扬水泵的速度控制装置
阅读说明：本技术 扬水泵的速度控制装置 (Speed control device of lift pump ) 是由 尾坂侑香 于 2019-02-04 设计创作，主要内容包括：本发明的实施方式提供一种扬水泵的速度控制装置,具备：数据收集部,收集对轧制的第1被轧制材设定的,设定向上述第1被轧制材的前端注水的冷却水的流量的第1数据以及设定于上述第1被轧制材的包含上述第1被轧制材的输送速度的模式的第2数据；第1计算部,基于上述第1数据以及上述第2数据,计算向上述第1被轧制材注水的冷却水的预想值即第1预测注水量；以及第2计算部,基于上述第1预测注水量和上述扬水泵的速度相对于上述扬水泵能够汲取的流量的特性数据,计算向驱动上述扬水泵的逆变器装置供给的速度指令值。(An embodiment of the present invention provides a speed control device for a lift pump, including: a data collection unit that collects 1 st data set for a 1 st rolled material to be rolled, the 1 st data setting a flow rate of cooling water to be supplied to a tip of the 1 st rolled material, and 2 nd data set for a mode including a feed speed of the 1 st rolled material for the 1 st rolled material; a 1 st calculation unit that calculates a 1 st predicted water injection amount, which is an expected value of the cooling water to be injected into the 1 st material to be rolled, based on the 1 st data and the 2 nd data; and a 2 nd calculation unit that calculates a speed command value to be supplied to an inverter device that drives the lift pump, based on the 1 st predicted water injection amount and characteristic data of the speed of the lift pump with respect to a flow rate that can be drawn by the lift pump.)
技术领域
本发明的实施方式涉及向轧制线供给冷却水的扬水泵的速度控制装置。
背景技术
轧制线具有输出辊道。输出辊道是在将材料轧制至规定的产品厚度之后，以满足所期望的产品品质的方式对被轧制材进行冷却的设备。输出辊具有高水位槽，高水位槽设置在轧制线的上方。通过来自高水位槽的冷却水的注水，来冷却被轧制材。通过适当设定对从高水位槽供给的冷却水进行喷出的多个喷嘴的开闭状态，来控制被轧制材的冷却模式。
扬水泵向高水位槽供给冷却水，因此从地下的水窖汲取冷却水而向高水位槽供给。当超过高水位槽的容量地汲取水时，高水位槽溢出。溢出的冷却水与被用于冷却之后的水一起被送至水处理装置。冷却水在通过水处理装置进行了规定的净化处理等之后，由冷却塔冷却而再次汇集于水窖。
向被轧制材注入的冷却水的流量，会对被轧制材的最终产品的品质产生影响。使用预先设定的模型来计算向被轧制材注水的冷却水的流量。通过高水位槽中所储水的冷却水的水位与喷嘴的设置高度之差，产生冷却水的水压。冷却水的注水量通过阀的开闭来设定。为了实现所需要的冷却量，扬水泵被设定为，常时汲取足够的冷却水，而维持高水位槽的溢出状态或者接近于溢出的水位。
以往，扬水泵通过直接连结商用电源而被驱动，常时向高水位槽扬水一定量的冷却水。另一方面，向输出辊道中的被轧制材的注入量，根据轧制状态、被轧制材的材料种类而变化。当无论被轧制材在输出辊道上流动的情况下、还是不流动的情况下，都驱动扬水泵而进行扬水时，扬水流量变得过大，扬水泵的驱动电力变得浪费。
另外，根据被轧制材的不同，也有时所要求的注水量较少。在这样的情况下，当与注水量无关地驱动扬水泵而进行扬水时，扬水流量变得过大，扬水泵的驱动电力变得浪费。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2011/092851号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1中公开了如下技术：通过预测冷却水的使用状况并控制由扬水泵汲取的冷却水的流量，由此抑制扬水泵的消耗电力。然而，在专利文献1的技术中，在对冷却水的使用状况进行预测的预测周期的期间内，高水位槽的水位在上限值与下限值之间推移。因此，高水位槽的水位常时变动。因此，在预测周期中，对被轧制材进行冷却的冷却水的压力变化。
本发明的实施方式是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于提供一种扬水泵的速度控制装置，在将高水位槽的水位维持为溢出状态的同时，抑制不需要的冷却水的汲取而使轧制线节能化。
用于解决课题的手段
