JP5210136B2 - 条鋼圧延設備の水冷装置における冷却水供給制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、条鋼圧延設備の水冷装置における冷却水供給制御方法に関するものである。

棒鋼、鋼線材などを熱間圧延して製造する条鋼圧延設備では、圧延材の温度を制御するため、オンラインに水冷装置が設置されることがある。例えば、組成制御のため圧延温度、特に仕上り温度を低くした制御圧延を行う場合、中間圧延機列と仕上圧延機列との間に、冷却能力の大きな水冷装置（中間水冷装置）が設置される。

図１は条鋼圧延設備における中間圧延機列と仕上圧延機列との間に設置された水冷装置の構成を概略的に示す図である。

水冷装置は、図１に示すように、中間圧延機列６０と仕上圧延機列７０との間に設置された水冷装置本体（浸漬式水冷装置）１０と、上流側から順に、流量計２１、流量調整弁２２及び三方弁２３を有して冷却水供給源（図示せず）と前記水冷装置本体１０とを連絡する冷却水供給ライン２０と、前記三方弁２３から分岐し、水冷装置本体１０を迂回して冷却水の排水処理設備であるスルース４０に至るバイパスライン３０とを備えている。２４〜２６，３１は、逆止弁である。

前記水冷装置本体１０は、圧延材を通過させる誘導パイプ（図示せず）を有し、この誘導パイプ内に圧延材を冷却するための冷却水が満たされる構造である。誘導パイプ内に大量の冷却水を流し、冷却水で満たされた誘導パイプ内に圧延材を通すようになっている。水冷装置本体１０は、前記誘導パイプの両端側から内側へ向けて給水し、中央部で排水することで、冷却の妨げとなる気泡を混入させずに大量の冷却水を流すことが可能な構造となっている。

ところで、条鋼圧延の場合、前記誘導パイプ内に冷却水が満たされた状態で該誘導パイプ内に圧延材の先端が突入すると、圧延材先端部が極端に冷えて、次の仕上圧延機列７０の先頭圧延機でのロール噛込み不良や、ロール損傷などを引き起こすことになる。また、細い圧延材は、冷却水が抵抗になりその先端部が座屈することがある。そのため、圧延材先端が水冷装置本体１０の出側端（前記誘導パイプの出側端）を通過したとき、あるいは、出側端直前位置に到達したとき、冷却水供給ライン２０によって水冷装置本体１０に冷却水を給水するようにしている。

すなわち、前記のように構成される水冷装置において、従来は、次のようにして、冷却水供給制御が行われていた。

圧延材後端が水冷装置本体１０の出側端を通過すると、三方弁２３の切り替えにより、水冷装置本体１０への給水を止め、バイパスライン３０に冷却水供給源からの冷却水を流すようにしている。この場合、流量計２１による冷却水流量測定値が、予め定められた、冷却水供給ライン２０によって水冷装置本体１０に冷却水を流すときの流量設定値Ｑｓとなるように、調節器（ＰＩ調節器）５０によって流量調整弁２２の開度調整が行われる。

次いで、次の圧延材が導かれてきて、該圧延材先端が水冷装置本体１０の出側端１０ａを通過したとき、あるいは、出側端直前位置に到達したとき、三方弁２３の切り替えにより、冷却水供給源からの冷却水が冷却水供給ライン２０を流れて水冷装置本体１０に供給される。この場合、流量計２１による冷却水流量測定値が前記流量設定値Ｑｓとなるように、調節器５０による流量調整弁２２の開度調整が行われる。そして、該圧延材の後端が水冷装置本体１０の出側端を通過すると、三方弁２３の切り替えにより、水冷装置本体１０への給水が止められて、再び、バイパスライン３０に冷却水供給源からの冷却水が流されるようになされている。

ところが、前述した従来の冷却水供給制御では、三方弁２３の切り替えにより、冷却水を、バイパスライン３０に流すことを止めて冷却水供給ライン２０に流して水冷装置本体１０に供給する際に、バイパスライン３０の圧損と冷却水供給ライン２０の圧損との差により、三方弁２３の切り替えの前後で流量調整弁２２の開度に大きな差が生じるため、切り替え直後の水量は目標となる設定水量Ｑｓと異なる。その偏差を調節器５０により減少させ、水冷装置本体１０に供給される冷却水流量が前記流量設定値Ｑｓとなるようにするが、ハンチングを起こさないように調整すると収束までに時間を要していた。このため、制御圧延での製品品質に悪影響を及ぼす心配があった。
特開２００７−１６０３１６号公報（第１図）

