KR20080059654A

KR20080059654A - 수평 주조 시스템에서 용융 금속의 전자기적인 구속 방법및 장치

Info

Publication number: KR20080059654A
Application number: KR1020087012119A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 에이 주니어 토메스; 알리 우날; 가빈 에프 와트마르; 데이비드 더블유 티몬스
Original assignee: 알코아 인코포레이티드
Priority date: 2005-11-01
Filing date: 2006-10-25
Publication date: 2008-06-30
Also published as: WO2007053808A3; AU2006308557A1; US20070095499A1; RU2008121915A; BRPI0618219A2; NO20081781L; EP1951458A2; CN103252462A; CN101300093A; ZA200804519B; RU2405652C2; WO2007053808A2; JP2009513364A; CA2625569A1

Abstract

본 발명에 따라 제공되는 용융 금속을 스트립 주조하기 위한 장치는 한 쌍의 주조 롤을 분리하는 수직 거리가 성형 구역을 형성하며 수평 축선을 따라 용융 금속(M)을 수용하도록 적합하게 이루어진 상기 한 쌍의 주조 롤(R1, R2); 전류 인가시에 자기력선을 발생시키기 위하여 자성 부재의 일부 주위에 감겨진 유도 코일을 갖고 있는 성형 구역의 각각의 측면에 위치된 전자기적인 에지 구속 장치(15)를 포함하고 있고, 자성 부재의 자극은 주조 롤의 측벽으로부터 떨어져서 위치되어 정렬되어 있으며, 전류는 용융 금속의 온도를 증가시키지 않고 주조 롤과 접촉하는 용융 금속을 한정하는 자기력선을 상기 수평 축선과 직교하여 제공한다.

스트립, 주조 롤, 에지 구속 장치, 자성 부재, 자기력선

Description

수평 주조 시스템에서 용융 금속의 전자기적인 구속 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ELECTROMAGNETIC CONFINEMENT OF MOLTEN METAL IN HORIZONTAL CASTING SYSTEMS}

본 발명은 금속 스트립의 연속 주조에 관한 것이며, 구체적으로는 연속 주조 시스템에서 용융 금속의 전자기적인 구속에 관한 것이다.

금속의 연속 주조는 쌍롤 주조기, 벨트 주조기 또는 그 조합의 주조기에서 실행된다. 수평 방향 및 수직 방향으로 주조하기 위한 방법이 이용가능하다. 특히, 최근에 철강 산업에서는 수직으로 하강하는 방향으로 작동하는 고속 쌍롤 스트립 주조기가 개발되었다.

지금까지, 주조 구역에 용융 금속을 구속하기 위하여 기계적인 에지 댐이 채용되었다. 이러한 장치는 스트립과 함께 이동하는 무한궤도 타입 에지 댐(Hazelett 주조기에 구비된 것) 또는 롤의 표면에 대하여 눌려지는 고정 에지 댐을 포함하고 있다. 고정 에지 댐은 철강 스트립 쌍롤 주조에 사용된다. 이러한 고정된 기계적인 에지 댐은 롤의 차가운 측벽과 접촉함에 의해서 침식되기 때문에 수명이 짧다. 게다가, 이러한 기계적인 에지 댐은 잘려서 주조 스트립에 들어가 금속학적으로 바람직하지 않은 미세조직을 만드는 경향이 있는 스컬의 생성 위치를 제공한다. 무한궤도 에지 댐은 두꺼운 슬래브 주조에 적합한 것으로 입증되었지만 단면이 주조 구역을 따라 급격하게 변화되는 것을 포함하고 있는 철강 산업의 쌍 드럼 주조기 또는 얇은 스트립 주조기에 대해서는 비현실적이다.

종래기술에서 전자기적인 에지 댐이 수직의 쌍 드럼(쌍롤) 주조 시스템에서 금속의 스트립 주조에 채용되었다. 자기 시스템 타입의 전자기적인 에지 댐은 구속력을 발생시키기 위하여 자석 조립체와 AC 코일의 조합을 사용한다. 유도 시스템 타입의 전자기적인 에지 댐은 구속력을 발생시키기 위한 AC 코일에만 의존한다.

이러한 자기 시스템의 전자기적인 에지 댐은 용융 금속이 구속되는 갭의 양쪽에 마주하여 배치된 두개의 극을 연결하는 요크 또는 코어를 포함하고 있는 자성 부재를 사용한다. 자성 부재는 강자성체 재료로 만들어지며 소정 길이의 요크에 걸쳐 교류를 통하게 하는 코일에 의해서 에워싸인다. 코일내에 전류의 흐름에 의해서 발생된 자속은 요크를 통하여 자석의 극에 전달되어 갭에 있는 금속 표면에 구속력을 형성한다.

일반적으로, 자기 시스템에서 자성 부재의 일부는 갭으로부터 멀어지는 방향으로 자속의 누출을 최소화하기 위하여 전기 전도성 실드로 덮여진다. 이러한 자기 구속 시스템은 오직 유도 코일만을 사용하는 시스템과 비교하여 구속 전류가 높을 필요가 없다는 장점을 가지고 있다. 만약 더욱 강한 자기장이 요구되면, 자기장을 집중시키기 위하여 극의 면적을 감소시킴에 의해서 동일한 전류 수준으로 달성될 수 있다. 그러나 이러한 시스템이 단점이 없는 것은 아니다. 예를 들어, 일반적으로 이러한 시스템은, 교류 자기장이 자성 재료에 가해질 때 자기 이력곡선에 의한 손실 및 코어 손실을 초래하는 낮은 작동 효율을 갖고 있다. 또한, 자기 시스템에 대한 손상을 방지하기 위하여 냉각에 의해서 발산시킬 필요가 있는 높은 온도가 형성된다.

일반적으로 유도 구속 시스템은 용융 금속이 구속되는 갭에 가까이 위치되는 인덕터를 채용하고 있다. 인덕터에 흐르는 교류는 유도 전류를 형성할 뿐만 아니라 구속될 용융 금속의 표면에 시간에 따라 변화하는 자기장을 형성한다. 전류와 자기장의 상호 작용이 구속력을 제공한다. 효율을 향상시키기 위하여, 용융 금속과 마주하는 인덕터 표면에 전류를 집중시키도록 자성 부재는 인덕터 주위에 설치된다. 일반적으로 유도 코일 시스템은 자기 시스템보다 설계가 더 간단하다. 그러나, 유도 시스템은 시스템에 의해 수용될 수 있는 최대 정전 금속 헤드의 관점에서 불리하게 제한된다. 유도 코일 시스템에서 지지될 수 있는 최대 정전 금속 헤드는 제한되는데, 왜냐하면 유도 코일 시스템은 적절한 구속력을 제공하기 위하여 매우 높은 유도 전류를 요구하고, 이와 같이 높은 전류는 열 발생의 증가를 동반하고 이에 따라 주조하는 동안 응고 과정을 방해하거나 또는 느리게 한다.

도 1을 참조하면, 수직의 쌍롤 주조기에서 구속되어야 하는 용융 금속 헤드가 매우 높아지는 경향이 있다. 일반적인 작동 조건에서, 금속 헤드 높이(H1)는 주조 롤의 반경의 대략 65%이다. 따라서, 수직의 쌍롤 주조기에 사용되는 전자기적인 에지 댐 장치는 주조 롤의 반경의 65%인 헤드 높이(H1)를 갖는 용융 금속 풀을 수용하기에 충분할 정도로 강한 자기장을 제공하여야 한다. 이러한 전자기적인 에지 댐은 두가지 이유 때문에 성공적으로 상용화되지 못했다. 첫째, 용융 금속 풀을 수용하기 위하여 요구되는 높은 전류는 주조 과정 동안 크기가 너무 큰 지속적인 파동을 용융 금속 풀의 상부 표면에 생성한다. 둘째, 수직의 롤 주조기 시스템의 꼭대기에 형성되는 용융 금속 헤드를 수용하기 위하여 요구되는 커다란 전자기력은 용융 금속 풀의 측벽에 응고 과정을 방해하는 유도 가열을 초래한다.

미국특허 제4,936,374에는 상술한 단점을 갖는 수직의 주조 시스템 및 전자기적인 구속 장치가 개시되어 있다. 또한, 미국특허 제4,936,374에는 림 부분을 가진 주조 롤이 개시되어 있으며, 구속 자기장은 주조 롤의 림 부분을 통하여 전도된다. 유도 가열 및 파동 생성 이외에, 미국특허 제4,936,374에 개시된 주조 롤의 림 부분은 주조 제품에 리지를 형성하며 따라서 균일한 측벽(에지)을 갖는 주조 스트립을 제공하지 못한다. 미국특허 제4,936,374에 개시된 장치 및 방법을 사용하여 제조된 주조 스트립에 형성되는 리지는 주조 스트립의 압연 이전에 가공되어야 한다. 추가적인 가공은 제조 비용을 증가시켜 바람직하지 않다.

그러므로, 주조 스트립 표면의 균일성을 달성하고, 주조 구역에서 용융 금속의 양호한 구속을 제공하며, 트림 가공할 필요없이 압연될 수 있는 스트립 에지를 얻을 수 있는, 금속 및 합금의 고속 연속 주조 방법에 대한 요구가 상존한다.

