KR20060026837A - Casting steel strip - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 스트립 주조기, 특히 트윈 롤 주조기의 강 스트립의 연속 주조에 관한 것이다.The present invention relates to the continuous casting of steel strips in strip casting machines, in particular twin roll casting machines.
트윈 롤 주조기에서는, 금속 쉘이 이동 롤 표면 위를 응고시키고 닙으로부터 하방으로 운반된 응고된 스트립 제품을 생성하기 위해, 용융된 금속이 그들 사이의 닙에서 함께 움직이도록 내부적으로 냉각되는 한쌍의 반대로 회전되는 수평의 주조 롤 사이에 유입된다. 여기서 사용되는 "닙(nip)" 이라 함은 주조 롤이 서로 가장 인접해 있는 일반적인 구역을 지칭한다. 용융된 금속은, 레이들로부터 용융된 금속이 닙 위에 위치된 금속 운반 노즐을 통해 유동하는 보다 작은 용기로 쏟아부어져서, 닙의 바로 위의 롤의 주조 표면 상에 지지되고 닙의 길이를 따라 연장되는 용융된 금속의 주조 풀을 형성한다. 이러한 주조 풀(casting pool)은 통상 유출에 대항하여 주조 풀의 두 단부를 가로막도록 주조 롤의 단부 표면과 활주 결합하는 측면 플레이트 또는 댐 사이에 한정된다.In a twin roll casting machine, a pair of reverse rotations in which the molten metal is internally cooled to move together in the nip between them to produce a solidified strip product that solidifies on the moving roll surface and is transported down from the nip. Flows between horizontal casting rolls. As used herein, "nip" refers to the general area where the casting rolls are most adjacent to each other. The molten metal is poured from the ladle into a smaller vessel where the molten metal flows through a metal conveying nozzle positioned over the nip, supported on the casting surface of the roll just above the nip and extending along the length of the nip. To form a casting pool of molten metal. Such casting pools are typically defined between side plates or dams that slide and engage the end surfaces of the casting rolls to intercept the two ends of the casting pool against outflow.
트윈 롤 주조기에서 강 스트립을 주조하는 경우에, 스트립은 1400℃ 정도의 매우 고온으로 닙으로부터 배출되고, 이러한 고온에서의 산화로 인해 매우 신속한 스케일링(scaling)을 받을 수 있다. 이러한 스케일링은 강 제품의 심각한 손실을 초래한다. 예를 들면, 1.55mm 두께의 3%(통상 스케일 두께 23 micron)가 스트립이 냉각하면서 산화로 손실될 수 있다. 더구나, 이러한 스케일링은 롤 인 스케일(rolled-in scale)과 같은 표면 품질 문제를 피하도록 피클링(pickling)함으로써 추가의 처리 공정 이전에 스트립을 디스테일링(descale)할 필요성을 초래하고, 필요 이상으로 현저하게 복잡하게 되는 것과, 비용 및 환경 문제를 야기한다. 예를 들면, 고온 스트립 재료가 스트립 주조기와 동일 선상에 있는 압연기로 직접적으로 통과한 후 권취되기 전에 권취 온도로 냉각되는 런 아웃 테이블(run out table)로 지나갈 수도 있다. 그러나, 스트립 주조기로부터 나온 고온 스트립 재료의 스케일링은 압연기로 진입하기 바로 전에 재료를 디스케일링하는 디스케일 장비를 설치할 필요가 있을 정도로 신속하게 진행한다. 스트립이 열간 압연 없이 냉각 온도로 냉각되는 경우라 하더라도, 일반적으로 권취되기 전에 또는 후속의 처리 단계에서 스트립을 디스케일링할 필요가 있다.In the case of casting steel strips in a twin roll casting machine, the strips are discharged from the nip at very high temperatures, such as 1400 ° C., and can undergo very rapid scaling due to oxidation at these high temperatures. Such scaling results in severe losses of the steel product. For example, 3% of the 1.55 mm thickness (typically 23 microns of scale thickness) may be lost to oxidation as the strip cools. Moreover, such scaling results in the need to descale the strip prior to further processing by pickling to avoid surface quality issues such as rolled-in scale, and more than necessary. Significant complexity and cost and environmental issues. For example, the hot strip material may pass directly to a rolling mill in line with the strip casting machine and then pass to a run out table that is cooled to the winding temperature before being wound. However, scaling of hot strip material from the strip casting machine proceeds so fast that it is necessary to install descale equipment to descale the material just before entering the rolling mill. Even if the strip is cooled to a cooling temperature without hot rolling, it is generally necessary to descale the strip before it is wound or in subsequent processing steps.
트윈 롤 스트립 주조기로부터 나온 스트립의 신속한 스케일링의 문제점을 해결하기 위해서, 제어된 대기 또는 대기들이 주조 스트립의 산화를 방지하기 위해 유지되는 밀봉된 인클로저(enclosure), 또는 이러한 밀봉된 인클로저의 연속물 내부에 새로이 형성된 스트립을 인클로징하는 것이 제안되어 왔다. 제어된 대기는 밀봉된 인클로저 또는 연속된 인클로저들을 비산화 가스로 충진함으로써 생성될 수 있다. 이러한 가스는 질소 또는 아르곤 또는 연료 버너로부터의 배기 가스와 같은 불활성 가스일 수 있다.In order to solve the problem of rapid scaling of strips from a twin roll strip casting machine, a new enclosure is placed inside a sealed enclosure, or a series of such sealed enclosures, in which a controlled atmosphere or atmospheres are maintained to prevent oxidation of the casting strip. It has been proposed to enclose the formed strips. Controlled atmosphere can be produced by filling sealed enclosures or continuous enclosures with non-oxidizing gas. Such gas may be an inert gas such as nitrogen or argon or exhaust gas from a fuel burner.
