WO2016195454A1 - 응고 장치 - Google Patents

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WO2016195454A1
WO2016195454A1 PCT/KR2016/006000 KR2016006000W WO2016195454A1 WO 2016195454 A1 WO2016195454 A1 WO 2016195454A1 KR 2016006000 W KR2016006000 W KR 2016006000W WO 2016195454 A1 WO2016195454 A1 WO 2016195454A1
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WO
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section
roller
average
metal plate
roller pitch
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/006000
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English (en)
French (fr)
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배일신
이상현
김성연
정희태
한병하
황종연
신민철
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주식회사 포스코
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Publication date
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Priority to JP2017562589A priority patent/JP2018516175A/ja
Publication of WO2016195454A1 publication Critical patent/WO2016195454A1/ko

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/128—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for removing
    • B22D11/1287—Rolls; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/1206—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for plastic shaping of strands
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/128—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for removing
    • B22D11/1282—Vertical casting and curving the cast stock to the horizontal

Definitions

  • the present invention relates to a solidification apparatus for producing a steel sheet by continuously solidifying molten metal.
  • an apparatus for continuously solidifying molten metal is composed of a mold into which the molten metal enters, and a plurality of roller rows arranged successively on the discharge side of the mold.
  • a plurality of roller rows are provided in segments.
  • the molten metal surface is solidified in the mold, and the inside of the mold is not in progress of solidification, that is, exits to the semi-solidification state and passes through the roller rows, and gradually solidifies inward and completely solidifies, and then leaves the apparatus.
  • the diameter of the roller located below is generally larger.
  • the roller pitch which is the distance between the centers of two adjacent rollers in the advancing direction of the metal plate, also increases.
  • the roller in contact with the surface of the metal plate suppresses the phenomenon that the metal plate swells outward due to the internal melt pressure.
  • the roller pitch is increased, the section between the roller and the roller does not contact the metal plate is widened. This is somewhat bloated.
  • the amount of swelling of the coagulation layer may be periodically increased or decreased, and it is estimated that this phenomenon causes fluctuations in the height of the melt surface.
  • this phenomenon causes a change in the volume of the reaction solid metal plate, and progresses between the rollers in this state, causing a periodic height variation of the molten surface in the mold.
  • this period of height fluctuation of the molten surface is closely related to the roller pitch spacing.
  • the height fluctuation of the molten metal surface has a tendency of increasing the molten metal surface height variation as the metal plate traveling speed increases and the roller pitch increases, the exact mechanism of the mechanism is not known.
  • the work is performed in a manner of limiting the moving speed of the metal plate within the allowable limit of the fluctuation of the height of the molten surface, thereby reducing the productivity of the metal plate.
  • One embodiment of the present invention avoids the repeatability of the roller pitch in addition to changing the arrangement of the rollers in order to reduce the periodic fluctuations of the molten surface, thereby making the height variation of the molten surface relatively insensitive to the moving speed of the metal plate. It is an object of the present invention to provide a coagulation apparatus that significantly increases the moving speed of the metal plate and further increases the productivity of the metal plate.
  • the solidification apparatus is a solidification apparatus for producing a solidified metal plate from molten metal, including a roller row disposed along the traveling direction of the metal plate, when the roller row is divided into a plurality of sections, In one section, the average of the roller pitches, which is the distance between the centers of two rollers adjacent in the advancing direction of the metal plate, is smaller than the average of the roller pitches in the preceding section.
  • the average of the roller pitch in any one section may be smaller than the average of the roller pitch in the trailing section.
  • the section may be a space having at least four roller pitches.
  • the section may be a space partitioned including a roller disposed at a length of 1m or more.
  • section may be a space divided into physical partitions.
  • the physical partition may be a segment unit.
  • the section may be a space between one driving roll and the next driving roll.
  • the difference between the average of the roller pitch in any one section and the average of the roller pitch in the preceding section may be 10mm or more.
  • the difference in the roller pitch average may be 20mm or more.
  • the moving speed of the metal plate may be 4m / min or more.
  • the section includes a horizontal section for transporting the metal plate horizontally, and a curved section that is arranged to be curved at a predetermined curvature between the outlet and the horizontal section of the mold discharging the molten metal, the outlet and the curved It may include an inflection section provided in at least one of the section or the curved section and the horizontal section and arranged at different curvatures.
  • the apparatus may further include a vertical section connected to the outlet to vertically transfer the metal plate and connected to the curved section.
  • the average of the roller pitch of the interval may be defined by the following equation (1).
  • N is the number of roller pitches defined in the section
  • k is the section number
  • i is the serial number of the roller pitch appearing in the section k.
  • the solidification length of the metal plate may be defined by the following equation (2).
  • L is the solidification completion length of the metal plate (mm)
  • V is the progress rate per minute (mm / min) of the metal plate
  • H is the thickness of the metal plate
  • K is the solidification constant (mm / min 1/2 ) of 20 to 30.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram briefly showing a progress state of a metal plate.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a coagulation apparatus according to one embodiment of the present invention.
  • Figure 3 (a) to (c) is a simplified diagram showing the roller row of the solidification apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a graph showing the average of the roller pitch for each section and the average of the roller pitch for each section of the solidification apparatus according to an embodiment of the present embodiment.
  • 5 is a view showing the relationship between the solidification length, the speed, the thickness of the metal plate in one embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a graph showing the average of the roller pitch for each section of the solidification apparatus according to an embodiment of the present embodiment.
