KR100369256B1 - 금속스트립의쌍-로울연속주조설비의측벽지지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 수평축을 갖는 두 개의 냉각되는 로울 (1) 과, 로울 (1) 의 측부 (3) 에 가압밀착되는 두 측벽 (2) 을 구비하는 형태의 얇은 금속제품의 쌍-로울 연속주조설비의 측벽지지장치로서, 로울 (1) 의 축에 평행방향으로 지시에 따라 이동할 수 있는 캐리지 (5) 와, 이 캐리지 (5) 위에 장착된 추력장치 (6) 와, 측벽 (2) 과 일체이고 추력판 (8) 과 이 추진판 (8) 및 패널 (4) 에 지지된 추력부재 (9, 9', 9", 9'") 에 의해 상기 추력장치 (6) 에 연결되는 패널 (4)을 구비하는 지지장치에 있어서, 상기 패널 (4) 은 상기 추력판 (8) 을 통과하는 하나 이상의 타이 (11, 11') 를 구비하고, 이 타이의 자유단부에는 상기 추력판 (8) 의 배면 (14) 에 대항하여 가압될 수 있는 정지부재 (13, 13') 가 구비되는 것을 특징으로 하는 금속스트립의 쌍-로울 연속주조설비의 측벽지지장치에 관한 것이다.

Description

금속스트립의 쌍-로울 연속주조설비의 측벽지지장치{DEVICE FOR SUPPORTING A SIDE WALL OF AN INSTALLATION FOR THE TWIN-ROLL CONTNUOUS CASTING OF METAL STRIPS}

본 발명은 금속의 연속주조에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 얇은 스트립의 연속주조장치의 잉고트(ingot) 몰드내의 용융금속을 횡방향으로 국한하는 장치에 관한 것으로, 그 장치의 주조공간은 수평축을 가진 두 로울의 횡면에 의해 제한되며, 이때 그 로울들의 내부는 냉각되고, 서로 반대 방향으로 회전한다.

"쌍-로울 주조기" 로 알려진 이러한 형태의 연속주조장치에 있어서, 대략 2 내지 10 mm 두께의 금속 스트립을 주조하기위해 상기 주조기를 산업상에 적용하는 것은 최근에 연구되고 있으며, 로울에 의해 형성되는 주조공간에서 용융금속의 횡방향 국한은, 적절한 장치에 의해 로울의 끝평면에 대향하여 설치되고 측부 (sides) 라 칭하는 판에 의해 제공된다. 이 판들은 통상 "측벽" 또는 "측댐(side dam)" 으로 명시된다. 용융금속과 접하게 되는 이들의 중앙부는 내화물로 구성되고, 일반적으로 이들의 외면은 로울과 마찰 접촉을 하게 되며, 점진적으로 마모된다. 접촉영역으로의 용융금속의 침투가 주조 스트립의 에지(edge)의 재질에 악영향을 미치기 때문에, 측벽 또는 측댐은 로울들과 가능한 한 비누수접촉되어야 한다. 침투된 금속은 톱니형태로 나타나게 되며, 지나치게 취약하게 될 수 있다. 그때, 이들은 스트립으로부터 떨어지게 되고, 로울들에 결합된 상태로 남아 있을 위험이 있다. 만일, 이러한 결합이 로울들이 완전히 회전하는 동안에도 지속되고, 에지 조각이 주조 공간으로 침투된다면, 이는 로울 표면에 심각한 손상을 유발시킬 것이다. 최악의 경우, 이들 침투한 금속은 장치의 외부에 도달하게 되어, 주조공정의 즉각적인 중단을 유발시킨다.

이러한 시일링 (sealing) 결함은 많은 문제점을 가질 수도 있으며, 이들 문제점 중 다음과 같은 것들이 있다.

- 로울들이 열을 받는 경우, 특히 주조 개시점에서, 로울들이 받는 기계응력 및 열응력에 의해 발생된 로울 및 측벽의 변형.

- 측벽 또는 로울들의 점진적인 마모, 이는 그들의 접촉영역 전체에 걸쳐 항상 균일하지는 않다.