미국 특허 제5,762,126호는 고온의 스트립의 산소에 대한 노출을 제한하는 비교적 저렴하고 에너지 효율적인 대체 방법을 개시하고 있다. 스트립은 산소가 스케일의 형성에 의해 대기로부터 추출된 인클로저를 통과하게 된다. 인클로저 대기로의 산소의 유입을 제어하고 스케일 형성의 정도를 제어하도록 인클로저는 실질적으로 밀봉된다. 이러한 작동 방법에서는, 비산화 가스 또는 환원 가스를 인클로저에 운반할 필요없이 스케일 형성이 낮은 수준이 되는 정상 상태 조건에 신속하게 도달하는 것을 가능하게 만든다.U.S. Patent 5,762,126 discloses a relatively inexpensive and energy efficient alternative to limit the exposure of high temperature strips to oxygen. The strip is passed through an enclosure where oxygen is extracted from the atmosphere by the formation of scales. The enclosure is substantially sealed to control the ingress of oxygen into the enclosure atmosphere and to control the degree of scale formation. This method of operation makes it possible to quickly reach steady state conditions where scale formation is at a low level without the need to carry non-oxidizing or reducing gases to the enclosure.
미국 특허 제5,816,311호는 노즐 그룹이 퀀칭 매체(quenching medium)를 스트립에 분사하는 챔버를 하류에 제공함으로써 스케일 형성 정도를 제어하는 방법을 개시하고 있다. 퀀칭 매체는 실온에서의 메틸 알콜, 물, 또는 메틸 알콜의 혼합물 및 다른 퀀칭 매체액이었다. 물이 용해된 산소를 함유함에 따라 질소 대기에 분사된 물은 허용가능하지 않은 수준의 산화를 초래하고, 산소와 수소로의 물(증기)의 분해가 추가의 산화를 제공할 것으로 예상되었지만, 그러나 놀랍고 뜻밖에도 '311 특허에 설명된 바와 같이 스트립의 산화물의 두께를 0.5 이하로 제한할 수 있다는 것이 발견되었다. 또한, 놀랍게도 산화의 수준이 피클링 없이 냉간 압연의 경우에 대해 그리고 금속의 스트립의 금속 코팅에 대해 허용가능하다는 것이 발견되었다. 그러나, 강 스트립의 이러한 퀀칭이 응력을 유도하는 강 스트립의 불균일한 냉각과 스트립의 다른 결점을 초래한다는 것이 발견되었다.U. S. Patent No. 5,816, 311 discloses a method of controlling the degree of scale formation by providing a chamber downstream where a nozzle group injects a quenching medium into the strip. Quenching media were methyl alcohol, water, or a mixture of methyl alcohol and other quenching media liquids at room temperature. As water contains dissolved oxygen, water injected into the nitrogen atmosphere results in an unacceptable level of oxidation, although decomposition of water (vapor) into oxygen and hydrogen is expected to provide further oxidation, but It has been surprisingly and unexpectedly found that the thickness of the oxide of the strip can be limited to 0.5 or less, as described in the '311 patent. It has also been surprisingly found that the level of oxidation is acceptable for the case of cold rolling without pickling and for the metal coating of strips of metal. However, it has been found that this quenching of the steel strip leads to nonuniform cooling of the steel strip leading to stress and other drawbacks of the strip.
모출원인 미국 출원 번호 제10/121,567호를 기초로 하는 국제 특허 출원 번호 제PCT/AU00/01478호는 인클로저 내부에 증기를 생성시키도록 미세한 미스트 스프레이(fine mist spray)에 물을 유입함으로써, 고온 주조 강 스트립이 통과하는 하류 인클로저 내부에 어떻게 실질적으로 비 산화 대기가 저렴하고 효과적으로 생성될 수 있는지를 개시하고 있다. 증기 발생은 인클로저 내부의 가스 부피를 증가시켜서, 대기의 유입을 실질적으로 방지하는 인클로저 내의 정압을 생성한다. 이는 또한 인클로저 내부에 증가된 수준의 수소 가스를 생성시켜 인클로저의 산소 수준을 현저하게 감소시키고 스트립의 산화 속도를 감소시킬 수 있다. 국제 출원 번호 제PCT/AU00/01478호의 개시 내용에서는, 증기가 발생되는 인클로저를, 주조 풀의 물 또는 증기에 대한 노출의 위험을 피하기 위해 주조 롤이 노출되는 인클로저로부터 격리할 필요성이 고려되었다. 미세한 미스트 스프레이의 물의 유입과, 증기로의 물의 변환과, 수소 가스의 생성은, 인클로저와, 미세한 미스트 스프레이가 유입되는 하류 인클로저 사이의 가스 유동과의 연통을 허용하거나 및/또는 주조 롤이 노출되는 인클로저로의 미세한 미스트 스프레이의 직접 유입에 의해, 주조 롤이 노출되는 인클로저의 증가된 수준의 수소 가스를 발생시키는 것이 가능하게 만드는데 효과적이라는 것을 발견하였다. 주조 롤이 노출되는 인클로저로의 미세한 미스트 스프레이의 직접 유입에 의해, 별개의 하류 인클로저를 생략하는 것이 또한 가능하다.International Patent Application No. PCT / AU00 / 01478, based on US patent application Ser. No. 10 / 121,567, discloses high temperature casting by introducing water into a fine mist spray to generate steam inside the enclosure. It discloses how substantially non-oxidizing atmospheres can be produced inexpensively and effectively inside downstream enclosures through which steel strips pass. Steam generation increases the gas volume inside the enclosure, creating a static pressure in the enclosure that substantially prevents the ingress of air. This can also produce increased levels of hydrogen gas inside the enclosure, which can significantly reduce the oxygen level of the enclosure and reduce the oxidation rate of the strip. In the disclosure of International Application No. PCT / AU00 / 01478, the need to isolate the enclosure from which the steam is generated is isolated from the enclosure from which the casting roll is exposed to avoid the risk of exposure to water or steam in the casting pool. The introduction of water into the fine mist spray, the conversion of water into steam, and the generation of hydrogen gas allow for communication of the gas flow between the enclosure and the downstream enclosure into which the fine mist spray is introduced and / or the casting roll is exposed. The direct entry of fine mist spray into the enclosure has been found to be effective in making it possible to generate increased levels of hydrogen gas in the enclosure to which the casting rolls are exposed. By direct entry of fine mist spray into the enclosure to which the casting roll is exposed, it is also possible to omit a separate downstream enclosure.
