CN101479578B - 钢板的温度测定方法及温度测定装置以及钢板的温度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够高精度地测定钢板温度方法及其装置以及更高精度的钢板的温度控制方法，其测定装置的设置比利用多重反射的测定方法简单，即使被测定钢板的放射率变化及参照板(反射板)的放射率的历时变化也不受影响，可以长期地、高精度地测定钢板温度。将具备温度控制装置(5)的参照板(2)与钢板(1)对向设置，用接触式温度计(6)直接测定参照板温度T2，并且在参照板(2)和钢板(1)之间，以放射能量交替反射的次数分别为1或2次的角度，朝向钢板(1)放置放射温度计(7)，用放射温度计(7)测定自钢板(1)放出的辐射度，将换算成放射和该辐射度等价的能量的黑体的温度而求出的温度作为辐射度温度Tg，利用温度控制装置(5)以使参照板温度T2与辐射度温度Tg一致的方式进行控制，将辐射度温度Tg作为钢板温度。

Description

钢板的温度测定方法及温度测定装置以及钢板的温度控制方法

技术领域

本发明涉及例如用于连续退火设备及合金化热镀锌设备，以非接触的方式测定钢板的温度的方法及其装置。

背景技术

在对钢板进行热处理的连续退火设备及热镀后进行合金化处理的合金化热镀锌设备中，多品种的钢板被连续处理。因此，为了使每个品种的钢板的机械特性(强度及延伸率等)及电镀特性(合金化率等)稳定化，重要的是将伴随加热·冷却的热处理工序后的钢板温度非常精确地控制在目标温度。

在这些设备中，被连续地输送的钢板的温度测定通常是使用非接触的放射温度计的测定。使用放射温度计的场合，必需设定被测定对象即钢板的放射率。然而，由于钢板的放射率除钢种、表面特性等钢板自身的物理特性以外还因钢板温度等各种因素而改变，因此，对应这种改变而设定钢板的放射率是非常困难的。其结果是，具有在进行钢板温度的测定时容易产生误差，无法精确地将钢板温度控制在目标温度的问题。

因此，作为尽可能地排除上述这种钢板的放射率变动的影响的测定方法，提案有种种基于进行多重反射时，可看到放射率提高这一见解，利用多重反射的测定方法。

例如专利文献1记载的空腔谐振法为：将内表面近似镜面、反射率高的两种筒状的空腔接近被测定钢板而设置，对在第一空腔内进行多重反射而通过的放射能、和在第二空腔内不进行多重反射而只是通过的放射能进行比较，求出钢板温度及放射率。但是，由于该方法必需设置两个筒状空腔，因此，确保大空间成为问题。

与此相反，作为与上述空腔法相比，不必设置大空间的方法，提案有利用被测定钢板和反射板之间的多重反射的方法。

例如，在专利文献2记载的测定方法中，与钢板对向、倾斜而设置反射板，将在钢板和反射板之间产生的多重反射带来的放射能量看作黑体放射能量，将所得到的放射温度计的指示温度作为钢板温度。

另外，在专利文献3记载的测定方法中公开有由通过和专利文献2相同的测定而得到的放射能量来确定钢板的放射率的方法。

上述专利文献2、3记载的测定方法(也包括上述专利文献1记载的空腔谐振法)都是基于通过对反射板进行常温或低温化，反射板自身的放射能量比被测定钢板的放射能量充分减小；及反射板的反射率高时(即根据基尔霍定律放，射率低)或反射板的反射率(放射率)为已知时，则钢板的放射率改变的影响相对于由多重反射带来的放射能量来说可以忽略。因而，上述专利文献2、3记载的测定方法(也包括上述专利文献1记载的空腔法)中，有必要将反射板的反射率经常维持在高的状态(即镜面状态)或长期维持反射板的已知的放射率。但由于反射板的表面产生氧化等，其反射率(放射率)发生变化，因此难以长期维持稳定的精度。在后述的专利文献5中也记载有同样的情况。

作为改善这种问题的方法，在专利文献4记载的测定方法中，通过在被测定钢板间进行多重反射，不管被测定钢板的放射率的影响，都可以进行钢板的温度测定。该测定方法如下：利用在被测定对象内进行多重反射时，可看到放射率提高这一基本的物理现象，另外，由于不使用反射板，也不会受到反射板的反射率(放射率)的影响，因此即使被测定钢板的放射率变化，也可看到放射率大约等于1，所以测定误差小，也没有历时变化的影响。但是，因为是利用被测定钢板间的多重反射，所以存在如下问题，即，作为被测定场所，只在利用竖型炉的上下炉辊等，钢板对向移动这样的极受限定的部位可以适用。

