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轧制设备的节能装置

阅读：608发布：2021-03-02

IPRDB可以提供轧制设备的节能装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明的目的在于，提供如下的轧制设备的控制装置：在冷却轧材时，通过在冷却效率较高的时间点灌注冷却水从而能够减少注水量，并实现能耗的降低。包括：多个轧制机架(24)，该多个轧制机架(24)以串列式配置在轧制生产线上，对在所述轧制生产线上传送的金属材料的轧材(12)进行轧制；以及机架间冷却装置(50)，该机架间冷却装置(50)分别设置在所述多个轧制机架(24)之间，且对所传送的所述轧材灌注冷却水。所述机架间冷却装置(50)中，设定为来自位于所述轧制生产线上游侧的机架间冷却装置(50)的注水量较多，来自位于下游侧的机架间冷却装置(50)的注水量较少。，下面是轧制设备的节能装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种轧制设备的节能装置，包括：

轧制辊，该轧制辊设置在轧制机架上，且对金属材料的轧材进行轧制；

辊冷却装置，该辊冷却装置对所述轧制辊灌注冷却水；

判定单元，该判定单元对所述轧制辊是否处于未轧制所述轧材的空转状态进行判定；

轧制辊耗电量获取单元，该轧制辊耗电量获取单元在所述空转状态下，在低速旋转区域中的多个运行点，分别获取用于驱动所述轧制辊的耗电量；

泵耗电量获取单元，该泵耗电量获取单元在所述空转状态下，在所述多个运行点，分别获取用于对向所述辊冷却装置提供冷却水的泵进行驱动的耗电量；以及运行点选择单元，该运行点选择单元在所述空转状态下，在所述多个运行点中，选择出用于驱动所述轧制辊的耗电量、与用于驱动所述泵的耗电量之和最小的运行点，所述低速旋转区域是用于驱动所述轧制辊的耗电量根据所述轧制辊的转速的下降而下降，并在转速进一步下降的情况下增大的区域。

说明书全文

轧制设备的节能装置

本发明申请是国际申请号为PCT/JP2011/069571，国际申请日为2011年8月30日，进入中国国家阶段的申请号为201180073192.3，名称为“轧制设备的节能装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

[0001] 本发明涉及轧制设备的节能装置。

背景技术

[0002] 在薄板热轧或厚板轧制中，一般要对金属材料的轧材灌注冷却水，并将温度控制到所给予的目标温度。另外，由于轧制辊或用于传送的辊道辊与1000℃左右的高温轧材相接触，因此一般也要利用冷却水对轧制辊或辊道辊进行冷却。后者的冷却水不仅在薄板热轧或厚板轧制等以高温材料为对象的轧制中使用，而且还在冷轧等以常温轧材为对象的情况下使用。

[0003] 轧制设备具有冷却水的循环路径，大多情况下冷却水暂时被抽水至高处的箱体后来使用。对于水的移动，必须使用泵和驱动该泵的电动机、其驱动装置。因而，若能够减少水的循环，则能够减少泵的驱动所需的能量。

[0004] 例如，在专利文献1(日本专利特开2006-272339号公报)“轧制辊的冷却方法及装置”中，披露了在没有轧材时，使送出冷却水的泵进行低速运行的方法。现有技术文献
专利文献

[0005] 专利文献1：日本专利特开2006－272339号公报专利文献2：日本专利特开2005－313202号公报
专利文献3：日本专利特开2008－260047号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

[0006] 然而，在上述的现有温度控制、专利文献1所披露的冷却方法中，未考虑如何高效地使轧材、轧制辊、辊道辊冷却的观点。因此，冷却水的注水量较多，上述的泵的驱动所需的能量也未充分地减小。因而，不能说该节能效果是充分的。

[0007] 本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供如下的轧制设备的控制装置：在冷却轧材时，通过在冷却效率较高的时间点灌注冷却水从而能够减少注水量，并实现能耗的降低。

[0008] 另外，本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供如下的轧制设备的控制装置：在未轧制轧材、即所谓的空转状态下冷却辊道辊或轧制辊时，通过在冷却效率较高的时间点灌注冷却水从而能够减少注水量，并实现能耗的降低。解决技术问题所采用的技术方案

[0009] 为了达到上述目的，第一发明是一种轧制设备的节能装置，其特征在于，包括：多个轧制机架，该多个轧制机架以串列式配置在轧制生产线上，对在所述轧制生产线上传送的金属材料的轧材进行轧制；以及
机架间冷却装置，该机架间冷却装置分别设置在所述多个轧制机架之间，且对所传送的所述轧材灌注冷却水，
所述机架间冷却装置中，设定为来自位于所述轧制生产线上游侧的机架间冷却装置的注水量较多，来自位于下游侧的机架间冷却装置的注水量较少。

[0010] 另外，为了达到上述目的，第二发明是一种轧制设备的节能装置，其特征在于，包括：第一轧制机架，该第一轧制机架对在轧制生产线上传送的金属材料的轧材进行轧制；
第二轧制机架，该第二轧制机架配置在所述第一轧制机架的下游；
第三轧制机架，该第三轧制机架配置在所述第二轧制机架的下游；
第一机架间冷却装置，该第一机架间冷却装置设置在所述第一轧制机架和所述第二轧制机架之间，且对所传送的所述轧材灌注冷却水；
第二机架间冷却装置，该第二机架间冷却装置设置在所述第二轧制机架和所述第三轧制机架之间，且对所传送的所述轧材灌注冷却水；
使用状态切换单元，该使用状态切换单元可对所述第二轧制机架轧制所述轧材的状态、和不轧制所述轧材的状态进行切换；以及
注入部位设定单元，该注水部位设定单元在所述第一轧制机架轧制所述轧材且所述第二轧制机架不轧制所述轧材的状态下禁止来自所述第一机架间冷却装置的注水，且许可来自所述第二轧制机架间冷却装置的注水。