そこで、本発明の課題は、流量計、流量調整弁及び三方弁を有して冷却水供給源と水冷装置本体とを連絡する冷却水供給ラインと、前記三方弁から分岐させたバイパスラインとを備えた条鋼圧延設備の水冷装置において、上流側から圧延材が導かれてくる毎に、三方弁でバイパスラインから冷却水供給ラインに切り替えて、前記圧延材を冷却するための水冷装置本体に冷却水を供給するに際し、三方弁の切り替え後、水冷装置本体に供給される冷却水流量が迅速にその流量設定値となるようにすることができる、条鋼圧延設備の水冷装置における冷却水供給制御方法を提供することにある。

前記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。

請求項１の発明は、条鋼圧延設備の上流側と下流側の圧延機列間又は仕上圧延機列の下流側に設置され、内側を圧延材が通過し、該圧延材を冷却するための冷却水が導入される水冷装置本体と、上流側から順に、流量計、流量調整弁及び三方弁を有して冷却水供給源と前記水冷装置本体とを連絡する冷却水供給ラインと、前記三方弁から分岐するバイパスラインとを備えた条鋼圧延設備の水冷装置における冷却水供給制御方法において、予め、圧延条件毎に前記冷却水供給ラインによって前記水冷装置本体に流す冷却水の流量設定値とこれに対応する前記流量調整弁の開度指令値とを定めたデータテーブルを作成しておき、（ａ）前記流量調整弁の開度指令値を前記データテーブルからの当該圧延条件での開度指令値とする一方、前記流量調整弁の開度調整をオフしておき、前記三方弁の切り替えにより、前記バイパスラインに冷却水を流すこと、（ｂ）圧延材先端が前記水冷装置本体の出側端を通過したとき、あるいは、予め定められた出側端直前位置に到達したとき、前記三方弁の切り替えにより、前記冷却水供給ラインによって前記水冷装置本体に冷却水を流すこと、（ｃ）前記（ｂ）のステップで前記三方弁を切り替えてから予め定められた所定時間経過後、前記流量計による冷却水流量測定値に基づいて前記冷却水供給ラインに流れる冷却水流量が当該圧延条件での前記冷却水流量設定値となるように前記流量調整弁の開度調整をオンすること、（ｄ）圧延材後端が前記水冷装置本体の出側端を通過する直前に、前記流量調整弁の開度調整をオフし、かつ、そのときの開度指令値を前記流量調整弁に保持させること、（ｅ）圧延材後端が前記水冷装置本体の出側端を通過すると、前記三方弁の切り替えにより、前記流量調整弁に前記（ｄ）のステップで保持させた開度指令値をそのまま与えた状態で、前記バイパスラインに冷却水を流すこと、（ｆ）引き続き、次の圧延材に備えて、前記（ｂ）のステップに戻ること、を含むことを特徴とする条鋼圧延設備の水冷装置における冷却水供給制御方法である。

請求項２の発明は、請求項１記載の条鋼圧延設備の水冷装置における冷却水供給制御方法において、前記（ｄ）のステップで得られた前記保持させた開度指令値にて前記データテーブルの該当する開度指令値を置き換えて更新することを特徴とするものである。

本発明の条鋼圧延設備の水冷装置における冷却水供給制御方法は、上流側から圧延材が導かれてくる毎に、三方弁でバイパスラインから冷却水供給ラインに切り替えて、前記圧延材を冷却するための水冷装置本体に冷却水を供給するに際し、バイパスラインの圧損と冷却水供給ラインの圧損との差に起因する流量調整弁の大きな開度変動が生じないようにしたので、三方弁の切り替え後、水冷装置本体に供給される冷却水流量が迅速にその流量設定値となるようにすることができる。したがって、制御圧延での製品品質の低下を回避することができる。

以下、図１，図２を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１に示すように、水冷装置本体１０の上流側にある中間圧延機列６０の最後尾の圧延機６０ａには、圧延材の噛み込みの有無を検知するメタルイン検出器６１が設けられている。そして、本実施形態では、圧延材が前記圧延機６０ａに到達したときにメタルイン検出器６１からメタルイン信号が出力され、このメタルイン信号を受けて計時を開始するタイマーが備えられている。ここで、圧延機列６０，７０による圧延材の圧延速度は予め定められているので、前記タイマーによってカウントされる計時時間により、中間圧延機列６０から水冷装置本体１０に進入し、さらに水冷装置本体１０を通過する圧延材の位置をトラッキングできるようになっている。

