JP2014176875A

JP2014176875A - 熱間圧延ラインの冷却装置の制御方法

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Publication number: JP2014176875A
Application number: JP2013052728A
Authority: JP
Inventors: 洋平 ▲高▼永; Yohei Takanaga
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2014-09-25
Anticipated expiration: 2033-03-15
Also published as: JP5994999B2

Abstract

【課題】三方弁から熱延鋼板の冷却に使用されずにピットに流れる冷却水量を減らして、ピットからオーバーヘッドタンクに冷却水を汲み上げるポンプの電力使用量を削減する熱間圧延ラインの冷却装置の制御方法を提供する。
【解決手段】ランナウトテーブルに沿って並べて配置され、複数本ずつバンク１３として纏められた複数本のヘッダ８から、搬送される熱延鋼板に冷却水を放水する冷却装置５の、下方のピット９からポンプ１０でオーバーヘッドタンク１１に汲み上げられた冷却水を供給されて前記バンク単位で冷却水の放水を制御する二方弁１４と、その二方弁から冷却水を供給されて前記ヘッダ単位で冷却水の放水を制御するとともに閉状態ではピットに冷却水を戻す三方弁１５との開閉作動を制御するに際し、前記熱延鋼板毎に、目標温度への冷却に必要な最大冷却水量を計算し、その最大冷却水量の供給が必要なバンクのみ前記二方弁１４を開状態にする。
【選択図】図２

Description

この発明は、熱間圧延ラインにおいてランナウトテーブル上を搬送される鋼材に冷却水を放水する冷却装置の制御方法に関するものである。

熱間圧延ラインでは通常、加熱炉においてスラブを所定温度に加熱したスラブを粗圧延機で圧延して粗バーとなし、次いでこの粗バーを仕上圧延機で圧延して所定の厚みの熱延（熱間圧延）鋼板とする。そしてこの熱延鋼板を、ランナウトテーブルに設置した冷却装置で上方および下方から供給する冷却水によって冷却した後、コイラーで巻き取り、コイル状熱延鋼板とする（例えば、特許文献１参照）。

このため上記冷却装置は、ランナウトテーブルの上方および下方にそのランナウトテーブルに沿って並べて配置された複数本のヘッダを具え、各ヘッダは放水用の複数のノズルを有している。そして冷却装置は、ランナウトテーブルの下方のピットに蓄えた冷却水をポンプで一旦高い位置にあるオーバーヘッドタンクに送り、その冷却水をオーバーヘッドタンクでの水頭圧により、オーバーヘッドタンクに繋がる冷却水配管でヘッダに送ってそこから熱延鋼板に放水しており、放水された冷却水はピットに戻る。

上記ヘッダは、バンクと呼ばれる制御単位で複数本ずつ纏められて冷却水配管に接続され、各バンクの冷却水配管への接続箇所には二方弁が設けられている。またヘッダと二方弁との間には三方弁が設けられ、この三方弁は開状態では二方弁を各ヘッダに連通させる一方、閉状態では閉じる代わりに二方弁をピットへ開放させて他のヘッダの放水量や放水圧の変動を少なくする。そしてこれら二方弁と三方弁とはそれぞれ、コンピュータの指示に従う制御装置により電気的に開閉制御されている。

特開２００９−２０８１２３号公報

ところで、上記コンピュータは、製造する熱間圧延鋼板の仕様等に応じてあらかじめ設定された熱延鋼板の仕上圧延機出側での温度およびコイラー直前での巻取温度の目標長手方向パターンや圧延速度の加減速パターン等に基づき、仕上圧延機の入側で測定した熱延鋼板の実際の温度の長手方向パターンから、仮設定した放水パターンで定めた範囲の使用可能バンクを用いて冷却した場合の熱延鋼板の巻取温度の長手方向パターンを計算し、次いで、その計算結果を巻取温度の目標長手方向パターンに近づけるために使用可能バンクを増減する補正計算を行い、その補正計算により得た放水パターンに従って、図３（ｂ）に使用可能バンクと開状態にする二方弁および三方弁をハッチングで示すように、制御装置に使用可能バンクの範囲を指示し、その範囲内の各使用可能バンクの二方弁を、熱延鋼板の先端部が仕上圧延機の最初の圧延スタンドに入る時に開状態として、あらかじめその使用可能バンクを放水可能とするとともに、その二方弁に連なる三方弁を、その使用可能バンクへの熱延鋼板の放水対象部位の通過直前に開状態としてヘッダからその放水対象部位への放水を行う。