[0011] 另外，为了达到上述目的，第三发明是一种轧制设备的节能装置，其特征在于，包括：多个轧制机架，该多个轧制机架以串列式配置在轧制生产线上，对在所述轧制生产线上传送的金属材料的轧材进行轧制；以及
机架间冷却装置，该机架间冷却装置分别设置在所述多个轧制机架之间，且对所传送的所述轧材灌注冷却水，
所述机架间冷却装置设置在相比于其上游侧的轧制机架出口侧更靠近下游侧的轧制机架入口侧的位置。

[0012] 另外，为了达到上述目的，第四发明是一种轧制设备的节能装置，其特征在于，包括：多个注水装置，该多个注水装置配置在最终轧制机架的下游，且对所传送的轧材灌注冷却水；
限制判定单元，该限制判定单元对是否存在必须从所述多个注水装置中、连续配置的各注水装置进行注水的限制进行判定；以及
注水装置间隔设定单元，该注水装置间隔设定单元在没有所述限制的情况下，隔开一个以上的间隔地在所述多个注水装置中设定要灌注冷却水的注水装置。

[0013] 另外，为了达到上述目的，第五发明是一种轧制设备的节能装置，其特征在于，包括：辊道辊，该辊道辊设置在轧制生产线上，传送轧材；
多个注水装置，该多个注水装置向所述辊道辊灌注冷却水；
判定单元，该判定单元对所述辊道辊是否处于未传送所述轧材的空转状态进行判定；
以及
空转时注水单元，该空转时注水单元在辊道辊处于所述空转状态的情况下，使所述多个注水装置向所述辊道辊间歇性地灌注冷却水。

[0014] 另外，为了达到上述目的，第六发明是一种轧制设备的节能装置，其特征在于，包括：轧制辊，该轧制辊设置在轧制机架上，且对金属材料的轧材进行轧制；
辊冷却装置，该辊冷却装置对所述轧制辊灌注冷却水；
判定单元，该判定单元对所述轧制辊是否处于未轧制所述轧材的空转状态进行判定；
轧制辊耗电量获取单元，该轧制辊耗电量获取单元在所述空转状态下，在低速旋转区域中的多个运行点，分别获取用于驱动所述轧制辊的耗电量；
泵耗电量获取单元，该泵耗电量获取单元在所述空转状态下，在所述多个运行点，分别获取用于对向所述辊冷却装置提供冷却水的泵进行驱动的耗电量；以及
运行点选择单元，该运行点选择单元在所述空转状态下，在所述多个运行点中，选择出用于驱动所述轧制辊的耗电量、与用于驱动所述泵的耗电量之和最小的运行点。
发明效果

[0015] 根据上述发明，作为被冷却体的轧材或轧制设备(轧制辊或辊道辊)的内部热量通过热传导传递至表面，在被冷却体的表面温度升高的时间点灌注冷却水。表面温度与冷却水的温度差越大，冷却效率越高。因此，根据本发明，能够减少冷却水的注水量，能够实现用于使冷却水循环的泵等的能耗的降低。

附图说明

[0016] 图1是用于说明薄板热轧机、和以此为对象的冷却水的循环路径的概要的图。图2是用于说明被冷却体的热传导的计算方法的图。
图3是用于说明在时刻t1及时刻t2对被冷却体灌注冷却水时的被冷却体的中心温度和表面温度的温度变化的图。
图4是用于说明在时刻t1及时刻t3对被冷却体灌注冷却水时的被冷却体的中心温度和表面温度的温度变化的图。
图5是用于说明本发明的实施方式1中的特征结构的图。
图6是用于说明本发明的实施方式2中的特征结构的图。
图7是本发明的实施方式2中、控制装置所执行的控制程序的流程图。
图8是用于说明本发明的实施方式3中的特征结构的图。
图9是用于说明本发明的实施方式4中的特征结构的图。
图10是用于说明本发明的实施方式4中的其他方式的图。
图11是本发明的实施方式4中、控制装置所执行的控制程序的流程图。
图12是用于说明本发明的实施方式5中的特征结构的图。
图13是本发明的实施方式5中、控制装置所执行的控制程序的流程图。
图14是用于说明本发明的实施方式5中的其他方式的图。
图15是用于说明本发明的实施方式6中的特征结构的图。
图16是用于对关于工作辊表面的预定部分的辊表面温度的变化进行说明的图。
图17是用于说明本发明的实施方式6中的特征结构的图。
图18是本发明的实施方式6中、控制装置所执行的控制程序的流程图。

具体实施方式

[0017] 下面，参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。此外，对于各图中共同的要素附加相同的标号并省略重复的说明。

[0018] [轧制设备的基本结构]图1是用于说明轧制设备的基本结构的图。图1中，作为轧制设备的一个示例示出了薄板热轧机10、和以此为对象的冷却水的循环路径的概要。为了说明方便，图1中示出薄板热轧机，但适用本发明的轧制设备并不局限于此。本发明也可适用于构成大致相同的循环系统的厚板轧机等。另外，图1中简化示出循环系统，实际上配置有更多的箱体、凹坑、泵、电动机。

[0019] 在图1所示的薄板热轧机10的轧制生产线上游，设置有对金属材料的轧材12进行加热的加热炉14。轧材12通过辊道辊从轧制生产线上游(图1的左侧)传送至下游(图1的右侧)。在加热炉14的下游，设置有用于除去轧材12表面的氧化皮的氧化皮清除机(scale breaker)16。在氧化皮清除机16的下游设置有轧制轧材12的粗轧机18。在粗轧机18的下游设置有氧化皮清除机20。在氧化皮清除机20的下游设置有将轧材12轧制到最终板厚为止的精轧机22。

