KR102119935B1

KR102119935B1 - 냉각 롤

Info

Publication number: KR102119935B1
Application number: KR1020180038020A
Authority: KR
Inventors: 이강현
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2018-04-02
Filing date: 2018-04-02
Publication date: 2020-06-05
Also published as: KR20190115234A

Abstract

본 발명은, 보텍스 튜브를 사용하여 냉각가스를 롤본체의 내부에 공급함으로써 롤 표면을 냉각하도록 된 냉각 롤에 관한 것으로, 이는 중공의 롤본체; 상기 롤본체의 내부에 배치되어 냉각가스를 공급하는 냉각관; 및 연결라인에 의해 상기 냉각관에 연결되어 냉각가스를 제공하는 적어도 하나의 보텍스 튜브를 포함한다.

Description

냉각 롤 {Cooling roll}

본 발명은, 예컨대 강판에 접촉시켜 강판을 냉각하는 냉각 롤에 관한 것이다.

예를 들어, 연속 소둔로에서는 냉간 압연된 강판의 연질화를 통한 가공성 및 기타 기계적 성질의 향상을 위하여, 통상 700 ~ 800℃로 가열하고 급랭시키는 과정을 연속으로 실시하게 된다.

이러한 소둔의 급랭 과정에서는 냉각 롤을 사용하여 강판을 냉각시킨다. 냉각 롤의 내부에 상온의 냉각수를 공급하여 롤 표면을 냉각시키고, 차가워진 냉각 롤을 강판에 접촉시켜 급냉시키는 것이다.

하지만, 냉각 롤이 상온의 냉각수를 사용함으로써 51 ~ 80℃/sec의 냉각능력으로는 고장력 강판의 생산이 곤란하다. 특히, 냉각 롤의 내부면의 열팽창보다 롤의 외부면의 열팽창이 커지면서 열적 크라운(themal crown)이 발생하고, 이 크라운에 의한 버클(buckle) 불량, 사행(蛇行) 등이 일어날 위험이 있어, 냉각 롤을 사용한 강판의 온도 제어가 매우 어렵다.

이를 보완하기 위해, 물과 HN 가스로 된 미스트(mist)를 강판에 직접 분사하거나 물 담금질(water quenching) 등에 의해 급속 및 균일하게 냉각하는 방법이 제안되었으나, 이들 방법은 강판의 표면에 산화 피막이 발생하기 때문에 유해한 화학약품을 이용하는 2차 후처리 공정을 필요로 하여 생산 원가가 높아지고 공정이 복잡해지는 문제점이 있다.

(특허문헌 1) KR 2008-0105207 A

이에 본 발명은, 보텍스 튜브(vortex tube)를 사용하여 냉각가스를 롤본체의 내부에 공급함으로써 롤 표면을 냉각하도록 된 냉각 롤을 제공하는 데에 그 주된 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 롤은, 중공의 롤본체; 상기 롤본체의 내부에 배치되어 냉각가스를 공급하는 냉각관; 및 연결라인에 의해 상기 냉각관에 연결되어 냉각가스를 제공하는 적어도 하나의 보텍스 튜브를 포함하며, 상기 냉각관에는 냉각가스를 상기 롤본체의 내부로 분사하는 적어도 하나의 증폭노즐이 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 롤은, 중공의 롤본체; 상기 롤본체의 내부에 배치되어 냉각가스를 공급하는 냉각관; 및 연결라인에 의해 상기 냉각관에 연결되어 냉각가스를 제공하는 적어도 하나의 보텍스 튜브를 포함하며, 상기 냉각관은, 상기 보텍스 튜브로부터의 냉각가스가 유동하는 내측관과, 냉각매체가 유동하는 외측관을 구비한 이중관인 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 보텍스 튜브에서 나오는 영하 30 ~ 영하 20℃의 냉각가스를 이용하여 냉각 롤의 내부를 냉각시켜 줌으로써 강판의 냉각속도를 기존 대비 2배 이상으로 급상승시켜 대폭적인 설비의 개선 없이도 냉각능력을 확보하고 고부가가치의 제품을 생산할 수 있는 효과를 얻게 된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각 롤을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 증폭노즐의 확대 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 보텍스 튜브의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 냉각 롤을 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 이중관의 확대 사시도이다.

