KR20170074301A - 쌍롤식 박판주조기의 에지댐 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예는 에지댐의 밀봉부재가 주조롤과 접촉하여 사용되는 과정에서 접촉면이 항상 일정하게 마모되도록 하여 응력의 집중에 의한 마모편차를 방지할 수 있어 안정적인 용강 밀봉 상태를 유지할 수 있도록 한 쌍롤식 박판주조기의 에지댐을 제공하는 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 쌍롤식 박판주조기의 에지댐은 한 쌍의 주조롤의 양단면을 밀봉하는 밀봉부재를 구비하는 내화물로 제공되고, 상기 밀봉부재의 마모에 따라 가압 및 상승이 이루어지는 에지댐으로, 상기 에지댐이 가압 및 상승하며 이동하는 과정에서 상기 밀봉부재가 상기 주조롤과 접촉하는 면적이 일정하게 유지되도록 상기 밀봉부재의 양측과 하부가 밀봉부재 내측으로 경사진 경사면으로 형성되고, 상기 경사면은 상기 밀봉부재가 상승하는 방향으로 경사진 각도가 증가하며, 상기 경사면의 경사진 각도(θ)는 에지댐의 상승에 따른 이동거리(l)와 마모되는 깊이(d)의 관계에 따라 하기의 수학식에 의해 구해진다.
수학식 :

Description

쌍롤식 박판주조기의 에지댐 {EDGE DAM OF TWIN ROLL TYPE STRIP CASTER}

본 발명은 쌍롤식 박판주조기에 사용되는 주조롤의 양측면에 밀착되어 용강의 누출을 방지하는 쌍롤식 박판주조기의 에지댐에 관한 것이다.

일반적으로 쌍롤식 주조기는, 한 쌍으로 이루어진 주조롤을 서로 마주보는 방향으로 회전시키고, 그 사이로 용강을 주입하여 스트립을 연속적으로 주조하는 장치이다.

도 1을 참고하면, 쌍롤식 박판주조기는, 서로 마주하여 평행하게 설치되어 있는 한 쌍의 주조롤(R, R') 사이에 용강이 공급되고, 주조롤(R, R')의 사이에 용강을 가두고 주편을 일정한 폭으로 형성시키기 위해서는 주조롤(R, R') 양측단부 역사다리꼴의 평탄한 내화재로 구성된 한 쌍의 에지댐(E, E')이 설치된다.

이러한 에지댐(E, E')의 성능은 주조안정성, 최대 주조용량 및 박판의 에지부 품질을 좌우하는 중요한 요소이며, 에지댐(E, E')은 주조롤 직경, 주조용량, 조업방법, 강종 등에 따라서 내화재의 크기, 형상, 재질 등이 다양하게 구성된다.

또한, 에지댐(E, E')이 주조 중에 안정적으로 용강밀봉을 이루도록 하기 위해서는 에지댐(E, E')을 주조롤(R, R') 측면에 가압하게 되는데, 이를 위해 주조과정에서 에지댐(E, E')을 주조롤(R, R')의 측면에 소정의 힘으로 가압하여 밀착시킬 수 있도록 에지댐(E, E')의 측면 또는 배면에는 에지댐 고정 및 구동이 가능한 수단들을 구비하고 있다.

고정장치는 에지댐(E, E')을 장착하여 견고하게 고정하는 장치이며, 고정장치 배면에는 에지댐(E, E')을 전후방, 상하, 좌우로 위치를 조정할 수 있는 구동장치들이 구비되어 있다.

그런데, 에지댐(E, E')은 주조롤(R, R') 측면에 가압됨에 따라 밀봉부재(1)가 지속적으로 마모되고 있으며, 밀봉부재(1)가 일정 두께 이상 마모되면 용강의 누출 우려가 있어 더 이상의 주조 진행이 곤란하게 된다.

