KR20050064418A - 쌍롤식 박판주조기의 에지댐 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여 쌍롤식 박판주조장치중 에지댐 구동장치에 있어서, 에지댐 내화물 및 그 고정장치의 후방에 상향 경사각을 가진 고정축과 상기 고정장치와 동일 경사각을 가지면서 적어도 상부에 2개, 하부에 1개가 고정판에 설치되는 구동수단을 구비한 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조기의 에지댐 구동장치를 제공한다.

Description

쌍롤식 박판주조기의 에지댐 구동장치{Apparatus for driving edge dam in twin roll strip caster}

본 발명은 용강으로부터 직접 얇은 두께의 강판을 주조하는 쌍롤식 박판주조기에 있어서 주조롤의 측면부에서의 용강유출을 봉쇄하는 목적으로 사용되는 에지댐에 관한 것으로서, 특히 주조롤 및 응고쉘과의 마찰에 의해서 발생되는 에지댐 내화물의 마모가 주편의 품질을 저하시키지 않도록 하는 구동장치 및 방법에 대하여, 용이한 수단을 통하여 에지댐을 구동함으로써 장시간 주조시 주편의 에지부 품질을 안정적으로 유지할 수 있는 구동장치 및 그 방법에 관한 것이다.

쌍롤식 박판주조공정은 냉각되고 있는 한 쌍의 주조롤 사이에 용강을 공급하고 주조롤을 상호 마주보는 방향으로 회전시켜 용강으로부터 직접 1~6 mm 두께를 가진 얇은 강판을 연속적으로 제조하는 방법이다. 통상의 쌍롤식 박판주조기는 도 1(a)에 나타낸 바와 같이 평행하게 설치된 한 쌍의 주조롤(11, 11-1)과 그 양측 단변(에지)부에 설치하여 용강의 유출을 봉쇄하는 에지댐(12, 12-1) 그리고 턴디쉬(13)로부터 용강을 주조기에 공급하는 용강공급노즐(14) 등의 설비로 구성된다. 이와 같은 쌍롤식 박판주조기에 있어서 목표로 하는 주편(15)의 두께에 맞추어 간격이 벌어져 있는 주조롤(11, 11-1)의 사이에 용강을 공급하여 용강풀(16)의 높이가 일정하게 유지되도록 하고 주조롤을 마주보는 방향으로 회전시키면, 주조롤 표면에는 용강의 급속응고에 의해 한 쌍의 응고쉘이 형성되고 이들은 주조롤의 근접점 부근에서 서로 연속으로 합체되어 일정한 두께로 주편(15)을 이루게 되어 이를 인발하여 감으면 박판 주편을 연속적으로 제조할 수 있게 된다. 이와 같은 쌍롤식 박판주조공정에서는 평행하게 정렬되어 있는 한 쌍의 주조롤 양측 단변에 에지댐(edge dam) 내화물 판재를 가압하여 밀착시킴에 의해서 용강유출을 방지하고 주편의 폭을 제한하며, 에지부 품질을 안정화시키게 된다. 에지댐은 주조 중에 용강의 하중, 응고쉘의 압하 및 스컬(skull) 혼입 등에 의해서 뒤로 밀리게 되고 용강이 유출되는 경우가 있으므로 이를 방지하기 위해서 에지댐의 배면에는 롤 측면방향으로 에지댐을 가압하기 위한 소정의 하중을 가하게 되고, 에지댐은 고속회전을 하는 롤과 가압하에 밀착된 상태이므로 롤과 접촉되는 부위에 심한 마찰이 발생된다. 이와 같은 롤과 에지댐 내화물의 마찰은 롤 또는 에지댐 내화물의 한 쪽 또는 양측에 마모를 유발시키며, 주조가 진행됨에 따라 주조롤 및 응고쉘에 의한 마모의 정도가 심하게 진행되어 설비의 손상을 초래하며 롤과 에지댐 간의 밀착성도 안정화되지 못하여 에지부 불량 및 용강유출에 의한 주조불안정의 위험성이 크다. 그러므로 일반적으로는 일본특허공보 평7-68358호에 나타난 바와 같이 롤과 접촉되는 부위에 윤활성 및 적절한 마모량을 갖는 내화재료를 부착하여 상대적으로 경도가 낮은 에지댐 내화물을 마모시킴으로써 롤의 측면을 보호하고 용강 유출을 방지하고 있다.

따라서 통상의 에지댐의 구조는 도 1(b)에 나타낸 바와 같이 바탕 내화물(1)과 마찰면 세라믹스(2)로 구성되는 것이 일반적이다. 그러나 이와 같은 경우에 에지댐과 롤 사이의 틈을 통한 용강 유출을 억제하므로 용강의 밀폐성이 우수하지만 주조가 진행됨에 따라 마모가 발생하여 정상조업을 방해할 수 있다.