이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각 롤을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 증폭노즐의 확대 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 보텍스 튜브의 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각 롤은, 중공의 롤본체(10); 이 롤본체의 내부에 배치되어 냉각가스를 공급하는 냉각관(20); 및 연결라인(51)에 의해 냉각관에 연결되어 냉각가스를 제공하는 적어도 하나의 보텍스 튜브(40)를 포함하고 있다.

중공의 롤본체(10)의 양측에는 그 길이방향을 따라 연장한 관 형상의 회전축(11)이 구비된다. 이 회전축의 내부는 중공인 롤본체의 내부와 연통한다. 또한, 회전축의 외부는 베어링 부재(12)에 의해 지지되고, 이 베어링 부재는 임의의 구조물에 설치될 수 있다.

냉각관(20)은 롤본체(10)의 일측 회전축(11)을 관통하여 롤본체의 내부로 연장되고, 롤본체의 내부에서 분기되어 배치될 수 있다. 여기서, 냉각관은 로터리 조인트(rotary joint; 21)에 의해 롤본체의 일측 회전축과 결합되어, 롤본체의 회전시 냉각관은 회전하지 않도록 설치될 수 있다.

본 발명의 제1실시예에 따른 냉각 롤은, 롤본체(10)의 내부에 배치된 냉각관(20)에 설치되어, 냉각가스를 롤본체의 내부로 분사하는 적어도 하나의 증폭노즐(30)을 더 포함할 수 있다.

증폭노즐(30)은 냉각관(20)에 연통되는 노즐공(31)과, 이 노즐공의 단부에 형성되어 분사폭이 점차 증대되게 하는 확산부(32)를 포함할 수 있다. 또한, 증폭노즐에는 압축가스가 유입되는 유입구(33)가 노즐공의 측방으로 형성되어, 외부의 압축기(60)로부터 압축가스를 제공받을 수 있다.

이러한 증폭노즐(30)은, 노즐공(31) 내에서 그 측방을 통하여 압축가스가 유입되어 냉각관(20)으로부터 공급되는 냉각가스를 더 높은 압력으로 밀어주게 됨으로써, 확산부(32)를 통해 냉각가스를 롤본체(10)의 내부로 분출 및 확산시켜 롤본체의 냉각효과를 극대화시킬 수 있다.

냉각가스와 압축가스는 동일한 가스인 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 발명에 사용되는 냉각가스로는 공기, 질소 또는 이산화탄소 등과 같은 가스가 채용될 수 있다.

압축가스의 공급을 위해, 압축가스관(35)이 롤본체(10)의 타측 회전축(11)을 관통하여 롤본체의 내부로 연장되고, 롤본체의 내부에서 분기되어 각 분기관(36)이 해당 증폭노즐(30)에 연결되게 배치될 수 있다. 여기서, 냉각관(20)과 마찬가지로, 압축가스관은 로터리 조인트(21)에 의해 롤본체의 타측 회전축과 결합되어, 롤본체의 회전시 압축가스관은 회전하지 않도록 설치될 수 있다.

압축기(60)는 롤본체(10)의 타측에 있는 로터리 조인트(21)를 매개로 하여 압축가스관(35)과 연결될 수 있다.

롤본체(10)의 내부에는 분사된 냉각가스를 일시적으로 일정 공간 내에 가둬두어 수용하기 위한 대략 도넛 모양의 격벽(13)이 설치될 수 있다. 이러한 격벽은 한 쌍으로 구비되어, 롤본체의 길이방향 양단부에 인접하게 배치될 수 있다.

각 격벽(13)에는 적어도 하나의 배출공(14)이 형성되어, 롤본체(10)의 내부에 채워진 냉각가스가 배출될 수 있다. 또한, 롤본체의 길이방향 양단부에 있는 측벽과 격벽 사이에는 배출유로(15)가 형성될 수 있다.

