JP2000015322A - 圧延機の冷却装置及び熱回収装置 - Google Patents
圧延機の冷却装置及び熱回収装置Info
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- B21B45/0203—Cooling
- B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
- Control Of Metal Rolling (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧延材やロールの冷却を効率よく行い、ま
た、回収される冷却水に含まれる熱を有効に回収するこ
とにより省エネルギー化を実現することができる圧延機
の冷却装置及び熱回収装置を提供する。 【解決手段】 圧延材１やロール２を冷却した後の冷却
水は冷却後水回収プール１９を用いて回収され、熱回収
手段１７で冷却水に含まれる熱を回収した後回収水冷却
手段１１で常温まで冷却され、そこから送出された常温
水は、冷却水供給手段１２に入る。冷却水供給手段１２
では、氷蓄熱手段１３からの氷点水と混合されて、低温
水（通常１０℃以下）となり、圧延材１やロール２の冷
却に使用される。熱回収手段１７で回収した熱は発電手
段１８で利用される。
た、回収される冷却水に含まれる熱を有効に回収するこ
とにより省エネルギー化を実現することができる圧延機
の冷却装置及び熱回収装置を提供する。 【解決手段】 圧延材１やロール２を冷却した後の冷却
水は冷却後水回収プール１９を用いて回収され、熱回収
手段１７で冷却水に含まれる熱を回収した後回収水冷却
手段１１で常温まで冷却され、そこから送出された常温
水は、冷却水供給手段１２に入る。冷却水供給手段１２
では、氷蓄熱手段１３からの氷点水と混合されて、低温
水（通常１０℃以下）となり、圧延材１やロール２の冷
却に使用される。熱回収手段１７で回収した熱は発電手
段１８で利用される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧延機のロール及
び圧延材の冷却装置、及び圧延によって発生する熱を回
収する熱回収装置に関する。
び圧延材の冷却装置、及び圧延によって発生する熱を回
収する熱回収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】熱間薄板圧延においては、１２００℃程
度に加熱された厚み３００ｍｍ程度の直方体状のスラブ
をロールで圧延し、所望の厚みにし、最終的に水で冷却
して製品としている。また形鋼、棒鋼などの圧延におい
ても加熱、圧延、冷却というサイクルは同じである。以
下では熱間薄板圧延を対象に説明する。
度に加熱された厚み３００ｍｍ程度の直方体状のスラブ
をロールで圧延し、所望の厚みにし、最終的に水で冷却
して製品としている。また形鋼、棒鋼などの圧延におい
ても加熱、圧延、冷却というサイクルは同じである。以
下では熱間薄板圧延を対象に説明する。
【０００３】図９に従来の圧延機の冷却装置を示す。図
９において、１は圧延材、２はワークロールで圧延材と
接触しながら回転し、圧延材を薄く引き延ばす。３はバ
ックアップロールで、ワークロール２の胴長方向のたわ
みを矯正するために設置されている。４は巻取り機で、
製品を巻き取って、コイル状の形態で出荷するのが一般
的である。
９において、１は圧延材、２はワークロールで圧延材と
接触しながら回転し、圧延材を薄く引き延ばす。３はバ
ックアップロールで、ワークロール２の胴長方向のたわ
みを矯正するために設置されている。４は巻取り機で、
製品を巻き取って、コイル状の形態で出荷するのが一般
的である。
【０００４】また、５は仕上出側温度計、６は巻取り温
度計であり、仕上出側温度計５と巻取り温度計６で圧延
材１の温度を測定し、それぞれ所望の温度に制御してい
る。仕上出側温度の制御では、図７に示すように、仕上
出側温度計５で測定した結果を、フィードバック（Ｆ
Ｂ）制御により、ロール冷却水噴射ノズル７から噴射す
る水の流量を調整している。また仕上入り側に温度計が
設置されている場合、その温度計の測定値を使用して、
フィードフォワード（ＦＦ）制御を実施する場合があ
る。
度計であり、仕上出側温度計５と巻取り温度計６で圧延
材１の温度を測定し、それぞれ所望の温度に制御してい
る。仕上出側温度の制御では、図７に示すように、仕上
出側温度計５で測定した結果を、フィードバック（Ｆ
Ｂ）制御により、ロール冷却水噴射ノズル７から噴射す
る水の流量を調整している。また仕上入り側に温度計が
設置されている場合、その温度計の測定値を使用して、
フィードフォワード（ＦＦ）制御を実施する場合があ
る。
【０００５】巻取り機前の圧延材温度を制御する巻取り
温度制御では、図６（ａ）に示すように、仕上出側温度
計５で測定した結果を、ＦＦ制御で巻取り温度制御用冷
却水ノズル９から噴射する水の流量を調整し、また巻取
り温度計６で測定した結果を、ＦＢ制御で巻取り温度制
御用冷却水ノズル９から噴射する水の流量を調整する。
巻取り温度制御用冷却水ノズル９は、長手方向８０〜１
００ｍ程度に数十列も設置されており、圧延材の冷却に
は大量の水を使用する。
温度制御では、図６（ａ）に示すように、仕上出側温度
計５で測定した結果を、ＦＦ制御で巻取り温度制御用冷
却水ノズル９から噴射する水の流量を調整し、また巻取
り温度計６で測定した結果を、ＦＢ制御で巻取り温度制
御用冷却水ノズル９から噴射する水の流量を調整する。
巻取り温度制御用冷却水ノズル９は、長手方向８０〜１
００ｍ程度に数十列も設置されており、圧延材の冷却に
は大量の水を使用する。
【０００６】上述のように圧延ラインの２箇所で温度を
制御するのは、冷却前と冷却後の温度によって作られる
材質が異なるからであり、冷却の速度によっても材質は
変化するためである。
制御するのは、冷却前と冷却後の温度によって作られる
材質が異なるからであり、冷却の速度によっても材質は
変化するためである。
【０００７】図１０は、横軸に鉄に含まれる炭素量、縦
軸に温度を取って、鉄の組織を示したものである。図１
０の中の境界線は、変態することを示している。たとえ