根据本发明的实施方式，提供一种速度控制装置，控制扬水泵的速度，该扬水泵向设置于比被轧制材靠上方的高水位槽汲取用于向通过了多个轧机的上述被轧制材喷出的冷却水。该速度控制装置具备：数据收集部，收集对进行轧制的第1被轧制材设定的第1数据以及第2数据，该第1数据设定向上述第1被轧制材的单位长度的材料即切割板注水的冷却水的流量，该第2数据包含对上述第1被轧制材设定的上述第1被轧制材的输送速度的模式；第1计算部，基于上述第1数据以及上述第2数据，计算向上述第1被轧制材注水的冷却水的预想值即第1预测注水量；以及第2计算部，基于与上述第1预测注水量以及上述扬水泵的排出流量相对的上述扬水泵的速度的特性数据，计算向驱动上述扬水泵的逆变器装置供给的速度指令值。上述第1计算部设定为，根据上述第2数据的大小来增加上述第1预测注水量。上述第2计算部根据上述第1预测注水量的增加而将上述速度指令值设定为较大的值。
发明的效果
根据本发明的实施方式，实现一种扬水泵的速度控制装置，在将高水位槽的水位维持为溢出状态的同时，抑制不需要的冷却水的汲取而使轧制线节能化。
附图说明
图1是例示热轧线的示意性的构成图。
图2是例示输出辊道的冷却水的循环系统的示意性的构成图。
图3是例示实施方式的扬水泵的速度控制装置的框图。
图4是示意性地表示扬水泵的速度对流量特性的曲线图。
图5是用于说明实施方式的扬水泵的速度控制装置的动作的示意性的时序图。
图6是用于说明实施方式的扬水泵的速度控制装置的动作的示意性的时序图。
图7是用于说明实施方式的扬水泵的速度控制装置的动作的示意性的时序图。
图8是用于说明实施方式的扬水泵的速度控制装置的动作的流程图的例子。
图9是用于说明在实施方式的变形例的扬水泵的速度控制装置中连续输送被轧制材的情况下的动作的示意性的时序图。
图10是用于说明在实施方式的变形例的扬水泵的速度控制装置中连续输送被轧制材的情况下的动作的示意性的时序图。
图11是用于说明在实施方式的变形例的扬水泵的速度控制装置中连续输送被轧制材的情况下的动作的示意性的时序图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的各实施方式进行说明。
另外，附图是示意性或概念性的图，各部分的厚度与宽度之间的关系、部分间的大小比率等不一定与现实情况相同。另外，即使在表示相同部分的情况下，有时也根据附图而将彼此的尺寸、比率不同地表示。
另外，在本申请说明书和各图中，对于与在已出现的图中叙述过的要素相同的要素赋予相同的符号而适当省略详细的说明。
以下，主要对热轧线的情况进行说明，但本发明的实施方式不限于热轧线，能够应用于具有厚板轧制线等对材料直接泼水而进行冷却的设备的所有轧制工序。
＜轧制线的构成＞
图1是例示热轧线的示意性的构成图。
如图1所示，热轧线100包括加热炉1、粗轧前氧化皮除去装置(Hydraulic ScaleBreaker：HSB)2、粗轧机3、精轧前氧化皮除去装置(Finishing Scale Breaker：FSB)4、精轧机5、输出辊道(Run Out Table：ROT)6、以及地下卷取机7。被轧制材200a～200c从加热炉1朝向地下卷取机7输送。在图1中，被轧制材200a～200c从左向右输送。在后述的图2中也相同。
从加热炉1拉出的被轧制材200a通过HSB2。通过HSB2的高压水除去被轧制材200a的表面上形成的氧化膜。被轧制材200a由粗轧机3按照多个道次进行轧制。由粗轧机3轧制至一定程度的厚度的被轧制材200b通过FSB4。通过FSB4的高压水再次去除被轧制材200b的表面上形成的氧化膜。
之后，被轧制材200b被输送到精轧机5。精轧机5包括多级的轧机架5a～5g，被轧制材200b通过各轧机架5a～5g，而被轧制至期望的产品厚度。在该例子中示出了7级轧机架的情况，但例如在6级轧机架中也同样地进行轧制。
ROT6包括高水位槽6a、喷射阀6b、6c以及辊道辊6d。ROT6中的至少喷射阀6b、6c以及辊道辊6d设置在精轧机5的最终级的轧机架5g与地下卷取机7之间。
高水位槽6a设置在比在辊道辊6d上输送的被轧制材200c高的位置。被轧制成期望的厚度的被轧制材200c，通过ROT6而被冷却水冷却，以便具有所希望的产品品质。被冷却的被轧制材200c由地下卷取机7卷取。
＜输出辊道(ROT)的构成＞
对ROT6的设备构成进行说明。
图2是例示输出辊道的冷却水的循环系统的示意性的构成图。
高水位槽6a对用于冷却被轧制材200c的冷却水进行储水。喷射阀6b、6c均设置在比高水位槽6a靠下方的位置。喷射阀6b、6c通过由于与设置在上方的高水位槽6a之间的高度差而产生的压力来喷出冷却水。
沿着被轧制材200c的输送方向分别设置有多个喷射阀6b、6c。沿着与被轧制材200c的输送方向正交的方向(被轧制材200c的宽度方向)分别设置有多个喷射阀6b、6c。
喷射阀6b设置在被轧制材200c的上方，使喷出口朝向下方。喷射阀6b向被轧制材200c的上表面喷出冷却水。喷射阀6c设置在被轧制材200c的下方，使喷出口朝向上方。喷射阀6c向被轧制材200c的下表面喷出冷却水。
多个喷射阀6b、6c分别通过可编程控制器来设定其开闭，以便成为由后述的卷取温度控制装置设定的流量。
辊道辊6d被配置为，形成所输送的被轧制材200c的输送面即轧制线。辊道辊6d的旋转轴为，与包含轧制线的平面平行，且在与被轧制材200c的输送方向大致垂直的方向上延伸。沿着输送方向以各自的旋转轴大致平行的方式配置有多个辊道辊6d。通过辊道辊6d进行旋转，由此被轧制材200c被从轧机架5g的出侧朝向地下卷取机7输送。
