로 조절함으로써, 한 쌍의 상기 주조롤 사이를 통과하는 주편의 폭 방향 두께 내지 굴곡을 조정할 수 있는 효과가 발생하게 된다.
따라서, 원하는 형상의 주편을 생산할 수 있어, 제품의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 종래의 쌍롤식 박판 주조장치를 도시한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 쌍롤식 박판 주조장치를 분할가열수단을 포함하여 도시한 정면도이다.
도 2b는 본 발명의 쌍롤식 박판 주조장치의 분할가열수단을 도시한 평면도이다.
도 3a는 본 발명의 쌍롤식 박판 주조장치를 가스분사수단을 포함하여 도시한 정면도이다.
도 3b는 본 발명의 쌍롤식 박판 주조장치의 가스분사수단을 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 쌍롤식 박판 주조장치의 작동을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
본 발명의 쌍롤식 박판 주조장치는 주조롤(10)의 폭 방향(X) 가열량 내지 냉각량을 조절하여, 상기 주조롤(10)의 열팽창을 조정할 수 있는 발명에 관한 것이다.
즉, 본 발명의 쌍롤식 박판 주조장치는 분할가열수단(30) 내지 가스분사수단(50)을 제공하여, 주조롤(10)을 폭 방향(X)의 국부적 위치에 따라 가열(H) 내지 냉각(C)할 수 있게 된다.
이와 같이, 상기 주조롤(10) 폭 방향(X)에 대한 국부적인 가열(H) 내지 냉각(C)을 가능하게 함으로써, 상기 주조롤(10)의 열팽창을 폭 방향(X)으로 개별적으로 조절할 수 있게 된다. 즉, 한 쌍의 상기 주조롤(10) 사이의 간격을 폭 방향(X)에 따라 개별적으로 조절함으로써, 상기 주조롤(10) 사이를 통과하는 주편(S)의 폭 방향(X) 두께 내지 굴곡을 조정할 수 있게 된다.
구체적으로, 도 2a는 본 발명의 쌍롤식 박판 주조장치를 분할가열수단(30)을 포함하여 도시한 정면도이며, 도 2b는 본 발명의 쌍롤식 박판 주조장치의 분할가열수단(30)을 도시한 평면도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판 주조장치는 턴디쉬 내 용강(M)을 배출시키는 침지노즐 양측에 배치된 한 쌍의 주조롤(10), 상기 주조롤(10) 사이에 용강풀을 형성시키도록, 상기 주조롤(10)에 접하여 제공되는 에지댐(20) 및 상기 주조롤(10)의 폭 방향(X) 가열량을 조절하여 제공토록, 상기 주조롤(10)의 하부에 제공되는 분할가열수단(30)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판 주조장치의 상기 분할가열수단(30)은, 상기 주조롤(10)의 폭 방향(X)으로 복수 개가 위치되어, 개별적으로 상기 주조롤(10)을 가열(H)하는 발열체(31)를 제공할 수 있다.
상기 주조롤(10)은 한 쌍이 제공되어, 쌍롤식 박판 주조 공정에서 래들에 저장된 용강(M)이 턴디쉬에 공급되고, 상기 턴디쉬에 부착된 침지노즐을 통해 한 쌍의 상기 주조롤(10) 사이로 용강(M)이 공급되면, 상기 용강(M)을 냉각(C)시키며 주편(S)을 제조하는 역할을 하게 된다.
즉, 후술할 에지댐(20)과 함께 용강풀을 형성하게 되며, 상기 주조롤(10)과 접촉한 용강(M)은 열량을 빼앗기면서 상기 주조롤(10) 표면에 응고셀을 형성하게 되고, 이렇게 형성된 응고쉘은 서로 반대 방향으로 회전하는 한 쌍의 상기 주조롤(10)에 의해 박판을 형성하며 빠져나오게 될 수 있는 것이다.
한편, 상기 주조롤(10)의 상측에는 용강(M)이 산화되는 것을 방지하기 위해 용강(M)과 대기와의 접촉을 차단해주는 메니스커스쉴드(meniscus shield)가 설치될 수 있다.
또한, 상기 주조롤(10)에 의해서 생산된 주편(S)을 가이드하거나, 압연 등을 실시할 수 있는 핀치롤 또는 압연롤 등도 제공될 수 있으며, 공정의 상태를 측정하기 위한 탕면 감시카메라, 루프 카메라, 사행 제어카메라 등이 제공될 수도 있다.
상기 에지댐(20)은 상기 주조롤(10)과 용강풀을 형성하도록, 한 쌍의 상기 주조롤(10)의 양측부에 제공될 수 있다. 즉, 한 쌍의 상기 주조롤(10) 양단부에서 상기 용강(M)이 이탈하는 것을 방지하며, 상기 에지댐(20)이 상기 주조롤(10)이 제공되는 양단부 이외의 양측부에 제공되어 용강풀을 형성할 수 있는 것이다.
