KR850001152B1 - 스트립(strip)연속 주조장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

스트립(strip)연속 주조장치

제 1 도는 스트립물질의 연속주조에 사용하는 전통적인 장치를 설명한 측입면도.

제 2 도는 본 발명의 턴디쉬(tundish) 내노즐의 단면도.

제 3 도는 제 2 도에 도시된 턴디쉬와 노즐의 III-III을 통한전면 입면도.

제 4 도는 본 발명의 다른 형태의 턴디쉬(tundish)와 노즐의 단면도.

제 5 도는 본 발명의 다른 턴디쉬와 노즐의 단면도.

제 6 도는 본 발명의 다른 턴디쉬 및 노즐의 단면도.

제 7 도는 본 발명의 다른 턴디쉬 및 노즐의 단면도.

제 8 도는 본 발명의 또 다른 형태의 턴디쉬와 노즐의 단면도.

제 9 도, 제10도 및 제11도는 주조표면에 대하여 노즐의 배치를 설명한 본 발명의 턴디쉬의 노즐부분의 확대단면도.

제12도는 본 발명의 다른 턴디쉬와 노즐의 단면도.

제13도는 본 발명의 턴디쉬상의 인씨트(insert)의 상단 일면도.

제14도는 본 발명의 턴디쉬의 노즐부위의 확대단면도.

본 발명은 고 급냉속도로 스트립물질의 고속주조에 관한 것으로 특히 얇은 금속 스트립물질의 고속주조를 위한 새로운 계량된 장치에 관한 것이다.

종래의 압연이나 환원조작과 비교할 때 주조공정으로 얇은 금속 스트립물질을 제조하는데 따른 장점 및 경제성을 다양하다. 스트립주조를 고 급냉속도로 실시하여 비결정질 물질은 제조한다는 사실은 보다 의미가 있다. 그러나주조 스트립이 허용될 수 있는 질을 갖게하고 균일한 조성 및 구조를 갖도록 조절하여야 하는 많은 스트립 주조상의 파라메터가 있으므로 공업적으로 성공적인 스트립 주조장치의 개발은 대단히 곤란하다는 것은 주지의 사실이다.

강판, 금박, 스트립 및 리본같은 얇은 금속물질의 주조에 대한 일반적 방법은 1990년대초에 계발되었는데 예를 들면 미국 특허 제905,758호와 미국특허 제993,904호는 용융된 물질을 움직이는 냉각 표면상으로 흐르게 하여 그 냉각 표면상에서 연속적인 얇은 스트립으로 경화시키는 방법을 기술하고 있다. 이러한 문헌들은 용융금속을 회전하는 액체 냉각형 동 드럼이나 원반의 평평한 표면상에 쏟아서 스트립물질을 제작하는 것을 기술하고 있다. 상기 방법에도 불구하고 20세기초까지도 스트립의 공업적으로 성공적인 주조는 이룩되지 않았다.

최근 용융금속으로부터 금속철사나 스트립같은 연속적 제품을 제조하는 방법이 미국특허 제3,522,836호와 제3,605,863호에 기술되었는데 이러한 문헌들은 용융물질의 볼록한 미니스커스(meniscus: 액체와 관과 접촉시 응집력에 의한 만곡형 접촉부)가 노즐로부터 유출되고 수냉드럼과 같은 열추출면은 출구구멍에 평행한 통로내에서 용융금속의 미니스커스와 접촉하여 가동하므로서 미니스커스로부터 물질을 연속 인발시켜 균일한 연속된 제품을 만든다. 상술한 방법은 노즐구멍에 있는 용융금속의 미니스커스를 통과하여 가동하는 열 추출면이 노즐을 통한 용융금속 흐름 또는 인발속도에 효과를 갖는 용융드래그(drag) 방법이라 부른다.

보다 최근에 스트립주조 개발은 비교적 좁은 정련에 촛점을 두고 있는데 예를 들면 미국특허 제4,142,571호는 정밀한 규격을 요하는 금속 스트립 주조노즐의 요홈구조를 기술하고 있다. 미국특허 제4,077,462호는 스트립주조에 사용한 냉각로울의 원주표면상에 고정된 하우징을 위한 특별한 구조의 설치에 관한 것이다.

당해 분야에 공지된 많은 다른 신속 급냉방법들이 있는데 예를 들면 용융물 미세류를 유리 플라이트(flig-ht)나 냉각블럭(block)내에서 냉각시킴에 의하여 금속 필라멘트를 제조하는 용융물 제사방법이 기술되었다 또한 미국특허 제3,838,185호에 기술된 도가니 용융물 추출과 같은 용융물 추출방법이 공지되었고 방을 용융물 추출방법이 미국특허 제3,896,203호에 청구되었다. 그러나 신속한 주조방법에 의하여 균일한 강판또는 스트립을 제조하는 것은 대단히 곤란하다는 것이 발견되었다. 보조표면냉각, 표면코팅 및 신속주조스트립물질의 제품 두께와 질에 영향을 주는 것과 같은 많은 요인들이 있다.