通过扬水泵9从水窖8向高水位槽6a汲取冷却水。水窖8例如设置在设置有热轧线100的工厂的地下。扬水泵9由电动机10驱动。后述的逆变器装置通过经由电动机10对扬水泵9进行速度控制，由此对扬水泵9汲取的冷却水的流量进行控制。本实施方式的扬水泵的速度控制装置将速度指令值向对扬水泵9及电动机10进行速度控制的逆变器装置转接，对扬水泵9的速度及流量进行控制。
在ROT6中被使用后的冷却水，不仅混合有被轧制材的铁粉等，而且由于与被轧制材接触而温度上升。成为高温的冷却水由水处理装置11净化处理，经过基于未图示的冷却塔的冷却工序而返回到水窖8。为了冷却水的循环而使用循环泵12及电动机13。水处理装置11不仅被用于ROT6的冷却水，而且在包括热轧线100的其他设备、例如辊冷却中使用后的水等的循环中，也被用作为共通的水处理的设备。因此，水处理装置11的容量足够大，在水窖8中常时积存有足够的冷却水。
扬水泵9也可以设置有多台，在该情况下，在各个扬水泵9的排出侧与共通配管连接。在设置多台扬水泵9的情况下，例如存在为了应对故障而进行冗余运转的情况、为了增大冷却水的流量而进行并列运转的情况等。在冗余运转的情况下，将多台扬水泵9中的1台或多台设为待机，使停止泵和运转泵以一定周期切换运转。在通过逆变器的速度控制使冷却水的流量增减的情况下，并列运转的扬水泵9被以各个泵的排出压力全部相同那样的速度进行控制。
在高水位槽6a上连接有从扬水泵9送来冷却水的配管14。高水位槽6a具有的构造为，在冷却水被汲取到其容量以上的情况下冷却水溢出。从高水位槽6a溢出的冷却水与在冷却中使用后的水同样地被回收到水处理装置11，并与上述同样地返回到水窖8。在高水位槽6a的内部例如设置有水位计。水位计具有常时监视高水位槽的水位的水位计、当成为设定值以下的水位时输出警报的水位计等。
＜扬水泵控制装置的构成＞
图3是例示实施方式的扬水泵的速度控制装置的框图。
在图3中，除了速度控制装置20以外，还一并示出了用于对扬水泵9以及电动机10的速度进行控制的其他要素。
如图3所示，速度控制装置20与卷取温度控制装置(Coiling TemperatureController：CTC)30、精轧设定计算装置40、可编程控制器(Programmable LogicController：PLC)50、以及逆变器装置60连接。速度控制装置20、CTC30、精轧设定计算装置40、PLC50以及逆变器装置60例如与未图示的控制系统网络连接，能够相互收发数据。
速度控制装置20从CTC30、精轧设定计算装置40及PLC50接收规定的数据，基于这些数据生成速度指令值并供给至逆变器装置60。逆变器装置60基于所供给的速度指令值，对扬水泵9及电动机10进行驱动。
速度控制装置20具备数据收集部21、预测注水量的计算部22、扬水泵9的速度的计算部23。
数据收集部21从CTC30取得初始流量设定信息的数据A。数据收集部21从精轧设定计算装置40取得轧制速度设定值的数据V。数据收集部21从PLC50取得冷却水使用实际值的数据b、轧制速度实际值的数据v、以及高水位槽水位实际值的数据c。数据收集部21将这些数据分发给速度控制装置20的其他部分。
数据收集部21在向被轧制材开始注水之前的适当定时取得数据A、V，并供给到预测注水量的计算部22。
数据收集部21例如以在控制系统网络中设定的固定周期实时、逐次地取得数据b、v、c。数据b、v、c被用于之后详述的水位的监视功能。
预测注水量的计算部(第1计算部)22基于数据A、V，计算向被轧制材的注水量的数据E。数据A是向该被轧制材的切割板中最初的切割板注水的冷却水的注水量的设定值。此处，切割板是指每单位长度的被轧制材，在1条被轧制材中包含多个切割板。切割板是用于被轧制材的制造规格的假想的单位，并不表示实际被切断的材料。
数据V包含针对每个被轧制材设定的轧制速度模式的信息。此处，轧制速度模式根据精轧机5的出侧的被轧制材的轧制速度来设定。轧制速度模式包括前端通板速度、最大轧制速度、尾端通板速度，也有时在前端通板速度与最大轧制速度之间设定多个加速率。
为了使向切割板的注水量与被轧制材的输送速度无关而恒定，计算部22以与数据A、V之积成比例的方式计算出数据E。即，计算部22为，在数据A为恒定值、V根据被轧制材的速度模式而变化的情况下，计算与被轧制材的速度成比例的注水量。如此，在速度控制装置20中，使用针对最初的切割板的初始流量设定信息以及轧制速度，预测对于该被轧制材的全部注水量。
扬水泵速度的计算部(第2计算部)23基于由计算部22计算出的注水量的数据E，计算扬水泵9的排出流量Q。排出流量Q是扬水泵9所汲取的冷却水的流量。计算部23使用扬水泵9的速度对流量特性，提取与所希望的排出流量Q对应的扬水泵9的速度s。计算部23基于所提取的速度s，决定针对用于驱动扬水泵9以及电动机10的逆变器装置60的速度指令值的目标值Gopr。所决定的目标值Gopr在未被后述的监视部24修正的情况下，直接供给至逆变器装置60。
计算部23计算从速度指令值的最小值Gmin到达目标值Gopr为止的加速时间Ta。计算部23计算从速度指令值的目标值Gopr减速至速度指令值的最小值Gmin为止的减速时间Td。如后所述，计算部23在计算Ta、Td的情况下，除了轧制速度模式的数据V之外，还使用ROT6的设备长度。
速度控制装置20为，当例如从PLC50接收到应开始扬水泵9的加速的信号时，花费加速时间Ta从最小值Gmin变化到目标值Gopr，并将速度指令值供给至逆变器装置60。加速时间Ta中的加速率为恒定。
速度控制装置20为，当例如从PLC50接收到应开始扬水泵9的减速的信号时，花费减速时间Td从目标值Gopr变化到最小值，并将速度指令值供给至逆变器装置60。减速时间Td中的减速率为恒定。