본 발명은,The present invention,
(a) 적어도 하나의 주조 롤의 칠드 주조 표면 상에 용융된 강의 주조 풀을 형성하는 단계와,(a) forming a casting pool of molten steel on the chilled casting surface of at least one casting roll,
(b) 주조 풀로부터 멀리 이동하는 응고된 강 스트립을 생성하도록 칠드 주조 표면을 이동시키는 단계와,(b) moving the chilled casting surface to produce a solidified steel strip moving away from the casting pool,
(c) 스트립이 주조 풀로부터 멀리 이동함에 따라, 주조 롤 표면에 인접한 제1 인클로저를 통해, 그리고 선택적으로 그 후 제2 인클로저를 통해 응고된 주조 스트립을 안내하고,(c) as the strip moves away from the casting pool, guide the solidified casting strip through a first enclosure adjacent to the casting roll surface and optionally through a second enclosure,
(d) 제1 인클로저와, 제2 인클로저가 있다면 제2 인클로저에서 제1 인클로저의 가스 흐름을 허용하는 상기 인클로저 사이의 흐름 소통 또는 대기의 유입에 대항하여 별도로 밀봉하는 단계와,(d) sealing separately against inflow of air or flow communication between the first enclosure and, if present, the enclosure allowing gas flow of the first enclosure in the second enclosure;
(e) 액상의 물이 강 스트립과 주조 롤 또는 롤들의 주조 표면의 접촉을 피하면서, 제1 인클로저 내부에 증가된 수준의 수소 가스를 생성시키도록물을 미세한 미스트의 형태로 상기 인클로저 중 적어도 하나에 유입시키는 단계를 포함하는 강을 연속적으로 주조하는 방법을 제공한다.(e) at least one of the enclosures in the form of fine mist such that liquid water produces an increased level of hydrogen gas inside the first enclosure while avoiding contact of the steel strip with the casting roll or casting surface of the rolls It provides a method of continuously casting a steel comprising the step of flowing into.
본 명세서의 "미세한 미스트"는, 일반적으로 물이 증발되어 스트립의 표면에 도달하기 전에 증기로 변환되는 물 스프레이이다. 스트립에 도달하는 여분의 물방울이 있을 수도 있지만, 스트립과 액상의 물과의 접촉을 피하려는 의도이다. 스트립 상의 너무 많은 물은 스트립의 불균일한 냉각을 야기할 수 있다. 정확한 물방울의 치수와 미세한 미스트의 크기의 범위는 미세한 미스트가 분사되는 인클로저의 스트립의 온도와, 인클로저 내부의 스프레이 노즐의 위치와, 스트립으로부터의 거리에 의존할 것이다. 명백하게는, 물방울의 크기 및 범위와 관련된 위치는 액상의 물과 주조 롤 및 롤들의 주조 표면과의 접촉을 피하도록 제1 인클로저에서 미세한 미스트가 분사되는 곳에서 민감하다. 미세 미스트의 물방울 범위와 크기는 작동시 유연성을 제공하는 형상을 따르는 특정 실시예를 위해 그리고 액상의 물이 스트립 및 주조 표면과 접촉하는 것을 피하면서 수소 가스 발생을 위해 선택된다. A “fine mist” herein is a water spray that is generally converted to steam before the water evaporates and reaches the surface of the strip. There may be extra water droplets reaching the strip, but this is intended to avoid contact of the strip with liquid water. Too much water on the strip can cause non-uniform cooling of the strip. The range of exact droplet size and fine mist size will depend on the temperature of the strip of the enclosure into which the fine mist is sprayed, the location of the spray nozzle inside the enclosure, and the distance from the strip. Obviously, the location relative to the size and range of the droplets is sensitive where fine mist is sprayed in the first enclosure to avoid contacting the liquid water with the casting roll and the casting surface of the rolls. The droplet range and size of the fine mist is selected for specific embodiments that follow a shape that provides flexibility in operation and for hydrogen gas generation while avoiding contact of liquid water with strips and casting surfaces.
증기를 발생시키도록 미세한 미스트의 형태로 물을 유입하는 단계는 유입되는 인클로저, 즉 제1 인클로저 및 제2 인클로저에 정압을 또한 생성한다. 그러나, 미세한 물 미스트가 제1 인클로저가 아닌 제2 인클로저에 분사되면, 제1 및 제2 인클로저는 사이에 가스가 제2 챔버로부터 제1 챔버로 유동할 수 있는 통로를 갖는 하나 이상의 챔버에 의해 서로 직접 상호연결되거나 또는 이격된다. 이 통로는 동일하거나 또는 주조 스트립이 제1 인클로저로부터 제2 인클로저로 이동하는 통로와는 상이한 통로일 수도 있다. 어떤 경우든, 제1 인클로저 및/또는 제2 인클로저의 밀봉이 완전할 필요는 없고, 단지 외부 대기와 관련된 감소된 수준의 산소 가스와, 증가된 수준의 수소 가스를 제1 인클로저와, 제2 인클로저가 있는 경우에는 제2 인클로저 내부에 양의 대기(positive atmosphere)에 제공하는데 충분할 정도면 된다.The step of introducing water in the form of fine mist to generate steam also creates a static pressure in the incoming enclosure, ie the first enclosure and the second enclosure. However, when the fine water mist is sprayed into the second enclosure rather than the first enclosure, the first and second enclosures are separated from each other by one or more chambers having a passageway between which gas can flow from the second chamber to the first chamber. Directly interconnected or spaced apart. This passage may be the same or different than the passage where the casting strip moves from the first enclosure to the second enclosure. In any case, the sealing of the first enclosure and / or the second enclosure need not be complete, only the reduced level of oxygen gas associated with the outside atmosphere, the increased level of hydrogen gas, the first enclosure and the second enclosure. If present, it is sufficient to provide a positive atmosphere inside the second enclosure.
