KR101017623B1 - 쌍롤식 박판주조용 에지댐 내화재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쌍롤식 박판주조용 에지댐 내화재에 관한 것으로,

쌍롤식 박판 주조기의 양측에 구비되는 바탕 내화물과, 상기 바탕 내화물의 주조롤 측에 형성되어 박판 주조시 주조롤과 접촉되는 마찰면 부재를 포함하여 구성되는 에지댐 내화재에 있어서, 상기 마찰면 부재(3)의 표면에는 상기 마찰면 부재(3)에 비해 상대적으로 높은 마모성을 가지는 코팅층(S)이 형성되어 있어, 주조 초기에 주조롤(R, R') 에지부의 용강 밀폐의 안정성이 향상되는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조용 에지댐 내화재를 제공한다.

따라서 주조 초기 에지댐과 주조롤의 밀착상태를 조기에 안정화시켜 주조 안정성을 향상시키고, 안정상태 도달 후에는 마찰면 부재(3)와 주조롤의 마모율을 낮춤으로써 에지댐의 수명을 향상시키는 효과를 제공한다.

쌍롤식 박판주조기(Twin Roll Strip Caster), 에지댐(Edge Dam)

Description

쌍롤식 박판주조용 에지댐 내화재{Edge Dam For Twin Roll Strip Caster}

본 발명은 쌍롤식 박판주조용 에지댐에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용강의 밀폐 안정성이 확보되고 에지댐의 수명이 향상되도록 구조가 개선된 쌍롤식 박판주조용 에지댐 내화재에 관한 것이다.

쌍롤식 박판 주조 공정은 냉각되어 있는 한 쌍의 주조롤과 한 쌍의 에지댐이 형성하는 공간에 용강공급노즐로 용강을 공급하여 용강풀(pool)의 높이를 일정하게 유지시키고, 주조롤을 마주보는 방향으로 회전시켜, 주조롤 표면에 형성된 응고 쉘(shell)이 주조롤 간의 근접점에서 합체되면서 주편을 형성시킴으로서, 용강으로부터 직접 박판을 연속적으로 제조하는 방법이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 한 쌍의 주조롤(R, R')과 주조롤(R, R')의 양 측면부에 밀착되는 한 쌍의 에지댐(E, E')에 의해 형성되는 공간(Sump)으로 용강공급노즐(110)을 통해 고온의 용강이 공급되어 용강풀(120)이 형성되며, 공급된 용강은 냉각되고 있는 주조롤(R, R')이 마주보는 방향으로 회전함에 따라서 주조롤(R, R')의 표면에서 응고되게 된다. 이와 같이 주조롤 표면에 형성되는 응고쉘이 주조롤(R, R') 간의 근접점에서 합체되면서 주편(130)을 형성하도록 함으로서 박판을 연속적으로 제조하게 된다.

상기 주조롤(R, R')의 양 측면부에는 용강 유출을 봉쇄하기 위해 한 쌍의 에지댐(E, E')이 설치되며, 에지댐(E, E')은 주조 중에 주조롤(R, R') 측면에 밀착된다. 이와 같은 에지댐(E, E')은 일반적으로 내화물로 이루어지는 에지댐 내화재를 포함하여 구성되며, 구동장치에 의해 에지댐 내화재를 주조롤(R, R')의 측면에 밀착시키도록 하고 있다.

도 2는 종래의 쌍롤식 박판주조용 에지댐 내화재(1)의 정면도 및 A-A 단면도이다. 도 2를 참조하여 설명하면, 에지댐(E, E')은 고온의 용강에 대한 내구성을 갖기 위하여 가동면이 에지댐 내화재(1)로 구성되며, 에지댐 내화재(1)는 구동장치(미도시)에 의해 가압되어 고속으로 회전하는 주조롤(R, R') 측면에 밀착되어 용강이 유출되는 것을 봉쇄하는 기능을 수행한다.

이와 같은 에지댐 내화재(1)는 전체적인 형상 및 구조를 형성하는 바탕 내화물(2)과 상기 바탕 내화물(2)의 주조롤측 면에 형성되어 주조롤(R, R') 측면부의 에지측과 밀착하여 용강을 봉쇄하도록 된 마찰면 부재(3)로 구성된다.

