KR100537323B1 - 얇은 금속 스트립의 트윈-롤 연속주조용 플랜트의 주조공간을 폐쇄하기 위한 측벽 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 상호 밀접하여 있고 수평축을 가지는 두 개의 역회전 롤 (1, 1') 사이에서 금속 스트립 (7) 을 연속 주조하기 위한 플랜트의 주조 공간을 폐쇄하기 위한 측벽 (4, 4') 으로서, 롤 (1, 1') 의 단부면 (5, 5'), 또는 응고되는 과정에 있는 액상 금속 (3), 또는 응고된 스트립 (7) 의 에지와 접촉하는 저부 (10) 의 영역이 고경도의 제 1 내화물로 만들어진 측벽 (4, 4') 에 있어서, 상기 저부 (10) 는, 주조 공간쪽을 향한 저부 표면상에, 내화물 (17) 로 채워진 리세스부 (16) 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 리세스부 (16) 에 의해 둘러싸여진 상기 내화물 (17) 이 상기 제 1 내화물보다 낮은 경도와 높은 단열 특성을 갖는 재료이다.

Description

얇은 금속 스트립의 트윈-롤 연속 주조용 플랜트의 주조 공간을 폐쇄하기 위한 측벽

본 발명은 금속의 연속 주조에 관한 것이며, 또한 수평축을 가지며 내부적으로 냉각된 두 개의 역회전 롤 사이에 두께가 수mm 인 금속 스트립, 특히 강스트립 주조용 플랜트에 관한 것이다.

강을 주조하기 위한 산업 응용이 최근에 연구되어진 이러한 플랜트에서, 주조 공간은, 금속의 응고가 일어나는 롤의 측면과, 롤의 평면 단부 (소위 "단부면") 에 부착된, 내화물로 만들어진 사이드 클로져 플레이트 (side closure plate) 에 의해 경계지어진다. 그러한 플랜트가 EP-A-0,698,433호에 개시되었다.

사이드 클로져 플레이트는, 적어도 롤의 단부면과 닿는 부분이, 높은 경도 및 액상 금속에 대한 높은 내식성을 가지는 상표명 SiAlON 등의 제 1 내화물로 만들어져야 한다. 이러한 조건은 롤/사이드-플레이트 접촉의 만족할 만한 밀봉을 얻음으로써, 이러한 접촉에서 용융 금속이 주조 공간으로부터 유출하는 것을 방지하기 위해 필요하다고 생각된다. 롤과 접촉하는 것이 아니라 용융 금속과 단지 접촉하는 측벽의 중심부는 알루미나 또는 실리카를 베이스로 한 재료 등의 제 2 내화물로 만들어진다. 무엇보다도, 이러한 제 2 재료는 액상 금속과 접촉할 때 액상 금속이 응고되는 것을 방지하기 위해서 양호한 단열체이어야 한다. 그러나, 직경이 1500mm 인 롤을 사용하는 경우에 "닙" (즉, 롤이 상호 가장 근접하고 그 하측에서는 스트립이 완전히 응고되는 지점) 위의 5 내지 10 센티미터 떨어진 곳에서 시작하는 측벽의 최하부에서는, 측벽이 상기 단단한 제 1 내화물, 또는 등가의 특성을 갖는 다른 재료로 만들어져야 한다. 이것은, 이러한 영역이 롤에 의해서 뿐만 아니라, 다음의 것에 의해서도 큰 마찰을 받기 때문이다.

- 롤의 표면 위에 존재하는 응고된 금속 ("응고 셀"이라고 함);

- 측벽에 근접한, 닙의 바로 위의 응고 셀들 사이에 존재하고, 또한 롤의 운동으로 인해 닙쪽으로 움직여지는 경향이 있는 페이스티 (pasty) 상태 (즉, 부분적으로 응고된 상태) 의 금속; 그리고

- 닙 아래에 있는 스트립 자체.