스트립주조의 분야에 대한 비교적 오랜역사 및 최근까지의 개발에도 불구하고 현재스트립주조는 공업적으로 광범위하게 조작되지 않고 있는데 이것은 스트립 주조분야에 공업적인 조작이 이루어질 수 있도록 다량한 개량, 변형 및 혁신이 요구됨을 나타낸다. 특히 주조스트립의 성공적인 공업적 제조에 요구되는 균일성 및 일관성을 이룩하기 위하여 용융금속 턴디쉬구조, 노즐구멍크기 및 치수, 주조면으로부터의 간격, 표면의 가동속도, 냉각속도, 금속온도 및 주입속도 등과 같은 가변 요인간의 적당한 관계의 보다 정확한 일치가 요구된다. 특히 어떤 노즐과 세장홈구조 및 스트립물질을 주조할 주조면에 대한 이들의 치수관계는 균일한 스트립 주조물을 수득하기에 부적함이 발견되었다.

주조노즐과 조면간의 치수관계는 임계적이므로 종래의 스트립주조장치는 용융금속 보유 턴디쉬와 동일체로된 노즐 또는 턴디쉬내에 동일체로 장설된 노즐로 구성되었으므로 노즐을 움직이거나 교체시킬 필요가 있을때 턴디쉬에 영향을 주므로 엄격한 규격관계를 유지하여야 하는 요구는 스트립주조장치의 설계 및 조작에 융통성을 방해케 한다.

따라서 종래구조의 단점을 제거할 수 있는 비교적 넓고 얇은 스트립물질의 주조용 개량장치가 요구된다. 이러한 요구되는 장치는 종래에 개발된 구조보다 더 효율적이고 보다 융통성이 있어야 하며 스트립주조시 균일성 및 균질성을 제공하여야 한다.

본 발명은 금속 스트립물질을 주조면상에 연속주조하기 위한 개량된 장치를 제공하는 것으로 요약시킬 수 있다. 본 장치는 그내에 노즐을 가진 용융금속을 수용 및 유지하기 위한 턴디쉬를 포함한다. 노즐은 첫째 내표면과 둘째 내표면사이로 이루어진 오리피스통로(본원에서는 이용어를 "구멍통로"라고도 사용함)를 포함하며 적어도 한 내표면은 턴디쉬에 대하여 배치된 인써트를 포함한다. 적어도 0.010인치의 노즐간격이 유지되고 인써트의 외부분은 주조면 으로부터 0.120인치내에 배치되었고 노즐의 구멍이 있는 턴디쉬의 외표면의 일부분은 주조면으로부터 0.020인치내에 배치되었다.

본 발명의 한장점은 균일한 치수 및 전체 길이를 통하여 균일한 질의 금속 스트립물질을 연속 주조할 수 있는 스트립주조장치를 제공한다.

본 발명의 다른 장점은 주조중 최소 금속 난류하에서 금속의 신속한 주조를 촉진시킬 수 있는 노즐구조를 가진 스트립주조장치를 제공한다.

본 발명의 한 목적은 성공적인 스트립 주조조작을 재생할 수 있는 스트립주조장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 생산된 스트립을 신속 급냉시켜 결과적으로 비결정성 스트립을 효과적으로 제조하는 스트립주조장치를 제공하는데 있다. 그러나 결정성 물질의 연속주조도 본 발명에 속한다.

본 발명의 또 다른 목적은 균일한 치수 및 균일한 질의 금속스트립물질을 연속 및 반복적으로 신속주조가 가능한 설계 및 치수 특히 노즐구조에 대한 설계 및 치수를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 적어도 한개의 분리된 인써트를 이용하여 노즐의 일부를 만드는데 있다. 이러한 인써트는 나머지 장치에 영향을 주지않고 가동정열 또는 교체될 수 있다. 이러한 인써트는 이것이 물리적조절을 방해하지 않고 이것의 직접 가열을 이용하며 주조조작의 시각적 관찰을 할 수 있게 한다.

상기 및 기타 목적과 장접들은 첨부도면을 참조로 한 하기 기술로부터 보다확실히 이해될 것이다.

도면을 참조로 하면 제 1 도는 본 발명에 따른 금속스트립물질(10의 주조장치를 설명한 것이다. 본 장치는 기소(12)를 포함하고 기소상에서 스트립(10)이 주조된다. 적당한 실시예에서 연속스트립(10)은 제 1도에 도시된 바와 같이 환상드럼이나 휘일의 매끈한 외원주표면(14)상에서 주조한다. 환상이의의 배열도 사용할 수 있는데 예를 들면 매끈한 원추형 외원주 표면을 가진휘일(도시되지 않았음)도 사용할 수 있다. 또한 통로를 통하여 회전할 수 있는 벨트를 주조기소로서 사용할 수 있다. 사용한 배열에 무관하게 냉각된 주조면은 적어도 주조하고 자하는 스트립만큼 넓어야 한다.