구체적으로, 에지댐(E, E')에 제공되는 밀봉부재(1)는 지속적으로 마모됨에 따라 주조롤(R, R')이 가동면을 점점 파고 들어가며 매립될 수 있고, 주조롤(R, R')이 매립된 깊이만큼 주조롤(R, R')의 표면에서 형성되는 용강 응고쉘(shell)의 폭이 감소되고 주편의 폭도 감소된다.

또한 주조롤(R, R')의 표면에서 형성되는 응고쉘이 밀봉부재(1)의 특정부위와 연속으로 마찰하여 밀봉부재(1)에 홈이 발생되고 홈이 일정 크기 이상으로 성장되면 주편의 에지부 품질불량 및 용강유출 등의 문제가 발생된다.

이에 따라 종래에는 일본 실개1992-043447 및 한국특허 출원2003-0095779에 개시된 바와 같이, 에지댐(E)을 상승할 수 있는 수단을 구비하고 밀봉부재(1)가 마모된 양에 비례하여 에지댐(E, E')을 상승시키는 방법을 제시하였다.

그러나, 이러한 구조에서 최초 에지댐의 밀봉부재가 주조롤과 접촉하는 면적에 비해, 에지댐이 상승할 경우 주조롤과 접촉하는 면적이 감소하게 되며, 이에 따라 밀봉부재(1)의 마모량이 증가되어 사용수명이 급격하게 줄어드는 문제가 있다.

도 2는 종래의 쌍롤식 박판주조기의 에지댐을 도시한 정면도와 Ⅰ-Ⅰ'선의 단면도이고, 도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'선의 단면도이다. 또한, 도 4는 종래의 쌍롤식 박판주조기의 에지댐의 초기 위치와 상승된 위치를 도시한 정면도이고, 도 5는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ'선의 단면도이다.

도 2 내지 도 5를 참고하면, 에지댐(E)은 밀봉부재(1)를 포함하며, 이 밀봉부재(1)를 주조롤(R)의 측면에 밀착하여 틈을 밀봉한다.

에지댐(E)은 주조가 진행됨에 따라 마모가 진행되며, 지속적으로 가압과 상승이 이루어진다.

그런데, 이러한 에지댐(E)에서 밀봉부재(1)는 주조가 진행됨에 따라 주조롤(R)과 접촉하는 면이 마모되며, 이에 따라 주조 초기에 접촉되는 면적에 비해 점점 접촉면적이 감소하게 된다(도 4에서 빗금친 부분(P)은 밀봉부재(1)가 주조롤(R)과 접촉되는 부분을 도시하고 있다.)

한편, 에지댐(E)에서 밀봉부재(1)의 양측면은 경사지게 형성되는데, 이러한 구조는 밀봉부재(1)의 모서리가 직각으로 이루어질 경우 쉽게 파손되는 것을 방지하기 위한 구조이다.

이러한 구조에 의해 종래의 에지댐(E)은 상승하는 과정에서 밀봉부재(1)의 접촉면적 차이를 다소를 줄일 수 있으나, 이러한 구조만으로는 밀봉부재(1)의 접촉면적이 달라지는 것을 차단하기 어려운 한계가 있고, 이에 따라 응력의 집중 및 마모의 증가를 해소하는데 한계가 있다.

본 발명의 일 실시예는 에지댐의 밀봉부재가 주조롤과 접촉하여 사용되는 과정에서 접촉면이 항상 일정하게 마모되도록 하여 응력의 집중에 의한 마모편차를 방지할 수 있어 안정적인 용강 밀봉 상태를 유지할 수 있도록 한 쌍롤식 박판주조기의 에지댐을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 쌍롤식 박판주조기의 에지댐은 한 쌍의 주조롤의 양단면을 밀봉하는 밀봉부재를 구비하는 내화물로 제공되고, 상기 밀봉부재의 마모에 따라 가압 및 상승이 이루어지는 에지댐으로, 상기 에지댐이 가압 및 상승하며 이동하는 과정에서 상기 밀봉부재가 상기 주조롤과 접촉하는 면적이 일정하게 유지되도록 상기 밀봉부재의 양측과 하부가 밀봉부재 내측으로 경사진 경사면으로 형성되고, 상기 경사면은 상기 밀봉부재가 상승하는 방향으로 경사진 각도가 증가하며, 상기 경사면의 경사진 각도(θ)는 에지댐의 상승에 따른 이동거리(l)와 마모되는 깊이(d)의 관계에 따라 하기의 수학식에 의해 구해진다.

