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KR100356176B1 - 쌍롤형 박판주조기용 냉각롤 - Google Patents

쌍롤형 박판주조기용 냉각롤 Download PDF

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KR100356176B1
KR100356176B1 KR1019980056684A KR19980056684A KR100356176B1 KR 100356176 B1 KR100356176 B1 KR 100356176B1 KR 1019980056684 A KR1019980056684 A KR 1019980056684A KR 19980056684 A KR19980056684 A KR 19980056684A KR 100356176 B1 KR100356176 B1 KR 100356176B1
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Abstract

본 발명은 쌍롤형 박판주조기에 채용되는 냉각롤에 관한 것으로, 보다 상세히는 롤 중앙외주면에 미세한 굴곡면을 부여하여 주조시 주편 양에지에 발생하는 이상 응고현상(응고지연)을 방지하여 에지부가 양호한 형상을 지닌 주편을 제조할수 있어 주조시 조업안정화 및 박판의 품질향상을 도모할 수 있는 쌍롤형 박판주조기용 냉각롤에 관한 것이다.
본 발명은 노즐(1)로부터 공급된 용강(2)을 냉각수가 흐르는 한쌍의 롤(3a)(3b)사이로 주입하여 주편(5)을 제조하는 박판주조기에 있어서, 상기 롤(3a)(3b)의 중앙부(7)에 크라운(C)의 밑면길이(23)와 동일한 밑변길이(24)로 이루어지고, 상기 크라운(C)의 반경방향 높이(22)보다 2배의 높이(15)로 이루어져 상기 크라운(C)의 기울기에 비하여 2배의 기울기로 이루어지는 복수개의 굴곡부(20)를 형성하여 상기 롤(3a)(3b)의 폭방향으로의 응고능을 균일하게 하는 쌍롤형 박판주조기용 냉각롤를 제공한다.
본 발명은 롤 중앙부에 굴곡부를 형성시켜 용강과 롤과의 접촉시 주편의 수축현상이 롤 양 에지부에서 뿐만 아니라 주편의 중앙부에서도 발생하게 하여 용강과 접하는 롤의 전폭에 걸쳐 균일한 응고능을 형성시켜서 일정두께의 주편을 주조하여 우수한 품질의 박판을 제조할수 있는 효과가 있다.

Description

쌍롤형 박판주조기용 냉각롤
본 발명은 쌍롤형 박판주조기에 채용되는 냉각롤에 관한 것으로, 보다 상세히는 롤 중앙외주면에 미세한 굴곡면을 부여하여 주조시 주편 양에지에 발생하는 이상 응고현상(응고지연)을 방지하여 에지부가 양호한 형상을 지닌 주편을 제조할수 있어 주조시 조업안정화 및 박판의 품질향상을 도모할 수 있는 쌍롤형 박판주조기용 냉각롤에 관한 것이다.
일반적으로 쌍롤형 박판주조기(10)는 도 1에 나타낸 바와같이 노즐(1)로부터 공급된 용강(2)을 내부가 냉각수로 수냉되면서 미도시된 구동모터로서 회전하는 롤(3a)(3b)을 통하여 직접 주편(5)을 제조하는 장치이며, 주조되는 주편(5)의 품질 및 형상은 상기 롤(3a)(3b)의 열팽창량의 적절한 보상방법과 롤(3a)(3b) 폭방향의 응고능에 크게 의존한다.
도 2는 일반적인 쌍롤형 박판주조기에서 용강(2)이 롤(3a)(3a)과 접촉하여 응고쉘(4)을 형성하는 초기상태를 나타낸 것으로서, 응고쉘(4)이 형성되기 시작하면 그림에서와 같이 S 방향으로 롤 양단부의 응고쉘(4)이 각 롤(3a)(3b)의 중앙부(7)로 수축하게 됨에 따라 각 롤 양에지부(8)에서 주편(5)과 롤(3a)(3b)간의 가스갭(6)이 롤 중앙부(7)보다 커지게 된다. 이러한 양에지부(8)와 중앙부(7)의 가스갭(6)크기의 차이는 수마이크론으로 육안관찰이 곤란할 정도로 매우 미세한 것에 불과하지만 응고능에 영향을 주는 주편(5)과 롤(3a)(3b) 사이의 열전달계수값에는 큰 차이를 가져와 결과적으로 각 롤(3a)(3b)의 양 에지부(8)에서는 주편(5)의 응고가 지연되는 현상이 일어나게 된다.