적당한 실시예에서 주조 기소(12)는 약 90%의 동을 포함한 수냉각 침전 경화된 동합금휘일을 포함한다. 동과동 합금은 이들의 높은 열전도도 및 내마모성 때문에 선택하나 강철, 청동, 알루미늄, 알루미늄합금등도 사용할 수 있고 모리브덴이나 기타 물질의 슬리브(sleeve)를 가진 다수의 휘일을 사용할 수 있다. 냉각은 물 이외의 매체를 사용하여 이루어질 수도 있는데 물이 이것의 염가 및 용이한 이용성 때문에 많이 사용된다.

본 발명의 스트립 주조장치의 작동시 주조 휘일(12)의 표면(14)은 초기주조점(16)에서 용융금속과의 접촉에 의하여 발생된 열을 흡수하고 이러한 열은 휘일의 회전중 동 휘일내로 확산된다. 열확산, 냉각은 충분한 양의 물을 주조 휘일(12)의 원주 근처에 위치한 내부통로를 통하여 순환시킴에 의하여 이룩된다. 또한 냉각 매체를 주조면의 밑면에 전달시킬 수도 있고 냉동방법을 사용하여 냉각속도를 가속 또는 감속시키거나 스트립주조중 휘일 팽창 또는 수축을 효과적으로 조절할 수도 있다.

드럼, 휘일 또는 벨트중 어느 것이 주조에 사용되더라도 주조면은 매끈하고 대칭적이어서 스트립 주조물내 균일성을 최대로 하여야 한다. 예를 들면 균일한 치수의 스트립을 주조하고자하는 어떤 스트립주조조작에서 외원주조조면(14)과 용융 물질을 주조 표면상에 주입하는 노즐의 구멍을 이루는 표면간의 거리가 원하는 간격에서 벗어나서는 안된다. 이러한 거리를 이후부터는 규정거리 또는 간격이라 부르기로 한다. 균일한 스트립물질을 주조하고자할 때 상기 간격은 전체주조조작을 통하여 일정하게 유지되어야 한다.

만일 주조기소가 드럼이나 휘일이라면 기소는 균일한 스트립주조를 위하여 조작중 회전궤도를 벗어나지 않도록 제작되어야 한다. 즉 0.020인치의 공차로 회전하는 드럼이나 휘일은 조작중 수정이나 보정을 하지않는 한 스트립주조조작에 허용될 수 있는 정도의 불안정도를 가짐이 발견되었다. 허용될 수 있는 치수의 대칭뿐만 아니라 용접 다공도에 관련된 문제의 해결은 휘일이나 드럼을 냉각 압엽된 동의 단일 슬라브(slab)로부터 제작함에 의하여, 이룩될 수 있음을 발견하였다. 그러나 상술한 다른 물질도 사용될 수 있다.

상술한 장치내에서 주조하고 자하는 용융물질(20)은 쏟는 구멍(24)이나 노즐의 장착된 도가니(22) 또는 턴디쉬내에서 수용된다. 필수적인 것은 아니나 통상적으로 노즐은 제 1 도에 표시된 바와 같이 턴디쉬(22)의 저부에 위치한다.

턴디쉬(22)는 그 내에 용융금속을 수용 및 유지하기 위하여 구성된 것이다. 용융금속조건에 견딜 수 있는 적당한 물질이 턴디쉬(22)에 사용되며 턴디쉬(22)는 단일구조가 아니고 저속적 조작중 용융금속의 누출을 방지하기 위하여 턴디쉬의 분리된 부품간의 결합부 및 봉합부들을 조립시켰다.

턴디쉬(22)는 주조방향에 대하여 전면벽(26)과 배면벽(28)을 갖는데 주조방향은 제 2 도내 주조면(14)에 인접한 화살표로 표시되었다. 전면벽(26)은 턴디쉬 용융(22)의 용융금속 유지부분에 대하여 내표면(30)과 외표면(32)을 갖는다. 마찬가지로 배면벽(28)은 턴디쉬(22)의 용융금속 유지부분에 대하여 내표면(34)과 외표면(36)을 갖는다. 내표면(30)과 (34)는 턴디쉬(22)의 노즐부분을 향해 연장되어 있다. 내표면(30)과 (34)간에 형성된 턴디쉬(22)의 용융금속 유지부분은 여러가지 형태를 취할 수 있으나 턴디쉬(22)의 상부는턴디쉬(22)의 노즐부위보다 넓은 단면 부피를 갖게하여 노즐상의 용융금속 헤드높이가 턴디쉬(22)내에 있는 용융금속 용량내 변화에 의하여 영향을 받지 않도록 되어야 한다. 이러한 구조는 턴디쉬(22)내금속용량에 작은 변화가 있을 지라도 노즐에서 일정한 금속헤드 압력을 유지시키는데 기여한다.

