JP6373416B2 - デスケーリングシステム及びその制御装置及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、デスケーリングシステム及びその制御装置及び制御方法に関する。

例えば、鋼の熱間圧延では、圧延中に被圧延材の表面にスケール、すなわち酸化膜が生成される。スケールが表面に付着したまま圧延を行うと、被圧延材の表面性状を良好に保つことができない。このため、デスケーリングシステムにより、被圧延材の表面に高圧水を噴射し、スケールを除去することが行われている。

デスケーリングシステムは、例えば、被圧延材に向けて高圧水を噴射する複数のデスケーリングヘッダと、各デスケーリングヘッダに高圧水を供給するポンプと、ポンプを駆動する電動機と、バルブと、を含む。バルブは、例えば、デスケーリングヘッダから水を噴射していない状態などにおいて、ポンプから供給される水をピットなどに逃がすための分岐配管の開閉を制御する。

また、デスケーリングシステムでは、同じ定格の複数台のポンプ及び電動機を並列に配置し、複数台のポンプから各デスケーリングヘッダに高圧水を供給することが行われている。例えば、異なる定格の複数台のポンプや電動機を用いた場合には、各ポンプの出力端の圧力が異なってしまう。また、各ポンプを直列に接続すると、ポンプの運転台数によって供給する圧力が異なるため、一定の圧力の水を供給できなくなってしまう。

デスケーリングヘッダから水を噴射していない状態において、電動機及びポンプの動作を止めてしまうと、次に噴射を行う際に、必要な圧力が得られなくなってしまうことが懸念される。このため、複数台のポンプを一定回転数で運転し続けるデスケーリングシステムがある。この場合、デスケーリングヘッダが噴射していない状態では、ポンプや電動機を保護するために、バルブを開いて高圧水を分岐配管側に逃がすだけとなり、エネルギーを無駄に消費してしまう。デスケーリングヘッダから噴射される水は、高圧である必要があり、電動機やポンプの容量を大きくする必要がある。このため、上記のような無駄なエネルギーの消費を極力抑えることが望まれる。

例えば、特許文献１では、被圧延材の位置情報とデスケーリングヘッダの噴射パターンとから必要な水量を予測し、この予測水量に基づいてポンプの運転台数を計算し、各ポンプの動作を制御している。計算結果から、必要な台数以外のポンプは、待機速度で次の加速タイミングまで待機させる。機械的な制約により、ポンプが待機運転から高速運転になるまでに、一定時間が必要となる。このため、高速運転になるまでに必要となる時間分だけ、実際の噴射のタイミングよりも前からポンプの高速運転を開始する。これにより、必要な時に必要な回転数でポンプを運転することが可能になり、デスケーリングシステムを省エネルギー化できる。

特開２０００−２８８６２０号公報 特開２０１３−１５８８３２号公報

１台ないし１台以上のポンプをフル運転させ、それ以外のポンプを待機運転させた場合、フル運転するポンプの出力水圧及び共通配管に接続されたアキュムレータによって、共通配管に高い水圧が保たれる。その水圧は、待機運転中のポンプの吐き出し水圧よりも高く、共通配管に圧力のアンバランスが生じてしまう。例えば、共通配管からの水圧によって、待機運転中のポンプが逆転してしまう。

ポンプ出側配管に逆止弁を設け、逆止弁の働きによって共通配管の水圧を止め、待機運転中のポンプの逆転を抑制することもできるが、この場合には、待機運転中のポンプが締切運転状態になってしまう。締切運転では、ポンプ内の液温が短時間のうちに急上昇し、ポンプケーシングなどが割れて取扱液が大気に放出されたりする危険性がある。このため、締切運転は、避ける必要がある。

さらには、締切運転状態においてポンプを短時間で加速させ、そのポンプからの高圧水を共通配管に投入して圧力を高めたり、ポンプを待機運転にして圧力を低下させたりすると、ポンプが振動を起こす場合がある。この場合、ポンプおよび配管などの設備寿命が短くなってしまう恐れがある。

消費エネルギーを削減しても設備の修理、交換が頻繁に起こってしまっては、資源の無駄になり、また安全面でも設備故障による事故発生なども考えられる。

このため、デスケーリングシステム及びその制御装置及び制御方法では、各材質に対するデスケーリングシステムのスケール除去性能を保ちつつ、省エネルギー化を図り、かつデスケーリングシステムの寿命への影響を軽減させることが望まれる。

