KR960005879B1 - 수평연속 주조방법 및 그 장치 - Google Patents

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가와사끼쥬고교 가부시끼가이샤
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Abstract

내용 없음.

Description

수평연속 주조방법 및 그 장치
제1도는 본 발명의 1실시예에 따른 수평식 연속주조장치의 전체배열상태를 도시한 측면도.
제2도는 제1도에 도시한 장치에서 압출장치의 빌렛성형 롤러유니트의 확대도.
제3도는 제2도의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도.
제4도는 빌렛성형단계를 설명하기 위해 수평으로 배열된 4단의 원형롤러쌍을 도시한 정면도.
제5도는 본 발명의 다른 실시예를 제4도와 같은 상태로 도시한 정면도.
제6도는 본 발명의 또다른 실시예를 제4도와 같이 도시한 정면도.
제7도 및 제8도는 각각 H자형 빌렛 및 L자형 빌렛을 성형시키기 위한 본 발명의 또 다른 실시예를 제4도와 같이 도시한 정면도.
제9도는 본 발명의 빌렛성형롤러 유니트에 대한 다른 실시예를 제2도에와 같이 도시한 확대도.
제10도는 제9도의 Ⅹ-Ⅹ선을 따른 단면도.
제11도는 본 발명에 따른 다른 실시예의 장치에 대한 전체배열상태를 도시한 측면도.
제12도는 제11도의 실시예에서의 빌렛성형장치에 대한 정면도로서 제13도의 ⅩⅡ-ⅩⅡ선을 따른 단면에서 본 것이고,
제13도는 제12도의 빌렛성형장치에 대한 단면도.
제14도는 본 발명의 다른 실시예를 제13도와 같이 도시한 단면도.
제15도는 제14도의 ⅩⅤ-ⅩⅣ선 단면도.
제16도는 제14도의 ⅩⅥ-ⅩⅥ선 단면도.
제17도는 종래 빌렛성형장치의 전체 외관을 나타낸 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 래들 2 : 턴디쉬(tundish)
3 : 금형 4 : 압연기
5 : 원형빌렛 5A : 판형빌렛
6 : 지지롤러 7 : 컷터
8 : 롤러테이블 9 : 냉각대
10A,B,C,D : 압착기구 11A,B,C,D : 롤러쌍
11a,b,c,d : 롤러축 12A,B,C,D : 구동기구
13A,B,C,D : 프레임부재 14A,B,C,D : 수평지지축
15A,B,C,D : 회전프레임 16A,B,C,D : 유압실린더조립체
17A,B,C,D : 감속기, 18A,B,C,D : 구동모우터
19 : 롤러간격조절디스크 20 : 롤러간격조절편심디스크
21 : 실린더 22 : 편심축
23A,B,C,D : 가열기 101 : 턴디쉬
102 : 브레이크링 103 : 금형
104 : 압연기 105 : 빌렛
106 : 지지롤러 107 : 빌렛성형기
108 : 컷터빌렛성형롤러 109 : 롤러테이블
110A,B,C,D : 가열기 111 : 보우기(bogie)
112A,B,C,D,D : 모우터 113A,B,C : 압착실린더
114 : 로드 115 : 로드앞쪽끝부재
116 : 연결핀 117 : 아암
118 : 아암 119 : 구동축
120 : 기어모터 122 : 레일
123 : 위치감지장치 124 : 압착실린더
125 : 상부지지롤러 126 : 하부지지롤러
127 : 모우터
본 발명은 주조기의 턴디쉬에서 배출되어 나온 용량을 단속적으로 압착하도록 된 수평식 연속주조장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 얇은 판형태로 된 빌렛(billet) 또는 L자형 빌렛 또는 H자형 빌렛을 연속적으로 주조 및 성형할 수 있도록 된 수평식 연속주조장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 수평식 연속주조장치에서는 턴디쉬와 주조금형 또는 금형조립체가 긴밀하게 결합되어 있는 바, 용탕의 응고시작점에서 "용탕의 정적압력(靜的壓力)이 크기 때문에 단면이 원형으로 된 빌렛을 주조하기가 쉽고 또 냉각효과가 크기 때문에 주조금형에 2차 냉각수를 사용할 필요가 없다. 그러므로 전체 주조장치를 배열시키기 위한 공간을 효과적으로 줄여줄 수가 있다.
이러한 수평식 연속주조장치의 종래 기술로서 일본국 특허공고 제89-54146호에 얇은 판형으로 된 빌렛의 연속주조방법이 개재되어 있는 바, 이 방법은 금형의 중앙부를 블록하게 하여 거의 타원형을 이루게 하고 이 부분에서 턴디쉬로부터 공급되어온 용탕을 주입하여 타원형의 빌렛을 주조하도록 되어 있다. 따라서 이렇게 하여 만들어진 빌렛은 금형소에서 판형으로 변형되어지게 된다.
그런데 상기한 종래의 방법에 있어서는 턴디쉬로부터 공급되어 오는 용탕의 이송이 그 온도확산에 있어서 불안정하고 또 빌렛에 수직방향의 크랙(Crack)이 발생하게 되는 한편, 금형의 모형이 복잡하면 제조단가가 올라가로 또한 용탕의 고형화 시작지점에 상기 타원형 금형속에서 쉘(Shell)이 형성되게 되므로, 금형속으로 압연저항으로 인해 빌렛의 표면에 결함이 발생하게 된다.