  • Figure 2 is a schematic diagram of a solidification apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a simplified diagram showing the roller row of the solidification apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the solidification apparatus 10 cools the mold 20 for cooling the molten metal Y supplied from the tundish 1 and discharging the molten metal Y to the initial solidified metal plate B. It may include.
  • the mold 20 has a cooling means therein, so that the molten metal in contact with the mold 20 starts cooling from the surface and is discharged in the form of a metal plate B, and the surface solidified with the metal plate B.
  • the interior of the can be discharged unconsolidated.
  • the discharge side of the mold 20 may include a row of rollers arranged along the traveling direction of the metal plate to guide the movement of the metal plate (B) discharged in a semi-solidified state, such a roller row is associated with the drive unit
  • the transfer unit 30 can be configured.
  • the transfer part 30 cools and solidifies the metal plate B in a reaction state and transfers it to a subsequent process.
  • the transfer unit 30 may be divided into a plurality of sections according to the average roller pitch of the roller row.
  • the section may be a space having at least four roller pitches. That is, the section may be a space including five rollers, and may be defined as a space having at least four roller pitches, which are distances between the centers of these rollers.
  • the roller pitch is an important factor causing the height variation of the molten surface, and the interval is preferably defined for the roller pitch rather than the number of rollers.
  • the average value of the roller pitches of each section may be represented by the following equation (1).
  • N is the number of roller pitches defined in the section
  • k is the section number
  • i is the serial number of the roller pitch appearing in the section k.
  • each section is defined as a space having at least four roller pitches, but the roller arrangements of opposite symmetric sections in each section need not be identically arranged and need to be defined as the same section. There is no, it is preferred to be defined as each independent interval.
  • each section is defined as a space having at least four roller pitches, but the definition of the section is not limited and may be defined as sections along the length.
  • the section may be a space partitioned including a roller disposed at a length of 1m or more.
  • the section when each section is less than 1m, the height fluctuation of the molten surface is not easily exhibited with the rollers arranged very closely.
  • the section may be limited to a space partitioned including a roller disposed at a sufficient length in the range allowed by the equipment conditions.
  • the section may be defined as a space that is physically partitioned.
  • the physically partitioned space may be a space partitioned by segment, as shown in FIG. 3B.
  • the segment may be provided with a plurality of rollers for guiding the movement of the metal plate, and these rows of rollers may be physically partitioned to enable exchange, replacement, etc. by the segments.
  • the space physically partitioned may be a space between one driving roll and the next driving roll in addition to the segment.
  • the drive roll may be provided in the segment, for example, the drive roll may be provided in the center of the segment.
  • the segment may include a plurality of roller rows in addition to the driving roll.
  • the space between one driving roll and the next driving roll may be a space between the driving roll of the preceding segment and the driving roll of the following segment, and as a space between the driving rolls of the structure provided in various forms besides the segment unit.
  • a plurality of roller rows may be arranged in this space.
  • the roller train divided into a plurality of sections may have an average roller pitch, which is a distance between the centers of two rollers adjacent in the advancing direction of the metal in a normal section, greater than or equal to the roller pitch average in the preceding section.
  • the average of the roller pitch which is the distance between the centers of two rollers neighboring in the advancing direction of the metal plate
  • the average roller pitch which is the distance between the centers of two rollers neighboring in the advancing direction of the metal plate in one section, may be smaller than the average roller pitch in the preceding section.
  • the average of the roller pitch which is the distance between the centers of two adjacent rollers in the advancing direction of the metal plate, is smaller than the average of the roller pitches in the preceding section
  • the average of the roller pitches in the following section may be smaller.
  • the roller pitch average of each section may appear as shown in the graph shown in FIG. 4 is a graph showing the average of the roller pitch for each section and the average of the roller pitch for each section of the solidification apparatus according to an embodiment of the present embodiment.
  • the x axis represents a section and the y axis represents a roller average pitch.
  • roller pitch average of any one section when the roller pitch average of any one section is reduced to less than 10mm than the roller pitch average of the preceding section, it does not affect the height variation of the molten surface in the mold.
  • roller pitch average of any one section is reduced to 10 mm or more than the roller pitch average of the preceding section, it is possible to mitigate the height variation of the molten surface in the mold.
  • the circumferential speed is about 0.5 m / min. Can be improved. That is, in the case of the prior art, if the circumferential speed was 6.5 m / min, it can be seen that after the roller pitch average is reduced by applying the present technology, the circumferential speed increases to 7.0 m / min.
  • the degree of alleviating the height variation of the molten metal surface in the mold can be further improved.
  • the circumferential speed is about 1.5m / min.
  • the circumferential speed was 7.0 m / min. It can be seen that.
  • the roller pitch average is 20 mm or more with respect to the roller pitch average of the preceding section.
  • the upper limit of the roller pitch average may be determined according to the allowable load of the equipment.
  • the reduction of the average roller pitch is increased, a large load may be transmitted to the drive system for supporting the roller and the bearing structure, and thus, the reduction of the roller pitch average may depend on the load that such equipment can withstand. This can be determined.
  • the average of the roller pitch in any one section may be smaller than the average of the roller pitch in the preceding section, thereby alleviating the height variation of the molten surface in the mold.
  • the average of the roller pitch in the following section may increase again.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a solidification length, a speed, and a thickness of a metal plate in an embodiment of the present invention.
  • the length required to completely solidify the metal plate B may be shortened as the moving speed of the metal plate B is increased.
  • the section in which the roller pitch average is smaller than the preceding section may exist within the length before the metal plate b completely solidifies, and thus the height difference from the molten surface in the mold before the metal plate B completely solidifies.