본 발명은 수평 주조 장치에 통합된 전자기적인 구속 장치를 제공함으로써 상술한 어려움 및 단점을 극복한다. 본 발명에서 전자기적인 구속 장치의 위치 및 교류 전류에 의해서 생성되는 자기장은 실질적으로 균일한 에지(측벽)을 갖는 금속 주조 스트립을 제공한다. 또한 본 발명은 금속 주조 스트립의 측벽의 프로파일을 조절하기 위한 수단을 구비하고 있는 금속 주조 스트립을 제조하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 한 실시형태에서, 수평 주조 장치의 성형 구역에 대한 전자기적인 구속 장치의 위치뿐만 아니라 전자기적인 구속 장치를 통하여 인가되는 전류는 실질적으로 균일한 에지를 갖는 금속 주조 스트립을 제공하도록 선택되고, 금속 주조 스트립의 측벽은 실질적으로 평탄하거나 또는 금속 주조 스트립의 중심선에 대하여 오목하거나 볼록할 수 있다. 금속 주조 스트립의 실질적으로 균일한 에지는 추가적인 가공을 하지 않고 금속 주조 스트립을 압연할 수 있도록 허용한다. 본 발명의 한 실시형태의 장치는:

(a) 수평 축선을 따라 용융 금속을 수용하도록 적합하게 이루어진 한 쌍의 주조 롤;

(b) 전류 인가시에 자기력선을 발생시키기 위하여 자성 부재의 일부 주위에 감겨진 유도 코일을 포함하고 있으며 성형 구역의 각각의 측면에 위치된 전자기적인 에지 구속 장치; 및

(c) 상기 용융 금속을 실질적으로 산화되지 않는 상태로 유지되는 것을 보장하면서 턴디쉬(tundish)로부터 상기 수평 축선을 따라 성형 구역에 용융 금속을 공급하기 위한 수단을 포함하고 있으며,

상기 한 쌍의 주조 롤을 분리하는 수직 거리가 상기 성형 구역을 형성하고, 상기 자성 부재는 상기 한 쌍의 주조 롤의 측벽으로부터 떨어져서 위치되어 정렬된 제1 자극 및 제2 자극을 포함하고 있고 상기 전류는 용융 금속의 온도를 증가시키지 않고 주조 롤과 접촉하는 용융 금속을 한정하며 상기 수평 축선과 직교하는 자기력선을 제공하고, 상기 턴디쉬는 자기력선에 의한 턴디쉬 내의 파동 발생을 실질적으로 제거하기 위하여 성형 구역으로부터 거리를 두고 떨어져 있다.

본 발명의 장치의 다른 실시형태에서 수평 롤 주조 장치가 제공되는데, 이 장치를 통한 용융 금속의 구속은 기계적인 에지 댐 및 전자기적인 에지 댐의 조합에 의해서 제공된다. 본 발명의 주조 장치는:

(a) 한 쌍의 주조 롤을 분리하는 수직 거리가 성형 구역을 형성하고, 수평 축선을 따라 용융 금속을 수용하도록 적합하게 이루어진 상기 한 쌍의 주조 롤;

(b) 상기 용융 금속을 실질적으로 산화되지 않는 상태로 유지되는 것을 보장하면서 턴디쉬로부터 상기 수평 축선을 따라 용융 금속을 성형 구역에 공급하도록 위치된 방출 팁 구조; 및

(c) 성형 구역의 각각의 측면에 위치된 에지 구속 장치;를 포함하고 있으며,

상기 에지 한정 장치는:

상기 성형 구역을 향하여 부분적으로 뻗어 있고 적어도 상기 방출 팁 구조의 단부를 가리도록 위치된 기계적인 에지 댐, 및

상기 성형 구역을 향하여 부분적으로 뻗어 있는 상기 기계적인 에지 댐의 일부를 가리고 상기 한 쌍의 주조 롤의 측벽으로부터 떨어져서 위치되어 정렬된 제1 자극 및 제2 자극을 포함하고 있는 전자기적인 에지 댐을 포함하고 있으며, 상기 전자기적인 에지 댐은 주조 롤과 접촉하는 용융 금속을 한정하는 자기력선을 상기 수평 축선과 직교하여 제공한다.

각각의 실시형태에서, 수평으로 배치된 한 쌍의 주조 롤을 분리하는 수직 거리는, 용융 금속의 온도를 증가시키지 않고 전자기적인 구속 장치에 의해 제공되는 자기력선에 의해서 용융 금속의 수용을 허용하는 금속 헤드 높이를 제공한다. 설명을 위한 목적으로, 명세서에 사용된 "상기 한 쌍의 주조 롤의 측벽으로부터 떨어져서 위치되어 정렬된"의 표현은 전자기적인 에지 댐의 자극이 주조 장치 중심선을 향하여 주조 롤의 측벽을 한정하는 평면을 초과하여 뻗어 있지는 않지만, 성형 구역내에 용융 금속을 한정하기에 충분한 자기장을 제공하기 위하여 주조 롤의 측벽에 아주 근접하여 위치되어 있다는 것을 나타내도록 의도된 것이다. 전자기적인 에지 댐의 자극은 자극에 의해 충분한 구속력이 성형 구역에 제공되기만 한다면 주조 롤의 측벽에 인접한 곳에서 측벽으로부터 임의의 거리까지 조절될 수 있다. 실시형태에서, 주조 롤의 측벽은 실질적으로 평면이 될 수 있다. 주조 롤의 측벽과 관련한 "실질적으로 평면"의 표현은 주조 롤이 립 부분을 편입시키지 않는다는 것을 나타낸다. 실시형태에서, 전자기력선은 전자기적인 에지 수용 장치를 통하여 흐르는 40 ㎐ 내지 10,000 ㎐의 주파수를 갖는 교류에 의해서 만들어진다.

본 발명의 다른 실시형태에서, 전자기적인 에지 수용 장치를 채용하고 있으며 실질적으로 균일한 에지를 갖는 금속 스트립을 제조하는 벨트 주조 시스템이 제공되며, 실질적으로 균일한 에지는 추가적인 가공을 하지 않고 금속 주조 스트립이 압연될 수 있도록 허용한다. 용융 금속을 스트립 주조하기 위한 본 발명의 벨트 주조 시스템은:

(a) 롤 위로 지나가고 롤의 측벽을 따라 정렬되는 둘레를 갖고 있으며 용융 금속을 받기 위한 표면을 가지고 있는 한 쌍의 마주보는 순환 금속 벨트;

(b) 전류 인가시에 자기력선을 생성하기 위하여 자성 부재의 일부 주위에 감겨진 유도 코일을 포함하고 있으며 성형 구역의 각각의 측면에 위치된 전자기적인 에지 구속 장치; 및

(c) 상기 용융 금속을 턴디쉬로부터 수평 축선을 따라 성형 구역으로 공급하기 위한 수단을 포함하고 있으며,

상기 한 쌍의 순환 금속 벨트를 분리하는 수직 거리가 성형 구역을 형성하고, 상기 전류는 용융 금속의 온도를 증가시키지 않고 상기 한 쌍의 마주보는 순환 금속 벨트의 적어도 일부와 접촉하는 폭 내에 용융 금속을 한정하는 자기력선을 제공하며, 상기 턴디쉬는 자기력선에 의한 턴디쉬 내의 파동 발생을 실질적으로 제거하기 위하여 상기 성형 구역으로부터 거리를 두고 떨어져 있다.

본 발명의 다른 관점에서, 상기 주조 장치에 의해서 형성될 수 있는 금속 주조 스트립이 제공된다. 금속 주조 스트립은:

(a) 제1 쉘;

(b) 제2 쉘; 및

(c) 상기 제1 쉘과 상기 제2 쉘 사이의 중앙 부분을 포함하고 있으며, 상기 중앙 부분은 등축 조직을 갖는 결정립을 포함하고 있고, 상기 금속 주조 스트립은 실질적으로 균일한 측벽 에지를 가지고 있다.

본 발명의 다른 관점에서, 금속 스트립의 측벽의 기하학적 형상을 제어하기 위하여 자기장이 사용되는, 금속 스트립을 주조하기 위한 방법이 제공된다. 본 발명의 방법은:

수평 축선을 따라 성형 구역에 용융 금속을 제공하는 단계;

자기적인 구속 수단으로 상기 용융 금속을 상기 성형 구역내에 한정하는 단계; 및

상기 용융 금속을 금속 주조 스트립으로 주조하는 단계를 포함하고 있으며, 상기 금속 주조 스트립의 측벽의 기하학적 형상은 상기 자기적인 구속 수단을 조절함으로써 형성된다.

평탄하거나 또는 금속 주조 스트립의 중심선에 대하여 오목하거나 볼록한 금속 주조 스트립 측벽의 기하학적 형상을 제공하기 위하여 자기장이 조절될 수 있다. 한 실시형태에서, 자기적인 구속 수단은 전류 인가시에 자기력선을 생성하기 위하여 자성 부재 주위에 감겨진 유도 코일을 포함할 수 있다. 자성 부재는 성형 구역으로부터 떨어져서 위치되고 인접되어 있는 제1 자극 및 제2 자극을 가지고 있다.

자기적인 구속 수단에 의해서 만들어진 자기력선은 유도 코일을 흐르는 전류를 증가시키거나 감소시킴으로써 또는 성형 구역에 대한 자기적인 구속 수단의 위치를 변화시킴으로써 조절될 수 있다. 자기적인 구속 수단의 제1 자극 및 제2 자극을 성형 구역에 인접하여 위치시키면 오목한 측벽을 갖는 금속 주조 스트립을 제조할 수 있고, 자기적인 구속 수단의 제1 자극 및 제2 자극을 성형 구역으로부터 떨어져서 위치시키면 볼록한 측벽을 갖는 금속 주조 스트립을 제조할 수 있다.

도 1 은 종래 기술에 따라 작동되는 한 쌍의 롤 및 용융 금속 헤드를 도시하는 수직 롤 주조 장치의 일부의 개략적인 측면 단면도.

도 2A 는 본 발명에 따른 전자기적인 에지 댐을 가지고 있는 수평 주조 장치의 한 실시형태의 개략적인 측면 단면도.

도 2B 는 본 발명에 따른 전자기적인 에지 댐 장치를 구비한 한 쌍의 벨트 주조기의 한 실시형태를 도시하는 측면 단면도.

