KR100954797B1 - 쌍롤식 박판제조 장치의 에지댐 압하력 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쌍롤식 박판제조 장치에서 에지댐 압하력 제어 방법에 관한 것으로, 주조 개시 시점에서 에지댐에 가해지는 압하력을 가능한한 저감시킬 수 있는 쌍롤식 박판제조 장치에서 에지댐 압하력 제어 방법을 제공한다. 이를 위한 본 발명은 쌍롤식 박판제조 장치의 에지댐 압하력 제어 방법에 있어서, 주조 개시 직후의 압하력제어를 위치제어로 변경하여 일정한 마모율과 마모율 "0"으로 초당 1000회의 속도로 온-오프하는 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 박판의 품질을 향상시키는 동시에 고가의 에지댐을 장시간 사용할 수 있어 생산원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

박판 주조, 스트립 캐스팅, 에지댐, 압하력

Description

쌍롤식 박판제조 장치의 에지댐 압하력 제어 방법{Method of edge dam load controlling in twin roll strip caster}

본 발명은 쌍롤식 박판제조 장치의 에지댐 압하력 제어 방법에 관한 것으로, 특히, 주조초기 에지댐의 압하력 제어를 위치제어로 변경하여 에지댐에 가해지는 압하력(Process Load)을 최소화할 수 있는 쌍롤식 박판제조 장치의 에지댐 압하력 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 박판 주조(Strip Casting) 공정은 두 개의 회전하는 롤에 용강을 공급하여 그 용강으로부터 직접 수 ㎚ 정도의 박판을 연속적으로 제조하는 방법이다.

도 1은 종래의 박판 주조 공정의 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 박판 주조의 중요한 공정은 서로 반대 방향으로 회전하는 두 개의 롤, 즉, 고정롤(1)과 이동롤(2) 사이에 있는 섬프(9)에서 수행되는데, 턴디쉬(4)로부터 처음 용강이 침지노즐(5)을 통해서 두 개의 롤(1,2) 사이의 섬프(9)로 공급되면 이 용강은 0.2초 내에 리더 스트립과 두 롤(1,2) 사이에서 응고되어서 압하된다.

이때 용강과 응고되는 리더 스트립과 그 이후에 응고되어 따라나오는 박판은 롤 반발력(RSF)을 발생시킨다. 이 압하력은 롤 뒤편에 장착된 로드 셀(10)로 감지된다.

여기서, 두 롤(1,2)의 측면은 세라믹 에지 댐(8)으로 막혀있으며, 이는 용강이 롤(1,2)의 측면으로 유출되는 것을 방지하기 위함이다.

한편, 용강의 응고 능력은 주조 롤의 냉각능력에 비례한다. 또한, 응고 능력은 두 롤(1,2) 사이의 거리, 즉, 롤 갭, 롤의 주조 속도(회전 속도), 섬프(9) 내의 용강의 높이에 영향을 받는다. 여기서, 용강의 높이는 탕면 높이 검출 센서(7)를 이용하여 측정된다.

일반적으로 용강이 응고되면, 이는 롤 사이에서 압하력을 발생시킨다. 그리고 응고 압하율은 롤 갭 및 주조 속도에 영향을 받는다. 롤 갭은 거리 측정 장치(3)를 이용해서 측정한다.

예를 들면, 롤 갭이 너무 크거나 혹은 주조 속도가 너무 빠르면 응고점이 롤 닙의 중심선보다 더 밑으로 내려가게 되어 압하력이 점점 작아지게 되는데, 이는 용강의 미 응고 및 판 파단을 발생시킨다.

반대의 경우에는 응고점이 위로 상승하게 되고 높은 압하력을 발생시킨다. 그러므로 롤 갭, 주조 속도, 압하력은 박판의 응고성을 나타내는 대표적인 주조 파라미터들이다.

기본적으로 용강의 높이 제어는 고도의 정밀성과 안정성을 요구한다. 그러므로 용강의 높이는 주조 시작 직후부터 목표 값을 유지하는 것으로 간주한다. 따라 서 압하력은 롤 갭과 주조 속도 사이의 상호 관계에서 나타나는 결과로 볼 수 있다.

한편, 용탕으로부터 직접 박판을 주조하는 쌍롤형 박판 제조중 용강이 롤(1,2)의 측면으로 유출되는 것을 방지하기 위하여 두롤(1,2)의 측면에 세라믹 재질인 에지댐(8)을 설치하는데, 이 때 롤(1,2)의 측면과 에지댐(8) 사이에는 수십 ㎛ 정도의 간격만으로도 용강이 유입될 가능성이 있다.

일단 용강이 유입되면 이는 제조되는 주편 스트립의 측면 품질, 즉 에지 품질을 악화시켜 결과적으로는 상품성을 저하시킴은 물론 에지댐(8)의 세라믹을 비정상적으로 마모시켜서 정상적인 주조가 불가능하게 된다.

이런 문제를 해결하기 위해 에지댐의 효율적인 위치제어를 통하여 에지댐의 마모량 및 압하력을 보다 효율적으로 관리함으로써 롤의 측면과 에지댐 사이에 용강이 침투하지 않도록 제어한다.