另一方面，作为专利文献3记载的测定方法的改善措施，在专利文献5记载的测定方法中，通过赋予其将反射板的温度保持一定的功能，即使反射板的反射率(放射率)发生历时变化，也可以提高测定精度。

但是，反射板产生多重反射的方法，如专利文献3的记载，为了得到一定的测定精度，需要确保规定的反射次数，在放射温度计相对被测定钢板的设置角度(同文献的第2图中的θ)减小时，为了确保反射次数，不得不将反射板制作得非常大，此外，通过专利文献5记载的测定方法，为了将钢板温度精确地控制在目标温度，必需根据被测定钢板的放射率及温度、反射板的放射率等将反射板设定在适当的温度，难以长期、稳定地以高精度将钢板控制在目标温度。

专利文献1：特开昭54-85079号公报

专利文献2：特开昭59-87329号公报

专利文献3：特开昭59-111026号公报

专利文献4：特开昭60-86431号公报

专利文献5：特开平5-203497号公报

发明内容

于是，本发明的目的在于提供一种高精度地测定钢板温度的方法及其装置以及使用该测定方法的更高精度的钢板的温度控制方法，测定装置的设置比利用上述多重反射的测定方法简单，也不受被测定钢板的放射率的改变及反射板(本发明中称为参照板)的放射率的历时变化影响，能够长期高精度地测定钢板温度。

本发明者们认为通过用被测定钢板(下面只称为钢板)的辐射度(radiosity；放射能量和反射能量的合计能量)替代目前的多重反射能量，可以解决上述问题，并进行了下面的研究。

即，就两块有限的平板即钢板及参照板的辐射度而言，忽略来自两块有限平板周围的背景放射时，如下式(11)及(12)所示。

(数1)

G₁＝ε₁E(T₁)+(1-ε₁)F₂₁G₂    ...式(11)

G₁＝ε₂E(T₂)-(1-ε₂)F₁₂G₁    ...式(12)

其中，

ε₁、ε₂：钢板、参照板的放射率

T₁、T₂：钢板、参照板的绝对温度

E(T)＝σT⁴：温度T的黑体放射能量(平均单位面积)

σ：斯蒂芬-玻耳兹曼常数

G₁、G₂：钢板、参照板的辐射度(平均单位面积)

在此，F₁₂及F₂₁分别是从钢板到参照板的形态系数及从参照板到钢板的形态系数，其值由钢板及参照板的几何学形状及位置关系确定。

由上述式(11)及(12)可知，在消除参照板的辐射度G₂求出E(T₁)时，得到下式(13)，从而得到求得被测定钢板的黑体放射能量的式子。

(数2)

$E\left(T_1\right)=(F_{12}{F}_{21}+\frac{1-F_{12}{F}_{21}}{{\mathrm{\ϵ}}_1+{\mathrm{\ϵ}}_2-{\mathrm{\ϵ}}_1{\mathrm{\ϵ}}_2})G_1+K[(F_{12}{F}_{21}+\frac{1-F_{12}{F}_{21}}{{\mathrm{\ϵ}}_1+{\mathrm{\ϵ}}_2-{\mathrm{\ϵ}}_1{\mathrm{\ϵ}}_2})G_1-F_{21}E\left(T_2\right)]$

                                       ...式(13)

在此，K为用下式(14)定义、且由被测定钢板及参照板的放射率确定的修正系数。

(数3)

$K=\frac{(1-{\mathrm{\ϵ}}_1){\mathrm{\ϵ}}_2}{{\mathrm{\ϵ}}_1}$ ...式(14)

在此，F₁₂及F₂₁都大约等于1时，式(13)中F₁₂＝F₂₁＝1，由此简化为下式(15)。

(数4)

E(T₁)＝G₁+K[G₁-E(T₂)]    ...式(15)

另外，在钢板的辐射度G₁和放射与之等价的能量的黑体的温度(下面称为辐射度温度。)T_g之间，具有G₁＝σT_g ⁴的关系，所以由上式(15)导出下式(16)，钢板温度T₁可以由辐射度温度T_g及参照板温度T₂算出。

(数5)

