KR20130074644A - 박판 주조 설비 - Google Patents

Abstract

주조롤 냉각에 따른 용탕의 과냉각을 방지하고 용탕이 적절한 온도로 냉각되도록 함으로써, 응고 균일도를 증대시킬 수 있도록, 한 쌍을 이루며 이격 배치되어 회전되는 두 개의 주조롤과, 상기 주조롤 사이에 배치되어 주조롤 사이로 용탕을 공급하는 노즐을 포함하는 박판 주조설비에 있어서, 상기 주조롤 표면에 열을 가해 주조롤 표면의 온도를 높이기 위한 가열부를 더 포함하는 박판 주조 설비를 제공한다.

Description

박판 주조 설비{DEVICE FOR CASTING METAL STRIP}

본 발명은 용융금속을 스트립으로 직접 주조하는 금속 스트립 주조설비에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 한 쌍의 주조롤을 이용하여 박판을 제조하는 박판 주조 설비에 관한 것이다.

일반적으로, 두께가 얇은 금속 스트립을 제조하기 위해서는 주조와, 잉곳제조, 열간압연, 열처리, 냉간압연, 열처리, 표면 연마, 슬리팅 등 여러 공정을 거치게 된다. 이러한 제조 공정은 금속 스트립 제조에 많은 시간과 비용이 들게 되므로 대량의 제품 제조에 적합하다.

니켈계 스트립이나 마그네슘계 스트립 등의 고가의 기능성 제품은 철강에 비해 소량으로 생산되므로 상기 공정을 적용하기 어려워, 용융금속을 스트립으로 직접 주조하는 공정을 통해 제조된다.

용융 금속으로부터 금속 스트립을 직접 주조하기 위한 여러 방법과 장치가 알려져 있다. 대표적으로 휠이나 연속 벨트와 같이 빠르게 움직이는 급냉 표면에 용융 금속을 분사하는 방식, 금속의 용탕을 회전하는 주조롤의 급냉 표면에 부분적으로 접촉시키는 방식, 수평 연결 벨트를 급냉층으로 사용하여 그 위에 용융 금속을 흘려 응고시키는 방식 또는 회전하는 한 쌍의 롤 사이에 용탕조를 형성시켜 주조하는 방식이 주로 이용된다.

여기서 한 쌍의 주조롤을 이용한 구조는, 노즐을 통해 회전하는 두 개의 주조롤 사이로 용탕을 공급하여 박판을 제조하게 된다. 노즐을 통해 공급되는 용탕은 주조롤과 접촉하여 응고되어 박판으로 형성된다.

주조롤은 용탕과 접촉하여 응고각을 형성시키는 주형의 역할을 하게 된다. 주조롤은 용탕에서 열을 빼앗아 주조롤 내부의 냉각수를 통해 배출한다. 용탕과의 접촉 시 롤 표면 조도, 롤 표면 코팅, 롤 표면 온도 등의 조건은 응고각 형성에 지대한 영향을 미친다.

이러한 주조 공정에서 사용되는 주조롤은 열에 강한 고내열강의 철재질이나, 고 열전도성의 구리재질 등으로 제조하며, 롤 표면은 가공 연마되거나 일정 크기의 조도를 갖도록 가공된다. 또한, 상기 주조롤의 내부에는 용탕의 열을 빼앗아 주편 생성을 촉진시키기 위해 일정한 패턴의 냉각수관이 설치되어 냉각수가 순환되는 구조로 되어 있다.

그런데, 종래의 주조롤은 상기와 같이 수냉 구조에 의해 냉각된 롤이 용탕과 접촉되면서 강냉각이 이루어지는 문제점이 있다.

이에 따라 용탕이 강냉각되어 응고각의 열변형이 발생되고, 롤 표면과 응고각 사이에 공기갭이 발생되어 응고각 두께가 불균일해지게 된다. 이러한 응고 불균일로 인해 주편 표면에 균열이 발생되는 등 주편 품질이 불량해지는 문제가 발생된다.