다만, 상기 에지댐(20)은 내화물로서 알루미나, 뮬라이트, 스피넬, 지르코니아, 탄화규소 등과 같은 소재로 제조되며, 외부에는 내열강으로 제작된 틀이 상기 내화물을 구속하며 제공될 수 있다.
이와 같이, 상기 에지댐(20)은 상기 주조롤(10)과 밀착되어 마찰이 발생하는 경우에 마모 등에 의해서, 틈이 발생하여 상기 용강(M)이 이탈할 수 있기 때문에, 상기 에지댐(20)과 상기 주조롤(10) 사이에는 밀봉판이 제공될 수도 있다.
상기 분할가열수단(30)은 상기 주조롤(10)을 폭 방향(X)으로 가열(H)하는 역할을 할 수 있는데, 특히 상기 주조롤(10)의 폭 방향(X)의 국부적인 가열량을 조절하는 역할을 할 수 있다. 이를 위해, 상기 분할가열수단(30)은 상기 주조롤(10)의 폭 방향(X)으로 복수 개가 제공되는 발열체(31)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 발열체(31)는 상기 주조롤(10)의 폭 방향(X)으로 개별적으로 가열(H) 가능하게 복수 개가 제공될 수 있는 것이다. 일례로써, 상기 발열체(31)는 상기 주조롤(10)의 폭 방향(X)으로 25개가 제공되어, 각각의 발열체(31)가 가열(H)가능하게 제공되어 상기 주조롤(10)을 25등분하는 영역으로 구분하여 국부적으로 가열(H)할 수 있는 것이다. 여기서, 상기 발열체(31)로는 전기코일 등의 개별적으로 가열이 가능한 수단으로 제공되는 것이 바람직하다.
이에 의해, 상기 주조롤(10)은 폭 방향(X)에 제공되는 열량 패턴에 따라, 상기 발열체(31)의 가열(H)을 조절할 수 있는 것이다. 이에 대한 자세한 설명은 도 4를 참조하여 후술한다.
도 3a는 본 발명의 쌍롤식 박판 주조장치를 가스분사수단(50)을 포함하여 도시한 정면도이며, 도 3b는 본 발명의 쌍롤식 박판 주조장치의 가스분사수단(50)을 도시한 평면도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판 주조장치는 상기 주조롤(10)에서 일정거리 이격되어, 상기 주조롤(10)의 폭 방향(X)을 따라 배치되는 위어부재(40) 및 상기 주조롤(10)의 폭 방향(X) 냉각량을 조절하여 제공토록, 상기 위어부재(40)와 상기 주조롤(10) 사이에 제공되는 가스분사수단(50)을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판 주조장치의 상기 가스분사수단(50)은 상기 주조롤(10)의 폭 방향(X)으로 복수 개가 위치되어, 개별적으로 가스를 분사하는 분사체(51)를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판 주조장치의 상기 분사체(51)는 온도가 다른 복수의 불활성 가스를 분사하며, 상기 냉각량은 상기 온도가 다른 복수의 불활성 가스의 혼합비에 의해 조절될 수 있다.
상기 위어부재(40)는 상기 주조롤(10)로 이물질이 접근하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
즉, 상기 위어부재(40)는 상기 주조롤(10)과 일정 거리 이격된 부분에 제공될 수 있는데, 상기 위어부재(40)는 상기 용강(M)이 상기 침지노즐에서 공급되는 경우에 용강(M)이 유동하는 것을 제어하고, 상기 용강(M)의 탕면 상에 형성되는 이물질이 상기 주조롤(10)에 인접하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있는 것이다.
상기 가스분사수단(50)은 상기 주조롤(10)로 가스를 분사하여 상기 주조롤(10)을 냉각(C)하는 역할을 할 수 있다. 특히, 상기 주조롤(10)의 폭 방향(X)의 국부적인 냉각량을 조절할 수 있다. 이를 위해, 상기 가스분사수단(50)은 상기 주조롤(10)의 폭 방향(X)으로 복수 개의 분사체(51)를 제공할 수 있다.
즉, 상기 분사체(51)는 상기 주조롤(10)의 폭 방향(X)에 복수 개가 제공되며, 각각의 분사체(51)에서 가스를 분사하는 것을 개별적으로 수행할 수 있게 제공될 수 있는 것이다.
일례로써, 상기 분사체(51)는 상기 주조롤(10)의 폭 방향(X)으로 10개의 구역(zone)으로 구별하여 각각의 존에 분사체(51)가 5개씩 제공되어 총 50개의 분사체(51)가 제공될 수 있으며, 각 구역마다 5개로 제공되는 분사체(51)는 동일한 온도의 가스를 분사할 수 있게 제공되어, 상기 주조롤(10)을 10등분하는 영역으로 구분하여 국부적으로 냉각(C)할 수 있게 된다.