  • the maximum length of the section in which the inverted section is formed in which the roller pitch average is smaller than the preceding section is equal to the length required for the metal plate B to solidify, and this length is the moving speed V of the metal plate B.
  • Equation 2 Can be defined by Equation 2 as a function.
  • L is the solidification completion length of the metal plate (mm)
  • V is the progress rate per minute (mm / min) of the metal plate
  • H is the thickness of the metal plate
  • K is the solidification constant (mm / min 1/2 ) of 20 to 30.
  • the molten surface in the mold as the average of the roller pitch which is the distance between the centers of two rollers adjacent in the advancing direction of the metal plate in one section, is arranged to be smaller than the roller pitch average in the preceding section. It is possible to mitigate the height fluctuations of, thereby moving the metal plate can be maintained at more than 4m / min.
  • the transfer unit 30 the vertical section 100 is vertically connected to the outlet side of the mold 20, the horizontal section 300 connected to the subsequent process, and vertical It may be divided into a curved section 200 which is arranged to be curved between the section 100 and the horizontal section 300.
  • At least one of the vertical section 100 and the curved section 200, the curved section 200, and the horizontal section 300 may be provided with an inflection section 400 that is bent at a different slope.
  • the transfer unit 30 may be provided with at least one segment in the vertical section 100, neighboring the inflection section 400 disposed between the vertical section 100 and the curved section 200 in the advancing direction of the metal plate.
  • the average of the roller pitches which is the distance between the centers of one or two rollers, may be arranged smaller than the average of the roller pitches in the preceding section.
  • the average of the roller pitch may increase again.
  • the transfer part 30 is described as being divided into a vertical section 100, a curved section 200, and a horizontal section 300, but the transfer section 30 may be formed of only the vertical section 100.
  • the curved section 200 without the vertical section 100 is directly connected to the outlet of the mold 20, it is also possible to include a horizontal section (300).
  • the inflection section 400 may not include a separate inflection section 400 when the inclination of the curved section is variable or the inclination of the curved section 200 is kept constant.
  • a section in which the average of the roller pitches becomes smaller than the average of the roller pitches in the preceding section may be present two or more times, thereby increasing the degree of alleviating the height variation of the molten metal surface in the mold.
  • the height fluctuation phenomenon of the molten surface in the mold 20 is intensified as the traveling speed of the metal plate B increases, and the longer the arrangement in which the roller pitch average of the roller increases constantly is repeated. Therefore, if the roller pitch average of the roller is constantly increased and the repeatability is minimized, the height fluctuation of the molten metal surface can be insensitive from the influence of the moving speed of the metal plate (B). If maintained at the same level as the result it can increase the speed of the metal plate (B).
  • FIG. 6 is a graph showing the average of the roller pitch for each section of the solidification apparatus according to an embodiment of the present embodiment.
  • the x axis represents a section and the y axis represents a roller average pitch.
  • the roller pitch average of any one section is less than 10 mm relative to the roller pitch average of the preceding preceding section, and the roller pitch average of the following section is slightly increased, although When the sum of the reduction degree with the roller pitch average is 10 mm or more, the degree which alleviates the height fluctuation of the molten metal surface in a mold can be improved.
  • the roller pitch average between D3 and D4 may decrease by 8 mm.
  • the reduction degree of the roller pitch average between each section is less than 10mm, only the average reduction degree of the roller pitch between each adjacent section can not obtain a significant result of alleviating the height variation of the molten metal surface in the mold.
  • the sum of the roller pitch average reduction between D1 and D4 may be 12 mm, which is a reduction degree of the roller pitch average of 10 mm or more as a whole, thereby alleviating the height variation of the molten metal surface in the mold.
  • roller pitch average may be decreased in the preceding section (eg, the section between D1 and D4) and then increased again in the following section (eg, after the section D5).

Abstract

본 발명의 일 실시예는 용탕면의 높이 변동이 금속판의 진행속도에 상대적으로 둔감하게 하여 금속판의 진행속도를 현저히 증가시키고 나아가 금속판의 생산성을 높이는 응고 장치를 제공하는 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 응고 장치는 용융 금속으로부터 응고된 금속판을 제조하는 응고 장치로서, 상기 금속판의 진행방향을 따라서 배치되는 롤러열을 포함하며, 상기 롤러열을 복수의 구간으로 구분하였을 때, 어느 한 구간에서 상기 금속판의 진행방향으로 이웃한 두 롤러의 중심간 거리인 롤러 피치의 평균이 선행 구간에서의 롤러 피치 평균보다 작다.

Description

응고 장치
본 발명은 용융 금속을 지속적으로 응고시켜 강판을 제조하는 응고 장치에 관한 것이다.
일반적으로 용융 금속을 지속적으로 응고시키는 장치는 용융 금속이 진입되는 형틀과, 이 형틀의 배출측에 연이어 배치되는 다수의 롤러열로 구성된다. 통상 다수의 롤러열은 세그먼트 단위로 제공된다.
한편, 용융 금속은 형틀에서 표면은 응고되고, 내부는 응고가 진행되지 않은 상태, 즉 반 응고 상태로 빠져나와 롤러열 사이로 통과하면서 점차 내부로 응고가 진행되며 완전히 응고된 후, 장치를 벗어나게 된다.