本発明の実施形態によれば、複数のデスケーリングヘッダと、共通配管と、接続配管と、ポンプと、駆動装置と、分岐配管と、バルブと、制御装置と、を備えたデスケーリングシステムが提供される。前記複数のデスケーリングヘッダは、圧延ラインに設けられる。前記共通配管は、前記複数のデスケーリングヘッダのそれぞれに接続される。前記接続配管は、前記共通配管に接続される。前記ポンプは、前記接続配管に接続され、前記接続配管及び前記共通配管を介して前記複数のデスケーリングヘッダのそれぞれに高圧水を供給する。前記駆動装置は、前記ポンプの駆動を制御する。前記分岐配管は、前記接続配管に接続される。前記バルブは、前記分岐配管に設けられ、前記分岐配管の開閉を制御する。前記制御装置は、データ収集部と、圧力計算部と、ポンプ制御部と、保護部と、を含む。前記データ収集部は、前記共通配管内の圧力を示す共通配管圧力情報と、被圧延材の前記圧延ライン上の位置を示す被圧延材位置情報と、前記被圧延材の材質を示す被圧延材材質情報と、を収集する。前記圧力計算部は、前記共通配管圧力情報と前記被圧延材位置情報と前記被圧延材材質情報とを基に、前記被圧延材に対する所望のスケール除去性能を満たす前記共通配管内の前記圧力を計算する。前記ポンプ制御部は、計算した前記共通配管内の前記圧力を保てる前記ポンプの運転パターンを計算し、前記運転パターンを前記駆動装置に入力する。前記保護部は、前記運転パターンを基に前記バルブの操作量を計算し、前記操作量に応じて前記バルブの開閉を制御する。

本発明の実施形態によれば、各材質に対するデスケーリングシステムのスケール除去性能を保ちつつ、省エネルギー化を図り、かつ高寿命のデスケーリングシステム及びその制御装置及び制御方法が提供される。

実施形態に係る圧延ラインの一例を表す模式図である。 実施形態に係るデスケーリングシステムの一例を模式的に表すブロック図である。 実施形態に係るデスケーリングシステムの一例を模式的に表すブロック図である。 実施形態に係る制御装置の処理フローの一例を模式的に表すフローチャートである。 各ポンプの運転パターンの一例を模式的に表すタイミングチャートである。

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

図１は、実施形態に係る圧延ラインの一例を表す模式図である。
図１に表したように、圧延ライン１０は、加熱炉１２と、粗圧延機１４と、仕上圧延機１６と、巻取機１８と、デスケーリングシステム２０と、を備える。圧延ライン１０は、熱間圧延を行うラインである。

加熱炉１２は、上流工程で製造された被圧延材２ａ（スラブ）を熱間圧延に必要な温度に加熱する。加熱炉１２は、例えば、被圧延材２ａを１２００℃前後の温度に加熱する。

粗圧延機１４は、被圧延材２ａを所定の板厚及び板幅に圧延することにより、被圧延材２ａから中間材２ｂ（粗バー）を形成する。粗圧延機１４には、例えば、可逆式の圧延機が用いられる。この例では、被圧延材２ａ（中間材２ｂ）の搬送方向に並ぶ２台の粗圧延機１４が圧延ライン１０に設けられている。粗圧延機１４の台数は、２台に限ることなく、１台でもよいし、３台以上でもよい。

仕上圧延機１６は、中間材２ｂをさらに圧延することにより、中間材２ｂから熱延鋼板２ｃを形成する。仕上圧延機１６には、例えば、複数の仕上スタンドＦ１〜Ｆ７を搬送方向に並べたタンデム式圧延機が用いられる。この例では、７台の仕上スタンドＦ１〜Ｆ７が設けられている。仕上スタンドの数は、７台に限ることなく、任意の台数でよい。

巻取機１８は、仕上圧延機１６によって形成された熱延鋼板２ｃをコイル状に巻き取る。巻取機１８は、いわゆる圧延コイルを形成する。

デスケーリングシステム２０は、水圧スケールブレーカ（ＨＳＢ：Hot Scale Breaker）２２と、仕上スケールブレーカ（ＦＳＢ：Finish Scale Breaker）２４と、複数のデスケーリングヘッダ２６ａ〜２６ｄと、共通配管２８と、圧力計３０と、複数の個別配管３２と、を備える。

ＨＳＢ２２は、加熱炉１２の出側に配置される。換言すれば、ＨＳＢ２２は、加熱炉１２と一台目の粗圧延機１４との間に配置される。ＨＳＢ２２には、複数のデスケーリングヘッダ２２ａが設けられている。ＨＳＢ２２は、各デスケーリングヘッダ２２ａから被圧延材２ａに向けて高圧水を噴射することにより、被圧延材２ａの表面に付着したスケールなどの異物を除去する。スケールとは、例えば、酸化被膜である。