미세한 미스트가 내부에 수소 가스를 생성하도록 제2 인클로저에 분사되고, 연결 통로를 통해 제1 인클로저로 유동하는 일 실시예에서는, 액상의 물이 강 스트립 및 주조 롤 또는 롤들의 칠드 주조 표면과 접촉하는 것을 피하면서, 내부에 증기를 생성시키고 내부의 증가된 수준의 수소 가스를 생성시키도록, 물이 미세한 미스트의 형태로 제1 인클로저에 추가로 유입될 수도 있다.In one embodiment where fine mist is injected into the second enclosure to produce hydrogen gas therein and flows through the connecting passage into the first enclosure, the liquid water contacts the steel strip and the casting roll or the chilled casting surface of the rolls. While avoiding, water may further enter the first enclosure in the form of fine mist to produce steam therein and to produce increased levels of hydrogen gas therein.
다른 실시예에서는, 제1 인클로저와 제2 인클로저가 대기의 유입에 대항하여 별개로 밀봉될 수도 있고, 액상의 물이 강 스트립 및 주조 롤 또는 롤들의 표면과접촉하는 것을 피하면서, 내부에 증가된 수준의 수소 가스를 생성시키도록, 미세한 미스트의 형태로 물이 제1 인클로저에 유입될 수도 있다. 미세한 미스트로서 유입된 이러한 물은 또한 내부에 정압을 생성하고 제1 인클로저로의 대기의 유입을 피하도록 제1 인클로저 내부에 증기를 발생시킨다. 이 실시예에서는, 액상의 물이 강 스트립과 접촉하는 것을 피하면서, 증가된 수준의 수소 가스를 생성시키고 및/또는 내부에 정압을 생성하는 증기를 발생시키도록 미세한 미스트의 형태로 물이 추가로 제2 인클로저에 유입될 수도 있다.In another embodiment, the first enclosure and the second enclosure may be sealed separately against the ingress of the atmosphere, and increased therein while avoiding liquid water contacting the steel strip and the casting roll or surfaces of the rolls. In order to produce a level of hydrogen gas, water may enter the first enclosure in the form of fine mist. This water, introduced as a fine mist, also generates steam inside the first enclosure to create a positive pressure therein and to avoid ingress of the atmosphere into the first enclosure. In this embodiment, the water is further added in the form of fine mists to produce an increased level of hydrogen gas and / or generate a positive pressure therein while avoiding liquid water contacting the steel strip. It may also enter the second enclosure.
임의의 실시예에서는, 주조 스트립이 제1 인클로저를 통해 상기 연결 통로를 통해 주행 경로 상의 제2 인클로저로 안내될 수도 있다. 변형예로서, 스트립이 제1 인클로저로부터, 제2 통로를 통해 및/또는 가스가 인클로저 사이에 유동하는 상기 제1 통로로부터 분리된 연결 챔버 또는 챔버들을 통해 주행 경로를 따라 제2 인클로저로 안내될 수도 있다.In some embodiments, a casting strip may be guided through the connecting passage through the first enclosure to a second enclosure on the travel path. As a variant, the strip may be guided from the first enclosure through the second passageway and / or through the connection chamber or chambers separated from the first passageway where gas flows between the enclosures and along the travel path to the second enclosure. have.
본 발명은,The present invention,
(a) 대체로 수평으로 위치설정되고 사이에 닙을 형성하는 한쌍의 주조 롤과,(a) a pair of casting rolls positioned generally horizontally and forming a nip therebetween,
(b) 주조 롤 상에 지지된 용융된 강의 주조 풀을 형성하도록 주조 롤 사이의 닙 위로 용융된 강을 운반하는 금속 운반 시스템과,(b) a metal delivery system for transporting the molten steel over the nip between the casting rolls to form a casting pool of molten steel supported on the casting roll,
(c) 주조 롤을 내부적으로 냉각하는 냉각 시스템과,(c) a cooling system for internally cooling the casting rolls,
(d) 대향 방향으로 주조 롤을 반대로 회전시키는 구동 시스템과,(d) a drive system for reversely rotating the casting roll in the opposite direction;
(e) 닙으로부터 하방으로 운반된 주조 스트립을 생성하도록 냉각된 주조 표면을 갖는 상기 주조 롤과,(e) said casting roll having a casting surface cooled to produce a casting strip conveyed downwardly from the nip,
(f) 주조 스트립이 닙으로부터 멀리 주행 경로 상에서 통과하는 주조 롤에 인접한 제1 인클로저와,(f) a first enclosure adjacent the casting roll through which the casting strip passes on a travel path away from the nip;
(g) 선택적으로 주조 스트립이 제1 인클로저를 통과한 후에 주조 스트립이 통과하는 제2 인클로저와,(g) optionally a second enclosure through which the casting strip passes after the casting strip passes through the first enclosure;
(h) 제1 인클로저와, 제2 인클로저가 있다면 제2 인클로저에서 제1 인클로저로의 가스 흐름을 허용하는 제1 및 제2 인클로저 사이의 흐름 소통 또는 제2 인클로저를 별개로 밀봉하는 인클로저 밀봉부와,(h) an enclosure seal for separately sealing the second enclosure or flow communication between the first enclosure and, if present, the first and second enclosures allowing gas flow from the second enclosure to the first enclosure; ,
(i) 액상의 물이 강 스트립과 주조 롤의 주조 표면에 접촉하는 것을 피하면서, 제1 인클로저 내부에 증가된 수준의 수소 가스를 생성시키기 위해 상기 인클로저 중 적어도 하나에 미세한 미스트의 형태로 물을 분사하도록 작동할 수 있는 적어도 하나의 물 스프레이를 포함하는 강 스트립을 주조하기 위한 장치를 추가로 제공한다.(i) water in the form of fine mist in at least one of the enclosures to create an increased level of hydrogen gas inside the first enclosure, while avoiding liquid water contacting the casting surface of the steel strip and the casting roll. There is further provided an apparatus for casting a steel strip comprising at least one water spray operable to spray.