상기 바탕 내화물(2)은 에지댐의 구조를 유지할 수 있도록 적절한 내화도와 내식성 및 강도를 갖는 내화물로 구성되며, 특히 탄소강, 스테인레스강 주조에 있어서는 알루미나, 뮬라이트, 지르코니아, 실리카, 탄화규소 또는 이들과 탄소와의 복합 내화물이 사용된다.

상기한 바와 같이 에지댐 내화재(1)의 가동면 중에서 특히 고속으로 회전하는 주조롤(R, R')과 접촉하게 되는 부위에는 주조롤이 마찰에 의해 손상되는 것을 방지하고 용강을 안정적으로 밀폐하기 위한 마찰면 부재(3)가 구비되며, 상기 마찰면 부재(3)는 열충격저항성, 내침식성, 강도, 내마모 특성 등이 우수한 재료가 적용된다. 마찰면 부재(3)는 주조롤(R, R') 측면부에 형성된 평탄면에 접촉되도록 소정의 폭으로 돌출되어 있으며, 마찰면 부재(3)는 주조 중 고속 회전하는 주조롤(R.R')과의 마찰에 의해서 마모되는 양에 따라 그 두께가 설정된다.

통상적으로 마찰면 부재(3)는 산화물, 탄화물, 질화물 등의 세라믹 재료에 윤활성과 기계가공성을 부여하기 위해 약 15~50 중량%의 육방정 질화붕소 분말을 혼합하고 상압소결법, 가스압소결법, 열간가압소결법 등의 방법으로 소결하여 제조한 질화붕소 복합 세라믹스로 구성되어 있다.

이와 같은 마찰면 부재(3)에 있어서 질화붕소의 함량이 낮은 경우에는 마찰면 부재(3)의 경도가 높아지게 되어 고속으로 회전하는 주조롤(R, R') 측면에 마찰 손상을 유발하여 주조롤(R, R')의 수명을 단축시키며, 반대로 질화붕소의 함량이 높은 경우에는 기계적 특성이 저하되어 마찰면 부재(3)가 주조롤(R, R')에 의해 쉽게 마모되거나 파손되게 되며, 마찰면 부재(3) 또는 주조롤이 손상되게 되면 안정적인 용강의 밀폐 상태를 유지하기 어렵게 된다. 따라서 마찰면 부재(3)는 주조 조건에 따라서 적절한 내마모성과 강도 등의 기계적 성질을 갖는 재료를 사용하여야 하며 동시에 주조롤(R, R')의 마찰 손상도 방지될 수 있는 것이어야 한다.

한편 박판의 주조가 개시됨에 따라 마찰면 부재(3)에는 고온의 용탕과 냉각된 주조롤이 동시에 접촉되고 주조롤(R, R')과의 마찰에 의한 응력이 가해지는 등 가혹한 조건이 가해지게 된다. 특히, 주조가 개시되는 초기에는 예열된 에지댐(E, E')이 주조롤(R, R')에 높은 힘으로 가압되므로 마찰면 부재(3)에는 더욱 가혹한 조건이 가해지게 된다. 이와 같이 마찰면 부재(3)의 주조롤(R, R')과의 마찰에 의한 응력으로 인해 도 3에 도시된 바와 같이 주조 초기에 마찰면 부재(3)의 표면이나 모서리 부위에 균열이나 파손 등의 손상을 받을 수 있으며, 이와 같은 손상부(4)들은 주조 작업 중에 점차 심화되어 용강을 유출시키거나 조업을 불안정하게 하는 문제를 발생시키고 최악의 경우 주조가 중단되어야 하는 심각한 문제를 초래하게 된다.