수학식 :

여기서, 상기 밀봉부재가 주조 초기 상기 주조롤과 접촉하는 양측 외곽선은 각각의 주조롤과 동심이며, 상기 주조롤의 반경에서 상기 밀봉부재가 상기 주조롤과 접촉하는 면적의 길이를 뺀 길이의 반경으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 에지댐은 상기 경사면의 경사진 각도(θ)가 적어도 5도 이상이 되도록 가압 및 상승이 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 주조 중 에지댐의 마모에 대응하여 에지댐을 상승시킬 수 있으며, 이 과정에서 에지댐 상단부터 하단까지 주조롤과 밀봉부재가 접촉되는 밀봉면의 폭을 일정하게 유지할 수 있어 에지댐에 가해지는 하중을 균일하게 분포할 수 있고, 이에 따라 마모속도를 일정하게 유지하면서도 마모를 최소화할 수 있고, 용강 밀봉 상태를 안정적으로 유지할 수 있으며, 에지댐의 내구성을 증가할 수 있어 파손을 방지할 수 있어 내구성 향상이 가능하며, 주조 중 용강의 누출을 방지할 수 있어 전체적인 주조 품질 향상 및 생산성 향상에 기여할 수 있다.

도 1은 일반적인 쌍롤식 박판 주조기에 에지댐이 설치된 사시도.
도 2는 종래의 쌍롤식 박판주조기의 에지댐을 도시한 정면도와 Ⅰ-Ⅰ'선의 단면도.
도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'선의 단면도.
도 4는 종래의 쌍롤식 박판주조기의 에지댐의 초기 위치와 상승된 위치를 도시한 정면도
도 5는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ'선의 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판주조기의 에지댐의 초기 위치와 상승된 위치를 도시한 정면도.
도 7는 도 6의 Ⅲ-Ⅲ'선의 단면도.
도 8은 도 6의 Ⅳ-Ⅳ'선의 단면도.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판주조기의 에지댐의 초기 위치와 상승된 위치를 도시한 정면도이고, 도 7는 도 6의 Ⅲ-Ⅲ'선의 단면도이며, 도 8은 도 6의 Ⅳ-Ⅳ'선의 단면도이다.

도 6 내지 도 8을 참고하면, 본 실시예의 쌍롤식 박판주조기의 쌍의 에지댐(E)은, 한 쌍으로 제공되며, 서로 마주하여 평행하게 설치되는 한 쌍의 주조롤(R) 사이를 밀폐하여 용강이 채워지는 공간을 형성하는데 사용될 수 있다.

이러한 에지댐(E)은, 내화물로 제공될 수 있으며 주조롤(R)과 접촉하는 부분에는 밀봉부재(10)가 구비될 수 있다.

밀봉부재(10)는 주조롤(R)과 접촉되어 틈을 밀봉하게 되며, 내화물이 주조롤(R)과 직접 접촉함에 따른 마모나 파손을 방지할 수 있다.

또한, 주조롤(R)에는 밀봉부재(10)와 접촉하는 부분에 접촉패드(F)가 제공될 수 있다.

또한, 에지댐(E)은 주조과정에서 밀봉부재(10)가 주조롤(R)에 가압되며, 이에 따라 마모가 이루어질 수 있다. 또한, 에지댐(E)은 주조 과정에서 마모가 이루어짐에 따라 틈이 생성되는 것을 방지하기 위해 가압 및 상승이 이루어질 수 있다. (도 6에서 빗금친 부분(P)은 밀봉부재(10)가 주조롤(R)과 접촉되는 부분을 도시하고 있다.)