应开始加速的信号以及应开始减速的信号能够任意选定适当的信号，例如能够使用在现有的基于CTC的轧制线中使用的信号。应开始加速的信号只要是在比被轧制材的前端进入ROT6的定时足够靠前的定时生成的信号即可。例如，其定时能够设为被轧制材被最初的轧机架5a咬入的定时。应开始减速的信号只要是在被轧制材开始从ROT6脱离的定时生成的信号即可。例如，其信号能够设为被轧制材的尾端脱离了最终的轧机架5g的信号。与轧机架的载荷相关的信号能够从PLC50接收。
图4是示意性地表示扬水泵的速度对流量特性的曲线图。
在图4中描绘了以扬水泵9的速度s为横轴、以扬水泵9的排出流量Q为纵轴的曲线图。
如图4所示，根据扬水泵9的排出流量Q来决定扬水泵9的速度s。排出流量Q表示从扬水泵9的排出侧流出的冷却水的流量，与向高水位槽6a的流入量相等。扬水泵9的速度对流量特性例如以表形式、表示特性的近似曲线的函数存储在计算部23中。或者，该速度对流量特性也可以保存在未图示的存储部、存储装置中。计算部23每次参照速度对流量特性，提取与排出流量Q对应的速度s，并基于速度s来计算速度指令值G。
由于从水窖8到高水位槽6a的扬程较高，因此扬水泵9的最低速度smin需要成为扬水泵9的排出压力必须超过实际扬程的程度。该最低速度smin的设定依赖于泵的特性等，被设为最大速度的60％～70％左右的情况较多。在以泵的排出压力低于实际扬程的速度被驱动的情况下，扬水泵9无法汲取冷却水，有可能由于过热而使扬水泵9本身破损。因此，在以下说明的动作中，用于扬水泵9及电动机10的速度指令值G被设定为，成为与扬水泵9的最低速度对应的速度指令值的最小值Gmin以上。根据扬水泵9的最大额定值等规格来设定扬水泵9的最大速度smax。
以成为预测注水量的数据E以上的值的方式，在上述计算部23中计算出排出流量Q。使用调整参数α1，将(1+α1)与数据E相乘来计算出排出流量Q，其详细情况将后述。通过使排出流量Q超过预测注水量，由此能够将高水位槽6a的储水量维持为规定值。调整参数α1为0＜α1＜1。
返回图3继续进行说明。速度控制装置20进一步具备监视部24和速度修正部25。监视部24对冷却水的使用实际值以及高水位槽6a的水位实际值进行监视，以使由计算部23预测出的注水量的数据E不低于实际的注水量。监视部24从数据收集部21以及计算部23取得所需要的数据，并求出排出流量Q的修正值。速度修正部25基于排出流量Q的修正值，计算修正后的速度指令值G’。计算出的速度指令值G’被供给到逆变器装置60。
监视部24包括冷却水使用实际值监视部241和高水位槽水位监视部242。向冷却水使用实际值监视部241输入冷却水使用实际值的数据b、扬水泵9的吐出流量Q、轧制速度实际值的数据v以及轧制速度设定值的数据V。冷却水使用实际值监视部241基于数据b、Q、v、V来修正吐出流量Q，并将修正后的吐出流量Q’供给至速度修正部25。速度修正部25提取与修正后的排出流量Q’对应的速度s’，并生成与速度s’对应的速度指令值G’。
更具体而言，冷却水使用实际值监视部241为，在冷却水使用实际值的数据b超过了扬水泵9的排出流量Q时，计算修正后的排出流量Q’。例如，通过对调整参数α1进一步加上修正用的调整参数α2，来计算出排出流量Q’。调整参数α2为0＜α2＜1，被预先设定。
冷却水使用实际值监视部241为，在轧制速度实际值的数据v超过了轧制速度设定值的数据V时，也修正排出流量Q。速度修正部25基于修正后的流量来生成修正后的速度指令值G’，使扬水泵9的速度增加。冷却水的使用流量根据轧制速度而变化，因此也可以将冷却水使用实际值监视部241的监视对象设为数据b或数据v中的任一方。
速度修正部25参照图4的速度对流量特性的数据来提取与排出流量Q’对应的速度s’。速度修正部25基于所提取的速度s’来计算修正后的速度指令值G’。
在冷却水使用实际值监视部241中，也可以在数据b低于吐出流量Q时、或者数据v低于数据V时，将扬水泵9的速度减少至下限值以上的范围、例如修正前的速度s。
高水位槽水位监视部242取得高水位槽水位实际值的数据c，并基于数据c来计算修正后的排出流量Q’。修正后的排出流量Q’被输入到速度修正部25。
更具体而言，在高水位槽水位监视部242中，预先设定有高水位槽6a中所储水的冷却水的水位的下限即高水位槽可减速水位Cth。在数据c小于高水位槽可减速水位Cth的情况下，高水位槽水位监视部242生成以使原来的排出流量Q增大的方式被修正后的排出流量Q’。
高水位槽6a的水位减少会导致冷却水的压力减少，进而有可能导致产品的品质降低。因此，高水位槽水位监视部242也可以为，在数据c低于高水位槽可减速水位Cth的情况下，不经过排出流量Q、Q’的计算而设定为最大的排出流量，并输出速度指令值的最大值Gmax。
而且，在修正前的速度指令值G已经被设定为最大值的情况下，也可以在检测出高水位槽6a的水位再次超过了高水位槽可减速水位Cth的情况之后，使速度指令值G降低而使扬水泵9减速。
＜速度控制装置的周边系统的构成＞
CTC30从上位计算机系统取得各被轧制材的钢种、厚度、所要求的产品品质，并与这些相应地按照被轧制材200c的每单位长度来决定冷却水的注水量。即，CTC30按照每个切割板来决定冷却水的注水量。由CTC30决定出的按照每个切割板的注水量，通过设置于CTC30的下位的喷射阀控制用的PLC(未图示)转换为喷射阀6b、6c的开闭模式。
CTC30为，在开始注水的情况下，对精轧机5的出侧的被轧制材的温度(Finishingmill Delivery Temperature：FDT)以及卷取时的被轧制材的温度(Coiling Temperature：CT)进行反馈，并经由未图示的PLC而控制喷射阀6b、6c的开闭模式，使注水量变化。