$T_1^4=T_g^4+K(T_g^4-T_2^4)$ ...式(16)

但是，如上述式(14)所示，因为修正系数K为钢板及参照板的放射率ε₁、ε₂的函数，所以上述式(16)的右边依然为含有钢板及参照板的放射率的函数。在T_g≠T₂的情况下，用该式(16)算出的钢板温度T₁中包含测定误差。

因此，发明者们进一步研究了尽量缩小上述测定误差的方法的结果是直至开发下述的第一～第三方法。

(第一方法)

第一方法为：利用温度控制装置对钢板不进行加热而进行冷却，以使参照板温度T₂与辐射度温度T_g一致的方式进行收束控制。由此，上述式(16)的右边第2项K(T_g ⁴-T₂ ⁴)的值趋近于0。其结果是在收束后，上述式(16)中T₁ ⁴＝T_g ⁴，即T₁＝T_g，与修正系数K的精度无关而求出钢板温度T₁。

(第二方法)

第二方法为：与上述第一方法相同地进行参照板温度T_g的收束控制，但以使参照板温度T₂不等于辐射度温度T_g而与采用进一步对上式(16)简化后的后述式1(式(1))或式2(式(2))算出的钢板温度T₁的近似值T₁′一致的方式进行收束控制，由此，参照板温度T₂进一步迅速地趋近实际钢板温度T₁，实现更早期的收束。

(第三方法)

第三方法为：和上述第一及第二方法不同，不是以使参照板温度T₂与辐射度温度T_g或钢板温度的推定值T₁′一致的方式进行收束控制，而是将其设定为钢板目标温度T₀。由此，因为可以预先将参照板温度T₂设定在钢板目标温度T₀，不需要收束控制需要的时间，所以可以更早期地测定高精度的钢板温度。

根据上述观点完成的发明的要旨如下。

本发明的第一方面为一种钢板的温度测定方法，其特征在于，将具备温度控制装置的参照板与被测定钢板对向设置，利用和后述放射温度计不同的温度计直接测定所述参照板的参照板温度T₂，并且，以在所述参照板和所述被测定钢板之间，放射能量交替反射的次数分别为1或2次的角度，朝向所述被测定钢板设置放射温度计，用所述放射温度计测定自所述被测定钢板放出的辐射度，将换算成放射和该辐射度等价的能量的黑体的温度的温度设定为辐射度温度T_g，用所述温度控制装置以使所述参照温度T₂与所述辐射度温度T_g一致的方式进行控制，将所述辐射度温度T_g作为所述被测定钢板温度。

本发明的第二方面为一种钢板的温度测定方法，其特征在于，将具备温度控制装置的参照板与被测定钢板对向设置，利用和后述放射温度计不同的温度计直接测定参照板温度T₂，并且，以在所述参照板和所述被测定钢板之间，放射能量交替反射的次数分别为1或2次的角度，朝向所述被测定钢板设置放射温度计，用所述放射温度计测定自所述被测定钢板放出的辐射度，将换算成放射和该辐射度等价的能量的黑体的温度的温度作为辐射度温度T_g，用下式1算出钢板温度的近似值T₁′，用所述温度控制装置以使所述参照板温度T₂与所述钢板温度的近似值T₁′一致的方式进行控制，将所述钢板温度的近似值T₁′作为为钢板温度。

式1  T₁′＝T_g+K(T_g-T₂)

这里，K为基于根据另外的测定或文献值求出的所述参照板及所述被测定钢板的各放射率的推定值的修正系数。

本发明的第三方面为一种钢板的温度测定方法，其特征在于，将具备温度控制装置的参照板与被测定钢板对向设置，以利用和后述放射温度计不同的温度计直接测定的参照板的参照板温度T₂与钢板目标温度T₀一致的方式，用所述温度控制装置进行控制，并且，以在所述参照板和所述被测定钢板之间，放射能量交替反射的次数分别为1或2次的角度，朝向所述被测定钢板设置放射温度计，用所述放射温度计测定自所述被测定钢板放出的辐射度，换算成放射和该辐射度等价的能量的黑体温度，将求出的温度作为辐射度温度T_g，将所述辐射度温度T_g作为钢板温度。