또한 상기 종래의 방법에 있어서는, 수평식 연속주조가 턴디쉬에 저장되어 있던 용탕을 금형속으로 이송시켜 금형속에서 냉각시킴으로써 최소한 바깥원주면부분이 고형화된 빌렛을 형성시키고, 상기 금형의 하류쪽(다음 공정쪽)에 설치된 압연장치로 상기 빌렛을 단속적으로 압연시키도록 되어 있다. 이러한 수평식 연속주조장치에 있어서는 상기한 바와같이 턴디쉬와 금형이 긴밀하게 결합되어 있으므로 금형속에 있는 용탕의 정적압력이 크고 금형과 빌렛의 고형화된 쉘사이의 접촉성이 좋으므로 원통형 빌렛을 성형시키기에 특히 적합하다.
그리고 상기 설명한 바와같이 수평식 연속주조방법에 있어서는 턴디쉬와 금형이 긴밀하게 결합되어 있기 때문에 "당김-정지-역방향으로 밀림-정지"와 같은 작동사이클로 된 단속적 압연구동방법을 채용하고 있는 바, 이 방법은 빌렛이 일정한 속도로 압연되는 수직식 연속주조방법과는 다르다.
이러한 수평식 연속주조장치에 사용되는 금형은 원통형으로 되어 있으면서 이 금형을 냉각시킴으로써 원통형 금형의 좁은 부분, 즉 캐비티속으로 공급된 용탕의 최소한 바깥표면을 고형화시킴으로써 빌렛을 성형시키는 바, 이러한 상태에서 빌렛을 금형으로부터 끌어내면 빌렛의 고형화된 쉘의 두께가 점진적으로 두꺼워지고 강도 역시 이에 따라 증가하게 된다. 그러므로 빌렛을 원하는 바의 모형으로 성형시키기 위해 실시되는 압력강화과정은 상기 빌렛의 고형화된 쉘의 두께가 얇고 비교적 부드러운 상태일 때 이루어져야 한다.
또한, 고합금강이나 고탄소강의 연속주조방법에 있어서는 카아본이나 유황과 같은 용융점이 낮은 물질이 고형화되는 중심부분에 집중되는 경우가 발생할 수 있기 때문에, 그 결과로 연속주조과정 다음의 압연단계에서 파괴되는 문제점이 발생하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 고형화 완료(크레이션 선단)점 근처에서 가압하여 상기 용융점이 낮은 물질을 상류측으로써 방출시킴으로써 응리현상의 발생을 방지하도록 하고 있다.
예컨대, 일본국 특허공개 제87-81255호에 제17도에 도시한 바와 같은 스트랜드(strand) 단련주조장치가 게재되어 있는 바, 이 장치에는 앤빌(anvil) 타입으로된 압착기(300)가 빌렛압연장치의 상류측에 배치되고 상기 단련장치는 지상에 설치되어 있다.
이러한 조건에서 압척성형시에 구동반력이 상기 빌렛압연장치에 가하여지는 하중으로 작용하게 되므로, 이에 따라 빌렛압연장치의 구동능력을 향상시킬 필요가 있다. 이러한 경우에, 빌렛이 일정한 속도로 연속적으로 주조되는 수직연속주조에 있어서는 압연기의 구동력을 증가시켜도 큰 문제점을 발생시키지 않으나, 이와 반대로 빌렛이 단속적으로 압연되는 수평식 연속압연장치에 있어서는 브레이크링 선단에서 고형화가 시작되기 때문에 압연기의 구동력을 증가시키면 빌렛의 품질에 악영향을 미치게 된다. 이는 어떤 의미에 있어서 수평식 연속주조장치가 성능이 좋은 서어브모우터를 사용하기 때문에 큰 용량이면서 성능이 좋은 서어브모우터가 거의 없다. 또한 압착기에 있어서, 주조속도가 압연기의 속도와 다르므로 제어하기에 어려운 문제점을 야기시키고, 이에 따라 성능이 저하되고 이에 따라 빌렛표면에 결합, 예컨대 탕경계(cold shut)가 많이 발생하게 된다. 또한 이러한 장치는 지상에 설치되는 타입이기 때문에 장치 그 자체가 커지게 되고 압연장치에 당기는 스트로우크와 역방향으로 압착하는 스트로우크를 정밀하게 일치시키기가 어려우므로 빌렛의 품질이 저하되게 된다.
이에 본 발명은 종래에 길이 방향으로 발생하는 크렉 또는 결합을 거의 제거하여, 빌렛의 표면에 발생되는 결함 또는 크랙을 실질적으로 거의 없앤 얇은 판형의 빌렛을 쉽고 안정되게 제조할 수가 있고, 동력소모를 감소시킬 수 있도록 한 수평식 연속주조장치 및 그 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 적은 구동력으로 빌렛압연장치를 구동시킬 수가 있고 빌렛성형시에 정확한 위치를 쉽게 제어할 수 있도록 된 수평식 연속주조장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 턴디쉬속에 용탕재가 저장되어 있고, 이 턴디쉬에 원형빌렛을 주조하기 위한 금형이 긴밀하게 결합되어 있는 수평식 연속주조장치에 있어서, 상기 금형에서부터 이송되어온 원형빌렛을 소정형상으로 빌렛으로 성형시키기 위한 압연기가 상기 금형의 하류측에 배치되고, 이 압연기는 원형빌렛의 주조방향을 따라 배열된 다수개의 성형롤러로 구성되며, 상기 성형롤러는 수평원형롤러쌍과 상기 원형빌렛에 대해 롤러쌍을 압착시키기 위한 압착수단 및 상기 롤러쌍을 구동시키기 위한 구동수단으로 이루어진 특징이 있다.
