JPH04167916A - スプレー用給水圧力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、連続熱間圧延後のホットストリップを冷却
する冷却設備のスプレー用給水圧力を一定に制御する装
置に関する。

従来の技術 熱間圧延設備においては、仕上圧延後のホットストリッ
プは材質改善を目的として搬送ライン上で所定の温度ま
で水冷却され、所定の巻取り温度で巻取っている。この
ポットラン冷却方式には、圧力水をノズルから噴出させ
るスプレ一方式と、低圧水の層流棒状水を出すラミナ方
式がある。

前記仕上圧延後のホットストリップのスプレー方式の冷
却装置においては、仕ｒ圧延機出側と巻取機入側に温度
計を設置し、所定の巻取り温度になるようホットランテ
ーブルの冷却スプレー流量の制御が行なわれている。

上記ホットラン冷却設備は、数ヘッダを１七夕ジョンと
し、ストリップの上下にそれぞれ数十セクションが配設
され、仕上圧延機出側と巻取機入側の温度実績に応じ、
各セクション毎のスプレー弁を開閉して冷却スプレー流
量を調整し、所定の巻取り温度に制御するもので、従来
から種々の提案が行なわれている。

例えば、冷却水スプレーゾーンを２つの冷却ゾーンに分
割し、その中間に温度検出器を設置し、ホットストリッ
プの冷却の調節を中間温度と巻取り温度によって制御す
る方法（特開昭５２−３５７１１号公報）、巻取り温度
変動要因を短期的変動要因と長期的変動要因とに分離し
、短期的変動要因に対しては仕上圧延機出側温度の短期
的成分等に基いて特定のセクションの冷却水流量を調節
するフィードフォワード制御を行い、長期的変動要因に
対しては、仕上圧延機出側温度の長期的成分等を初期値
とし、ストリップ厚み、ストリップ速度、冷却水量等よ
りストリップ温度降下を計算し、ホットランテーブル全
域にわたる水冷パターンおよび冷却水量を設定する制御
と巻取り機入側温度の長期的成分等に基いて特定のセク
ションの冷却水流量を制御するフィードバック制御とを
併用する方式（特開昭６１−２３５０２１号公報）、冷
却ゾーンに至るストリップの走行路に沿って配設した複
数個のストリップ検出器のバスタイムからストリップの
冷却ゾーン毎の予測パスタイムを求め、この予測バスタ
イムと実績パスタイムの差をもとに前記ストリップの冷
却後の実績と目標温度誤差をなくすように注水量を制御
する方式（特開昭６２−５７７０８号公報）等多くの提
案が行なわれている。

しかし上記したとおり従来の巻取り温度制御方式は、い
ずれもスプレー弁を開閉して冷却スプレー流量を調節す
るものである。このため、従来方式では、冷却モデル演
算によるスプレー弁の開閉制御が正確に行われたとして
も、スプレー給水の一次圧力が変動すると計算通りの冷
却スプレー流量が得られず、所定の目標巻取り温度を確
保することができない。これは周知のポンプの流量−吐
出圧力特性によるもので、流量を減少させると吐出圧力
が上昇し、逆に流量を増加させると吐出圧力が低下する
からである。

スプレー給水の一次圧力を一定に制御する方式としては
、ヘッドタンクによる静水圧振方式とポンプによる吐出
圧カ一定方式がある。

発明が解決しようとする課題 上記ヘッドタンクによる静水圧振方式は、最も安定性の
ある方式で、ヘッドタンク内の水位を一定に保持してお
けば、スプレー弁の開閉による負荷変動があっても、ス
プレー給水の一次圧力は常に不変であるから、二次圧力
も不変で計算通りの冷却スプレー流量が得られ、所定の
巻取り温度に制御できるが、設備コストが非常に高いと
いう欠点がある。

また、ポンプによる吐出圧カ一定方式は、従来からその
吐出圧力を検出してフィードバンクし、設定圧力になる
ようポンプ駆動モーターの回転数を可変電圧、可変周波
数インバーターにより制御する方式（以下ＶＶＶＦ装置
という）がある。

このＶＶＶＦ装置による吐出圧カフィードバックによる
ポンプ回転数制御方式は、ヘッダまでの管路圧損が少な
く負荷変動も少ない場合には問題ないが、スプレー給水
の一次圧力制御のように負荷変動が急激で、変動量が大
きい場合、その追従制御性に難点がある。すなわちスプ
レー弁の開閉切替えにより冷却スプレー流量が変動する
と、ポンプの流量−圧力特性により吐出圧力が変動する
。

そのため前記フィードバック制御は、冷却スプレー流量
の変動に対応してポンプの回転数を制御し、吐出圧力を
設定圧力に保持するのであるが、圧力変動を検出してか
らのフィードバック制御であり、応答性が悪く、特に温
度変化の大きいホットストリップの先端部および後端部
冷却時の圧力変動が太きい。

この発明の目的は、前記ホットストリップの冷却設備に
おいて、スプレー弁の開閉切替え時においても、スプレ
ー給水一次圧力を設定圧力に制御できるスプレー用給水
圧力制御装置を提供することにある。