本发明的第四方面为一种钢板的温度测定方法，其特征在于，将具备温度控制装置的参照板与被测定钢板对向设置，以利用和后述放射温度计不同的温度计直接测定的参照板温度T₂与钢板目标温度T₀一致的方式，用所述温度控制装置进行控制，并且，以在所述参照板和所述被测定钢板之间，放射能量交替反射的次数分别为1或2次的角度，朝向所述被测定钢板设置放射温度计，用所述放射温度计测定自所述被测定钢板放出的辐射度，换算成放射和该辐射度等价的能量的黑体温度，将求出的温度作为辐射度温度T_g；将用下式1算出的钢板温度的近似值T₁′作为钢板温度。

式1  T₁′＝T_g+K(T_g-T₂)

这里，K为基于根据另外的测定或文献值求出的所述参照板及所述被测定钢板的各放射率的推定值的修正系数。

也可以使用下式2代替式1。

式2  T₁′＝F[T_g+K(T_g-T₂)]

这里，K为基于自另外一种方法的测定或文献值求出的所述参照板及所述被测定钢板的各放射率的推定值的修正系数，F为基于所述参照板和所述被测定钢板的各几何学形状及两者的位置关系的系数。

本发明的第五方面为一种钢板的温度测定装置，其特征在于，具备：参照板，其与被测定钢板对向设置；温度控制装置，其控制所述参照板的温度；温度计，其测定所述参照板温度T₂，和后述放射温度计不同；放射温度计，其以在所述参照板和所述被测定钢板之间，放射能量交替放射的次数分别为1次或2次的角度，朝向被测定钢板而设置，测定自所述被测定钢板放出的辐射度，换算成放射和该辐射度等价的能量的黑体的温度即辐射度温度T_g；钢板温度运算电路，其由下式1或2算出钢板温度的近似值T₁′。

式1  T₁′＝T_g+K(T_g-T₂)

式2  T₁′＝F[T_g+K(T_g-T₂)]

这里，K为基于根据另外一种方法的测定或文献值求出的所述参照板及所述被测定钢板的各放射率的推定值的修正系数，F为基于所述参照板和所述被测定钢板的各几何学形状及两者的位置关系的系数。

优选以具备多组由所述参照板、所述温度控制装置及所述温度计构成的组合，以可以独立地控制各参照板温度的方式构成。

本发明的第六方面为钢板的温度控制方法，其特征在于，以由所述的方法测定的钢板温度与钢板目标温度T₀一致的方式，控制钢板的加热装置或冷却装置。

根据本发明，构成为：以使参照板温度与基于由放射温度计测定的被测定钢板的辐射度的温度(辐射度温度)或钢板目标温度一致的方式进行控制，并且根据所述辐射度温度，推定钢板温度的方式，由此，测定装置的设置比利用上述现有多重反射的测定方法简单，不受被测定钢板的放射率的变化及参照板(上述目前技术中的反射板)的放射率的历时变化的影响，可以长期高精度地测定钢板温度。另外，通过使用这样操作测定的高精度的钢板温度进行钢板的加热或冷却控制，可以实现更高精度的钢板温度控制。

附图说明

图1是用于说明实施方式1的钢板的温度测定装置的大致结构的、通板方向剖面及控制流程图；

图2是用于说明实施方式2的钢板的温度测定装置的大致结构的、通板方向剖面及控制流程图；

图3是用于说明实施方式3的钢板的温度测定装置的大致结构的、通板方向剖面及控制流程图；

图4是用于说明实施方式4的钢板的温度测定装置的大致结构的、通板方向剖面及控制流程图；

图5是示意性地表示分级地变更钢板目标温度时的参照板温度、钢板温度及钢板温度的近似值的各变化的情形的曲线图；

图6是用于说明实施方式6的钢板的温度测定装置的大致结构的、通板方向剖面及控制流程图。

符号说明

1、钢板

2、参照板

3、加热器

4、加热器电源

5、温度控制装置

6、接触式温度计

7、温度计(接触式温度计)

8、钢板温度运算电路

9、选择电路

具体实施方式

下面，参照附图对本发明进一步进行详细地说明。

(实施方式1)

图1为用于对使用上述第一方法的实施方式的钢板的温度测定装置的大致结构进行说明的图，表示通板方向剖面及控制流程。

如图所示，与钢板1对向且平行地设置有参照板2。在此，如上述专利文献2、3及5记载的发明，在利用多重反射的温度测定方法中，为了确保规定的多重反射次数，必须将反射板相对钢板倾斜设置。与此相反，本发明的参照板2可以通过将上述式(13)中的形态系数F₁₂及F₂₁尽量扩大使其趋近于1，可以使测定误差更小，因此，优选相对于被测定钢板平行且尽可能靠近而设置参照板，以使在相同参照板面积下，形态系数达到最大。但因为钢板1有上下起伏(波伏)的情况，所以，有必要以钢板1不与参照板2接触的方式设置规定的间隔而设置参照板。