이 실시예에 있어서, 상기 금형이 거의 원형단면을 갖는 원형빌렛을 주조하기 위한 주조캐비티를 갖추고 있고, 상기 금형에서 이송되어온 원형빌렛은 성형롤러수단에 의해 상기 원형빌렛을 단속적으로 압연시킴으로써 소정의 얇은 판형태로 된 빌렛을 형성시키도록 되어 있다. 그리고 상기 성형롤러수단은 다단의 성형롤러쌍으로 이루어지고, 상기 각단에서의 성형롤러쌍은 원형빌렛의 직경방향에 대해 마주하면서 압연기의 하류측으로 갈 수록 마주하는 폭이 점점 좁아지도록 상기 원형빌렛의 길이방향을 따라 소정간격을 두고 배열된 수평롤러쌍으로 구성되어 있다.
또한 상기 주조장치는 상기 수평원형롤러쌍의 간격은 소정의 간격으로 조절하기 위한 조절수단과 이 수평원형롤러쌍으로써 압착시키고자 하는 원형빌렛의 측면에 해당하는 부분에 가열수단을 더 갖추고 있다. 또 상기 수평롤러쌍은 원형빌렛의 비고형화부분을 압착하기에 적당한 위치에 배열되어 있다.
그리고 다른 실시예로서, 용탕재가 저장되어 있는 턴디쉬와 이 턴디쉬에 긴밀하게 결합되어 있는 금형을 이용하여 수행하는 수평식 여속주조장치에 있어서, 상기 턴디쉬로부터 금형속으로 용탕을 이송시키는 단계와, 상기 금형속에서 거의 원형단면을 갖는 원형빌렛을 주조성형시키는 단계, 상기 금형에서 빠져나온 원형빌렛주조물을 금형의 하류쪽을 향한 원형빌렛주조방향을 따라 여러단계에 걸쳐서 소정의 얇은 판형태의 두께를 갖는 빌렛으로 압착성형시키는 단계로 이루어진다.
이 실시예에 있어서, 본 발명에 따르면 턴디쉬로부터 이 턴디쉬에 긴밀하게 결합된 금형으로 용탕이 주입되므로 용탕의 온도확산이 줄어들게 되므로 이러한 온도확산에 의한 결함이 줄어들게 된다. 또한 상기 금형과 턴디쉬사이에 비치된 브레이크링은 원형단면의 원형빌렛을 주조함으로써 쉽게 형성시킬 수가 있고, 또 상기 원형빌렛은 이 빌렛의 이동방향을 따라 수평방향으로 배열된 다수개의 빌렛성형롤러쌍에 의해 압착성형시킴으로써 원형빌렛의 물성을 안정시킨 다음 얇은 판상으로 된 빌렛으로 성형되어지게 된다.
그리고 응력이 가장 많이 발생하게 되는 빌렛의 양쪽 측부를 가열함으로써 이 부분에 발생하게 되는 크랙의 형성을 배제시킬 수가 있고 또 압착성형에 필요한 동력을 절감시킬 수가 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예로서, 턴디쉬속에 용탕재가 저장되어 있고 이 턴디쉬에 원형빌렛을 주조하기 위한 금형이 긴밀하게 결합되어 있는 수평식 연속주조장치에 있어서, 상기 턴디쉬 또는 금형이 지상에 설치되고, 이 턴디쉬 또는 금형의 하류측에 금형에서 이송되어 나온 빌렛을 단속적으로 압연하기 위한 압연기가 배치되며, 주조작동이 이루어지지 않을때 빌렛의 주조방향에 따라 보우기가 바닥위에서 이동할 수 있게 배치되어 있는 한편, 상기 보우기에 프레임이 구비되고, 상기 보우기의 프레임에는 성형수단이 배치되어 있으며 상기 압연기는 빌렛위에 설치된 상태에서 주조방향을 따라 이동하도록 되어 있고, 주조방향을 따라 이동하는 보우기수단의 위치를 감지하기 위해 위치감지수단이 배열된 것을 특징으로 한다.
이 실시예에 있어서, 상기 성형수단은 빌렛의 전체둘레면을 둘러싸도록 프레임에 배치되어 있는 4개의 성형롤러유니트로 이루어져 있고, 또 상기 4개의 성혈롤러유니트로 된 2쌍의 성형롤러기가 빌렛이송방향을 따라 프레임의 전·후 부분에 설치된 것을 특징으로 한다.
상기 금형은 거의 4각 단면으로 된 빌렛을 성형시키기 위한 주조캐비티를 갖추고, 상기 금형에서 이송되어 나온 사각빌렛이 성형롤러유니트에 의해 단속적인 압연과정을 거쳐 소정형태의 빌렛으로 성형시키도록 된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 성형수단은 성형압착수단을 갖추고 있으며, 상기 성형압착수단은 압착실린더 조립체로 이루어져 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 빌렛성형롤러가 주조성형작업하는 동안에 빌렛위에 안착되어 성형작업시에 구동반력이 압연기에 하중으로 가해지지 않게 하므로 압연기의 구동력을 절감시킬 수가 있다.
또한 상기 주조성형롤러는 빌렛의 주조방향과 빌렛을 역방향으로 미는 방향을 포함하는 주조방향을 따라 이동할 수가 있으므로 압연기의 주조속도에 따라 빌렛성형롤러를 이동시킴으로써 롤러테이블 위의 소정위치에서 주조작업이 이루어지게 할 수가 있다. 또 상기 빌렛성형수단은 빌렛지지롤러와 독립적으로 빌렛압착수단을 갖추고 있기 때문에 1회 압착과정동안에 성형되는 성형량을 압착수단의 가동작동범위이내로 제한할 수 있으므로 성형량이 많을 때 빌렛에 발생하게 되는 내부크랙의 발생가능성을 줄일 수가 있다.
