WO2016129040A1 - 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

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 Download PDF

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WO2016129040A1
WO2016129040A1 PCT/JP2015/053530 JP2015053530W WO2016129040A1 WO 2016129040 A1 WO2016129040 A1 WO 2016129040A1 JP 2015053530 W JP2015053530 W JP 2015053530W WO 2016129040 A1 WO2016129040 A1 WO 2016129040A1
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pump
pressure
pipe
common pipe
descaling
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子俊 陸
馨 久保田
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Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Original Assignee
Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/04—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for de-scaling, e.g. by brushing
    • B21B45/08—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for de-scaling, e.g. by brushing hydraulically
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203—Cooling
    • B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
    • B21B45/0218—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes for strips, sheets, or plates

Definitions

  • Embodiments described herein relate generally to a descaling system, a control device thereof, and a control method.
  • a scale that is, an oxide film is generated on the surface of the material to be rolled during rolling. If rolling is performed while the scale is attached to the surface, the surface properties of the material to be rolled cannot be kept good. For this reason, the descaling system ejects high-pressure water onto the surface of the material to be rolled to remove the scale.
  • the descaling system includes, for example, a plurality of descaling headers that inject high pressure water toward the material to be rolled, a pump that supplies high pressure water to each descaling header, an electric motor that drives the pumps, and a valve.
  • the valve controls the opening and closing of the branch pipe for allowing the water supplied from the pump to escape to the pit in a state where water is not injected from the descaling header.
  • a plurality of pumps and motors having the same rating are arranged in parallel, and high pressure water is supplied from the plurality of pumps to each descaling header.
  • the pressure at the output end of each pump is different.
  • the pressure supplied depends on the number of pumps operated, and therefore water with a constant pressure cannot be supplied.
  • Patent Document 1 a necessary amount of water is predicted from the position information of the material to be rolled and the injection pattern of the descaling header, and the number of operating pumps is calculated based on the predicted amount of water, and the operation of each pump is controlled. ing. From the calculation results, pumps other than the necessary number are made to wait at the next acceleration timing at the standby speed. Due to mechanical limitations, a certain time is required for the pump to change from standby operation to high-speed operation. For this reason, the high-speed operation of the pump is started before the actual injection timing by the time necessary for high-speed operation. As a result, the pump can be operated at the required number of revolutions when necessary, and the descaling system can be energy-saving.
  • a check valve can be provided on the pump outlet side pipe, and the water pressure in the common pipe can be stopped by the check valve to suppress reverse rotation of the pump during standby operation. It will be in the deadline operation state. In the deadline operation, there is a risk that the temperature of the liquid in the pump will rise rapidly in a short time, and the pump casing will break and the liquid handled will be released to the atmosphere. For this reason, it is necessary to avoid the deadline operation.
  • the pump will vibrate if the high pressure water from the pump is added to the common pipe to increase the pressure, or the pump is put on standby to decrease the pressure. It may happen. In this case, there is a risk that the life of equipment such as pumps and piping will be shortened.
  • a descaling system including a plurality of descaling headers, a common pipe, a connection pipe, a pump, a drive device, a branch pipe, a valve, and a control device. Is done.
  • the plurality of descaling headers are provided on a rolling line.
  • the common pipe is connected to each of the plurality of descaling headers.
  • the connection pipe is connected to the common pipe.
  • the pump is connected to the connection pipe and supplies high-pressure water to each of the plurality of descaling headers via the connection pipe and the common pipe.
  • the driving device controls driving of the pump.
  • the branch pipe is connected to the connection pipe.
  • the valve is provided in the branch pipe and controls opening and closing of the branch pipe.
  • the control device includes a data collection unit, a pressure calculation unit, a pump control unit, and a protection unit.
  • the data collection unit includes common pipe pressure information indicating a pressure in the common pipe, rolled material position information indicating a position of the rolled material on the rolling line, and a rolled material indicating a material of the rolled material. Material information is collected.
  • the pressure calculation unit based on the common pipe pressure information, the rolled material position information, and the rolled material quality information, calculates the pressure in the common pipe that satisfies a desired scale removal performance for the rolled material. calculate.
  • the pump control unit calculates an operation pattern of the pump that can maintain the calculated pressure in the common pipe, and inputs the operation pattern to the drive device.
  • the protection unit calculates an operation amount of the valve based on the operation pattern, and controls opening and closing of the valve according to the operation amount.
  • a descaling system a control device, and a control method thereof that can save energy while maintaining the descaling performance of the descaling system for each material and have a long life.