내표면(30)과 (34)는 노즐의 방향으로 상호 수렴되고 방사상이며, 턴디쉬(22)내의 턴(turn) 또는 밴드(bend)위치에서 둥글거나 만곡형으로 되어 주조조작중 금속 난류를 최소로 한다.

내표면(30)과 (34)간에 형성된 용융금속 유지부위는 제 3 도에 도시된 바와 같이 측벽(38)과 (40)으로 밀폐되었는데 제 3 도에는 교정된 넓이로 도시되지 않았다. 본 발명의 턴디쉬의 노즐은 섬유로 된 카오린으로 만들어진 단열보드같은 내화성보드를 제 2 도에 도시된 바와 같은 원하는 턴디쉬 형태로 절단한 다음 이러한 보드(42)들을 서로 쌓아서 원하는 턴디쉬와 노즐폭을 얻는다. 본 발명의 턴디위와 노즐의 최대폭에 대한 제한은 없으며 36인치 이상의 폭이 본 발명에 적당함이 발견되었다. 원하는 수의 보드를 쌓은 후 형성된 내표면(30)과 (34)는 사포로 닦든가 끝손질하여 내표면(30)과 (34)를 매끈하게 한다. 또한 단열물질을 턴디쉬의 제작에 사용할 수 있는데 이러한 경우 쌓는 작업은 필요치 않다. 잘라낸보드(42)를 쌓은 후 스테이크(stack)를 잘라내지 않은 보드(44)사이에 배치시켜 턴디쉬(22)에 대한 측벽(38)과 (40)을 형성시킨다.

측벽(38)과 (40)을 포함한 쌓은 보드를 고정시키기 위하여 금속판(46)을 각측벽의 외측표면에 대하여 배치시키고 이판을 적당한 위치에서 턴디쉬에 볼트로 고정시킴에 의하여 턴디쉬 조립체를 보다 단단하고 치밀하게 결합시킨다. 이러한 조립부에 의하여 소량의 용융금속이 보드간의 봉합부내로 흘러들어가는 경향이 있으나 보드의 치밀한 조립 및 높은 단열값은 금속의 동결을 야기시킴에 의하여 턴디쉬 또는 스트립주조작업에 악영향을 주기전에 흐름을 지지한다. 본 발명의 턴디쉬(22)는 내화 세멘트로 조립할수도 있고 또한 조립을 요하지 않는 단일구조로 제작할 수도 있다.

상술한 바와 같이 노즐(24)은 턴디쉬(22)내 특히 노즐의 저부에 위치하며 노즐(24)은 턴디쉬(22)의 배면벽(28)의 첫째 내표면(34)과 인써트(50)의 둘째 내표면(48)사이로 형성된 구멍통로(80)를 포함한다. 제 2 도에 도시된 인써트(50)의 내표면 (48)의 한부분은 턴디쉬(22)의 전면벽(26)의 외표면(32)에 의하여 형성된 리즈(ridge)의 한 부분에 대응하여 배치되었다.

제 3 도에 도시된 바와 같이 인써트(50)의 내표면(48)의 첨단부를 턴디쉬(22)의 측벽(28)과 (40)상의 리즈에 대응하여 배열시킴으로서 인써트(50)는 구멍 또는 요홈(80)을 완전히 둘러싼다. 이러한 배열은 인써트(50)의 안정성을 유지시키는데 필요하다. 적당한 실시예에서 인써트(50)의 내표면(48)의 일부분은 주조표면(14)의 방향으로 턴디쉬(22)의 전면벽(26)쪽으로 연장되었다. 인써트(50)의 연장부는 주조면쪽방향으로 측정하였을 때 턴디쉬의 전면벽(32)의 연장부와 짝을 이룬다. 특히 제 2 도에서 (70)으로 표시된 바와 같이 인써트의 연장부는 구멍통로(80)에서 배면벽(28)의 내표면(34)으로부터 적어도 0.010인치와 거리로 유지되었다.