이때, 용융 금속이 응고되며 형성되는 금속판은 롤러열 사이를 통과할 때, 상당기간 반응고 상태이기 때문에 금속판 내부에는 용융 상태의 금속이 그대로 남아 있다. 따라서, 금속판 내부에는 형틀내 용탕면과의 높이 차이에 의한 상당한 압력이 작용하며, 이 하중을 견딜 수 있도록 롤러와 롤러 베어링과 롤러 지지 구조물이 설계된다.
또한, 금속판이 아래로 진행할수록 용탕면과의 높이 차에 의한 압력이 증가하므로 통상적으로 아래에 위치한 롤러일수록 직경이 크다. 또한, 직경이 크면 금속판의 진행방향으로 이웃한 두 롤러의 중심간 거리인 롤러 피치(roller pitch)도 커진다.
한편, 금속판 표면과 접촉한 롤러는 금속판이 내부 용탕 압력으로 인하여 바깥쪽으로 부풀어 오르는 현상을 억제하고 있으며, 이때 롤러 피치가 커지면 롤러와 롤러 사이에서 금속판과 롤러가 접촉하지 않는 구간이 넓어지게 되어 금속판 표면이 다소 부풀어 오르게 된다.
즉, 도 1을 참고하면, 금속판은 롤러 사이를 통과하는 과정에서, 롤러가 닿지 않는 부분은 압력으로 인하여 응고층이 조금씩 부풀어 오른다.
따라서, 응고층이 부풀어 오르는 것을 방지하기 위해서는 가능하면 롤러를 촘촘히 배열하여 롤러 피치를 최소화하는 것이 바람직하다.
한편, 응고층이 부풀어 오르는 현상의 발생시, 응고층이 부풀어 오르는 양이 주기적으로 증감될 수 있으며, 이러한 현상으로 인해 용탕면의 높이 변동을 야기하는 것으로 추정되고 있다. 또한, 이러한 현상은 반응고 금속판 내부의 용적에 변화를 일으키며, 이러한 상태로 롤러 사이를 진행하므로 형틀내 용탕면의 주기적 높이 변동을 야기한다.
이러한 용탕면의 높이 변동의 주기는, 롤러 피치 간격과 밀접히 연관된다는 점이 관찰된다. 이와 같이, 용탕면의 높이 변동은 금속판 진행속도가 클수록, 그리고 롤러 피치가 클수록 용탕면 높이 변동이 커지는 경향이 경험적으로 알려져 있으나 그 정확한 상호 메커니즘(Mechanism)은 밝혀진 바 없다.
한편, 용탕면의 높이 변동이 허용 한계를 초과하게 되면, 불균일한 응고 현상이 발생하여 품질에 악영향을 미칠 뿐만 아니라, 심한 경우 응고층의 취약 부분이 찢어지면서 미응고 용융 금속이 외부로 누출되어 생산이 중단되고, 생산 설비가 손상되는 등의 심각한 피해를 줄 수 있다.
따라서 많은 경우 용탕면의 높이 변동의 허용 한계 내에서 금속판의 진행 속도를 제한하는 방식으로 작업이 이루어지고 있으며, 이에 따라 금속판의 생산성을 저하시키는 요인이 되고 있다.
본 발명의 일 실시예는 용탕면의 주기적 변동을 감소시키기 위해 롤러의 배열 구조를 바꾸는 것 외에도 롤러 피치의 반복성을 회피토록 하며, 이에 따라 용탕면의 높이 변동을 금속판의 진행속도에 상대적으로 둔감하게 하여 금속판의 진행속도를 현저히 증가시키고 나아가 금속판의 생산성을 높이는 응고 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 응고 장치는 용융 금속으로부터 응고된 금속판을 제조하는 응고 장치로서, 상기 금속판의 진행방향을 따라서 배치되는 롤러열을 포함하며, 상기 롤러열을 복수의 구간으로 구분하였을 때, 어느 한 구간에서 상기 금속판의 진행방향으로 이웃한 두 롤러의 중심간 거리인 롤러 피치의 평균이 선행 구간에서의 롤러 피치 평균보다 작다.
또한, 상기 어느 한 구간에서의 롤러 피치의 평균이 후행 구간에서의 롤러 피치 평균보다 작을 수 있다.
여기서, 상기 구간은 상기 롤러 피치의 개수가 적어도 4개인 공간일 수 있다.
또한, 상기 구간은 1m 이상의 길이에 배치되는 롤러를 포함하여 구획되는 공간일 수 있다.
또한, 상기 구간은 물리적 구획으로 구분되는 공간일 수 있다.
바람직하게는 상기 물리적 구획은 세그먼트 단위일 수 있다.
또한, 상기 구간은 한 구동롤과 다음 구동롤 사이의 공간일 수 있다.
또한, 상기 어느 한 구간에서 롤러 피치의 평균과 선행 구간에서의 롤러 피치 평균의 차이는 10mm 이상일 수 있다.
바람직하게는 상기 롤러 피치 평균의 차이는 20mm 이상일 수 있다.
또한, 상기 금속판의 이동 속도는 4m/min 이상일 수 있다.
또한, 상기 구간은 상기 금속판을 수평으로 이송하는 수평구간과, 상기 용융 금속이 배출되는 형틀의 출구와 상기 수평구간 사이에 소정의 곡률로 만곡되게 배치되는 만곡구간을 포함하고, 상기 출구와 상기 만곡구간 또는 상기 만곡구간과 상기 수평구간 사이 중 적어도 하나에 제공되며 서로 다른 곡률로 배치되는 변곡구간을 포함할 수 있다.
또한, 상기 출구와 수직하게 연결되어 상기 금속판을 수직으로 이송하며 상기 만곡구간과 연결되는 수직구간을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 구간의 롤러 피치의 평균은 하기 수학식 1에 의해 정의될 수 있다.