미세한 미스트 물 스프레이는 제1 및 제2 인클로저 중 어느 하나 또는 양자 모두의 내부에 증기를 추가로 발생시킬 수도 있다. The fine mist water spray may further generate steam inside either or both of the first and second enclosures.
강 스트립을 주조하기 위한 장치는 제1 인클로저의 주행 경로를 통해 그리고 제2 인클로저의 주행 경로를 통해 닙으로부터 하방으로 운반된 스트립을 안내하는 스트립 안내부를 또한 구비할 수도 있다.The apparatus for casting steel strips may also have a strip guide for guiding the strip carried downwardly from the nip through the travel path of the first enclosure and through the travel path of the second enclosure.
제1 인클로저와 제2 인클로저는 사이에 가스의 유동을 허용할 수 있는 연결 통로에 의해 상호연결될 수도 있고, 물 스프레이는 액상의 물이 강 스트립과 접촉하는 것을 피하면서, 모든 인클로저에 증기와 증가된 수준의 수소 가스를 발생시키기 위해 강 스트립에 인접한 인클로저에 미세한 미스트를 분사하도록 작동할 수 있 는 제2 인클로저에 장착되는 하나 이상의 물 스프레이 노즐을 포함할 수도 있다.The first and second enclosures may be interconnected by connecting passages that may allow the flow of gas between them, and the water spray may increase vapor and vapor in all enclosures, while avoiding liquid water contacting the steel strip. It may also include one or more water spray nozzles mounted to a second enclosure operable to spray fine mist into the enclosure adjacent the steel strip to generate levels of hydrogen gas.
설명된 방법에서는, 주조 강 스트립이 생성됨에 따라 열간 압연되는 열간 압연기로 운반될 수도 있다. 스트립은 압연기로 진입하기 전에 제2 인클로저로부터 방출될 수도 있고, 이 실시예에서는, 제2 인클로저로부터 방출되도록 스트립이 사이를 통과하는 한쌍의 압연 롤을 포함할 수도 있다. 그러나, 스트립은 압연기로 진입하면서 제2 인클로저 내부에 잔류하거나, 또는 압연기가 제1 및 제2 인클로저 사이에 위치설정될 수도 있다. 압연기의 이러한 위치설정은 압연 롤 또는 압연기의 하우징에 대항하여 제2 인클로저를 밀봉함으로써 달성될 수도 있다.In the described method, the cast steel strip may be conveyed to a hot rolling mill which is hot rolled as it is produced. The strip may be discharged from the second enclosure prior to entering the rolling mill, and in this embodiment, may include a pair of rolling rolls through which the strip passes through to release from the second enclosure. However, the strip may remain inside the second enclosure as it enters the rolling mill, or the rolling mill may be positioned between the first and second enclosures. This positioning of the rolling mill may be achieved by sealing the second enclosure against the rolling roll or the housing of the rolling mill.
보다 충분한 설명을 위해, 특정 실시예들이 이하 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다.For a more detailed description, specific embodiments will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 발명에 따라 구성 및 작동되는 강 스트립 주조 및 롤링 설치부의 수직 단면도이다.1 is a vertical sectional view of a steel strip casting and rolling installation constructed and operated in accordance with the present invention.
도2는 설치부에 합체되고 제1 열간 스트립 인클로저를 포함하는 트윈 롤 주조기의 중요 부품을 도시한다.Figure 2 shows the critical parts of a twin roll casting machine incorporated into the installation and comprising a first hot strip enclosure.
도3은 트윈 롤 주조기의 수직 단면도이다.3 is a vertical sectional view of a twin roll casting machine.
도4는 주조기의 단부 부분의 단면도이다.4 is a sectional view of an end portion of the casting machine.
도5는 도4의 선5-5를 따라 취해진 단면도이다.FIG. 5 is a sectional view taken along line 5-5 of FIG.
도6은 도4의 선6-6을 따라 취해진 도면이다.6 is a view taken along line 6-6 of FIG.
도7은 제2 스트립 인클로저와 인 라인 압연기(in-line rolling mill)를 포함 하는 주조기로부터 하류측에 있는 설치부의 부분을 도시한다.FIG. 7 shows a portion of an installation downstream from a casting machine comprising a second strip enclosure and an in-line rolling mill.
도8은 추가의 물 미스트 스프레이를 합체한 변형된 실시예를 도시한다.8 shows a modified embodiment incorporating a further water mist spray.