[0020] 精轧机22包括以串列式配置的多个轧制机架24。各轧制机架24包括：工作辊26，该工作辊26是一边与轧材12相接触一边进行旋转以将轧材12拉伸得较薄的轧制辊；以及支承辊28，该支承辊28用于对工作辊26的转轴方向的挠曲进行校正。工作辊26上设置有对其进行驱动的电动机及其驱动装置。支承辊28通过与工作辊26之间的摩擦，随着工作辊26的旋转而进行旋转。

[0021] 在图1所示的精轧机22的下游，设置有对精轧机出口侧的轧材12的温度(FDT：Finisher Delivery Temperature(精轧机出口温度))进行测定的精加工出口侧温度计
30。在精加工出口侧温度计30的下游，设置有输出辊道(ROT：Run Out Table)32。在ROT32的下游，设置有对卷取机前的轧材12的温度(CT：Coiling Temperature(卷取温度))进行测定的卷取温度计34。在卷取温度计34的下游，设置有呈线圈状卷取轧材12的卷取机
36。由此，薄板热轧机10从上游朝向下游，由加热炉14、粗轧机18、精轧机22、ROT32、卷取机36等构成。

[0022] 接着，对以薄板热轧机10为对象的冷却水的循环路径的概要进行说明。图1的虚线箭头表示循环的冷却水的流向。薄板热轧机10中，储存冷却水的箱体38设置在比粗轧机18、精轧机22、ROT32更高的位置。另外，在比粗轧机18、精轧机22、ROT32更低的位置，构成冷却水的回收路径，与净化·冷却处理器40相连接。净化·冷却处理器40通过配管与冷却水凹坑42相连接。冷却水凹坑42通过配管与箱体38相连接。在这些配管上设置有泵44。泵44上，设置有对其进行驱动的电动机46及其驱动装置。

[0023] 有时将用于直接灌注于轧材12以进行冷却的冷却水称为直接冷却水。另外，有时将为冷却轧制设备(例如，工作辊26、支承辊28、ROT32等)而灌注的冷却水称为间接冷却水。下面，在区分冷却水的种类时，记为直接冷却水、间接冷却水。

[0024] 在图1所示的轧制机架24的入口侧和出口侧的至少一侧设置有辊冷却装置48。对辊冷却装置48从箱体38提供冷却水，能够对工作辊26、支承辊28灌注间接冷却水。另外，在相邻的轧制机架24之间，设置有机架间冷却装置(ISC：Inter Stand Coolant)50。精轧机22的轧制机架24通常有5～7个，因此机架间冷却装置50有4～6个。对机架间冷却装置50从箱体38提供冷却水，能够对辊道辊上的轧材12灌注直接冷却水。另外，ROT32上设置有冷床52。冷床52上，设置有多个ROT注水装置54。对ROT注水装置54从箱体38提供冷却水，能够对ROT32的辊道辊上的轧材12灌注直接冷却水。

[0025] 直接冷却水、间接冷却水都在用于冷却之后回收，以进行再利用。然而，所使用的冷却水中包含铁粉等异物，或者处于高温。因此，要使冷却水暂时返回到净化·冷却处理器40。之后，为了再次作为冷却水进行使用，则使其返回至冷却水凹坑42，为了在注水时附加所期望的压力，则将其抽水至高处的箱体38，作为冷却水进行使用。对于这些水的移动，使用泵44和对其进行驱动的电动机46及其驱动装置。

[0026] 另外，图1所示的薄板热轧机10包括控制装置60。在控制装置60的输入侧，除了连接有上述的精加工出口侧温度计30、卷取温度计34以外，还连接有用于检测轧材12或轧制设备的状态的各种传感器。在控制装置60的输出侧，除了连接有上述的辊冷却装置48、机架间冷却装置50、ROT注水装置54、泵44的驱动装置、可使工作辊26的旋转速度(轧制速度)进行改变的驱动装置以外，还连接有用于控制轧材12或轧制设备的状态的各种致动器。另外，控制装置60具有根据轧材12的材质或产品规格来设定各种控制信息(例如，轧材12的目标温度)等的设定功能。

[0027] 控制装置60根据上述的各种控制信息、及各种传感器的输出，按照预定的程序使各种致动器进行动作，从而控制轧材12或轧制设备的状态。

[0028] 上述那样的轧制设备中，一般要对轧材灌注冷却水，以将其控制到所期望的温度。在对高温的轧材灌注冷却水以进行冷却的情况下，给予冷却后的目标温度，为了达到该目标温度，控制各种致动器。图1所示的薄板热轧机10中，向控制装置60给予精轧机22出口侧的轧材12的温度(FDT)的目标，控制装置60为了达到该FDT目标温度，执行精加工出口侧温度控制(FDTC：FDT控制)。FDTC的操作端是轧制速度以及设置在轧制机架24之间的机架间冷却装置50。

[0029] 另外，图1所示的薄板热轧机10中，向控制装置60给予卷取机36前的轧材12的温度(CT)的目标，控制装置60为了达到该CT目标温度，执行控制CT的卷取温度控制(CTC：CT控制)。CTC的操作端是设置在精轧机22与卷取机36之间的ROT32上的ROT注水装置
54。

[0030] [本发明的构思]接着，对于各实施方式中共同的本发明的基本想法进行说明。本发明的基本想法基于下式。(1)式是表示水冷的热传递的式子。本说明中，热传递是指被冷却体的表面与冷却水之间的热能的移动。热传导是指被冷却体的内部的热能的移动。