而且，该参照板2以可以控制其自身的温度的方式内装有加热器3，该加热器3的结构为用具备温度控制装置5的加热器电源4可以进行加热。

另外，作为用于直接测定参照板2的温度的、和后述放射温度计7不同的温度计，例如以热电偶等接触式温度计6与参照板2连接的方式而设置，根据用该接触式温度计6测定的参照板温度T₂，用温度控制装置5调节加热器电源4的输出，参照板温度T₂则被控制在规定的温度(后述)。另外，参照板温度T₂的初始设定温度只要设定为例如钢板目标温度T₀即可。另外，优选测定参照板2的温度的接触式温度计6在参照板2上设置多个，对各温度计的测定温度值进行平均，并将其作为参照板温度T₂。

另一方面，以对钢板1的辐射度进行受光的方式，从参照板2和钢板1的间隙朝向钢板1的表面设置放射温度计7，在参照板2和钢板1之间，以放射能量交替反射的次数分别为1或2次的方式调节放射温度计7相对钢板1的设置角度θ。将参照板2和钢板1之间进行的放射能量的反射次数分别设为至少1次的理由是因为，放射能量在参照板2上一次也不反射，用放射温度计受光时，由于来自炉内壁等背景的放射能量直接在钢板1上反射，成为钢板1的辐射度的一部分(反射能量)，因此相对于测定误差增大的情况，通过被参照板2至少反射一次之后被钢板1反射，减小到可以忽略来自背景的放射能量的影响的程度，从而测定误差充分地减小。另一方面，将参照板2和钢板1之间的放射能量的反射次数分别设为至多二次的理由是因为，即使三次以上被反射，由于来自背景的放射能量的影响已经非常地小，所以不仅测定误差的改善效果少，而且反而会使参照板2变得过大。

放射温度计7相对于钢板1的设置角度θ，只要以在参照板2和钢板1之间的放射能量的反射次数分别为1次或2次的方式，根据参照板2的大小、钢板1和参照板2的距离等适当地调节即可，但考虑提高钢板表面的指向放射率、对辐射度容易进行受光、放射温度计7的设置空间等设备制约等，优优选在5°以上不足60°，进一步优选在10°～50°、特别优选在20°～40°的范围内适当地调节。

在用放射温度计7测定钢板1的辐射度时，用下述式表示用放射温度计7测定的放射能量和钢板1的辐射度的关系。

(数6)

F_gG₁＝ε_rE_r

F_g：从钢板到放射温度计的形态系数

E_r：用放射温度计测定的黑体能量

ε_r：放射温度计设定的放射率

因而，F_g＝ε_r时，G₁＝E_r，所以，在放射温度计7中，通过将将从钢板向放射温度计的形态系数F_g设定为放射率ε_r，则可以测定放射和钢板的辐射度G₁等价的能量的黑体的温度即辐射度温度(放射温度计指示温度)T_g。

从钢板到放射温度计的形态系数F_g由两者的几何学的形状及位置关系和钢板的指向放射率来确定，所以，在理论上也是可以求出的，但是，也可以用另外的方法例如离线，并由同样的几何学的形状及位置关系实验性地进行确定。

而且，用放射温度计7测定的放射温度计指示温度(辐射度温度)T_g作为参照板温度T₂的设定温度输入温度控制装置5，向参照板温度T₂与辐射度温度T_g一致的方式调节加热器电源4的输出。在以T₂与T_g一致的方式控制期间，T_g的值也发生变化，在任一达到T₂＝T_g的时点进行收束。其结果是，T₂和T_g的差ΔT逐渐地减小趋近为0，所以，通过将T_g当作钢板温度T₁的测定方法，可以精确地测定钢板温度。另外，以使这样操作测定的钢板温度T₁与钢板目标温度T₀一致的方式，控制钢板的加热装置或冷却装置，由此可以实现高精度的钢板温度控制。

(实施方式2)