주조물이 통과하는 전체의 영역내에서 측벽과 롤간을 확실히 접촉시키는 것은, 의사(spurious) 응고의 방지보다 우선하여야 한다. 게다가, 닙 지역에서 롤을 분리하는 공간 (스트립의 소정의 두께, 예를 들어 수mm) 은 매우 좁기 때문에, 이 지점에서는, 측벽의 잔부에 존재하는 각종 재료를 병렬 배치하는 것이 매우 곤란하거나, 경우에 따라서는 불가능하다.

주조동안, 측벽이 롤의 단부면에 가하는 프레싱 작용에 의해 측벽의 마모가 일어나지만, 이것은 측벽이 롤과 접촉하는 영역에서만 그렇다. 결과적으로, 이러한 마모가 발생하지 않는 측벽의 일부가 점차적으로 주조 공간 속으로 침입하여, 그 침입 깊이가 5 내지 15mm 정도에 달하는 경우도 있다. 따라서, "정 삽입부" 라고 명명되는 것이 형성된다.

주조물 통과후의 마모된 측벽의 검사시에, 정 삽입부의 저부가 균열 (주조시 받는 강한 응력의 표시) 된다는 것이 빈번히 관찰되었다. 이러한 균열은, 닙 위의 수cm 지점에서 주조 공간으로의 정 삽입부의 침입의 깊이를 갑자기 감소시키는 효과를 가지거나, 또는 이 지점에서 정 삽입부를 완전히 파괴하는 효과를 가진다. 균열은, 내화물의 내부적인 안전함에 특히 의존할 수 있는 무질서한 경로를 따른다. 따라서, 균열이 내화물내의 여러 방향으로 전파되어, 금속이 명백히 액상 상태인 주조 공간의 영역을 향하는 측벽 부분이 파단 및 이탈될 위험이 높다. 이러한 경우에, 주조 공간으로부터의 액상 금속의 누수가 불가피하게 관찰되며, 이것은 적어도 스트립 품질의 순간적인 열화를 야기한다. 만약 균열이 롤/측벽 접촉 영역에서 일어난다면, 이러한 접촉의 밀봉은 측벽상에 더욱 강하게 프레싱함으로써 재확립될 수 있으며, 그것의 마모는 단부면의 형상과 일치하는 접촉표면을 회복하는 것을 가능하게 한다. 그러나, 만약 부수적인 사건들이 주조시에 너무 자주 일어난다면, 이것은 측벽의 단단한 내화물의 과도한 소비를 야기하며, 따라서 만약 측벽의 두께가 너무 얇다면 전체적인 주조물 통과가 지속되지 않는 위험이 존재하게 된다. 그러나, 상술한 타입의 많은 부수적인 사건이 발생할 때 조차도, 전체적인 주조물 통과가 지속되도록 상기 단단한 내화물을 충분한 두께로 만들게 되면, 측벽의 제조에 과도한 비용이 든다. 마지막으로, 만약 특히 심각한 액상 금속의 누수가 발생하는 경우에는, 주조물 통과를 비상 정지시켜야 하고 또한 플랜트가 손상될 수 있다.

본 발명의 목적은, 정 삽입부의 열화가 스트립의 품질 및 주조물 통과의 실행에 대해 해로운 결과를 갖는 것을 방지하는 측벽의 형상을 제공하는데 있다.

이러한 목적을 위해서, 본 발명은, 상호 밀접하여 있고 수평축을 가지는 두 개의 역회전 롤 사이에서 금속 스트립을 연속 주조하기 위한 플랜트의 주조 공간을 폐쇄하기 위한 측벽으로서, 롤의 단부면, 또는 응고되는 과정에 있는 액상 금속, 또는 응고된 스트립의 에지와 접촉하는 저부의 영역이 고경도의 제 1 내화물로 만들어진 측벽에 있어서, 상기 저부는, 주조 공간쪽을 향한 저부 표면상에, 내화물로 채워진 리세스부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 리세스부에 의해 둘러싸여진 상기 내화물은 상기 제 1 내화물보다 낮은 경도와 높은 단열 특성을 갖는 재료이다.

