JPS63235013A - 静圧冷却制御方式 - 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、ポンプ駆動制御方式にかかるものであり、
例えば、製鋼用熱間圧延工程において圧延仕上後のスト
リップ冷却を行うランナウト冷却スプレー系などに好適
な静圧冷却制御方式に関するものである。

［従来の技術］ 熱間圧延工程におけるランナウト冷却スプレー系として
は、例えば第６図に示すものがある。

第６図において、加熱炉１０によって加熱された加工素
材は、デスケーリング系１２、仕上圧延機１４による加
工を各々受けた後、ランナウトテーブルスプレー１６に
よって必要な冷却が行われ、コイラー１８に巻き取られ
るようになっている。

次に、上述したランナウトテーブルスプレー１６は、上
下に複数のヘッダ２０を有しており、これらのヘッダ２
０は各々介２２を介して冷却用配管２４に接続されてい
る。

次に、該冷却用配管２４は、ランナウトテーブル用集水
ピット２６内の冷却水を汲み上げる複数のポンプ２８に
逆止弁３０および流量制御弁（図示せず）を各々介して
接続されているとともに、浄水場３２にも配管接続され
ている。

更に、該冷却用配管２４は、ヘッドタンク３４の外部タ
ンク３６にも配管接続されており、このヘッドタンク３
４の内部タンク３８と、上述した浄水場３２は、各々集
水ピット２６に配管４０．４２によって各々接続されて
いる。

上述したヘッドタンク３４は、外部タンク３６内の冷却
水の高さが内部タンク３８の高さ以上になると、該内部
タンク３８の上部に形成された開口部から冷却水が内部
タンク３８内に落下するようになっており、内部タンク
３８の高さに対応するヘッド圧ないし静°圧が冷却用配
管２４に得られるようになっている。

また、浄水場３２は、ランナウトテーブルスプレー１６
におけるストリップの冷却に使用されて高温の状態にな
フた冷却水の冷却を行うとともに、その浄化を行うもの
である。

上述したポンプ２８は、図示しない制御手段により、第
７図に示すように、可変電圧可変周波数（ＶＶＶＦ）の
交流電源によってその回転数が制御されるようになって
おり、例えば最大回転数の８０％〜１００％の範囲内で
駆動制御される。

すなわち、冷却用配管２４あるいはヘッドタンク３４の
外部タンク３６の圧力が図示しない検出手段によって検
出され、この検出値に基いてポンプ２８の回転数が制御
されるようになフている。

なお、図示の例では６台のポンプが設けられているが、
これらのうち３台は予備であり、残りの３台が運転され
る。

次に、ポンプ２８に接続されている逆止弁３０は、冷却
用配管２４内の冷却水のポンプ２８の方向に対する逆流
防止用に設けられているものである。

次に、以上のようなランナウト冷却スプレー系の全体の
動作について説明すると、まず、集水ピット２６内の冷
却水は、ポンプ２８の作用によって図の矢印Ｆ１の如く
汲み上げられる。この冷却水の一部は、矢印Ｆ２、Ｆ３
、Ｆ４で示すように浄水場３２に送られて浄化冷却され
、矢印Ｆ５、Ｆ６で示すように循環して集水ピット２６
に戻される。

他方、かかる冷却水の一部は、矢印Ｆ７の如くヘッドタ
ンク３４に送られて外部タンク３６内に送られ、所定の
静圧を得る。このとぎ、内部タンク３８内に矢印Ｆ８の
ごとく落下した冷却水は、矢印Ｆ９で示すように集水ピ
ット２６に戻される。

次に、矢印Ｆ２で示すように送られた冷却水の一部は、
冷却用配管２４を矢印ＦＩＯ１Ｆ１１、Ｆ１２の如く送
られてランナウトテーブルスプレー１６に供給され、弁
２２を各々介してヘッダ２０に送られて矢印Ｆ１３、Ｆ
１４の如くストリップに吹き付けられ、該ストリップの
冷却が行われることとなる。

冷却後の冷却水は、矢印Ｆ１５で示すように集水ピット
２６に戻される。

［発明が解決しようとする問題点〕 ところで、以上のような従来のヘットタンクによる静圧
冷却制御方式では、冷却対象であるストリップが間欠的
にランナウトテーブルスプレー１６に送られるにもかか
わらず、ポンプ２８は、絶えず８０％〜１００％の範囲
内でＶＶＶＦにより駆動制御されている。