图2是用于对使用上述第二方法的实施方式的钢板的温度测定装置的大致结构进行说明的图，表示通板方向剖面及控制流程。

如图2所示，本实施方式为在上述实施方式1(图1)的结构中，进一步追加了钢板温度运算电路8(下面简单地称为运算电路)的方式。

直到参照板温度T₂及放射温度计指示温度(辐射度温度)T_g的测定为止，和上述实施方式完全相同，所以省略说明。

而且，将放射温度计指示温度T_g和用接触式温度计6测定的参照板温度T₂输入运算电路8中，在该运算电路8中，通过将上述式(16)进一步简化后的下述式(1)算出钢板温度T₁的近似值T₁′。

T₁′＝T_g+K(T_g-T₂)  …式(1)

在此，对从上述式(16)导出的上式(1)的过程说明如下。

由上述式(16)可得

T₁ ⁴＝(1+K)T_g ⁴-KT₂ ⁴

   ＝T_g ⁴+K(T_g ⁴-T₂ ⁴)

   ＝T_g ⁴[1+K{1-(T₂/T_g)⁴}]

进而，设T₂/T₁＝a时，可得

T₁ ⁴＝T_g ⁴[1+K(1-a⁴)]

   ＝T_g ⁴[1+K(1-a)(1+a)(1+a²)]

时，可得

因而，可得

在此，因为

时，

可得

因而，可得

$=T_g[1+K(1-T_2/T_g)]$

$=T_g+K(T_2-T_g)$

通过将T₁置换为T₁′，导出式(1)。

在此，如上式(14)所示，K为仅仅由钢板1及参照板2的放射率ε₁、ε₂的函数组成的修正系数。因此，修正系数K自身受到钢板1及参照板2的放射率变化的影响，但因为是以使参照板温度T₂与辐射度温度T_g一致的方式进行控制，所以由修正系数K导致的误差被除外，可以进行高精度的钢板温度的测定。

因而，修正系数K不需要严密地设定，但对测定的钢板温度达到规定的精度所需要的时间有影响，所以必需一定程度的精度。因此，作为钢板1及参照板2的放射率ε₁、ε₂的推定值，只要采用例如根据用另外的离线方法测定的值或文献值假设的改变的范围内的平均的值，将把这些值代入上述式(14)而算出的值作为修正系数来使用即可。

而且，用运算电路8算出的钢板温度的近似值T₁′作为参照板温度T₂的设定温度输入温度控制装置5，并向参照板温度T₂与T₁′一致的方向调节加热器电源4的输出。其结果是，因为T₂和T_g的差ΔT逐渐减少并趋近于0，所以，由将T₁′当作钢板温度T₁的测定方法，可以精确地测定钢板温度。

本实施方式与上述实施方式1相比，虽然额外需要运算电路8，但通过以使参照板温度T₂趋近钢板温度的近似值T₁′的方式直接进行控制，就可以期待比上述实施方式1的方法进一步实现更早期地进行高精度的钢板温度测定的实现。另外，作为算出钢板温度的近似值T₁′的公式，通过采用简单的1次式即上述式(1)，在运算电路中不使用可高速运算的计算机，也不会牺牲应答性，从而可以进行高精度的钢板温度的测定。

(实施方式3)

图3是用于对使用上述第三方法的实施方式的钢板的温度测定装置的大致结构进行说明的图，表示通板方向剖面及控制流程。

如图3所示，本实施方式为在上述实施方式1(图1)的结构中，将输入温度控制装置5的设定温度替代放射温度计指示温度(辐射度)T_g，设定为一定值即钢板目标温度T₀，不进行控制而将放射温度计指示温度(辐射度温度)T_g直接设定为钢板温度T₁。根据本实施方式，由上述式(16)可知，在辐射度温度T_g和参照板温度T₂之间存在差时，钢板温度T₁包含测定误差，在将参照板温度T₂设定为钢板目标温度T₀的同时，实际的钢板温度T₁自身也当然地被控制在钢板目标温度T₀，所以，辐射度温度T_g也趋近于钢板目标温度T₀，所述测定误差不那么大。并且，因为没有必要进行参照板温度T₂的控制，所以在通板前可以预先将参照板温度T₂设定为钢板目标温度T₀，可以更早期地得到钢板温度T₁的测定值。

(实施方式4)