이에 따라, 롤본체(10)의 내부에서 한 쌍의 격벽(13) 사이의 공간에 체류하고 열교환된 냉각가스는 격벽의 배출공(14)과 배출유로(15) 및 로터리 조인트(21)를 통해 배출될 수 있다. 냉각가스가 공기인 경우에는 대기로 배출될 수 있으며, 그 외의 가스는 로터리 조인트에 연결되는 별도의 저장용기(미도시)로 보내어질 수 있다.

또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각 롤은, 롤본체(10)의 내부에 매립되게 삽입된 온도센서(16)를 더 포함할 수 있다. 이 온도센서는 롤본체의 온도를 측정하게 된다. 온도센서에서 측정된 온도에 관한 정보는 롤본체의 외부로 연장하는 케이블(17)을 통해 제어부(미도시)에 제공될 수 있다.

보텍스 튜브(40)는 압축기(60)로부터 압축가스를 공급받아 압축가스를 내부에서 회전시켜 냉각가스와, 이 냉각가스에 비해 상대적으로 고온인 고온가스로 분리하여 배출한다. 이러한 보텍스 튜브는 냉각할 소재, 예컨대 강판의 치수와 설비의 사용에 따라 복수개로 설치될 수 있다.

보텍스 튜브(40)가 복수로 구비된 경우에, 각 보텍스 튜브(40)는 연결라인(51)에 일정 간격을 두고 연결되어, 연결라인에서 냉각가스가 통합될 수 있다. 이 연결라인은 롤본체(10)의 일측에 있는 로터리 조인트(21)를 매개로 하여 냉각관(20)과 연결될 수 있다.

연결라인(51)에는 롤본체(10)의 내부에 공급되는 냉각가스의 유량을 조절하기 위한 유량 조절 밸브(52)가 장착될 수 있다. 제어부가 유량 조절 밸브의 개폐 정도를 제어할 수 있다.

도 3을 참조하면, 보텍스 튜브(40)는, 튜브 형상으로 형성되고 측방 일측에 압축가스 유입부(41)를 갖춘 몸체부(42); 이 몸체부의 측방으로 유입되는 압축가스의 흐름을 와류로 변환시키는 스크류부(43); 이 스크류부와 연통되고, 몸체부의 길이방향 일측에 구비되어 고온가스의 배출을 조절하는 밸브부(44)가 장착된 고온가스 배출구(45); 및 이 고온가스 배출구의 반대측, 즉 몸체부의 길이방향 타측에 형성된 냉각가스 배출구(46)가 일체로 형성될 수 있다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각 롤은, 보텍스 튜브(40) 및 증폭노즐(30)에 압축가스를 공급토록 연계되는 압축기(60)를 더 포함할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에서 사용되는 보텍스 튜브(40)는, 압축기(60)를 통하여 대략 3 ~ 10kg/㎠의 압력으로 압축된 압축가스가 공급되면, 별도의 구동원이나 동력원을 사용하지 않고 냉각가스와 고온가스를 분리하여 배출할 수 있다.

보다 구체적으로, 압축가스가 압축기(60)로부터 직접 또는 분기라인을 거쳐 보텍스 튜브(40)의 압축가스 유입부(41)로 공급되면 몸체부(42)의 스크류부(43)를 통해 대략 1,000,000RPM 정도의 초고속으로 회전하는 1차 와류가 발생한다.

1차 와류는 그 회전 방향이 조정되어 있어 밸브부(44)가 구비된 고온가스 배출구(45) 쪽으로 유동하고, 이때 1차 와류 중 일부는 대략 30 ~ 90℃의 고온가스로 배출된다

밸브부(44)로 인하여 고온가스 배출구(45)에서 배출되지 못한 나머지 초고속의 1차 와류는 반대로 회송되면서 2차 와류를 형성하여 냉각가스 배출구(46) 쪽으로 배출된다

이와 같은 2차 와류는 1차 와류의 안쪽에 있는 보다 낮은 압력의 영역을 통과하기 때문에, 열량을 잃고 극저온, 약 영하 30 ~ 영하 20℃ 정도의 냉각가스로서 대략 1.5 ~ 2.0kg/㎠의 압력으로 배출될 수 있다.