도 2(a)는 롤과 접해 있는 에지댐의 평면도이며, (b)는 에지댐의 단면개략도이다.

즉, 도 2(a)와 같이 주조가 진행됨에 따라 주조롤(11, 11-1) 및 응고쉘(17)에 의한 과다한 에지댐의 마찰면 세라믹스(2)의 마모가 발생되어 주편의 에지부 품질불량과 주편 폭변화 등을 초래하는 문제점이 발생한다.

또한 도 2(b)와 같이 주조롤과 접촉하는 에지댐 마찰면 세라믹스(2)의 최하단부의 높이가 주조진행에 따라서 최초위치(18)에서 마모후 위치(19)로 점차 낮아지게 되어 에지댐의 안정적인 밀착성에 악영향을 미치게 된다.

따라서 장시간 주조의 안정성 확보를 위하여 종래에는 일본국 특개2001-87842호와 같이 에지댐의 배면에서 주조롤의 측면에 수직한 방향으로 하중을 가하고 에지댐을 상승시키는 방법을 적용하였다. 이와 같은 방법을 적용하기 위한 에지댐 구조는 도 3과 같이 가압수단(3)과 상승구동수단(4)에 의해서 에지댐(12)을 가압하는 동시에 임의의 속도로 에지댐(12)을 상승시킴에 의해서 장시간 주조가 가능하도록 하였다. 이와 같은 에지댐 구조는 장시간 동안 주편품질의 안정화에 바람직하지만, 에지댐 설비 하부에 견고한 상승구동수단(4)이 장착되어야 하므로 설비구조가 복잡할 뿐 아니라, 에지댐의 전진속도와 상승속도의 부조화에 의해서 주조경과시 에지댐의 최하단 위치가 변화하게 되어 에지댐의 마모량에 비해 지나치게 상승량이 높아지면 에지부의 용강유출이 발생되고, 상승량이 낮으면 에지댐이 응고쉘의 압하에 의해서 밀리는 현상이 발생된다. 따라서 주조 중에는 에지댐의 마모와 상승속도를 일정하게 제어하여서 에지댐 하단의 위치를 일정하게 유지하는 것이 바람직하다.

즉, 종래의 에지댐은 주조 중에 에지댐의 마모상태를 안정적으로 유지하기 위하여 에지댐의 마모속도를 제어하고 이와는 독립적으로 에지댐의 수직상승을 조작함에 의해서 주조 중에 롤마찰면 세라믹스의 건전한 부분이 항상 노출되도록 함에 의해 장시간 주조가 가능하게 하였다. 이를 위하여 수평방향의 가압수단 및 측정수단과 수직방향의 상승수단 및 측정수단이 필요하여 설비가 복잡할 뿐 아니라 마모량과 상승량의 적정화가 필요하고, 주조 불안정시 에지댐이 후방으로 밀리는 단점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 에지댐의 가압과 상승이 동시에 이루어지는 수단을 통하여 구조를 단순화시키고 용강유출 및 에지댐의 후퇴를 어렵게 하여 용강유출을 방지하는 동시에 장시간 안정적인 주조를 수행할 수 있는 에지댐 구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여 쌍롤식 박판주조장치중 에지댐 구동장치에 있어서, 에지댐 내화물 및 그 고정장치의 후방에 상향 경사각을 가진 고정축과 상기 고정장치와 동일 경사각을 가지면서 적어도 상부에 2개, 하부에 1개가 고정판에 설치되는 구동수단을 구비한 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조기의 에지댐 구동장치를 제공한다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 에지댐 구동장치를 나타낸다.