[0031] 【数学式1】Qw＝-hwAw(Tsurf-Tw) (1)
这里，
Qw:被冷却体的表面的热流[W]
其中，将从被冷却体夺走热量的情况设为Qw＜0。
2
hw:被冷却体与冷却水之间的热传递系数[W/mm/K]
2
Aw:被冷却体的表面积[mm]
Tsurf:被冷却体的表面温度[K]
Tw:冷却水温度[K]

[0032] 在被冷却体的温度高于冷却水的情况下，(1)式所得到的热流的绝对值较大表示被冷却体容易被冷却。由于被冷却体具有一定体积，因此若将该体积分为微小的分量，并考虑其第i个微小体积部分的温度变化Ti，则由下式表示。

[0033] 【数学式2】这里，
ρ:被冷却体的密度[kg/mm3]
CP:被冷却体的比热[J/kg/deg]
Vi:第i个微小体积[mm3]
Δt:时间变化[s]
ΣQ:热流之和。热流中，除了(1)式的Qw以外，还存在由辐射、空气冷却对流、热传导所引起的分量等，应对它们全部进行考虑。其中，将从被冷却体夺走热量的情况设为Q＜0。

[0034] 这里，图2中示出在被冷却体的厚度方向上一分为五的示例。从上表面依次标注1、···、5的编号，一般地将其表示为第i个。在用于热量计算的差分法(解微分方程式的数值分析的方法中的一种)中，一般而言，用图2的下图所示的节点(点)来表示图2的上图所示的分割后的微小体积，将节点间的热量的进出如(2)式那样来表述。本发明的说明中，也采用这一方法。

[0035] 由(1)式(2)式可知，由于作为被冷却体的物性值的密度、比热、及微小体积无法改变，因此为了降低被冷却体的温度，只要增大ΣQ即可。因此考虑下述方法。(A)增大被冷却体的表面温度Tsurf与冷却水的温度Tw之差。
(B)增大被冷却体与冷却水之间的热传递系数hw。
(C)增大被冷却体的表面积Aw。

[0036] 关于(B)，已知取决于表面温度、以及附着于金属材料表面的氧化膜等表面状态。关于(C)，在被冷却体的表面不平滑的情况下，表面积变大。然而(B)(C)都不是可控制的量。

[0037] (A)中，冷却水的温度如上述图1中说明的那样，由于是作为冷却处理器的结果来实现冷却水的温度，因此并非能够容易地改变。然而，被冷却体的表面温度则可想办法来改变。

[0038] 在对被冷却体取单位长度、单位宽度的情况下，必然存在厚度，在厚度方向上具有温度分布。由于一般先从表面进行冷却，因此在厚度方向的内部，具有高于表面的温度。内部热量传出到表面取决于被冷却体的热传导。热传导由作为一种物性值的热传导率(与热传递不同的物性值)来表示。

[0039] 为了提高被冷却体的表面温度，需要通过冷却后隔开一定时间来自内部高温部分的热传导，来等待热量传递至表面。

[0040] 下面，被冷却体存在是利用轧机接受加工的金属材料即轧材的情况、以及是轧制辊等轧制设备的情况。

[0041] 本发明中，基于上述考虑，在被冷却体是金属材料的情况下，决定灌注冷却水的时间点，以利用来自其内部的热量来提高表面温度。通过在该时间点进行注水，从而提高冷却效率，并提高节能效果。

[0042] 另外，本发明中，在被冷却体是轧制设备的情况下，在未进行轧制加工或未传送轧材的状态即所谓的空转状态下，决定灌注冷却水的时间点，以利用来自轧制设备内部的热量来提高表面温度。通过在该时间点进行注水，从而提高冷却效率，并提高节能效果。

[0043] 使用图3和图4来说明结合了上述想法时的冷却方法。图3及图4中，被冷却体以时刻t1的状态、时刻t2的状态、时刻t3的状态的顺序，在直线上或在旋转方向上移动。图3表示在时刻t1及时刻t2对被冷却体灌注冷却水时的被冷却体的中心温度(节点3)和表面温度(节点1)的温度变化。图4表示在时刻t1及时刻t3对被冷却体灌注冷却水时的被冷却体的中心温度(节点3)和表面温度(节点1)的温度变化。

[0044] 如图3所示，在利用冷却水对被冷却体进行冷却的情况下，在时刻t1刚进行注水之后，被冷却体的表面温度急剧下降。图3中，由于在紧接着时刻t1之后的时刻t2的时间点灌注冷却水，因此被冷却体在内部所具有的热量充分传出到表面之前就得到了冷却。因此，(1)式的热流变小，冷却效率不佳。

[0045] 另一方面，如图4所示，在时刻t1进行注水之后、在时刻t2不进行注水的情况下，被冷却体内部的热量会传出到表面，因此表面温度变高。在图4所示的时刻t3的时间点，与图3所示的时刻t2的时间点相比，被冷却体的表面温度升高。因此，若在图4所示的时刻t3的时间点进行注水，则(1)式的热流变大，冷却效率变高。

[0046] 下面，对基于上述的本发明的基本想法的各实施方式进行说明。实施方式1至4中，对被冷却体是轧材12的情况进行说明。特别是，实施方式1至3中，对由机架间冷却装置50实施的对轧材12的冷却进行说明。实施方式4中，对由ROT注水装置54实施的对轧材的冷却进行说明。
实施方式5中，对被冷却体是辊道辊的情况进行说明。
实施方式6中，对被冷却体是轧制辊的情况进行说明。