이러한 초기접촉시 발생되는 주편(5)의 양 에지부(18)에서의 응고지연은 주편(5)과 롤(3a)(3b)의 접촉시간의 증대에 따라 계속 영향을 미쳐 주조되는 주편(5)의 양에지부(18)에서의 응고쉘(4)두께의 상대적인 감소를 초래하기 때문에, 주편(5)이 롤닢(roll nip)을 빠져나올 때에는 양 에지부(18)에서의 응고쉘(4)두께와 중앙부(17)에서의 응고쉘(4)두께가 큰 차이가 나게 된다.
따라서, 상기응고쉘(4) 두께가 작은 양 에지부(18)는 주편(5)의 중심부(17)에 있는 용강(미응고쉘)등으로 인해 양 에지부(18) 부분이 떨어져 나가거나 또는 부풀어오르는 벌징(bulging)현상이 나타나게 된다. 즉, 일반적으로 롤(3a)(3b)의 형상은 주조중 롤(3a)(3b)의 열팽창현상을 보상하기 위해 도 3(a)에 도시한 바와같이, 롤(3a)(3b)의 중앙부(7)가 오목하고 양 에지부(8)가 볼록한 형상을 갖도록 크라운(crown)을 형성하여도 상기 롤(3a)(3b)사이를 통과하면서 주조되는 주편(5)의 양에지부(18)중앙의 미응고 용강의 벌징현상에 의해 상기 주편(5)은 도 3(b)에 도시한 바와같이, 중앙부(17)는 평평하고 양 에지부(13)가 오히려 두꺼운 형상을 지니게 되는 것이다.
이러한 주편(5)의 양 에지부(18)에 벌징현상이 발생하면, 박판의 품질 저하 및 실수율의 저하를 가져올 뿐 아니라 주편 권취시 주편 에지부(18)쪽의 직경이 계속 커지게 되어 재권취시 웨이브(wave)가 발생하는 등 여러 가지 문제를 야기하게 된다. 따라서, 안정된 조업 및 주편 실수율 향상 측면에서 롤(3a)(3b)의 폭방향 으로 균일하게 냉각하는 것을 필수적이며 이를 위해 여러 가지 방법이 고안되었다.
상기와 같은 주편 에지부(18)의 응고능 저하를 방지하는 대책으로는 크게 롤(3a)(3b)의 폭방향 응고능을 다르게 하는 방법과 롤(3a)(3b)의 초기 크라운 형상의 변형을 통해 롤닢에서의 롤간격을 다르게 하여 상대적으로 양 롤(3)(3b)의 에지부(8)에서의 응고능을 향상시키는 두가지 방법이 주로 고안되어 왔다.
먼저, 롤(3a)(3b)의 폭방향 냉각능을 변경시키는 하나의 방법은 롤(3a)(3b) 표면의 조도분포를 롤(3a)(3b)의 양에지부(8)는 작게하는 반면에 롤(3a)(3b)의 중앙부(7)는 크게하여 결과적으로 롤(3a)(3b)의 에지부(8)에서의 냉각능이 롤(3a)(3b)의 중앙부(7)보다 크게 하여 주조되는 주편(5)의 양에지(18)에서의 벌징현상을 방지하는 것이다(일본국 특개평 9-327753호).
그리고, 동일한 상태에서 열팽창량을 상쇄하기 위해 적용하는 초기 롤 크라운 형상을 임의로 조정하여 롤닢에서의 주편 에지부(18)의 고상률이 일정값 이상이 되게 하는 또하나의 방법이 있다(일본국 특개평 9-103845).
그러나, 상기와 같이 롤(3a)(3b)의 폭방향으로 표면처리를 다르게 하여 주편 (5)의 양 에지부(18)와 중앙부(17)의 냉각능차이를 서로 상쇄하는 방법은, 응고능 차이를 두기 위해 적용하는 롤 표면 조도차이에 한계가 있다는 것이다. 즉, 주편(5)의 양에지부(18)의 상대적인 냉각능 향상을 위해서는 롤(3a)(3b)의 양에지부(8)에 조도를 작게하는 반면에 롤(3a)(3b)의 중앙부(7)는 크게해야 하는데, 주조되는 주편(5)표면의 크랙 발생을 위해서는 일정수준이상의 표면조도가 필요하기 때문에, 롤(3a)(3b)의 중앙부(7)의 조도를 아주 크게 하는 수밖에 없다. 따라서, 이러한 경우에는 주편(5)의 표면에 상기 롤(3a)(3b)의 표면형상이 전사되기 때문에, 상기 주편(5)의 중앙부(17)의 광택도가 주편(5)의 양 에지부(18)와는 달라져 주조후 냉연처리와 같은 후처리시 많은 문제점이 야기되었다.