도1 내지 도7에 도시된 주조 및 압연 설치는 안내 테이블(13)을 따라 통과 경로(10)에서 핀치 롤 스탠드(14)로 통과하는 주조 강 스트립(12)을 형성하는 일반적으로 11로 나타낸 트윈 롤을 포함한다. 핀치 롤 스탠드(14)를 나간 후, 스트립은 그 두께를 감소시키기 위해 열간 압연되는 열간 압연기(16)로 통과한다. 압연된 스트립은 압연기를 나가고 물분사 제트(water jet, 18)로부터의 미세한 미스트에 의해 강제 냉각되고 그 후 코일러(19)로 가압하는 런 아웃 테이블(17)로 보내진다.The casting and rolling installations shown in FIGS. 1-7 are twins, generally indicated as 11, forming a
트윈 롤 주조기(11)는 주조 표면(22A)을 가진 한 쌍의 평행한 주조 롤(22)을 지지하는 주 기계 프레임(21)을 포함한다. 용융된 금속은 레이들(23)로부터 내화 레이들 출구 측판(shroud, 24)을 통해 턴디쉬(tundish, 25)로 그 후 주조 롤(22) 사이의 닙(27) 위로 금속 운반 노즐(26)을 통해 주조 작동하는 동안 공급된다. 이에 따라 운반된 용융된 금속은 주조 롤(22)의 주조 표면(22A) 상에 지지된 주조 풀(30)을 형성한다. 이러한 주조 풀(30)은 측면 플레이트 홀더(28A)에 연결된 유압 실린더 유닛(32)을 구비한 한 쌍의 트러스터(thruster, 31)에 의해 롤의 단차진 단부에 가해진 한 쌍의 측면 폐쇄 댐 또는 플레이트(28)에 의해 롤의 단부에서 제한된다. (일반적으로 메니스커스 수준으로 불리는) 주조 풀(30)의 상부면은 운반 노즐의 하단부를 이러한 주조 풀 내에 침지되도록 운반 노즐(26)의 하단부 위로 상승 될 수 있다.The twin
주조 롤(22)은 금속 쉘이 롤 사이의 닙으로부터 하방으로 운반되는 주조 스트립(12)을 형성하기 위해 롤 사이의 닙(27)에서 함께 운반되고 주조 롤의 이동 주조 표면 상에 응고되도록 내부의 물로 냉각된다.The casting
주조 작동의 시작시, 짧은 길이의 불완전한 스트립은 주조 조건이 안정화시키면서 형성된다. 연속 주조 후, 주조 롤은 약간 분리되어 이동되고 그 후 다음 주조 스트립의 클린 헤드 단부를 형성하도록 호주 특허 제27036/92호에 설명된 방식으로 스트립의 이러한 선단부가 떨어지도록 다시 함께 운반된다. 이 불완전한 재료는 주조기(11) 아래에 위치된 스크랩 박스(33) 안으로 떨어지고, 이 때 피봇으로부터 주조기 출구의 일측면으로 하방으로 수직으로 현수된 스윙 에이프런(swing apron)(34)은 공급되는 곳에서부터 핀치 롤 스탠드(14)까지 안내 테이블(13) 위로 주조 스트립의 클린 단부를 안내하도록 주조기 출구를 따라 스윙된다. 그 후 에이프런(apron, 34)은 안내 롤러(36)의 연속물과 결합하는 경우 안내 테이블(13)로 통과하기 전에 주조기 아래 스트립(12)이 루프 내에 현수되게 하는 그 현수 위치로 다시 후퇴된다.At the start of the casting operation, a short length of incomplete strip is formed while the casting conditions are stabilized. After continuous casting, the casting rolls are transported slightly apart and then conveyed together again such that the tip ends of the strip fall in the manner described in Australian patent 27036/92 to form the clean head end of the next casting strip. This incomplete material falls into the
트윈 롤 주조기는 호주 특허 제631728호 및 제637548호 및 미국 특허 제5,184,668호 및 제5,277,243호로 허여되어 상세하게 설명되고 도시된 종류일 수 있고, 본 발명의 어떤 부분도 형성하지 않는 적절한 구조적 상세한 설명을 위해 이러한 특허가 참조될 수 있다.Twin roll casting machines may be of the type described and illustrated in detail in Australian Pat. Nos. 631728 and 637548 and US Pat. Nos. 5,184,668 and 5,277,243, and provide suitable structural details that do not form any part of the invention. This patent may be referred to.