이에, 주조롤 냉각에 따른 용탕의 과냉각을 방지하고 용탕이 적절한 온도로 냉각되도록 함으로써, 응고 균일도를 증대시킬 수 있도록 된 박판 주조 설비를 제공한다.

이를 위해 본 박판 주조설비는 한 쌍을 이루며 이격 배치되어 회전되는 두 개의 주조롤과, 상기 주조롤 사이에 배치되어 주조롤 사이로 용탕을 공급하는 노즐을 포함하는 박판 주조설비에 있어서, 상기 주조롤 표면에 열을 가해 주조롤 표면의 온도를 높이기 위한 가열부를 더 포함할 수 있다.

상기 가열부는 주조롤 표면에 이격 설치되는 적어도 하나 이상의 발열체를 포함할 수 있다.

상기 발열체는 열선을 통한 발열 구조 또는 근적외선을 통한 발열 구조 또는 할로겐을 통한 발열 구조 또는 유도가열 구조일 수 있다.

상기 가열부는 주조롤 회전에 따라 주조롤 표면 온도가 기준값 이하로 떨어지는 위치에 설치될 수 있다.

상기 가열부는 용탕의 진행방향을 따라 용탕이 공급되는 노즐쪽에 근접 설치되어 주조롤이 가열부를 지나 용탕과 접하는 구조일 수 있다.

본 장치는 상기 주조롤의 표면 온도를 검출하는 온도측정기와, 상기 온도측정기로부터 측정된 온도값에 따라 상기 가열부를 제어하여 주조롤을 가열하는 제어기를 더 포함할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 회전하는 주조롤이 내부의 냉각수와 대기에 의해 점차적으로 표면 온도가 낮아져 과냉각되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이에 주조롤이 용탕과 접하였을 때 용탕의 과냉각을 방지하고 완만한 냉각을 촉진함으로써, 용탕의 응고 균일도를 증대시킬 수 있게 된다.

따라서, 균일하게 응고된 양호한 품질의 박판을 제조할 수 있게 된다.

도 1은 본 실시예에 따른 박판 주조설비를 도시한 개략적인 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하 설명에서 본 실시예는 금속 스트립 주조 설비 중 회전하는 두 개의 주조롤을 이용하여 용탕을 박판으로 제조하는 주조 설비를 예로서 설명한다. 본 주조설비는 이러한 구조에 한정되지 않으며 고온의 용탕으로 금속 스트립을 주조하는 모든 설비에 적용 가능하다.

도 1은 본 실시예에 따른 박판 주조 설비를 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 본 주조설비(100)는 한 쌍을 이루며 이격 배치되어 회전되는 두 개의 주조롤(10)과, 상기 주조롤(10) 사이에 배치되어 주조롤(10) 사이로 용탕을 공급하는 노즐(20), 상기 주조롤(10) 표면에 열을 가해 주조롤(10) 표면의 온도를 높이기 위한 가열부를 포함한다.

상기 노즐(20)은 내부에 고온의 용탕이 수용되며, 선단에는 용탕이 흘러나가는 출구가 형성되어, 맞물려 있는 두 개의 주조롤(10) 사이로 용탕을 공급하게 된다. 상기 노즐(20)은 다양한 형태로 형성될 수 있다. 노즐(20)에서 공급되는 용탕은 주조롤(10)의 표면에 도포되어 주조롤(10)과 같이 회전되면서 냉각되어 박판(P)으로 제조된다.

상기 주조롤(10)은 용탕과 접촉하여 응고각을 형성시키는 주형의 역할을 하게 된다. 주조롤(10)은 용탕을 냉각시킬 수 있도록 내부에 용탕의 열을 빼앗아 주편 생성을 촉진시키기 위해 일정한 패턴의 냉각수관이 설치되어 냉각수가 순환되는 구조로 되어 있다.

상기 가열부는 주조롤(10)의 표면이 과냉각되는 것을 방지하기 위한 것으로, 주조롤(10)에서 이격 설치되어 주조롤(10) 표면을 가열하는 적어도 하나 이상의 발열체(30)를 포함한다. 상기 발열체(30)는 주조롤(10)의 표면을 향해 배치되어 주조롤(10) 표면에 열을 가하는 구조로 되어 있다.