  • Drawing 1 is a mimetic diagram showing an example of a rolling line concerning an embodiment.
  • the rolling line 10 includes a heating furnace 12, a roughing mill 14, a finish rolling mill 16, a winder 18, and a descaling system 20.
  • the rolling line 10 is a line that performs hot rolling.
  • the heating furnace 12 heats the material to be rolled 2a (slab) manufactured in the upstream process to a temperature necessary for hot rolling. For example, the heating furnace 12 heats the material to be rolled 2a to a temperature around 1200 ° C.
  • the rough rolling machine 14 forms the intermediate material 2b (coarse bar) from the material to be rolled 2a by rolling the material to be rolled 2a to a predetermined thickness and width.
  • a reversible rolling mill is used as the rough rolling mill 14.
  • two rough rolling mills 14 arranged in the conveying direction of the material to be rolled 2 a (intermediate material 2 b) are provided in the rolling line 10.
  • the number of rough rolling mills 14 is not limited to two, but may be one or three or more.
  • Finishing mill 16 forms hot-rolled steel plate 2c from intermediate material 2b by further rolling intermediate material 2b.
  • the finishing mill 16 for example, a tandem rolling mill in which a plurality of finishing stands F1 to F7 are arranged in the transport direction is used. In this example, seven finishing stands F1 to F7 are provided. The number of finishing stands is not limited to seven and may be any number.
  • the winder 18 winds the hot-rolled steel sheet 2c formed by the finish rolling mill 16 into a coil shape.
  • the winder 18 forms a so-called rolling coil.
  • the descaling system 20 includes a hydraulic scale breaker (HSB) 22, a finish scale breaker (FSB) 24, a plurality of descaling headers 26 a to 26 d, a common pipe 28, and a pressure gauge 30. And a plurality of individual pipes 32.
  • HLB hydraulic scale breaker
  • FSB finish scale breaker
  • the HSB 22 is disposed on the exit side of the heating furnace 12. In other words, the HSB 22 is disposed between the heating furnace 12 and the first roughing mill 14.
  • the HSB 22 is provided with a plurality of descaling headers 22a.
  • the HSB 22 removes foreign matters such as scales adhering to the surface of the material to be rolled 2a by spraying high pressure water from each descaling header 22a toward the material to be rolled 2a.
  • the scale is, for example, an oxide film.
  • the FSB 24 is arranged on the entry side of the finishing mill 16. In other words, the FSB 24 is disposed between the last roughing mill 14 (in this example, the second roughing mill 14) and the finish rolling mill 16.
  • the FSB 24 is provided with a plurality of descaling headers 24a. The FSB 24 ejects high-pressure water from each descaling header 24a toward the intermediate material 2b, thereby removing the scale attached to the surface of the intermediate material 2b.
  • the descaling header 26 a is provided on the entry side of the first roughing mill 14.
  • the descaling header 26 b is provided on the entry side of the second roughing mill 14.
  • the descaling headers 26a and 26b remove the scale attached to the surface of the material to be rolled 2a by spraying high-pressure water toward the material to be rolled 2a.
  • each of the rough rolling mills 14 is provided with a descaling header.
  • the descaling headers 26 c and 26 d are provided between the upstream stands of the finishing mill 16.
  • the descaling header 26c is provided between the first finishing stand F1 and the second finishing stand F2.
  • the descaling header 26d is provided between the second finishing stand F2 and the third finishing stand F3.
  • the descaling headers 26c and 26d remove the scale attached to the surface of the intermediate material 2b by injecting high-pressure water toward the intermediate material 2b.
  • the descaling system 20 removes the scale of the material 2a discharged from the heating furnace 12 with the HSB 22, and before rolling the material 2a with the roughing mill 14, the scale of the material 2a to be rolled. Is removed by the descaling headers 26a and 26b, and the scale of the intermediate material 2b is removed by the descaling headers 26c and 26d during the rolling of the intermediate material 2b by the finish rolling mill 16.
  • the arrangement and number of the HSB 22, the FSB 24 and the descaling headers 22a, 24a, 26a to 26d are not limited to the above, and may be arbitrary.
  • the descaling system 20 is provided with a sensor (not shown) for detecting the material to be rolled 2a, for example, immediately before each descaling header 22a, 24a, 26a to 26d.
  • a sensor not shown
  • Each descaling header 22a, 24a, 26a to 26d injects high-pressure water according to the detection of each sensor.