ＦＳＢ２４は、仕上圧延機１６の入側に配置される。換言すれば、ＦＳＢ２４は、最後の粗圧延機１４（この例では二台目の粗圧延機１４）と仕上圧延機１６との間に配置される。ＦＳＢ２４には、複数のデスケーリングヘッダ２４ａが設けられている。ＦＳＢ２４は、各デスケーリングヘッダ２４ａから中間材２ｂに向けて高圧水を噴射することにより、中間材２ｂの表面に付着したスケールを除去する。

デスケーリングヘッダ２６ａは、一台目の粗圧延機１４の入側に設けられている。デスケーリングヘッダ２６ｂは、二台目の粗圧延機１４の入側に設けられている。デスケーリングヘッダ２６ａ、２６ｂは、被圧延材２ａに向けて高圧水を噴射することにより、被圧延材２ａの表面に付着したスケールを除去する。このように、複数台の粗圧延機１４が設けられる場合には、各粗圧延機１４のそれぞれにデスケーリングヘッダが設けられる。

デスケーリングヘッダ２６ｃ、２６ｄは、仕上圧延機１６の上流スタンド間に設けられる。例えば、デスケーリングヘッダ２６ｃは、一台目の仕上スタンドＦ１と二台目の仕上スタンドＦ２との間に設けられる。デスケーリングヘッダ２６ｄは、二台目の仕上スタンドＦ２と三台目の仕上スタンドＦ３との間に設けられる。デスケーリングヘッダ２６ｃ、２６ｄは、中間材２ｂに向けて高圧水を噴射することにより、中間材２ｂの表面に付着したスケールを除去する。

このように、デスケーリングシステム２０は、加熱炉１２から排出された被圧延材２ａのスケールをＨＳＢ２２で除去し、粗圧延機１４で被圧延材２ａを圧延する前に、被圧延材２ａのスケールをデスケーリングヘッダ２６ａ、２６ｂで除去し、仕上圧延機１６による中間材２ｂの圧延中に、中間材２ｂのスケールをデスケーリングヘッダ２６ｃ、２６ｄで除去する。ＨＳＢ２２、ＦＳＢ２４及び各デスケーリングヘッダ２２ａ、２４ａ、２６ａ〜２６ｄの配置及び数は、上記に限ることなく、任意でよい。

デスケーリングシステム２０には、例えば、各デスケーリングヘッダ２２ａ、２４ａ、２６ａ〜２６ｄの直前に、被圧延材２ａを検出するセンサ（図示は省略）が設けられる。各デスケーリングヘッダ２２ａ、２４ａ、２６ａ〜２６ｄは、各センサの検出に応じて高圧水を噴射する。

共通配管２８は、各デスケーリングヘッダ２２ａ、２４ａ、２６ａ〜２６ｄのそれぞれに接続されている。共通配管２８は、各デスケーリングヘッダ２２ａ、２４ａ、２６ａ〜２６ｄのそれぞれに高圧水を供給する。圧力計３０は、共通配管２８内の圧力を計測する。共通配管２８の圧力値は、デスケーリングシステム２０の所望スケールの除去性能を示す指標となる。

各個別配管３２のそれぞれは、各デスケーリングヘッダ２２ａ、２４ａ、２６ａ〜２６ｄのそれぞれと共通配管２８との間に設けられる。各デスケーリングヘッダ２２ａ、２４ａ、２６ａ〜２６ｄは、各個別配管３２を介して共通配管２８に接続される。

図２は、実施形態に係るデスケーリングシステムの一例を模式的に表すブロック図である。
図２に表したように、デスケーリングシステム２０は、ポンプ４０と、電動機４１と、駆動装置４２と、接続配管４３と、分岐配管４４と、バルブ４５と、圧力計４６と、逆止弁４７と、をさらに備える。なお、図において、配管経路上の矢印は、水の流れる方向を表している。

ポンプ４０は、水供給源ＷＳと共通配管２８との間に設けられる。また、ポンプ４０は、電動機４１に接続されている。電動機４１は、ポンプ４０に駆動力を供給する。ポンプ４０は、電動機４１からの駆動力の供給に応じて駆動し、水供給源ＷＳの水に所定の圧力及び流量を与えて共通配管２８に供給する。すなわち、ポンプ４０は、共通配管２８を介して各デスケーリングヘッダ２２ａ、２４ａ、２６ａ〜２６ｄのそれぞれに高圧水を供給する。

ポンプ４０には、例えば、渦巻きポンプが用いられる。電動機４１は、ポンプ４０の羽根車を回転させる駆動力をポンプ４０に供給し、羽根車を回転させることにより、ポンプ４０を駆動する。なお、ポンプ４０への駆動力の供給は、電動機４１に限ることなく、例えば、油圧式のアクチュエータなどの他の動力源を用いてもよい。動力源は、ポンプ４０の種類に応じて選択すればよい。また、動力源は、ポンプ４０内に組み込まれていてもよい。