이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각 롤의 작동에 대해 도면을 참조하여 간략히 설명하기로 한다. 설명의 편의상, 냉각가스 및 압축가스가 공기인 경우를 예로 들어 설명하지만, 본 발명에 사용되는 가스의 예가 반드시 이에 한정되지 않음을 다시금 밝혀둔다.

압축기(60)를 통하여 대기로부터 대략 3 ~ 10kg/㎠의 압력으로 압축된 압축가스가 적어도 하나의 보텍스 튜브(40)에 공급된다. 각각의 보텍스 튜브에서는 일측 고온가스 배출구(45)로 고온가스가 대기 중으로 배출되는 한편, 타측 냉각가스 배출구(46)를 통해 냉각가스가 연결라인(51)으로 배출되어 포집된다.

연결라인(51)에서 유동하는 냉각가스는 냉각관(20)을 거쳐 롤본체(10)의 내부로 분사되는데, 이때 증폭노즐(30)은 그 측방의 유입구(33)로 유입되는 압축가스에 의해 냉각관(20)으로부터 공급되는 냉각가스를 더 높은 압력으로 밀어주게 됨으로써, 증폭노즐이 냉각가스를 롤본체의 내부로 분출 및 확산시켜 롤본체의 냉각효과를 극대화시킬 수 있다.

대략 영하 30 ~ 영하 20℃ 정도인 냉각가스의 지속적인 분사로 인하여, 롤본체(10)의 내부에는 냉각가스가 채워지고 한 쌍의 격벽(13)으로 구획된 공간 내에 냉각가스가 체류하게 된다. 열의 대류 현상을 통하여 롤본체가 냉각되고, 본 발명의 냉각 롤을 통과하는 예컨대 700℃ 이상의 강판이 전도 현상에 의해 급속히 냉각될 수 있게 되는 것이다.

본 발명에 따른 냉각 롤에 의하면, 기존 냉각수의 사용에 따른 저효율의 냉각능력 또는 강판의 표면에 발생하는 산화 피막 등에 따른 문제들을 해소할 수 있다. 또한, 보텍스 튜브와 증폭노즐을 신설하면 되기 때문에, 전체적인 설비의 구조도 단순화됨과 더불어, 설치 및 운영 비용에 부담이 되지 않는 장점도 있다.

롤본체(10)에 매립된 온도센서(16)가 측정한 냉각 롤의 온도에 따라, 제어부는 냉각가스의 연결라인(51)에 구비된 유량 조절 밸브(52)를 제어하여, 냉각관(20)을 통해 롤 본체의 내부에 공급되는 냉각가스의 유량을 조절하게 된다. 이로써, 냉각 롤의 온도를 목표온도에 맞출 수 있다.

롤본체(10)의 내부에서 한 쌍의 격벽(13) 사이의 공간에 체류하고 열교환된 냉각가스는 격벽의 배출공(14)과 배출유로(15) 및 로터리 조인트(21)를 통해 대기로 배출될 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 냉각 롤을 도시한 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 이중관의 확대 사시도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각 롤은, 중공의 롤본체(10); 이 롤본체의 내부에 배치되어 냉각가스를 공급하는 냉각관(20); 및 연결라인(51)에 의해 냉각관에 연결되어 냉각가스를 제공하는 보텍스 튜브(40)를 포함하고, 냉각관은 보텍스 튜브로부터의 냉각가스가 유동하는 내측관(22)과, 냉각매체가 유동하는 외측관(23)을 구비한 이중관으로 되어 있다.

본 발명의 제2실시예에서는, 롤본체(10)의 내부에 배치되는 냉각관(20)의 구조와 추가로 부가된 냉각매체만 상이하고 나머지 구성요소들은 전술한 제1실시예의 구성요소들과 동일하다. 이에, 본 발명의 제2실시예에 따른 냉각 롤을 설명함에 있어, 제1실시예에 의한 냉각 롤과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하면서 그 구성 및 기능의 상세한 설명을 생략하기로 한다.