또한, 롤닢에서 주편 양에지부(10)의 고상률값이 일정이상이 되도록 롤(3a)(3b)의 양단에 형성되는 크라운량을 조정하는 방법은, 주편(5)의 에지부(18)에서의 벌징현상은 방지할 수 있을지라도 결과적으로 얻어진 주편(5)의 형상이 중앙부(17)의 두께가 에지부(18)보다 상당히 큰 크라운형상을 하게 되기 때문에, 후처리용 주편형상이 부적절하여 상당부분을 슬릿팅해야만 하는 등 주조된 주편(5)의 실수율 저하를 가져오게 되는 문제점이 있었다.
뿐만 아니라 이러한 두가지 방법 모두 주조두께와 주조강종이 달라지는 경우에는 주편(5)의 중앙부(17)와 에지부(18)의 냉각능 차이가 발생하여 종래와 마찬가지로 에지벌징현상이 발생하던지 아니면 롤(3a)(3b)의 양 에지부(8)에 과다한 롤 발반력이 작용하는 등의 바람직하지 못한 현상이 발생할수 있는 문제점을 가지고 있다.
따라서, 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 그 목적은, 롤 중앙부에 굴곡부를 형성시켜 용강과 롤과의 접촉시 주편의 수축현상이 롤 양 에지부에서 뿐만 아니라 주편의 중앙부에서도 발생하게 하여 용강과 접하는 롤의 전폭에 걸쳐 균일한 응고능을 형성시켜 일정두께의 주편을 주조할수 있는 쌍롤형 박판주조기용 냉각롤을 제공하고자 한다.
도 1은 일반적인 쌍롤형 박판주조기를 도시한 개략도,
도 2는 일반적인 쌍롤형 박판주조기에서의 초기 용강의 응고상태를 도시한 개략도,
도 3(a)(b)는 일반적인 쌍롤형 박판주조기의 크라운을 갖는 롤과 미응고가 형성되는 주편의 형상을 도시한 개략도,
도 4는 본 발명에 따른 쌍롤형 박판주조기용 냉각롤의 형상을 도시한 개략도,
도 5는 본 발명에 따른 쌍롤형 박판주조기용 냉각롤에서의 초기 용강접촉시 주편응고현상을 도시한 개략도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 ..... 노즐 2 ..... 용강
3a,3b ..... 롤 4 ..... 응고쉘
5 ..... 주편 6 ..... 가스갭
7 ..... 롤의 중앙부 8 ..... 롤의 에지부
17 ..... 주편의 중앙부 18 .... 주편의 에지부
20 ..... 굴곡부 C ...... 크라운
22, 25 .... 높이 23,24 .... 밑면길이
상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 발명은,
노즐로부터 공급된 용강을 냉각수가 흐르는 한쌍의 롤사이로 주입하여 주편을 제조하는 박판주조기에 있어서,
상기 롤의 중앙부에 크라운의 밑면길이와 동일한 밑변길이로 이루어지고, 상기 크라운의 반경방향 높이보다 2배의 높이로 이루어져 상기 크라운의 기울기에 비하여 2배의 기울기로 이루어지는 복수개의 굴곡부를 형성하여 상기 롤의 폭방향으로의 응고능을 균일하게 함을 특징으로 하는 쌍롤형 박판주조기용 냉각롤을 마련함에 의한다.
도 4는 본 발명에 따른 쌍롤형 박판주조기용 냉각롤의 형상을 도시한 개략도이고, 도 5는 본 발명에 따른 쌍롤형 박판주조기용 냉각롤에서의 초기용강접촉시 주편응고현상을 도시한 개략도이다.
본발명에 따른 쌍롤형 박판주조기용 냉각롤(30)은 도 4 내지 5에 도시한 바와같이, 냉각수가 흐르는 롤(3a)(3a)과 용탕풀에 담겨진 용강(2)의 초기응고시 롤 에지부(8)에서 발생하는 응고지연현상을 해소할수 있도록 롤 중앙부(7)의 외주면에 복수개의 굴곡부(20)를 돌출형성한 것이다.