한편, 상기 가스는 질소(N2), 아르곤(Ar) 등의 불활성가스로 제공될 수 있는데, 이에 의하면, 상기 주조롤(10)의 용강풀 주변을 불활성 분위기로 조성하여, 산화에 의한 이물질이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 상기 가스는 서로 온도가 다른 불활성가스를 혼합하여 제공함으로써, 냉각(C)하려는 온도를 조절하여 제공할 수 있게 된다. 즉, 상기 질소와 아르곤을 서로 다른 온도로 제공되며, 상기 질소와 아르곤의 혼합비에 의해서 상기 용강풀 주변으로 제공되는 가스의 온도를 조절하여 냉각(C)할 수 있게 되는 것이다.
도 4는 본 발명의 쌍롤식 박판 주조장치의 작동을 설명하기 위해 도시한 도면으로써, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판 주조장치는 상기 용강(M)이 냉각(C)된 주편(S)의 두께 내지 굴곡을 측정하도록, 상기 주편(S)이 배출되는 한 쌍의 상기 주조롤(10) 사이에 위치하는 센서부(61)를 제공하며, 상기 주조롤(10)의 폭 방향(X) 온도를 조절토록, 상기 분할가열수단(30)과 상기 가스분사수단(50)에 연결되어 제공되는 제어수단(60)을 더 포함할 수 있다.
상기 제어수단(60)은 상기 분할가열수단(30)과 가스분사분단을 각각 제어하여, 상기 주조롤(10)의 폭 방향(X) 온도 분포를 조정하여, 한 쌍의 상기 주조롤(10) 사이의 간격 조정에 의한 생산되는 주편(S)의 폭 방향(X) 두께 내지 굴곡을 조절하는 역할을 할 수 있다.
즉, 주편(S)의 두께 내지 굴곡을 측정하는 센서부(61)가 상기 주편(S)의 양측으로 제공되어, 상기 주편(S)의 폭 방향(X) 두께 내지 굴곡 데이터를 측정하게 되고, 측정된 데이터에 기초하여, 설정된 주편(S)의 폭 방향(X) 두께 내지 굴곡에 따라, 상기 분할가열수단(30)의 각각의 발열체(31)를 개별적으로 제어하여 상기 주조롤(10)을 국부적으로 가열(H)하고, 상기 가스분사수단(50)의 각각의 분사체(51)를 개별적으로 제어하여 상기 주조롤(10)을 국부적으로 냉각(C)할 수 있는 것이다.
다시 말해, 도 4에 도시된 바와 같이 주편(S)이 오목하게 제공되어 주조롤(10)의 팽창이 요구되는 부분에서는 그 부분에 제공되는 상기 발열체(31)가 작동하여 가열(H)하게 되어 상기 주조롤(10)을 열팽창시키며, 상기 주편(S)이 볼록하게 제공되어 주조롤(10)의 수축이 요구되는 부분에서는 그 부분에 제공되는 상기 분사체(51)가 작동하여 냉각(C)하게 되어 상기 주조롤(10)을 열수축시켜, 설정된 형상으로 주편(S)을 형성할 수 있게 되는 것이다.
이에 의해 조정 전의 주편(S1)을 설정된 두께 내지 굴곡으로 형성된 주편(S2)으로 형성하여 주편(S)을 생산할 수 있게 되는 것이다.
10: 주조롤 20: 에지댐
30: 분할가열수단 31: 발열체
40: 위어부재 50: 가스분사수단
51: 분사체 60: 제어수단
61: 센서부

Claims (6)

  1. 턴디쉬 내 용강을 배출시키는 침지노즐 양측에 배치된 한 쌍의 주조롤;
    상기 주조롤 사이에 용강풀을 형성시키도록, 상기 주조롤에 접하여 제공되는 에지댐; 및
    상기 주조롤의 폭 방향 가열량을 조절하여 제공토록, 상기 주조롤의 하부에 제공되는 분할가열수단;
    을 포함하는 쌍롤식 박판 주조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분할가열수단은, 상기 주조롤의 폭 방향으로 복수 개가 위치되어, 개별적으로 상기 주조롤을 가열하는 발열체;
    를 제공하는 쌍롤식 박판 주조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주조롤에서 일정거리 이격되어, 상기 주조롤의 폭 방향을 따라 배치되는 위어부재; 및
    상기 주조롤의 폭 방향 냉각량을 조절하여 제공토록, 상기 위어부재와 상기 주조롤 사이에 제공되는 가스분사수단;
    을 더 포함하는 쌍롤식 박판 주조장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가스분사수단은, 상기 주조롤의 폭 방향으로 복수 개가 위치되어, 개별적으로 가스를 분사하는 분사체;
    를 제공하는 쌍롤식 박판 주조장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 분사체는 온도가 다른 복수의 불활성 가스를 분사하며,
    상기 냉각량은 상기 온도가 다른 복수의 불활성 가스의 혼합비에 의해 조절되는 쌍롤식 박판 주조장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 용강이 냉각된 주편의 두께 또는 굴곡을 측정하도록, 상기 주편이 배출되는 한 쌍의 상기 주조롤 사이에 위치하는 센서부를 제공하며, 상기 주조롤의 폭 방향 온도를 조절토록, 상기 분할가열수단과 상기 가스분사수단에 연결되어 제공되는 제어수단;
    을 더 포함하는 쌍롤식 박판 주조장치.
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