[0047] 实施方式1.现有的FDTC中，在操作机架间冷却装置50的情况下，不考虑冷却效率及节能效果地，来决定用于控制到FDT目标温度的来自机架间冷却装置50的注水量。与此不同的是，本发明的实施方式1通过在由机架间冷却装置对轧材进行冷却时，在冷却效率较高的时间点灌注冷却水，从而可减少注水量，实现用于冷却水循环的能耗的降低。

[0048] 图5是用于说明本发明的实施方式1中的特征结构的图。图5是图1所示的精轧机22的放大图。在精轧机22上，以串列式设置有多个轧制机架24a～24d。图5中，轧材12从左往右轧制。在各轧制机架之间，设置有机架间冷却装置(ISC)50a～50c，对所传送的轧材12灌注直接冷却水。因此，轧材12在朝右侧(下游侧)传送的过程中温度下降。轧材12的表面温度较高的是左侧(上游侧)，此时从机架间冷却装置50注水以降低温度的话，相同水量的情况下冷却效率较高。

[0049] 下面的各图的说明中，在不特别区分轧制机架24a～24d的情况下，简单记为轧制机架24。在不特别区分机架间冷却装置50a～50c的情况下，记为机架间冷却装置50。另外，这些装置的数量并不局限于各图所示的数量。

[0050] 本实施方式中，鉴于上述冷却效率，设为上游侧来自机架间冷却装置50的注水量较多，下游侧较少。即，本实施方式中，控制装置60在满足根据轧材12的材质等所决定的FDT目标温度的控制范围之内，设定为来自位于轧制生产线上游的机架间冷却装置50的注水量较多，来自位于下游的机架间冷却装置50的注水量较少。图5中，从机架间冷却装置朝向轧材的箭头表示冷却水的流向，箭头的粗细表示流量的大小。如图5所示，控制装置60设定为来自位于上游的机架间冷却装置50a的注水量最多，来自配置于下游的机架间冷却装置50b、50c的注水量较少。

[0051] 根据这种结构，与将来自所有机架间冷却装置50的水量设为恒定的情况相比，能够减小将轧材冷却至FDT目标温度所需的冷却水流量。由此，通过提高冷却效率，并减小注水量，从而能够减少用于冷却水循环的泵等的电量。因此，能够减少轧制中的能耗。

[0052] 实施方式2.图6是用于说明本发明的实施方式2中的特征结构的图。图6是图1所示的精轧机22的放大图。在精轧机22上，以串列式设置有多个轧制机架24。在下述说明中，将多个轧制机架24从轧制生产线上游侧依次记为第一轧制机架24a、第二轧制机架24b、第三轧制机架
24c、···。这里为了方便说明，将位于精轧机22的最上游的轧制机架24作为第一轧制机架24a，但本发明并不局限于此。例如，也可将位于最上游以外的轧制机架24作为第一轧制机架24a。在第一轧制机架24a上设置有工作辊26a，在第二轧制机架24b上设置有工作辊26b，在第三轧制机架24c上设置有工作辊26c。下面的说明中，在不特别区分工作辊
26a～26c的情况下，简单记为工作辊26。

[0053] 各轧制机架24可对使工作辊26与轧材12相接触、用于轧制的运行模式；以及不使工作辊26与轧材12相接触、不用于轧制的运行模式进行切换。使各轧制机架24以哪一个运行模式进行动作，由控制装置60根据轧材12的材质或产品规格等来决定。另外，在相邻的轧制机架24之间，设置有机架间冷却装置(ISC)50。图6中，在第一轧制机架24a与第二轧制机架24b之间设置有第一机架间冷却装置50a，在第二轧制机架24b与第三轧制机架24c之间设置有第二机架间冷却装置50b。

[0054] 图6中表示的是对第二轧制机架24b进行虚设、即不用于轧制的运行模式的情况。虚设的轧制机架可以为任意轧制机架，这里设为第二轧制机架24b。轧材12在由轧制机架
24a进行轧制的情况下，其热量也会被工作辊26a耗散。因此，在刚离开轧制机架24a之后，轧材12的表面温度会下降。由于热量恢复效应，随着前进至轧制机架24b、24c，表面温度会变高。因而，相比于第一机架间冷却装置50a，使用第二机架间冷却装置50b在相同注水量的情况下冷却效果更高。

[0055] 因此，本实施方式中，在第一轧制机架24a用于轧制、且第二轧制机架24b不用于轧制的状态下，不从第一机架间冷却装置50a灌注冷却水，而从第二机架间冷却装置50b灌注冷却水。

[0056] 图7是为了实现上述动作而由控制装置60执行的控制程序的流程图。作为前提，控制装置60能够根据轧材12的材质或产品规格，来决定是将所有轧制机架用于轧制，还是将一部分用于轧制。这里，在将轧制机架24a或24b的某一个用于轧制的情况下，将轧制机架24a用于轧制。另外，执行FDTC，图7所示的程序在能够达到FDT目标温度的控制范围内执行。

[0057] 图7所示的程序中，首先判定是否为第一轧制机架24a用于轧制的运行模式(步骤S100)。在是第一轧制机架24a用于轧制的运行模式的情况下，接下来判定是否为第二轧制机架24b不用于轧制的运行模式(步骤S110)。在是第二轧制机架24b不用于轧制的运行模式的情况下，控制装置60禁止从第一机架间冷却装置50a向轧材12注水(步骤S120)。同时，控制装置60许可从第二机架间冷却装置50b向轧材12注水(步骤S130)。

[0058] 另一方面，在步骤S110的处理中，在是第二轧制机架24b用于轧制的运行模式的情况下，接下来，控制装置60许可从第一机架间冷却装置50a向轧材12注水、以及从第二机架间冷却装置50b向轧材12注水这两者(步骤S140－S150)。