인써트(50)는 턴디쉬(22)의 리즈(52)상에서 주조면(14)의 전후 방향으로 왕복가능하게 장설된다. 이러한 인써트(50)의 왕복배향은 수동적 조절에 의하여 얻어도 좋고 주조중 원하는 공간, 간격등을 유지하기 위하여 자동적 조절 및 연속공정이 이루어지게 해도 좋다. 제 2 도에 도시된 바와 같은 적당한 실시예에서 인써트(50)는 일반적으로 수평평면상에서 왕복하나 제 4 도와 제 6도에 도시된 바와 같이 각(角)을 이룬 통로에 따라, 제 5 도에 도시된 바와 같이 궁형통로에 따라 제 7도에 도시된 바와 같이 수직평면에 따라 왕복이 이루어질 수도 있다. 제12도에 도시된 바와 같은 다른 실시예에서 인써트(50)는 기소(55)를 피보트(pivot)점(58)에 대하여 회전시킴에 의하여 어떤 수의 위치로 조절된 기소(55)상에 배치시켜 인써트(50)의 원하는 배치를 얻는다.

인써트(50)이 주조면(14) 전후로 왕복할지라도 인써트(50)는 턴디쉬(22)의 리즈(52)에 접촉한 이들의 고정된 위치로부터 이탈되어서는 안된다. 이러한 고정된 위치는 용융금속이 인써트(50)의 내표면(48)에 나타내는 압력을 중화시키는데 필요하다. 한 실시예에서 인써트(50)의 상단면(56)상에 추를 놓으며 다른 실시예에서는 스프링 비아스장치, 수력 실린더배열, 을램프등과 같은 압력장치는 인써트를 턴디쉬(22)의 리즈(52)에 대응하여 밀어주는데 사용된다. 제 8 도에 설명된 바와 같은 다른 실시예에서는 인써트(50)를 위한 원하는 고정된 지지를 제공하는 요홈내에 인써트(50)를 장착한다. 비록 제 8 도에 설명된 배열을 가질지라도 인써트(50)은 주조면 전후로 왕복 가능하다.

주조면(14)에 대한 왕복에 부가하여 인써트(50)의 한 단부(60)이 주조표면(14)의 각 단부쪽으로 움직이고 다른 단부(62)는 제 3 도에 도시된 바와 같이 주조면(14)의 다른 단부로부터 떨어지는 쪽으로 가동하도록 경사지게 되는데 이러한 경사를 이루는데 이용되는 인써트 구조는 제13도에 도시된 바와 같이 인써트(50)를 위한 궁형 배면부(64)를 포함하며 이것의 일부는 피보트점(68)에서 턴디쉬(22)의 배면벽(66)과 접하여 있다. 인써트(50)의 배면(64)을 압연시킴에 의하여 작은 경사 배열을 효과적으로 얻는다. 인써트(50)를 주조면(14)에 대하여 경사지게하는데 사용하는 방법에 관계없이 이러한 경사변화는 오랜주조작업중 균일한 스트립물질의 제조에 도움을 준다. 이러한 경사변화는 또한 주조중 막힌 물질을 노즐로부터 제거하거나 스트립물질의 폭에 걸쳐 치수가 다른 주조 스트립물질을 제거하는데 도움을 준다.

인써트(50)와 턴디쉬(22)를 함께 또는 분리하여 재사용할 수 있을 지라도 본 발명의 인써트(50)은 용이하게 대치할 수도 있다. 인써트(50)에 생긴 손상은 턴디쉬(22)에 악영향을 주지 않는다. 인써트의 손상시 이것은 단순히 대치하면 되고 공정을 계속할 수 있다.

제14도에서 확대 단면도로 도시된 바와 같은 적당한 실시 예에서 인써트(50)은 전면 변부(70)에 장착하는데 이러한 실시예에서 인써트(50)이 이것의 작동위치로 왕복할 때 전면변부(70)는 주조면(14)와 대면하여 주조면(14)로부터 0.120인치 이내에 배치된다. 특히 전면 변부(70)는 0.080인치내에 배치되는 것이 적당하고 특히 적당한 실시예에서는 주조면(14)의 0.020인치내에 배치되는 것이 보다 적당하다. 또한 어떤 실시예에서는 전면 변부(70)가 밑에서 움직이는 주조면(14)과 완전 평행을 이루기도 한다. 드럼이나 휘일과 내화 인써트(50)를 사용할 때 이러한 완전 평행은 사포를 주조면(14)에 대하여 배시킴치에 의하여 이룩될 수 있다. 인써트(50)와 주조면 사이에 사포 배치시키고 인써트(50)를 주조면과 밀착상태로 가동 시키고 주조면과 사포를 동시에 가동시켜 인써트(50)를 통과시킴에 의하여 전면 변부(70)는 사포의 연마면에 의하여 주조면(14)과 완전 평행하게 연마된다. 이러한 완전 평행은 둥글거나 곡형주조면을 사용할 때도 이룩될 수 있다 이러한 완전평행을 이룩하기 위하여서는 400 또는 600 그리트 사포가 적당함이 발견 되었다. 주조면(14)에 인접 배치된 배면벽(28)의 외표면(36)은 같은 방법에 의하여 주조면과 완전 평행하게 한다.