图4是用于对使用上述第三方法的另一实施方式的钢板的温度测定装置的大致结构进行说明的图，表示通板方向剖面及控制流程。

如图4所示，本实施方式为在上述实施方式3(图3)的结构中，进一步追加钢板温度运算电路8的实施方式。

而且，也可以与上述实施方式3同样地将参照板温度T₂设定为钢板目标温度T₀，并且，与述实施方式2同样，将放射温度计指示温度T_g和用接触式温度计6测定的参照板温度T₂输入运算电路8中，在该运算电路8中通过上述式(1)算出钢板温度T₁的近似值T₁′，将该T₁′作为钢板温度T₁。

本实施方式和上述实施方式3相比，虽然额外需要运算电路8，但是即使实际的钢板温度T1偏离钢板目标温度T₀的情况，通过使用上述式(1)，也可以得到更高精度的钢板温度。

(实施方式5)

在上述实施方式2、4中，钢板温度的近似值T₁′的计算使用上述式(1)，但也可以使用下述式(2)。

T₁′＝F[T_g+K(T_g-T₂)]    …式(2)

这里，F为基于参照板2和钢板1的各几何学的形状及两者的位置关系的系数。

在此，对上述式(2)的导出过程说明如下。

上述式(13)中，虽然F₁₂大约等于1，可是钢板1和参照板2的几何学的关系因例如钢板宽度的大幅度变化等而变动，由此，F₂₁虽不能说达到大约等于1但近似于1的情况，设F₁₂F₂₁＝F₂₁、(1-F₁₂F₂₁)/(ε₁+ε₂-ε₁ε₂)＝0

所以，上述式(13)可以简化为下述式。

E(T₁)＝F₂₁{G₁+K[G₁-E(T₂)]}

在此，设F₂₁＝F⁴时，通过与上述式(1)一样的推导过程，得到：

将T₁置换为T₁′，导出式(2)。

另外，形态系数F₁₂只根据二面间的几何学的关系理论上就可以计算(例如，日本机械学会编：传热工学资料改订第4版，1986年10月发行[丸善]参照P.159的(7)式)，所以F可以由F＝F₂₁ ^1/4唯一地确定。由此，替代上述式(1)，通过用上述式(2)，可以更加精确地测定钢板温度。

(实施方式6)

对钢板1进行连续地热处理的连续退火设备及热镀锌设备中，为了得到与每种钢种都不同的机械特性(强度及延伸率等)及电镀特性(合金化率等)，将伴随加热或冷却的热处理过程中的钢板的目标温度进行阶段性地变更(参照图5)。因此，将本发明应用于这些设备时，参照板温度T₂也必须根据钢板的目标温度T₀的变更而变更，但如图5所示，必然会产生应答延迟。此外，将钢板维持在目标温度的时间短时，在参照板温度T₂达到钢板的目标温度前，就要进行用于变更为下面的钢板的目标温度的控制。其结果是，在使用上述式(16)计算出的钢板温度T₁及使用上述式(1)计算出的钢板温度的近似值T₁′达到目标温度T₀也需要时间，不等达到目标温度T₀就会产生直接变更为下面的钢板目标温度的情况，钢板温度的测定精度降低。

因此，如图6所示，在炉内设置两块参照板2a、2b，并分别设置温度控制装置5a，5b、接触式温度计6a，6b及放射温度计7a，7b，并且设计一个钢板运算电路8，设置将用各参照板2a，2b及放射温度计7a，7b测量的参照板温度T_2a，T_2b及辐射度温度T_ga，T_gb相互交替地输入钢板温度运算电路8的选择电路9。而且，在将和现在通板中的钢板1a目标温度不同的下面的钢板1b连续进行通板的情况下，以使和现在使用中的参照板2a不同的参照板2b预先达到钢板1b的目标温度的方式进行设定，将下面的钢板1b进行通板时，由选择电路9将其替换至参照板2b及放射温度计7b侧来使用。

(变形例)

在上述实施方式1～6中，为了进行参照板2的温度控制，例示了作为加热装置的加热器3，但除加热装置以外，例如也可以设置空冷装置及水冷装置等冷却装置。由此，可以更迅速地控制参照板温度T₂。

另外，在上述实施方式1～6中，作为用于对参照板2的温度直接进行测定的温度计，例示了热电偶等接触式温度计，但不局限于此，例如也可以使用在空腔内配置热电偶的非接触式温度计。

另外，上述实施方式1～3中，表示了在控制参照板温度T₂期间时常将T_g或T₁′当作钢板温度的例子，但T₂和T_g或T₁′之间的差ΔT比规定值(例如5℃)小时，最初也可以进行将T_g或T₁′当作钢板温度的收束控制。