ば、炭素を０．７７％含むオーステナイト状の鉄を冷却
して、７２７℃以下にすると、フェライトを含む鉄の組
織に変態することを示している。
軸に温度を取って、鉄の組織を示したものである。図１
０の中の境界線は、変態することを示している。たとえ
ば、炭素を０．７７％含むオーステナイト状の鉄を冷却
して、７２７℃以下にすると、フェライトを含む鉄の組
織に変態することを示している。
【０００８】また、図１１は高温のオーステナイトの状
態にある鉄を冷却したときにできる材質を示したもので
ある。オーステナイトから焼き入れ（急冷）すると、硬
く脆い性質を持つマルテンサイト（Ｃが固溶されたα
鉄）＋残留オーステナイトとなり、焼きなまし（ゆっく
り冷却）すると、少し硬く脆いフェライト＋パーライト
（セメンタイトが層状）が生成する。また焼きならし
（やや速めに冷却）すると、硬いが脆くないフェライト
＋ソルバイト（セメンタイトが粒状）ができ、焼き戻し
（焼き入れ後、変態点以下の温度まで再加熱し冷却）す
ると、硬く靭性のあるフェライト＋ソルバイト（セメン
タイトが粒状）ができる。
態にある鉄を冷却したときにできる材質を示したもので
ある。オーステナイトから焼き入れ（急冷）すると、硬
く脆い性質を持つマルテンサイト（Ｃが固溶されたα
鉄）＋残留オーステナイトとなり、焼きなまし（ゆっく
り冷却）すると、少し硬く脆いフェライト＋パーライト
（セメンタイトが層状）が生成する。また焼きならし
（やや速めに冷却）すると、硬いが脆くないフェライト
＋ソルバイト（セメンタイトが粒状）ができ、焼き戻し
（焼き入れ後、変態点以下の温度まで再加熱し冷却）す
ると、硬く靭性のあるフェライト＋ソルバイト（セメン
タイトが粒状）ができる。
【０００９】このように、温度と炭素量によって、鉄の
組織、すなわち材質は変化する。従って炭素量と冷却方
法により、鉄の材質を制御することが可能である。この
ため特に巻取り温度制御は、材質の生成に当たって、重
要な機能である。
組織、すなわち材質は変化する。従って炭素量と冷却方
法により、鉄の材質を制御することが可能である。この
ため特に巻取り温度制御は、材質の生成に当たって、重
要な機能である。
【００１０】一方、圧延材のみならず、圧延機のロール
も冷却する必要がある。図９における圧延材冷却水噴射
ノズル８からの冷却水により、ワークロール２を冷却し
ている。
も冷却する必要がある。図９における圧延材冷却水噴射
ノズル８からの冷却水により、ワークロール２を冷却し
ている。
【００１１】図１２（ａ）に示すように、冷却水はロー
ル胴長方向に配置されたノズルから噴射されている。高
温の圧延材と接触するロール表面は、やはり高温にな
り、ロール材質の劣化が起こるため、冷却する必要があ
り、また圧延が進むにつれロール内部まで熱が浸透し、
ロールの熱膨張を起こすので、これを抑える必要があ
る。
ル胴長方向に配置されたノズルから噴射されている。高
温の圧延材と接触するロール表面は、やはり高温にな
り、ロール材質の劣化が起こるため、冷却する必要があ
り、また圧延が進むにつれロール内部まで熱が浸透し、
ロールの熱膨張を起こすので、これを抑える必要があ
る。
【００１２】これらの冷却に使用される水は、繰り返し
使用される。図９に示すように、まず冷却水を溜めてお
く冷却後水回収プール１９があり、ポンプなどでくみ上
げて配管系統を通して、上述のロール冷却水噴射ノズル
７、圧延材冷却水噴射ノズル８、巻取り温度制御用冷却
水ノズル９のノズルまで水が供給される。冷却後の熱を
吸収した水は、一般に屋外に設置されている回収水冷却
手段１１で、常温まで冷却される。このとき熱は屋外の
冷気に捨てられるだけである。常温まで冷却された水
は、再び圧延材１やロール２を冷却するのに使われる。
使用される。図９に示すように、まず冷却水を溜めてお
く冷却後水回収プール１９があり、ポンプなどでくみ上
げて配管系統を通して、上述のロール冷却水噴射ノズル
７、圧延材冷却水噴射ノズル８、巻取り温度制御用冷却
水ノズル９のノズルまで水が供給される。冷却後の熱を
吸収した水は、一般に屋外に設置されている回収水冷却
手段１１で、常温まで冷却される。このとき熱は屋外の
冷気に捨てられるだけである。常温まで冷却された水
は、再び圧延材１やロール２を冷却するのに使われる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、回収し
て使用される冷却水の温度には変動がある。たとえば長
期間圧延が停止していた場合は、ほぼ外気温に一致する
が、操業が連続して行われると、温まった冷却水の温度
を完全には冷却することができないため、圧延が始まる
と冷却水の温度は上昇する。また当然のことながら、外
気温の季節変動があり、冷却効果も変化する。
て使用される冷却水の温度には変動がある。たとえば長
期間圧延が停止していた場合は、ほぼ外気温に一致する
が、操業が連続して行われると、温まった冷却水の温度
を完全には冷却することができないため、圧延が始まる
と冷却水の温度は上昇する。また当然のことながら、外
気温の季節変動があり、冷却効果も変化する。
【００１４】巻取り温度制御においては、ＦＦ制御で仕
上出側温度に基づいて冷却するが、圧延途中の速度の変
更があった場合、速度変動が大きな外乱になるため、巻
取り温度を目標値通りに合わせることは難しい。この外
乱を抑制する目的でＦＢ制御を行うが、ＦＢ制御におい
ても巻取り温度制御用冷却水ノズル９から巻取り温度計
６までのむだ時間があり、ノズルの開閉の応答も遅いた
め、オーバーシュートや応答遅れが生じやすい。この上
に、上記の水温変化による温度制御能力の低下がある。
上出側温度に基づいて冷却するが、圧延途中の速度の変
更があった場合、速度変動が大きな外乱になるため、巻
取り温度を目標値通りに合わせることは難しい。この外
乱を抑制する目的でＦＢ制御を行うが、ＦＢ制御におい
ても巻取り温度制御用冷却水ノズル９から巻取り温度計
６までのむだ時間があり、ノズルの開閉の応答も遅いた
め、オーバーシュートや応答遅れが生じやすい。この上
に、上記の水温変化による温度制御能力の低下がある。
【００１５】また急速冷却を必要とする圧延材や、高温