また上記コンピュータは、仕上圧延機の出側とランナウトテーブルの中間部とコイラーの直前とにそれぞれ設けた温度計で測定した熱延鋼板の先端部の実際の温度に基づき、その熱延鋼板の巻取温度の長手方向パターンを目標長手方向パターンに近づけるために必要な冷却水量を放水するように使用可能バンクの範囲内で放水するバンクを増減する放水パターンの修正計算を行い、その修正計算により得た放水パターンに従って三方弁を開状態にして、温度測定箇所よりも前方のランナウトテーブルを通過する熱延鋼板への放水を行うフィードフォワード制御や、温度測定箇所よりも後方のランナウトテーブルを通過する熱延鋼板への放水を行うフィードバック制御を行っている。

しかしながら上記コンピュータは従来、上記熱間圧延ラインで熱延鋼板を熱間圧延する場合の多くについて概ね全てのバンクを使用可能バンクとして、熱延鋼板の先端部が仕上圧延機の最初の圧延スタンドに入る時にそれらの使用可能バンクの二方弁を開状態にし、各使用可能バンクの三方弁の開閉制御で放水するバンクの増減を制御するように制御装置に指示を送っている。このため、多くの冷却水が熱延鋼板の冷却に使用されずに閉状態の三方弁からピットに流れており、それゆえ、熱延鋼板の冷却に必要な量以上の冷却水をピットからポンプでオーバーヘッドタンクに汲み上げているので、余分な電力使用が生じているという問題があった。

本発明は上述した点に鑑み、三方弁から熱延鋼板の冷却に使用されずにピットに流れる冷却水量を減らして、ピットからオーバーヘッドタンクに冷却水を汲み上げるポンプの電力使用量を削減することを目的とするものである。

前記課題を解決する本発明の熱間圧延ラインの冷却装置の制御方法は、
熱間圧延ラインにおいて、ランナウトテーブルに沿って並べて配置され、複数本ずつバンクとして纏められた複数本のヘッダから、熱間圧延されてランナウトテーブル上を搬送される熱延鋼板に冷却水を放水する冷却装置の、ランナウトテーブルの下方のピットからポンプでオーバーヘッドタンクに汲み上げられた冷却水を供給されて前記バンク単位で冷却水の放水を制御する二方弁と、その二方弁から冷却水を供給されて前記ヘッダ単位で冷却水の放水を制御するとともに閉状態ではピットに冷却水を戻す三方弁との開閉作動を制御するに際し、
前記熱延鋼板毎に、目標温度へのその熱延鋼板の冷却に必要な最大冷却水量を計算し、その最大冷却水量の供給が必要なバンクのみ前記二方弁を開状態にすることを特徴としている。

本発明の熱間圧延ラインの冷却装置の制御方法にあっては、熱間圧延されてランナウトテーブル上を搬送される熱延鋼板毎に、目標温度へのその熱延鋼板の冷却に必要な最大冷却水量を計算して、その最大冷却水量の供給が必要なバンクのみ、ランナウトテーブルの下方のピットからポンプでオーバーヘッドタンクに汲み上げられた冷却水を供給されてバンク単位で冷却水の放水を制御する二方弁を開状態にすることから、それ以外のバンクの二方弁は閉状態に維持されるので、その二方弁に接続された閉状態の三方弁がピットに冷却水を戻すことがない。

従って、本発明の熱間圧延ラインの冷却装置の制御方法によれば、三方弁から熱延鋼板の冷却に使用されずにピットに流れる冷却水量を減らして、ピットからオーバーヘッドタンクに冷却水を汲み上げるポンプの電力使用量を削減することができる。

なお、本発明の熱間圧延ラインの冷却装置の制御方法においては、前記目標温度は巻取温度の目標長手方向パターンとして設定されていると、巻取温度の目標長手方向パターンに実際の巻取温度の長手方向パターンを近づけることができると同時に、ピットからオーバーヘッドタンクに冷却水を汲み上げるポンプの電力使用量を削減することもできるので好ましい。

また、本発明の熱間圧延ラインの冷却装置の制御方法においては、前記最大冷却水量は、圧延速度が最高かつ仕上圧延機の出側での温度が最高の場合の熱延鋼板の冷却に必要な冷却水量として設定されていると、巻取温度の目標長手方向パターンに実際の巻取温度の長手方向パターンを近づけることができると同時に、ピットからオーバーヘッドタンクに冷却水を汲み上げるポンプの電力使用量を削減することもできるので好ましい。

本発明の熱間圧延ラインの冷却装置の制御方法の一実施例を適用する通常の熱間圧延ラインを示す説明図である。上記熱間圧延ラインの冷却装置の制御系を除く構成を示す説明図である。（ａ）は、上記実施例の制御方法による上記熱間圧延ラインの冷却装置の二方弁と三方弁の設定状態を示す説明図であり、（ｂ）は、従来の制御方法による上記熱間圧延ラインの冷却装置の二方弁と三方弁の設定状態を示す説明図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づく実施例によって詳細に説明する。ここに、図１は、本発明の熱間圧延ラインの冷却装置の制御方法の一実施例を適用する通常の熱間圧延ラインを示す説明図である。また、図２は、上記熱間圧延ラインの冷却装置の構成を示す説明図である。