図２は図１に示す水冷装置において実施される本発明による冷却水供給制御方法の制御の手順を示すフローチャートである。図１，図２を参照して、本発明による冷却水供給制御方法の制御の手順を説明する。

まず、予め、圧延条件（Ｃ１〜Ｃｎ）毎に冷却水供給ライン２０によって水冷装置本体１０に流す冷却水の流量設定値（Ｑｓ１〜Ｑｓｎ）とこれに対応する流量調整弁の開度指令値（Ｖｓ１〜Ｖｓｎ）とを定めたデータテーブルを作成しておく。

次に、圧延条件Ｃｉが決定されると、流量調整弁２２の開度指令値を前記データテーブルからの当該圧延条件Ｃｉでの冷却水流量設定値Ｑｓｉに対応する開度指令値Ｖｓｉとする一方、調節器５０による流量調整弁２２の開度調整をオフしておき（流量調整弁２２の開度指令値：Ｖｓｉ）、三方弁２３の切り替えにより、バイパスライン３０に冷却水を流す（ステップ１０１）。

次いで、中間圧延機列６０からの圧延材の先端が水冷装置本体１０の予め設定された出側端直前位置に到達したとき（ステップ１０２でＹＥＳ）、三方弁２３の切り替えにより、冷却水供給ライン２０によって水冷装置本体１０に冷却水を流す（ステップ１０３）。この場合、圧延材先端が前記出側端直前位置に到達したことは、前記タイマーの計時時間によって知るようにしている。なお、圧延材先端が水冷装置本体１０の出側端１０ａに到達したとき、三方弁２３の切り替えを行うようにしてもよい。

そして、ステップ１０３で三方弁２３を冷却水供給ライン２０側に切り替えてから、該切り替え直後の大きな流動変動が収まる予め定められた所定時間経過後、流量計２１による冷却水流量測定値に基づいて冷却水供給ライン２０に流れる冷却水流量が当該圧延条件Ｃｉでの前記冷却水流量設定値Ｑｓｉとなるように調節器５０による流量調整弁２２の開度調整をオンする（ステップ１０４）。

調節器５０による開度調整が行われながら、圧延材が進行し、圧延材後端が水冷装置本体１０の出側端１０ａの直前位置に到達したとき、調節器５０による流量調整弁２２の開度調整をオフし、かつ、そのときの開度指令値Ｖｓｉ’を流量調整弁２２に保持させる（ステップ１０５）。また、該開度指令値Ｖｓｉ’にて前記データテーブルの該当する開度指令値Ｖｓｉを置き換えて更新する。ここで、圧延材後端が前記出側端直前位置に到達したことは、前記タイマーの計時時間によって知るようにしている。

そして、圧延材後端が水冷装置本体１０の出側端１０ａを通過すると、次の圧延材の進入に備えるため、三方弁２３の切り替えにより、流量調整弁２２に前記ステップ１０５で保持させた開度指令値Ｖｓｉ’をそのまま与えた状態（開度調整はオフ状態）で、バイパスライン３０に冷却水を流すようにしている（ステップ１０６）。ここで、圧延材後端の前記出側端１０ａの通過は、前記タイマーの計時時間によって知るようにしている。

次いで、通常は、同一圧延条件Ｃｉでの引き続く次の圧延材の進入に備えて前記ステップ２に戻ることとなる（ステップ１０７でＹＥＳ）。

すなわち、中間圧延機列６０からの圧延材の先端が水冷装置本体１０の予め設定された出側端直前位置に到達したとき（ステップ１０２でＹＥＳ）、ステップ１０３に進み、三方弁２３の切り替えにより、冷却水供給ライン２０によって水冷装置本体１０に冷却水を流す。このとき、流量調整弁２２の開度指令値は、前回圧延時の圧延材の水冷で得られた前記保持させた開度指令値Ｖｓｉ’となっている。

そして、ステップ１０４に進み、流量計２１による冷却水流量測定値に基づいて冷却水供給ライン２０に流れる冷却水流量が当該圧延条件Ｃｉでの前記冷却水流量設定値Ｑｓｉとなるように調節器５０による流量調整弁２２の開度調整が行われる。