도 3 은 본 발명의 수평 주조 장치의 성형 구역을 도시하는 측면 단면도.

도 4 는 상이한 헤드 높이에서 알루미늄의 용융 풀을 수용하기 위해 요구되는 자기장 밀도를 정리한 표를 나타낸 도면.

도 5 는 주조기 롤의 측벽으로부터 측정된 거리 및 가변적인 전류에서 본 발명에 따른 전자기적인 구속 장치에 의해서 만들어지는 자기장 강도를 나타내는 도면.

도 6 은 롤 주조기의 측벽에 대한 전자기적인 에지 뎀의 위치를 나타내며 도 2A의 선(2-2)을 따라 취한 단면도를 도시하는 측면 단면도.

도 7A 내지 7D는 본 발명에 따른 상이한 자극 면 각도 및 배향을 나타내는 측면도.

도 8A 내지 8C는 수평 롤 주조기 주조 장치의 롤 주조기에 대한 자기력선의 경로를 나타내는 본 발명의 전자기적인 에지 댐 장치의 단면도.

도 9 는 자성 부재가 분할된 코어 설계로 되어 있는 본 발명의 예시적인 실시형태를 나타내는 도면.

도 10 은 자성 부재가 라미네이트 설계로 되어 있는 본 발명의 예시적인 실시형태를 나타내는 도면.

도 11 은 기계적인 에지 댐이 전자기적인 에지 댐과 함께 사용되는 본 발명의 예시적인 실시형태를 나타내는 도면.

도 12 는 주조 스트립의 측벽을 나타내는 도면.

도 13 은 전자기적인 에지 댐의 푸시(push)에 대한 자료를 표로 나타내는 도면.

도 14A 및 14B는 전자기적인 댐에서 높은 자력으로 만들어진 스트립의 에지를 나타내는 도면.

도 15 는 평탄한 에지 형태(직선 에지)를 가지고 있는 주조 스트립을 나타내는 도면.

도 16 은 87% 두께 감소(에지 균열의 용인가능한 수준) 후에 주조 스트립을 도시한 도면.

본 발명은 종전에 가능했던 교류 전류보다 낮은 전류에 의해서 만들어지는 자기장으로 롤 주조 시스템 또는 벨트 주조 시스템에 수평으로 배치된 성형 구역 에 용융 금속을 구속하는 전자기적인 에지 댐을 제공한다. 더욱 낮은 교류 전류에서 충분한 전자기적인 억제 수단을 제공함으로써, 본 발명은 용융 금속의 온도의 실질적인 증가 또는 파동 발생 영향을 발생시키지 않고 전자기적인 구속을 이용한다.

상술한 바와 같이, 용융 금속 헤드 높이가 큰 종래의 수직 주조 방법에서는 용융 금속에 의해서 발생되는 더욱 높은 압력을 억제하기 위하여 더욱 커다란 자기력이 요구되며, 일반적으로 더욱 커다란 자기력은 열을 발생시키는 더욱 높은 전류를 필요로 한다. 예를 들면, 일반적인 수직 주조 방법의 경우로서 300 mm 높이에 대하여 용융 알루미늄을 수용하기 위해서는 최소한 0.24 T의 자기장 강도가 필요하게 된다. 본 발명에서, 수평으로 배치된 주조 시스템에 의해서 금속 헤드 높이는 낮게 유지되므로 상대적으로 낮은 자기장 강도로 필요한 억제가 충족될 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 수평 주조 장치에서 50 mm 헤드 높이는 주조하는 동안 수평 위치에 용융 알루미늄을 수용하기 위하여 단지 0.055 T의 자기장 강도를 필요로 한다. 이제 본 발명은 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다. 첨부 도면에서, 같은 및/또는 대응하는 요소에는 같은 참조번호로 나타낸다.

도 2A를 참조하면, 본 발명의 한 실시형태에서 수평 롤 주조 장치(10)는 장치(10)의 성형 구역(20)내에 용융 금속(M)을 구속하기 위한 자기력선을 제공하도록 위치된 전자기적인 에지 댐(15)을 가지고 있다. 자기력선은 주조 제품이 빠져나가는 평면에 수직인 평면을 따라 뻗어 있다. 수평 롤 주조 장치(10)는 화살표(A1, A2)의 방향으로 각각 반대로 회전하는 한 쌍의 회전 냉각 롤(R1, R2)을 이용하여 실행된다. 수평이라는 용어는 주조 스트립이 수평의 평면을 따라 생산되는 것을 표현하는 의미이며, 여기에서 수평의 평면은 섹션 라인(2-2)과 평행하거나 또는 수평 평면으로부터 대략 30°플러스 또는 마이너스 각도이다.

도 2B를 참조하면, 본 발명의 한 실시형태에서 수평 벨트 주조 장치(10')는 장치(10')의 성형 구역(20)내에 용융 금속(M)을 구속하기 위한 자기력선을 제공하도록 위치된 전자기적인 에지 댐(15)을 가지고 있다. 자기력선은 주조 제품이 빠져나가는 평면에 수직인 평면을 따라 뻗어 있다. 수평 벨트 주조 장치(10')는 화살표(A1, A2)의 방향으로 각각 반대로 회전하는 한 쌍의 회전 벨트(B1, B2)를 이용하여 실행된다. 비록 이후의 도면들은 도 2A에 도시된 수평 롤 주조 장치(10)에 대한 것이지만, 이하의 설명은 용융 금속이 롤(R1, R2)과 접촉하는 대신에 반대로 회전하는 벨트(B1, B2)와 접촉한다는 것을 제외하고 도 2B에 도시된 수평 벨트 주조 장치(10')에 동일하게 적용할 수 있다. 수평 롤 주조 장치(10)와 벨트 주조 장치(10')간의 다른 차이점은 이하의 설명을 통하여 알 수 있다.

도 3을 참조하면, 용융 금속(M)은 적절한 세라믹 재료로 만들어질 수 있는 공급 팁(T)에 의해 성형 구역(20)으로 공급된다. 공급 팁(T)은 화살표(A1, A2) 방향으로 각각 회전하는 주조 롤(R1, R2)상에 직접적으로 화살표(B) 방향으로 용융 금속(M)을 분배한다. 공급 팁(T)과 각각의 롤(R1, R2) 사이의 갭(G1, G2)은 용융 금속이 누출되는 것을 방지하고 용융 금속이 대기에 노출되는 것을 최소화하기 위하여 가능한 작게 유지된다. 적절한 갭(G1, G2)의 치수는 약 0.01 인치(0.25 mm)이다. 롤(R1, R2)의 중심을 지나는 평면(L)은 롤 닙(N) 이라 칭하는 롤(R1, R2) 사이의 최소 클리어런스의 구역을 통과한다.

공급 팁(T)으로부터 방출되는 용융 금속(M)은 구역(18, 19)에서 각각 냉각 롤(R1, R2)와 직접적으로 접촉한다. 롤(R1, R2)과 접촉할 때, 용융 금속(M)은 냉각되어 응고하기 시작한다. 냉각된 금속은 롤(R1) 부근에 응고된 금속의 상부 쉘(16) 및 롤(R2) 부근에 응고된 금속의 하부 쉘(17)을 생성한다. 용융 금속(M)이 닙(N)을 향하여 진행할 때 쉘(16, 17)의 두께는 증가한다. 각각의 상부 및 하부 쉘(16, 17)과 용융 금속(M) 사이의 경계면에 응고된 금속의 큰 수지상정(21)이 만들어진다. 큰 수지상정(21)은 파단되고 느리게 이동하는 용융 금속(M)의 유동의 중앙부(12)로 견인되어 화살표(C1, C2) 방향으로 운반된다.

유동의 견인 작용은 큰 수지상정(21)이 더욱 작은 수지상정(22)으로 파단되도록 한다(일정한 비율로 도시된 것은 아님). 닙(N) 상류의 중앙부(12)에서, 금속(M)은 응고된 작은 수지상정(22)을 포함하고 있는 고체 성분과 용융 금속 성분을 포함하고 있는 반고체이다. 구역(23)에서의 금속(M)은 부분적으로 작은 수지상정(22)이 그 안에 분산되어 있기 때문에 걸죽한 상태이다. 닙(N)의 위치에서, 용융 금속의 일부는 화살표(C1, C2)의 반대방향으로 뒤로 압착된다. 금속이 닙(N)의 지점을 빠져나갈 때 완전히 응고되도록 하기 위하여 닙(N)에서 롤(R1, R2)의 정회전은 실질적으로 금속의 고체 부분(상부 및 하부 쉘(16, 17)과 중앙부(12)에서의 작은 수지상정(22))만을 전진시키는 한편 닙(N)으로부터 상류의 중앙부(12)에서 용융 금속을 강제한다.

닙(N)의 하류에서, 중앙부(13)는 상부 쉘(16)과 하부 쉘(17) 사이에 끼인 작은 수지상정(22)을 포함하고 있는 고체의 중심층(13)이다. 중심층(13)에서, 작은 수지상정(22)은 약 20 내지 50 마이크론의 크기이며 기둥 형태를 갖는 것과 대조적인 대체로 등축 형태(구형)를 갖고 있다. 응고된 중심층(13)과 상부 및 하부 쉘(16, 17)의 3개의 층이 고체 주조 스트립을 구성한다.