이하 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 자세히 설명한다.
제1도는 본 발명에 따른 수평식 연속주조장치의 전체구성을 나타낸 것으로서, 제1도에서 참조부호 1은 용탕을 수용하고 있는 래들(laddle)이고, 이 래들(1)에서 이송되어온 용탕은 상기 래들(1)의 아래쪽의 배치된 턴디쉬(2)에 저장되게 된다. 이 턴디쉬(2)는 금형(3) 또는 금형조립체에 긴밀하게 결합되어 있는데, 여기서 금형조립체는 세라믹재질로서 원통형으로 형성되어 상기 턴디쉬(2)에 대한 연결부를 구성하는 브레이크링과 고냉각부를 구성하는 금형튜브 및 부드러운 냉각부를 구성하는 조절가능금형부로 구성되어 있으며, 상기 금형(3)에서 이송되어온 거의 원형단면으로 된 빌렛(5)이 압연기(4)에 의해 단속적으로 압연되면서 지지롤러(6)를 따라 수평방향으로 이송되어 나오면서 상기 원형빌렛(5)을 소정두께의 판형빌렛(5A)으로 형성시키게 된다.
참조부호 7은 상기 압연기(4)에 의해 압연성형된 얇은 판상의 빌렛(5A)을 소정길이로 절단하는 토오치타입의 컷터를 나타내고, 이 컷터(7)를 거친 얇은 판사의 빌렛(5A)은 롤러테이블(8)을 거친 냉각대(9)로 이송되어간다.
제1도에 도시한 바와같이, 상기 압연기(4)는 금형(3)의 하류측에 배치되어 있으면서 다수개의 성형롤러 유니트, 즉 설명상 4단롤러유니트(4A,4B,4C,4D)가 소정의 간격을 두고 배열 구성되어 있는 바, 이들 4단 성형롤러유니트(4A,4B,4C,4D)는 각각 제2도 및 제3도에 도시한 바와같이 빌렛(5)의 직경방향을 따라 마주보게 배치된 수평된 원형롤러쌍(11A,11B,11C,11D)과, 빌렛(5)의 원주표면에 대해 상기 각각의 롤러쌍(11A~11D), 압착하기 위한 압착기구(10A~10D) 및 상기 각각의 롤러쌍(11A,11B,11C,11D) 및 프레임부재(13A,13B,13C,13D)를 구동시키기 위한 구동기구(12A,12B,12C,12D)로 구성되어 있다.
상기 각 압착기구(10A~10D)는 상기 롤러쌍(11A~11D)중의 하나가 회전할 수 있게 지지되어 있는 수평 지지축(14A~14D)에 회전가능하게 설치된 회전프레임(15A~15D)과, 이 회전프레임(15A~15D)을 각각의 지지축(14A~14D) 주위로 회전구동시키기 위한 유압실린더조립체(16A~16D)로 구성되어 있고, 또 상기 각 구동기구(12A~12D)는 상기 원형롤러쌍(11A~11D)을 각각 구동시켜주기 위해 롤러축(11a~11d)의 한쪽 선단에 설치된 감속기(17A~17D)와, 이 감속기(17A~17D)에 직접 연결된 구동모우터(18A~18D)로 구성되어 있다.
상기 4단 성형롤러유니트(4A~4D)는 각각 그에 부합되는 원형롤러쌍(11A~11D)이 원형빌렛(5)의 비고형화부분을 눌러 성형시켜주도록 배열되어 있는 바, 이들은 상기 원형빌렛(5)의 고형화(크레이터 선단)가 완성되기 이전에 압착성형을 완성시킬 수 있도록 배열되어 있다.
이하 수평연속주조방법을 설명하는 바, 이 방법은 상기 설명한 구조의 수평연속주조장치에 의해 이루어진다.
상기 래들(1)속에 있던 용탕이 일단 턴디쉬(2)에 저장된 다음 제1도에 도시된 바와 같이 금형(3)속으로 주입되어 들어가는데, 이 금형(3)속에서 용탕이 냉각되어 고형화되면 실질적으로 거의 원형단면을 갖는 원형비렛(5)이 주조되고, 이 원형빌렛(5)은 지지롤러(6)를 따라 수평방향으로 이동하면서 압연기(4)에 의해 단속적으로 압연된다. 그 다음 상기 원형빌렛(5)은 4단 성형롤러쌍(11A~11D)(제2도 참조)에 의해 압착과정을 거치면서 이송되어 그 두께가 소정의 두께로 줄어들면서 성형된 얇은 판상의 빌렛(5A)을 형성시키게 되고, 이 판상의 빌렛(5A)은 토오치 타입의 컷터(7)에 의해 원하는 바의 두께로 절단되며, 그 다음 상기 빌렛(5A)은 롤러테이블(8)을 거쳐 냉각대(9)로 이송되어가서 거기서 완전한 주조물로서 냉각되게 된다.
상기한 바의 과정에서, 제2도에 도시한 바와 같이 4단 압연롤러유니트(4A~4D)의 수평회전롤러쌍(11A~11D)이 상기 압연기(4)를 거쳐가는 빌렛의 원주면 직경방향으로의 지점에서 상기 압착기구(10A~10D)를 매개하여 압착되어서 각 롤러쌍(10A~10D)의 마주하는 간격이 하류측으로 가면서 점진적으로 접아지게 배열되어 있다. 따라서 상기 얇은 철판형의 빌렛(5A)이 압착되면서 상기 구동기어(12A~12D)의 작동에 의해 압착롤러쌍(11A~11D)의 회전에 따라 수평방향으로 이동하면서 단속적으로 압착되게 된다.