課題を解決するための手段 本発明者らは、上記目的を達成すべく種々検討を行った
。その結果、ホットストリップ冷却設備のスプレー給水
の一次圧力変動の外乱となるスプレー弁の開閉切替えに
よる冷却スプレー流量の変動は、スプレー冷却制御用演
算機構により冷却能の演算を行って出力されるもので、
予め予測可能である。したがって、スプレー給水−法王
力制御は、外乱となるスプレー弁の開閉切替えを事前に
予測し、スプレー給水の一次圧力変動が起こる前に修正
制御を行うことにより、スプレー弁の開閉切替えによる
スプレー給水の一次圧力変動幅を小さく抑制できること
を見い出し、この発明に到達した。

すなわちこの発明は、熱間圧延設備の仕上圧延機の入側
、出側および巻取り機入側にストリップ温度検出器を設
置し、各温度検出器で検出されたストリップ温度、圧延
速度、板幅、板厚等に基いて目標巻取り温度となるよう
冷却ゾーンの各セクションのスプレー弁を開閉し、給水
圧力検出器からフィードバックされるスプレー給水−法
王力と設定圧力を比較してその偏差を求め、給水ポンプ
駆動モーターの回転数を制御して一次圧力を設定圧力に
制御する給水圧力制御装置において、圧延速度、板幅、
板厚および仕上圧延機の入側温度に基いて仕上圧延機出
側温度を予測演算し、目標巻取り温度から所要冷却スプ
レー流量とスプレー給水の一次圧力変動量を演算し、ス
プレー給水の一次圧力変動量を圧力制御装置に出力する
と共に、所要冷却スプレー流量に応じて各セクションの
スプレー弁制御装置に開閉を指令するスプレー制御部を
設けたのである。

作　　　　用 この発明においては、従来の給水圧力検出器からフィー
ドバックされる一次圧力と設定圧力を比較してその偏差
を求め、給水ポンプ駆動モーターの回転数を制御して一
次圧力を制御するフィードバック制御と、仕上圧延機出
側温度を予測演算し、目標巻取り温度から所要冷却スプ
レー流量とスプレー給水の一次圧力変動量を演算し、ス
プレー給水の一次圧力変動量を給水圧力制御装置に出力
してフィードフォワード制御を行なわせるから、外乱で
あるスプレー弁開閉による一次圧力変動の影響が抑制さ
れ、スプレー給水−法王力を設定圧力に安定して制御す
ることができる。

なお、給水ポンプ駆動モーターの回転数制御は、電圧制
御、界磁制御、抵抗制御法のいずれも用いることができ
る。

実施例 実施例１ 第１図はこの発明の実施の一例を示す説明図である。

第１図において、（１）はホットストリップ、（２）は
仕上圧延機、（３）はスプレーヘッダ群、（４）は巻取
り機である。（５）はスプレーヘッダ群（３）へＮ動水
を供給する給水ポンプ、（６）は給水ポンプ（５）駆動
用モーター、（７）はモーター（６）の回転数制御用の
電圧、周波数可変インバター、（８）は−法王力検出器
、（９）は圧力制御装置、（１０）はスプレー制御部で
ある。

ホットストリップ（１）は、仕上圧延機（２）で仕上圧
延されたのち上下ヘッダ詳（３）からスプレーされる冷
却水によって巻取り温度まで冷却され、巻取り機（４）
に巻取られる。

また、仕上圧延機（２）の入側、出側およびスプレーゾ
ーン出側には、それぞれ温度検出器（１１）（１２＞　
（１３）が設けられている。

さらにスプレー制御部（１０）には、仕上圧延機（２）
における圧延速度、板幅、板厚等の仕上圧延条件（１４
）、温度検出器（１１）　（１２）　（１３）で検出さ
れた入側温度（１５）、出側温度（１６）、巻取り温度
（１７）が入力される。スプレー制御部（１０）は、入
力される仕上。

圧延条件（１４）および入側温度（１５）に基づいて仕
上圧延機（２）の出側温度を予測演算し、目標巻取り温
度と予測演算した仕上圧延機（２）の出側温度から所要
冷却水流量を演算し、演算した所要冷却スプレー流量か
ら一次圧力変動量（１８）を演算し、圧力制御装置（９
）に設定圧力（１９）と共に出力する。

さらにまたスプレー制御部（１ｏ）は、演算した所要冷
却スプレー流量に対応して数ヘッダ（２３）からなる所
定のセクション（２１）のスプレー弁（２２）に開閉を
指令する。

圧力制御装置（９）は、入力される一次圧力変動量（１
８）、設定圧力（１９）および圧力検出器（８）からフ
ィードバックされる検出圧力（２０）ならびにフィード
バックされるモーター（６）の回転数に基いて回転数の
偏差を演算し、可変電圧、可変周波数インバーター（７
）に回転数を指令し、モーター（６）の回転数を制御す
るよう構成する。