수학식 1:
Figure PCTKR2016006000-appb-I000001
여기서, N은 해당구간에서 정의된 롤러 피치들의 개수이고, k는 구간 번호이며, i는 k구간에 나타나는 롤러 피치의 일련번호이다.
또한, 상기 롤러 피치의 평균이 선행구간에서의 롤러 피치 평균보다 작아지는 구간은 상기 금속판이 응고되는 길이 내에 존재하고, 상기 금속판의 응고 길이는 하기 수학식 2에 의해 정의될 수 있다.
수학식 2:
Figure PCTKR2016006000-appb-I000002
여기서, L: 금속판의 응고 완료 길이(mm), V: 금속판의 분당 진행속도(mm/min), H: 금속판의 두께, K: 20 내지 30의 응고 상수(mm/min1/2)이다.
또한, 상기 롤러 피치의 평균이 선행구간에서의 롤러 피치 평균보다 작아지는 구간이 2번 이상 존재할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 형틀 내 용탕면의 높이 변동에 대한 금속판의 진행 속도의 영향을 둔감하게 할 수 있고, 이에 따라 금속판의 진행 속도를 현저히 증가시킬 수 있다.
도 1은 금속판의 진행 상태를 간략하게 도시한 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 응고 장치의 개략도.
도 3의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 응고 장치의 롤러열을 도시한 간략도.
도 4는 본 실시예의 일 실시예에 따른 응고 장치의 구간별 롤러 피치의 평균과 종래의 구간별 롤러 피치의 평균을 도시한 그래프.
도 5는 본 발명의 일 실시예에서 금속판의 응고길이와 속도, 두께에 대한 관계를 도시한 도면.
도 6은 본 실시예의 일 실시예에 따른 응고 장치의 구간별 롤러 피치의 평균을 도시한 그래프.
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 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 응고 장치의 개략도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 응고 장치의 롤러열을 도시한 간략도이다.
도 2와 도 3을 참고하면, 본 실시예에서 응고 장치(10)는 턴디쉬(1)로부터 공급된 용융 금속(Y)을 냉각하여 초기 응고된 금속판(B)으로 배출하는 형틀(20)을 포함할 수 있다.
여기서, 형틀(20)은 내부에 냉각수단이 구비되며, 이에 따라 형틀(20)과 접촉하는 용융 금속은 표면부터 냉각이 시작되며 금속판(B) 형태로 배출되고, 금속판(B)으로 응고된 표면의 내부는 미응고된 상태로 배출될 수 있다.
또한, 이 형틀(20)의 배출측에는 반 응고 상태로 배출되는 금속판(B)의 이동을 안내하기 위해 금속판의 진행방향을 따라서 배치되는 롤러열을 포함할 수 있으며, 이러한 롤러열은 구동부와 연계되어 이송부(30)를 구성할 수 있다.
이송부(30)는 반응고 상태의 금속판(B)을 냉각하여 응고시키며 후속 공정으로 이송한다.
본 실시예에서 이송부(30)는 롤러열의 롤러 피치 평균에 따라 복수의 구간으로 구분될 수 있다.
여기서, 도 3의 (a)를 참고하면, 구간은 롤러 피치의 개수가 적어도 4개인 공간일 수 있다. 즉, 구간은 5개의 롤러를 포함하는 공간일 수 있으며, 이들 롤러의 중심간 거리인 롤러 피치가 적어도 4개를 갖는 공간으로 정의될 수 있다. 본 실시예에서 롤러 피치는 용탕면의 높이 변동을 일으키는 중요한 인자로, 구간은 롤러의 개수에 대한 정의보다는 롤러 피치에 대해 정의되는 것이 바람직하다.
또한, 각 구간의 롤러 피치들의 평균값은 다음의 수학식 1로 표시될 수 있다.
Figure PCTKR2016006000-appb-M000001
여기서, N은 해당구간에서 정의된 롤러 피치들의 개수이고, k는 구간 번호이며, i는 k구간에 나타나는 롤러 피치의 일련번호이다.
한편, 본 실시예에서, 각 구간은 적어도 4개의 롤러 피치를 갖는 공간으로 정의되고 있으나, 각 구간에서 맞은편의 대칭되는 구간의 롤러 배열은 동일하게 배열될 필요는 없으며, 동일한 구간으로 정의할 필요는 없으며, 이에 각각의 독립적인 구간으로 정의되는 것이 바람직하다.
더불어, 본 실시예에서 각 구간은 적어도 4개의 롤러 피치를 갖는 공간으로 정의되고 있으나, 구간에 대한 정의는 한정되지 않으며 이외에도 길이에 따라 구간으로 정의되는 것도 가능하다.
즉, 본 실시예에서 구간은 1m 이상의 길이에 배치되는 롤러를 포함하여 구획되는 공간일 수 있다.
본 실시예에서 각 구간은 1m 미만일 경우, 롤러가 상당히 촘촘히 배열된 상태로 용탕면의 높이 변동이 쉽게 나타나지 않는다. 한편, 본 실시예에서 구간은 설비 조건이 허용하는 범위에서 충분한 길이에 배치되는 롤러를 포함하여 구획되는 공간으로 한정될 수 있다.
한편, 구간은 물리적으로 구획되는 공간으로 정의되는 것도 가능하다.