  • the common pipe 28 is connected to each of the descaling headers 22a, 24a, 26a to 26d.
  • the common pipe 28 supplies high-pressure water to each of the descaling headers 22a, 24a, 26a to 26d.
  • the pressure gauge 30 measures the pressure in the common pipe 28.
  • the pressure value of the common pipe 28 is an index indicating the desired scale removal performance of the descaling system 20.
  • Each of the individual pipes 32 is provided between each of the descaling headers 22a, 24a, 26a to 26d and the common pipe 28.
  • Each descaling header 22a, 24a, 26a to 26d is connected to a common pipe 28 via each individual pipe 32.
  • FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating an example of the descaling system according to the embodiment.
  • the descaling system 20 includes a pump 40, an electric motor 41, a drive device 42, a connection pipe 43, a branch pipe 44, a valve 45, a pressure gauge 46, and a check valve 47. And further comprising.
  • the arrow on the piping path represents the direction in which water flows.
  • the pump 40 is provided between the water supply source WS and the common pipe 28.
  • the pump 40 is connected to an electric motor 41.
  • the electric motor 41 supplies driving force to the pump 40.
  • the pump 40 is driven according to the driving force supplied from the electric motor 41, and supplies the common pipe 28 with a predetermined pressure and flow rate to the water from the water supply source WS. That is, the pump 40 supplies high-pressure water to each of the descaling headers 22a, 24a, and 26a to 26d via the common pipe 28.
  • a spiral pump is used as the pump 40.
  • the electric motor 41 supplies a driving force for rotating the impeller of the pump 40 to the pump 40, and drives the pump 40 by rotating the impeller.
  • the supply of the driving force to the pump 40 is not limited to the electric motor 41, and other power sources such as a hydraulic actuator may be used, for example.
  • the power source may be selected according to the type of pump 40.
  • the power source may be incorporated in the pump 40.
  • the electric motor 41 is electrically connected to the driving device 42.
  • the drive device 42 controls the operation of the electric motor 41.
  • the drive device 42 controls the rotation speed of the electric motor 41 by, for example, a voltage applied to the electric motor 41.
  • the drive device 42 controls the drive of the pump 40.
  • the driving device 42 controls the pressure of the high-pressure water supplied to each descaling header 22a, 24a, 26a to 26d.
  • an inverter circuit is used for the driving device 42.
  • connection pipe 43 is provided between the pump 40 and the common pipe 28.
  • the connection pipe 43 is connected to each of the pump 40 and the common pipe 28.
  • the connection pipe 43 sends the high-pressure water supplied from the pump 40 to the common pipe 28 and the descaling headers 22a, 24a, 26a to 26d. That is, the pump 40 supplies high-pressure water to each of the descaling headers 22a, 24a, 26a to 26d via the connection pipe 43 and the common pipe 28.
  • the branch pipe 44 is connected to the connection pipe 43.
  • the valve 45 is provided on the piping path of the branch pipe 44.
  • the valve 45 controls the opening and closing of the branch pipe 44. Thereby, when the valve 45 is closed, the high-pressure water supplied from the pump 40 is supplied to the common pipe 28 via the connection pipe 43. On the other hand, when the valve 45 is opened, the high-pressure water supplied from the pump 40 is discharged to the outside through the branch pipe 44. For example, water supplied from the pump 40 is discharged to the pit 48 through the branch pipe 44.
  • the valve 45 switches between supply of the high-pressure water to the common pipe 28 side and discharge of the high-pressure water. For example, a relief valve or a minimum flow valve is used as the valve 45.
  • the pressure gauge 46 measures the pressure on the discharge side of the pump 40. In other words, the pressure gauge 46 measures the pressure in the connection pipe 43.
  • the opening and closing of the valve 45 is controlled by, for example, the pressure value on the discharge side of the pump 40 measured by the pressure gauge 46. For example, when the descaling headers 22a, 24a, 26a to 26d on the rolling line are not used, the valve 45 is opened when the pressure exceeding a certain value is measured, and the high-pressure water is released to the branch pipe 44.
  • the check valve 47 is provided on the pipe path of the connection pipe 43. That is, the check valve 47 is provided on the discharge side of the pump 40.
  • the check valve 47 is provided, for example, at a portion between the branch pipe 44 and the common pipe 28 of the connection pipe 43.
  • the check valve 47 suppresses the backflow of high pressure water.
  • the check valve 47 suppresses the flow of water from the common pipe 28 side toward the pump 40.