본 발명의 에지댐(12) 구조는 에지댐 카세트(5) 및 에지댐 구동장치들로 이루어지며, 에지댐 카세트(5)는 내화물 조립체 및 이를 견고하게 고정할 수 있는 철구조물로 되어 있으며, 내화물의 뒷면에는 예열 및 가열을 할 수 있는 가열수단이 장착되어 있다. 구동장치는 에지댐 카세트를 지지하는 동시에 소정의 목적에 따라 운전할 수 있는 기능을 갖춘 구동수단들로서, 에지댐 카세트의 후방에 설치되어 에지댐 내화물의 밀착력과 마모속도를 제어하고 감시하는 장치로 구성되며, 에지댐 내화물의 마모량에 대응하여 동시에 상승시킬 수 있는 구조 및 수단을 가진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 에지댐 내화물은 에지댐 카세트(5)에 조립되며, 에지댐 내화물은 통상의 것으로서 도 2에 개략적으로 나타낸 바와 같이 바탕내화물(1)과 마찰면 세라믹스(2)로 구성된다. 바탕내화물(1)은 알루미나, 스핀넬, 뮬라이트, 탄화규소 및 흑연 등을 주체로 제조한 내화물판재를 적용하는 것이 바람직하다. 한편 마찰면 세라믹스(2) 재질로서는 열충격저항성, 내식성, 강도가 우수하고, 적절한 기계가공성과 윤활성을 가진 질화붕소(BN)계 복합체 세라믹스를 적용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 에지댐 구동장치는 도 4 (a)에 나타낸 바와 같이 주조롤에 대하여 안정적인 밀착을 위하여 탕면 근처에 해당하는 부위의 상부의 2개소에 좌우 대칭으로 각각 상부 가압장치(3-1)가 설치되며, 하부에는 주조롤의 축에 해당되는 위치에서 약간 상부의 1개소에 하부 가압수단(3-2)이 설치되어 총 3개소에 역삼각형을 이루는 가압수단이 설치된다. 가압수단은 유압실린더, 스테핑 모터 등 정밀하게 제어할 수 있는 가압수단을 사용하며, 이들의 이동거리는 수직방향으로 설치된 거리센서(7)에 의해서 측정되어 제어되고 가압수단 및 거리측정 수단은 고정판(6)에 고정된다. 또한 에지댐 카세트(5)의 지지를 위해서 에지댐 카세트(5)와 고정판(6)사이는 에지댐 카세트(5)의 전진 및 후진 이동이 가능한 고정축(8)으로 연결된다.

본 발명에서는 에지댐 카세트의 후방에 가압수단을 장착함에 있어서 도 4(a)와 같이 가압수단의 가압방향이 접촉면 세라믹스 하단의 경사각(C)과 동일한 각도를 갖도록 상향으로 경사지게 배치하여 고정되며, 고정축(8)도 경사각(C)과 동일한 각도를 이루도록 설치한다.

이 경사각(C)은 마찰면 세라믹스(2)의 최하단에 마찰면 세라믹스의 파손을 방지하고 에지댐의 마모시 일정한 최하단점을 유지하기 위해서 주어지는 일정한 챔퍼(chamfer) 경사각도로서 이 챔퍼의 경사각(C)은 주조롤 사이에서 응고쉘이 합체되는 합체점(kissing point)의 높이에 대응하여 형성된다.

또한 이 경사각 C는 45°이면 에지댐(E)의 전진속도와 상승속도가 동일하게 되며, 주조조건에 따라서 30～60° 정도가 바람직하다. 경사각(C)이 30° 이하이면, 챔퍼량이 작게 되어 주조롤과의 마찰시 마찰면 세라믹스(2)의 하단부에서 파손이 빈번하게 발생되며, 경사각(C)이 60° 이상이면 주조 중에 용강이 에지부로 소량 흘러내릴 경우에 주조롤 측면과 경사부위의 사이에 용강이 끼어서 응고하게 되어 에지 밀폐성이 악화되는 문제가 발생된다.

이하 본 발명의 장치의 작용에 대하여 설명한다.

본 발명의 가압수단(3-1, 3-2)을 작동하여 에지댐을 가압하고 에지댐이 마모에 의해서 전진하게 되면 도 4 (b)에 나타낸 바와 같이 설정된 경사각(C)에 맞추어 에지댐의 위치가 전체적으로 전진과 동시에 상승 이동되고 따라서 에지댐 하부의 챔퍼는 초기에 설정된 최하단점의 높이에 맞추어 일정한 높이를 유지하며, 안정적인 주조가 가능하게 된다.

이 때 상향각도는 마찰면 세라믹스(2)의 하단부 챔퍼의 경사각을 30～60°로 하는 동시에 가압수단(3-1, 3-2)들과 고정축도 경사각(C)과 동일한 각으로 설치하여 적용함으로써 에지댐의 전진과 상승이 동시에 이루어지고, 에지댐 하단부의 높이가 일정한 위치에 형성되도록 할 수 있다.

가압수단(3-1, 3-2)을 작동하여 에지댐을 가압하고 에지댐이 마모에 의해서 전진하게 되면 도 4(b)에 나타낸 바와 같이 설정된 경사각(C)에 맞추어 에지댐의 위치가 전체적으로 전진과 동시에 상승 이동되고 따라서 에지댐 하부의 챔퍼는 초기에 설정된 최하단점의 높이에 맞추어 일정한 높이를 유지하며, 안정적인 주조가 가능하게 된다. 마찰면 세라믹스(2)의 하단부 챔퍼의 경사각을 30～60°로 하는 동시에 가압수단(3-1, 3-2)들과 고정축도 경사각(C)과 동일한 각으로 설치하여 적용함으로써 에지댐의 전진과 상승이 동시에 이루어지고, 에지댐 하단부의 높이가 일정한 위치에 형성되도록 할 수 있다.