알 수 있는 바와 같이, 본 발명은, 응고된 금속에 의해 상부층에 가해진 응력이 높게 될 때, 그 상부층의 열화가 측벽의 상부 레벨 까지 확장되지 않도록 하기 위해, 측벽의 최하부를 2층 구조로 하고 있다. 따라서, 완전하게 제어불가능하게 된 경우에 주조 기계의 작동에 심각한 해를 입힐 수 있는 현상의 진행을 제어할 수가 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 설명된 아래의 내용을 읽고 더욱 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 측벽의 각종 구성요소에 대한 실시예의 방법으로 주어질 수 있는 치수는 약 1500mm 의 직경을 갖는 주조 롤이 사용되는 경우에 유용하다. 만약 더 작은 롤이 사용된다면, 이러한 치수는 그에 맞게 감소되어야 한다.

도 1 및 도 2 에 도시된, 종래 기술에 따른 트윈-롤 주조 플랜트는 상호인접해 있고 수평축과 내면상에 강하게 냉각된 원통형의 측면벽 (2, 2') 을 갖는 두 개의 롤 (1, 1') 을 종래대로 포함한다. 두 개의 롤은 공지된 방법 (도시되지 않음) 에 의해 역방향으로 회전한다. 액상 강 (3) 이 레이들이나 턴디쉬 등의 컨테이너에 연결된 노즐 (도시되지 않음) 을 통해 투입되는 주조 공간은, 롤(1, 1') 의 측면벽 (2, 2') 및 내화물로 만들어진 측벽 (4, 4'; 측벽 4' 는 가시적인 측벽 4 의 구성을 위해서 도 1 에 도시되지 않음) 에 의해 경계지어진다. 측벽들은 주조 공간을 측면으로 폐쇄하여 액상 강 (3) 이 주조 공간으로부터 유출하는 것을 방지하도록 롤 (1, 1') 의 단부면 (5, 5',5'') 에 대하여 공지된 수단(비도시)에 의해 부착되어 있다. 이미 언급된 EP-A-0,698,433 호는 상세하게 그러한 수단의 일례(제한 없음)를 기술하고 있다. 액상 강 (3) 은 롤의 측면벽 (2, 2') 에 대하여 응고하고 그 위에, 공지의 수단 (도시되지 않음) 에 의해 플랜트로부터 연속적으로 뽑혀진 강 스트립 (7) 을 형성하기 위해서 닙 (6) 의 영역 (롤 (1, 1') 의 측면벽 (2, 2') 이 상호 가장 가까운 영역) 내에 결합된 두 개의 "셀" 을 형성한다.

도 1 로부터 알 수 있듯이, 도시된 실시예의 측벽 (4, 4') 의 내화물 구성요소는 두 개의 부분을 가진다. 롤 (1, 1') 의 단부면 (5, 5') 과 접촉하는 부분 (8, 9) 또는 이러한 접촉이 일어나는 영역에 가까운 부분, 및 약 l50mm 높이에 있는 저부 (10) 의 전체는, 높은 경도 및 액상 금속에 대한 부식에 견디는 양호한 특성을 갖는 제 1 재료로 만들어진다. 나머지, 측벽 (4, 4') 의 중심부 (11) 는 양호한 단열 특성 및 가능한 상기 제 1 재료보다 낮은 경도를 갖는 재료로 만들어지는 것이 바람직하다. 도 2a 는 측벽 (4, 4') 이, 새것이고 또한 롤의 대향 단부면 (5, 5'), 액상 강 (3) 및 균일하게 평평한 스트립 (7)을 가지고 있을 때, 주조물 통과의 개시에서의 플랜트를 도시하고 있다. 도 2b 는 측벽 (4, 4') 이 이미 현저히 마모되었을 때, 주조물 통과 중 뒤이은 단계에서의 동일한 플랜트를 도시한 것이다. 중심부 (11) 는 이동 액상 강 (3)과 접촉하여 기계적 마모와 부식에 의해 상대적으로 큰 깊이 "e" 이상으로 소비된다. 단단한 재료로 만들어진 일 부분 (8, 9 및 10) 은 롤 (1, 1') 의 단부면 (5, 5') 에 대향한 영역이 깊이 "X" 의 마찰 마모를 겪지만, 도시된 이상적인 경우에서, 단부면 (5, 5') 에 의한 마찰 마모를 겪지 않는 영역은 어떠한 마모도 겪지 않기 때문에, 주조중에 마찰 마모를 겪지 않은 영역은 "정 삽입부 (positive insert,12)" 를 형성하고, 이 정 삽입부는 중심부 (11) 의 내화물과 함께 주조 공간으로 침입한다. 정 삽입부 (12) 의 하부의 전방부는 그 근방의 이미 부분적으로 응고된 상태의 강 (3) 에 의해 높은 응력을 받는다. 이러한 측면부는 롤상의 응고된 금속 셀과 접촉한다. 결과적으로, 이러한 각종 응력의 영향 때문에, 정 삽입부 (12) 의 저부가 일반적으로 불규칙한 라인 (13) 을 따라 주기적으로 그리고 비제어상태로 균열된다. 어떤 경우에는, 이러한 균열이 내화물의 비교적 깊은 곳까지 확장되어, 주조 공간의 밀봉을 파괴하고, 굴곡부 (15) 를 경유하여 액상 강 (14) 이 상기 공간으로부터 유출되는 경우도 있다. 이것은 특히, 균열이 정 삽입부 (12) 의 정상쪽으로, 그에 따라 측벽 (4, 4') 에 가까운 금속이 완전히 액상 상태인 영역쪽으로 전파하는 경우에 일어난다. 금속 (14) 이 측벽 (4) 과 단부면 (5) 사이에서 즉시 응고하는 경우에는, 측벽 (4) 의 후퇴의 원인이 되고, 측벽과 단부면 (5) 의 어느 정도의 열화가 발생한다. 굴곡부 (15) 가 밖으로 나온 경우에는, 액상 강 (14) 이 주조 기계로부터 유출되어 플랜트 및 작업자가 위험할 수 있다.