상기 발열체(30)는 열선을 통한 발열 구조 또는 근적외선을 통한 발열 구조 또는 할로겐을 통한 발열 구조 또는 유도가열 구조일 수 있다.

열선을 통한 발열 구조는 전기에너지를 열에너지로 전환하는 전열선을 포함하여 발열하는 구조이다. 근적외선 또는 할로겐 또는 유도가열 구조 역시 근적외선이나 할로겐을 발생하거나 유도가열 방식을 이용한 발열 구조로 이에 대해서는 이미 많은 기술이 알려져 있으므로 이하 상세한 설명은 생략한다. 상기 발열체(30)는 상기 구조에 한정되지 않으며 열을 발생시키는 구조면 모두 적용 가능하다.

여기서, 상기 발열체(30)의 설치 위치는 과냉각된 주조롤(10) 표면 온도를 높일 수 있는 위치면 특별히 한정되지 않는다. 또한, 상기 발열체(30)의 발열 면적 즉, 주조롤(10) 표면의 가열 면적은 발열체(30)의 발열량 과냉각 온도 등에 따라 다양하게 변형가능하다.

바람직하게는 상기 발열체(30)는 주조롤(10) 회전에 따라 주조롤(10) 표면 온도가 기준값 이하로 떨어지는 위치에 설치될 수 있다. 본 실시예에서 상기 발열체(30)는 용탕의 진행방향을 따라 용탕이 공급되는 노즐(20)쪽에 근접 설치되어 주조롤(10)이 가열부를 지나 용탕과 접하는 구조로 되어 있다.

이에 본 장치는 발열체(30)를 통해 주조롤(10)이 용탕과 접하기 전에 표면의 온도를 적정하게 높여줌으로써 과냉각된 주조롤(10)에 용탕이 접하는 것을 방지할 수 있게 된다.

상기 주조롤(10)은 회전되면서 용탕과 접하여 박판(P)으로 제조한 후 박판과 분리되어 냉각되고 계속 회전되어 다시 용탕과 접하게 된다. 이 과정에서 주조롤(10)은 용탕을 지나 다음 용탕과 접할 때까지 내부의 냉각수와 표면과 접하는 대기에 의해 점차적으로 냉각된다.

이에 상기 발열체(30)는 언급한 바와 같이, 주조롤(10)이 회전되어 다시 용탕과 접하기 전의 위치에 설치되어 있어서, 과냉각된 주조롤(10)의 표면에 열을 가하여 온도를 높이게 된다.

한편, 본 설비(100)는 상기 주조롤(10)의 표면 온도를 검출하는 온도측정기(40)와, 상기 온도측정기(40)로부터 측정된 온도값에 따라 상기 가열부를 제어하여 주조롤(10)을 가열하는 제어기(50)를 더 포함한다.

상기 온도측정기(40)는 주조롤(10)의 회전방향을 따라 상기 발열체(30) 전에 설치될 수 있다. 즉, 온도측정기(40)는 주조롤(10) 이 발열체(30)로 진입되기 전에 표면 온도를 검출하게 된다. 이와 같이 검출된 주조롤(10) 표면 온도는 제어기(50)로 인가된다.

또한, 본 설비(100)는 상기 온도측정기(40) 외에 주조롤의 회전방향을 따라 발열체(30) 후에 설치되어 주조롤의 표면 온도를 검출하는 온도측정기(41)를 더 포함할 수 있다.

상기 온도측정기(41)은 주조롤(10)이 발열체(30)를 지나 가열된 후의 표면 온도를 검출하게 된다.

본 실시예에서 상기 온도측정기(40,41)는 비접촉식 구조로 주조롤(10)에서 이격되어 주조롤(10) 표면의 온도를 검출하는 구조로 되어 있다. 예를 들어, 상기 온도측정기(40,41)는 적외선 방식의 온도측정기일 수 있다..