これは、ヘッドタンク３４の高さによって決定される静
圧に抗して冷却水を供給するためには、ポンプ２８を所
定値以上の回転数で駆動する必要があるが、この所定値
まで回転数を上げるにはある程度の時間を要するためで
ある。

従って、ストリップがない場合であっても、ポンプ２８
は通常通り駆動されている。すなわち、ポンプ２８によ
って汲み上げられた冷却水は、浄水場３２に送られるも
のを除いてヘッドタンク３４に送られ、矢印Ｆ７、Ｆ８
、Ｆ９の如く不必要な循環を繰り返すこととなり、不要
な電力消費が生ずる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、不要
な冷却水の循環をなくし、エネルギー消費を低減するこ
とができる静圧冷却制御方式を提供することを、その目
的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、冷却水汲み上げ用ポンプを、所定の回転数
の範囲内でＶＶＶＦ制御して集水ピット内の冷却水を汲
み上げることによりヘッドタンクに所定の冷却水の静圧
を形成し、この静圧を利用して冷却手段に冷却水を供給
して対象物の冷却を行う静圧冷却制御方式において；前
記対象物の冷却手段に対する位置を検出する位置検出手
段と；該手段によって、対象物が冷却手段に対し所定の
位置となったオンロード状態が検出された場合に、前記
ポンプを前記ＶＶＶＦ制御により運転し、それ以外のア
ンロード状態の場合は、所定の定低速回転で運転するポ
ンプ回転制御手段とを備えたことを特徴とするものであ
る。

この発明の主要な態様の一つによれば、前記ポンプと集
水ピットとの間には、定低速回転運転時のポンプの締め
切り状態を開放するバイパス手段が設けられている。

また、他の態様によ°れば、前記ポンプは、複数台並列
に設けられており、前記オンロード状態の場合には、負
荷に応じた一部のポンプのみがＶＶＶＦ制御により運転
され、他のポンプは負荷の状態に応じて定低速回転運転
からＶＶＶＦ制御による運転に切替られる制御がポンプ
回転制御手段によって行われる。

更に別の態様によれば、前記冷却手段は、複数の冷却ブ
ロックを有し、各冷却ブロックは、バイパスと；これに
よる通水制御用のバルブと：前記対象物の必要冷却量と
必要冷却速度とに基いてあらかじめ必要水量を予測し、
これに基いて前記冷却ブロックのうちの不要なものの冷
却ブロックのバルブを閉止してバイパス通水を停止する
制御手段とを備えている。

［作用］ この発明によれば、アンロード状態においてはポンプが
定低速回転で運転され、対象物の冷却を行うオンロード
状態になってＶＶＶＦによる制御運転が行われる。

ポンプで消費される電力ないしエネルギーは、回転数の
３乗に比例する。アンロード状態では、定低速回転で運
転されるため、良好にエネルギーの節約が行われる。

一つの態様によれば、定低速回転で運転されるポンプの
締め切りによる破損が、冷却水のバイパス手段によって
防止される。

別の態様によれば、負荷に応じてポンプがＶＶＶＦ運転
され、必要のないポンプは、オンロード状態でも定低速
回転で運転されるので、一層のエネルギーの節約が行わ
れる。

更に別の態様によれば、前記冷却手段の複数の冷却ブロ
ックのうち、不要なものの冷却ブロックのバルブが、制
御手段によってあらかじめ予測された前記対象物の必要
水量に基いて閉止され、バイパス通水の停止が行われる
。

［実施例コ 以下、この発明の実施例を、添付図面を参照しながら詳
細に説明する。なお、上述した従来技術と同様の部分に
は、同一の符号を用いることとする。

実施例の構成 第１図には、この発明の一実施例の機械的構成部分が示
されている。この図において、上述した冷却用配管２４
には、流量調整弁５０、逆止弁５２を各々介して、ポン
プ５４，５６，５８゜６０．６２．６４が各々接続され
ており、これらの給水口６６は集水ピット２６の冷却水
内に浸されている。

以上のうち、冷却用配管２４は、流量調整弁６８．７０
．、開閉バルブ７２、逆止弁７４を各々介して浄水場３
２に配管接続されており、これによフて第６図の矢印Ｆ
３、Ｆ４で示す冷却水の送りが行われるようになってい
る。