복수의 냉각관(20)은 롤본체(10)의 양측 회전축(11)을 관통하여 롤본체의 내부로 연장되고, 다시 롤본체의 양측 회전축을 통해 나아가도록 배치될 수 있다. 여기서, 냉각관은 양측 회전축에 각각 고정되어, 롤본체의 회전시 냉각관도 함께 회전하도록 설치될 수 있다.

보다 구체적으로, 롤본체(10)의 일측에서 도입된 냉각관(20)은 롤본체의 중심부까지 연장한 후 다시 그 연장방향이 180°로 전환되어 롤본체의 일측에 있는 회전축(11)을 통해 나간다. 롤본체의 타측에서 도입된 냉각관도 롤본체의 중심부까지 연장한 후 다시 그 연장방향이 180°로 전환되어 롤본체의 타측에 있는 회전축을 통해 나간다.

도 4에는 냉각관이 단순한 순환형으로 배치된 예가 나타나 있지만, 냉각관의 배치형태는 반드시 이에 한정되지 않으며, 예를 들어 지그재그형으로 배치될 수도 있다.

이와 같이 냉각관(20)이 롤본체(10)의 길이방향 양단부에서 도입된 후 도입된 쪽으로 다시 나가도록 배치됨으로써, 예컨대 롤본체의 길이방향 일측으로 냉각가스 또는 냉각매체가 공급된 후 롤본체의 길이방향 타측으로 배출되는 경우에 발생하는 입측과 출측 사이의 냉각온도 편차를 방지할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 냉각관(20)은 보텍스 튜브(40)로부터의 냉각가스가 유동하는 내측관(22)과, 냉각매체가 유동하는 외측관(23)을 구비한 이중관으로 되어 있다. 외측관은 공급라인(53)에 의해 외부의 칠러(chiller; 70)로부터 냉각된 냉각매체를 제공받을 수 있다.

예를 들어, 본 발명에 사용되는 냉각가스로는 공기, 질소 또는 이산화탄소 등과 같은 가스가 채용될 수 있다. 또한, 냉각매체로는 공기, 질소 또는 이산화탄소 등과 같은 가스는 물론, 물이나 오일 등과 같은 액체가 채용될 수 있다.

보텍스 튜브(40)로부터의 냉각가스는 연결라인(51)으로부터 로터리 조인트(21)를 통해 냉각관(20)의 내측관(22)에 공급되고, 로터리 조인트를 통해 냉각관의 내측관으로부터 배출될 수 있다. 냉각가스가 공기인 경우에는 대기로 배출될 수 있으며, 그 외의 가스는 로터리 조인트에 연결되는 별도의 저장용기로 보내어질 수 있다.

냉각가스와 유사하게, 칠러(70)로부터 냉각된 냉각매체는 공급라인(53)에 연결된 로터리 조인트(21)를 통해 냉각관(20)의 외측관(23)에 공급되고, 로터리 조인트를 통해 냉각관의 외측관으로부터 복귀라인(55)으로 배출될 수 있다.

또한, 본 발명의 제2실시예에 따른 냉각 롤은, 롤본체(10)의 내부에 매립되게 삽입된 온도센서(16)를 더 포함할 수 있다. 이 온도센서는 롤본체의 온도를 측정하게 된다. 온도센서에서 측정된 온도에 관한 정보는 롤본체의 외부로 연장하는 케이블(17)을 통해 제어부(미도시)에 제공될 수 있다.

보텍스 튜브(40)가 복수로 구비된 경우에, 각 보텍스 튜브(40)는 연결라인(51)에 일정 간격을 두고 연결되어, 연결라인에서 냉각가스가 통합될 수 있다. 이 연결라인은 롤본체(10)의 일측에 있는 로터리 조인트(21)를 매개로 하여 냉각관(20) 중 내측관(22)과 연결될 수 있다.