電動機４１は、駆動装置４２と電気的に接続されている。駆動装置４２は、電動機４１の動作を制御する。駆動装置４２は、例えば、電動機４１に印加する電圧により、電動機４１の回転数を制御する。これにより、駆動装置４２は、ポンプ４０の駆動を制御する。換言すれば、駆動装置４２は、各デスケーリングヘッダ２２ａ、２４ａ、２６ａ〜２６ｄに供給される高圧水の圧力を制御する。駆動装置４２には、例えば、インバータ回路が用いられる。

接続配管４３は、ポンプ４０と共通配管２８との間に設けられている。接続配管４３は、ポンプ４０及び共通配管２８のそれぞれに接続されている。接続配管４３は、ポンプ４０から供給された高圧水を共通配管２８及び各デスケーリングヘッダ２２ａ、２４ａ、２６ａ〜２６ｄに送る。すなわち、ポンプ４０は、接続配管４３及び共通配管２８を介して各デスケーリングヘッダ２２ａ、２４ａ、２６ａ〜２６ｄのそれぞれに高圧水を供給する。

分岐配管４４は、接続配管４３に接続されている。バルブ４５は、分岐配管４４の配管経路上に設けられる。バルブ４５は、分岐配管４４の開閉を制御する。これにより、バルブ４５を閉じている場合には、ポンプ４０から供給された高圧水が、接続配管４３を介して共通配管２８に供給される。一方、バルブ４５を開いている場合には、ポンプ４０から供給された高圧水が、分岐配管４４を介して外部に排出される。例えば、ポンプ４０から供給された水が、分岐配管４４を介してピット４８に排出される。このように、バルブ４５は、高圧水の共通配管２８側への供給と、高圧水の排出と、を切り替える。バルブ４５には、例えば、リリーフ弁やミニマムフローバルブなどが用いられる。

圧力計４６は、ポンプ４０の吐き出し側の圧力を計測する。換言すれば、圧力計４６は、接続配管４３内の圧力を計測する。バルブ４５の開閉は、例えば、圧力計４６で計測されたポンプ４０の吐き出し側の圧力値によって制御される。例えば、圧延ライン上の各デスケーリングヘッダ２２ａ、２４ａ、２６ａ〜２６ｄが不使用の場合などにおいて、一定値以上の圧力が計測された時に、バルブ４５が開き、高圧水を分岐配管４４に逃がす。

逆止弁４７は、接続配管４３の配管経路上に設けられる。すなわち、逆止弁４７は、ポンプ４０の吐き出し側に設けられる。逆止弁４７は、例えば、接続配管４３の分岐配管４４と共通配管２８との間の部分に設けられる。逆止弁４７は、高圧水の逆流を抑制する。逆止弁４７は、共通配管２８側からポンプ４０に向かう水の流れを抑制する。

ポンプ４０、電動機４１、駆動装置４２、接続配管４３、分岐配管４４、バルブ４５、圧力計４６及び逆止弁４７のそれぞれは、デスケーリングシステム２０に複数設けられる。デスケーリングシステム２０では、複数台のポンプ４０を駆動することにより、高圧水の圧力を制御する。また、デスケーリングシステム２０では、必要な圧力に応じて各ポンプ４０及び各電動機４１の動作を制御することにより、省エネルギー化を図る。デスケーリングシステム２０に設けられるポンプ４０などの数は、必要な圧力に応じて任意に設定すればよい。デスケーリングシステム２０に設けられるポンプ４０などの数は、例えば、１つずつでもよい。１つのポンプ４０の高速運転及び待機運転を切り替えて省エネルギー化を図ってもよい。

複数の接続配管４３は、共通配管２８に対して並列に接続される。複数のポンプ４０は、複数の接続配管４３のそれぞれに接続される。複数の駆動装置４２は、複数のポンプ４０のそれぞれの駆動を制御する。複数の分岐配管４４は、複数の接続配管４３のそれぞれに接続される。複数のバルブ４５は、複数の分岐配管４４のそれぞれに設けられ、複数の分岐配管４４のそれぞれの開閉を制御する。

複数のポンプ４０のそれぞれには、例えば、同じ定格のポンプが用いられる。同様に、複数の電動機４１のそれぞれには、例えば、同じ定格の電動機が用いられる。これにより、例えば、各ポンプ４０から供給される水の圧力のバラツキが抑制される。また、複数のポンプ４０や複数の電動機４１などは、共通配管２８に対して並列に接続される。これにより、直列に接続する場合に比べて、共通配管２８の圧力が制御し易くなる。