[0059] 根据这种结构，在存在不用于轧制的轧制机架的情况下，由于能够在冷却效率较高的时间点进行注水，因此能够减小将轧材冷却至FDT目标温度所需的冷却水流量。由此，通过提高冷却效率，并减小注水量，从而能够减少用于冷却水循环的泵等的电量。因此，能够减少轧制中的能耗。

[0060] 此外，也可对上述的实施方式1的结构应用实施方式2的控制。即，控制装置60也可还包括注水比例设定单元，该注水比例设定单元在第一轧制机架24a及第二轧制机架24b轧制轧材12的状态下，许可来自第一机架间冷却装置50a及第二机架间冷却装置50b的注水，并且将来自第二机架间冷却装置50b的注水量设定为比来自第一机架间冷却装置
50a的注水量要少。

[0061] 实施方式3.图8是用于说明本发明的实施方式3中的特征结构的图。图8是图1所示的精轧机22的放大图。图8所示的结构与图5或图6所述的结构基本相同，但在对机架间冷却装置50的配置进行改善这一点上不同。例如，在轧材12由轧制机架24a进行轧制的情况下，其热量也会被工作辊26a耗散。因此，在刚离开轧制机架24a之后，轧材12的表面温度会下降。
若在与工作辊26a相接触而下降的轧材12的表面温度因热量恢复而上升之后进行注水，则能够提高冷却效率。

[0062] 因此，本实施方式中，将机架间冷却装置50a设置在相比于其上游侧的轧制机架24a出口侧更靠近下游侧的轧制机架24b入口侧的位置。对于其他机架间冷却装置50也相同。

[0063] 如图5及图6所示，一般而言，机架间冷却装置50设置在轧制机架24的出口侧之后不远处(其下游不远处)，但本实施方式中，机架间冷却装置50设置在下游侧的轧制机架24入口侧。由于在与工作辊26相接触而下降的轧材12的表面温度因热量恢复而上升之后灌注冷却水，因此能够提高冷却效率。通过提高冷却效率，从而能够减小注水量，能够减少用于冷却水循环的泵等的电量。因此，能够减少轧制中的能耗。

[0064] 此外，也可对上述的实施方式1或实施方式2的结构应用实施方式3的结构。即，也可在实施方式1或实施方式2的结构中，将各机架间冷却装置50设置在比其上游侧的轧制机架24出口侧更靠近下游侧的轧制机架24入口侧的位置。

[0065] 实施方式4.CTC中，在操作ROT32的ROT注水装置54的情况下，有时轧材12的冷却模式根据确保强度或延展性等材质的观点来决定。例如，有在ROT32的上游侧进行注水冷却的前级冷却、或在下游侧进行注水的后级冷却等。在所谓的材质严格材料中，需要管理冷却模式并对冷却中途的温度历史也进行控制，但材质规格不严格的情况也较多。在这种情况下，以往仅对作为ROT32的出口侧温度的CT的目标值进行管理。与此不同的是，本实施方式中，通过在由ROT注水装置54对非材质严格材料进行冷却时，在冷却效率较高的时间点灌注冷却水，从而可减少注水量，实现用于冷却水循环的能耗的降低。

[0066] 图9是用于说明本发明的实施方式4中的特征结构的图。图9是图1所示的ROT32的放大图。ROT32上，多个ROT注水装置54a、54b、54c、···从精轧机22的最终轧制机架24的出口侧，朝向卷取机36(图9中省略图示)连续地配置。下面的说明中，在不特别区分ROT注水装置54a、54b、54c、···的情况下，简单记为ROT注水装置54。

[0067] 操作上述的机架间冷却装置50，以使上述FDTC中由精加工出口侧温度计30测量到的温度与目标值(FDT目标温度)相一致。操作ROT注水装置54，以使CTC中由卷取温度计34测量到的温度与目标值(CT目标温度)相一致。然而，由CTC进行的ROT注水装置54的操作方法中，例如若ROT注水装置54a、54b、54c、54d、54e、···这样连续地注水，则轧材12的表面温度不会因热量恢复而完全上升，54b、54c、···这样连续时的冷却水的冷却效果变小。

[0068] 因此，本实施方式中，隔开一个以上的间隔在连续的多个ROT注水装置54中设定灌注冷却水的ROT注水装置54。

[0069] 如图9所示，通过如ROT注水装置54a、54c、54e、···这样隔开间隔地进行冷却，从而在54a至54c之间热量恢复，轧材12的表面温度上升，在相同水量的情况下冷却效果提高。图10是表示本发明的实施方式4中的其他方式的图。而且，如图10所示，若如ROT注水装置54a、54d、···这样隔开间隔，则冷却效率进一步提高。

[0070] 在实际的利用冷却装置所进行的实验中，若将54a、54b、54c、···这样连续注水时的冷却效率设为1，则如图9那样54a、54c、54e、···这样隔开一个冷却装置的情况下冷却效率为1.5，如图10那样54a、54d、···这样隔开两个冷却装置的情况下冷却效率为1.8。其中，在轧材12的材质上，存在必须从连续配置的各ROT注水装置54灌注冷却水等限制的情况下，相比于节能需要优先考虑品质。

[0071] 图11是为了实现上述动作而由控制装置60执行的控制程序的流程图。图7所示的程序中，首先，控制装置60判定是否设定有必须从连续配置的各ROT注水装置54a、54b、54c、···灌注冷却水等限制(步骤S200)。控制装置60在轧制设备开始工作时，根据轧材12的材质等来设定限制设定标记。例如，在轧材12为材质严格材料的情况下，将限制设定标记设定为开。步骤S200中，能够根据限制设定标记的开/关状态，判定是否有上述限制。