롤(R1, R2)은 용융 금속(M)의 열에 대한 히트 싱크의 역할을 한다. 본 발명에서, 주조 스트립의 표면의 균일함을 보장하기 위하여 용융 금속(M)으로부터 롤(R1, R2)에 균일한 방식으로 열이 전달된다. 각각의 롤(R1, R2)의 표면(D1, D2)은 강철 또는 구리 또는 다른 금속 재료와 같은 양호한 열전도성을 갖는 재료로 만들어질 수 있고 직물 형태의 표면으로 구성될 수 있으며 용융 금속(M)과 접촉하는 표면 불규칙함(도시 생략)을 포함할 수 있다. 표면 불규칙함은 표면(D1, D2)으로부터 열전달을 증가시키는 역할을 할 수 있다. 롤(R1, R2)로부터 주조 스트립의 분리를 촉진하기 위하여 롤(R1, R2)은 크롬 또는 니켈과 같은 재료로 코팅될 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 롤(R1, R2)은 표면(D1, D2)을 포함하고 있고 강자성 재료를 포함하고 있다. 롤(R1, R2)이 강자성 재료를 포함하고 있지 않은 본 발명의 실시형태에서, 롤의 주조 표면(D1, D2)뿐만 아니라 롤의 측벽은 강자성 재료로 코팅될 수 있다.

롤(R1, R2)의 적절한 속의 제어, 유지 및 선택은 본 발명의 작업성에 영향을 줄 수 있다. 롤 속도는 용융 금속(M)이 닙(N)을 향하여 진행하는 속도를 결정한다. 만약 속도가 너무 느리면, 큰 수지상정(21)은 중앙부(12)에 끌려 들어가 작은 수지상정(22)으로 파단 되기에 충분한 힘을 받지 않게 된다. 따라서, 본 발명은 분당 약 25 내지 약 400 피트, 분당 약 100 내지 약 400 피트 또는 분당 약 150 내지 약 300 피트와 같은 고속으로 작동하기에 적합하게 되어 있다. 용융 알루미늄이 롤(R1, R2)에 인도되는 선행 속도는 롤(R1, R2)의 속도보다 작거나 또는 롤 속의 대략 1/4이 될 수 있다. 직물 형태의 표면(D1, D2)이 용융 금속(M)으로부터의 균일한 열전달을 보장하기 때문에 본 발명에 따른 고속 연속 주조는 부분적으로 달성될 수 있다.

롤 분리력은 본 발명을 실행하는데 있어서 파라미터가 될 수 있다. 롤 분리력은 롤 갭내에 스트립이 있기 때문에 롤 사이에 존재하는 힘이다. 롤 주조하는 동안 스트립이 롤에 의해서 소성 변형될 때 특히 롤 분리력이 높다. 본 발명의 중요한 이점은 금속이 닙(N)에 도달 할 때까지 고체 스트립이 만들어지지 않는다는 것이다. 두께는 롤(R1, R2) 사이의 닙(N)의 치수에 의해서 결정된다. 롤 분리력은 닙(N)으로부터 떨어진 상류에서 용융 금속을 압착하기에 충분히 큰 것이 될 수 있다. 닙(N)을 통과하는 과도한 용융 금속은 고체 중앙부(13)와 상부 및 하부 휄(16, 17)의 층이 서로 떨어지고 정렬되지 않게 할 수 있다. 충분한 용융 금속이 닙(N)에 도달하지 못하는 것은 종래의 롤 주조 과정에서 발생하는 것처럼 스트립이 너무 이르게 형성되는 것을 초래할 수 있다. 적합한 롤 분리력은 1인치의 주조 폭당 약 25 내지 약 300 파운드 또는 1인치의 주조 폭당 약 100 파운드이다. 일반적으로, 두꺼운 알루미늄 합금으로부터 열을 제거하기 위해 두꺼운 치수의 알루미늄 합금을 주조할 때 느린 주조 속도가 필요할 수 있다. 종래의 롤 주조와 달리, 본 발명에서는 닙의 상류에서 완전 고체의 알루미늄 스트립이 만들어지지 않기 때문에 이러한 느린 주조 속도가 과도한 롤 분리력을 초래하지 않는다.

종래의 방식에서, 롤 분리력은 두께가 작은 알루미늄 합금 스트립 제품을 생산하는데 있어서 제한 요소였지만 본 발명에서는 롤 분리력이 종래의 방식보다 작은 수준이기 때문에 그렇게 제한되지 않는다. 알루미늄 합금 스트립은 분당 약 25 내지 약 400 피트의 속도로 대략 0.1 인치 또는 그 이하의 두께로 만들어질 수 있다. 또한 본 발명의 방법을 사용하여 예를 들면 약 1/4 인치의 두께의 두꺼운 치수의 알루미늄 합금 스트립이 만들어질 수 있다.

본 발명에 따라 연속 주조되는 알루미늄 합금 스트립(20)은 알루미늄 합금의 제1 층 및 알루미늄 합금의 제2 층(쉘(16, 17)에 대응) 및 그 사이에 중간층(응고된 중심층(13))을 포함하고 있다. 롤에 의해 가해지는 힘이 작기(1인치 폭당 300 파운트 이하) 때문에 본 발명의 알루미늄 합금 스트립에서의 결정립은 실질적으로 변형되지 않은 상태이다. 스트립은 닙(N)에 도달하기 전까지 고체가 아니며, 따라서 종래의 쌍롤 주조 방식으로 열간 압연되지 않으며 일반적인 열적-기계적인 처리를 받지 않는다. 주조 장치에서 통상적인 열간 압연이 존재하지 않아서, 스트립(20)의 결정립은 실질적으로 변형되지 않은 상태이며 응고시에 얻어진 초기 결정구조, 즉 구형과 같은 등축 조직을 유지한다.

본 발명에 따른 알루미늄의 연속 주조는 스트립(S)의 원하는 두께에 상응하는 닙(N)의 치수를 초기에 선택함으로써 달성된다. 롤(R1, R2)의 속도는 원하는 생산 속도 또는 주조 스트립의 소성 변형이 롤(R1, R2) 사이에 일어나는 것을 나타내는 수준으로 롤 분리력이 증가하는 속도보다 낮은 속도로 증가될 수 있다. 본 발명에 의해 의도된 속도(즉, 분당 약 25 내지 약 400 피트)에서의 주조는 잉곳 주조와 같은 알루미늄 합금 주조보다 약 1000배 빠르게 알루미늄 합금 스트립을 응고시키고 잉곳과 같은 알루미늄 합금 주조 제품의 특성 이상으로 스트립의 특성을 향상시킨다.

공급 팁(T)으로부터 방출되는 용융 금속(M)은 주조품이 인도되는 평면(2-2)에 수직인 자기력선을 향하도록 위치되어 있는 전자기적인 에지 댐(15)에 의해 성형 구역(20) 내에 구속된다. 한 실시형태에서, 전자기적인 에지 댐(15)은 주조 장치의 각각의 측면에 위치된다. 도 6 및 도 11에 도시된 바와 같이 바람직한 실시형태에서, 용융 금속(M)은 전자기적인 에지 댐(15)과 조합하여 사용되는 기계적인 에지 댐(55)에 의해서 주조하는 동안 성형 구역(20) 내에 구속되며, 기계적인 에지 댐(55)은 공급 팁(T) 가까이 위치되고 전자기적인 에지 댐(15)은 기계적인 에지 댐(55)과 겹쳐서 위치되어 성형 구역(20)의 전체 길이를 따라 구속력을 제공한다.

성형 구역(20) 내에 용융 금속(M)을 유지하기 위하여 전자기적인 에지 댐(15)에 의해 이용되는 전류 및/또는 주파수는 전자기적인 에지 댐을 사용하는 종래의 주조 장치에서 일반적으로 요구되는 것보다 실질적으로 작다. 전자기적인 에지 댐을 사용하는 종래의 주조 장치에서는 용융 금속을 수용하기 위하여 높은 자기장 힘이 필요하고 결과적으로 용융 금속에 유도 가열을 초래하여 응고 과정에 부정적인 영향을 준다. 본 발명에서는 요구되는 전자기력의 크기를 감소시킴으로써, 전자기적인 에지 댐을 통하여 전도되는 전류 및/또는 주파수가 또한 감소하며, 성형 구역에서 용융 금속의 측멱에 대한 유도 가열의 발생을 유리하게 감소시킨다.

제한하는 것은 아니지만 본 발명을 설명함에 있어서, 성형 구역내에 금속을 수용하기 위해 요구되는 전자기력의 감소는, 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 수직 주조 장치의 롤 주조 장치의 위에 위치되는 용융 금속 풀의 더욱 큰 높이(H1)와 대조적으로 도 3에 도시된 바와 같이 공급 팁(T)으로부터 용융 금속의 감소된 높 이(H₂)와 관련된 것으로 생각된다. 앞서 설명한 것처럼, 도 1에 도시된 바와 같이 수직으로 위치된 주조 롤의 위의 용융 풀의 높이(H1)(또는 깊이)는 주조 롤(R1, R2)의 높이의 대략 65% 이며 8 인치 내지 20 인치의 범위가 될 수 있다. 도 3을 참조하면, 본 발명에서 공급 팁(T)으로부터 성형 구역(20)으로 인도될 때 용융 금속의 높이(H₂)는 약 1 인치 정도가 될 수 있으며, 일부 예에서는 0.5 인치로 더욱 감소될 수 있다. 앞으로, 턴디쉬에서 금속 레벨의 수직 위치와 주조되는 스트립의 중심에서의 수직 위치 사이의 차이를 "용융 금속 헤드"라 한다.