デスケーリングシステム２０は、アキュムレータ３４をさらに備えている。アキュムレータ３４は、共通配管２８の配管経路上に設けられる。アキュムレータ３４は、例えば、各デスケーリングヘッダ２２ａ、２４ａ、２６ａ〜２６ｄと各逆止弁４７との間に設けられる。アキュムレータ３４は、共通配管２８内の水の圧力脈動を抑える。デスケーリングシステム２０には、大容量のアキュムレータ３４が設けられる。これにより、例えば、各デスケーリングヘッダ２２ａ、２４ａ、２６ａ〜２６ｄからの水の噴射により各ポンプ４０からの高圧水の供給が不足した場合にも、アキュムレータ３４内の高圧水を放出することで、一時的な圧力の低下や水量の低下を補うことができる。

図３は、実施形態に係るデスケーリングシステムの一例を模式的に表すブロック図である。
図３に表したように、デスケーリングシステム２０は、制御装置５０をさらに備える。制御装置５０は、データ収集部５１と、圧力計算部５２と、ポンプ制御部５３と、保護部５４と、を備える。データ収集部５１、圧力計算部５２、ポンプ制御部５３及び保護部５４の各部は、１つの装置内に設けてもよいし、それぞれを独立した装置としてもよい。

データ収集部５１は、圧延ライン１０の圧延制御システム６０からデータを収集し、保存する。圧延制御システム６０とは、例えば、圧延ライン１０による被圧延材２ａの圧延を制御する上位のシステムである。この例において、データ収集部５１は、共通配管圧力情報６１と、被圧延材位置情報６２と、被圧延材材質情報６３と、を収集する。

共通配管圧力情報６１は、共通配管２８内の圧力を示す。共通配管圧力情報６１は、共通配管２８の圧力計３０によって計測され、データ収集部５１に入力される。被圧延材位置情報６２は、被圧延材２ａの圧延ライン１０上の位置を示す情報である。被圧延材位置情報６２は、例えば、加熱炉１２から抽出された地点を起点とする。被圧延材材質情報６３は、被圧延材２ａの材質を示す。被圧延材材質情報６３は、例えば、各被圧延材２ａが最終製品になった時の表面、強度など物理的な性質を表す。被圧延材２ａの材質は、被圧延材２ａの圧延の前に、既に決められている。

圧力計算部５２は、収集された共通配管圧力情報６１と被圧延材位置情報６２と被圧延材材質情報６３とを基に、各被圧延材２ａに対する所望のスケール除去性能を満たす共通配管２８の圧力を計算する。

圧延ライン１０では、例えば、鉄やステンレスなど異なる材質の被圧延材２ａの圧延が行われる。被圧延材２ａの材質が異なる場合、例えば、粗圧延機１４によるリバース圧延の回数や圧延時の搬送速度などが異なる。さらには、ＨＳＢ２２で使用される各デスケーリングヘッダ２２ａの数、及び、ＦＳＢ２４で使用される各デスケーリングヘッダ２４ａの数が、被圧延材２ａによって異なる。すなわち、被圧延材２ａの材質によって、各デスケーリングヘッダ２２ａ、２４ａ、２６ａ〜２６ｄによる高圧水の噴射パターンが異なる。このため、圧力計算部５２は、被圧延材材質情報６３を基に、各デスケーリングヘッダ２２ａ、２４ａ、２６ａ〜２６ｄによる高圧水の噴射パターンを特定する。そして、圧力計算部５２は、例えば、被圧延材位置情報６２を基に、被圧延材２ａの位置を特定し、被圧延材２ａの位置及び特定した噴射パターンから、各デスケーリングヘッダ２２ａ、２４ａ、２６ａ〜２６ｄの噴射タイミングを予測する。圧力計算部５２は、この噴射タイミングから、必要となる共通配管２８内の圧力を計算する。また、圧力計算部５２は、共通配管圧力情報６１を基に、現在の共通配管２８内の圧力を取得する。これにより、圧力計算部５２は、共通配管圧力情報６１と被圧延材位置情報６２と被圧延材材質情報６３とを基に、共通配管２８の圧力を計算する。

ポンプ制御部５３は、圧力計算部５２が計算した共通配管２８の圧力を保てるポンプ４０の運転パターンを計算する。そして、ポンプ制御部５３は、計算した運転パターンをポンプ４０の運転パターン指令として、デスケーリングシステム２０の駆動装置４２に与える。また、ポンプ運転パターンとは、複数台のポンプ４０のうち、高速運転を必要とするポンプ４０と待機速度で運転可能なポンプ４０との組合せである。運転パターンは、例えば、ポンプ４０を高速運転に設定するタイミング及びポンプ４０を待機運転に設定するタイミングを示す。