[0072] 在设定有必须从连续配置的各ROT注水装置54灌注冷却水的限制的情况下，接下来，控制装置60设定成使得从连续配置的各ROT注水装置54灌注冷却水(步骤S210)。

[0073] 另一方面，步骤S200中，在判定为未设定上述限制的情况下，接下来，控制装置60隔开一个以上的间隔在各ROT注水装置54中设定用于冷却的ROT注水装置(步骤S220)。

[0074] 根据这种结构，在轧材12不是材质严格材料的情况下，能够减少将轧材12冷却到CT目标温度所需的冷却水流量。由此，通过提高冷却效率，并减小注水量，从而能够减少用于冷却水循环的泵等的电量。因此，能够减少轧制中的能耗。

[0075] 实施方式5.实施方式5中，对冷却辊道辊的控制进行说明。对传送高温轧材的辊道辊灌注间接冷却水来进行冷却，以防止辊的温度变高而发生变形等。确实，在传送轧材的状态下，需要一直注水。然而，在不传送轧材即所谓的空转状态的情况下，以往也以一定的水量进行冷却，而不考虑如何高效地对辊进行冷却。与此不同的是，本实施方式的控制中，通过在空转状态下，在冷却效率较高的时间点对ROT注水装置54灌注间接冷却水，从而可减少注水量，实现用于冷却水循环的能耗的降低。

[0076] 图12是用于说明本发明的实施方式5中的特征结构的图。图12是图1所示的ROT32的放大图。图12所示的结构与图9、图10所述的结构基本相同，但图12中，进一步示出了用于将轧材12从轧制生产线的上游侧(图12的左侧)朝下游侧(图12的右侧)传送的辊道辊62。此外，图12表示辊道辊62不传送轧材12的空转状态。ROT32上，设置有多个用于传送轧材12的辊道辊62。另外，ROT注水装置54配置成在轧材12未在辊道辊62上传送的状态下，可向辊道辊62灌注冷却水。

[0077] 控制装置60在传送高温轧材12时，为了保护辊道辊62自身、以及不对下次冷却的轧材12的温度产生影响，有时在轧材12通过之后，从ROT注水装置54一起注水，来冷却辊道辊62。此时，例如，并非使从ROT注水装置54一起注水的时间设为持续5秒钟，而是首先在2秒钟内一起注水，停止n秒钟，再在2秒钟内一起注水。该方法如下：在停止n秒钟的期间内，储存在辊内部的热量传出到辊表面，表面温度上升，通过对其进行注水，从而冷却效率提高，其结果是使总注水时间从5秒减少为4秒。此外，设为一边观察直到下一个轧材到来为止的时间，一边尽可能地将停止的n秒钟取得较长。

[0078] 即，本实施方式中，在辊道辊62处于未传送轧材的空转状态的情况下，使各ROT注水装置54向辊道辊62间歇性地灌注冷却水。

[0079] 图13是为了实现上述动作而由控制装置60执行的控制程序的流程图。图13所示的程序中，首先，判定是否处于辊道辊62上未传送轧材12的空转状态(步骤S300)。

[0080] 在处于辊道辊62未传送轧材12的空转状态的情况下，控制装置60使各ROT注水装置54间歇性地灌注冷却水(步骤S310)。具体而言，如上所述，首先一起注水2秒钟，停止n秒钟，再一起注水2秒钟。

[0081] 另一方面，在不是空转状态的情况下，即处于辊道辊正传送轧材12的状态的情况下，控制装置60使ROT注水装置54一直灌注冷却水(步骤S320)。

[0082] 图14是用于说明本发明的实施方式5中的其他方式的图。一般在轧制生产线上，不仅设置有图12所示的ROT32，而且还在较多的地方设置有用于传送材料的辊道辊64。图14是对其进行一般化描述的图，在辊道辊64之间配置有辊道辊冷却装置66，在传送轧材的过程中以及在对轧材进行了传送之后的一定期间内，通过从辊道辊冷却装置66进行注水，来冷却辊道辊64。辊道辊冷却装置66与控制装置60的输出侧相连接。

[0083] 在这种情况下，也与图12相同，在对轧材12进行了传送之后，并非持续进行注水，而是通过隔开一定时间对注水以及不注水进行重复，从而提高冷却效率。此外，由于在传送轧材12的过程中从轧材接受的热量较大，因此一直灌注冷却水。

[0084] 根据本实施方式的结构，在辊道辊62或64未传送轧材12的情况下，能够减少冷却辊道辊62、64所需的冷却水流量。由此，通过提高冷却效率，并减小注水量，从而能够减少用于冷却水循环的泵等的电量。因此，能够减少轧制中的能耗。

[0085] 实施方式6.实施方式6中，对轧制辊的冷却控制进行说明。一般而言，在利用轧制辊来轧制高温轧材的情况下，由于来自轧材的热量而导致辊温度上升，并引起热膨胀，因此为了抑制热膨胀以及保护辊，要对辊进行冷却。在轧制的过程中，需要一直灌注冷却水。另一方面，在不进行轧制即所谓的空转状态下，也有时会根据轧制间隔来增减冷却水的注水量。

[0086] 本发明的实施方式6中，在空转状态下，在考虑用于冷却至轧制辊的温度上限以内的冷却水量的限制的同时，决定轧制辊的转速和轧制辊的冷却水量，以使得用于旋转轧制辊的能耗、与用于冷却轧制辊的冷却水灌注所需的能耗之和最小。为了使存在于轧制辊内部的热量容易传出到表面，使辊缓慢旋转，对于隔开由冷却水进行冷却的时间间隔、以及辊的旋转速度的效率进行适当的分配。