상기 제어기(50)는 주조롤(10) 표면의 적정 온도 즉, 과냉각 온도에 대한 기준값을 갖는 데이터와, 상기 온도측정기(40)에서 검출된 온도값과 상기 기준값을 비교 연산하기 위한 연산식을 내장하고 있다.

이에 상기 제어기(50)는 발열체(30)로 진입되기 전에 온도측정기(40)를 통해 검출된 주조롤(10)의 실제 표면 온도가 기준값을 벗어나 과냉각되면 가열부의 발열체(30)를 제어하여 주조롤(10) 표면을 가열하게 된다.

상기 기준값은 용탕의 종류나 박판의 두께 등 다양한 변수에 의해 달라지며 특별히 한정되지 않는다.

상기 발열체를 지나 온도측정기(41)를 더 구비한 경우에는 제어기(50)는 상기 온도측정기(41)의 온도 검출값을 추가로 확인하여 발열체 전후의 주조롤 온도를 비교하여 발열체를 제어함으로써, 보다 정확한 온도로 주조롤의 표면을 가열할 수 있게 된다.

이하, 본 설비(100)의 작용에 대해 살펴보면, 노즐(20)로부터 주조롤(10) 사이로 용탕이 공급되고 주조롤(10)이 회전되면 용탕이 주조롤(10)과 접촉되어 냉각되면서 박판(P)을 형성한다. 주조롤(10)은 박판과 분리되어 계속 회전된다. 이 과정에서 주조롤(10)은 점차적으로 냉각수와 대기에 의해 냉각되어 표면 온도가 낮아지게 된다.

주조롤(10)이 회전되어 다시 용탕과 접하기 전에 표면의 온도가 기준값 이하로 낮아져 과냉각된 경우 본 장치가 구동되어 주조롤(10) 표면 온도를 높이게 된다.

주조롤(10) 표면 온도는 온도측정기(40)에 의해 검출된다. 온도검출기에 의해 검출된 온도값은 제어기(50)로 인가된다. 제어기(50)는 실제 측정된 주조롤(10) 표면 온도값과 과냉각 온도에 대한 기준값을 비교 연산하여 주조롤(10) 표면 온도가 과냉각 온도 이하인지 여부를 확인한다.

상기 과정을 통해 제어기(50)는 주조롤(10) 표면 온도가 과냉각온도 이하인 경우 발열체(30)를 구동하여 주조롤(10) 표면을 가열하게 된다. 이에 주조롤(10) 표면은 발열체(30)에서 발산되는 열에 의해 가열되어 표면 온도가 높아지게 된다.

따라서 적절한 온도를 갖는 주조롤(10)이 용탕과 접하게 되어 용탕의 과냉각을 방지함으로써, 용탕의 응고 균일도를 높일 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

10 : 주조롤 20 : 노즐
30 : 발열체 40,41 : 온도측정기
50 : 제어기

Claims (5)

1. 한 쌍을 이루며 이격 배치되어 회전되는 두 개의 주조롤과, 상기 주조롤 사이에 배치되어 주조롤 사이로 용탕을 공급하는 노즐을 포함하는 박판 주조설비에 있어서, 상기 주조롤 표면에 열을 가해 주조롤 표면의 온도를 높이기 위한 가열부를 더 포함하는 박판 주조 설비.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 가열부는 주조롤 표면에 이격 설치되는 적어도 하나 이상의 발열체를 포함하는 박판 주조 설비.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 발열체는 열선을 통한 발열 구조 또는 근적외선을 통한 발열 구조 또는 할로겐을 통한 발열 구조 또는 유도가열 구조인 박판 주조 설비.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 가열부는 용탕의 진행방향을 따라 용탕이 공급되는 노즐쪽에 근접 설치되어 주조롤이 가열부를 지나 용탕과 접하는 구조의 박판 주조 설비.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 주조롤의 표면 온도를 검출하는 온도측정기와, 상기 온도측정기로부터 측정된 온도값에 따라 상기 가열부를 제어하여 주조롤을 가열하는 제어기를 더 포함하는 박판 주조 설비.

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