ポンプ制御部５３は、複数台のポンプ４０のそれぞれの運転パターンを計算し、各ポンプ４０に対応する各駆動装置４２に計算結果を入力する。各駆動装置４２は、入力された運転パターンに応じて電動機４１の動作を制御する。各駆動装置４２は、例えば、運転パターンに応じてポンプ４０の高速運転と待機運転とを切り替える。

ここで、高速運転とは、例えば、電動機４１（ポンプ４０）を定格運転の回転速度で回転させる運転である。待機運転とは、例えば、電動機４１の定格運転の回転速度を１００％とした場合に、５０％程度の回転速度で電動機４１を回転させる運転である。高速運転は、例えば、ポンプ４０の駆動量を第１値に設定する運転である。待機運転は、例えば、ポンプ４０の駆動量を第１値よりも低い第２値に設定する運転である。第１値は、例えば、１００％の駆動量である。第２値は、例えば、５０％の駆動量である。ポンプ４０の駆動量は、例えば、ポンプ４０の回転速度である。ポンプ４０の駆動量は、ポンプ４０の種類に応じて決定すればよい。

ポンプ４０の動作を完全に停止させてしまうと、高速運転に復帰させるのに時間がかかり、デスケーリングヘッダから高圧水を噴射する際に、必要な圧力が得られなくなってしまう可能性がある。このため、待機運転においても、ある程度の回転速度でポンプ４０及び電動機４１を動作させておく。待機運転から高速運転にする場合には、高速運転に到達するまでの時間を計算し、実際に噴射を行うタイミングよりも、その時間分だけ早く電動機４１の動作を切り替える。これにより、省エネルギー化を図りつつ、所望の圧力で高圧水の噴射を行うことができる。

待機運転における電動機４１の回転速度は、高圧水の噴射の際に必要な圧力が得られる任意の回転速度でよい。例えば、８５％、７０％、５５％などのように、待機運転時の電動機４１の回転速度を複数種類の中から任意に設定できるようにしてもよい。さらには、必要な高圧水の圧力に応じて、待機運転における電動機４１の回転速度を任意に変化させてもよい。

保護部５４は、ポンプ制御部５３及び各バルブ４５と電気的に接続されている。ポンプ制御部５３は、計算した各ポンプ５４の運転パターンを各駆動装置４２に入力するとともに、保護部５４に入力する。

保護部５４は、ポンプ４０と共通配管２８との間に取り付けられたバルブ４５に対する操作量を運転パターン指令から計算する。保護部５４は、各運転パターンのそれぞれから各バルブ４５のそれぞれの操作量を計算する。保護部５４は、計算した操作量を各バルブ４５のそれぞれに入力し、各バルブ４５の開閉を制御する。

保護部５４は、高速運転に設定したポンプ４０に対応するバルブ４５を閉じ、待機運転に設定したポンプ４０に対応するバルブ４５を開く。保護部５４は、例えば、ポンプ４０の駆動量が第１値の時にバルブ４５を閉じ、ポンプ４０の駆動量が第２値の時にバルブ４５を開く。換言すれば、保護部５４は、ポンプ４０の駆動量が第１値の時にバルブ４５を閉じ、ポンプ４０の駆動量が第１値未満の時にバルブ４５を開く。これにより、保護部５４は、制御装置５０において、デスケーリングシステム２０を構成する各ポンプ４０と各ポンプ４０の周りの配管（接続配管４３や分岐配管４４など）を保護する。

なお、待機運転時において電動機４１の回転速度を変化させる場合には、電動機４１の回転速度に応じてバルブ４５の開き量を変化させてもよい。例えば、電動機４１の回転速度が比較的高い場合には、バルブ４５の開き量を大きくし、電動機４１の回転速度が比較的低い場合には、バルブ４５の開き量を小さくしてもよい。

次に、本実施形態に係る制御装置５０の機能を説明する。
図４は、実施形態に係る制御装置の処理フローの一例を模式的に表すフローチャートである。
図５は、各ポンプの運転パターンの一例を模式的に表すタイミングチャートである。
図４に表したように、制御装置５０の動作においては、まず、計算タイミングを設定する。計算タイミングとは、制御装置５０の計算間隔である。各ポンプ４０に対する運転パターン指令は、計算間隔毎に変化する。基本的に一定時間間隔を設定する。

その後、データ収集部５１が、共通配管２８に設置されている圧力計３０から共通配管圧力情報６１を入手し、被圧延材位置情報６２と被圧延材材質情報６３とを圧延制御システム６０から収集する。