용융 금속 헤드(H₂)의 높이와 상이한 헤드 레벨에 용융 알루미늄을 수용하기 위해 요구되는 자기장 밀도 사이의 관계는 이하의 식들을 통하여 잘 설명된다. 첫째, 자기장이 성형 구역(20)내에 수용해야만 하는 용융 금속 헤드에 의해 발휘되는 압력은 다음과 같은 식으로부터 계산된다.

p = ρgH₂

여기에서 p 는 Pa(파스칼) 단위의 자기 압력, ρ는 금속의 밀도, g는 중력 가속도, H₂는 용융 금속 헤드의 높이이다. 용융 금속 헤드에 의해서 발생되는 압력은 성형 구역(20)내에 용융 금속 헤드를 수용하기 위하여 전자기적인 에지 구속 장치에 의해 발생시켜야만 하는 자기장의 강도를 결정한다. 본 발명에서, 공급 팁(T)에 의해 성형 구역(20)에 수평으로 인도되는 용융 금속 헤드(H₂)의 높이는 0.5 인치의 낮은 것이 될 수 있다. 본 발명의 수평 롤 주조 장치(10)의 공급 팁(T)으 로부터 가변하는 높이(H₂)의 용융 금속 헤드에 의해 발생되는 압력은 상술한 식을 사용하여 결정되었으며 도 4에 도시된 표에 기재되어 있다. 대략 0.5 인치(12.7 mm)의 금속 헤드 높이(H₂)에 대한 약 125 Pa에서 대략 10 인치(254 mm)의 금속 헤드 높이(H₂)에 대한 약 2,492 Pa 압력 범위에 걸쳐 요약되었다.

성형 구역(20) 내의 용융 금속 헤드(H₂)를 수용하기 위하여 요구되는 압력은 필요한 자기장 밀도(B)를 결정하기 위한 아래의 식에 사용된다.

p = B²/2μ_o

여기에서 p 는 Pa 단위의 자기 압력, B 는 T(Tesla) 단위의 자기장 밀도, 그리고 μ_o는 공기의 투자율(= 4π x 10^-7 H/m)이다. 도 4를 참조하면, 위의 식으로부터 공급 팁(T)에 대해 대략 254 mm(10 인치)의 상대적으로 높은 용융 금속 헤드 높이(H₂)에 대해서 필요한 자기장 밀도는 0.079 T(790 가우스)로 계산되고, 대략 12.7 mm(0.5 인치)의 용융 금속 헤드 높이(H₂)에 대해서 필요한 자기장 밀도는 약 0.0177 T 이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 용융 금속 헤드 높이(H₂)를 감소시키는 것은 성형 구역(20)내에 용융 금속(M)을 수용하기 위하여 요구되는 자기장 밀도를 감소시킨다. 본 발명에 따라 용융 금속 헤드 높이를 수용하기 위하여 요구되는 자기장 밀도는 상대적으로 낮은 전류 수준의 전자석에 의해 얻어질 수 있다. 한 실시형태에서, 전자기적인 에지 댐은 대략 2000 암페어 횟수로 작동한다(즉, 200 A가 흐르는 10번 감긴 코일).

본 발명의 다른 관점에서 전자기적인 에지 댐의 물리적인 위치결정, 용융 금속 헤드 높이 및 자기장의 강도는 롤 주조 장치 측벽과 관련하여 성형 구역에서 용융 금속의 에지 위치를 제어하기 위하여 변경될 수 있다. 롤 주조 장치의 표면(에지)으로부터 상이한 거리에서 자기장의 강도는 다음과 같은 식에 의해서 계산될 수 있다.

여기에서, B_L = 롤 표면으로부터 갭의 거리(L(m))에서 자기장 강도.

nI = 코일 감긴 횟수와 전류.

w = 강철 주조 장치 롤의 상대적인 투과율(μ_r)(600으로 취함), 주조 장치 롤의 재료인 강철에 대한 스킨 깊이(δ), 롤 갭(w)의 관계식에서 롤 갭(l = (μ_rδw/2)^1/2).

D = 전자석 자극과 롤 표면 사이의 거리.

H = 자석 자극의 높이.

도 5를 참조하면, 위의 식을 사용하여 자기장 강도가 계산되었고 전자기적인 에지 댐(15)을 통해 전도되는 전류의 주파수(Hz)의 함수로서 표시되었으며, 자기장 강도가 계산된 거리는 강철 주조 롤의 측벽으로부터 안쪽으로 10 mm로부터 80 mm의 범위(기준선 1은 10 mm, 기준선 2는 20 mm, 기준선 3은 30 mm, 기준선 4는 40 mm, 기준선 5는 50 mm, 기준선 6은 60mm이다)이다. 각각의 계산에서, 자극의 높이(H)는 8 mm로 세팅되었고, 전자석 자극과 롤 표면 사이의 거리(D)는 4 mm로 세팅되었으며, 롤 갭(w)은 4 mm로 세팅되었다. 추가적으로, 금속 헤드를 수용하기 위하여 요구되는 자기장을 최소화하는 것을 표시하기 위하여 작도된 기준선은 250 mm(기준선 7), 150 mm(기준선 8), 100 mm(기준선 9) 및 50 mm(기준선 11)와 같은 높이(H₂)를 갖고 있다. 도 5에 도시된 도면은 250 mm 금속 헤드(8)를 위해 요구되는 0.079 T 자기장 밀도가 롤 갭내로 20 mm 거리의 전자석에 의해서 생성될 수 있다는 것을 나타낸다.

그러므로, 원한다면 에지 댐의 전류를 증가시킴으로써 주조 스트립의 에지는 주조 롤(R1, R2) 표면으로부터 안쪽에 수용될 수 있다. 자기장 밀도가 롤 표면으로부터 더 먼 거리에서 멀수록 급격히 감소하고, 50 mm 정도의 작은 금속 헤드 높이는 2000 암페어 횟수에서 에지 댐의 작동에 의해서 40 mm 또는 그 이상의 거리에 수용될 수 있다. 만약 필요하다면 에지 댐에 대한 기자력(nI)를 증가시킴으로써 구속 범위는 더욱 확장될 수 있다. 기자력을 증가시킬 때, 에지 댐의 가열 효과에 부여되는 고려사항을 감안할 필요가 있다.

또한 도 5에 도시된 도면은 본 발명에 사용될 때 전자기적인 에지 댐이 임의의 선택된 주파수에서 효과적으로 작동할 수 있다는 것을 나타낸다. 자기장의 손실은 10 ㎑ 보다 큰 주파수에서 작동할 때에서만 뚜렷해진다.

용융 금속 헤드 높이 및 자기장 밀도 이외에, 성형 구역(20)내에 용융 금 속(M)을 한정하기 위한 전자기력선을 제공하기 위하여 주조 롤에 대한 전자기적인 에지 댐의 위치가 조절될 수 있다. 도 6을 참조하면, 자성 부재의 자극이 주조 롤(R1, R2)의 측벽(13)에 정렬되게 전자기적인 에지 댐(15)이 위치될 수 있다. 한 실시형태에서, 자성 부재의 자극이 각각의 주조 롤(R1, R2)의 측벽으로부터 말단에 전자기적인 에지 댐이 위치될 수 있다. 도 2A에 도시된 바와 같이 수평의 벨트 주조 장치가 채용된 본 발명의 실시형태에서, 자성 부재의 각각의 자극이 주조 벨트(B1, B2)의 측벽에 대해 말단에서부터 측벽에 인접하여 정렬되어 전자기적인 에지 댐(15)이 위치될 수 있다. 이러한 목적을 위해, "주조 벨트의 측벽에 대해 말단으로부터 측벽에 인접하여 정렬되는"의 표현은 전자기적인 에지 댐의 자극이 주조 벨트의 측벽에 의해 정의되는 평면을 초과하는 주조 장치 중심선 쪽으로 뻗어 있지는 않지만, 성형 구역내에 용융 금속을 수용하기에 충분한 자기장을 제공하도록 주조 벨트의 측벽에 매우 근접하여 위치된다는 것을 나타내기 위한 것이다.

또한 본 발명의 전자기적인 에지 댐은 구리와 같은 비자성 재료(강자성이 아닌 재료)에서 실행될 수 있다. 그러나, 롤이 비자성 재료를 포함하는 경우 롤 갭 내에 자기장의 침투는 제한될 수 있고, 따라서 일반적으로 롤의 단부에 가까운 평면에 한정이 일어난다. 도 8D에 도시한 바와 같이, 필요한 한정 깊이로 롤의 단부 표면 및 주조 표면(200)을 강자성 재료(철, 니켈 또는 코발트)로 코팅함으로써 갭 안으로 침투하도록 하는 것이 가능하다.

일반적으로 종래의 주조 장치는 성형 구역을 향하여 자기장을 집중시키도록 전자기적인 장치의 자극 및 주조 롤을 형성한다. 한 예에서 종래의 주조 롤은 각 각의 롤의 측벽으로부터 확장된 립을 채용하고 있으며 종래의 주조 롤의 확장 립에 상응하는 기하학적 형태를 갖는 자극을 더 포함할 수 있다. 종래의 주조 장치와 달리 본 발명에서는 전자기적인 에지 댐에 의해서 생성되는 자기장의 집중을 용이하게 하기 위하여 특별히 구성된 주조 롤을 요구하지 않는다. 본 발명의 한 실시형태에서, 주조 롤(R1, R2)의 측벽(113)은 실질적으로 평면이 될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 전자기적인 에지 댐(15)은 전자기적인 에지 구속 장치의 표면이 주조 롤의 평면인 측벽(113)의 표면에 정렬되도록 위치될 수 있으며, 여기에서 전자기적인 에지 댐(15)은 주로 롤(R1, R2)에 근접되어 있다. 또한 전자기적인 에지 댐(15)은 주조 롤의 측벽(113)으로부터 말단에 위치될 수 있다. 전자기적인 에지 댐(15)의 위치와 관계없이, 전자기적인 에지 댐(15)은 성형 구역(20)내에 용융 금속(M)을 수용하기에 충분한 전자기력을 제공하도록 위치된다.