한편, 에지댐(E)은 가압 및 상승하며 이동하는 과정에서 밀봉부재(10)가 주조롤(R)과 접촉하는 면적이 일정하게 유지되도록 제공되는 것이 바람직하다. 여기서, w는 접촉면적의 단면 길이(w)를 의미한다. 이를 위해, 본 실시예에서는 밀봉부재(10)의 양측과 하부가 밀봉부재(10) 내측으로 경사진 경사면(12, 14)으로 형성될 수 있다.

본 실시예에서 도면은 밀봉부재(10)의 측면에 제공되는 경사면(12)을 구체적인 예로서 설명한다.

구체적으로 밀봉부재(10)의 경사면(12)은 에지댐(E)이 상승하는 방향으로 경사진 각도가 증가할 수 있다.

이는 밀봉부재(10)의 상부쪽은 에지댐(E)의 상승에 따른 이동거리가 하부쪽에 비해 증가하기 때문이며, 따라서 에지댐(E)의 상승시 밀봉부재(10)의 상부와 하부의 이동거리에 차이가 있더라도 접촉되는 면적은 일정하게 유지시킬 수 있다.

구체적으로 본 실시예에서 밀봉부재(10)의 경사면(12)의 경사진 각도(θ)는 에지댐(E)의 상승에 이동거리(l)와 마모되는 깊이(d)의 관계에 따라 하기의 수학식 1에 의해 구해진다.

즉, 에지댐(E)이 가압되는 힘은, (도시되지 않은) 에지댐 가압 설비에 의해 밀봉부재(10)의 마모가 일정한 비율로 유지되도록 가압할 수 있다. 이때, 밀봉부재(10)가 주조롤(R)과 접촉하는 면적이 일정하다고 볼 때, 밀봉부재(10)가 가압되는 힘은 일정하다고 볼 수 있으며, 밀봉부재(10)가 마모되는 길이, 즉 깊이(d)를 알 수 있다.

또한, 에지댐(E)이 상승하게 되면, 밀봉부재(10)가 주조롤(R)에 접촉하는 위치에 따라 이동하는 거리에 차이가 발생할 수 있다.

도 7을 보면, 밀봉부재(10)의 상부는, 초기 주조시 밀봉부재(10)와 접촉한 부분의 길이가 w이다. 그리고, 밀봉부재(10)의 측면은 소정의 각도(θ₁)로 경사진 경사면(12)으로 제공될 수 있다.

이러한 에지댐(E)은 주조가 진행됨에 따라 마모가 진행되며, 동시에 상승하게 된다.

이때, 밀봉부재(10)는 측면이 경사지게 제공됨에 따라 에지댐(E)이 상승하더라도 접촉면적이 항상 일정하게 유지되며, 이에 따라 주조롤(R)과 밀봉부재(10)가 접촉한 부분의 길이(w)가 항상 일정한 길이를 유지한 상태로 에지댐(E)의 가압 및 승강이 진행될 수 있다.

한편, 에지댐(E)의 상부에서 에지댐(E)의 상승에 이동거리(l₁)를 마모되는 깊이(d₁)로 나누면, tanθ₁ 를 구할 수 있고, 이를 통해 θ₁을 계산할 수 있다.

도 8을 보면, 밀봉부재(10)의 하부는, 초기 말기 밀봉부재(10)와 접촉한 부분의 길이가 w이다. 밀봉부재(10)의 상부와 하부에서 주조롤(R)과 접촉한 부분의 면적은 동일하며, 즉 그 길이 w도 동일함을 알 수 있다.

그리고, 밀봉부재(10)의 측면은 소정의 각도(θ₂)로 경사진 경사면(12)으로 제공될 수 있다.

이러한 에지댐(E)은 주조가 진행됨에 따라 마모가 진행되며, 동시에 상승하게 된다.

이때, 밀봉부재(10)는 측면이 경사지게 제공됨에 따라 에지댐(E)이 상승하더라도 접촉면적이 항상 일정하게 유지되며, 이에 따라 주조롤(R)과 밀봉부재(10)가 접촉한 부분의 길이(w)가 항상 일정한 길이를 유지한 상태로 에지댐(E)의 가압 및 승강이 진행될 수 있다.