  • a plurality of pumps 40, electric motors 41, drive devices 42, connection pipes 43, branch pipes 44, valves 45, pressure gauges 46, and check valves 47 are provided in the descaling system 20.
  • the pressure of the high-pressure water is controlled by driving a plurality of pumps 40.
  • energy saving is achieved by controlling the operation of each pump 40 and each electric motor 41 in accordance with the required pressure.
  • the number of pumps 40 and the like provided in the descaling system 20 may be arbitrarily set according to the required pressure.
  • the number of pumps 40 and the like provided in the descaling system 20 may be one, for example. Energy saving may be achieved by switching between high-speed operation and standby operation of one pump 40.
  • the plurality of connection pipes 43 are connected in parallel to the common pipe 28.
  • the plurality of pumps 40 are connected to each of the plurality of connection pipes 43.
  • the plurality of driving devices 42 control the driving of the plurality of pumps 40.
  • the plurality of branch pipes 44 are connected to each of the plurality of connection pipes 43.
  • the plurality of valves 45 are provided in each of the plurality of branch pipes 44 and control the opening and closing of each of the plurality of branch pipes 44.
  • each of the plurality of pumps 40 for example, pumps having the same rating are used.
  • each of the plurality of electric motors 41 for example, electric motors having the same rating are used. Thereby, for example, variation in pressure of water supplied from each pump 40 is suppressed.
  • a plurality of pumps 40 and a plurality of electric motors 41 are connected in parallel to the common pipe 28. Thereby, compared with the case where it connects in series, the pressure of the common piping 28 becomes easy to control.
  • the descaling system 20 further includes an accumulator 34.
  • the accumulator 34 is provided on the pipe path of the common pipe 28.
  • the accumulator 34 is provided between each descaling header 22a, 24a, 26a to 26d and each check valve 47, for example.
  • the accumulator 34 suppresses the pressure pulsation of water in the common pipe 28.
  • the descaling system 20 is provided with a large capacity accumulator 34. Thereby, for example, even when the supply of high-pressure water from each pump 40 is insufficient due to the injection of water from each descaling header 22a, 24a, 26a to 26d, the high-pressure water in the accumulator 34 is discharged, It can compensate for the temporary pressure drop and water drop.
  • FIG. 3 is a block diagram schematically illustrating an example of the descaling system according to the embodiment.
  • the descaling system 20 further includes a control device 50.
  • the control device 50 includes a data collection unit 51, a pressure calculation unit 52, a pump control unit 53, and a protection unit 54.
  • the data collection unit 51, the pressure calculation unit 52, the pump control unit 53, and the protection unit 54 may be provided in one device, or may be independent devices.
  • the data collection unit 51 collects data from the rolling control system 60 of the rolling line 10 and stores it.
  • the rolling control system 60 is, for example, a host system that controls rolling of the material 2a to be rolled by the rolling line 10.
  • the data collecting unit 51 collects common pipe pressure information 61, rolled material position information 62, and rolled material information 63.
  • the common pipe pressure information 61 indicates the pressure in the common pipe 28.
  • the common pipe pressure information 61 is measured by the pressure gauge 30 of the common pipe 28 and input to the data collection unit 51.
  • the material to be rolled position information 62 is information indicating a position on the rolling line 10 of the material to be rolled 2a.
  • the material to be rolled position information 62 starts from a point extracted from the heating furnace 12, for example.
  • the material to be rolled material information 63 indicates the material of the material to be rolled 2a.
  • the material to be rolled material information 63 represents physical properties such as the surface and strength when each rolled material 2a becomes a final product.
  • the material of the material 2a to be rolled has already been determined before the material 2a is rolled.
  • the pressure calculation unit 52 Based on the collected common pipe pressure information 61, the material to be rolled position information 62, and the material to be rolled material information 63, the pressure calculation unit 52 has the common pipe 28 satisfying a desired scale removal performance for each material to be rolled 2a. Calculate the pressure.
  • the material to be rolled 2 a of a different material such as iron or stainless steel is rolled.
  • the material of the material 2a to be rolled is different, for example, the number of times of reverse rolling by the rough rolling mill 14 and the conveying speed at the time of rolling are different.
  • the number of descaling headers 22a used in the HSB 22 and the number of descaling headers 24a used in the FSB 24 differ depending on the material to be rolled 2a. That is, the spray pattern of high-pressure water by the descaling headers 22a, 24a, 26a to 26d varies depending on the material of the material to be rolled 2a.