에지 댐(15)의 위치는 에지 댐에 사용되는 전류 또는 주파수에 의존한다. 예를 들면, 낮은 전류는 크기가 작은 전자기력선을 제공하며, 따라서 에지 댐(15)이 성형 구역(20)에 더욱 근접하여 위치되는 것을 요구하게 된다. 전자기적인 에지 댐을 통하여 전도되는 전류가 클수록 전자기력선의 크기가 더욱 커지고, 따라서 전자기적인 에지 댐은 성형 구역(20)으로부터 더 떨어져서 위치될 수 있다.

도 7A 내지 7C를 참조하면, 한 실시형태에서 전자기적인 에지 댐(15)의 위치 및 전자기력선의 크기는 성형 구역(20)내의 용융 금속(M)에서 실질적으로 평탄한 측벽(도 7A), 볼록한 측벽(도 7B) 또는 오목한 측벽(도 7C)을 형성하도록 선택된다. 한 예에서, 2200 암페어 횟수(Amp/turns) 의 전류는 오목한 측벽을 갖는 주조 스트립을 생산하고, 1200 암페어 횟수의 전류는 실질적으로 평탄하거나 직선의 측선을 갖는 주조 스트립을 생산하고, 1200 암페어 횟수 수준의 전류는 실질적으로 볼록한 측벽을 갖는 주조 스트립을 생산한다. 상기 예들은 예시적인 목적을 위한 것이며 본 발명을 제한하도록 의도된 것을 아니며, 전류가 성형 구역(20)에 대한 충분한 구속력을 제동하고 과도한 유도 가열을 초래하지 않는다면 임의의 전류가 본 발명에 적용될 수 있다. 주조 스트립의 측벽이 오목하거나 또는 볼록한 본 발명의 바람직한 실시예에서, 측벽의 곡률은 용융 금속 헤드 높이의 대략 절반인 반경에 의해서 정의될 수 있다.

다른 실시형태에서, 전자기적인 에지 댐(15)은 성형 구역(20)내의 용융 금속(M)의 중심선에 대해 볼록한 측벽을 갖게 성형 구역에 용융 금속을 제공하도록 구성될 수 있다. 바람직하게, 도 8A 및 8C에 도시된 바와 같이 성형 구역내의 용융 금속의 측벽은 실질적으로 롤 주조 장치의 평면의 표면에 실질적으로 정렬된다. 변경적으로, 도 8B 및 8D에 도시된 바와 같이 전자기적인 에지 댐(15)은 주로 롤의 측벽(113)을 초과하여 자기력선을 투과하도록 구성될 수 있으며, 여기에서 용융 금속은 롤 주조 장치의 에지 내부에 구속된다.

전자기적인 에지 댐(15)의 구조는 도 2A에 도시된 에지 댐(15) 장치의 단면도를 나타내는 도 8A에 상세하게 도시되어 있다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 전자기적인 에지 댐(15)은 자석 타입의 구속 시스템이며 전체적으로 C자 형태의 자성 부재를 포함하고 있다. 따라서 자성 부재(30)는 전체적으로 C자 형태를 형성하도록 뻗어 있는 상부 암(34) 또는 자극 및 하부 암(36) 또는 자극을 갖고 있 는 코어(32)를 포함하고 있다. 코어(32)는 유도 코일을 형성하기 위하여 자성 부재(30)의 코어(32) 주위에 감겨진 코일로 구성되는 유도 코일 와인딩(38)을 포함하고 있다. 따라서, 와인딩은 자성 부재(30)의 코어(32) 주위에 감겨진 복수의 전도체로 이루어진다. 코어(32) 주위의 코어 와인딩(38)은 구리선과 같은 고체 금속으로 만들어질 수 있다.

도 8A를 참조하면, 상부 암(34)은 자극 표면(42)에서 종단되는 반면에 하부 암(36)은 자극 표면(44)에서 종단되며 그 사이에 용융 금속(M)이 유지된다. 따라서, 자극 표면(42, 44)은 유도 코일(38)이 하나의 자극 표면(42)으로부터 다른 자극 표면(44)으로 지나갈 때 자기력선(48)에 의해 도시된 바와 같이 자성 부재(30)에 의해서 자기력선이 발생하는 표면을 한정한다.

도 9A 내지 9C는 본 발명에 따른 상이한 자극 표면(44) 각도 및 배향을 나타내고 있다. 당업자에게 자명한 바와 같이 자극 표면간 갭(43)이 증가할 때 갭을 가로지르는 자기장의 강도는 감소한다. 도 9A는 자성 부재(30)의 단면을 도시하고 있으며, 여기에서 자극 표면(42, 44)은 주조가 이루어지는 평면에 실질적으로 직교하는 수직 평면에 대해 네거티브 각도를 갖고 있다. 네거티브 각도는 자극 표면간의 갭(43)이 각각의 자극 표면의 내부 에지보다 각각의 자극 표면의 외부 에지에서 작다는 것을 의미한다. 결과적으로, 도 9C에 도시된 자성 부재에 의해서 생성되는 구속력은 각각의 자극 표면의 내부 에지에서보다 외부 에지에서 강하다. 도 9B는 자성 부재(30)의 단면을 도시하고 있고, 여기에서 자극 표면(42, 44)은 주조가 이루어지는 평면에 실질적으로 직교하는 수직 평면에 대해 각도를 이루지 않는다. 각도 제로(영)는 자극 표면간 갭(43)이 각각의 자극 표면의 내부 에지와 각각의 자극 표면의 외부 에지에서 동일하다는 것을 의미한다. 그러므로, 도 9A에 도시된 자성 부재에 의해서 생성되는 자기장은 각각의 자극 표면을 가로질러 비교적 균일하다. 도 9C는 부분적으로 평행하고 부분적으로 평행하지 않은 자극 표면(42, 44)을 가지고 있는 자성 부재의 단면을 도시하고 있다. 자극 표면(42, 44)의 내부 영역은 수평방향에 대해 네거티브 각도를 가지고 있다.

본 발명의 한 실시형태에서, 자성 부재(30)는 규소강과 같은 강자성 재료로 형성되며 이러한 강자성 재료의 고체 편으로 형성될 수 있다. 대안으로, 자성 부재(30)는 도 10에 도시된 분할 코어 설계와 같이 복수의 강자성 재료로 형성될 수 있다. 다른 실시형태에서, 도 11에 도시된 바와 같이 원하는 구조를 만들기 위하여 자성 부재(30)는 기계적인 수단, 접착제 또는 유사한 수단을 사용하여 함께 가공되고 고정되는 일련의 적층 요소로 형성될 수 있다. 많은 예에서, 적층 방식이 자성 부재에 자속을 더욱 균일하게 분포시키고 자성 부재의 포화에 의한 손실을 감소시키기 때문에 이러한 적층설계의 이용이 바람직하다. 게다가, 적층된 강자성 재료로 만들어진 자성 부재에서는, 열로 발산되는 전기 에너지가 또한 균일하게 분포되고 더욱 용이하게 제거되며, 특히 적층 요소를 함께 유지하기 위해 접착제를 사용하는 경우 양호한 열전도도를 갖는다.

다시 도 8A 내지 8D를 참조하면, 자성 부재(30)를 둘러싸고 있는 것은 바람직하게는 금속, 더욱 바람직하게는 구조적인 강성과 극히 높은 전기 전도성 및 열 전도성을 갖는 금속으로 만들어지는 외부 실드(50)이다. 바람직하게, 금, 은과 같 은 다른 금속이 마찬가지로 이용될 수 있지만 외부 실드(50)는 구리로 제조된다. 외부 실드(50)의 높은 전기 전도성은 자성 부재내에 자기력선을 한정하는 것을 촉진하는 한편 양호한 열 전도성은 전체 장치로부터의 열의 발산을 촉진한다. 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 외부 실드(50)에는 전자기장에 의해서 발생되는 열의 제거를 더욱 촉진하기 위하여 외부 실드에 냉각 채널 또는 외부 실드 표면이나 표면을 통하여 냉각 유체를 분배하기 위한 튜브가 구비될 수 있다. 예를 들면, 추가적인 냉각 능력이 필요할 때 외부 실드를 통하여 냉각 유체를 통과시켜 배출 포트로부터 제거되도록 하기 위한 주입구가 채용될 수 있다. 따라서, 전자기장에 의해서 발생된 열을 제거하기 위하여 냉각 유체가 외부 실드내의 도관을 통해서 지나갈 수 있다.

본 발명의 전자기적인 에지 댐은 C자 형태의 자성 부재(30)내에 끼워맞추어지는 치수로 되어 있는 내부 실드(56)를 또한 포함하고 있다. 마찬가지로 내부 실드(56)는 자성 부재(30)의 코일(38)에 의해서 발생된 자기력선을 한정하는 역할을 하며, 자기력선이 자성 부재(30)내에 유지되는 것을 보장한다. 게다가, 자석으로부터 열을 발산하는 능력을 증가시키는 것이 바람직한 경우 내부 실드에 냉각 유체를 통과시키기 위한 도관 수단을 포함하도록 하는 것이 또한 가능하며 때때로 바람직하다. 특히 자기장이 적층물 내에서 유동하기 바람직한 결정립의 방향성을 갖는 규소강 적층물을 사용할 경우, 내부 실드로 열을 발산하도록 하는 것이 또한 가능하다.

본 발명의 자기장의 경로가 도 8A 내지 8D에 표시되어 있다. 도 8A에서, 자 기장은 롤의 측면에 대해 평행한 평면에서 에지 댐의 한쪽 자극으로부터 다른 쪽의 자극으로 유동한다. 이것은 구리와 같이 강자성이 아닌 금속 롤에 적용가능하다. 자기장은 롤의 단부 표면상에 구속력을 생성한다. 도 8B는 자기장이 갭 내로 침투하고 롤 표면으로부터 안쪽으로 용융 금속을 수용하는 경우를 나타내고 있다. 이것은 강자성 롤 및 강한 자기장에 대한 경우이다. 도 8D에 도시된 바와 같이, 강자성이 아닌 롤 재료의 단부 표면 및 주조 표면의 단부에 충분한 깊의 강자성 코팅(200)을 하는 것에 의해서 또한 달성될 수 있다.