여기서, 장시간의 주조를 성공적으로 달성하기 위해서는 주조시간에 따른 에지댐(8)의 마모량을 어떻게 제어하는가가 중요한 관건이며 경제성을 판단하는데도 가장 중요한 지표중의 하나이다.

또한, 장시간 주조를 목표로 하는 쌍롤형 박판 제조공정에서 에지댐의 효율적인 관리는 고품질의 박판을 생산하기 위한 중요한 목표임은 물론 마모량의 절감을 통해서 생산원가를 절감하는데도 핵심적인 역할을 하고 있다.

한편, 주조시작 시점에서 롤이 정지상태에서 회전을 시작하는 동시에 롤사이에 장착된 리더 스트립(Leader Strip)에 용강이 응고되어 롤 사이를 빠져나가는 등 외란에 의해서 에지댐에는 일시적으로 과다한 압력이 가해진다. 이 압력은 에지댐에도 영향을 미쳐서 주조초기부터 에지댐을 손상(chipping)시키는 역할을 하며, 이와 같이 에지댐이 손상되면 이는 장시간의 주조가 진행되는 동안 에지댐에 불안한 요소로 작용하게 되고, 때에 따라서는 용강이 침투하여 에지댐을 파손시키거나 스컬을 발생시키는 원인이 된다.

이와 같은 마모량의 절감 및 안정된 에지댐 제어를 위해서 주조시작 시점부터 에지댐을 위치제어를 이용한다.

그러나, 이와 같은 종래의 에지댐 제어 방법은 에지댐 마모제어에 필수적인 위치제어를 주조시작부터 실시하기 때문인데 이 시점에 에지댐에 가해지는 압하력이 일시적으로 크게 증가함으로 인해 주조중 에지댐 세라믹이 파손될 위험성이 존재하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 주조 개시 시점에서 에지댐에 가해지는 압하력을 가능한한 저감시킬 수 있는 쌍롤식 박판제조 장치에서 에지댐 압하력 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 쌍롤식 박판제조 장치의 에지댐 압하력 제어 방법에 있어서, 주조 개시 직후의 압하력제어를 위치제어로 변경하여 일정한 마모율과 마모율 "0"으로 초당 1000회의 속도로 온-오프하는 것을 특징 으로 한다.

바람직하게는 상기 위치제어 중 에지댐의 압하력을 측정하고, 상기 측정된 압하력이 기준값 이하의 상태가 일정시간 유지되면 상기 위치제어를 종료하고 압하력에 의한 마모 제어를 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 쌍롤식 박판제조 장치에서 에지댐 압하력 제어 방법은 주조 개시 직후의 압하력제어를 위치제어로 변경하여 고속으로 온-오프제어함으로써, 박판의 품질을 향상시키는 동시에 고가의 에지댐을 장시간 사용할 수 있어 생산원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 쌍롤식 박판제조 장치에서 에지댐 압하력 제어 방법은 주조 개시 직후에 실시되는 압하력 제어를 위치제어로 변경하여 일정한 마모율에 따른 위치제어와 마모율 "0"의 정지상태의 위치제어를 초당 1000회의 속도로 각각 온(ON), 오프(OFF)하도록 제어한다.

즉, 주조가 개시되기전에는 에지댐(8)을 롤(1,2) 끝단(endface)에 밀착시킨 후 일정한 압력으로 압하력 제어를 실시한다.

다음으로, 주조가 개시되면, 현재 진행중인 에지댐 제어를 즉시 압하력 제어에서 위치 제어로 변경하면서, 미리 정해놓은 마모율로 위치제어에 의해 에지댐의 온-오프 마모제어를 실시한다.

이와 같은 위치제어에 의한 온-오프 마모제어 도중에 일정시간 동안 압하력을 측정하여 압하력이 기준값 이하로 떨어지면 정상적인 압하력제어로 전환하여 미리 설정된 마모율에 따라서 압하력 제어에 의한 정상적인 마모제어를 수행한다.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 쌍롤식 박판제조 장치의 에지댐 압하력 제어 방법을 상세히 설명한다.

도 2는 종래의 에지댐의 개략도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 쌍롤식 박판제조 장치의 에지댐 압하력 제어 방법을 나타낸 순서도이다.

먼저, 주조가 시작되기 전에 에지댐(25,26)을 주조롤(21) 끝단에 밀착시킨후 일정한 압력으로 압하력제어를 수행한다(단계 S301).

도 2에 도시된 바와 같이, 고정롤(22) 및 이동롤(23)이 상방 샤프트 실린더(24)에 의해 드라이브 사이드 에지댐(25)과 워크사이드 에지댐(26)에 형성된 실 플레이트(210)의 상부(27,28)와 하부(29)에 밀착된다.

다음으로, 주조가 개시되는지를 판단하여(단계 S302), 주조가 개시되지 않은 것으로 판단된 경우에는 단계 S301의 압하력 제어를 지속적으로 수행한다.