- 응고금속의 침투에 의해 발생된 측벽의 순간마모.

로울들의 마찰접촉을 조절하여 측벽의 마모를 모니터함으로서 이들 시일링 문제를 해결하는 것은 이미 제안되었다. 이러한 방법에서, 로울의 접촉부분의 형태에 소정의 변화를 줌으로써, 측벽의 접촉표면은 계속적으로 재생된다. 이는 유럽특허 A-546206 호에 개시되어 있다. 여기서는, 측벽이 로울 측부의 초기 형태에 정확하게 일치하도록, 주조전에 회전하는 로울에 대해 측벽을 강하게 압착시키는 것을 개시하고 있다. 그 후, 압착을 약간씩 풀어주면서 주조를 개시하고, 측벽의 형상이 로울의 측부에 맞도록 의도적으로 마모시키기 위해 측벽에 일시적으로 다시 고압을 가한다. 주조공정동안, 측벽은 계속적으로 로울에 대향하여 가압되고, 이들의 마모는 미리 결정된 속도로 측벽을 변위시킴으로써 보상된다. 이러한 방법에서, 조절된 마모가 발생하며, 이는 측벽과 로울 사이의 접촉면을 계속적으로 새롭게 한다.

프랑스 특허출원 FR 9408319 호에는, 측벽의 다른 영역에 가해질 압력을 조절하여 측벽을 소량 변형시킬 수 있는 수단을 제공함으로써, 상기 방법을 개선시켰다. 이 방법에서는, 로울에 의해 측벽의 다양한 부분에 가해지는 응력의 일시적 또는 계속적인 불균일을 고려하고 있다. 이러한 불균일은 예컨대, 측벽과 로울 사이에 가상의 응고금속이 침투하는 경우, 또는 측벽이 설치되는 로울들의 두 측부가 로울의 축에 완전히 동평면 및 직각이 아닌 경우에 발생할 수도 있다.

그렇지만, 이들 작동방법은 각 측벽이 마찰접촉을 통해 마모가 된다는 결점이 있는데, 이 마모는 측벽의 진행 속도를 이용하여 측정될 수 있지만 쉽게 조절되지 않는다. 이는 주조가 평이하다면, 비유용할 수도 있다

본 발명의 목적은 만족스러운 주조를 위해 엄격히 요구되는 정도 이하로 측벽이 마모되도록 이를 제어하는 수단을 작업자에게 제공하는 것이다.

도 1 은 주조 로울 중 하나에 가압되는 쌍-로울 주조장치의 측벽를 도시하고, 패널과 추력판 사이의 거리를 점진적으로 유지하는 타이를 도시한 도면으로서, 본 발명에 따른 장치의 개략적인 측면도.

도 2 는 추력판의 배면에 접촉된 타이를 갖는 것을 제외하고는 도 1 과 동일한 장치를 도시한 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 로울 2 : 측벽

3 : 로울의 측부 4 : 패널

5 : 캐리지 6 : 추력장치

7 : 로드 8 : 추력판

9, 9', 9", 9'" : 추력부재

11, 11' : 타이 (tie) 12, 12' : 관통공

13, 13' : 정지부재

본 발명에 나타난 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 수평축을 갖는 두 개의 냉각되는 로울과, 로울의 측부에 대향하여 가압밀착되는 두 측벽을 구비하는 형태의 얇은 금속제품의 쌍-로울 연속주조설비의 측벽지지장치로서, 지시에 따라 로울 축에 평행한 방향을 따라 이동할 수 있는 캐리지와, 이캐리지에 의해 운반되는 추력장치와, 측벽과 일체이고 추력판과 그 추력판 및 패널에 지지된 추력부재에 의해 추력장치에 연결되는 패널을 구비하는 지지장치에 있어서, 상기 패널은 추력판을 통과하는 하나 이상의 타이를 구비하고, 타이의 자유단부에는 상기 추력판의 배면에 대항하여 가압될 수 있는 정지부재가 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 측댐을 지지하는 패널은 추력판을 통과하는 하나 이상의 타이를 구비하고, 그 타이의 자유단부는 추력판의 배면에 접촉될 수 있다. 이러한 방법에서, 추력부재는 측벽이 로울에 압착되도록 패널을 추력부재로부터 이격시키고, 이 결과 측벽이 마모되는데. 측벽과 로울이 접하기에 충분한 정도로 상기 마모가 일어나면, 상기 추력부재의 작용이 억제된다. 그런 후에는, 측벽과 로울 사이의 마찰접촉은 최소가 되고, 측벽의 마모는 사실상 일어나지 않는다.