  • the pressure calculation unit 52 specifies the injection pattern of high-pressure water by each descaling header 22a, 24a, 26a to 26d based on the material information 63 to be rolled. And the pressure calculation part 52 specifies the position of the to-be-rolled material 2a based on the to-be-rolled material position information 62, for example, and each descaling header 22a, 24a from the position of the to-be-rolled material 2a and the specified injection pattern. , 26a to 26d are predicted.
  • the pressure calculation unit 52 calculates the necessary pressure in the common pipe 28 from the injection timing. Further, the pressure calculation unit 52 acquires the current pressure in the common pipe 28 based on the common pipe pressure information 61. Thereby, the pressure calculation unit 52 calculates the pressure of the common pipe 28 based on the common pipe pressure information 61, the material to be rolled position information 62, and the material to be rolled material information 63.
  • the pump control unit 53 calculates an operation pattern of the pump 40 that can maintain the pressure of the common pipe 28 calculated by the pressure calculation unit 52. Then, the pump control unit 53 gives the calculated operation pattern to the drive device 42 of the descaling system 20 as an operation pattern command of the pump 40.
  • the pump operation pattern is a combination of a pump 40 that requires high speed operation and a pump 40 that can be operated at a standby speed among a plurality of pumps 40.
  • An operation pattern shows the timing which sets the pump 40 to high-speed operation, and the timing which sets the pump 40 to standby operation, for example.
  • the pump control unit 53 calculates the operation pattern of each of the plurality of pumps 40 and inputs the calculation result to each driving device 42 corresponding to each pump 40.
  • Each drive device 42 controls the operation of the electric motor 41 according to the input operation pattern.
  • Each drive device 42 switches between high-speed operation and standby operation of the pump 40 according to the operation pattern, for example.
  • the high-speed operation is, for example, an operation in which the electric motor 41 (pump 40) is rotated at the rotational speed of the rated operation.
  • the standby operation is, for example, an operation in which the electric motor 41 is rotated at a rotation speed of about 50% when the rotation speed of the rated operation of the electric motor 41 is 100%.
  • the high speed operation is, for example, an operation in which the drive amount of the pump 40 is set to the first value.
  • the standby operation is an operation for setting the drive amount of the pump 40 to a second value lower than the first value, for example.
  • the first value is, for example, a driving amount of 100%.
  • the second value is, for example, a driving amount of 50%.
  • the driving amount of the pump 40 is, for example, the rotational speed of the pump 40.
  • the driving amount of the pump 40 may be determined according to the type of the pump 40.
  • the pump 40 If the operation of the pump 40 is completely stopped, it takes time to return to high-speed operation, and there is a possibility that the required pressure cannot be obtained when high-pressure water is injected from the descaling header. For this reason, also in standby operation, the pump 40 and the electric motor 41 are operated at a certain rotational speed. When changing from standby operation to high-speed operation, the time to reach high-speed operation is calculated, and the operation of the motor 41 is switched earlier by the time than the timing of actual injection. Thereby, high-pressure water can be injected at a desired pressure while saving energy.
  • the rotation speed of the electric motor 41 in the standby operation may be an arbitrary rotation speed at which a pressure required for jetting high-pressure water is obtained.
  • the rotational speed of the electric motor 41 during standby operation may be arbitrarily set from a plurality of types, such as 85%, 70%, and 55%.
  • the rotational speed of the electric motor 41 in the standby operation may be arbitrarily changed according to the required high-pressure water pressure.
  • the protection unit 54 is electrically connected to the pump control unit 53 and each valve 45.
  • the pump control unit 53 inputs the calculated operation pattern of each pump 54 to each driving device 42 and also inputs it to the protection unit 54.
  • the protection unit 54 calculates the operation amount for the valve 45 attached between the pump 40 and the common pipe 28 from the operation pattern command. The protection unit 54 calculates the operation amount of each valve 45 from each operation pattern. The protection unit 54 inputs the calculated operation amount to each valve 45 and controls the opening and closing of each valve 45.
  • the protection unit 54 closes the valve 45 corresponding to the pump 40 set to high speed operation, and opens the valve 45 corresponding to the pump 40 set to standby operation. For example, the protection unit 54 closes the valve 45 when the driving amount of the pump 40 is the first value, and opens the valve 45 when the driving amount of the pump 40 is the second value. In other words, the protection unit 54 closes the valve 45 when the driving amount of the pump 40 is the first value, and opens the valve 45 when the driving amount of the pump 40 is less than the first value. Thereby, the protection unit 54 protects the pumps 40 and the pipes around the pumps 40 (the connection pipes 43, the branch pipes 44, etc.) constituting the descaling system 20 in the control device 50.