[0087] 图15是用于说明本发明的实施方式6中的特征结构的图。图15是图1所示的轧制机架24的放大图。轧制机架24如上所述，包括作为轧制辊的工作辊(WR：Work Roll)26、支承辊(BUR：Back Up Roll)28、以及辊冷却装置48。辊冷却装置48分别设置在轧制机架24的入口侧、出口侧。具体而言，辊冷却装置48由对工作辊26灌注间接冷却水的WR冷却装置48a、以及对支承辊28灌注间接冷却水的BUR冷却装置48b构成。下面的说明中，在不特别区分冷却装置48a、48b的情况下，简单称为辊冷却装置48。另外，将从辊冷却装置48灌注的间接冷却水也称为辊冷却水。

[0088] 图16是用于对工作辊26表面的预定部分中的辊表面温度的变化进行说明的图。如图15所示，对工作辊26从设置于两个部位的WR冷却装置48a进行注水。因此，上述预定部分在辊旋转一周时冷却两次。图16的上图示出工作辊26低速旋转时冷却水打到工作辊26的时间和辊表面温度的变化的概要。图16的下图示出工作辊26高速旋转时冷却水打到工作辊26的时间和辊表面温度的变化的概要。

[0089] 如图16所示，低速旋转时，与高速旋转时相比冷却水打到辊表面的时间变长，到下一次冷却水打到表面为止的时间也变长。因此，能够使工作辊内部具有的热量传出到表面的时间变得充裕。其结果是，辊表面温度变高，能够更高效地进行冷却。

[0090] 图17是用于说明本发明的实施方式6中的特征结构的图。根据图16的上述说明，虽然优选低速旋转，但也要考虑使辊旋转的电动机的效率、辊机械系统的损耗量等，并非越是低速越节能。图17是简单地说明辊的转速与耗电之间的关系的图。一般而言，若电动机的转速小则效率差，此外在与电动机结合的辊机械系统中轴承是油脂等固体油脂的情况下，低速旋转中粘附性所造成的阻力变大。因此有时会得到图17所示的耗电曲线。此时在点A、B、C的条件下，对驱动辊的电动机的耗电量、以及分别在三点下提供辊冷却水的泵的电量进行预测计算，从点A、B、C中的某一点中选择出驱动辊的电动机的耗电量与提供辊冷却水的泵的耗电量之和最小时的运行点，在该点进行运行。

[0091] 图18是为了实现上述动作而由控制装置60执行的控制程序的流程图。图18所示的程序中，首先，判定是否处于作为轧制辊的工作辊26未轧制轧材12的空转状态(步骤S400)。

[0092] 在处于工作辊26未轧制轧材12的空转状态的情况下，控制装置60使工作辊26在低旋转区域中运行。此外，在低旋转区域中的多个运行点(例如，图17中由点A、B、C所示的三个不同的辊转速)下，对驱动工作辊26的电动机的耗电量、以及对提供辊冷却水的泵进行驱动的电动机的耗电量进行计算(步骤S410)。此外，也可预先对多个运行点下的上述电量进行测量并存储。

[0093] 接下来，控制装置60选择出驱动工作辊26的电动机的耗电量、与提供辊冷却水的泵的耗电量之和最小的运行点(步骤S420)。之后，控制装置60在所选择出的运行点(辊转速)下使工作辊26进行动作。

[0094] 另一方面，步骤S400中，在判定为不处于空转状态的情况下，控制装置60一直灌注辊冷却装置48所需的水量的冷却水(步骤S430)。S

[0095] 根据这种结构，在轧制辊未轧制轧材的情况下，能够在提高冷却效率的同时，使驱动轧制辊的电动机的耗电量、与对提供辊冷却水的泵进行驱动的电动机的耗电量之和最小。由于能够将使轧制辊旋转的能量也考虑在内来进行高效的冷却，因此能够减少总能耗。标号说明

[0096] 10 薄板热轧机12 轧材
14 加热炉
16、20 氧化皮清除机
18 粗轧机
22 精轧机
24、24a－24d 轧制机架
26、26a－26d 工作辊
28 支承辊
30 精加工出口侧温度计
32 输出辊道(ROT：Run Out Table)
34 卷取温度计
36 卷取机
38 箱体
40 净化·冷却处理器
42 冷却水凹坑
44 泵
46 电动机
48 辊冷却装置
48a WR冷却装置
48b BUR冷却装置
50、50a－50c 机架间冷却装置(ISC)
52 冷床
54、54a－54e ROT注水装置
60 控制装置
62、64 辊道辊
66 辊道辊冷却装置

标题	发布/更新时间	阅读量
轧制站和轧制厂-专利编号CN104884181A	2020-05-12	613
铝轧制油精馏工艺-专利编号CN101113384A	2020-05-11	615
铝轧制油精馏装置-专利编号CN100558860C	2020-05-11	331
铝轧制油精馏装置的运行控制方法-专利编号CN101108980A	2020-05-13	526
楔横轧精密轧制工艺-专利编号CN1326822A	2020-05-12	715
铝轧制油雾的回收工艺-专利编号CN101279179A	2020-05-12	902
铝轧制油雾回收系统的开车控制方法-专利编号CN104679038B	2020-05-13	438
铝轧制油雾的回收工艺-专利编号CN101279179B	2020-05-11	124
铝轧制油精馏装置-专利编号CN101108979A	2020-05-11	194
包含轧制铝合金的热交换器-专利编号CN109072357A	2020-05-13	445

轧制设备的节能装置

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