아래에 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1 은 상호 작동하고, 수평축을 가지며, 회전하고, 내부가 냉각되는 쌍-로울 사이에서 주조되는 주조장치의 횡부를 도시하며, 이들 로울 중 단지 하나의 로울 (1) 을 볼 수 있다. 장치의 다른쪽 횡부도 유사하게 장착된다. 두 로울에 의해 형성되는 주조공간은 내화재로 만들어진 측벽 (2) 에 의해 횡방향으로 폐쇄되며, 측벽의 정면은 로울 (1) 의 측부 (3) 에 압착된다. 측벽 (2) 의 배면은 금속재료등으로 제조된 패널 (4) 에 부착된다. 바람직하게는, 열에 의한 변형을 방지하기 위해, 패널 (4) 은 냉각된다.

측벽 (2) 의 로울 (1) 에 대한 변위력 및 지지력은 패널 (4) 을 작동시키는 유닛에 의해 조절되는데, 이에 대하여는 보다 상세하게 후술할 것이다. 알려진바와 같이, 이 유닛은 로울 (1) 의 축에 평행하게 움직일 수 있는 캐리지 (5) 를 포함한다. 이 캐리지 (5) 위에는 램 (ram)(또는 램 세트) 과 같은 추력 장치 (6) 가 설치되며, 이 추력장치는 압력과 위치에 따라 작동하며, 로울 (1) 의 축에 평행한 방향으로 지시에 따라 변위할 수 있는 로드 (7) 를 포함한다. 상기 프랑스 특허출원 FR 9408319 에 있어서, 로드 (7) 는 스프링 또는 조절되는 램과 같은 추력부재 (9, 9', 9", 9'") 세트를 수용하는 추력판 (8) 을 밀며, 추력부재는 패널 (4) 의 배면 (10) 에 힘을 가한다. 이들 부재는, 바람직하게는, 측벽 (2) 의 형태에 대응하는 형태의 영역에 분포되어 배치된다. 이들의 기능은 패널 (4) 을 이용하여 측벽 (2) 을 로울 (1) 의 측부에 강하게 압착시키는 것이다. 그렇지만, 가상의 응고물이 측벽 (2) 과 로울 (1) 사이에 삽입되는 경우, 측벽 (2) 과 로울 (1) 의 잔여부 사이의 접촉조건에 크게 영향을 주지 않고, 신장된 위치에 있는 측벽 (2) 의 적어도 일부는 약간 밀려날 수 있다. 보다 상세한 설명은 상기 프랑스 특허 출원에 개시되어 있다.

본 발명에 따르면, 도 1 및 도 2 에 도시된 실시예에 있어서, 복수의 타이 (11, 11') 가 패널 (4) 의 배면에 부착되고, 그 패널에 실질적으로 수직으로 정렬된다. 이들 타이 (11, 11') 는 관통공 (12, 12') 을 통해 추력판 (8) 을 통과하고, 이들의 자유단부에는 관통공 (12, 12') 의 직경 보다 더큰 직경을 갖는 정지부재 (13, 13') 가 장착된다. 타이 (11, 11') 의 길이는, 추력부재 (9, 9', 9", 9'") 가 최대로 연장되기 전에, 정지부재 (13, 13') 가 추력판 (8) 의 배면 (14) 에 대해 지지될 수 있도록 선택한다. 타이의 재료는, 장치의 이 영역에서 발생하는 온도에서, 우수한 강도와 치수안정성을 가져야만 한다. 예컨대, 저팽창계수를 갖는 스테인레스강의 사용이 권해지고 있다.