  • the protection unit 54 protects the pumps 40 and the pipes around the pumps 40 (the connection pipes 43, the branch pipes 44, etc.) constituting the descaling system 20 in the control device 50.
  • the opening amount of the valve 45 may be changed according to the rotational speed of the electric motor 41.
  • the opening amount of the valve 45 may be increased when the rotation speed of the electric motor 41 is relatively high, and the opening amount of the valve 45 may be decreased when the rotation speed of the electric motor 41 is relatively low.
  • FIG. 4 is a flowchart schematically illustrating an example of a processing flow of the control device according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a timing chart schematically showing an example of the operation pattern of each pump.
  • calculation timing is a calculation interval of the control device 50.
  • the operation pattern command for each pump 40 changes at every calculation interval. Basically, a certain time interval is set.
  • the data collection unit 51 obtains the common pipe pressure information 61 from the pressure gauge 30 installed in the common pipe 28 and collects the material to be rolled position information 62 and the material information 63 to be rolled from the rolling control system 60. To do.
  • the position of the material 2a to be rolled is known from the material information 62 to be rolled.
  • the pressure calculation unit 52 determines the passage of the acceleration point of the pump 40 of the material 2a to be rolled based on the material position information 62 and controls the acceleration timing for the pump 40. That is, the pressure calculation unit 52 determines the injection timing of each descaling header 22a, 24a, 26a to 26d based on the rolled material position information 62. And the pressure calculation part 52 calculates the common piping pressure which satisfy
  • the pump control unit 53 calculates an operation pattern of a plurality of pumps 40 that can maintain the pressure of the common pipe 28 calculated by the pressure calculation unit 52.
  • the operation pattern is a combination of the number of pumps 40 operating in high speed operation (100% speed) and the number of pumps 40 operating in standby operation among a plurality of pumps 40. is there.
  • the rotational speed of the pump 40 in the standby operation is, for example, about 50%.
  • the rotation speed during standby operation can be determined by, for example, an end user.
  • the pump control unit 53 realizes the operation pattern of each pump 40 by sending the calculated operation pattern to each drive device 42 as an operation command of each pump 40 and controlling acceleration / deceleration of each electric motor 41.
  • the pump control unit 53 inputs the calculated operation pattern to the protection unit 54.
  • the protection unit 54 calculates the operation amount of each valve 45 from the operation pattern command, and controls the opening and closing of each valve 45.
  • the protection unit 54 closes the valve 45 corresponding to the pump 40 and sends the high-pressure water supplied from the pump 40 to each descaling header 22a, 24a, 26a to 26d.
  • the protection unit 54 opens the valve 45 corresponding to the pump 40 and allows the high-pressure water supplied from the pump 40 to escape to the pit 48.
  • the acceleration / deceleration of each pump 40 is controlled according to the operation pattern calculated by the pump control unit 53.
  • the descaling system 20 controls the opening and closing of each valve 45 according to the operation pattern. Thereby, it can suppress that each pump 40 will be in a cutoff operation state. For example, it is possible to suppress a reduction in equipment life of each pump 40, each connection pipe 43, and each branch pipe 44.
  • variable speed operation of all the pumps 40 among the plurality of pumps 40 has been taken as an example, but only one of the n pumps may be operated at a variable speed, Up to n-1 units may be operated at variable speed.
  • a descaling system, a control device and a control method thereof that can save energy while maintaining the descaling performance of the descaling system for each material and have a long life.
  • each of descaling header, common piping, connection piping, pump, driving device, branch piping, valve, control device, data collection unit, pressure calculation unit, pump control unit, protection unit, etc. included in the descaling system The specific configuration of the elements is included in the scope of the present invention as long as a person skilled in the art can appropriately perform the present invention by selecting appropriately from a known range and obtain the same effect. Moreover, what combined any two or more elements of each specific example in the technically possible range is also included in the scope of the present invention as long as the gist of the present invention is included.

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Abstract

　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（２８）と、前記共通配管に接続された接続配管（４３）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（４０）と、前記ポンプの駆動を制御する駆動装置（４２）と、前記接続配管に接続された分岐配管（４４）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（４５）と、共通配管圧力情報と被圧延材位置情報と被圧延材材質情報とに基づいて定まる前記バルブの操作量に応じて前記バルブの開閉を制御する保護部を含む制御装置と、を備えたデスケーリングシステム。

Description

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
　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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