この場合、開度調整の開始時には、流量調整弁２２にその開度指令値として前回圧延時の圧延材の水冷で得られた前記開度指令値Ｖｓｉ’が与えられているので、水冷装置本体１０に供給される冷却水流量が迅速にその流量設定値Ｑｓｉとなるようにすることができる。

このように、本実施形態による冷却水供給制御方法は、上流側から圧延材が導かれてくる毎に、三方弁２３でバイパスライン３０から冷却水供給ライン２０に切り替えて、水冷装置本体１０に冷却水を供給するに際し、バイパスライン３０の圧損と冷却水供給ライン２０の圧損との差に起因する流量調整弁２２の大きな開度変動が生じないようにしたので、三方弁２３の切り替え後、冷却水供給ライン２０によって水冷装置本体１０に供給される冷却水流量が迅速にその流量設定値となるようにすることができる。したがって、制御圧延での製品品質の低下を回避することができる。また、水冷装置本体１０に冷却水を供給する毎に、前記データテーブルを更新するようにしたので、圧延条件の変更が頻繁にある場合、直近の設定値を使用することができ、また、冷却水供給源における元圧変動などの長時間スパンでの変動にも対応することができる。また、本実施形態では水冷装置本体１０が圧延機列６０，７０間に設置されているものについて述べたが、これに限定されず、本発明は水冷装置本体１０が仕上圧延機列７０の下流側に設置されているものにも適用できる。

条鋼圧延設備における中間圧延機列と仕上圧延機列との間に設置された水冷装置の構成を概略的に示す図である。 図１に示す水冷装置において実施される本発明による冷却水供給制御方法の制御の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０…水冷装置本体
２０…冷却水供給ライン
２１…流量計
２２…流量調整弁
２３…三方弁
３０…バイパスライン
４０…スルース
５０…調節器
６０…中間圧延機列 ６１…メタルイン検出器
７０…仕上圧延機列

Claims (2)

1. 条鋼圧延設備の上流側と下流側の圧延機列間又は仕上圧延機列の下流側に設置され、内側を圧延材が通過し、該圧延材を冷却するための冷却水が導入される水冷装置本体と、上流側から順に、流量計、流量調整弁及び三方弁を有して冷却水供給源と前記水冷装置本体とを連絡する冷却水供給ラインと、前記三方弁から分岐するバイパスラインとを備えた条鋼圧延設備の水冷装置における冷却水供給制御方法において、
   予め、圧延条件毎に前記冷却水供給ラインによって前記水冷装置本体に流す冷却水の流量設定値とこれに対応する前記流量調整弁の開度指令値とを定めたデータテーブルを作成しておき、
   （ａ） 前記流量調整弁の開度指令値を前記データテーブルからの当該圧延条件での開度指令値とする一方、前記流量調整弁の開度調整をオフしておき、前記三方弁の切り替えにより、前記バイパスラインに冷却水を流すこと、
   （ｂ） 圧延材先端が前記水冷装置本体の出側端を通過したとき、あるいは、予め定められた出側端直前位置に到達したとき、前記三方弁の切り替えにより、前記冷却水供給ラインによって前記水冷装置本体に冷却水を流すこと、
   （ｃ） 前記（ｂ）のステップで前記三方弁を切り替えてから予め定められた所定時間経過後、前記流量計による冷却水流量測定値に基づいて前記冷却水供給ラインに流れる冷却水流量が当該圧延条件での前記冷却水流量設定値となるように前記流量調整弁の開度調整をオンすること、
   （ｄ） 圧延材後端が前記水冷装置本体の出側端を通過する直前に、前記流量調整弁の開度調整をオフし、かつ、そのときの開度指令値を前記流量調整弁に保持させること、
   （ｅ） 圧延材後端が前記水冷装置本体の出側端を通過すると、前記三方弁の切り替えにより、前記流量調整弁に前記（ｄ）のステップで保持させた開度指令値をそのまま与えた状態で、前記バイパスラインに冷却水を流すこと、
   （ｆ） 引き続き、次の圧延材に備えて、前記（ｂ）のステップに戻ること、
   を含むことを特徴とする条鋼圧延設備の水冷装置における冷却水供給制御方法。
2. 前記（ｄ）のステップで得られた前記保持させた開度指令値にて前記データテーブルの該当する開度指令値を置き換えて更新することを特徴とする請求項１記載の条鋼圧延設備の水冷装置における冷却水供給制御方法。

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