따라서 고마모율을 사용하는 주조 초기에는 마찰면 부재(3)의 손상부(4) 형성에 의한 용강 유출을 방지하면서 안정적인 마모상태로 이끌며, 초기상태를 벗어난 주조 중에는 안정적인 용강 봉쇄를 유지함과 동시에 마모율을 낮춰 에지댐의 수명을 향상시키도록 하는 것이 요구되었으나, 종래의 쌍롤식 박판주조용 에지댐은 이에 대한 대비가 부족한 실정이었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 제반 문제점을 해결하고자 창출된 것으로, 주조롤과 접촉되는 쌍롤식 박판주조용 에지댐 내화재의 마찰면 표면을 고마모성 재질의 부재로 코팅함으로서, 주조초기의 마모안정성을 확보하고 안정적인 용강 봉쇄가 이루어지도록 함과 동시에 에지댐의 수명을 향상시키도록 하는 쌍롤식 박판주조용 에지댐 내화재를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 쌍롤식 박판주조용 에지댐 내화재는 쌍롤식 박판 주조기의 양측에 구비되는 바탕 내화물과, 상기 바탕 내화물의 주조롤 측에 형성되어 박판 주조시 주조롤과 접촉되는 마찰면 부재를 포함하여 구성되는 에지댐에 있어서, 상기 마찰면 부재의 표면에는 상기 마찰면 부재보다 높은 마모성을 가지는 코팅층이 형성되어 있어, 주조 초기에 주조롤 에지부의 용강 밀폐의 안정성이 향상되는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 코팅층의 두께는 1~1.5mm 인 것이 바람직하다.

또한 상기 코팅층은 경도 90HB 이하, 질화붕소의 함량은 55 중량% 이상인 것이 바람직하다.

본 발명은 마찰면 부재(3)의 표면에 마모가 잘되는 코팅층(S)을 형성시킴으로써 주조 초기 에지댐과 주조롤의 밀착상태를 조기에 안정화시켜 주조 안정성을 향상시키고, 안정상태에 도달한 후에는 마찰면 부재(3)와 주조롤의 마모율을 낮춤으로써 에지댐의 수명을 향상시켜 에지댐을 장시간 주조에 안정적으로 사용할 수 있게 하는 효과를 제공한다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 다른 쌍롤식 박판주조용 에지댐 내화재의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에지댐 내화재(1)의 정면도 및 B-B 단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 에지댐 내화재(1)는 쌍롤식 박판 주조기(100)의 양측에 구비되는 바탕 내화물(2)과; 상기 바탕 내화물(2)의 주조롤 측에 형성되는 마찰면 부재(3)와; 상기 마찰면 부재(3)의 표면에 형성되고, 주조 초기에 주조롤과 접촉되는 코팅층(S)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 마찰면 부재(3)의 표면에 형성된 코팅층(S)은 상기 마찰면 부재(3)에 비해 상대적으로 높은 마모성을 가지며, 주조 초기에 고속으로 회전하는 주조롤(R, R') 측면을 가압하여 밀착시킴으로써 용강 유출을 봉쇄하게 된다.

주조 초기에는 에지댐(E, E')이 주조롤(R, R')의 측면에 견고하게 밀착되도록 하기 위하여 에지댐(E, E')을 고속으로 회전하는 주조롤(R, R')의 측면에 높은 압력으로 가압하게 되므로 주조롤(R, R')과의 마찰에 의해 강한 응력이 작용하게 되는데, 본 발명의 에지부 내화재(1)는 마찰면 부재(3)의 표면에 형성된 고마모성의 코팅층(S)이 주조 초기에 주조롤(R, R')과 접촉되므로 주조롤(R, R')과의 마찰 에 의해 코팅층(S)이 안정적으로 마모가 이루어지게 된다. 따라서 주조 초기에는 마찰면 부재(3)가 주조롤과 마찰되지 않으므로 주조 초기에 부여되는 높은 응력으로 인해 마찰면 부재(3) 모서리부가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 주조 중에 일정 시간이 경과되어 마찰면 부재(3)의 상부 코팅층(S)의 마모가 완료되고 초기 하중이 감소되어 안정적인 마모가 진행되는 시점에는 마찰면 부재(3)가 주조롤(R, R')과 접촉하게 되고, 비교적 낮은 하중으로 마찰면 부재(3)가 마모되므로 마찰면 부재(3)의 손상없이 낮은 마모량으로 안정적으로 마모하는 단계가 진행된다.