から低温まで一気に冷却する圧延材では、そのための大
流量装置が必要であり、設備規模が大きくなる。仕上出
側温度制御では、圧延材冷却水噴射ノズル８が設置され
ているのは仕上圧延機の圧延機スタンド間であり、ノズ
ルの数に制約があり、噴射できる水の流量には限界があ
る。このため制御できる温度範囲が限定される間題があ
る。
から低温まで一気に冷却する圧延材では、そのための大
流量装置が必要であり、設備規模が大きくなる。仕上出
側温度制御では、圧延材冷却水噴射ノズル８が設置され
ているのは仕上圧延機の圧延機スタンド間であり、ノズ
ルの数に制約があり、噴射できる水の流量には限界があ
る。このため制御できる温度範囲が限定される間題があ
る。
【００１６】ワークロール２の冷却においても、やはり
ロール冷却水噴射ノズル７が設置されているのは圧延機
スタンド間であり、ノズルの数と噴射できる水量に限界
がある。このためワークロール２の熱膨張を十分制御で
きない場合、図１２（ｂ）に示すように、圧延前の断面
形状が凸形であった場合、本来は平坦形状またはやや凸
形に圧延するべきであるのに、熱膨張したロールにより
大きく凹形に圧延する場合がある。圧延前後での急激な
断面形状の変化は、圧延材の平坦度を乱し、製品品質が
悪くなる他、操業を停止させるなど、不安定にすること
もある。
ロール冷却水噴射ノズル７が設置されているのは圧延機
スタンド間であり、ノズルの数と噴射できる水量に限界
がある。このためワークロール２の熱膨張を十分制御で
きない場合、図１２（ｂ）に示すように、圧延前の断面
形状が凸形であった場合、本来は平坦形状またはやや凸
形に圧延するべきであるのに、熱膨張したロールにより
大きく凹形に圧延する場合がある。圧延前後での急激な
断面形状の変化は、圧延材の平坦度を乱し、製品品質が
悪くなる他、操業を停止させるなど、不安定にすること
もある。
【００１７】ワークロール２や圧延材１の冷却に使用し
た水に含まれる熱は、外気に捨てられているので、省エ
ネルギー化のため、また地球温暖化ガスの排出抑制のた
めにも、不利である。
た水に含まれる熱は、外気に捨てられているので、省エ
ネルギー化のため、また地球温暖化ガスの排出抑制のた
めにも、不利である。
【００１８】本発明は、上述のような間題点を解決する
ためになされたもので、氷蓄熱を利用して冷却水の温度
を常温より低い温度に保つことにより、圧延材やロール
の冷却を効率よく行い、また、回収される冷却水に含ま
れる熱を有効に回収することにより省エネルギー化を実
現できる圧延機の冷却装置及び熱回収装置を提供するこ
とにある。
ためになされたもので、氷蓄熱を利用して冷却水の温度
を常温より低い温度に保つことにより、圧延材やロール
の冷却を効率よく行い、また、回収される冷却水に含ま
れる熱を有効に回収することにより省エネルギー化を実
現できる圧延機の冷却装置及び熱回収装置を提供するこ
とにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る圧延機の冷
却装置は、圧延ロールを有する圧延スタンドを少なくと
も１台以上有し、圧延ロール及び圧延材の少なくとも一
方を冷却するための媒体として、低温水を使用すること
を特徴とする。
却装置は、圧延ロールを有する圧延スタンドを少なくと
も１台以上有し、圧延ロール及び圧延材の少なくとも一
方を冷却するための媒体として、低温水を使用すること
を特徴とする。
【００２０】このような構成とすることにより、圧延材
やロールの冷却を効率よく行うことができる。ここで、
低温水が、圧延ロール及び圧延材を冷却した後温度が上
昇した水を回収水冷却手段により常温まで冷却した水
と、氷蓄熱手段により製造した氷点温度の水とを、冷却
水供給手段において混ぜ合わせることにより生成される
ものとすることもできる。
やロールの冷却を効率よく行うことができる。ここで、
低温水が、圧延ロール及び圧延材を冷却した後温度が上
昇した水を回収水冷却手段により常温まで冷却した水
と、氷蓄熱手段により製造した氷点温度の水とを、冷却
水供給手段において混ぜ合わせることにより生成される
ものとすることもできる。
【００２１】このような構成とすることにより、圧延材
や圧延ロールの冷却水の温度を所望の温度に制御するこ
とが可能となり、操業状態や季節の影響を受けることが
なくなる。また氷による蓄熱を利用するため、操業して
いない時の余裕のある電力や、夜間の安価な電力を利用
することができる。
や圧延ロールの冷却水の温度を所望の温度に制御するこ
とが可能となり、操業状態や季節の影響を受けることが
なくなる。また氷による蓄熱を利用するため、操業して
いない時の余裕のある電力や、夜間の安価な電力を利用
することができる。
【００２２】また、冷却水供給手段の出側の低温水温度
を目標温度に保つために、冷却水供給手段の出側の低温
水温度の測定結果に基づき、氷蓄熱手段から供給される
氷点温度の水の水量を調整する氷点水流量制御手段を備
えたものとすることもできる。
を目標温度に保つために、冷却水供給手段の出側の低温
水温度の測定結果に基づき、氷蓄熱手段から供給される
氷点温度の水の水量を調整する氷点水流量制御手段を備
えたものとすることもできる。
【００２３】また、本発明に係る圧延機の冷却装置は、
仕上げ圧延機及び仕上げ圧延機により圧延された圧延材
を巻き取る巻取り機を備え、仕上げ圧延機の仕上げ出側
温度制御、巻取り機前の圧延材温度を制御する巻取り温
度制御、及び圧延ロールの冷却に、低温水を使用するこ
とを特徴とする。
仕上げ圧延機及び仕上げ圧延機により圧延された圧延材
を巻き取る巻取り機を備え、仕上げ圧延機の仕上げ出側
温度制御、巻取り機前の圧延材温度を制御する巻取り温
度制御、及び圧延ロールの冷却に、低温水を使用するこ
とを特徴とする。
【００２４】このような構成とすることにより、巻取り
温度制御では材質制御が容易になり、製造できる材質の
範囲が広がる。また、仕上出側温度制御では、冷却が有
効な範囲が広がり、制御性が向上する。このため巻取り
温度制御の入側温度が安定し、巻取り温度制御にも有利
になる。
温度制御では材質制御が容易になり、製造できる材質の
範囲が広がる。また、仕上出側温度制御では、冷却が有