상기 롤(3a)(3b)의 중앙부(7)에 외주면에 형성되는 굴곡부(20)는 도 4에 나타낸 바와같이, 상기 롤(3a)(3b)의 양 에지부(8)에 형성되는 크라운(C)의 평균 기울기의 2배 정도인 것이 적당한바, 이러한 굴곡부(20)의 하부면길이(L)의 1/2에 해당하는 밑면길이(24)는 상기 에지부(8)의 양단으로부터 롤(3a)(3b)의 폭방향으로 시작되어 상기 롤의 중앙부(7)에서 끝나는 상기 크라운(C)의 밑면길이(23)와 동일하며, 상기 롤(3a)(3b)의 중앙부(7)외주면에서 반경방향으로 돌출되는 굴곡부(20)의 높이(25)는 반경방향으로 돌출되는 상기 크라운(C)의 높이(22)보다 2배정도 길게 하여 상기 롤(3a)(3b)의 중앙외주면에 연속적으로 나열형성된다.
이에 따라, 상기 굴곡부(20)의 최상부를 정점으로 하여 그 좌우측으로 형성되는 상기 굴곡부(20)의 기울기는 상기 크라운(C)의 밑면길이(23)와 동일한 크기를 갖는 밑변길이(24)와, 상기 크라운(C)의 반경방향 높이(22)보다 2배의 크기를 갖는 높이(25)로서 굴곡부 높이(25)/굴곡부 밑면길이(24)로 형성되기 때문에, 상기 굴곡부(20)의 기울기는 반경방향의 크라운 높이(22)/ 크라운 밑면길이(23)로서 상기 롤(3a)(3b)의 양 에지부(8)에 형성되는 크라운(C)의 기울기보다 2배정도 크게 돌출형성된다.
그리고, 일반적인 상업용 박판주조기의 광폭 냉각롤에서는 반경방향의 크라운 높이(22)는 보통 100-300마이크론인데 반해 본 발명의 롤(3a)(3b)의 크라운(C)의 밑면길이(23)가 50 내지 100mm의 큰 길이로 형성됨에 따라, 상기 롤(3a)(3b)의 중앙부(7)에 형성되는 굴곡부(20)는 일반적으로 주편(5)의 표면결함방지를 목적으로 롤(3a)(3b)의 외부면에 적용하는 딤플(dimple)(일반적으로 깊이 50 마이크론 내외, 직경 500 마이크론 내외로 이루어짐)과 그 역할이 근본적으로 다르며 롤(3a)(3b)의 가공시에도 별도의 어려움이 없는 장점을 지니고 있다
이러한 롤(3a),(3b)의 중앙부(7)에 형성되는 굴곡부(20)의 기능을 설명하면 다음과 같다. 즉, 상술한 바와같이 좌우 양에지부(8)에 크라운(C)만을 갖는 박판주조기에서 주조되는 주편(5)의 양에지부(10)쪽의 응고가 중앙부(9)보다 상대적으로 작아지는 이유는 용강(2)이 응고되어 수축하는 과정중 상기 용강(2)이 접하는 롤(3a)(3b)의 형상에 의해 롤 양에지부(8) 쪽에는 주편(5)과 롤(3a)(3b)간의 가스갭(6)이 다른 곳보다 커지기 때문에, 상기 용강(2)이 롤(3a)(3b)사이를 통과하여 주편(5)으로 응고되면서 수축되는 현상은 자연적인 현상이다.
이때, 상기 크라운(C)이 형성되는 양 에지부(8)와 같이 경사가 심한 곳에서는 수축시 가스갭(6)의 추가발생이 커져 열전달이 특히 지연되게 되지만, 도 4와 5에 도시한 바와같이, 상기 주편(5)의 중앙부(17)에 해당하는 롤(3a)(3b)의 중앙부(7)에도 상기 크라운(C)의 기울기보다 2배의 크기를 갖는 굴곡부(20)를 부여해주면 상기 용강(2)과 상기 롤(3a)(3b)간의 초기 접촉시 발생되는 응고쉘(4)의 수축이 상기 롤(3a)(3b)의 양 에지부(8)에서 뿐만 아니라 롤(3a)(3b)의 전체폭에 걸쳐서 고르게 일어나므로 균일한 응고를 얻을 수 있는 것이다.