상기한 바의 압연과정시에 각각의 원형롤러쌍(11A~11D)에 의해 원형빌렛(5)이 점진적으로 타원형을 이루어지도록 지름이 커지는 방향으로 변형되어 제4도 A에서 E까지에 도시된 바와같이 얇은 판형의 빌렛(5A) 형상을 이루게 된다.
상기한 바와 같이, 금형(3)은 거의 원형단면을 갖는 빌렛(5)을 형성시키고, 이 빌렛(5)의 표면두께의 그 상태가 안정된 후에는 상기 원형빌렛(5)이 4단 원형롤러쌍(11A~11D)에 의해 점진적으로 얇은 판형의 빌렛(5A)으로 성형되어, 안정된 상태의 소정두께로 된 판형빌렛(5A)이 만들어지게 된다. 또한 이러한 성형이 고형화가 완성되기 이전에 완료되기 때문에 압연과 성형을 적은 구동력으로 이룰 수가 있어서 유익하다.
상기 설명한 실시예에 있어서, 4단 롤러유니트(4A~4D)의 롤러쌍(11A~11D)에 의해 빌렛(5)의 고형화 이전에 성형이 완료되어지는 경우가 설명되었는바, 제5도에서 도시된 바와 같이 빌렛(5)의 고형화가 완료되는 부분에서 상기한 바의 성형이 완성되게 할 수도 있다.
이러한 경우에 비고형화된 부분에 남아 모여있는 응용물질을 턴디쉬(2)의 측방, 즉 상류쪽으로 압착하여 밀어낼 수 있기 때문에 내부응리와 같은 결함이 거의 없는 얇은 판형의 빌렛(5A)을 성형시킬 수가 있다.
제6도는 본 발명에 따른 다른 실시예를 도시한 것인 바, 이 실시예에서는 중유(重油) 버어너 또는 전자유도코일과 같은 가열기(23A~23D)가 4단 원형롤로쌍(11A~11D)에 의해 압착성형된 빌렛(5)의 양쪽 측방에 해당하는 지점에 배치되어 있는데, 이 실시예에 따르면 압착성형시에 가장 큰 응력이 가해지는 빌렛(5)의 측방부에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있고 압착성형을 위한 구동력을 줄일 수 있다.
또한 상기 실시예에 있어서, 편평한 판형의 강철재질의 성형에 적용시키는 것이 요구되는 바, 본 발명은 제7도에 도시한 바와 같이 H자형 강절재질 및 제8도에 도시한 바와 같이 L자형 강렬재질의 성형에도 적용시킬 수가 있다. 그러나 상기 H자 및 L자형 강철재질에 이들을 적요시킴에 있어서, 롤러의 형상에 따라 빌렛(5)이 원하는 바의 모형으로 성형되도록 제조된 최소한 5단성형(변형) 롤러쌍(11A~11D)을 이용할 필요가 있다.
또한, 상기 실시예에 있어서, 상기 각 롤러쌍(11A~11D)은 일정한 간격을 가지지만, 제9도 및 제10도에 도시된 바와같이, 이들 롤러쌍(11A~11D)의 간격을 조절할 수 있게 하는 구조로 할 수도 있다. 즉, 제9도 및 제10도에 있어서 참조부호 19는 가동축롤러의 롤러축 한쪽선단에 고정된 롤러간격조절디스크를 나타내고, 참조부호 20은 고정측롤러의 롤러측 한쪽선단에 고정되어 그 원주면이 상기 롤러조건간격 디스크(19)의 원주면에 접하도록 된 롤러간격조절 편심디스크를 나타낸다.
상기 롤러간격조절 편심디스크(20)는 실린더(21)에 의해 편심축(22) 주위에 회전할 수 있게 배치되고, 상기 각 롤러쌍(11A~11D) 사이의 간격은 편심축(22) 주위에 끼워져 있는 롤러간격조절 편심디스크(20)의 회전변위를 통해 조절할 수 있다.
상기한 바와 같은 롤러간격조절기구를 구비한 압연성형롤러유니트를 이용함으로써 직경이 다른 여러가지 원형단면의 빌렛을 연속적으로 구조할 수 있고, 또 폭이 서로 다른 얇은 판상의 빌렛을 제조하기 위한 롤러간격조절기구를 이용할 수도 있다.
제11도는 본 발명에 따른 구조의 수평식 연속주조장치에 대한 전체측면도로서, 제11도에서 참조부호 101은 금형(103) 또는 금형조립체가 브레이크링(102)을 통해 긴밀하게 연결되는 턴디쉬를 나타내고, 상기 금형(3)의 하류측에는 금형에서부터 지지롤러(106)를 따라 수평방향으로 이송되어 오는 거의 사각형단면의 빌렛(105)을 단속적으로 압연시켜 주기 위한 압연기(104)가 배치되어 있다.
또 상기 압연기(104)의 하류측에는 빌렛성형기(107)가 배치되어 있고, 이 빌렛성형기(107)에 의해 성형된 빌렛(105)은 컷터(108)에 의해 소정의 길이로 절단되며, 절단된 빌렛(105)은 롤러테이블(109)을 통해 냉각기(도시안됨)로 이동된다. 제11도에서 오른쪽방향의 화살표시는 상기 압연기(104)에 의한 당김방향을 나타내고, 왼쪽방향의 화살표시는 빌렛(105)의 역방향으로의 밀림방향을 나타내는데, 이하의 도면에서 화살표의 의미는 상기한 바와 동일한 의미를 나타내고, "주조방향"이라는 말은 빌렛의 당김방향 및 빌렛의 역방향으로의 밀림방향을 함께 포함한다.