上述したポンプ５４は、流量調整弁７６゜７８、開閉バ
ルブ８０、逆止弁８２を各々介してバイパス管８４によ
り浄水場３２に配管接続されている。

次に、ポンプ５８．６２は、流量調整弁８６゜８８およ
び開閉バルブ９０．９２を各々介してバイパス管９４．
９６により集水ピット２６内に配管接続されている。

なお、ポンプ５８，６０．６４は、予備用に設けられて
いるものである。

以上のうち、バイパス管８４は、第６図の矢印Ｆ３．Ｆ
４で示す冷却水の通路のバイパスとして作用するもので
あり、バイパス管９４．９６は、第６図の矢印Ｆ７．Ｆ
８．Ｆ９で示す冷却水の通路のバイパスとして作用する
ものである。

次に、第２図を参照しながら、上記実施例の電気的構成
部分について説明する。

第２図には、制御系の構成例が示されている。

この図において、上述したポンプ５４．５８．６２は、
各々ＶＶＶＦポンプ制御部（以下、「ポンプ制御部」と
いう）１’ＯＯに接続されており、これによってＶＶＶ
Ｆによる回転数制御が各々行　“われるようになってい
る。

このポンプ制御部１００には、ヘッドタンク３４によっ
て得られる静圧を検出する圧力検出部１０２が接続され
ており、また、ポンプ５４．５８．６２の回転駆動状態
によって開閉バルブ７２．８０．９０．９２の駆動制御
を行うバイパス弁制御部１０４が接続されている。

また、かかるポンプ制御部１００には、トラッキング部
１０６が接続されており、これによって冷却対象である
ストリップのライン上における位置が追跡され、その位
置情報がポンプ制御部１００に人力されるようになって
いる。

該トラッキング部１０６には、ランナウトテーブルスプ
レー１６における弁２２（第１図参照）の開閉を制御す
る冷却スプレー弁制御部ｔＯａが接続されている。

実施例の作用 次に、上述した図面の他に、第３図及び第４図を参照し
ながら、上記実施例の全体的動作について説明する。な
お、第３図には、ポンプ５４．５８．６２の回転数の経
時変化が最大値に対するパーセンテージで示されており
、第４図には動作の概要がフローチャートとして示され
ている。

まず、時１１１ＴＡ、ＴＢ、ＴＣにおいて、ポンプ５４
．５８．６２が各々ポンプ制御部１００によって起動さ
れ（第４図ステップＳＡ参照）、システムがアンロード
状態となる（ステップＳＢ参照）。このアンロード状態
では、ポンプ５４が例えば７０％の回転数ないし出力で
駆動され、ポンプ５８．６２が３０％の回転数ないし出
力で駆動される。

従って、逆止弁５２が閉の状態となり、冷却用配管２４
による浄水場３２に対する給水が出来ない。また、ポン
プ５８．６２では汲み上げた冷却水の逃げ道がなく締め
切りの状態となって、ポンプ５８．６２が破損する可能
性がある。

このため、バイパス弁制御部１０４によって開閉バルブ
８０．９０．９２が何れも開となるように制御される。

これにより、まず、矢印ＦＡ。

ＦＢ、ＦＣで示すようにバイパス管８４によって冷却水
が送られ、浄水場３２における冷却水の冷却および浄化
が行われることとなる。また、矢印ＦＤ、ＦＥ、ＦＦ、
ＦＧで示すように、バイパス管９４．９６によって冷却
水が集水ピット２６内で循環し、ポンプ５８．６２の破
損が防止されることとなる。

なお、ポンプ５４の回転数は、浄水場３２に対する冷却
水の供給を行うことができる程度であれば７０％でなく
てもよく、ポンプ５８．６２の回転数は、後述するオン
ロード時の立上りに差し障りがなければ３０％でなくて
もよい。

本実施例において、３０％とした理由は、回転の立ち上
げに要する時間を考慮したためである。

すなわち、３０％よりも低い値とすると、立ち上げに時
間を必要とし、制御の応答性という観点から好ましくな
く、またあまり高い値とすると、省エネルギーの観点か
ら好ましくないからである。

以上のように、アンロード状態では、ポンプ５４．５８
．６２がＶＶＶＦ制御時よりも低い回転数で駆動される
。このため、回転数の３乗に比例して消費されるエネル
ギー量の大幅な節約を図ることができる。

なお、以上のようなアンロード状態では、従来装置と比
較して、第６図に矢印Ｆ７、Ｆ８、Ｆ９で示す冷却水の
循環が第１図の矢印ＦＤ、ＦＥおよびＦＦ、ＦＧて示す
循環になっている。