上記のとおり構成することによって、−法王力を検出し
て圧力制御部にフィードバックし、給水ポンプ駆動用モ
ーターの回転数を制御する従来方式の欠点である圧力変
動の外乱となるスプレー弁の開閉前に、圧力変動をスプ
レー制御部（１０）で予測し、これを圧力制御装置（９
）に出力してフィードフォワード制御を行うから、検出
圧力のみをフィードバックして駆動用モーターの回転数
制御を行う従来法に比較し、圧力変動の少ない給水ポン
プ駆動用モーターの回転数制御を実現することができる
。

実施例２ 実施例１で説明した装置を使用し、Ｃ：０．０７％の普
通鋼を仕上圧延速度７８０ｍ／ｍｉｎ、仕上圧延機入側
温度１０００℃、仕上圧延機出側温度８５０℃、目標巻
取り温度４５０℃で、仕上圧延機と巻取り機間に設けた
第１表に示す冷却設備によりスプレー冷却し、冷却水ボ
ンブー法王力を圧力制御装置にフィードバックすると共
に、圧延速度、板幅、板厚、および仕上圧延機入側温度
から仕上圧延機出側温度を予測計算し、目標巻取り温度
から所要冷却水量を演算し、求めた所要冷却水量からス
プレー給水の一次圧力の変動を計算し、圧力制御装置に
出力してフィードフォワード制御を併用してＩＥ、ｌＴ
Ｅ、周波数可変インバーターによりポンプ駆動モーター
の回転数を制御し、−法王力を制御したこの発明の場合
の設定圧力に対する測定圧力の変動を第２図に示す。

また、比較のため冷却水ポンブー法王力を圧力制御装置
にフィードバックしてポンプ駆動モーターの回転数を制
御し、−法王力を制御した従来法の場合の設定圧力に対
する測定圧力の変動を第３図に示す。

第　　　１　　　表 （注）ヘッダ数４／セクション 第２図に示すとおりこの発明の給水圧力制御装置を用い
た場合は、３ｋｇ／ｃｍ”　の設定圧力に対して±０．
５ｋｇ／　ｃｍ”　の変動範囲であった。これに対し第
３図に示す従来法の場合は、３ｋｇ／ｃｍ２の設定圧力
に対して±１．０ｋｇ／　ｃｍ’　　と大きく変動して
いる。

このため、目標巻取り温度４５０℃に対して、この発明
の給水圧力制御を実施した場合は、±１５℃であったが
、従来法の場合は±２５℃と変動幅が大きく、応答性に
問題がある。

発明の効果 以上述べたとおり、この発明の給水圧力制（卸装置によ
れば、従来の給水圧力を圧力制御装置にフィードバック
して給水ポンプ駆動モーターの回転数を制御する方式の
圧力変動となるスプレー弁の開閉外乱を事前に演算し、
圧力制御装置に出力するスプレー演算部を設けたので、
フィードフォワード制御が付加され、スプレー給水−法
王力の変動幅を抑制することができ、目標巻取り温度に
対し巻取り温度変動幅を大幅に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の給水圧力制御装置の全体説明図、第
２図は実施例２におけるこの発明装置のスプレー給水一
次設定圧力に対する実績圧力の偏差のグラフ、第３図は
実施例２における従来法のスプレー給水一次設定圧力に
対する実績圧力の偏差のグラフである。 １・　ホットストリップ、 ２−・仕上圧延機、　　　３・・スプレーヘッダ群、４
・巻取り機、　　　　５・・給水ポンプ、６　モーター
、 ７・・電圧、周波数可変インバーター、８−法王力検出
器、９・・圧力制御装置、１０・スプレー制御部、 １１．１２．１３・温度検出器、 １４・仕上圧延条件、１５・・入側温度、１６・−出側
温度、　　　１７・・巻取り温度、１８−一次圧力変動
量、 １９・設定圧力、　　　２０・−・検出圧力、２１・・
・セクション、　　２２・・スプレー弁、２３・ヘッダ
、 出　願　人　　住友金属工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　熱間圧延設備の仕上圧延機の入側、出側および巻取
   り機入側にストリップ温度検出器を設置し、各温度検出
   器で検出されたストリップ温度、圧延速度、板幅、板厚
   等に基いて目標巻取り温度となるよう冷却ゾーンの各セ
   クションのスプレー弁を開閉し、給水圧力検出器からフ
   ィードバックされる一次圧力と設定圧力を比較してその
   偏差を求め、給水ポンプ駆動モーターの回転数を制御し
   てスプレー給水一次圧力を設定圧力に制御する給水圧力
   制御装置において、圧延速度、板幅、板厚および仕上圧
   延機の入側温度に基いて仕上圧延機出側温度を予測演算
   し、目標巻取り温度から所要スプレー給水量とスプレー
   給水の一次圧力変動量を演算し、スプレー給水の一次圧
   力変動量を圧力制御装置に出力すると共に、所要冷却ス
   プレー流量に応じて各セクションのスプレー弁制御部に
   開閉を指令するスプレー制御部を設けたことを特徴とす
   るスプレー用給水圧力制御装置。