단계 S302의 판단결과, 주조가 개시된 것으로 판단된 경우에는 현재의 압하력 제어를 위치제어에 의한 마모제어로 전환한다(단계 S303).

즉, 주조 개시 시점에서 1000Hz 정도의 고속으로 위치제어에 의한 마모제어의 온-오프를 수행한다. 이는 미리 설정된 정해진 마모율에 따른 위치제어와 마모율 "0"의 위치제어, 즉, 정지 상태의 위치제어를 1초에 1000번 정도의 횟수로 반복함을 의미한다.

이와 같이 위치제어에 의한 마모제어를 온-오프시키는 이유는 이 시점에 에지댐(25,26)에 가해지는 압하력을 감소시키기 위함이다. 압하력을 감소시키기 위한 방법으로는 낮은 압력을 목표값으로 설정하여 압하력 제어를 하는 것이지만 이는 압하력만 제어할 뿐 이때 마모되는 에지댐의 두께는 제어하지 못하기 때문에 에지댐의 마모제어에는 사용하지 못하는 방법이다.

반면에 위치제어를 기반으로 하는 마모제어는 단위시간, 혹은 단위 거리당 에지댐의 위치값을 일정비율로 상승시키는 것이기 때문에 마모량을 관리할 수 있으며, 비정상적인 경우에는 일시적인 압하력의 증가도 발생한다.

이런 경우 압하력을 가능한 감소시키는 방법은 위치제어를 유지하면서 마모율을 "0"으로 유지하는 것도 한가지 방법이다.

그러나 장시간 동안 마모율을 "0"으로 유지하게 되면 에지댐(25,26)과 주조롤(21) 끝단 사이의 밀착상태가 나빠지기 때문에 용강이 침투할 우려가 있다.

따라서 본 실시예에서는 위치제어에 의한 마모제어의 온-오프, 즉, 마모율을 일정값과 "0"으로 하여 고속으로 변경한다. 특히 주조 직전에는 에지댐(25,26)을 일정압력으로 주조롤(21) 끝단에 밀착시키고 압하력 제어를 실시하기 때문에 에지댐(25,26) 어셈블리가 어느 정도는 기계적으로 굽혀진다(bending).

주조가 시작되면 이 굽힘력(bending force)이 사라지기 전까지는 정상보다 높은 압력이 주조롤(21) 끝단에 가해지기 때문에 짧은 기간동안 마모율 "0"의 위치제어에 의한 마모제어를 실시하더라도 용강 침투는 발생하지 않는다.

다음으로, 일정시간, 예를 들면, 10초 동안 에지댐(25,26)에 가해지는 압하력을 측정하면서 측정된 압하력이 기준값 이하로 일정시간 유지되는지를 판단하여(단계 S304), 일정시간, 예를 들면, 1초동안 에지댐(25,26)에 가해지는 압하력이 기준값 이하로 유지되지 않는 경우에는 단계 S303의 위치제어에 의한 마모제어를 지속적으로 수행한다.

그러나, 단계 S304의 판단결과, 압하력이 기준값 이하로 일정시간 유지된 것으로 판단된 경우에는 단계 S303의 위치제어에 의한 마모제어를 종료하고 정상적인 압하력제어에 의한 마모제어로 전환한다.

결국, 주조중 주편 스트립 에지의 상태 및 에지댐(25,26) 두께에 따른 마모율을 능동적으로 변경시키면서 전체적인 마모제어를 수행한다. 이와 같은 방법에 의해 박판의 품질을 향상시키는 동시에 고가의 에지댐을 장시간 사용할 수 있어 생산원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

삭제

도 1은 종래의 박판 주조 고정의 개략도.

도 2는 에지댐의 개략도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 쌍롤식 박판제조 장치의 에지댐 압하력 제어 방법을 나타낸 순서도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 고정롤(fixed roll) 2 : 이동롤 (moving roll)

3 : 롤갭 거리 측정장치 4 : 턴디쉬

5 : 침지노즐 6 : 스토퍼

7 : 탕면 높이 검출 센서 8 : 에지댐

9 : 용강 섬프 10 : 로드셀

11 : 실린더 12 : 스트립

13 : x-레이 게이지 14 : 핀치롤

15 : 압연기 16 : 코일러

Claims (2)

1. 쌍롤식 박판제조 장치의 에지댐 압하력 제어 방법에 있어서,

   주조 개시 직후, 압하력제어에 의한 마모제어를 위치제어에 의한 마모제어로 변경하여 미리 설정된 정해진 마모율에 따른 위치제어와 마모율 "0"의 정지상태의 위치제어를 초당 1000회의 속도로 반복 수행함으로써 주조 개시 시점에서 에지댐에 가해지는 압하력을 저감시키는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판제조 장치의 에지댐 압하력 제어 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 위치제어에 의한 마모제어 중 에지댐의 압하력을 측정한 후, 상기 측정된 압하력이 기준값 이하인 상태가 일정시간 유지되면 상기 위치제어에 의한 마모제어를 종료하고 압하력제어에 의한 마모제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판제조 장치의 에지댐 압하력 제어 방법.

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