도 1 은 주조의 개시에서, 두께 (e) 를 갖는 측벽 (2) 의 초기상태의 설치를 도시한다. 추력장치 (6) 의 초기 위치가 주어지면, 도시된 실시예에서 추력부재 (9, 9', 9", 9'") 를 형성하는 스프링은 패널 (4) 과 추력판 (8) 사이의 거리 (d) 에 대응하는 압축상태에 있게 된다. 더욱이, 타이 (11, 11') 의 정지부재 (13, 13') 는, 초기 상태에서, 추력판 (8) 의 배면으로부터 거리 (d') 만큼 떨어져 있다.

도 2 는 연이은 단계에서 주조중의 동일한 설비를 도시한다. 이러한 시간 간격 동안, 추력장치 (6) 의 위치는 변하지 않았지만, 측벽 (2) 은 로울 (1) 의 측부와의 마찰 접촉 때문에, 점진적으로 마모되었다. 이 마모는 스프링 (9, 9', 9", 9'") 의 작용을 통해 패널 (4) 로부터 추력판 (8) 이 떨어진 거리를 점차 증가시키고 스프링의 압축상태를 완화한다. 이 거리, 또는 적어도 거리의 변화는, 예컨대 추력부재내에 장착된 변위센서로 측정될 수도 있다. 측벽의 두께 (e - d') 가 같게 될 때까지 마모된 경우, 추력판 (8) 과 패널 (4) 사이의 거리는 (d + d') 가 되며, 타이 (11, 11') 의정지부재 (13, 13') 는 추력판 (8) 의 배면과 접촉하게 된다. 이는 로울 (1) 을 향해 패널 (4) 이 전진하는 것을 방해하는 효과가 있다. 이 때에, 설비가 정상가동되는 동안, 측벽 (2) 은 단지 미약한 힘으로만 로울 (1) 의 측부에 가압되고, 그들 사이에 최소의 접촉마찰이 보장되며, 이는 주조공간을 시일(seal)하기에 충분하다. 이 최소 마찰접촉은 측벽 (2) 이 미소량 마모되도록 하며, 따라서 측벽의 수명을 길게한다.

결과적으로, 다음의 주조공정을 제안할 수 있다. 주조하기 전에, 설비를 도 1 에 도시한 대로 설치한다. 그 후, 주조를 개시하고, 측벽 (2) 의 점진적인 마모가 진행되어, 타이 (11, 11') 의 정지부재 (13, 13') 가 추력판 (8) 의 배면 (14) 에 접촉되는 도 2 에 도시된 형태가 되게 한다. 이 상태에 도달하는 순간은, 예컨대 추력부재 (9, 9', 9", 9'") 내에 설치된 변위센서에 의해 검출될 수 있다. 응고된 금속이 측벽 (2) 과 로울 (1) 사이에 삽입된다면, 측벽 (2) / 패널 (4) 조립체는 적어도 국부적으로 후퇴하며, 이 조립체가 유연성을 가지고, 보다 많은 수의 추력부재 (9, 9', 9", 9'") 가 존재한다면, 이 후퇴는 보다 국부화될 것이다. 이 때에, 하나 이상의 타이 (11, 11') 의 정지부재 (13, 13') 는 더 이상 추력판 (8) 에 접촉되지 않고, 침투가 일어난 영역에 가장 근접해 있는 추력부재 또는 추력부재들 (9, 9', 9", 9'") 은 그의 기능을 회복하여 측벽 (2) 을 로울 (1) 에 강하게 압착시키게 된다. 침투가 단지 일시적인 경우 이 압착은 침투부분이 없어질 때까지 계속되며, 또는 침투가 소정의 시간동안 지속되는 경우, 측부(2) 의 국부마모로 인해 정지부재 또는 정지부재들 (13, 13') 과 추력판 (8) 사이의 접촉이 다시 이루어질 때까지 압착이 계속된다.