被圧延材料位置情報６２から被圧延材２ａの位置がわかる。圧力計算部５２は、例えば、被圧延材位置情報６２を基に、被圧延材２ａのポンプ４０の加速点の通過を判定し、ポンプ４０に対する加速タイミングを制御する。すなわち、圧力計算部５２は、被圧延材位置情報６２を基に、各デスケーリングヘッダ２２ａ、２４ａ、２６ａ〜２６ｄの噴射タイミングを判断する。そして、圧力計算部５２は、共通配管圧力情報６１と被圧延材材質情報６３及び上記の噴射タイミングとから、所望のスケール除去性能を満たす共通配管圧力を計算する。例えば、同時に噴射するデスケーリングヘッダの台数や種類などに応じて共通配管２８の圧力を変化させる。

ポンプ制御部５３は、圧力計算部５２の計算した共通配管２８の圧力を維持できる複数台のポンプ４０の運転パターンを計算する。

図５に表したように、運転パターンとは、複数台のポンプ４０のうちに、高速運転（１００％速度）で稼働するポンプ４０の数と待機運転で稼働するポンプ４０の数との組合せである。待機運転におけるポンプ４０の回転速度は、例えば、５０％程度である。待機運転時の回転速度は、例えば、エンドユーザによって決めることも可能である。

ポンプ制御部５３は、計算した運転パターンを各ポンプ４０の運転指令として、各駆動装置４２に送り、各電動機４１の加減速を制御することによって、各ポンプ４０の運転パターンを実現する。

また、ポンプ制御部５３は、計算した運転パターンを保護部５４に入力する。保護部５４は、各バルブ４５の操作量を運転パターン指令から計算し、各バルブ４５の開閉を制御する。保護部５４は、ポンプ４０が高速運転に設定されている場合、そのポンプ４０に対応するバルブ４５を閉じ、ポンプ４０から供給される高圧水を各デスケーリングヘッダ２２ａ、２４ａ、２６ａ〜２６ｄに送る。一方、保護部５４は、ポンプ４０が待機運転に設定されている場合、そのポンプ４０に対応するバルブ４５を開き、ポンプ４０から供給される高圧水をピット４８に逃がす。

このように、本実施形態に係るデスケーリングシステム２０では、ポンプ制御部５３で計算した運転パターンに応じて、各ポンプ４０の加減速を制御する。これにより、各材質に対するスケール除去性能を保ちつつ、省エネルギー化を図ることができる。また、デスケーリングシステム２０では、運転パターンに応じて各バルブ４５の開閉を制御する。これにより、各ポンプ４０が締切運転状態になることを抑制することができる。例えば、各ポンプ４０、各接続配管４３及び各分岐配管４４などの設備寿命が短くなってしまうことを抑制することができる。

なお、本実施形態では、複数台のポンプ４０のうち、すべてのポンプ４０の可変速運転を例にあげたが、ｎ台のポンプのうち、１台のみを可変速運転してもよいし、ｎ−１台までを可変速運転してもよい。

実施形態によれば、各材質に対するデスケーリングシステムのスケール除去性能を保ちつつ、省エネルギー化を図り、かつ高寿命のデスケーリングシステム及びその制御装置及び制御方法が提供される。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、デスケーリングシステムに含まれるデスケーリングヘッダ、共通配管、接続配管、ポンプ、駆動装置、分岐配管、バルブ、制御装置、データ収集部、圧力計算部、ポンプ制御部、及び、保護部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述したデスケーリングシステム及びその制御装置及び制御方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのデスケーリングシステム及びその制御装置及び制御方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (8)