この熱間圧延ラインも、図１に示すように、加熱炉１においてスラブを所定温度に加熱し、加熱したスラブを粗圧延機２で圧延して粗バーとなし、次いでこの粗バーを複数基の圧延スタンドからなる連続熱間仕上圧延機３で圧延して所定の厚みの熱延（熱間圧延）鋼板４とする。そしてこの熱延鋼板４を、ランナウトテーブルに設置した冷却装置５で上方および下方から供給する冷却水によって冷却した後、長手方向に張力を付与しながらコイラー６で巻き取り、コイル状熱延鋼板７とする。

このため上記冷却装置５は、図２に示すように、ここでは図示しないランナウトテーブルの上方および下方にそのランナウトテーブルに沿って並べて配置された複数本のヘッダ８を具え、各ヘッダ８はランナウトテーブルの幅方向に並んだ放水用の複数のノズルを有している。そして冷却装置５は、ランナウトテーブルの下方のピット９に蓄えた冷却水をポンプ１０で一旦高い位置にあるオーバーヘッドタンク１１に送り、その冷却水をオーバーヘッドタンク１１での水頭圧により、オーバーヘッドタンク１１に繋がる冷却水配管１２でヘッダ８に送ってそこから熱延鋼板４に放水しており、放水された冷却水はピット９に戻る。

上記ヘッダ８は、バンク１３と呼ばれる制御単位で複数本ずつ纏められて冷却水配管１２に接続され、各バンク１３の冷却水配管１２への接続箇所には二方弁１４が設けられている。またヘッダ８と二方弁１４との間には三方弁１５が設けられ、この三方弁１５は開状態では二方弁１４を各ヘッダ８に連通させる一方、閉状態では閉じる代わりに二方弁１４をピット９へ開放させて他のヘッダ８の放水量や放水圧の変動を少なくする。そしてこれら二方弁１４と三方弁１５とはそれぞれ、コンピュータ１６の指示に従う制御装置１７により電気的に開閉制御され、二方弁１４の開閉によって各バンク１３単位での放水の有無の制御がなされるとともに、三方弁１５の開閉によって各バンク１３の一本または複数本のヘッダ８単位での放水の有無の制御がなされている。

ここで、コンピュータ１６は、さらに上位の図示しないコンピュータから与えられる、製造する熱延鋼板の仕様等に応じてあらかじめ設定された熱延鋼板の仕上圧延機３の出側での温度（ＦＤＴ）およびコイラー６の直前での巻取温度（ＣＴ）の目標長手方向パターンや圧延速度の加減速パターン等に基づき、仕上圧延機３の入側で測定した熱延鋼板４の実際の温度の長手方向パターンから、仮設定した放水パターンで定めた範囲の使用可能バンクを用いて冷却した場合の熱延鋼板４の巻取温度の長手方向パターンを計算し、次いで、その計算結果を巻取温度の目標長手方向パターンに近づけるために使用可能バンクを増減する補正計算を行い、その補正計算により得た放水パターンに従って、制御装置１７に全てのバンク１３のうちの使用可能バンクの範囲を指示し、その範囲内の各使用可能バンクの二方弁１４を、熱延鋼板４の先端部が仕上圧延機３の最初の圧延スタンドに入る時に開状態として、あらかじめその使用可能バンクを放水可能とするとともに、その二方弁１４に連なる三方弁１５を、その使用可能バンクへの熱延鋼板４の放水対象部位の通過直前に開状態にしてその放水対象部位への放水を行う。

またコンピュータ１６は、図１に示すように、仕上圧延機３の出側に設けた温度計１８と、ランナウトテーブルの中間部に設けた温度計１９と、コイラー６の直前に設けた温度計２０とでそれぞれ測定した熱延鋼板４の先端部の実際の温度に基づき、その熱延鋼板４の巻取温度（ＣＴ）の長手方向パターンを目標長手方向パターンに近づけるために必要な冷却水量を放水するように使用可能バンクの範囲内で放水するバンク１３を増減する放水パターンの修正計算を行い、その修正計算により得た放水パターンに従って三方弁１５を開状態にして、仕上圧延機出側温度計１８や中間温度計１９での温度測定箇所よりも前方（コイラー６側）のランナウトテーブルを通過する熱延鋼板４への放水を行うフィードフォワード制御や、中間温度計１９や巻取温度計２０での温度測定箇所よりも後方（仕上圧延機３側）のランナウトテーブルを通過する熱延鋼板４への放水を行うフィードバック制御を行う。