일례로, 물리적으로 구획되는 공간은, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 세그먼트 단위로 구획되는 공간일 수 있다. 세그먼트에는 금속판의 이동을 안내하는 다수의 롤러가 제공될 수 있으며, 이들 롤러열은 세그먼트에 의해 교환, 교체 등이 가능하게 물리적으로 구획될 수 있다.
또한, 도 3의 (c)를 참고하면, 물리적으로 구획되는 공간은, 세그먼트 외에도 한 구동롤과 다음 구동롤 사이의 공간일 수 있다.
통상 세그먼트에는 하나의 구동롤이 제공될 수 있으며, 예컨대 세그먼트의 중앙부에 구동롤이 제공될 수 있다. 또한, 세그먼트는 구동롤 외에도 다수의 롤러열을 포함할 수 있다. 여기서, 한 구동롤과 다음 구동롤 사이의 공간은, 선행하는 세그먼트의 구동롤과 후행하는 세그먼트의 구동롤 사이의 공간일 수 있으며, 세그먼트 단위외에도 다양한 형태로 제공되는 구조물의 구동롤 사이의 공간으로 구획되는 공간으로, 이 공간에는 다수의 롤러열이 배치될 수 있다.
이와 같이, 복수의 구간으로 구분된 롤러열은 통상의 구간에서 금속의 진행방향으로 이웃한 두 롤러의 중심간 거리인 롤러 피치의 평균이 선행구간에서의 롤러 피치 평균보다 크거나 같을 수 있다.
이는 금속판(B)이 진행되는 롤러열을 후행구간으로 갈수록 용탕면/금속판(B)의 높이차에 의해 하중이 증가하므로, 이에 따라 롤러열에 작용하는 압력도 증가하게 된다.
한편, 본 실시예에서 복수의 구간 중 어느 한 구간에서는 금속판의 진행방향으로 이웃한 두 롤러의 중심간 거리인 롤러 피치의 평균이 선행구간에서의 롤러 피치 평균보다 작을 수 있다.이러한 롤러열은 복수의 구간으로 구분하였을 때, 어느 한 구간에서 금속판의 진행방향으로 이웃한 두 롤러의 중심간 거리인 롤러 피치 평균이 선행구간에서 롤러 피치 평균보다 작을 수 있다.
바람직하게는, 어느 한 구간에서는 금속판의 진행방향으로 이웃한 두 롤러의 중심간 거리인 롤러 피치의 평균이 선행구간에서의 롤러 피치 평균보다 작은 경우, 후행 구간에서의 롤러 피치의 평균보다 작을 수 있다.
즉, 어느 한 구간에서의 롤러 피치의 평균은 선행구간 및 후행구간의 롤러 피치의 평균보다 작게 역전되는 구간이 존재할 수 있다.
바람직하게는, 각 구간별 롤러 피치 평균은 도 4에 도시된 그래프와 같이 나타날 수 있다. 도 4는 본 실시예의 일 실시예에 따른 응고 장치의 구간별 롤러 피치의 평균과 종래의 구간별 롤러 피치의 평균을 도시한 그래프이다. 여기서, x축은 구간을 나타내고, y축은 롤러 평균 피치를 나타낸다.
도 4를 참고하면, 본 실시예에서 한 구간을 기준으로, 롤러 피치의 평균과, 그 선행 구간에서의 롤러 피치 평균의 차이는 10mm 이상일 경우, 주속을 높일 수 있는 유의미한 결과를 얻을 수 있다.
즉, 어느 한 구간의 롤러 피치 평균이 선행구간의 롤러 피치 평균보다 10mm 미만으로 감소될 경우, 형틀 내 용탕면의 높이 변동에 영향을 미치지 않는다.
한편, 어느 한 구간의 롤러 피치 평균이 선행구간의 롤러 피치 평균보다 10mm 이상으로 감소될 경우, 형틀 내 용탕면의 높이 변동을 완화할 수 있다.
예컨대, 한 구간을 기준으로, 롤러 피치의 평균이 그 선행 구간에서의 롤러 피치 평균에 비해 약 17mm 감소할 경우, 형틀 내 용탕면의 높이 변동이 완화됨에 따라 종래 기술 대비 주속을 0.5m/min 정도 향상시킬 수 있다. 즉, 종래 기술의 경우, 주속이 6.5m/min 이었다면, 본 기술의 적용하여 롤러 피치 평균을 감소된 후, 주속이 7.0m/min으로 증가함을 알 수 있다.
바람직하게는 한 구간의 롤러 피치 평균이 선행구간의 롤러 피치 평균에 대해 20mm 이상 감소될 경우, 형틀 내 용탕면의 높이 변동을 완화하는 정도를 더욱 크게 향상시킬 수 있다.
예컨대, 한 구간을 기준으로, 롤러 피치의 평균이 그 선행 구간에서의 롤러 피치 평균에 비해 약 38mm 감소할 경우, 형틀 내 용탕면의 높이 변동이 완화됨에 따라 종래 기술 대비 주속을 1.5m/min 정도 향상시킬 수 있다. 즉, 종래 기술의 경우 주속이 6.5m/min, 롤러 피치 평균의 감소폭이 약 1.7mm인 경우 주속이 7.0m/min 이었다면, 롤러 피치 평균에 비해 약 38mm 감소할 경우 주속은 8.0m/min으로 증가함을 알 수 있다.