1. 圧延ラインに設けられた複数のデスケーリングヘッダと、
   前記複数のデスケーリングヘッダのそれぞれに接続された共通配管と、
   前記共通配管に接続された接続配管と、
   前記接続配管に接続され、前記接続配管及び前記共通配管を介して前記複数のデスケーリングヘッダのそれぞれに高圧水を供給するポンプと、
   前記ポンプの駆動を制御する駆動装置と、
   前記接続配管に接続された分岐配管と、
   前記分岐配管に設けられ、前記分岐配管の開閉を制御するバルブと、
   制御装置であって、
   前記共通配管内の圧力を示す共通配管圧力情報と、被圧延材の前記圧延ライン上の位置を示す被圧延材位置情報と、前記被圧延材の材質を示す被圧延材材質情報と、を収集するデータ収集部と、
   前記共通配管圧力情報と前記被圧延材位置情報と前記被圧延材材質情報とを基に、前記被圧延材に対する所望のスケール除去性能を満たす前記共通配管内の前記圧力を計算する圧力計算部と、
   計算した前記共通配管内の前記圧力を保てる前記ポンプの運転パターンを計算し、前記運転パターンを前記駆動装置に入力するポンプ制御部と、
   前記運転パターンを基に前記バルブの操作量を計算し、前記操作量に応じて前記バルブの開閉を制御する保護部と、
   を含む制御装置と、
   を備えたデスケーリングシステム。
2. 前記接続配管、前記ポンプ、前記駆動装置、前記分岐配管及び前記バルブのそれぞれは、複数設けられ、
   前記複数の接続配管は、前記共通配管に対して並列に接続され、
   前記複数のポンプは、前記複数の接続配管のそれぞれに接続され、
   前記複数の駆動装置は、前記複数のポンプのそれぞれの駆動を制御し、
   前記複数の分岐配管は、前記複数の接続配管のそれぞれに接続され、
   前記複数のバルブは、前記複数の分岐配管のそれぞれに設けられ、前記複数の分岐配管のそれぞれの開閉を制御し、
   前記ポンプ制御部は、前記複数のポンプのそれぞれに対応する複数の前記運転パターンを計算し、
   前記保護部は、前記複数の運転パターンを基に前記複数のバルブのそれぞれに対応する複数の前記操作量を計算し、前記複数の操作量に応じて前記複数のバルブのそれぞれの開閉を制御する請求項１記載のデスケーリングシステム。
3. 前記ポンプ制御部は、前記複数の運転パターンのそれぞれを前記複数の駆動装置のそれぞれに入力する請求項２記載のデスケーリングシステム。
4. 前記運転パターンは、前記ポンプを高速運転に設定するタイミング及び前記ポンプを待機運転に設定するタイミングを示し、
   前記保護部は、前記ポンプが前記高速運転に設定されている時に前記バルブを閉じ、前記ポンプが前記待機運転に設定されている時に前記バルブを開く前記操作量を計算する請求項１記載のデスケーリングシステム。
5. 前記共通配管内の圧力を計測する圧力計をさらに備え、
   前記データ収集部は、前記圧力計から前記共通配管圧力情報を収集する請求項１記載のデスケーリングシステム。
6. 前記接続配管の前記分岐配管と前記共通配管との間の部分に設けられた逆止弁をさらに備えた請求項１記載のデスケーリングシステム。
7. 圧延ラインに設けられた複数のデスケーリングヘッダと、
   前記複数のデスケーリングヘッダのそれぞれに接続された共通配管と、
   前記共通配管に接続された接続配管と、
   前記接続配管に接続され、前記接続配管及び前記共通配管を介して前記複数のデスケーリングヘッダのそれぞれに高圧水を供給するポンプと、
   前記ポンプの駆動を制御する駆動装置と、
   前記接続配管に接続された分岐配管と、
   前記分岐配管に設けられ、前記分岐配管の開閉を制御するバルブと、
   を備えたデスケーリングシステムの制御装置において、
   前記共通配管内の圧力を示す共通配管圧力情報と、被圧延材の前記圧延ライン上の位置を示す被圧延材位置情報と、前記被圧延材の材質を示す被圧延材材質情報と、を収集するデータ収集部と、
   前記共通配管圧力情報と前記被圧延材位置情報と前記被圧延材材質情報とを基に、前記被圧延材に対する所望のスケール除去性能を満たす前記共通配管内の前記圧力を計算する圧力計算部と、
   計算した前記共通配管内の前記圧力を保てる前記ポンプの運転パターンを計算し、前記運転パターンを前記駆動装置に入力するポンプ制御部と、
   前記運転パターンを基に前記バルブの操作量を計算し、前記操作量に応じて前記バルブの開閉を制御する保護部と、
   を備えたデスケーリングシステムの制御装置。
8. 圧延ラインに設けられた複数のデスケーリングヘッダと、
   前記複数のデスケーリングヘッダのそれぞれに接続された共通配管と、
   前記共通配管に接続された接続配管と、
   前記接続配管に接続され、前記接続配管及び前記共通配管を介して前記複数のデスケーリングヘッダのそれぞれに高圧水を供給するポンプと、
   前記ポンプの駆動を制御する駆動装置と、
   前記接続配管に接続された分岐配管と、
   前記分岐配管に設けられ、前記分岐配管の開閉を制御するバルブと、
   を備えたデスケーリングシステムの制御方法において、
   前記共通配管内の圧力を示す共通配管圧力情報と、被圧延材の前記圧延ライン上の位置を示す被圧延材位置情報と、前記被圧延材の材質を示す被圧延材材質情報と、を収集する工程と、
   前記共通配管圧力情報と前記被圧延材位置情報と前記被圧延材材質情報とを基に、前記被圧延材に対する所望のスケール除去性能を満たす前記共通配管内の前記圧力を計算する工程と、
   計算した前記共通配管内の前記圧力を保てる前記ポンプの運転パターンを計算し、前記運転パターンを前記駆動装置に入力する工程と、
   前記運転パターンを基に前記バルブの操作量を計算し、前記操作量に応じて前記バルブの開閉を制御する工程と、
   を備えたデスケーリングシステムの制御方法。

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