効な範囲が広がり、制御性が向上する。このため巻取り
温度制御の入側温度が安定し、巻取り温度制御にも有利
になる。
【００２５】更に、本発明に係る圧延機の冷却装置は、
仕上げ圧延機及び仕上げ圧延機により圧延された圧延材
を巻き取る巻取り機を備え、巻取り機前の圧延材温度を
制御する巻取り温度制御におけるフィードフォワード制
御のために、低温水を使用することを特徴とする。
仕上げ圧延機及び仕上げ圧延機により圧延された圧延材
を巻き取る巻取り機を備え、巻取り機前の圧延材温度を
制御する巻取り温度制御におけるフィードフォワード制
御のために、低温水を使用することを特徴とする。
【００２６】このような構成とすることにより、巻取り
温度制御における材質制御が容易になる。また、本発明
に係る圧延機の冷却装置は、仕上げ圧延機及び仕上げ圧
延機により圧延された圧延材を巻き取る巻取り機を備
え、巻取り機前の圧延材温度を制御する巻取り温度制御
におけるフィードバック制御のために、低温水を使用す
ることを特徴とする。
温度制御における材質制御が容易になる。また、本発明
に係る圧延機の冷却装置は、仕上げ圧延機及び仕上げ圧
延機により圧延された圧延材を巻き取る巻取り機を備
え、巻取り機前の圧延材温度を制御する巻取り温度制御
におけるフィードバック制御のために、低温水を使用す
ることを特徴とする。
【００２７】このような構成とすることにより、フィー
ドバック制御におけるバルブの応答遅れを改善すること
ができ、冷却効率を高めることができる。更にまた、本
発明に係る圧延機の冷却装置は、圧延ロールを有する圧
延スタンドを少なくとも１台以上有し、圧延ロールを冷
却する場合、ロール胴長方向における熱膨張量が大きい
部分に低温水をかけて膨張を抑制することを特徴とす
る。
ドバック制御におけるバルブの応答遅れを改善すること
ができ、冷却効率を高めることができる。更にまた、本
発明に係る圧延機の冷却装置は、圧延ロールを有する圧
延スタンドを少なくとも１台以上有し、圧延ロールを冷
却する場合、ロール胴長方向における熱膨張量が大きい
部分に低温水をかけて膨張を抑制することを特徴とす
る。
【００２８】このような構成とすることにより、ロール
の膨張による圧延材の形状不良、操業の不安定化をなく
すことができる。また、本発明に係る圧延機の熱回収装
置は、圧延ロールを有する圧延スタンドを少なくとも１
台以上有し、圧延ロール及び圧延材を冷却した後の水か
ら、それに含まれる熱を回収する熱回収手段と、この熱
回収手段により回収された熱を利用する利用手段とを備
えたことを特徴とする。
の膨張による圧延材の形状不良、操業の不安定化をなく
すことができる。また、本発明に係る圧延機の熱回収装
置は、圧延ロールを有する圧延スタンドを少なくとも１
台以上有し、圧延ロール及び圧延材を冷却した後の水か
ら、それに含まれる熱を回収する熱回収手段と、この熱
回収手段により回収された熱を利用する利用手段とを備
えたことを特徴とする。
【００２９】このような構成とすることにより、回収さ
れる冷却水に含まれる熱を有効に回収して利用すること
により省エネルギー化を実現することができる。ここ
で、熱回収手段をヒートポンプで構成される熱回収手段
とし、利用手段を発電手段とすることもできる。このよ
うな構成とすることにより、回収した熱を利用すること
で発電手段の発電原単価を下げることができ、省エネル
ギー化に活用することができる。
れる冷却水に含まれる熱を有効に回収して利用すること
により省エネルギー化を実現することができる。ここ
で、熱回収手段をヒートポンプで構成される熱回収手段
とし、利用手段を発電手段とすることもできる。このよ
うな構成とすることにより、回収した熱を利用すること
で発電手段の発電原単価を下げることができ、省エネル
ギー化に活用することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について詳細に説明する。なお、以下の図におい
て従来例を示す図を含めて、同符号は同一部分または対
応部分を示す。また、図１、図３、及び図５では、圧延
スタンドがタンデムに配置された熱間薄板圧延機を例と
している。
施形態について詳細に説明する。なお、以下の図におい
て従来例を示す図を含めて、同符号は同一部分または対
応部分を示す。また、図１、図３、及び図５では、圧延
スタンドがタンデムに配置された熱間薄板圧延機を例と
している。
【００３１】（第１の実施形態）本発明の第１の実施形
態について説明する。図１は、第１の実施形態の構成を
示すブロック図である。図１において、使用済みで温水
になった冷却水は冷却後水回収プール１９を用いて回収
され、回収水冷却手段（従来の方法で屋外の空気に水を
さらし、冷却する方法を適用するもの）１１で常温（例
えば、通常３０℃程度）まで冷却され、そこから送出さ
れた常温水は、冷却水供給手段１２に入る。一方氷蓄熱
手段１３では、製氷を行い、この氷で水を冷やすことが
できる。氷で０℃（氷点）まで冷やされた水（氷点水）
は、冷却水供給手段１２において、回収水冷却手段１１
からの常温水と混合され、常温水を、常温水よりかなり
低い温度、通常１０℃以下に冷却する。
態について説明する。図１は、第１の実施形態の構成を
示すブロック図である。図１において、使用済みで温水
になった冷却水は冷却後水回収プール１９を用いて回収
され、回収水冷却手段（従来の方法で屋外の空気に水を
さらし、冷却する方法を適用するもの）１１で常温（例
えば、通常３０℃程度）まで冷却され、そこから送出さ
れた常温水は、冷却水供給手段１２に入る。一方氷蓄熱
手段１３では、製氷を行い、この氷で水を冷やすことが
できる。氷で０℃（氷点）まで冷やされた水（氷点水）
は、冷却水供給手段１２において、回収水冷却手段１１
からの常温水と混合され、常温水を、常温水よりかなり
低い温度、通常１０℃以下に冷却する。
【００３２】混合後の水（低温水）の温度は、常温水と
氷点水の混合比を変えることで実現できる。冷却水供給
手段１２から送出される水の温度を測定する温度計１５
を設置し、この温度計測定値に基づいて、氷点水流量制
御手段１４が、流量制御バルブ１６を操作することで、
氷蓄熱手段１３から冷却水供給手段１２へ向かう氷点水
の流量を調整する。