본 발명에 따르면, 정 삽입부 (12) 의 저부가 제어불가능한 상태로 균열되는 문제를 피하기 위해서, 균열이 일어나는 경우에 그러한 균열을 구속할 수 있는 영역을 측벽 (4, 4') 의 저부에 의도적으로 형성한다. 이러한 목적을 위해서, 측벽 (4, 4') 의 저부에는, 하단 에지로부터 예를 들어 닙 (6) 의 레벨 위로 약 70mm 까지 연장되는 높이에 걸쳐 리세스부 (16) 를 만들고, 이 리세스부 (16) 에 내화물 (17) 을 채운다. 상기 내화물은, 측벽 (4, 4') 의 저부 (10) 의 잔부를 형성하는 단단하고 내식성인 내화물일 수도 있다. 상기 내화물은, 액상 금속에 의한 내식성 및 고상 금속 또는 응고중인 금속에 의한 내마모성은 낮지만, 단열 특성이 우수한 재료로 제조될 수도 있다. 이러한 목적을 위해서, 측벽 (4, 4') 의 중심부 (11) 와 동일한 재료가 선택될 수 있다. 그러나, 흑연 또는 질화 붕소와 같은 층상 (lamellar) 구조를 갖는 내화물도 이러한 용도에 매우 적당할 수 있는데, 그 이유는 다음에 설명될 것이다. 관련된 두 개의 내화물은 예를 들어, 결합 (bonding) 에 의한 종래 방법을 사용하여 함께 고정된다.

예시된 본 발명의 바람직한 실시예에서, 리세스부 (16) 및 리세스부를 채우는 내화물의 깊이방향의 종단면은 직각 사변형 형태를 가지는데, 이것의 팁은 주조 공간의 상단부쪽으로 향하고 있으며 큰 베이스부는 이러한 동일 주조 공간에 대향하여 놓여 있다. 이러한 큰 베이스부는 닙 (6) 위의 높이 "h₁" 이상으로 연장되어 있으며, "h₁" 은 예를 들어 70mm (이 값은 측벽부가 적합하게 된 후 닙 아래로 연장하려는 측벽부분은 포함하지 않는다) 이다. 리세스부의 후미에 놓여 있는 사변형의 작은 베이스부는 닙 (6) 의 레벨 위의 높이 "h₂" 이상 연장되어 있으며, "h₂" 는 예를 들어 55mm 이다. 리세스부 (16) 는 예를 들어 15mm 의 최대 깊이 "p" 를 갖는다. "p" 는 측벽 (4, 4') 의 단단한 재료로 만들어진 부분 (8, 9 및 10) 의 최대 허용 마모값보다 크게 함으로써, 측벽을 채우는 내화물 (17) 이 전체 주조물 통과중 내화물의 기능을 이행할 수 있다.