주조 롤과 핀치 롤 스탠드(14) 사이에, 신규하게 형성된 강 스트립이 주조 롤(22)의 주조 표면(22A)에 인접한 환경(38) 또는 밀봉된 공간을 한정하는 37로 일반적으로 나타낸 제1 인클로저(enclosure) 내에 둘러싸인다. 제1 인클로저(37)는 연속 인클로저 벽을 형성하도록 다양한 시일 연결부에서 함께 끼워진 다수의 분리 벽 섹션에 의해 형성된다. 인클로저(37)는 주조 롤을 둘러싸도록 트윈 롤 주조기에 형성된 벽 섹션(41), 및 스크랩 박스가 그 작동 위치에 있을 때 스크랩 박스(33)의 상부 에지를 결합시키도록 벽 섹션(41) 아래 하방으로 연장될 수 있는 인클로저 벽(42)으로 구성된다. 스크랩 박스 및 인클로저 벽(42)은 벽 섹션(42)의 하단부에 끼워진 편평한 밀봉 가스켓(44)을 결합시키고 스크랩 박스의 상부 에지의 홈으로 끼워진 세라믹 섬유 로프에 의해 형성된 시일(43)에 의해 연결될 수 있다. 스크랩 박스(33)는 레일(47) 상에서 이동하는 휠(46)로 끼워진 캐리지(45) 상에 장착될 수 있어서 스크랩 박스는 주조 작동 후에 스크랩 배출부로 이동될 수 있다. 스크루 잭 유닛(40)은 작동 위치에 있을 때 캐리지(45)로부터 스크랩 박스를 상승시키도록 작동가능하여 인클로저 벽(42)에 대해 푸쉬되고 시일(43)을 압축한다. 주조 작동 후에 잭 유닛(40)은 스크랩 배출 위치로 이동될 수 있도록 캐리지(45) 상의 하부 스크랩 박스를 하강하도록 해제된다.Between the casting roll and pinch
제1 인클로저(37)는 안내 테이블(13) 주위에 배치된 벽 섹션(38)을 더 포함하고 인클로저(37)가 활주 시일(60)에 의해 밀봉되는 한 쌍의 핀치 롤(50)을 포함하는 핀치 롤 스탠드(14)의 프레임(49)에 연결된다. 따라서, 스트립은 한 쌍의 핀치 롤(50) 사이에 통과함으로써 제1 인클로저(37)를 나가고 스트립이 열간 압연기(16)로 통과하는 일반적으로 61로 나타낸 제2 인클로저 안으로 통과한다. 대부분 의 제1 인클로저 벽 섹션은 내화 벽돌로 라인 정렬될 수 있고 스크랩 박스(33)는 내화 벽돌이나 주조식 내화 라이닝으로 라인 정렬될 수 있다. 이와 달리, 제1 인클로저 벽 섹션의 일부 또는 전부는 내부적으로 물 냉각된 금속 패널에 의해 형성될 수 있다. 주조 롤을 둘러싸는 인클로저 벽 섹션(41)은, 측면 댐 플레이트(28)가 실린더 유닛(32)에 의해 롤의 단부에 대해 가압될 때 측면 댐 플레이트 홀더(28A)를 안락하게 수용하도록 형성된 노치(52)가 구비된 측면 플레이트(51)로 형성된다. 측면 플레이트 홀더(28A)와 인클로저 측면 벽 섹션(51) 사이의 경계면은 제1 인클로저(37)의 밀봉을 유지하도록 활주 시일(53)에 의해 밀봉된다. 시일(53)은 세라믹 섬유 로프로 형성될 수 있다.The
실린더 유닛(32)은 인클로저 섹션(41)을 통해 외향으로 연장되고 이러한 위치에서 제1 인클로저(37)는 실린더 유닛이 롤의 단부에 대해 측면 플레이트를 가압하도록 작동될 때 인클로저 벽 섹션(41)과 결합하기 위해 실린더 유닛에 끼워진 밀봉 플레이트(54)에 의해 밀봉된다. 트러스터(31)는 또한, 측면 플레이트가 초기에 인클로저 안으로 삽입되고 롤에 적용하기 위해 홀더(28A)로 삽입되는 제1 인클로저(37)의 상부에서 실린더 유닛(32)의 실행에 의해 폐쇄 슬롯(56)으로 이동되는 내화 슬라이드(55)를 이동시킨다. 제1 인클로저(37)의 상부는, 실린더 유닛이 롤에 대해 측면 댐 플레이트를 가하도록 작동될 때 턴디쉬, 측면 플레이트 홀더(28A) 및 슬라이드(55)에 의해 폐쇄된다. 이러한 방식으로, 완전한 인클로저(37)는 주조 롤(22)의 주조 표면(22A)에 인접한 밀봉된 공간(38)을 형성하도록 주조 작동 이전에 밀봉된다.
The
제2 인클로저(61)는 스트립이 열간 압연기(16)까지 제2 인클로저(61)와 별개 환경으로 유지될 수 있는 경우 제1 인클로저(37)로부터 분리될 수 있다. 압연기(16)는 두 개의 더 큰 지지 롤(backing roll, 64) 사이에 배치된 압연기(16)의 작업 롤(63)로 제2 인클로저(61)를 통해 수평으로 스트립을 안내하도록 일련의 통과 라인 롤러(62)를 내장한다. 제2 인클로저(61)는 활주 시일(65)에 의해 핀치 롤(50)에 대해 일 단부에서 밀봉되고, 활주 시일(66)에 의해 롤링 필(16)의 작업 롤(63)에 대해 밀봉된다. 활주 시일(65, 66)은 각각 핀치 롤 및 감소 롤 근처의 스트립 또는 이동되는 회전 밀봉 롤에 의해 교체될 수 있다.The
제2 인클로저(61)는 제2 인클로저를 관통할 때 강 스트립의 표면 근처에 미세한 미스트의 물 액적을 분사하여 이에 따라 강 스트립과 액상의 물의 접촉을 방지하면서 제2 인클로저 내에 증기를 발생시키도록 각각 작동가능한 한 쌍의 물 스프레이 노즐(67, 68)에 끼워진다. 스프레이 노즐(67)은 핀치 롤 스탠드(14)로부터 하류 인클로저(61)의 지붕에 장착된다. 노즐(68)은 압연기(16)에 앞서 인클로저(61)의 타단부에 위치된다. 노즐(67, 68)은 미세한 미스트의 물을 형성하도록 가스 추진제(gas propellant)와 작동가능한 표준의 상업적으로 이용가능한 미스트 스프레이 노즐일 수 있다. 본 발명의 도시적 방법으로, 가스 추진제는 질소와 같은 불활성 가스일 수 있다. 전형적인 설치에서, 노즐은 약 400kPa의 압력으로 질소 분위기에서 가동된다. 물은, 물의 압력이 중요하진 않지만, 약 100 내지 500kPa 압력으로 공급될 수 있다. 노즐은 제2 인클로저(61) 내에 증기를 발생시키기 위해 스트립의 폭을 따라 미세한 미스트 스프레이를 형성하도록 설정된다.