CTC30按照每个被轧制材来设定初始流量设定信息的数据A。数据A是向被轧制材的最初的切割板注水的注水量，在适当的定时向速度控制装置20发送。数据A为，根据设备等来设定，例如在结束了粗轧工序的最终道次的时刻设定，向速度控制装置20发送。
精轧设定计算装置40进行用于设定精轧机5中的被轧制材200b的各种参数的计算。各种参数包含轧制速度模式，轧制速度模式包括被轧制材200b的前端通板速度V1、尾端退出速度V2、轧制时最大速度Vr、一次加速率a1以及二次加速率a2。将前端通板速度V1、尾端退出速度V2、轧制时最大速度Vr、一次加速率a1以及二次加速率a2综合称为轧制速度设定值的数据V。在被轧制材被从加热炉1中拉出之后，根据轧制状况而实施多次这些数据V的设定计算，且每次都进行修正。修正后的轧制速度设定值的数据V被发送到速度控制装置20。
CTC30以及精轧设定计算装置40例如是能够与控制系统网络连接的服务器、工程工作站等。CTC30以及精轧设定计算装置40可以由分别不同的服务器等来实现，也可以通过安装于相同服务器等的程序等来实现。
PLC50通过配置于热轧线100中的传感器等，例如以固定周期收集各种数据。各种数据包括冷却水使用实际值的数据b、轧制速度实际值的数据v、以及高水位槽水位实际值的数据c。另外，数据b、v、c可以被接口到同一PLC，也可以被接口到不同的PLC并从其分别收集。
PLC50基于由上位计算机系统计算出的结果来制作参考，并向精轧机5的驱动装置、喷射阀6b、6c的致动器等发出指令。另外，PLC50从驱动装置、致动器等接收实际的速度、喷射阀6b、6c的开闭设定这样的反馈信息。
根据各喷射阀6b、6c的开闭信息以及各阀的额定流量，在PLC50内计算出数据b。由于喷射阀6b、6c的开闭信息的设定随着时间而变化，因此，冷却水使用实际值的数据b被作为时间序列的使用流量来计算。
轧制速度实际值的数据v是对ROT6上的被轧制材200c的输送速度乘以最终的轧机架5g的前滑率而得到的数据，或者是由设置于ROT6的辊道辊6d检测出的辊道输送速度。此处，ROT6上的被轧制材200c的输送速度是最终的轧机架5g的轧制速度。
高水位槽水位实际值的数据c表示高水位槽6a的当前时刻的水位。数据c被作为设置于高水位槽6a的水位计的输出信号而提供。另外，当在高水位槽6a中未设置水位计的情况下，也可以基于预先决定的计算式来计算高水位槽水位实际值。基于冷却水向高水位槽6a的流入量、即扬水泵9的排出流量Q、以及实际的注水量的数据b，考虑高水位槽的形状、槽容量，来设定该计算式。
＜速度控制装置20的动作＞
对本实施方式的速度控制装置20的动作进行说明。
图5至图7是用于说明本实施方式的速度控制装置的动作的示意性的时序图。
图5中示出监视部24不动作的情况下的时序图的例子。
图6以及图7中示出监视部24进行了动作的情况下的时序图的例子。
图5～图7的图表全部关于同一轴来表示。图表的横轴为时间轴。图表的纵轴是冷却水使用实际值的数据b、轧制速度实际值的数据v、扬水泵的速度指令值G以及高水位槽水位实际值的数据c，刻度任意。
在图5以及图6中，高水位槽水位实际值的数据c常时成为高水位槽可减速水位Cth以上。
将轧制速度设定值的数据V中的、与前端通板速度V1对应的实测数据设为v1，将与轧制时最大速度Vr对应的实测数据设为vr，将与尾端退出速度V2对应的实测数据设为v2。
首先，对监视部24不动作的情况下的动作进行说明。
对图5的虚线所示的轧制速度实际值的数据v进行说明。
如图5所示，被轧制材在时刻t1以前端通板速度v1被最初的轧机架5a咬入。被轧制材在时刻t2以前端通板速度v1被最后的轧机架5g咬入。
被轧制材在时刻t2，在前端被最终级的轧机架5g咬入的定时开始一次加速。在时刻t3，被轧制材的前端到达地下卷取机7，一次加速完成，并且开始二次加速。在时刻t5，被轧制材到达所设定的最大通板速度vr，并维持该速度。
当被轧制材的尾端接近最终级的轧机架5g时，开始减速。此时的时刻为t6。与被轧制材的尾端从最终段的轧机座5g脱离的定时相匹配地减速至尾端退出速度v2。此时的时刻为t7。
被轧制材以尾端退出速度v2被地下卷取机7卷取，并在时刻t9卷取完成。之后，ROT6的辊道辊6d减速并停止。
接着，对单点划线所示的冷却水使用实际值的数据b的时间变化进行说明。
冷却水使用实际值的数据b与由CTCT30反馈控制的实际的注水量相等，因此图的曲线能够视为实际的注水量。由于在CTC30对喷射阀6b、6c的开闭设定的完成、与实际的注水开始之间存在时滞，因此在被轧制材200b被最后的轧机架5g咬入之前，开始向被轧制材的注水。考虑从PLC50发送阀的开闭指令起到实际开始注水为止的时滞，通过预设来进行喷射阀6b、6c的开闭设定。
CTC30为，在时刻t1～t4的期间，由于被轧制材的速度增大，因此通过被轧制材的温度反馈而使注水量增大。在时刻t4以后，直至时刻t6为止，维持所设定的最大的注水量。
CTC30为，由于被轧制材减速，因此通过被轧制材的温度反馈而使注水量减少。在时刻t6～时刻t7，与被轧制材从最大通板速度vr减速至尾端退出速度v2的情况相应，使注水量减少。
对实线所示的扬水泵9的速度指令值的时间变化进行说明。
对于扬水泵9的速度指令值G，在时刻t1被设定为最小值Gmin，以后随着后述的加速率而增大。扬水泵9的加速开始的定时是被轧制材的前端进入ROT6之前的定时。在该例子中，时刻t1为被轧制材被最初的轧机架5a咬入的定时。例如，此时，喷射阀6b、6c的开闭指令被输出，注水开始。扬水泵9从时刻t1起加速到加速时间Ta经过为止，并以与根据预测注水量求出的排出流量Q对应的恒定速度s运转，速度控制装置20输出速度指令值的目标值Gopr。