상기 장치를 통하여 에지댐을 구동하는 방법에 관하여는, 주조시에 각 가압장치에 인접하여 설치된 거리센서(7)를 통해 에지댐의 수평이동 거리(v), 즉 마모량을 연속적으로 측정하고 이를 신호로 하여 소정의 마모속도에 따라서 에지댐의 가압수단들이 제어된다. 이와 같이 에지댐의 마모량을 제어하게 되면 경사각(C)을 갖도록 설치된 가압수단들에 의해서 에지댐의 상승거리(h)는[식 1]로 결정된다.

[식 1]

h = v tan C

따라서, 이와 같은 방법을 통하여 주조속도 및 주조시간 등을 고려하여 에지댐의 마모 총량과 상승 총량을 결정하고, 경사각(C)을 적정화시켜 주조에 적용함으로써, 장시간 주조가 가능하고 또한 주조 중 주편생성과정 또는 에지 스컬의 혼입에 따른 비정상적인 부하에 의해서 에지댐이 뒤로 밀리게 되는 경우에 에지댐 하단이 밀리는 방향과 가압수단이 가압하고 있는 방향의 축이 다르므로 에지댐이 밀리는 문제가 감소되어 안정적인 에지부 용강 밀폐가 가능하였다.

본 발명의 실시예에 따라서 주조에 적용한 결과, 에지댐 구동장치는 에지댐의 마모를 적절하게 부여하여 롤과 에지댐의 밀착성을 안정적으로 이룰 뿐 아니라, 주조 중 에지댐의 마찰면 세라믹스(2)가 마모되어 에지댐이 전진되는 속도에 대응하여 에지댐의 높이가 상승하게 되므로 에지댐의 최하단점(4)가 항상 일정한 높이를 유지하도록 함으로써 주편의 에지부 형상이 양호하게 유지될 뿐만 아니라, 주조 중 비정상적인 압하에 의해서 에지댐이 뒤로 밀리는 것을 용이하게 방지할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 종래에 비해 단순화된 에지댐 구동장치 구성을 통하여 안정적인 에지댐의 성능을 발휘할 수 있어서 에지댐 설비의 관리 및 사용이 간편하며, 에지댐 최하단부의 경사각에 맞추어 설치된 가압수단의 각도에 따라서 에지댐의 마모와 상승이 균일하게 유지되므로 에지댐의 제어방법이 단순화된다. 또한 주조에 있어서 에지댐의 수명이 연장될 뿐 아니라 주편의 품질이 양호하게 유지될 수 있으며, 주조 중에 에지댐이 비정상적으로 밀리는 문제가 감소되는 장점이 있다.

본 발명에서는 에지댐의 전진 및 상승을 동시에 수행할 수 있는 수단을 갖추어 구조를 단순하게 하였으며, 이와 같은 구동장치의 구조를 통해 에지댐이 후방으로 밀리는 문제도 해결하였다.

도 1(a) 쌍롤식 박판주조장치 및 (b) 에지댐의 개략도,

도 2(a) 에지댐 내화물의 하단부 마모 및 손상상태 설명도

(b) 에지댐의 마모에 따른 롤접촉면 하단위치 변동을 설명도,

도 3은 종래 에지댐의 구동장치 및 구동방법,

도 4는 본 발명의 (a) 에지댐 구동장치, (b) 구동방법의 개념 설명도.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

1 : 바탕내화물, 2 : 마찰면 세라믹스, 3-1 : 상부가압수단,

3-2 : 하부가압수단, 4 : 수직구동장치, 5 : 에지댐 카세트,

6 : 고정판, 7 : 거리센서, 8 : 고정축,

C : 경사각, E : 에지댐

Claims (3)

1. 쌍롤식 박판주조장치중 에지댐 구동장치에 있어서,

   에지댐 내화물 및 그 고정장치의 후방에 상향 경사각을 가진 고정축과 상기 고정장치와 동일 경사각을 가지면서 적어도 상부에 2개, 하부에 1개가 고정판에 설치되는 구동수단을 구비한 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조기의 에지댐 구동장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 경사각은 에지댐 마찰면의 최하단점의 경사각과 동일한 각도인 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조기의 에지댐 구동장치.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,

   상기 경사각은 30～60°인 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조기의 에지댐 구동장치.