氷点水の混合比を変えることで実現できる。冷却水供給
手段１２から送出される水の温度を測定する温度計１５
を設置し、この温度計測定値に基づいて、氷点水流量制
御手段１４が、流量制御バルブ１６を操作することで、
氷蓄熱手段１３から冷却水供給手段１２へ向かう氷点水
の流量を調整する。
【００３３】氷蓄熱手段１３としては、図２に示すよう
に冷凍機による製氷手段がある。例えば電力により駆動
される冷凍機２１に水を供給し、氷を作る。この氷を溜
めておき、水槽２２に投入し、氷を解凍することで氷点
水を製造できる。電力は夜間電力や自家発電電力などを
使用すれば、エネルギー消費量を抑え、安価に運転する
ことができる。
に冷凍機による製氷手段がある。例えば電力により駆動
される冷凍機２１に水を供給し、氷を作る。この氷を溜
めておき、水槽２２に投入し、氷を解凍することで氷点
水を製造できる。電力は夜間電力や自家発電電力などを
使用すれば、エネルギー消費量を抑え、安価に運転する
ことができる。
【００３４】なお、氷蓄熱手段１３においては、冷凍機
２１で製造した氷を、回収水冷却手段１１から配送され
る常温水に投入し、氷点水としても良い。所望の温度に
制御された冷却水供給手段１２からの低温水は、配管な
どを通って常温水・低温水分配手段１０に配送される。
常温水・低温水分配手段１０では、回収水冷却手段１１
から来る常温水と、冷却水供給手段２から来る低温水の
どちらをロール冷却水噴射ノズル７、圧延材冷却水噴射
ノズル８、巻取り温度制御用冷却水ノズル９のバルブに
供給するか（または、常温水と低温水との分配割合）
が、巻取り温度制御、仕上げ出側温度剰御、ロール冷却
の各制御手段から与えられ、これらの各制御手段の制御
にしたがって分配する。
２１で製造した氷を、回収水冷却手段１１から配送され
る常温水に投入し、氷点水としても良い。所望の温度に
制御された冷却水供給手段１２からの低温水は、配管な
どを通って常温水・低温水分配手段１０に配送される。
常温水・低温水分配手段１０では、回収水冷却手段１１
から来る常温水と、冷却水供給手段２から来る低温水の
どちらをロール冷却水噴射ノズル７、圧延材冷却水噴射
ノズル８、巻取り温度制御用冷却水ノズル９のバルブに
供給するか（または、常温水と低温水との分配割合）
が、巻取り温度制御、仕上げ出側温度剰御、ロール冷却
の各制御手段から与えられ、これらの各制御手段の制御
にしたがって分配する。
【００３５】この第１の実施形態においては、圧延材や
圧延用ロールの冷却水の温度を所望の温度に制御するこ
とが可能となり、操業状態や季節の影響を受けることが
なくなる。また氷による蓄熱を利用するため、操業して
いない時の余裕のある電力や、夜間の安価な電力を利用
することができる。
圧延用ロールの冷却水の温度を所望の温度に制御するこ
とが可能となり、操業状態や季節の影響を受けることが
なくなる。また氷による蓄熱を利用するため、操業して
いない時の余裕のある電力や、夜間の安価な電力を利用
することができる。
【００３６】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態について説明する。図３は、第２の実施形態の
構成を示すブロック図である。図３において、圧延材１
やロール２を冷却し、温度が高くなった水（例えば、通
常５０〜６０℃程度の水）を回収水冷却手段１１に供給
する前に、熱回収手段１７により熱を回収し、その熱を
利用可能とすると同時に、回収水冷却手段１１での冷却
効果を増大させる。
実施形態について説明する。図３は、第２の実施形態の
構成を示すブロック図である。図３において、圧延材１
やロール２を冷却し、温度が高くなった水（例えば、通
常５０〜６０℃程度の水）を回収水冷却手段１１に供給
する前に、熱回収手段１７により熱を回収し、その熱を
利用可能とすると同時に、回収水冷却手段１１での冷却
効果を増大させる。
【００３７】図４に熱回収手段１７の具体的な構成を示
す。即ち、一般の冷蔵庫やエアコンに使用されている、
ポンプ及びモータ（図示せず）により冷媒を循環させる
ヒートポンプ４１を用い、回収された水に含まれる低温
（例えば、通常５０〜６０℃程度）の熱を回収し、この
熱を蓄積して高温水（例えば１００℃の水）あるいは蒸
気として、発電手段１８に提供する。熱を奪われた回収
水は、回収水冷却手段１１に配送され、外気での冷却が
行われる。このため効率的な冷却が可能である。
す。即ち、一般の冷蔵庫やエアコンに使用されている、
ポンプ及びモータ（図示せず）により冷媒を循環させる
ヒートポンプ４１を用い、回収された水に含まれる低温
（例えば、通常５０〜６０℃程度）の熱を回収し、この
熱を蓄積して高温水（例えば１００℃の水）あるいは蒸
気として、発電手段１８に提供する。熱を奪われた回収
水は、回収水冷却手段１１に配送され、外気での冷却が
行われる。このため効率的な冷却が可能である。
【００３８】発電手段１８は、主熱源２０からの熱に加
えて、熱回収手段１７からの熱を併用することで発電原
単価を下げることができ、省エネルギー化に活用するこ
とができる。発電手段１８により発生した電力は、図１
中の氷蓄熱手段１３の冷凍機に供給する電力などに使用
することができる。
えて、熱回収手段１７からの熱を併用することで発電原
単価を下げることができ、省エネルギー化に活用するこ
とができる。発電手段１８により発生した電力は、図１
中の氷蓄熱手段１３の冷凍機に供給する電力などに使用
することができる。
【００３９】この第２の実施形態においては、今まで利
用されていなかった使用後の冷却水の熱を回収し、その
熱を有効に利用することができる。このため省エネルギ
ー化を実現することができ、地球温暖化ガスの排出抑制
もつながる。さらに温まった水から熱を奪うため、回収
した冷却水の温度を常温まで短時間で下げることがで
き、圧延設備全体の中での冷却水の循環流量を減らすこ
とが可能となり、設備容量も少なくて済む。
用されていなかった使用後の冷却水の熱を回収し、その
熱を有効に利用することができる。このため省エネルギ
ー化を実現することができ、地球温暖化ガスの排出抑制
もつながる。さらに温まった水から熱を奪うため、回収
した冷却水の温度を常温まで短時間で下げることがで