전면 변부(70)를 주조면(14)과 완전 평행하게 유지함에 의하여 전면변부(70)와 주조면(14)간의 규정거기(h)가 전체 길이를 통하여 유지된다. 스트립물질을 성공적으로 주조하기 위하여서는 전면변부(70)와 주조면(14)간의 간격 h는 0.120인치 이하로 유지하여야 한다. 특히 이러한 간격은 0.080인치 이하가 적당하며 어떤 합금을 얇은 치수의 스트립으로 주조하기 위하여서는 0.020인치 이하가 바람직하다. 인써트(50)의 전면변부(70)는 상술한 바와 같이 일정한 표면길이 b와 대립하였을 때 인써트(50)의 전면 변부의 90°집합부 또는 모서리에서 턴디쉬로 연장된 선을 포함한다. 표면(70)이 턴디쉬에 걸친선에 접근할지라도 표면(70)은 스트립물질을 성공적으로 주조하기 위하여서는 주조면(14)과 0.120인치내에 배치되어야 한다.

제14도에 도시된 바와 같이 배면벽(28)의 외표면(36)과 주조면과의 간격 e는 제한이 없다. 배면벽(28)의 외표면(36)은 밑에서 움직이는 주조면에 어떤 방해가 되지 않는 한에서 주조면(14)와 가능한한 가깝게 배치하는 것이 바람직하다. 따라서 도면에 도시된 바와 같이 노즐의 구멍통로(80)에서 내면벽(28)의 외표면(36)은 주조면(14)과 약 0.002인치내로 배치되는데 이러한 공간은 주조중 용융금속이 역류하지 않도록 작아야 한다 외표면(36)은 노즐의 구멍으로부터 주조표면(14)쪽으로 떨어지는 방향으로 경사되었다.

도가니(22)는 고단열성 물질로 제작되는데 만일 단열성이 용융금속을 일정한 온도로 유지하기에 충분치 못한다면 유도코일같은 보조 가열기가 도가니내 또는 둘레에 장착하거나 와이어 같은 저항소자가 장치되어야 한다. 상술한 바와 같이 섬유로 된 카오린, 자연 발생고순도 알루미나시리카 내화점토로부터 제작된 단열보드가 도가니 제작용으로 적당한데 이러한 단열물질은 카오를 HS 보드라는 상명으로 시판된다. 그러나 고온 용해성 합금 주조용으로 흑연, 석영, 점토-흑연, 질화보론, 질화실리콘, 탄화보론, 탄화실리콘, 알루미나, 지르코니아 및 이들의 혼합물등을 포함한 다른 여러가지 물질들이 도가니나 인써트 제작에 사용될 수 있다.

비록 다른 물질들도 본 발명에 사용할 수 있으나 인써트(50)는 질화보론, 질화실리콘, 탄화실리콘, 탄화보론, 지르코 니아나 석영으로 제작하는 것이 바람직하다.

노즐(24)의 구멍통로(80)는 열려있게하여 이것의 배열이 스트립 주조조작을 통하여 안정성을 유지하게 한다. 구멍통로(80)는 스트립 주조중 부식이나 침식이 있어서는 안되는데 이러한 부식이나 침식은 주조작에서 균일성을 유지하고 턴디쉬(22) 내 금속 흐름의 난류를 최저로 하는 것과 같은 목적을 방해한다. 어떤 단열 물질들은 오랜주조기간에 걸쳐 이들의 치수적 안정성을 유지할 수 없는데 이러한 문제를 해결하기 위하여 노즐(24) 특히 인써트(50)로 정의된 부분은 오랜기간 동안 고용융 온도에 노출시에도 치수적 안정성을 유지할 수 있는 물질로 제작되어야 한다.

드럼, 휘일이나 기타주조면(14)을 위한 구동시스템 및 하우징을 드럼이 미끄러지거나 진동을 일으키는 구조적 불안정성이 없이 회전하도록 튼튼하게 조립되어야 한다. 특히 드럼의 작동속도에서 공전을 피하도록 주의하여야 한다. 주조면은 200-10,000ft/분의 속도로 가동되어야 하며 8피트 둘레를 가진드럼을 사용할 때 이러한 속도는 25rpm-1250rpm의 드럼속도를 계산된다. 3마력의 가변, 가역 및 동적으로 제동되는 모우터가두께 2-10인치이고 둘레 8피트인 동주조드럼용 구동시스템에 사용한다. 구동력은 사용한 주조면(14)의 형태와 크기에 따라 변형시킬 수 있다. 주조면(14)은 도면에 설명된 것과 반대되는 방향으로 가동되 면턴디쉬(22)는 도면에 설명된 주조휘일에 대하여 어떠한 위치에나 배치될 수 있다.