この点からしても、大幅なエネルギーの節約になってい
ることが理解できる。

次に、時刻ＴＤにおいてトラッキング部１０６によりス
トリップの到来が予告されると（ステップＳＣ参照）、
システムがオンロード状態に移行する（ステップＳＣ参
照）。すなわち、ポンプ制御部１００により、圧力検出
部１０２によって検出された圧力値が参照されて、ポン
プ５４．５８．６２が所定回転数の範囲でＶＶＶＦ制御
され（ステップＳＣ参照）、ヘッドタンク３４の静圧が
一定となる。第３図の例では、８０％から１００％の範
囲内でＶＶＶＦ制御が行われている。

なお、かかるオンロード状態への移行に伴って、バイパ
ス弁制御部１０４により、開閉バルブ８０．９０．９２
がいずれも閉に駆動制御されるとともに、開閉バルブ７
２が開に制御され、また、逆止弁５２が開となって、時
刻ＴＥではシステムが第６図の状態となる。

そして、時刻ＴＥ以降でストリップがランナウトテーブ
ルスプレー１６に到着すると、これがトラッキング部１
０６で検出され、これに基いて冷却スプレー弁制御部１
０８による弁２２の量制御が行われて、ストリップの冷
却が行われることとなる。

次に、時刻ＴＦてかかるストリップの冷却が終了すると
（ステップＳＣ参照）、システムは再び上述した第１図
に示すアンロード状態となる（ステップＳＣ参照）。そ
して、時刻ＴＧでストリップの到来が予告されると、再
びオンロート状態となる（ステップＳＨ，ＳＣ参照）。

以上のように、ラインからの間欠的なストリップの送り
に対応してシステム、特にポンプ５４．５８．６２がア
ンロード状態と、オンロート状態を繰り返すので、必要
な冷却が行われるにもかかわらず、相当のエネルギーの
節約を行うことができる。

なお、ストリップに対する冷却がすべて終了すれば、作
業は終了する（ステップＳＣ参照）。

他の実施例 次に、第５図を参照しながら、この発明の他の実施例に
ついて説明する。

上述した実施例では、オンロード時において、ポンプ５
４．５８．６２をすべてＶＶＶＦ制御しているが、負荷
の状態、例えばストリップの幅の変化などによって低い
冷却量でよい場合などには、２台のポンプのみで運転を
行っても充分に対応できる場合がある。

この実施例は、かかる場合に極めて有効なものであり、
一層のエネルギーの節約を図ることができる。

装置構成は、上記実施例と同様であるが、ポンプ制御部
１００の動作が異なる。

まず、第５図の時刻Ｔ１以前のアンロード状態は、上記
実施例と同様である。

次に、時刻Ｔ１において、ストリップの到来が予告され
ると、ポンプ５４．５８がＶ　Ｖ　Ｖ　Ｆ　ｉ４．（Ｊ
御の状態となり、まず２台のポンプによるストリッブの
冷却が時刻Ｔ２以降において行われる。なお、残りのポ
ンプ６２は、３０％による運転、すなわちアンロード時
の運転が継続される。

かかるストリップの冷却中において、例えば、ポンプ５
４．５８の回転数が３回９０％以上となった場合、ある
いは９０％以上が３秒間継続した場合には、能力不足と
判断され、残りのポンプ６２が投入される。

第５図の例では、時刻Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５において、ポン
プ５４．５８の回転数が９０％を越えているので、これ
がポンプ制御部１００によって判断され、時刻Ｔ６にお
いてポンプ６２が投入され、３台のポンプのＶＶＶＦ制
御が行われる。なお、冷却終了時のＴ７から次のストリ
ップの到達予告の時刻Ｔ８までは、上述した実施例と同
様に、アンロード状態となる。

以上のように、この実施例では、必要とされる冷却能力
に応じてポンプをＶＶＶＦ制御することとしているので
、上述した実施例に対して一層のエネルギーの節約を実
現することができる。

この発明に関連して行った実験によれば、ポンプ駆動に
要する電力のうち、アンロードモートを持たないＶＶＶ
Ｆ制御に比べて約４０％が節約でき、ＶＶＶＦ制御を行
わず単に定速で駆動する場合と比較すると、５０％もの
エネルギーの節約が可能となった。