この二方弁１４および三方弁１５の制御に際しコンピュータ１６は、この実施例の制御方法では、上述したように、仮設定した放水パターンで定めた範囲の使用可能バンクを用いて冷却した場合の熱延鋼板４の巻取温度の長手方向パターンを巻取温度の目標長手方向パターンに近づけるために使用可能バンクを増減する補正計算を行う時に、熱延鋼板４毎に、上記巻取温度の目標長手方向パターンへのその熱延鋼板４の冷却に必要な最大冷却水量を計算して、その最大冷却水量の供給が必要なバンク１３のみ使用可能バンクとするように放水パターンを設定し、その放水パターンに従って、制御装置に使用可能バンクの範囲を指示する。

なお、上記最大冷却水量は、この実施例では、コンピュータ１６に前記上位のコンピュータから与えられる、製造する熱延鋼板の仕様等に応じた熱延鋼板４の圧延条件の範囲内で、圧延速度が最高かつ仕上圧延機３の出側での温度が最高の場合の、熱延鋼板４の冷却に必要な冷却水量として、ランナウトテーブルを通過する熱延鋼板４の長手方向各部の冷却水等による放熱量および相変態に伴う発熱量を示す計算式によって計算される。なお、かかる計算式の詳細は、例えば前記特許文献１等により良く知られているためここでは省略する。

これによりこの実施例の制御方法では、図３（ａ）に放水パターンで使用可能バンクとするバンク１３と開状態にする二方弁１４および三方弁１５についてハッチングで示すように、図３（ｂ）に示す従来の概ね全てのバンク１３を使用可能バンクとする放水パターンと比較して使用可能バンクの数が少なくなることから、熱延鋼板４の先端部が仕上圧延機３の最初の圧延スタンドに入る時に各使用可能バンクの二方弁１４を開状態として放水可能としてからその使用可能バンクへの熱延鋼板４の放水対象部位の通過直前に三方弁１５を開状態とするまでの間に熱延鋼板４の冷却に使用されずに閉状態の三方弁１５からピット９に流れる冷却水の量が減少する。従って、この実施例の制御方法によれば、冷却水をピット９からオーバーヘッドタンク１１に汲み上げるポンプ１０の電力使用量を削減することができる。

以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載の範囲内で適宜変更し得るものであり、例えば、目標温度は、上記実施例では巻取温度（ＣＴ）の目標長手方向パターンとして設定されているが、これに代えてあるいは加えて熱延鋼板の仕上圧延機出側での温度やランナウトテーブルの中間での温度の目標長手方向パターンを用いてもよい。また、最大冷却水量は、上記実施例では圧延速度が最高かつ仕上圧延機の出側での温度が最高の場合の熱延鋼板の冷却に必要な冷却水量として設定されているが、これに限られず例えば相変態等を考慮して、所要に応じてこれを適宜増減させてもよい。

かくして本発明の熱間圧延ラインの冷却装置の制御方法によれば、三方弁から熱延鋼板の冷却に使用されずにピットに流れる冷却水量を減らして、ピットからオーバーヘッドタンクに冷却水を汲み上げるポンプの電力使用量を削減することができる。

１加熱炉
２粗圧延機
３仕上圧延機
４熱延鋼板
５冷却装置
６コイラー
７コイル状熱延鋼板（コイル）
８ヘッダ
９ピット
１０ポンプ
１１オーバーヘッドタンク
１２冷却水配管
１３バンク
１４二方弁
１５三方弁
１６コンピュータ
１７制御装置
ＣＴ巻取温度
ＦＤＴ仕上圧延機出側温度

Claims

熱間圧延ラインにおいて、ランナウトテーブルに沿って並べて配置され、複数本ずつバンクとして纏められた複数本のヘッダから、熱間圧延されてランナウトテーブル上を搬送される熱延鋼板に冷却水を放水する冷却装置の、ランナウトテーブルの下方のピットからポンプでオーバーヘッドタンクに汲み上げられた冷却水を供給されて前記バンク単位で冷却水の放水を制御する二方弁と、その二方弁から冷却水を供給されて前記ヘッダ単位で冷却水の放水を制御するとともに閉状態ではピットに冷却水を戻す三方弁との開閉作動を制御するに際し、
前記熱延鋼板毎に、目標温度へのその熱延鋼板の冷却に必要な最大冷却水量を計算し、その最大冷却水量の供給が必要なバンクのみ前記二方弁を開状態にすることを特徴とする熱間圧延ラインの冷却装置の制御方法。
前記目標温度は、巻取温度の目標長手方向パターンとして設定されていることを特徴とする、請求項１記載の熱間圧延ラインの冷却装置の制御方法。
前記最大冷却水量は、圧延速度が最高かつ仕上圧延機の出側での温度が最高の場合の熱延鋼板の冷却に必要な冷却水量として設定されていることを特徴とする、請求項１または２記載の熱間圧延ラインの冷却装置の制御方法。