한 실시예에서 본 발명 장치의 휘일이나 드럼상의 주조면(14)은 평탄하다. 비결정성 물질의 제조에서 400 그리트 사포 특히 600 그리트 사포를 가진 주조드럼(12)의 원주면(14)으로 끝손질하였을 때 균일한 개량된 제품을 수득할 수 있었다. 식각된 면은 가장 평탄한 표면을 가진 균일한 제품을 수득할 수 있다고 예측할 수 있다.

본 발명장치의 노즐(24)에 대한 적당한 구조가 제14도내의 확대 단면도 내에 도시되었다. 본 장치의 한실시예어서 제14도에 표시된 치수는 다음의 적당한 한계를 갖는다.

치수 설계 적당한한계 가장 적당한 한계

a 노즐간격 0.010-0.080인치 0.025-0.035인치

b 전면변부의길이 0.00-0.16인치 0.02-0.06인치

h 인써트 간격 0.080인치이하 0.010-0.020인치

e 배면벽 간격 0.020인치이하 0.010인치이하

노즐(24)의 구멍에서 배면벽의 폭을 나타내는 치수 c와 인써트(50)의 폭을 나타내는 d는 임의적이며 스트립주조조작에서 엄격한 한계를 가진 것이 아니다. 실제로 배면벽의 내표면(4)이 구멍통로(80)를 통하여 완전히 테이프(taper) 될 수 있다면 치수 c는 0에 가까워진다.

스트립주조중 용융금속 난류는 주조방향내 노즐의 에리한 모서리를 제거함에 의하여 최소로 하든가 피할 수 있다. 이러한 만곡은 스트립주조조작의 결과로서 자연적 침식을 제공하는 카우울 HS 보드같은 침식물질로 턴디쉬 벽을 제작함에 의하여 이룩될 수 있다. 또한 제 14도에 도시된 바와 같이 인써트(50)상의 모서리(72)와 노즐에 있는 배면벽(28)상의 모서리(74)와 같은 다른 모서리를 만곡형으로 제작함에 의하여 난류를 최저로 할 수 있다.

본 발명 장치의 실험적 조작에서 용융금속은 가열된 도가니(22)에 절단된다. 저항 와이어의 유도코일 같은 가열기를 도가니(22)내에 장착하여 원하는 일정한 용온금속 온도를 유지시킨다. 또한 본 발명장치내 인써트(50)의 일반적인 구입용이성 때문에 인써트(50)근처에 가열장치를 사용할수도 있다. 예를 들면 저항와이어나 가열코일을 인써트(50)근처에 위치한 압력장치의 저면부내에 장착하고 또한 주조중 아세티렌과 산호의 불꽃을 인써트(50)로 향하게 한다. 본 발명 장치의 조작에서 금속을 예열된 도가니에 직접 쏟는다. 이러한 예열온도 및 턴디쉬(22)와 인써트(50)의 가열은 초기 주조조작중 구멍통로나 요홈(80)의 동결이나 막힘을 방지하고 흐르는 금속의 온도로 유지시켜 구멍통로(80)를 통하여 흐르는 용융금속의 흐름에 저해조건이 일어나지 않도록 한다. 어떤 경우 노즐은 주조 조작을 통하여 외부적으로 가열되며 또한 도가니(22)에 주입되는 금속은 금속흐름에 악영향이 없이 어떤 정도의 온도저하가 허용될 수 있게 과열될 수도 있다.

턴디쉬(22)내 금속물의 헤드높이는 노즐(24)의 구멍에 비교적 일정한 헤드압력이 유지되도록 비교적 일정한 준위로 유지되어야 하는데 이것은 먼저 용융금속을 도가니에 원하는 높이로 쏟은 후 원하는 헤드높이를 유지하도록 부가적인 용융금속을 도가니에 쏟는 비율을 조절함에 의하여 이룩될 수 있다. 부가적인 용융금속은 도가니(22)에 주입하는 비율은 금속이 노즐구멍으로부터 주조면(14)상으로 흘러 나와서 스트립물질을 형성하는 비율과 일치한다. 도가니내 금속의 높이를 일정하게 유지하는 것은 주조조작 또는 스트립물질의 질에 악영향을 주지 않도록 구멍을 통하여 흐르는 용융금속 압력을 일정하게 유지되도록 하는 것이다. 또한 노즐에서의 압력을 조절하기 위하여 외부적으로 가해주는 압력을 사용할 수도 있다.

본 발명의 적당한 실시예에서 턴디쉬(22)와 인써트(50)는 독립적 또는 종속적으로 주조면(14) 전후로 이동시킬 수 있다. 제 9도와 제 10도 및 제 11도에도시된 바와 같이 턴디쉬(22)와 인써트(50)는 주조면(14)으로부터 떨어진 한 위치에 있고 주조면(14)은 노즐을 통과하여 200-10,000ft/분의 속도로 가동한다. 용융금속을 턴디쉬에 쏟기전 또는 쏟음과 동시에 턴디쉬(22)는 주조면(14)쪽으로 움직여서 노즐(24)에 있는 배면벽(28)의 외표면(36)은 제10도에 도시된 바와 같이 주조면(14)으로부터 0.020인치 특히 0.010인치내에서 위치한다. 보다 적당한 실시예에서 외표면(36)은 밑에서 움직이는 주조면(14)의 가동에 방해되지 않는 한가능한한 주조면(14)과 근접하여 가동한다.