마찬가지로, 칠러(70)에서 냉각된 냉각매체를 냉각관(20) 중 외측관(23)에 공급하는 공급라인(53)에도 롤본체(10)의 내부에 공급되는 냉각매체의 유량을 조절하기 위한 유량 조절 밸브(54)가 장착될 수 있다. 제어부가 이 유량 조절 밸브의 개폐 정도를 제어할 수 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 냉각 롤은, 보텍스 튜브(40)에 압축가스를 공급토록 연계되는 압축기(60)를 더 포함할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에서 사용되는 보텍스 튜브(40)는, 압축기(60)를 통하여 대략 3 ~ 10kg/㎠의 압력으로 압축된 압축가스가 공급되면, 별도의 구동원이나 동력원을 사용하지 않고 냉각가스와 고온가스를 분리하여 배출할 수 있다. 약 영하 30 ~ 영하 20℃ 정도의 냉각가스가 대략 1.5 ~ 2.0kg/㎠의 압력으로 배출될 수 있다.

이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 제2실시예에 따른 냉각 롤의 작동에 대해 도면을 참조하여 간략히 설명하기로 한다. 설명의 편의상, 냉각가스가공기인 경우를 예로 들어 설명하지만, 본 발명에 사용되는 가스의 예가 반드시 이에 한정되지 않음을 다시금 밝혀둔다.

압축기(60)를 통하여 대기로부터 대략 3 ~ 10kg/㎠의 압력으로 압축된 압축가스가 복수의 보텍스 튜브(40)에 공급된다. 각각의 보텍스 튜브에서는 일측 고온가스 배출구(45)로 고온가스가 대기 중으로 배출되는 한편, 타측 냉각가스 배출구(46)를 통해 냉각가스가 연결라인(51)으로 배출되어 포집된다.

연결라인(51)에서 유동하는 냉각가스는 칠러에서 냉각된 냉각매체와 함께 롤본체(10)의 내부에 설치된 이중관 형태의 냉각관(20)으로 유입됨으로써, 롤본체의 냉각효과를 극대화시킬 수 있다.

대략 영하 30 ~ 영하 20℃ 정도인 냉각가스의 도움으로, 칠러(70)에서 이미 냉각된 냉각매체가 더욱 냉각되게 된다. 열의 대류 현상을 통하여 롤본체(10)가 냉각되고, 본 발명의 냉각 롤을 통과하는 예컨대 700℃ 이상의 강판이 전도 현상에 의해 급속히 냉각될 수 있게 되는 것이다.

본 발명에 따른 냉각 롤에 의하면, 기존 냉각수만 사용할 때 초래되는 저효율의 냉각능력 또는 강판의 표면에 발생하는 산화 피막 등에 따른 문제들을 해소할 수 있다. 또한, 보텍스 튜브를 신설하고 냉각관을 이중관으로 변경하면 되기 때문에, 설치 및 운영 비용에 부담이 되지 않는 장점도 있다.

롤본체(10)에 매립된 온도센서(16)가 측정한 냉각 롤의 온도에 따라, 제어부는 냉각가스의 연결라인(51)에 구비된 유량 조절 밸브(52) 및 냉각매체의 공급라인(53)에 구비된 유량 조절 밸브(54)를 제어하여, 냉각관(20)을 통해 롤 본체의 내부에 공급되는 냉각가스 및 냉각매체의 유량을 조절하게 된다. 이로써, 냉각 롤의 온도를 목표온도에 맞출 수 있다.

롤본체(10)의 내부에서 순환하고 열교환된 냉각가스는 로터리 조인트(21)를 통해 냉각관(20)의 내측관(22)으로부터 대기로 배출될 수 있다.

또, 롤본체(10)의 내부에서 순환하고 열교환된 냉각매체는 로터리 조인트(21)를 통해 냉각관(20)의 외측관(23)으로부터 복귀라인(55)으로 배출되어 칠러(70)에 다시 공급될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서 및 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 롤본체 13: 격벽
16: 온도센서 20: 냉각관
21: 로터리 조인트 22: 내측관
23: 외측관 30: 증폭노즐
35: 압축가스관 51: 연결라인
53: 공급라인 40: 보텍스 튜브
60: 압축기 70:칠러