扬水泵9的加速时间Ta能够使用轧制速度设定值的数据V(V1、Vr、V2、a1、a2)以及输出辊道6的设备长度d来计算。输出辊道6的设备长度d能够如以下的式(1)那样表示。
[数式1]
此处，T1是被轧制材以一次加速率a1进行加速的期间。将该期间称为一次加速时间。一次加速时间T1为T1＝t3-t2。一次加速率a1为恒定值。
根据式(1)，一次加速时间T1如以下的式(2)那样求出。
[数式2]
被轧制材以二次加速率a2进行二次加速的二次加速时间T2，能够如以下的式(3)那样求出。二次加速率a2为恒定值。
[数式3]
如以下的式(4)那样，加速时间Ta能够作为一次加速时间T1与二次加速时间T2之和来求出。
Ta＝T1+T2 (4)
扬水泵9的速度指令值G为，在经过了加速时间Ta之后被设定为动作速度的目标值Gopr。
计算部22使用初始流量设定信息的数据A以及轧制速度设定值的数据V，计算预测注水量的数据E。预测注水量的最大值以最大注水量＝A×Vr/V1的方式求出。
相对于预测注水量具有余量地设定扬水泵9的排出流量Q。调整参数α1是表示扬水泵9所汲取的排出流量Q相对于预测注水量的余量的系数。排出流量Q被设定为(1+α1)×E。
在第2计算部23中，根据扬水泵9的速度对流量特性，求出Q＝(1+α1)×E时的扬水泵9的速度s。速度控制装置20向逆变器装置60供给的速度指令值G被设定为与扬水泵9的速度s相等。调整参数α1能够设定适当的任意值，例如，估计由计算部22推断出的流量的计算误差、扬水泵的速度对流量特性的误差等而设定。
从确保向高水位槽6a的足够的扬水的观点出发，扬水泵9的减速优选设为比被轧制材开始减速的定时晚的定时。在该情况下，成为比减少注水量的定时晚的定时。在该例子中，使扬水泵9开始减速的定时为时刻t8。时刻t8是最终级的轧机架5g将被轧制材的尾端排出的定时。
如以下的式(5)那样，扬水泵9的减速时间Td例如能够设为将ROT设备长度d除以尾端退出速度V2而得到的时间。
[数式4]
在该情况下，如以下的式(6)那样，减速率ad是将减速开始速度与加减速度的差分除以减速时间Td而得到的。
[数式5]
减速开始的定时只要比被轧制材开始脱离ROT6的定时晚即可，减速开始的定时以及减速时间Td能够任意地设定尾端通板速度、适当的值。在该例子中，扬水泵9的减速完成的时刻t10由时刻t8和减速时间Td来设定。
t10＝t8+Td
接着，说明监视部24中的冷却水使用实际值监视部241进行动作的情况。
在图6中示出的状态为，时刻t1～时刻t5的动作与上述情况相同，在时刻t5，在轧制速度以及注水量分别成为恒定值之后，在时刻t18，这些实际值超过了设定值。
如图6所示，在时刻t18～时刻t19的期间，由于某种原因，轧制速度实际值的数据v超过从精轧设定计算装置40供给的轧制速度设定值的数据V(未图示)。由此，被轧制材的温度(FDT、CT)变化，在CTCT30中，为了与此对应而使注水量增大。
冷却水使用实际值监视部241检测出轧制速度实际值的数据v超过了轧制速度设定值的数据V的情况、以及冷却水使用实际值的数据b(≈注水量的实际值)超过了排出流量Q的情况。在该例子中，冷却水使用实际值监视部241对调整参数α1进一步加上修正用的调整参数α2，并与预测注水量的数据E相乘，而计算出排出流量的修正值。即，修正后的排出流量Q’如以下的式(7)那样表示。
Q’＝(1+α1+α2)×E (7)
此处，α2为0＜α2＜1，预先设定为适当值。
修正后的排出流量Q’被输入到速度修正部25，速度修正部25参照扬水泵9的速度对流量特性，提取与修正后的排出流量Q’对应的速度s’。速度修正部25基于速度s’生成修正后的速度指令值G’，并向逆变器装置60供给。
在图6中示出的情况为，在时刻t18以后扬水泵9的速度指令值G’被设定为比其之前的目标值Gopr1大的目标值Gopr2。
在时刻t20，速度控制装置20检测出从最终级的轧机架5g排出了被轧制材的情况，在时刻t20以后，使扬水泵9减速。扬水泵9的减速期间等被与上述同样地设定，速度指令值G’被设定为，在被轧制材的卷取完成了的时刻t21之后，在时刻t22达到最小值Gmin。
接着，说明监视部24中的高水位槽水位监视部242进行动作的情况。
在图7中，时刻t1～时刻t5的轧制速度实际值的时间变化与上述情况相同，但在该例子中，注水量的实际值大于上述情况。如此，根据被轧制材的材料种类不同，有时对更多的冷却水进行注水。因此，在该例子中，扬水泵9的速度指令值的目标值Gopr被设为速度的最大值G100％。因此，无法提高扬水泵9的速度而使扬水泵9的排出流量进一步增大。
如图7所示，在时刻t3～时刻t36中，注水量大幅度增大，其结果，在时刻t37，高水位槽水位实际值的数据c低于高水位槽可减速水位Cth。
此处，高水位槽水位监视部242检测出高水位槽水位实际值的数据c低于高水位槽可减速水位Cth的情况，并计算速度指令值的修正值，但由于当前的速度为最大值G100％，因此即使进行修正值的计算，也无法超过最大值地设定速度指令值。
高水位槽水位实际值的数据c由于时刻t38以后的注水量的减少而转为上升。在上述图5、图6的情况下，在被轧制材从最终级的轧机架5g排出的时刻(图5的情况下的时刻t8、图6的情况下的时刻t20)开始扬水泵9的减速。但是，在该例子中，当在该时刻开始扬水泵9的减速时，有可能无法将高水位槽6a的水位恢复至高水位槽可减速水位Cth。在高水位槽6a的水位低于高水位槽可减速水位Cth的状态下，当继续进行ROT6的运转时，喷出的冷却水的压力有可能不足，而对产品的品质产生影响。