도 4 는 도 2b 에 도시된 플랜트와 동일 조건하에서 작동함에 있어 본 발명에 따른 측벽 (4, 4') 을 갖춘 트윈-롤 주조 플랜트를 도시한 것이다. 양자의 경우에, 단단한 내화물 (10) 로 만들어진 측벽 (4, 4') 의 위치에서 최대 두께 "x" 의 정 삽입부 (12) 가 형성됨을 알 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 단단하게 만들어진 측벽 (4, 4') 이 스트립 (7) 또는 금속 (3) 이 부분적으로 응고된 상태의 영역과 대향하고 있는 부분은 마모를 겪는데, 이 마모량은 가해지는 응력에 의존한다. 이러한 응력은 금속 (3) 의 고체분에 따라 증가하는 경향이 있으며, 따라서 정 삽입부 (12) 의 관통 깊이는 닙 (6) 에 접근함에 따라 감소한다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 닙 (6) 아래, 실제로는 그 보다 조금 위에서는, 정 삽입부 (12) 가 완전히 소실될 수 있다. 본 발명에 따른 각 측벽 (4, 4') 의 리세스부 (16) 에 채워진 내화물 (17) 은 매우 높은 경도를 가지지 않기 때문에 그 마모가 균일하며, 또한, 도 2b 의 라인 (13) 과 같은 비틀리고 불규칙한 형상의 균열 라인의 존재는 통상적으로 관찰되지 않는다. 게다가, 순간적인 과잉 응력에 의해 리세스부 (16) 에 채워진 내화물 (17) 이 균열된다고 하여도, 이 균열은 리세스부 (16) 의 경계에서 필연적으로 중지된다. 따라서, 균열이 측벽 (4, 4') 의 더 높은 부분, 즉 전체 액상 금속 (3) 과 접촉하는 부분까지 전파되지 않으며, 따라서 균열이 굴곡부를 경유하여 전파되어 액상 금속이 주조 공간으로부터 유출되는 위험은 없다. 리세스부 내면의 내화물 (17) 및 리세스부 (16) 가 닙 (6) 위로 연장되는 높이 "h₁" 는 그에 맞게 결정된다.

흑연이나 질화 붕소와 같은 층상 구조를 갖는 재료가 리세스부 (16) 에 피복되는 내화물 (17) 형성용으로 특히 지시되었다는 것이 상술되었다. 이것은 다음과 같은 이유에서 인데, 이러한 층상 구조가 균일하고 순차적인 방법으로 상기 재료를 쉽게 닳게 하기 때문이며, 또한 따라서 정 삽입부 (12) 의 형상의 변화가 더욱 제어될 수 있기 때문이다. 또한 측벽 (4, 4') 의 중심부 (11) 형성용으로 보통 사용되고 상대적으로 낮은 경도와 높은 절연력을 가지는 타입의 재료를 사용하는 것이 매우 적합하다고 말할 수 있다. 또한, 이러한 재료의 사용은 닙 (6) 위의 액상 금속 (3) 의 너무 조속한 응고를 방지하는 것을 가능하게 한다. 마지막으로, 리세스부 (16) 에 채워지는 내화물 (17) 을 형성하기 위해서, 측벽 (4, 4') 의 저부 (10) 및 에지 (8, 9) 를 형성하는 타입의 단단한 내화물을 사용하는 것도 본 발명의 범위에 포함된다. 이 경우에는, 내화물 (17) 이 불규칙하게 균열되고, 이 균열이 내화물이 완전히 파단될 때 까지 진행할 위험성이 있다. 그러나, 이러한 균열은 적어도 리세스부 (16) 의 경계에서 멈추고, 측벽 (4, 4') 의 영역에는 도달하지 않으므로, 주조 공간으로부터 액상 금속 (3) 이 누설되는 위험은 없다.