另外，在上述实施方式6中，显示了两个参照板2a、2b挟持钢板1对向配置的例子，但也可以在通板方向排列配置。

另外，表示了参照板2设置两个的例子，但也可以设置三个以上，将它们依次交替使用。

另外，表示了在两个参照板2a，2b上分别设置放射温度计7的例子，但也可以将一台放射温度计7在两个参照板2a，2b之间交替移动来使用。

另外，表示了钢板温度运算电路8只设置1个，用选择电路切换使用参照板2和放射板温度计7的组合的例子，当然也可以不使用选择电路，对每个参照板和放射温度计组合都设置钢板温度运算电路8。

Claims (6)

1.一种钢板的温度测定方法，其特征在于，

将具备温度控制装置的参照板与被测定钢板相对设置，

利用和后述的放射温度计不同的温度计直接测定所述参照板的参照板温度T₂，

并且，以放射能量在所述参照板和所述被测定钢板之间交替反射的次数分别为1或2次的角度，朝向所述被测定钢板设置放射温度计，

用所述放射温度计测定从所述被测定钢板放出的辐射度，

将换算成放射和该辐射度等价的能量的黑体的温度而求出的温度作为辐射度温度T_g，

用下式1算出钢板温度的近似值T₁′，

用所述温度控制装置进行控制，使所述参照板温度T₂与所述钢板温度的近似值T₁′一致，

将所述钢板温度的近似值T₁′作为钢板温度，

式1T₁′＝T_g+K(T_g-T₂)

其中，K为基于根据另外的测定或文献值求出的所述参照板及所述被

测定钢板的各放射率的推定值的修正系数。

2.一种钢板的温度测定方法，其特征在于，

将具备温度控制装置的参照板与被测定钢板相对设置，

通过所述温度控制装置进行控制，使利用和后述的放射温度计不同的温度计直接测定的所述参照板的参照板温度T₂与钢板目标温度T₀一致，

并且，以放射能量在所述参照板和所述被测定钢板之间交替反射的次数分别为1或2次的角度，朝向所述被测定钢板设置放射温度计，

用所述放射温度计测定从所述被测定钢板放出的辐射度，

将换算成放射和该辐射度等价的能量的黑体的温度而求出的温度设定为辐射度温度T_g，

将用下式1算出的钢板温度的近似值T₁′作为钢板温度，

式1T₁′＝T_g+K(T_g-T₂)

其中，K为基于根据另外的测定或文献值求出的所述参照板及所述被 测定钢板的各放射率的推定值的修正系数。

3.如权利要求1或2所述的钢板的温度测定方法，其特征在于，使用下式2代替式1，

式2T₁′＝F[T_g+K(T_g-T₂)]

其中，K为基于根据另外的测定或文献值求出的所述参照板及所述被测定钢板的各放射率的推定值的修正系数，F为基于所述参照板和所述被测定钢板的各几何学形状及两者的位置关系的系数。

4.一种钢板的温度测定装置，其特征在于，具备：

与被测定钢板相对设置的参照板；

控制所述参照板的温度的温度控制装置；

测定所述参照板温度T₂的与后述的放射温度计不同的温度计；

放射温度计，其以放射能量在所述参照板和所述被测定钢板之间交替反射的次数分别为1次或2次的角度朝向所述被测定钢板设置，并测定从所述被测定钢板放出的辐射度，换算成放射和该辐射度等价的能量的黑体的温度即辐射度温度Tg，

钢板温度运算电路，其通过下式1或2算出钢板温度的近似值T₁′，

式1

T₁′＝T_g+K(T_g-T₂)

式2

T₁′＝F[T_g+K(T_g-T₂)]

其中，K为基于根据另外的测定或文献值求出的所述参照板及所述被测定钢板的各放射率的推定值的修正系数，F为基于所述参照板和所述被测定钢板的各几何学形状及两者的位置关系的系数。

5.如权利要求4所述的钢板的温度测定装置，其特征在于，具备多套由所述参照板、所述温度控制装置及所述温度计构成的组合，且构成为可以独立地控制各参照板温度。

6.一种钢板的温度控制方法，其特征在于，控制钢板的加热装置或冷却装置，使通过权利要求2所述的方法测定的钢板温度与钢板目标温度T₀一致。 

Images