Claims

중공의 롤본체;
상기 롤본체의 내부에 배치되어 냉각가스를 공급하는 냉각관; 및
연결라인에 의해 상기 냉각관에 연결되어 냉각가스를 제공하는 적어도 하나의 보텍스 튜브
를 포함하며,
상기 냉각관에는 냉각가스를 상기 롤본체의 내부로 분사하는 적어도 하나의 증폭노즐이 설치된 냉각 롤.
제1항에 있어서,
상기 냉각관은 상기 롤본체의 일측 회전축을 관통하여 상기 롤본체의 내부로 연장되는 것을 특징으로 하는 냉각 롤.
제1항에 있어서,
상기 롤본체의 타측 회전축을 관통하여 압축가스관이 상기 롤본체의 내부로 연장되고, 상기 롤본체의 내부에서 분기되어 각 분기관이 상기 증폭노즐에 연결되는 것을 특징으로 하는 냉각 롤.
제1항에 있어서,
상기 증폭노즐은,
상기 냉각관에 연통되는 노즐공,
상기 노즐공의 단부에 형성되어 분사폭이 점차 증대되게 하는 확산부, 및
상기 노즐공의 측방으로 형성되어, 압축가스가 유입되는 유입구
를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 롤.
제1항에 있어서,
상기 롤본체의 내부에는 상기 롤본체의 길이방향 양단부에 인접하여 설치된 격벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 롤.
제5항에 있어서,
상기 격벽에는 적어도 하나의 배출공이 형성되어, 상기 롤본체의 내부에 채워진 냉각가스가 배출되는 것을 특징으로 하는 냉각 롤.
중공의 롤본체;
상기 롤본체의 내부에 배치되어 냉각가스를 공급하는 냉각관; 및
연결라인에 의해 상기 냉각관에 연결되어 냉각가스를 제공하는 적어도 하나의 보텍스 튜브
를 포함하며,
상기 냉각관은, 상기 보텍스 튜브로부터의 냉각가스가 유동하는 내측관과, 냉각매체가 유동하는 외측관을 구비한 이중관인 냉각 롤.
제7항에 있어서,
상기 냉각관은 복수로 구비되고,
상기 냉각관은 상기 롤본체의 일측에 있는 회전축에서 도입되어 상기 롤본체의 중심부까지 연장한 후 다시 연장방향이 전환되어 상기 롤본체의 일측에 있는 회전축을 통해 나가도록 배치된 것을 특징으로 하는 냉각 롤.
제8항에 있어서,
상기 내측관은, 상기 연결라인으로부터 로터리 조인트를 통해 냉각가스를 공급받고, 상기 로터리 조인트를 통해 냉각가스를 배출하는 것을 특징으로 하는 냉각 롤.
제8항에 있어서,
상기 외측관은, 칠러로부터 냉각된 냉각매체를 공급라인에 연결된 로터리 조인트를 통해 공급받고, 상기 로터리 조인트를 통해 냉각매체를 복귀라인으로 배출하는 것을 특징으로 하는 냉각 롤.
제1항 또는 제7항에 있어서,
상기 롤본체의 내부에 매립되게 삽입된 온도센서를 더 포함하고,
상기 온도센서가 측정한 온도에 따라, 상기 연결라인에 구비된 유량 조절 밸브의 개폐 정도가 제어되는 것을 특징으로 하는 냉각 롤.
제10항에 있어서,
상기 롤본체의 내부에 매립되게 삽입된 온도센서를 더 포함하고,
상기 온도센서가 측정한 온도에 따라, 상기 공급라인에 구비된 유량 조절 밸브의 개폐 정도가 제어되는 것을 특징으로 하는 냉각 롤.
제1항 또는 제7항에 있어서,
상기 보텍스 튜브는,
튜브 형상으로 형성되고 측방 일측에 압축가스 유입부를 갖춘 몸체부;
상기 몸체부의 측방으로 유입되는 압축가스의 흐름을 와류로 변환시키는 스크류부;
상기 스크류부와 연통되고, 상기 몸체부의 길이방향 일측에 구비되어 고온가스의 배출을 조절하는 밸브부가 장착된 고온가스 배출구; 및
상기 몸체부의 길이방향 타측에 형성된 냉각가스 배출구
를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 롤.
제3항에 있어서,
상기 보텍스 튜브 및 상기 증폭노즐에 압축가스를 공급토록 연계되는 압축기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 롤.