로울 (1) 과 접촉하는 측벽 (2) 의 표면을 주기적으로 재생하고, 시일 상태를 보상하기 위한 지나친 국부마모를 방지하기 위해, 추력장치 (6) 의 로드 (7) 를 로울 (1) 방향으로 주기적으로 움직이게 한다. 따라서, 추력판 (8) 은 로울 (1) 에 보다 근접하고, 모든 타이 (11, 11') 의 정지부재 (13, 13') 가 추력판 (8) 으로 부터 떨어져, 추력부재 (9, 9', 9", 9'") 에 의해 측벽 (2) 이 로울 (1) 에 강하게 압착된다. 이 압착은, 측벽 (2) 이 충분히 마모되어 정지부재 (13, 13') 와 추력판 (8) 이 다시 서로 접촉하여, 소망하는 최소한의 마찰접촉 상태가 다시 생길때까지, 계속된다. 추력판 (8) 을 1 내지 10 mm/h 의 범위의 평균변위속도로 이동시켜, 이 작업을 수행할 수도 있다. 이 변위속도는, 응고금속의 침투가 없을 시에, 바람직한 측벽 (2) 의 마모속도에 상당한다. 이 속도는 측벽을 로울에 가압하는 종래 장치에 통상적으로 적용되는 수십 mm/h 보다 현저하게 더 느리다. 설비의 기능을 조절하는 작동자 또는 로봇이 결정하는 시간에, 로드 (7) 의 주기적이고 규칙적인 변위에 더하여 더 큰 의도적인 변위를 가할 수도 있다. 예컨대, 측벽 (2) 의 과도한 마모를 발생시킬 수 있는 측벽 (2) 및 로울 (1) 사이의 응고금속의 침투의 발생등을 나타내는 상대적으로 큰 후퇴가 측벽 (2) 의 일부 또는 전면에 걸쳐 관찰되는 경우에 의도적인 큰 변위를 가할 수 있다. 이러한 경우, 로드 (7) 가 의도하는 대로 변위되도록하면서, 측벽(2) / 로울 (1) 접촉표면의 빠른 재생을 얻을 수 있다.

본 발명의 원리에서, 예컨대 측벽을 지지하는 패널 (4) 의 중앙부에 위치하는 하나의 타이로도 소망하는 효과를 얻기에 충분하다. 그렇지만, 측벽 (2) 의 형태에 대응하는 형태를 갖는 영역에 걸쳐 패널 (4) 상에 복수의 타이 (11, 11') (예컨대 3 개) 를 설치하는 것이 바람직하다. 이러한 방법에서, 특히 측벽 (2) / 패널 (4) 조립체가 유연성을 가지거나 또는 3 차원적으로 이동가능한 경우, 측벽의 국부적인 후퇴와 측벽에 대한 로울 (1) 측부의 정렬결함을 보다 상세하게 고려할 수 있다. 로울 (1) 의 축과 정확하게 평행하지 않는 방향을 따라 패널 (4) 이 이동할 수도 있고, 그 이동중에 타이 (11, 11') 의 변위가 방해받지 않도록, 타이와 그 타이가 통과하는 추력판 (8) 에 형성된 관통공 (12, 12') 사이에 충분한 간극을 제공하는 것이 필요하다.

더욱이, 본 발명은 로울 (1, 1') 의 평면에서 진동운동을 하는 종래의 측벽 (2) 이 사용되는 경우에도 적용된다.