제12도에 도시된 바와같이, 상기 빌렛성형기(107)는 보우기(111)의 프레임(111a)에 부착되어 빌렛(105)의 전체주위를 둘러싸도록 수직 및 수평으로 배열된 4개의 빌렛성형롤러(110A~110D)가 구성되고 이러한 2세트의 4개의 빌렛성형롤러(110A~110D)가 제13도에 도시된 바와 같이 프레임(111a)의 전·후부에 배열되어 있다. 또한 제12도에서, 참조부호(112A~112D)는 빌렛성형롤러를 이송시키기 위한 장치로서 감속기구를 갖춘 모우터를 나타내고, 참조부호(113A~113D)는 압착실린더를 나타내는데, 이러한 압착실린더가 상기 4개 롤러(110A~110D)의 아랫쪽에 있는 성형롤러(110D)에는 구비되어 있지 아니하며, 상기 각 압착실린더와 빌렛성형롤러사이의 관계는 제12도와 제13도에 그 실시예로서 롤러(110A)를 이용해 설명되어진다.
그리고 상기 압착실린더(113A)의 로드(114)의 앞쪽끝 부재(115)에는 연결핀(116)이 삽입되고, 이 연결핀(116)은 상기 보우기(111)의 프레임(111a)에 아암(117)을 통해 피봇을 매개하여 축선회할 수 있게 지지된 아암(118)에 연결되어 있다.
여기서 상기 아암(118)은 빌렛성형롤러(110A)의 구동축(119)에 연결되어 있고, 다른 압착실린더와 성형롤러의 관계는 압착실린더(113A)와 성형롤러(110A) 사이의 관계와 실질적으로 거의 동일하다.
한편, 제12도에 도시된 바와 같이, 주조하지 않을 때에 주조작업방향으로 보우기(111)를 적절하게 이송시키기 위한 기어모우터(120)가 설치되고, 상기 보우기(111)에 휘일(121)이 부착되며, 이 휘일(121)은 바닥이 설치되어 있는 레일(122)위를 따라 이동하도록 되어 있다.
그리고 주조작업할때 주조방향에 대한 빌렛성형장치의 위치를 수정해 주는 수단으로서 상기 보우기(111)의 아랫쪽에 위치감지기구(123)가 제13도에 도시된 바와 같이 설치되어 있다.
이하, 상기 설명한 바와 같은 구조의 빌렛성형장치를 이용하여 빌렛을 제조하는 방법을 설명한다.
주조작업을 시작할 때 상기 금형(103)에 예비바아를 설치하여 압연기(104)에 의해 지지되게 하며, 일반적으로 이러한 예비바아는 빌렛보다 직경이 적은 것으로 한다. 이때 상기 각 압착장치는 이완작동되고 보우기(111)의 휘일(121)은 레일(122)위의 소정지점에(예컨대 대개 양쪽 지지롤러(106a,106b) 사이의 중간지점에) 고정설치된다. 주조작업이 시작된 후에는 상기 턴디쉬(101)로부터 브레이크링(102)을 통해 금형(103)속으로 주입되는 용탕은 금형(103)의 표면쪽부터 냉각되어 수정두께의 고형쉘을 형성시키게 된다. 따라서 상기 주조된 빌렛(105)이 압연기(104)에 도달할 때 쯤에는 고형화된 쉘의 두께가 두꺼워지게 되고, 상기 빌렛(105)의 압연기(105)에 도달하게 되면 "당김-정지-역방향으로 밀림-정지" 단계와 같은 단속적인 압연과정을 거치면서 하류측에 배치된 빌렛성형장치(107)로 이송되게 된다. 이때 상기 압착실린더(113A)가 작동하여 바닥으로부터 보우기(111)가 분리됨과 더불어 압착실린더(113A~113C)를 작동시키면서 압착성형을 시작하게 된다. 이러한 상태에 있어서, 상기 성형롤러(110A~110D)는 보우기(111)의 프레임(111a)을 통해 서로 연결되고, 상기 압착실린더(113A)로 인해 하강압착력이 상기 상부성형롤러(110A)에 가해질 때, 상기 하부성형롤러(110A)에는 상방압착력이 가해져 상기 빌렛(105)에 수직압착성형이 이루어지게 된다. 이때 빌렛(105)의 수평압착성형 역시 수평방향으로 배열된 압착실린더(113B~113D)에 의해 이루어지게 된다.
한편, 빌렛의 압착성형 역시 상기한 바의 방법으로 이루어지지만 각각의 성형롤러에는 이들을 구동시키기 위한 구동장치가 구비되어 있기 때문에 이들 구동장치에 의해 이루어지는 성형롤러의 이동속도는 압연기(104)의 평균인출속도에 맞추어지도록 조절되고, 상기 빌렛성형장치(107)는 마치 이것이 고정되어 있는 것과 같이 작동할 수 있게 된다.
상기 빌렛성형장치(107)의 빌렛성형위치가 양쪽 지지롤러(106a,106b) 사이의 범위를 통과할 때 상기 성형롤러의 이동속도는 위치감지장치(123)에서 출력되는 신호에 따라 조절되어 상기 성형롤러의 위치를 수정 또는 조절하여, 소저위치에서 빌렛성형작업이 이루어질 수 있게 한다.