상술하고 도시된 실시예에서, 리세스부 (16) 의 종단면은 사변형상이다. 이것은, 내화물 (17) 의 소모가 시작되면, 노출된 단단한 내화물 (10) 이 액상 또는 부분적으로 응고된 금속 (3) 에 대하여 경사면을 갖게 되어, 기계적 마모를 상대적으로 제한하는 것을 확실히 하기 위한 것이다. 리세스부 (16) 의 단면이 직사각형인 경우에는, 내화물 (17) 이 마모된 이후에 예각을 갖는 단단한 내화물 (10) 이 남게 되어, 마모에 더욱 민감해지며 갑작스럽고 불규칙하게 균열되는 것으로 된다. 그러나, 이와 같은 직사각형 단면의 리세스부 (16) 도 본질적으로 본 발명의 범위내에 있다.

변형예로서, 리세스부 (16) 의 종단면이 직각 삼각형의 형태일 수도 있다.

본 발명은, 상기 실시예에 예시된 것과 다른 일반적인 형상을 갖는 측벽에 쉽사리 적합하게 된다.

상술한 설명은 강 스트립 (탄소 또는 스테인레스) 의 주조를 참조하여 주어졌지만, 본 발명은 상술한 문제들이 발생할 수 있는 철 및 비철 합금의 다른 타입의 트윈-롤 주조에도 적용될 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 종래기술에 따른, 두 개의 측벽 중 하나만이 제공된, 얇은 스트립의 트윈-롤 연속 주조용 플랜트의 정지 상태의 도식적인 정면도.

도 2a 는 얇은 스트립의 주조 초기 단계에서 도 1 과 동일 플랜트의 Ⅱ-Ⅱ 에 따라 취해진 종단면의 측면도.

도 2b 는 측벽이 이미 마모된 주조물 통과 단계에서의 측면도.

도 3a 는 본 발명에 따른 측벽의 Ⅲa-Ⅲa 에 따라 취해진 도식적인 단면도.

도 3b 는 본 발명에 따른 측벽의 도식적인 정면도.

도 4 는 측벽이 분명히 마모된 주조물 통과 단계에서 본 발명에 따른 측벽을 구비한 금속 스트립의 트윈-롤 주조용 플랜트의 종단면의 측면도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

1, 1' : 롤 2, 2' : 측면벽

3 : 액상강 4, 4' : 측벽

5, 5' : 단부면 6 : 닙

7 : 스트립 10 : 저부

11 : 중심부 12 : 정 삽입부

14, 15 : 굴곡부 16 : 리세스부

17 : 내화물

Claims (5)

1. 상호 밀접하여 있고 수평축을 가지는 두 개의 역회전 롤 (1, 1') 사이에서 금속 스트립 (7) 을 연속 주조하기 위한 플랜트의 주조 공간을 폐쇄하기 위한 측벽 (4, 4') 으로서, 롤 (1, 1') 의 단부면 (5, 5'), 또는 응고되는 과정에 있는 액상 금속 (3), 또는 응고된 스트립 (7) 의 에지와 접촉하는 저부 (10) 의 영역이 고경도의 제 1 내화물로 만들어진 측벽 (4, 4') 에 있어서, 상기 저부 (10) 는, 주조 공간쪽을 향한 저부 표면상에, 내화물 (17) 로 채워진 리세스부 (16) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 측벽.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 리세스부 (16) 에 의해 둘러싸여진 상기 내화물 (17) 이 상기 제 1 내화물보다 낮은 경도 및 높은 단열 특성을 갖는 재료인 것을 특징으로 하는 측벽.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 리세스부 (16) 에 의해 둘러싸여진 상기 내화물 (17) 이 흑연이나 질화 붕소와 같은 층상 구조를 갖는 재료인 것을 특징으로 하는 측벽.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리세스부 (16) 의 깊이 방향의 종단면이 직각 사변형의 형태인 것을 특징으로 하는 측벽.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리세스부 (16) 의 깊이 방향의 종단면이 직각 삼각형의 형태인 것을 특징으로 하는 측벽.