본 발명에 따른 장치는, 적어도 주어진 순간에, 측벽 (2) 과 로울 (1) 사이의 거리를 나타내는 값을 제공하는 하나 이상의 위치 센서를 장착할 수도 있다. 이는 측벽 (2) 의 마모가 발생한 경우에도, 측벽과 로울 (1) 사이에 실질적인 접촉이 이루어 지도록 할 수 있다. 더욱이, 설비가 정상가동하는 경우, 이러한 접촉은 거의 발생하지 않는 것이 바람직하며, 용강의 누출을 방지할 수 있을 만큼 충분히 작으면서도 마찰접촉에 의한 측벽 (2) 의마모가 일어나지 않는 0.1 내지 0.2 mm 의 간격을 계속적으로 유지하는 것이 바람직하다. 따라서, 단지 용강에 의한 침식만이 마모의 윈인으로서 남아 있게 된다. 타이 (11, 11') 의 정지부재 (13, 13') 에서 추력판 (8) 까지의 거리를 측정하기 위해, 센서 (예컨대 정전용량형(capacitive type)센서) 를 정지부재에 장착하는 것이 유리하다. 따라서, 지시에 따라 추력부재 (9, 9', 9", 9'") 의 신장이 조절되는 경우 (예컨대 이들이 조절되는 램이라면), 정지부재 (13, 13') 가, 추력판 (8) 과 접촉되도록 한 후에, 추력부재 (9, 9', 9", 9'") 의 신장길이를 감소시킴으로서 상기 간극에 대응하는 거리까지 측벽을 후퇴시키는 것이 가능하다.

본 발명은, 로울의 측부에 측벽을 설치하여 몰드 내의 용융금속을 횡방향으로 국한시키고, 용융 금속의 누출을 방지하면서도 최소한의 마모만이 일어나도록 하는 작동 수단을 측벽에 제공한다.

Claims (9)

1. 수평축을 갖는 두 개의 냉각되는 로울 (1) 과, 그 로울 (1) 의 측부 (3) 에 가압밀착되는 두 측벽 (2) 을 구비하는 형태의 얇은 금속제품의 쌍-로울 연속주조설비의 측벽지지장치로서, 로울 (1) 의 축에 평행방향으로 지시에 따라 이동할 수 있는 캐리지 (5) 와, 그 캐리지 (5) 에 의해 운반되는 추력장치 (6) 와, 상기 측벽 (2) 과 일체인 패널 (4) 을 포함하며, 상기 패널을 추력판 (8) 과 그 추력판 (8) 및 패널 (4) 에 지지된 추력부재 (9, 9', 9", 9'") 에 의해 상기 추력장치 (6) 에 연결되는 측벽 지지장치에 있어서,

   상기 패널 (4) 은 상기 추력판 (8) 을 관통하는 하나 이상의 타이 (11, 11') 를 구비하고, 그 타이의 자유단부에는 상기 추력판 (8) 의 배면 (14) 에 대항하여 가압될 수 있는 정지부재 (13, 13') 가 구비되는 것을 특징으로 하는 금속스트립의 쌍-로울 연속주조설비의 측벽지지장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 패널 (4) 이 세 개의 타이 (11, 11') 를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속스트립의 쌍-로울 연속주조설비의 측벽지지장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 타이 (11, 11') 는 측벽 (2) 의 형태에 대응하는 형태를 갖는 영역에 걸쳐 설치되는 것을 특징으로 하는 금속스트립의 쌍-로울 연속주조설비의 측벽지지장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 추력부재 (9, 9', 9", 9'") 가 스프링인 것을 특징으로 하는 금속스트립의 쌍-로울 연속주조설비의 측벽지지장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 추력부재 (9, 9', 9", 9'") 가 조절되는 램인 것을 특징으로 하는 금속스트립의 쌍-로울 연속주조설비의 측벽지지장치.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 적어도 정해진 순간에, 상기 측벽 (2) 과 상기 로울 (1) 사이의 거리를 나타내는 값을 제공하는 하나 이상의 위치센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속스트립의 쌍-로울 연속주조설비의 측벽지지장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 위치센서는 상기 타이 (11, 11') 의 정지부재 (13, 13') 와 상기 추력판 (8) 사이의 거리를 측정하는데 적용되는 것을 특징으로 하는 금속스트립의 쌍-로울 연속주조설비의 측벽지지장치.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 위치센서는 정전용량형(capacitive type)센서인 것을 특징으로 하는 금속스트립의 쌍-로울 연속주조설비의 측벽지지장치.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 위치센서는 정전용량형 센서인 것을 특징으로 하는 금속스트립의 쌍-로울 연속주조설비의 측벽지지장치.