상기 실시예에 있어서, 빌렛주입 전체를 둘러싸도록 하기 위해 4개의 빌렛성형롤러가 4방에 배치되어 있지만, 주조하고자 하는 빌렛의 형태에 따라 상·하축 2개의 수직성형롤러만 배치시킬 수도 있고, 또 한개의 구동장치로 4개의 구동장치(112A~112D)를 대신하게 할 수 있다.
제14도에서 제16도까지에는 본 발명의 또 다른 실시예가 도시되어져 있는 바, 이 실시예에 있어서는 빌렛성형장치와 빌렛지지장치가 분리되어 있고, 제11도 내지 제13도에서와 같은 부재 및 부분에는 동일한 참조부호가 부기되어 있다.
제14도에서 보우기의 프레임(111b)의 앞·뒷쪽부분에는 1세트의 상·하지지롤러(125,126)가 각각 장착되어 있고, 빌렛(105) 윗쪽에 있는 상부지지롤러(125)에는 압착실린더(124)가 구비되어 있지만, 하부지지롤러(126)에는 압착실린더가 구비되어 있지 않다.
또한, 제15도에 도시한 바와같이, 상기 상부지지롤러(125)에는 모우터(127)를 갖춘 감속기구와 같은 구동장치가 구비되어 있지만, 하부지지롤러(126)에는 이러한 구동장치가 구비되어 있지 않으며, 빌렛(105)의 수평방향으로 지지롤러가 배치되어 있지 않다. 이러한 지지롤러는 빌렛을 지지하고 이동시키는 기능을 수행하지만 압착장치의 구동반력에 대해 이 압착장치를 일정한 위치에 유지시켜 주는 기능을 갖는다.
이 실시예에 있어서는 제16도에 도시된 바와같이 4개의 압착장치(128A~128D)가 빌렛(105)의 4측면을 둘러싸도록 배열되고, 이들 압착장치(128A~128D)에는 각각의 압착실린더(129A~129D)가 구비되어 있다.
본 발명에 따르면 상기 설명한 실시예에서의 효과에 부가하여 크기가 큰 빌렛을 성형시킬 수가 있는 바, 이는 다음과 같은 사실에 그 근거를 두고 있는 것이다.
즉, 임의의 롤러직경에 대해 압착작동하는 동안 압착되는 량은 빌렛의 물리적 성질에 따라 소정치 이하로 제하되고, 제11도 내지 제13도에 도시된 실시예의 경우에 있어선은 압착량이 보우기의 프레임 앞·뒤쪽 부분에 배치되어 있는 성형롤러에 의해 2단 압착 가능한 범위이내일 때에만 빌렛의 성형이 가능하다. 이러한 압착량은 증가시키기 위해 롤러직경을 켜지게 하거나 압착단의 숫자를 증가(예컨대, 성형기의 증가)시킬 필요가 있다. 그러나, 이러한 방법들을 설치하여야 하는 장비에 있어서 문제가 있고 비용도 증가하게 된다.
따라서, 롤러직경을 필요한 갯수보다 증가시키는 것과 성혀장치의 갯수를 증가시키는 것은 어렵다. 이러한 과정에서 본 발명에 따르면 압연기의 주조속도에 따라 성형장치의 작동가능한 범위이내에서 단계적으로 압착시킴으로써 큰 압착변형이 가능하게 된다(즉, 1회 압착작동한 압착량이 작게 하면서 여러번에 걸쳐 압착을 실시한다).
또한 1회 작동당 압착량이 작기 때문에 빌렛의 내부크랙 발생가능성이 없어지게 된다.
상기 빌렛성형장치는 제1도에 도시된 바와같은 압연기의 하류측에 배치시키는 것이 바람직한 바, 이를 성형장치의 앞·뒷쪽부분에서 빌렛의 단면적인 변화됨에 따른 주조속도의 변동이 압연기의 주조속도조절에 좋지 아니한 영향을 주지만 압착량이 적어지는 경우에는 상기한 바의 결함이 적어져 빌렛성형장치를 압연기의 상류측에 배치시킬 수도 있다.

Claims (22)

  1. 턴디쉬(2)속에 용탕재가 저장되어 있고, 이 턴디쉬(2)에 원형빌렛(5)을 주조하기 위한 금형(3)이 긴밀하게 결합되어 있는 수평식 연속주조장치에 있어서, 상기 금형(3)에서부터 이송되어온 원형빌렛(5)을 소정형상의 빌렛(5A)으로 성형시키기 위한 압연기(4)가 상기 금형(3)의 하류측에 배치되고, 이 압연기(4)는 원형빌렛의 주조방향을 따라 배열된 다수개의 성형롤러(4A~4D)로 구성되며, 상기 성형롤러(4A~4D)는 수평원형롤러쌍(11A~11D)과 상기 원형빌렛에 대해 롤러쌍을 압착시키기 위한 압착수단(10A~10D) 및 상기 롤러쌍(11A~11D)를 구동시키기 위한 구동수단(12A~12D)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수평식 연속주조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 금형(3)이 거의 원형단면을 갖는 원형빌렛(5)을 주조하기 위한 주조캐비티를 갖추고 있고, 상기 금형에서 이송되어온 원형빌렛은 성형롤럿단에 의해 상기 원형빌렛을 단속적으로 압연시킴으로써 소정의 얇은 판형태도 된 빌렛(5A)으로 형성시키도록 된 것을 특징으로 하는 수평식 연속주조장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 성형롤러수단(4A~4D)이 다단성형롤러쌍으로 이루어지고, 상기 각 단에서의 성형롤러쌍은 원형빌렛의 직경방향에 대해 마주하면서 압연기(4)의 하류측으로 갈수록 마주하는 폭이 점점 좁아지도록 상기 원형빌렛(5)의 길이방향을 따라 소정간격을 두고 배열된 수평롤러쌍으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 수평식 연속주조장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 다단성형롤러쌍이 4단의 성형롤러쌍(11A~11D)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수평식 연속주조장치.