因此，高水位槽水位监视部242及速度修正部25为，即使接收到表示被轧制材的尾端脱离了最终的轧机架5g的情况的信号，也中止开始扬水泵9的减速。高水位槽水位监视部242在维持扬水泵9的速度不变的状态下继续进行高水位槽水位实际值的数据c的监视。高水位槽水位监视部242及速度修正部25为，在时刻t40检测出数据c超过了高水位槽可减速水位Cth的情况之后，以使扬水泵9减速的方式生成速度指令值。
之后，在时刻t41，被轧制材的卷取完成，在时刻t42，速度指令值G达到最小值Gmin。
另外，高水位槽水位监视部242也可以为，在扬水泵9的到达速度相对于最大速度具有余量的情况下，与冷却水使用实际值监视部241的情况同样，使用调整参数α2来计算排出流量，并设定速度指令值G’。
使用流程图对实施方式的速度控制装置20的一系列动作进行说明。
图8是用于说明实施方式的扬水泵的速度控制装置的动作的流程图的例子。
如图8所示，在步骤S1中，数据收集部21收集初始流量设定信息、轧制速度设定值、冷却水使用实际值、轧制速度实际值、以及高水位槽水位实际值的各数据A、V、b、v、c。数据收集部21经由控制系统网络从CTC30、精轧设定计算装置40以及PLC50收集这些数据。
在步骤S2中，预测注水量的计算部22基于初始流量设定信息的数据A以及轧制速度设定值V，计算预测注水量的数据E。
在步骤S3中，扬水泵速度的计算部23使用式(1)～(6)来计算加速时间Ta以及减速时间Td。
计算部23使用预测注水量的数据E以及调整参数α1，计算扬水泵9汲取的冷却水的排出流量Q。计算部23从预先设定的扬水泵9的速度对流量特性中提取与排出流量Q对应的速度s。计算部23设定与速度s对应的速度指令值的目标值Gopr。
计算部23从PLC50接收被轧制材被最初的轧机架5a咬入的定时，而使速度指令值G从最小值Gmin开始加速。计算部23花费加速时间Ta使其直线地增大至Gopr，并供给至逆变器装置60。
在步骤S4中，冷却水使用实际值监视部241输入冷却水使用实际值的数据b以及吐出流量Q，并对它们的大小关系进行比较。冷却水使用实际值监视部241输入轧制速度实际值的数据v以及轧制速度设定值的数据V，并对它们的大小关系进行比较。
冷却水使用实际值监视部241为，在实际值的数据b比计算出的吐出流量Q大的情况下，或者在实际值的数据v比设定值的数据V大的情况下，使处理转移到步骤S5。冷却水使用实际值监视部241为，在实际值的数据b为吐出流量Q以下的情况、且是实际值的数据v为设定值的数据以下的情况下，使处理转移到步骤S6。另外，在步骤S5中，也可以不进行数据v、V的比较，而通过数据b以及排出流量Q的比较来进行判定，也可以采用数据b、Q的比较结果与数据v、V的比较结果之间的逻辑积。
在步骤S5中，冷却水使用实际值监视部241计算修正后的排出流量Q’。排出流量Q’使用式(7)来计算。速度修正部25参照速度对流量特性，提取与修正后的排出流量Q’对应的速度s’，并生成新的速度指令值G’。
在步骤S6中，高水位槽水位监视部242对实际值的数据c以及高水位槽可减速水位Cth进行比较。高水位槽水位监视部242为，在实际值的数据c低于高水位槽可减速水位Cth的情况下，使处理转移到步骤S7。高水位槽水位监视部242为，在数据c为高水位槽可减速水位Cth以上的情况下，使处理转移到步骤S8。
在步骤S7中，高水位槽水位监视部242及速度修正部25计算修正后的排出流量及速度指令值。在该例子中，修正后的排出流量及速度指令值被设定为最大值。高水位槽水位监视部242及速度修正部25为，在排出流量及速度指令值已经被设定为最大值的情况下，高水位槽水位监视部242及速度修正部25将排出流量及速度指令值维持为最大值。
在步骤S8中，高水位槽水位监视部242再次将高水位槽水位实际值的数据c以及高水位槽可减速水位Cth进行比较。在数据c为高水位槽可减速水位Cth以上的情况下，使处理转移到步骤S9。在数据c比高水位槽可减速水位Cth低的情况下，高水位槽水位监视部242使处理转移到步骤S10。
在步骤S9中，高水位槽水位监视部242向计算部23供给允许扬水泵9减速的减速允许信号。计算部23从PLC50接收被轧制材从最终的轧机架5g脱离了的信号，开始扬水泵9的减速，并按照计算出的减速时间Td减速到最小值Gmin。
在步骤S10中，高水位槽水位监视部242向计算部23供给禁止扬水泵9的速度减速的减速禁止信号。高水位槽水位监视部242使处理返回步骤S6。
如此，实施方式的速度控制装置20能够进行动作。
扬水泵9的速度控制装置20例如是服务器等计算机装置，也可以包括通过执行程序而进行动作的CPU、MPU等运算装置。这样的运算装置通过执行所读入的程序来实现上述各模块的功能或者各步骤的动作中的一部分或者全部。
对实施方式的速度控制装置20的效果进行说明。
在实施方式的速度控制装置20中，能够从CTC30以及精轧设定计算装置40取得初始流量设定信息的数据A以及轧制速度设定值的数据V，并基于这些数据来预测CTC的使用流量。因此，能够根据预测计算出的注水量的数据E来决定进行扬水的冷却水的流量，在注水量较少时，能够抑制扬水泵9的速度。因此，能够抑制扬水泵9的驱动电力，能够实现轧制线的节能化。
能够在能够得到冷却水的使用实际值、轧制速度的实际值的反馈的定时之前接收数据A、V，另外，通过使用ROT6的设备长度d，能够计算出所需要的加速时间。因此，能够不产生反馈控制那样的控制延迟地使扬水泵加速，并在所需要的加速时间中实现所希望的排出流量。
扬水泵的减速时间也能够通过使用ROT6的设备长度以及数据V而预先计算出，速度控制装置20能够在被轧制材的尾端脱离最终的轧机架5g的定时等适当的定时开始减速。因此，不会减少高水位槽6a的储水量，而适当地停止扬水泵9。