보통 인써트(50)는 턴디쉬(22)가 주조면(14)쪽으로 이동할 때 턴디쉬(22)에 대한 이들의 위치를 움직이지 않는다. 그러나 배면벽(28)의 외표면(36)이 한 위치에 있은 후 또는 외표면(36)이 정지되었을 지라도 인써트(50)의 위치는 제11도에 도시된 바와 같이 전면 변부(70)가 주조면(14)와 0.120인치 특히 0.010-0.020인치내에 있도록 조절된다. 턴디쉬(22)와 인써트(50)는 주조가 시작된 후 곧 위치가 정해져야 한다. 간격 h와 e는 본 발명의 장치에 의하여 주조중에도 조절될 수 있어서 주조조작에 융통성을 제공한다.

전체조립체 즉 인써트(50)를 포함한 턴디쉬(22)가 이것의 주조위치로 움직이기전에 턴디쉬(22)상의 인써트(50)의 위치가 이루어져서 유지되어야 한다. 이러한 배열에 따라 배면벽(28)의 외표면의 배치가 이루어졌을 때 인써트(50)의 배치가 이루어진다. 이러한 실시예에서 인써트(50)는 턴디쉬(22)상의 적당한 위치에 고착될 수 있다.

스트립물질의 주조중 스트립(10)은 노즐로부터 수피트 이상의 거리동안 주조면(14)에 접착되는 경향이 관찰된다. 스트립 물질이 회전하는 주조드럼이나 휘일상에 남는다면 도가니에 파손이 발생한다. 구멍으로부터 2.5-6피트정도의 드럼표면(14)근처에 칼같은 닥터 블레이드(doctor blade)를 사용하여 상기의 접착을 방지한다. 즉 주조스트립은 닥터 블레이드에 의하여 드럼을부터 제기된다. 이러한 닥터 블레이드는 결정성 스트립물질보다 주조면(14)에 접착하는 경향이 큰 얇은 비결정성 스트립의 제조에 보다 유용함이 발견되었다. 스트립이 주조 표면상에 남는 힘은 스트립과 주조면간의 열적 접촉의 질을 반영한다. 스트립을 휘일로부터 분리하는데 공기 칼같은 다른 장치로 사용할 수 있다.

적어도 25%의 비결정성물질을 포함한 질이 우수한 물질의 주조가 상술한 본 발명의 장치 및 공정을 사용하여 실현될 수 있다. 급냉속도는 결정성 물질과 비교할 때 비결정성 물질에서 보다높으며 주조면의 속도를 증가시킴에 의하여 급냉속도로 가속될 수 있다. 본 공정을 두가지의 효과적인 방법으로 조작되는데 즉 드럼 표면에 밀착된 구멍으로서 0.001-0.003인치 두께의 스트립을 비결정질이나 결정질 물질로 주조할 수 있고 인써트(50)가 주조면(14)으로부터 떨어져서 가동하고 주조면 속도를 감소시키면 0.005-0.050인치 두께의 스트립이 주조될 수 있다. 후자의 방법에서 급냉속도는 제품두께를 증가시킴에 의하여 저허된다.

스트립주조조작상의 융통성, 재생산성 및 공정증 제어에 관련된 문제뿐만 아니라 금속 난류에 관련된 어떤 문제들은 본 발명의 장치에 의하여 극복될 수 있다.

본 실시예들은 설명의 목적을 위하여 기술하였으나 본발명으로부터 이탈됨이 없이 많은 변형이 이루어질 수도 있다.

Claims (1)

1. 용융금속을 수용하고 유지하는 턴디쉬(22)에 하나의 노즐(24)을 장설하여 200-10,000 ft/분의 속도로 노즐(24)에 대하여 이동하는 주조표면(14)에 용융금속(20)으로 공급하게 하고, 상기 노즐의 제 1 내면(34)과 제 2 내면(48)에 의해 노즐의 종방향으로 연속되고 단면적이 균일한 오리피스통로(80)를 구성하며, 이통로(80)의 적어도 한면이 인써트(50)의 한부분에 의해 구성되게 하고 내면(34)(48)사이의 간격이 적어도 0.010인치의 최소틈이 유지되게 하며, 상기의 인써트(50)의 전방 단부표면(70)은 주조면(14)의 상방으로 0.120인치내에 장설됨을 특징으로 하는 스트립 연속주조장치.

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