따라서, 상기한 데이터를 참고하면 바람직하게는, 롤러 피치 평균이 선행구간의 롤러 피치 평균에 대해 20mm 이상인 것이 가장 바람직한 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
다만, 롤러 피치 평균을 감소되는 정도는 설비의 허용하중에 따라 상한값이 정해질 수 있다. 통상 롤러 피치 평균의 감소 정도를 크게 할 경우, 롤러를 지지하는 지지구조물 및 베어링 등의 구동계에 큰 하중이 전해질 수 있으며, 따라서 롤러 피치 평균의 감소는 이러한 설비가 견딜 수 있는 하중에 따라 감소폭의 상한이 정해질 수 있다.
이와 같이, 어느 한 구간에서의 롤퍼 피치의 평균은 선행구간에서의 롤러 피치 평균보다 작아질 수 있고, 이에 따라 형틀 내 용탕면의 높이 변동을 완화할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 어느 한 구간에서의 롤퍼 피치의 평균은 선행구간에서의 롤러 피치 평균보다 작아진 이후, 그 후행 구간에서의 롤러 피치의 평균은 다시 증가할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에서 금속판의 응고길이와 속도, 두께에 대한 관계를 도시한 도면이다.
도 5를 참고하면, 본 실시예에서 금속판(B)이 완전하게 응고하는데 필요한 길이는 금속판(B)의 이동속도를 증가시킴에 따라 짧아질 수 있다.
이와 같이 금속판(B)의 이동속도를 증가시키는 것이 가능한 이유는, 롤러 피치 평균이 선행 구간 보다 작아지는 구간으로 인해 금속판(B)이 완전하게 응고하기 전 용탕면의 높이 변동이 금속판의 진행속도에 상대적으로 둔감하게 발생하기 때문이다.
이와 같이, 롤러 피치 평균이 선행 구간 보다 작아지는 구간은 금속판(b)이 완전하게 응고하기 전의 길이내에 존재할 수 있으며, 이에 따라 금속판(B)이 완전하게 응고하기 전 형틀내 용탕면과의 높이 차이에 의해 발생하는 압력을 줄여 금속판(B)이 이동하는 과정에서 내부 용탕 압력으로 인하여 바깥쪽으로 부풀어 오르는 현상을 억제할 수 있다.
따라서, 본 실시예는 롤러 피치 평균이 선행 구간 보다 작아지는 역전구간이 형성되는 구간의 최대길이는 금속판(B)이 응고하는데 필요한 길이와 같으며, 이러한 길이는 금속판(B)의 이동속도(V)를 함수로 하는 수학식 2에 의해 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2016006000-appb-M000002
여기서, L: 금속판의 응고 완료 길이(mm), V: 금속판의 분당 진행속도(mm/min), H: 금속판의 두께, K: 20 내지 30의 응고 상수(mm/min1/2)이다.
바람직하게는, 본 실시예의 응고 장치는 어느 한 구간에서 상기 금속판의 진행방향으로 이웃한 두 롤러의 중심간 거리인 롤러 피치의 평균이 선행 구간에서의 롤러 피치 평균보다 작게 배열됨에 따라 형틀 내 용탕면의 높이 변동을 완화할 수 있으며, 이에 따라 금속판의 이동속도는 4m/min 이상으로 유지할 수 있다.
더불어, 본 실시예에서 이송부(30)는 도 2에 도시된 바와 같이, 형틀(20)의 출측과 수직하게 연결되는 수직구간(100)과, 후속공정과 연결되는 수평구간(300)과, 수직구간(100)과 수평구간(300) 사이에 만곡되게 배치되는 만곡구간(200)으로 구분될 수 있다.
이때, 수직구간(100)과 만곡구간(200), 만곡구간(200)과 수평구간(300) 사이 중 적어도 하나에는 다른 기울기로 굴곡되는 변곡구간(400)이 제공될 수 있다.
또한, 이송부(30)는 수직구간(100)에 적어도 하나의 세그먼트가 제공될 수 있고, 수직구간(100)과 만곡구간(200) 사이의 배치된 변곡구간(400)에는 금속판의 진행방향으로 이웃한 두 롤러의 중심간 거리인 롤러 피치의 평균이 선행 구간에서의 롤러 피치 평균보다 작게 배치될 수 있다.
이와 같이, 금속판의 진행방향으로 이웃한 두 롤러의 중심간 거리인 롤러 피치의 평균이 선행 구간에서의 롤러 피치 평균보다 작게 배치되는 역전구간 이후의 후행 구간에서는 롤퍼 피치의 평균은 다시 증가할 수 있다.
한편, 본 실시예에서 이송부(30)는 수직구간(100), 만곡구간(200), 수평구간(300)으로 구분되는 것으로 설명하고 있으나, 이송부(30)는 수직구간(100)만으로 형성되는 것도 가능하며, 수직구간(100) 없이 만곡구간(200)이 형틀(20)의 출구와 직접 연결되며 수평구간(300)을 포함하여 형성되는 것도 가능하다. 또한, 변곡구간(400)은 굴곡되는 기울기가 가변되는 구간이나 만곡구간(200)의 기울기가 일정하게 유지될 경우 별도의 변곡구간(400)은 포함되지 않는 것도 가능하다.
또한, 바람직하게는 롤러 피치의 평균이 선행구간에서의 롤러 피치 평균보다 작아지는 구간은 2번 이상 존재할 수 있으며, 이에 따라 형틀 내 용탕면의 높이 변동을 완화하는 정도를 더욱 크게 할 수 있다.