き、圧延設備全体の中での冷却水の循環流量を減らすこ
とが可能となり、設備容量も少なくて済む。
【００４０】（第３の実施形態）次に、本発明の第３の
実施形態について説明する。この実施形態は、第１の実
施形態のシステムと、第２の実施形態のシステムとを組
み合わせて構成したものである。即ち、図１に示す各手
段、及び図３に示す各手段を組み合わせて、図５に示す
ようなシステムを構築することができる。この第３の実
施形態の動作については、第１及び第２の実施形態の動
作より理解することができるので、その説明は省略す
る。
実施形態について説明する。この実施形態は、第１の実
施形態のシステムと、第２の実施形態のシステムとを組
み合わせて構成したものである。即ち、図１に示す各手
段、及び図３に示す各手段を組み合わせて、図５に示す
ようなシステムを構築することができる。この第３の実
施形態の動作については、第１及び第２の実施形態の動
作より理解することができるので、その説明は省略す
る。
【００４１】（第４の実施形態）次に、本発明の第４の
実施形態について説明する。図６は、第４の実施形態の
構成を示す図である。
実施形態について説明する。図６は、第４の実施形態の
構成を示す図である。
【００４２】一般に巻取り機前の圧延材温度を制御する
巻取り温度制御は、図６（ａ）に示すように、ＦＦ制御
６０とＦＢ制御６１から構成されるが、大量の水を使用
するため、低温水を全て使用することは、逆に不経済に
なる場合がある。そこで材質制御に使用するＦＦ制御６
０の場合と、バルブ応答の遅れなどによる冷却効果の改
善効果があるＦＢ制御６１に使用する。
巻取り温度制御は、図６（ａ）に示すように、ＦＦ制御
６０とＦＢ制御６１から構成されるが、大量の水を使用
するため、低温水を全て使用することは、逆に不経済に
なる場合がある。そこで材質制御に使用するＦＦ制御６
０の場合と、バルブ応答の遅れなどによる冷却効果の改
善効果があるＦＢ制御６１に使用する。
【００４３】材質制御に使用するＦＦ制御６０では、特
に高温から一気に低温まで冷却する必要がある場合があ
り、その時はたとえば図６（ｂ）の冷却パターン１に示
すような常温水、低温水のパターンとする。
に高温から一気に低温まで冷却する必要がある場合があ
り、その時はたとえば図６（ｂ）の冷却パターン１に示
すような常温水、低温水のパターンとする。
【００４４】ＦＢ制御６１では、巻取り温度計６により
巻取り温度を測定しながら冷却水の流量を制御するた
め、バルブの０Ｎ／ＯＦＦや流量の制御を頻繁に行うた
め、バルブの応答が間題になる場合がある。バルブには
一般に遅れがあり、また冷却水の冷却効果の現われ方の
遅れや温度測定の遅れなどもあり、温度制御性が悪くな
る。そこでＦＢ制御に低温水を用いることで冷却効率を
高め、小流量でも冷却性を良くし、温度制御性を改善す
る。
巻取り温度を測定しながら冷却水の流量を制御するた
め、バルブの０Ｎ／ＯＦＦや流量の制御を頻繁に行うた
め、バルブの応答が間題になる場合がある。バルブには
一般に遅れがあり、また冷却水の冷却効果の現われ方の
遅れや温度測定の遅れなどもあり、温度制御性が悪くな
る。そこでＦＢ制御に低温水を用いることで冷却効率を
高め、小流量でも冷却性を良くし、温度制御性を改善す
る。
【００４５】図６（ｃ）の冷却パターン２は、一般的な
場合のＦＢ制御６１に低温水を用いることを示している
が、図６（ｂ）の材質制御の場合の冷却パターン１にお
いてもＦＦ制御６０に低温水を用いるとともに、ＦＢ制
御６１に低温水を用いている。
場合のＦＢ制御６１に低温水を用いることを示している
が、図６（ｂ）の材質制御の場合の冷却パターン１にお
いてもＦＦ制御６０に低温水を用いるとともに、ＦＢ制
御６１に低温水を用いている。
【００４６】次に、図７は仕上出側温度制御としてのＦ
Ｂ制御７１の構成例であるが、低温水を使用すること
で、従来設備と同じ規模、同じ流量でも温度制御範囲が
広げることができる。また仕上出側温度計５から遠い圧
延材冷却ノズル８は、無駄時間が大きく制御性が悪くな
るため、仕上出側温度計５に近い後段の圧延材冷却ノズ
ル８で低温水を使用することが有効である。
Ｂ制御７１の構成例であるが、低温水を使用すること
で、従来設備と同じ規模、同じ流量でも温度制御範囲が
広げることができる。また仕上出側温度計５から遠い圧
延材冷却ノズル８は、無駄時間が大きく制御性が悪くな
るため、仕上出側温度計５に近い後段の圧延材冷却ノズ
ル８で低温水を使用することが有効である。
【００４７】この第４の実施形態においては、巻取り温
度制御では材質制御が容易になり、製造できる材質の範
囲が広がる。また、仕上出側温度制御では、冷却が有効
な範囲が広がり、制御性が向上する。このため巻取り温
度制御の入側温度が安定し、巻取り温度制御にも有利に
なる。
度制御では材質制御が容易になり、製造できる材質の範
囲が広がる。また、仕上出側温度制御では、冷却が有効
な範囲が広がり、制御性が向上する。このため巻取り温
度制御の入側温度が安定し、巻取り温度制御にも有利に
なる。
【００４８】（第５の実施形態）次に、本発明の第５の
実施形態について説明する。図８は、第５の実施形態の
構成を示す図である。
実施形態について説明する。図８は、第５の実施形態の
構成を示す図である。
【００４９】一般に圧延用ロールの胴長は、圧延材の幅
より大きく、そのためワークロール２の表面では圧延材
１に触れて高温になる部分と、触れずに低温である部分
がある。当然高温部分は熱膨張量が大きくなり、図８に
示すように胴長方向の真ん中の部分が膨らむ形となる。
より大きく、そのためワークロール２の表面では圧延材
１に触れて高温になる部分と、触れずに低温である部分
がある。当然高温部分は熱膨張量が大きくなり、図８に
示すように胴長方向の真ん中の部分が膨らむ形となる。
【００５０】ロール胴長方向に一様に同一温度の冷却水
をかけていたのでは、この膨らんだ形は同様であるか
ら、熱膨張量の大きい部分に低温水をかける。熱膨張量
の大きい部分の長さは圧延材の幅に選ぶことができ、そ
の長さに対応する冷却水のノズルに低温水を供給し、そ
の他のノズルに常温水を供給する。低温水の供給が限定