实施方式的速度控制装置20还具备监视部24。监视部24能够经由PLC50实时地取得冷却水的使用实际值以及轧制速度实际值的各数据。因此，即使在这些实际值数据超过设定值的情况下，也能够迅速地修正扬水泵9的速度，能够制造具有稳定的品质的产品。
监视部24监视高水位槽6a的水位，即使在高水位槽的水位低于规定值的情况下，也能够迅速地修正扬水泵9的速度。而且，监视部24对于在扬水泵9的速度修正中不足的流量部分，在确保规定值以上的水位之前，禁止扬水泵9的减速。因此，能够将在高水位槽6a的水位不足的状态下进行的注水收敛到最低期间内。
(变形例)
如上所述，实施方式的速度控制装置20为，根据向被轧制材的预测注水量来使扬水泵9加速、减速，由此实现轧制线中的节能化。此处，被轧制材按照每1根被轧制并卷取为卷材，但被轧制材被连续地依次轧制并卷取为卷材的情况较多。从制品的生产率的观点出发，被依次投入到轧制工序中的被轧制材优选接近地通过工序。
另一方面，当与依次输送过来的被轧制材的加速、减速相匹配地设定扬水泵9的加减速时，使扬水泵9频繁地进行加减速，扬水泵9的机械系统的疲劳变得显著，有时轧制线整体的性能也未必提高。
在本变形例中，根据依次输送过来的被轧制材的间隔，取消扬水泵9的减速动作。具体而言，根据速度控制装置20接收的下一个材料的初始流量设定信息的数据A的生成定时，中止先行材料的减速动作。生成数据A的定时例如是如下的定时：根据设置于粗轧机3的出侧的高温计等传感器的信号，在CTC30等中开始下一个材料的设定计算，并输出其结果。
取得下一个材料的数据A的定时不限于上述，能够根据轧制线的设定等而适当且任意地设定。例如，可以是最初的轧机架5a的咬入时的信号，也可以是第2级、第3级的轧机架的咬入时的信号等。
图9～图11是用于说明在实施方式的变形例的扬水泵的速度控制装置中连续输送被轧制材的情况下的动作的示意性的时序图。
在图9至图11中示出扬水泵的速度指令值的时间变化。
图9～图11的横轴是时间轴，纵轴表示速度指令值。
图9表示在先行材料开始减速之前、即先行材料的尾端从最终级的轧机架5g排出之前，接收到下一个材料的初始流量设定信息的数据A的情况。在该例子中，先行材料GA的动作速度GoprA被设定得大于下一个材料GB的动作速度GoprB。
如图9所示，先行材料GA为，在时刻t51根据初始流量设定信息的数据A而开始扬水泵9的加速。之后，扬水泵9以与恒定的动作速度GoprA对应的速度进行动作，在时刻t53，先行材料GA的尾端从最终级的轧机架5g排出，因此开始减速。
在该例子中，在时刻t53之前的时刻t52，速度控制装置20接收下一个材料GB的初始流量设定信息的数据A。在时刻t53，当使先行材料GA直接减速时，减速结束之后立即进行下一个材料GB的加速。因此，扬水泵9及电动机10的机械压力有可能变大。
因此，在本变形例中，在时刻t53先行材料开始了减速之后，当在时刻t54达到了下一个材料GB的动作速度GoprB时，维持动作速度GoprB，以备下一个材料GB向ROT6的进入。
图10中表示的情况为，在先行材料GA的尾端从最终级的轧机架5g排出之前，接收到下一个材料GB的初始流量设定信息的数据A，下一个材料GB的动作速度GoprB大于先行材料GA的动作速度GoprA。
如图10所示，先行材料GA在时刻t61开始扬水泵9的加速。之后，以恒定的动作速度GoprA推移，在时刻t63，先行材料GA的尾端从最终段的轧机架5g排出。
在该例子中，在时刻t63之前的时刻t62，接收到下一个材料GB的初始流量设定信息的数据A。当直接使先行材料GA减速时，在减速结束后，速度控制装置20立即开始用于下一个材料GB的加速。
因此，通过接收下一个材料GB的数据A，来中止用于先行材料GA的扬水泵9的减速，并维持动作速度GoprA。之后，在时刻t64，成为下一个材料的加速时间的速度，并达到动作速度GoprB，以备下一个材料GB向ROT6的进入。
图11中表示的情况为，在先行材料的减速时间中，速度控制装置20接收到下一个材料的初始流量设定信息的数据A。
如图11所示，在时刻t71，对应于先行材料GA而开始扬水泵9的加速，在维持了恒定的动作速度GoprA之后，在时刻t72，速度控制装置20开始扬水泵9的减速。
在先行材料GA减速的期间内的时刻t73，速度控制装置20接收到下一个材料GB的数据A。速度控制装置20在接收到数据A的时刻t73，停止扬水泵9的减速，并维持此时的速度。之后，在时刻t74与加速到下一个材料GB的加速完成速度为止的定时相匹配，使泵加速。
以上，参照具体例对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明并不限定于这些具体例。例如，关于各控制装置、计算装置等各要素的具体构成，只要本领域技术人员能够从公知的范围中适当选择，由此同样地实施本发明并得到同样的效果，则包含在本发明的范围内。
另外，将各具体例的任意2个以上的要素在技术上可行的范围内组合而成的方案，只要包含本发明的主旨则包含在本发明的范围内。
此外，以作为本发明的实施方式而叙述了的速度控制装置为基础，本领域技术人员能够适当设计变更而实施的所有速度控制装置，只要包含本发明的主旨则属于本发明的范围。
此外，在本发明的思想范畴内，本领域技术人员能够想到各种变更例及修正例，这些变更例及修正例也属于本发明的范围。
对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提出的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围、主旨内，并且包含在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。