형틀(20) 내 용탕면의 높이 변동 현상은 금속판(B)의 진행 속도가 클수록 심화되며, 롤러의 롤러 피치 평균이 일정하게 증가하는 배열이 오래 반복될수록 심화될 수 있다. 따라서, 롤러의 롤러 피치 평균이 일정하게 증가하며 배열되는 반복성을 최소화하면 용탕면의 높이 변동 현상을 금속판(B)의 진행속도의 영향으로부터 둔감하게 할 수 있으며, 이에 따라 용탕면의 높이 변동을 종래와 같은 수준으로 유지할 경우 결과적으로 금속판(B)의 진행 속도를 증가시킬 수 있다.
도 6은 본 실시예의 일 실시예에 따른 응고 장치의 구간별 롤러 피치의 평균을 도시한 그래프이다. 여기서, x축은 구간을 나타내고, y축은 롤러 평균 피치를 나타낸다.
도 6을 참고하면, 본 실시예에서 어느 한 구간의 롤러 피치 평균은, 직전 선행 구간의 롤러 피치 평균에 대한 감소 정도가 10mm 미만이고, 후행 구간의 롤러 피치 평균은 다소 증가하더라도, 그 후행 구간의 롤러 피치 평균과의 감소 정도의 합이 10mm 이상일 경우, 형틀 내 용탕면의 높이 변동을 완화하는 정도를 향상시킬 수 있다.
즉, 일정 구간 내에서 각각의 롤러 피치 평균이 10mm 이상으로 충분히 감소되지 않더라도, 전체적으로 연속되는 구간 내의 롤러 피치 평균의 합이 10mm 이상으로 감소되는 추세에 있을 경우, 형틀 내 용탕면의 높이 변동을 완화하는 유의미한 결과를 얻을 수 있다.
구체적으로, D1에서 D2 사이에서 롤러 피치 평균의 감소 폭이 8mm 이고, D2에서 D3 사이에 롤러 피치 평균이 4mm 증가한 후, D3에서 D4 사이의 롤러 피치 평균이 8mm 감소할 수 있다.
이때, 각 구간 사이의 롤러 피치 평균의 감소 정도는 10mm 미만으로, 각 인접 구간 사이의 롤러 피치 평균 감소 정도만으로는 형틀 내 용탕면의 높이 변동을 완화하는 유의미한 결과를 얻을 수 없다.
한편, D1에서 D4 사이의 롤러 피치 평균 감소의 합은 12mm일 수 있으며, 이는 전체적으로 롤러 피치 평균의 감소 정도가 10mm 이상으로, 형틀 내 용탕면의 높이 변동을 완화할 수 있다.
이와 같이, 롤러 피치 평균은 선행구간(예컨대, D1에서 D4 사이의 구간)에서는 감소된 이후, 다시 후행구간(예컨대, D5 이후 구간)에서는 다시 증가될 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.

Claims (15)

  1. 용융 금속으로부터 응고된 금속판을 제조하는 응고 장치로서,
    상기 금속판의 진행방향을 따라서 배치되는 롤러열을 포함하며
    상기 롤러열을 복수의 구간으로 구분하였을 때, 어느 한 구간에서 상기 금속판의 진행방향으로 이웃한 두 롤러의 중심간 거리인 롤러 피치의 평균이 선행 구간에서의 롤러 피치 평균보다 작은 응고 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 어느 한 구간에서의 롤러 피치의 평균이 후행 구간에서의 롤러 피치 평균보다 작은 응고장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 구간은 상기 롤러 피치의 개수가 적어도 4개인 공간인 응고 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 구간은 1m 이상의 길이에 배치되는 롤러를 포함하여 구획되는 공간인 응고 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 구간은 물리적 구획으로 구분되는 응고 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 물리적 구획은 세그먼트 단위인 응고 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 구간은 한 구동롤과 다음 구동롤 사이의 공간인 응고 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 어느 한 구간에서 롤러 피치의 평균과 선행 구간에서의 롤러 피치 평균의 차이는 10mm 이상인 응고 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 롤러 피치 평균의 차이는 20mm 이상인 응고 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 금속판의 이동 속도는 4 m/min 이상인 응고 장치.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 구간은
    상기 금속판을 수평으로 이송하는 수평구간과,
    상기 용융 금속이 배출되는 출구와 상기 수평구간 사이에 소정의 곡률로 만곡되게 배치되는 만곡구간을 포함하고,
    상기 출구와 상기 만곡구간 또는 상기 만곡구간과 상기 수평구간 사이 중 적어도 하나에 제공되며 서로 다른 곡률로 배치되는 변곡구간을 포함하는 응고 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 출구와 수직하게 연결되어 상기 금속판을 수직으로 이송하며 상기 만곡구간과 연결되는 수직구간을 더 포함하는 응고 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구간의 롤러 피치의 평균은 하기 수학식 1에 의해 정의되는 응고 장치.
    수학식 1:
    Figure PCTKR2016006000-appb-I000003
    여기서, N은 해당구간에서 정의된 롤러 피치들의 개수이고, k는 구간 번호이며, i는 k구간에 나타나는 롤러 피치의 일련번호.
  14. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤러 피치의 평균이 선행구간에서의 롤러 피치 평균보다 작아지는 구간은 상기 금속판이 응고되는 길이 내에 존재하고,
    상기 금속판의 응고 길이는 하기 수학식 2에 의해 정의되는 응고 장치.
    수학식 2:
    Figure PCTKR2016006000-appb-I000004
    여기서, L: 금속판의 응고 완료 길이(mm), V: 금속판의 분당 진행속도(mm/min), H: 금속판의 두께, K: 20 내지 30의 응고 상수(mm/min1/2).
  15. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤러 피치의 평균이 선행구간에서의 롤러 피치 평균보다 작아지는 구간이 2번 이상 존재하는 응고 장치.
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