본 발명에 채용되는 전자기적인 구속 장치를 설계함에 있어서, 전자기장에 의해 발생되는 열을 발산하는데 여러 가지 다른 기술이 사용될 수 있다. 도 8C에 도시된 바와 같이, 와인딩(40)은 중앙 개구(41)를 갖고 있는 원형상의 전도체로 형성될 수 있다. 따라서, 전자기장에 의해서 발생된 열의 발산을 촉진하기 위하여 냉각수가 와인딩(40)의 중앙 개구를 통과하도록 할 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 또한 코어(30)는 냉각 도관(47)을 구비할 수 있으며, 이 방식에서 냉각 유체는 전자기장에 의해서 발생된 열의 발산을 촉진하기 위하여 냉각 도관(47)을 통과하게 된다.

도 12는 본 발명의 바람직한 실시형태를 도시하고 있으며, 여기에서 기계적인 에지 댐(55)은 자성 부재(30)를 갖고 있는 전자기적인 에지 댐(15)과 함께 사용된다. 자성 부재(30)는 기계적인 에지 댐(55)의 앞에 놓인다. 성형 구역의 입구에서 자기 저항을 감소시키기 위하여 기계적인 에지 댐(55)은 이상적으로 세라믹 없는 표면을 가지며 자기 재료를 포함해야 한다. 만약 프로세스 조건이 금속 재료 의 사용을 불가능하게 한다면 기계적인 에지 댐(55)을 만드는데 세라믹 재료가 또한 사용될 수 있다. 본 발명의 한 실시형태에서, 용융 금속이 턴디쉬(H)로부터 공급 팁(ㅆ)으로 인도되는 동안 용융 금속이 주조 장치내에 한정되는 것을 보장하도록 기계적인 에지 댐(55)이 위치된다. 일단 용융 금속(M)이 공급 팁(T)에 도달하면, 전자기적인 에지 댐(15)에 의해서 구속력이 제공된다. 이 장치에서, 전자기적인 에지 댐(15)이 주조 장치의 가장 열악한 환경 부분에 위치되기 때문에 기계적인 에지 댐(55)의 수명은 전자기적인 에지 댐(15)에 의해 증가한다.

이하에 설명되는 예는 본 발명의 추가적인 설명 및 본 발명에 따라 나타나는 장점을 설명하기 위한 것이다. 본 발명이 설명되는 특정한 예에 대한 것으로 제한되는 것은 아니다.

예 1. 전자기적인 푸시의 확인

강철 롤을 구비한 주조 장치를 사용하는 본 발명에 따라 알루미늄 스트립이 주조되었다. 성형 구역 내에서 용융 금속에 대한 전자기력의 영향을 확인하기 위하여 스트립을 금속학적으로 시험하였다. 시험 샘플은 본 발명에 따른 전자기적인 에지 댐과 기계적인 에지 댐의 조합과 수평 롤 주조 장치를 사용하여 제조되었다. 세가지 상이한 두께(2.44 mm, 2.29 mm, 2.16 mm)의 주조 스트립은 2180 암페어 횟수에서 전자기적인 에지 댐을 작동하여 주조되었다. 샘플은 스트립의 가장자리에서 절단되었으며 금속학적 검사를 위해 준비되었다. 도 14A 및 14B에 도시된 바와 같이 스트립의 외부 표면과 비교하여 주조 스트립의 중심부가 안쪽으로 푸시 되었 다는 것이 확인되었다. 이러한 관찰 내용은 주조하는 동안 전자기적인 에지 댐의 구속 효과를 확인시켜 주는데, 왜냐하면 스트립의 중앙 부분이 가장 늦게 응고하기 때문이다.

롤 갭 내에 구속 효과의 깊이는 실온에서 주조 스트립의 폭을 먼저 측정함으로써 평가되었는데, 주조 스트립의 폭은 대략 400.5 mm였다. 이러한 측정으로부터, 실온으로 응고 및 냉각하는 동안 일어난 수축을 더해줌으로써 성형 구역내의 스트립의 폭은 406 mm로 평가될 수 있다.

주조 롤의 폭이 대략 432 mm 라는 것을 감안하면, 자기장이 주조 롤의 각각의 측면의 주조 롤 표면으로부터 주조 스트립의 용융 금속 중앙을 대략 13 mm(13 mm = ((432(롤의 폭) - 406)/2)의 거리만큼 푸시하였다는 것이 명백하다. 더 구체적으로, 주조 롤의 폭으로부터 성형 구역에서의 주조 스트립의 계산된 폭을 빼주면 전자기적인 에지 댐에 의해 초래되는 전체적인 변위가 계산된다. 단일 에지 댐에 의해 초래되는 변위량은 사용된 에지 댐의 수에 의해서 계산되는데, 이 시험에서는 주조 롤의 마주하는 단부에 두 개의 전자기적인 에지 댐이 사용되었다. 도 13에 도시된 표에 정리된 바와 같이, 세 개의 상이한 스트립 두께에 대해서 유사한 전자기적인 푸시 효과가 관찰되었다. 자기장 푸시의 정도는 스트립 가장자리에 대한 스트립의 중앙 부분의 깊이로서 측정되었다. 좁은 롤 갭이 소정 거리에서 더욱 큰 자기장 밀도를 생성하기 때문에, 두께가 더 얇은 스트립에 대한 자기장 푸시가 다소 크게 나타났다. 도 13에 요약된 바와 같이, 주조 롤의 두개의 측면(구동 측과 작업자 측) 사이의 자기장 푸시의 차이는 전자기적인 에지 댐 및 기계적인 에지 댐 의 위치의 변화에 기인한 것으로 생각된다.

예 2. 주조 스트립 에지 프로파일의 제어

전자석에서의 상이한 기자력 수준에서의 작동에 대하여 주조된 스트립의 에지 프로파일이 검사되었다. 압연하기 전에 에지를 트림 가공하지 않는다면, 도 14에 도시된 2180 암페어 횟수에서 얻어진 에지 프로파일은 스트립의 후속 압연을 위해 적합하지 않다고 판단되었다. 추가적인 가공없이 압연을 위해 적합한 에지 프로파일을 가진 주조 스트립을 제공하기 위하여, 스트립의 에지 프로파일이 평탄하거나 또는 약간 볼록하게 되도록 주조 스트립의 중앙 부분에 대한 자기장 푸시를 감소시키기 위해 전자석의 기자력이 감소되었다.

평탄한 에지 프로파일은 전자석에 180 암페어 수준의 전류(또는 1620 암페어 횟수)가 인가되는 주조 스트립에서 얻어졌다. 평탄한 에지 프로파일을 얻기 위하여, 자기장은 롤 압력의 기여가 작은 금속 헤드에 의해서 일어나는 성형 구역의 용융 금속에 의해서 초래되는 압력을 상쇄하도록 선택되어야 한다. 도 15를 참조하면, 이러한 조건하에서 만들어진 주조 스트립의 에지는 주조 스트립의 에지를 트림 가공 또는 다른 추가적인 가공을 하지 않고 압연할 수 있게 평탄하였다.

이 스트립은 4단 압연기를 통해 성공적으로 인라인 압연되었다. 주조 스트립은 2.7 mm(0.107 inch)의 주조된 상태의 두께에서 대략 0.36 mm(0.014 inch)의 두께로 압연되었으며, 이것은 87% 두께 감소에 해당한다. 도 16을 참조하면, 이 방법에 의해서 만들어진 판재는 에지에서 단지 작은 균열만이 나타났는데, 이러한 균열은 압연 코일로 감기 전에 트림 가공으로 제거될 수 있다.

전자기적인 에지 댐의 적절한 조절에 따라, 생산 수율을 높이고 공정의 효율을 향상시키는, 높은 압하율로 압연할 수 있는 높은 품질의 에지 프로파일이 주조 스트립에서 얻어졌다.

본 발명은 바람직한 실시형태에 대하여 도시하고 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고 형태 및 세부사항에 대한 변경이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명은 예시되고 설명된 형태 및 내용으로 제한되는 것이 아니라 청구범위의 범주에 포함되는 것으로 의도된 것이다.