이와 같이 주조 초기에는 에지댐을 빠른 시간내에 주조롤(R, R') 측면에 셋팅하여 용강이 밀폐되도록 하고 있으며, 이를 위해 주조롤(R, R')과 접촉되는 에지댐에는 높은 마모율이 적용되고 있다. 이 때, 일반적으로 마찰면 부재(3)가 약 1mm 이상 마모될 때까지 높은 마모율을 적용하고, 이후에 상대적으로 낮은 마모율을 적용하고 있다. 따라서 코팅층(S)의 두께가 1mm 이하인 경우 초기 안정화가 되지 않은 채 마찰면 부재(3)에 높은 하중이 작용되어 마찰면 부재(3)의 모서리부가 파손될 수 있으므로, 초기 마모의 안정화를 위한 코팅층(S)의 두께는 안정화 단계 이전에 마모되는 깊이인 1mm 이상인 것이 바람직하다.

코팅층(S)의 두께가 1.5mm 보다 크게 되면 마찰면 부재(3)의 상부층이 지나치게 빠르게 마모되어 에지댐의 수명이 감소하게 되므로 바람직하지 못하다.

따라서 본 발명에서의 마찰면 부재(3)의 표면에 형성되는 코팅층(S)의 두께(d)는 1~1.5 mm 인 것이 바람직하다.

코팅층(S)의 경도가 90HB 를 초과하게 되면, 주조롤과의 초기 마모시 안정적인 마모가 이루어지지 않게 되어 코팅층(S)의 표면 및 모서리부에 균열, 파손 등의 손상이 발생될 수 있다.

또한 코팅층(S)의 질화붕소의 함량이 55중량% 미만인 경우, 코팅층(S)의 경도가 높아지게 되어 주조롤과의 초기 마모시 안정적인 마모 상태를 이루지 못하게 된다.

따라서 상기 코팅층(S)은 경도 90HB 이하, 질화붕소의 함량이 55중량% 이상인 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 에지댐의 마찰면 부재(3) 표면에 마모가 잘 되는 특성의 재질로 된 코팅층(S)을 형성함으로서, 주조 초기의 높은 하중조건에서 마찰면 부재(3)의 모서리부에 발생되는 손상을 방지하여 마모 안정구간에 빠르게 도달할 수 있고, 이후 상대적으로 경도가 높은 마찰면 부재(3)와 주조롤(R, R')이 접촉되어 용강을 밀폐함으로서 장시간의 안정적인 주조가 가능하여 에지댐의 수명을 연장할 수 있게 된다.

도 1은 일반적인 쌍롤식 박판주조기의 사시도.

도 2는 종래의 쌍롤식 박판주조용 에지댐 내화재의 정면도 및 A-A 단면도.

도 3은 종래의 쌍롤식 박판주조용 에지댐 내화재가 손상되는 것을 설명하기 위한 단면도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍롤식 박판주조용 에지댐 내화재의 정면도 및 B-B 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 쌍롤식 박판주조기 110 : 용강공급노즐

120 : 용강풀(pool) 130 : 주편

R , R' : 주조롤 E, E' : 에지댐

1 : 에지댐 내화재 2 : 바탕 내화물

3 : 마찰면 부재 4 : 손상부

S : 코팅층 d : 코팅층의 두께

Claims (4)

1. 쌍롤식 박판 주조기의 양측에 구비되는 바탕 내화물과, 상기 바탕 내화물의 주조롤 측에 형성되어 박판 주조시 주조롤과 접촉되는 마찰면 부재를 포함하여 구성되는 에지댐 내화재에 있어서,

   상기 마찰면 부재(3)의 표면에는 상기 마찰면 부재(3)보다 높은 마모성을 가지는 코팅층(S)이 형성되어 있어, 주조 초기에 주조롤(R, R') 에지부의 용강 밀폐의 안정성이 향상되며,

   상기 코팅층(S)의 경도는 90HB 이하이고,

   상기 코팅층(S)은 질화붕소의 함량이 55 중량% 이상인 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조용 에지댐 내화재.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 코팅층(S)의 두께(d)는 1~1.5mm 인 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조용 에지댐 내화재.
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