されるときは、圧延材の温度が高く、熱膨張量の大きい
前段圧延スタンドのロールに適用すると効果が高い。
をかけていたのでは、この膨らんだ形は同様であるか
ら、熱膨張量の大きい部分に低温水をかける。熱膨張量
の大きい部分の長さは圧延材の幅に選ぶことができ、そ
の長さに対応する冷却水のノズルに低温水を供給し、そ
の他のノズルに常温水を供給する。低温水の供給が限定
されるときは、圧延材の温度が高く、熱膨張量の大きい
前段圧延スタンドのロールに適用すると効果が高い。
【００５１】一般に、ワークロール２の圧延材１に触れ
る部分の表面は、冷却しない場合は１２０〜１２０℃位
になるが、常温水をかけて冷却した場合でも６０〜７０
℃位になり、ワークロール２の直径６００ｍｍ〜８００
ｍｍに対し０．５ｍｍ位膨張するが、低温水をかけるこ
とによって、膨張をこれより少なくすることができる。
る部分の表面は、冷却しない場合は１２０〜１２０℃位
になるが、常温水をかけて冷却した場合でも６０〜７０
℃位になり、ワークロール２の直径６００ｍｍ〜８００
ｍｍに対し０．５ｍｍ位膨張するが、低温水をかけるこ
とによって、膨張をこれより少なくすることができる。
【００５２】この第５の実施形態においては、圧延用ロ
ールの熱膨張を容易に抑制して、ロールプロフィールを
制御することが可能になり、ロールの膨張による圧延材
の形状不良、操業の不安定化をなくすことができる。な
お上記では、熱間薄板圧延機を例にとって説明したが、
他の形態の圧延機にも容易に適用することができる。
ールの熱膨張を容易に抑制して、ロールプロフィールを
制御することが可能になり、ロールの膨張による圧延材
の形状不良、操業の不安定化をなくすことができる。な
お上記では、熱間薄板圧延機を例にとって説明したが、
他の形態の圧延機にも容易に適用することができる。
【００５３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧延機の
冷却装置及び熱回収装置によれば、氷蓄熱を利用して冷
却水の温度を常温より低い温度に保つことにより、圧延
材やロールの冷却を効率よく行い、また、回収される冷
却水に含まれる熱を有効に回収することにより省エネル
ギー化を実現することができる。
冷却装置及び熱回収装置によれば、氷蓄熱を利用して冷
却水の温度を常温より低い温度に保つことにより、圧延
材やロールの冷却を効率よく行い、また、回収される冷
却水に含まれる熱を有効に回収することにより省エネル
ギー化を実現することができる。
【図１】 本発明の第１の実施形態の構成を示すブロッ
ク図。
ク図。
【図２】 第１の実施形態における氷蓄熱手段の構成例
を示す図。
を示す図。
【図３】 本発明の第２の実施形態の構成を示すブロッ
ク図。
ク図。
【図４】 第２の実施形態における熱回収手段の構成例
を示す図。
を示す図。
【図５】 本発明の第３の実施形態の構成を示すブロッ
ク図。
ク図。
【図６】 本発明の第４の実施形態における巻取り温度
制御の構成例及び冷却パターンを示す図。
制御の構成例及び冷却パターンを示す図。
【図７】 本発明の第４の実施形態における仕上出側温
度制御の構成例を示す図。
度制御の構成例を示す図。
【図８】 本発明の第５の実施形態におけるワークロー
ルへの冷却水のかけ方を示す図。
ルへの冷却水のかけ方を示す図。
【図９】 従来の圧延機の冷却装置を示すブロック図。
【図１０】 温度と鉄の組織との関係を示す図。
【図１１】 鉄の冷却によってできる材質を示す図。
【図１２】 ワークロールの冷却方法と熱膨張の影響を
示す図。
示す図。
１…圧延材 ２…ワークロール ３…バックアップロール ４…コイラー（巻取り機） ５…仕上出側温度計 ６…巻取り温度計 ７…ロール冷却水噴射ノズル ８…圧延材冷却水噴射ノズル ９…巻取り温度制御用冷却水ノズル １０…常温水・低温水分配手段 １１…回収水冷却手段 １２…冷却水供給手段 １３…氷蓄熱手段 １４…氷点水流量制御手段 １５…流量計 １６…流量制御バルブ １７…熱回収手段 １８…発電手段 １９…冷却後水回収プール ２０…主熱源 ２１…冷凍機 ２２…水槽 ４１…ヒートポンプ ６０…ＦＦ制御 ６１、７１…ＦＢ制御
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２５Ｄ 13/00 Ｆ２５Ｄ 17/02 ３０３ 17/02 ３０２ ３０５ ３０３ Ｆ２８Ｃ 1/00 ３０５ Ｂ２１Ｂ 37/00 ＢＢＭ Ｆ２８Ｃ 1/00 １３２Ａ
Claims (9)
- 【請求項１】圧延ロールを有する圧延スタンドを少なく
とも１台以上有し、前記圧延ロール及び圧延材の少なく
とも一方を冷却するための媒体として、低温水を使用す
ることを特徴とする圧延機の冷却装置。 - 【請求項２】前記低温水が、圧延ロール及び圧延材を冷
却した後温度が上昇した水を回収水冷却手段により常温
まで冷却した水と、氷蓄熱手段により製造した氷点温度
の水とを、冷却水供給手段において混ぜ合わせることに
より生成されることを特徴とする請求項１に記載の圧延
機の冷却装置。 - 【請求項３】前記冷却水供給手段の出側の低温水温度を
目標温度に保つために、前記冷却水供給手段の出側の低
温水温度の測定結果に基づき、前記氷蓄熱手段から供給
される氷点温度の水の水量を調整する氷点水流量制御手
段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の圧延機の
冷却装置。 - 【請求項４】仕上げ圧延機及び前記仕上げ圧延機により
圧延された圧延材を巻き取る巻取り機を備え、前記仕上
げ圧延機の仕上げ出側温度制御、前記巻取り機前の圧延
材温度を制御する巻取り温度制御、及び圧延ロールの冷
却に、低温水を使用することを特徴とする圧延機の冷却
装置。 - 【請求項５】仕上げ圧延機及び前記仕上げ圧延機により
圧延された圧延材を巻き取る巻取り機を備え、前記巻取
り機前の圧延材温度を制御する巻取り温度制御における
フィードフォワード制御のために、低温水を使用するこ
とを特徴とする圧延機の冷却装置。 - 【請求項６】仕上げ圧延機及び前記仕上げ圧延機により
圧延された圧延材を巻き取る巻取り機を備え、前記巻取
り機前の圧延材温度を制御する巻取り温度制御における