なお、本発明は何ら上記実施例に限定されるものではな
く、例えば上記実施例では３台のポンプによる制御の場
合を示したが、これに限らず他の複数の台数のポンプを
制御する場合にも適用されるものである。

また、アンロード時におけるポンプの回転数の設定も任
意であり、必要に応じて変更してよい。

第５図の実施例のオンロード時のポンプ６２の回転数に
ついても同様である。

また、上記実施例では、アンロード時における浄水場に
対する冷却水の供給をポンプ５４の駆動によって行って
いるが、他の供給系統があれば、該ポンプも他のポンプ
と同様に低速で運転してよい。

更に、上記実施例は、本発明を製鋼用の熱間圧延工程に
適用したものであるか、これに限定されるものではなく
、他の冷却手段に適用することも可能である。

特に、冷却手段として、複数の冷却端ないし冷却ブロッ
クを有し、各冷却端はバルブおよびこのバルブ以降にバ
イパス路を有する設備を適用し、冷却対象物の必要冷却
量と必要冷却速度とに基いてあらかじめ必要水量を予測
するとともに、これに基いて前記冷却端のうちの不要な
バルブを閉止してバイパス通水を停止するようにすれば
、一層有効な省エネルギー効果を得ることができる。

例えば、上述した製鋼用熱間圧延工程の金属ストリップ
に適用するような場合には、該ストリップの板厚、搬送
速度（圧延速度）、板幅、圧延仕上温度に対する巻き取
り温度の程度、材料の比熱等のデータを利用して上述し
た必要冷却量、必要冷却速度、必要冷却水量を予測する
。

［発明の効果］ ヒＩ）−２＃Ｅ１日したように、この全日日によれば　
アンロード期間を設け、必要が無いときは、ポンプを低
速回転の状態に維持することとしたので、不要なエネル
ギーの消費を押え、その節約を行って効率的な運転を行
うことかできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図は上
記実施例の制御系の構成を示すブロック図、第３図は上
記実施例の動作を示す線図、第４図は上記実施例の動作
を示すフローチャート、第５図は他の実施例の動作を示
す線図、第６図は従来の装置の構成例を示す構成図、第
７図は従来装置の動作を示す線図である。 １６・・・ランナウトテーブルスプレー、２４・・・冷
却用配管、２６・・・集水ピット、３２・・・浄水場、
３４・・・ヘッドタンク、５２・・・逆止弁、５４゜５
６．５８，６０，６２．６４・・・ポンプ、７２゜８０
．９０．９２・・・開閉バルブ、８４，９４゜９６・・
・バイパス管。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷却水汲み上げ用ポンプを、所定の回転数の範囲
   内でＶＶＶＦ制御して集水ピット内の冷却水を汲み上げ
   ることによりヘッドタンクに所定の冷却水の静圧を形成
   し、この静圧を利用して冷却手段に冷却水を供給して対
   象物の冷却を行う静圧冷却制御方式において、 前記対象物の冷却手段に対する位置を検出する位置検出
   手段と、 該手段によって、対象物が冷却手段に対し所定の位置と
   なったオンロード状態が検出された場合に、前記ポンプ
   を前記ＶＶＶＦ制御により運転し、それ以外のアンロー
   ド状態の場合は、所定の定低速回転で運転するポンプ回
   転制御手段とを備えたことを特徴とする静圧冷却制御方
   式。
2. （２）前記ポンプと集水ピットとの間には、定低速回転
   運転時のポンプの締め切り状態を開放するバイパス手段
   が設けられている特許請求の範囲第１項記載の静圧冷却
   制御方式。
3. （３）前記ポンプは、複数台並列に設けられており、前
   記オンロード状態の場合には、負荷に応じた一部のポン
   プのみがＶＶＶＦ制御により運転され、他のポンプは負
   荷の状態に応じて定低速回転運転からＶＶＶＦ制御によ
   る運転に切替られる制御がポンプ回転制御手段によって
   行われる特許請求の範囲第１項または第２項記載の静圧
   冷却制御方式。
4. （４）前記冷却手段は、複数の冷却ブロックを有し、各
   冷却ブロックは、バイパスとこれによる通水制御用のバ
   ルブと、 前記対象物の必要冷却量と必要冷却速度とに基いてあら
   かじめ必要水量を予測し、これに基いて前記冷却ブロッ
   クのうちの不要なものの冷却ブロックのバルブを閉止し
   てバイパス通水を停止する制御手段とを備えた特許請求
   の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載の静圧冷却制御
   方式。