Claims

용융 금속의 스트립 주조 장치로서,

(a) 수평 축선을 따라 용융 금속을 수용하도록 적합하게 이루어진 한 쌍의 주조 롤;

(b) 전류 인가시에 자기력선을 발생시키기 위하여 자성 부재의 일부 주위에 감겨진 유도 코일을 포함하고 있으며 성형 구역의 각각의 측면에 위치된 전자기적인 에지 구속 장치; 및

(c) 상기 용융 금속을 실질적으로 산화되지 않는 상태로 유지되는 것을 보장하면서 턴디쉬로부터 상기 수평 축선을 따라 성형 구역에 용융 금속을 공급하기 위한 수단을 포함하고 있으며,

상기 한 쌍의 주조 롤을 분리하는 수직 거리가 상기 성형 구역을 형성하고, 상기 자성 부재는 상기 한 쌍의 주조 롤의 측벽으로부터 떨어져서 위치되어 정렬된 제1 자극 및 제2 자극을 포함하고 있고, 상기 전류는 용융 금속의 온도를 증가시키지 않고 주조 롤과 접촉하는 용융 금속을 한정하며 상기 수평 축선과 직교하는 자기력선을 제공하고, 상기 턴디쉬는 자기력선에 의한 턴디쉬 내의 파동 발생을 실질적으로 제거하기 위하여 성형 구역으로부터 거리를 두고 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 스트립 주조 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전류는 40 ㎐ 내지 10,000 ㎐ 범위의 주파수를 갖는 교류를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 스트립 주조 장치.
제 1 항에 있어서 상기 전류는 2,000 암페어 횟수보다 낮은 것을 특징으로 하는 용융 금속의 스트립 주조 장치.
제 1 항에 있어서, 자성 부재 주위에 위치된 실드 수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 스트립 주조 장치.
제 1 항에 있어서, 자성 부재는 전체적으로 C자 형태이며, 코어 부분 및 일체로 뻗어 있는 평행한 자극을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 스트립 주조 장치.
제 5 항에 있어서, 자성 부재의 코어 주위에 유도 코일이 감겨 있고, 유도 코일은 자성 부재 둘레에 1 내지 100번 감겨 있는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 스트립 주조 장치.
제 1 항에 있어서, 한 쌍의 주조 롤을 분리하는 수직 거리는, 자기력선으로부터 용융 금속의 온도에 실질적인 증가를 초래하지 않고 상기 전류에서의 자기력선에 의해서 주조 롤 사이에 용융 금속을 한정할 수 있도록 허용하는 금속 헤드 높이를 제공하는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 스트립 주조 장치.
제 1 항에 있어서, 한 쌍의 주로 롤을 분리하는 수직 거리는 1.0 인치 미만인 것을 특징으로 하는 용융 금속의 스트립 주조 장치.
제 1 항에 있어서, 성형 구역내의 용융 금속에 볼록한 측벽, 오목한 측벽 또는 실질적으로 평탄한 측벽을 만들도록 자기력선을 위치시키기 위하여 자성 부재가 성형 구역에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 스트립 주조 장치.
제 1 항에 있어서, 자성 부재는 강자성 재료를 접합 또는 기계적으로 결합한 적층물로 형성되거나, 자성 부재는 강자성 재료의 솔리드 코어로 형성되는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 스트립 주조 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 한 쌍의 주조 롤은 강자성 재료, 비강자성 재료 또는 적어도 상기 주조 롤의 주조 표면과 측벽에 강자성 재료가 코팅되어 있는 비강자성 재료를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 스트립 주조 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 한 쌍의 주조 롤의 상기 측벽은 실질적으로 평면인 것을 특징으로 하는 용융 금속의 스트립 주조 장치.
용융 금속의 스트립 주조 장치로서,

(a) 롤 위로 지나가고 롤의 측벽을 따라 정렬되는 둘레를 갖고 있으며 용융 금속을 받기 위한 표면을 가지고 있는 한 쌍의 마주보는 순환 금속 벨트;

(b) 전류 인가시에 자기력선을 생성하기 위하여 자성 부재의 일부 주위에 감겨진 유도 코일을 포함하고 있으며 성형 구역의 각각의 측면에 위치된 전자기적인 에지 구속 장치; 및

(c) 상기 용융 금속을 턴디쉬로부터 수평 축선을 따라 성형 구역으로 공급하기 위한 수단을 포함하고 있으며,

상기 한 쌍의 순환 금속 벨트를 분리하는 수직 거리가 성형 구역을 형성하고, 상기 전류는 용융 금속의 온도를 증가시키지 않고 상기 한 쌍의 마주보는 순환 금속 벨트의 적어도 일부와 접촉하는 폭 내에 용융 금속을 한정하는 자기력선을 제공하며, 상기 턴디쉬는 자기력선에 의한 턴디쉬 내의 파동 발생을 실질적으로 제거하기 위하여 상기 성형 구역으로부터 거리를 두고 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 스트립 주조 장치.
제 13 항에 있어서, 상기 자성 부재는 상부 자극 및 하부 자극을 포함하고 있고, 상부 자극과 하부 자극중의 하나로부터 다른 하나로 지나가는 자기력선을 발생시키기 위하여 유도 코일이 자성 부재의 일부 주위에 감겨 있고, 상부 및 하부 자극이 마주보는 순환 금속 벨트 사이에 용융 금속을 한정하기 위하여 한 쌍의 마주보는 순환 금속 벨트의 에지에 구속력을 형성하는 자기력선을 작용시키도록 자성 부재가 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 스트립 주조 장치.
제 13 항에 있어서, 한 쌍의 마주보는 순환 금속 벨트를 분리하는 수직 거리는 자기력선으로부터 용융 금속의 온도에 실질적인 증가를 초래하지 않고 상기 전류에서의 자기력선에 의해서 한 쌍의 마주보는 순환 금속 벨트 사이에 용융 금속을 한정할 수 있도록 허용하는 금속 헤드 높이를 제공하는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 스트립 주조 장치.
제 13 항에 있어서, 한 쌍의 마주보는 순환 금속 벨트를 주조 장치의 닙에서 분리하는 최소 수직 거리는 약 0.025 인지 내지 0.25 인치의 범위인 것을 특징으로 하는 용융 금속의 스트립 주조 장치.
제 13 항에 있어서, 성형 구역내의 용융 금속에 볼록한 측벽, 오목한 측벽 또는 실질적으로 평탄한 측벽을 만들도록 자기력선을 위치시키기 위하여 자성 부재가 성형 구역에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 용융 금속의 스트립 주조 장치.
주조 금속 스트립으로서,

(a) 제1 쉘;

(b) 제2 쉘; 및

(c) 상기 제1 쉘과 상기 제2 쉘 사이의 중앙 부분을 포함하고 있으며, 상기 중앙 부분은 등축 조직을 갖는 결정립을 포함하고 있고, 상기 주조 금속 스트립은 실질적으로 균일한 측벽 에지를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 주조 금속 스트립.
제 18 항에 있어서, 상기 제1 쉘은 상부 쉘이며 상기 제2 쉘은 하부 쉘인 것을 특징으로 하는 주조 금속 스트립.
제 18 항에 있어서, 상기 주조 금속 스트립은 상기 측벽 에지를 가공하지 않고 압연될 수 있는 것을 특징으로 하는 주조 금속 스트립.
제 18 항에 있어서, 상기 주조 금속 스트립은 알루미늄, 및 마그네슘과 아연과 같은 다른 경금속을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 주조 금속 스트립.
제 18 항에 있어서, 상기 등축 조직은 대체로 구형인 것을 특징으로 하는 주조 금속 스트립.
주조 장치로서,

(a) 한 쌍의 주조 롤을 분리하는 수직 거리가 성형 구역을 형성하고, 수평 축선을 따라 용융 금속을 수용하도록 적합하게 이루어진 상기 한 쌍의 주조 롤;

(b) 상기 용융 금속을 실질적으로 산화되지 않는 상태로 유지되는 것을 보장하면서 턴디쉬로부터 상기 수평 축선을 따라 용융 금속을 성형 구역에 공급하도록 위치된 방출 팁 구조; 및

(c) 성형 구역의 각각의 측면에 위치된 에지 구속 장치;를 포함하고 있으며,

상기 에지 구속 장치는:

상기 성형 구역을 향하여 부분적으로 뻗어 있고 적어도 상기 방출 팁 구조의 단부를 가리도록 위치된 기계적인 에지 댐, 및

상기 성형 구역을 향하여 부분적으로 뻗어 있는 상기 기계적인 에지 댐의 일부를 가리고 상기 한 쌍의 주조 롤의 측벽으로부터 떨어져서 위치되어 정렬된 제1 자극 및 제2 자극을 포함하고 있는 전자기적인 에지 댐을 포함하고 있으며, 상기 전자기적인 에지 댐은 주조 롤과 접촉하는 용융 금속을 한정하는 자기력선을 상기 수평 축선과 직교하여 제공하는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 23 항에 있어서, 상기 방출 팁 구조는 자기력선에 의한 턴시쉬내의 파동 발생을 실질적으로 제거하는 길이를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 24 항에 있어서, 상기 전자기적인 에지 댐은 전류 인가시에 자기력선을 발생시키도록 자성 부재 주위에 감겨진 유도 코일을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
제 25 항에 있어서, 상기 전류는 용융 금속의 온도를 증가시키지 않고 주조 롤과 접촉하는 용융 금속을 한정하는 자기력선을 제공하는 것을 특징으로 하는 주 조 장치.
주조 금속 스트립을 제조하기 위한 방법으로서,

수평 축선을 따라 성형 구역에 용융 금속을 제공하는 단계;

자기적인 구속 수단으로 상기 용융 금속을 상기 성형 구역내에 한정하는 단계; 및

상기 용융 금속을 주조 금속 스트립으로 주조하는 단계를 포함하고 있으며, 상기 주조 금속 스트립의 측벽의 기하학적 형상은 상기 자기적인 구속 수단을 조절함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 주조 금속 스트립 제조 방법.
제 27 항에 있어서, 상기 측벽의 기하학적 형상은 평탄하거나 또는 상기 주조 금속 스트립의 중심선 부분에 대하여 오목하거나 볼록한 것을 특징으로 하는 주조 금속 스트립 제조 방법.
제 28 항에 있어서, 상기 자기적인 구속 수단은 전류 인가시에 자기력선을 발생시키기 위하여 자성 부재 주위에 감겨진 유도 코일을 포함하고 있고, 상기 자성 부재는 상기 성형 구역으로부터 떨어져서 위치되고 인접되어 있는 제1 자극 및 제2 자극을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 주조 금속 스트립 제조 방법.
제 29 항에 있어서, 상기 자기적인 구속 수단을 조절하는 것은 상기 유도 코 일에 흐르는 상기 전류를 증가시키거나 감소시키는 것을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 주조 금속 스트립 제조 방법.
제 29 항에 있어서, 상기 자기적인 구속 수단을 조절하는 것은 상기 제1 자극 및 제2 자극을 상기 성형 구역으로부터 떨어지게 또는 상기 성형 구역에 인접하게 이동시키는 것을 특징으로 하는 주조 금속 스트립 제조 방법.