  5. 제1항에 있어서, 수평원형롤러쌍의 간격을 소정의 간격으로 조절하기 위한 조절수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 수평식 연속주조장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 압착수단(10A~10D)이 원형빌렛(5)의 바깥원주면에 대해 각각의 원형롤러쌍을 압착하도록 작동하는 것을 특징으로 하는 수평식 연속주조장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 압착수단(10A~10D)이 유압실린더 조립체로 이루어진 것을 특징으로 하는 수평식 연속주조장치.
  8. 제3항에 있어서, 상기 다단성형롤러쌍이 5단의 성형롤러쌍(11A~11E)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수평식 연속주조장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 구동수단(12A~12D)이 원형롤러쌍에 자동할 수 있게 연결된 감속수단(17A~17D)과 이 감속수단에 작동할 수 있게 연결된 구동모우터수단(18A~18D)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수평식 연속주조장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 수평롤러쌍으로 압착시키고자 하는 원형빌렛의 측면에 해당하는 부분에 가열수단(23A~23D)이 배열된 것을 특징으로 하는 수평식 연속주조장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 가열수단(23A~23D)이 중유버어너로 이루어진 것을 특징으로 하는 수평식 연속주조장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 가열수단(23A~23D)이 전자기 유도코일조립체로 이루어진 것을 특징으로 하는 수평식 연속주조장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 수평롤러쌍(11A~11D)이 원형빌렛(5)의 비고형화부분을 압착하기에 적당한 부분에 배열된 것을 특징으로 하는 수평식 연속주조장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 압연기(4)를 거쳐나온 얇은 판형의 빌렛을 소정길이로 절단하기 위한 컷터(7)와 이 컷터(7)에서 절단된 빌렛을 냉각시키기 위한 냉각대(9)를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 수평식 연속주조장치.
  15. 턴디쉬(101)속에 용탕재가 저장되어 있고 이 턴디쉬(2)에 원형빌렛(105)을 주조하기 위한 브레이크링(102)이 긴밀하게 결합되어 있는 수평식 연속주조장치에 있어서, 상기 턴디쉬(101) 또는 금형(103)이 지상에 설치되고, 이 턴디쉬(101) 또는 금형(103)의 하류측에 금형(103)에서 이송되어 나온 빌렛을 단속적으로 압연하기 위한 압연기(104)가 배치되며, 주조작업이 이루어지지 않을 때 빌렛(105)의 주조방향을 따라 보우기(111)가 바닥위에서 이동할 수 있게 배치되어 있는 한편, 상기 보우기(111)에 프레임(11a)이 구비되고, 상기 보우기(111)의 프레임에는 성형수단(110)이 배치되어 있으며, 상기 압연기(104)는 빌렛위에 설치된 상태에서 주조방향을 따라 이동하도록 되어 있고, 주조방향을 따라 이동하는 보우기수단의 위치를 감지하기 위한 위치감지수단(123)이 배열된 것을 특징으로 하는 수평식 연속주조장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 성형수단(110)이 빌렛의 전체둘레면을 둘러싸도록 프레임에 배치되어 있는 4개의 성형롤러유니트(110A~110D)로 이루어진 것을 특징으로 하는 수평식 연속주조장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 4개의 성형롤러유니트(110A~110D)로 된 2쌍의 성형롤러기가 빌렛이송방향을 따라 프레임의 전·후 부분에 설치된 것을 특징으로 하는 수평식 연속주조장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 금형(103)이 거의 4각 단면으로된 빌렛을 성형시키기 위한 주조캐비티를 갖추고, 상기 금형(103)에서 이송되어 나온 사각빌렛(105)이 성형롤러유니트(110A~110D)에 의해 단속적인 압연과정을 거쳐 소정형태의 빌렛으로 성형시키도록 된 것을 특징으로 하는 수평식 연속주조장치.
  19. 제15항에 있어서, 상기 성형수단(110)이 성형압착수다(113)을 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 수평식 연속주조장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 성형압착수단(113)이 압착실린더조립체(113A~113D)로 이루어진 것을 특징으로 하는 수평식 연속주조장치.
  21. 제19항에 있어서, 상기 보우기프레임(111a)의 상·하부지지롤러(106a,106b)가 배치되고,상기 상부 지지롤러(106a)에는 압착수단이 구비된 것을 특징으로 하는 수평식 연속주조장치.
  22. 용탕재가 저장되어 있는 턴디쉬와 이 턴디쉬에 긴밀하게 결합되어 있는 금형을 이용하여 수행하는 수평식 연속주조방법에 있어서, 상기 턴디쉬(2)로부터 금형(3)속으로 용탕을 이송시키는 공정과, 상기 금형(3)속에서 거의 원형단면을 갖는 원형빌렛을 주조성형시키는 단계, 상기 금형에서 빠져나온 원형빌렛구조물을 금형의 하류쪽을 향한 원형주조방향을 따라 여러단계에 걸쳐서 소정의 얇은 판형태의 두께를 갖는 빌렛으로 압착성형시키는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수평식 연속주조방법.
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