한편, 밀봉부재(10)의 하부는 상부에 비해 에지댐(E)의 상승에 따른 이동거리(l₂)가 짧을 수 있으며, 에지댐(E)의 하부에서 에지댐(E)의 상승에 이동거리(l₂)를 마모되는 깊이(d₂)로 나누면, tanθ₂ 를 구할 수 있고, 이를 통해 θ₂를 계산할 수 있다.

이를 보면, 밀봉부재(10)의 하부는 상부에 비해 에지댐(E)의 상승에 따른 이동거리(l)가 짧음을 알 수 있고, 따라서 경사면(12)의 각도도 작게 형성됨을 알 수 있으며(즉, θ₁> θ₂), 전체적으로 밀봉부재(10)의 경사면(12)은 하부에서 상부로 갈수록 각도가 증가하는 형태로 형성될 수 있다.

밀봉부재(10)는 주조 초기 주조롤(R)과 접촉하는 양측면의 외곽선은 주조롤(R)의 형상과 대응될 수 있다. 일례로, 밀봉부재(10)가 주조 초기 주조롤(R)과 접촉하는 양측 외곽선은 각각의 주조롤(R)과 동심에 위치될 수 있으며, 밀봉부재(10)의 반경은 밀봉부재(10)가 주조롤(R)과 접촉하는 면적은 항상 일정함에 따라 주조롤(R)의 반경에서 주조롤(R)과 접촉하는 면적의 길이를 뺀 값일 수 있다.

한편, 본 실시예에서 밀봉부재(10)는 경사면(12)의 각도가 너무 작을 경우, 모서리 부분에 하중이 집중될 수 있으므로, 경사면(12)이 적절한 각도로 형성되는 것이 바람직하다.

일례로, 본 실시예에서 밀봉부재(10)는 경사면(12)의 경사진 각도(θ)가 5도 미만일 경우, 모서리 부분에 응력이 집중되어 쉽게 부서질 수 있다. 따라서, 에지댐(E)은 밀봉부재(10)의 경사면(12)의 경사진 각도(θ)가 적어도 5도 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 밀봉부재(10)는 주조 말기 주조롤(R)과 접촉하는 양측면의 외곽선은 수학식 1에 의해 계산되는 각도에 대응하는 길이를 이동한 위치에 위치될 수 있다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

R: 주조롤 E: 에지댐
10: 밀봉부재 12, 14: 경사면

Claims (3)

1. 한 쌍의 주조롤의 양단면을 밀봉하는 밀봉부재를 구비하는 내화물로 제공되고, 상기 밀봉부재의 마모에 따라 가압 및 상승이 이루어지는 에지댐으로,
   상기 에지댐이 가압 및 상승하며 이동하는 과정에서 상기 밀봉부재가 상기 주조롤과 접촉하는 면적이 일정하게 유지되도록 상기 밀봉부재의 양측과 하부가 밀봉부재 내측으로 경사진 경사면으로 형성되고,
   상기 경사면은 상기 밀봉부재가 상승하는 방향으로 경사진 각도가 증가하며, 상기 경사면의 경사진 각도(θ)는 에지댐의 상승에 따른 이동거리(l)와 마모되는 깊이(d)의 관계에 따라 하기의 수학식에 의해 구해지는 쌍롤식 박판주조기의 에지댐.
   수학식 :

   

   
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 밀봉부재가 주조 초기 상기 주조롤과 접촉하는 양측 외곽선은 각각의 주조롤과 동심이며, 상기 주조롤의 반경에서 상기 밀봉부재가 상기 주조롤과 접촉하는 면적의 길이를 뺀 길이의 반경으로 형성되는 쌍롤식 박판주조기의 에지댐.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 에지댐은 상기 경사면의 경사진 각도(θ)가 적어도 5도 이상이 되도록 가압 및 상승이 이루어지는 쌍롤식 박판주조기의 에지댐.

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