The
도시된 주조기의 작동시, 제1 인클로저(37) 및 제2 인클로저(61) 모두는 주조 개시 전에 초기에 질소 가스로 세척된다. 주조 이전에, 물 스프레이는 고온 스트립이 제2 인클로저(61)로 통과하자마자 주위 공기의 유입을 방지하는 정압을 생성하도록 증기가 인클로저 내에 발생되도록 활성화된다. 질소의 공급은 주조의 개시 후 종료될 수 있다. 초기에 주조 스트립은 스트립 상에 무거운 스케일(heavy scale)을 형성하도록 제1 인클로저(37)로부터 모든 산소를 점유한다. 그러나, 제1 인클로저(37)의 공간(38)의 밀봉은 산소의 실제 양이 강 스트립에 의해 점유되는 경우 그 양 이하로 대기에 내포된 산소의 유입을 제어한다. 따라서, 초기 시작 기간 이후에 제1 인클로저(37)의 산소 함유량은 고갈되어 유지되고 스트립의 산화를 위해 산소의 이용가능성을 제한한다. 이러한 방식으로, 주조 스트립 상의 스캐일의 형성은 제1 인클로저(37)의 공간(38)에 질소의 공급을 유지할 필요없이 제어된다.In operation of the illustrated casting machine, both the
전술된 바와 같이, 핀치 롤(14)은 제1과 제2 인클로저(38, 61) 사이의 구획(division)에서 핀치 롤(50) 상에 활주하는 활주 시일(60, 65)이 구비된다. 핀치 롤 및 시일은 제2 인클로저(61)로부터 액상의 물의 역류를 방지하기에 효과적이지만 핀치 롤 스탠드(14)는 가스가 제2 인클로저(61)로부터 제1 인클로저(38)까지 유동할 수 있는 핀치 롤(50)의 양 단부 주위에 가스 유동 통로를 제공한다. 이러한 상호연결 통로에 의해 두 개의 인클로저 사이의 상호 연통은 증가된 수준의 수소가 제2 인클로저(61)를 통해 제1 인클로저(37)로 유동하게 하기에 아주 충분하다는 것이 장치의 작동시 발견되었다. 이는 미세한 미스트 물 스프레이(67, 68)의 작동과 작동없이 테스트되고 도면에서 도시된 바와 같이 압연 설치 및 트윈 롤 주조의 작동에 의해 얻어진 다음의 결과에 의해 도시된다. 제1 인클로저(37) 및 제2 인클로저(61) 둘 안의 대기의 가스 샘플은 아래 표1에서 보고된 다음의 가스 분석으로 도1에 도시된 위치(A, B, C)에서 수행된다. 분석된 대기의 가스 잔류물은 질소 가스(N2)이다.
As described above, the
표1Table 1
제2 인클로저(61)의 수준 보다는 작지만, 제1 인클로저(37) 내의 수소 수준은 제2 인클로저(61)의 미세한 미스트 물 노즐의 작동에 의해 사실상 증가되는 것을 알 수 있다. 제1 및 제2 인클로저(37, 61) 양쪽에서의 증가된 수준의 수소는 산소 함유량의 현저한 감소와 관련되고 스케일 형성을 상당히 감소시킨다. 증기의 존재를 나타내는 제1 및 제2 인클로저 양쪽에서의 증가된 수준의 습기가 있고 양쪽 인클로저는 증기의 존재에 의해 정압으로 있는 것을 더 알 수 있다. 증가된 수준의 수소는 수소 가스를 형성하기 위한 제2 인클로저 내의 강 스트립을 둘러싸는 고온 조건 하에 미세한 미스트에서 물 분자의 촉매 반응에 의해 설명될 수 있다. 물 분자로부터 동시에 형성된 산소 가스는 제2 인클로저를 통해 스트립의 초기 통과하 는 동안 스트립의 산화에 의해 점유되어서 수소 가스의 실제 양은 증가된다. 스트립의 후속 산화는 대기 공기의 유입을 제한하는 제2 인클로저 내에 정압과 수소 가스에 의해 억제되지만, 제2 인클로저 내의 수소 함유량을 유지시키고 롤 바이트(roll bite)의 점착(sticking)을 방지하기 위해 열간 압연 상에서 바람직하게 알려진 스트립 상의 스케일의 매우 얇은 층을 형성하기에 충분하다. 제2 인클로저(61)의 극도의 습도 환경에서 생성된 매우 얇은 층의 스케일은 압연기에서 작동의 어려움 및 롤 마모를 최소화시키는 강한 접착성 윤활제로서 작용하는 것을 알 수 있다. 동시에, 미세한 미스트 스프레이가 제2 인클로저 내의 증기 안으로 생성되기 때문에 액상의 물과 강 스트립의 접촉이 방지되고 스트립의 불균일한 냉각의 가능성이 제거되지 않으면 사실상 감소된다.Although lower than the level of the
도8은 추가 물 스프레이 노즐(71, 72)이 제1 인클로저(37)의 미세한 물 미스트 스프레이를 생성하도록 배열되는 주조 및 압연 설치의 변형을 도시한다. 이러한 추가 스프레이 노즐과 별도로, 도8에 도시된 설치는 전술된 것과 동일하다. 따라서, 도1에서와 동일한 도면 번호에 의해 도8에 다른 부품이 표기되어 있다. 스프레이 노즐(71, 72)은 노즐(67, 68)과 유사하고 스트립과 액상의 물의 접촉을 방지하려 하면서 스트립(12)의 표면에 인접한 미세한 물 미스트를 분사하기 위해 동일한 조건 하에 유사한 경향으로 작동될 수 있다. 더욱이, 스프레이 노즐(71, 72)은 주조 롤(22)의 주조 표면(22A)과 접촉하게 되는 액상의 물의 가능성을 최소화시키도록 인클로저(37)의 출구 단부를 향해 배치된다. 커튼 게이트 시일(curtain gate seal)은 이러한 위험을 더 최소화하기 위해 73으로 나타내어진 주조 롤과 스 프레이 노즐(71, 72) 사이의 위치에 설치될 수 있다.8 shows a variant of the casting and rolling installation in which additional water spray nozzles 71, 72 are arranged to produce a fine water mist spray of the
제1 인클로저(37)에서 증가된 수준의 수소 가스의 작동은 제2 인클로저(61)에서 노즐(67, 68)의 작동없이 그리고, 제2 인클로저(61)의 존재없이 노즐(71, 72)로부터 미세한 미스트 스프레이에 의해 수행될 수 있는 것이 또한 도8에 도시된다.
The operation of the increased level of hydrogen gas in the
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