フィードバック制御のために、低温水を使用することを
特徴とする圧延機の冷却装置。 - 【請求項７】圧延ロールを有する圧延スタンドを少なく
とも１台以上有し、前記圧延ロールを冷却する場合、ロ
ール胴長方向における熱膨張量が大きい部分に低温水を
かけて膨張を抑制することを特徴とする圧延機の冷却装
置。 - 【請求項８】圧延ロールを有する圧延スタンドを少なく
とも１台以上有し、前記圧延ロール及び圧延材を冷却し
た後の水から、それに含まれる熱を回収する熱回収手段
と、この熱回収手段により回収された熱を利用する利用
手段とを備えたことを特徴とする圧延機の熱回収装置。 - 【請求項９】前記熱回収手段はヒートポンプで構成され
る熱回収手段であり、前記利用手段は発電手段であるこ
とを特徴とする請求項８に記載の圧延機の熱回収装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19128398A JP4101935B2 (ja) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | 圧延機の冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19128398A JP4101935B2 (ja) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | 圧延機の冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000015322A true JP2000015322A (ja) | 2000-01-18 |
| JP4101935B2 JP4101935B2 (ja) | 2008-06-18 |
Family
ID=16271995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19128398A Expired - Lifetime JP4101935B2 (ja) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | 圧延機の冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4101935B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011062727A (ja) * | 2009-09-17 | 2011-03-31 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 熱回収装置 |
| WO2014149989A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Novelis Inc. | Manufacturing methods and apparatus for targeted cooling in hot metal rolling |
| CN110765671A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-02-07 | 中冶南方工程技术有限公司 | 一种热轧工作辊温度分布获取方法及装置 |
| CN111715709A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-09-29 | 江门绿润环保科技有限公司 | 一种纳米铁粉的回收方法 |
-
1998
- 1998-07-07 JP JP19128398A patent/JP4101935B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011062727A (ja) * | 2009-09-17 | 2011-03-31 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 熱回収装置 |
| WO2014149989A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Novelis Inc. | Manufacturing methods and apparatus for targeted cooling in hot metal rolling |
| US9180506B2 (en) | 2013-03-15 | 2015-11-10 | Novelis Inc. | Manufacturing methods and apparatus for targeted cooling in hot metal rolling |
| KR20150131314A (ko) * | 2013-03-15 | 2015-11-24 | 노벨리스 인크. | 열간 금속 압연에서의 타겟팅된 냉각을 위한 제조 방법 및 장치 |
| KR101653515B1 (ko) * | 2013-03-15 | 2016-09-01 | 노벨리스 인크. | 열간 금속 압연에서의 타겟팅된 냉각을 위한 제조 방법 및 장치 |
| CN110765671A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-02-07 | 中冶南方工程技术有限公司 | 一种热轧工作辊温度分布获取方法及装置 |
| CN110765671B (zh) * | 2019-12-05 | 2022-07-08 | 中冶南方工程技术有限公司 | 一种热轧工作辊温度分布获取方法及装置 |
| CN111715709A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-09-29 | 江门绿润环保科技有限公司 | 一种纳米铁粉的回收方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4101935B2 (ja) | 2008-06-18 |
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