즉, 상기 용강(2)이 롤(3a)(3b)과 접촉을 시작하여 응고쉘(4)이 형성된 후 냉각되기 시작하면 상기 롤(3a)(3b)의 양 에지부(8)에서 응고쉘(4)이 들뜨는 현상과 같은 이유로 주조되는 주편(5)의 중앙부(17)에 해당하는 롤(3a)(3b)에 해당하는 중앙부(7)에 형성된 굴곡부(20)의 윗부분에서는 응고쉘(4)과 롤(3a)(3b)사이에 가스갭(6)이 커져 응고가 지연됨에 따라, 이러한 굴곡부(20)의 요철이 롤(3a)(3b)의 중앙부(7)에 있게 되면 롤(3a)(3b)의 전폭에 걸쳐서 응고지연부가 생기게 되어 결과적으로 롤 폭방향의 응고능이 균일해지고, 상기 롤(3a)(3b)을 통과하여 주조되는 주편의 두께는 균일해지는 것이다.
또한, 주편(5)의 형상을 전폭에 걸쳐 동일한 두께로 할것인지 아니면 후처리를 고려하여 주편(5)의 중앙(17)를 다소 볼록한 형상으로 할것인지에 따라 상기 굴곡부(20)의 기울기를 조정한다. 즉, 중앙부(17)가 약간 볼록한 주편(5)을 얻고자 하는 경우, 롤(3a)(3b)의 에지부(8)에서의 냉각능이 중앙부(7)에서의 냉각능보다 약간 작은 것이 바람직하므로 상기 굴곡부(20)의 기울기를 상기 롤(3a)(3b) 에지부(8)의 기울기의 2배보다 약간 작은 것으로 형성한다. 이는 상기 굴곡부(20)의 기울기정도가 양 롤(3a)(3b)에서 응고되는 주편의 응고능을 조정하는 주요한 인자이기 때문이다.
또한, 도 4에 도시한 바와같이, 상기 굴곡부(20)와 접해져 주조되는 상기 주편(5)의 상,하부면에서의 응고능의 차이를 상쇄시킬수 있도록 상기 굴곡부(20)에 의해서 양 롤(3a)(3b)의 외주면에 형성되는 요철부분이 서로 상쇄되도록 가공하는 것이 바람직하다.
상술한 바와같은 본 발명에 의하면, 박판주조를 위한 용강(2)과 롤(3a)(3b)과의 접촉시 주편(5)의 수축현상이 롤(3a)(3b) 양 에지부(8)에서 뿐만 아니라 중앙부(7)에서도 발생하도록 롤(3a)(3b)의 중앙부(7)에 크라운(C)의 기울기보다 2배의 크기로 이루어진 굴곡부(20)를 형성함으로서, 용강(2)의 초기응고시 롤 에지부(8)에서만 발생되던 응고지연 현상을 해소할수 있기 때문에, 용강(2)과 접하는 롤(3a)(3b)의 전폭에 걸쳐서 균일한 응고능이 일어나도록 하여 일정한 두께를 갖는 우수한 품질의 주편(5)을 생산할수 있는 효과가 얻어진다.

Claims (3)

  1. 노즐(1)로부터 공급된 용강(2)을 냉각수가 흐르는 한쌍의 롤(3a)(3b)사이로 주입하여 주편(5)을 제조하는 박판주조기에 있어서,
    상기 롤(3a)(3b)의 중앙부(7)에 크라운(C)의 밑면길이(23)와 동일한 밑변길이(24)로 이루어지고, 상기 크라운(C)의 반경방향 높이(22)보다 2배의 높이(15)로 이루어져 상기 크라운(C)의 기울기에 비하여 2배의 기울기로 이루어지는 복수개의 굴곡부(20)를 형성하여 상기 롤(3a)(3b)의 폭방향으로의 응고능을 균일하게 함을 특징으로 하는 쌍롤형 박판주조기용 냉각롤.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 크라운(C)의 밑면길이(23)가 50 내지 100mm의 길이로 형성됨을 특징으로 하는 쌍롤형 박판주조기용 냉각롤.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 굴곡부(20)는 이와 접해지는 주편(5)의 상,하부면에서의 응고능의 차이를 상쇄시킬수 있도록 상기 굴곡부(20)에 의해서 양 롤(3a)(3b)의 외주면에 형성되는 요철부분이 서로 상쇄되도록 형성됨을 특징으로 하는 쌍롤형 박판주조기용 냉각롤.
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Citations (3)

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