JP2002303551A - Method and device for measuring temperature of in- furnace metallic material - Google Patents

Method and device for measuring temperature of in- furnace metallic material

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JP2002303551A
JP2002303551A JP2001105011A JP2001105011A JP2002303551A JP 2002303551 A JP2002303551 A JP 2002303551A JP 2001105011 A JP2001105011 A JP 2001105011A JP 2001105011 A JP2001105011 A JP 2001105011A JP 2002303551 A JP2002303551 A JP 2002303551A
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furnace
radiation
metal material
temperature
pseudo
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Toru Inai
徹 井内
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Tama TLO Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device for measuring a temperature of in-furnace metallic material capable of effectively shielding a backlight radiation noise in the furnace and measuring emissivity and a temperature simultaneously. SOLUTION: A pseudo backbody furnace 5 and a first radiation thermometer 7 are installed mirror-symmetrically to a normal n to the surface of a strip metallic material 3 in a direction orthogonal to a traveling direction of the strip metallic material 3. A signal of the sum of radiation from the strip metallic material 3 and radiation reflected on the surface of the strip metallic material 3 from the pseudo blackbody furnace 5 is detected through a polarizing filter 9 by using the first radiation thermometer 7. A signal of radiation from a pseudo blackbody of the pseudo blackbody furnace 5 is detected by a second radiation thermometer 10 installed outside the furnace on the axis of the pseudo blackbody furnace 5 is installed. A surface temperature and the emissivity are accurately calculated from the signal from the first radiation thermometer 7 and the signal from the second radiation thermometer 10 by using an arithmetic unit 11.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、炉内金属材の温度
測定方法および装置に係わり、特に背光放射雑音が充満
する環境下の熱処理炉等で加熱される金属材の温度測定
に好適な方法および装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for measuring the temperature of a metal material in a furnace, and more particularly to a method suitable for measuring the temperature of a metal material heated in a heat treatment furnace or the like in an environment filled with background radiation noise. And equipment.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、放射測温法は測定対象の放射率が
変化すると大幅な測温誤差を生じるという深刻な問題点
を抱えているのは、当技術分野では周知である。特に加
熱によって酸化膜が生成する金属の場合、放射率が著し
く変化する。そのため、有力な非接触測温法であり高速
応答可能な放射測温法の特長が著しく阻害されている。
2. Description of the Related Art It is well known in the art that radiation thermometry conventionally has a serious problem that a significant temperature measurement error occurs when the emissivity of an object to be measured changes. In particular, in the case of a metal that forms an oxide film by heating, the emissivity changes significantly. Therefore, the feature of the radiation temperature measurement method, which is a powerful non-contact temperature measurement method and can respond at high speed, is significantly impaired.

【0003】本発明者らは、酸化膜が生成する過程にお
ける放射率の偏光特性、方向特性などに関わる挙動を数
年にわたって理論と実験の両面から詳細に研究をすすめ
てきた。その結果、測定波長と測定方向を適切に選択す
ることによって、試料面法線と測定方向を含む面に対し
て平行な方向の分光偏光放射輝度L (以下、p−偏
光放射輝度という)と垂直方向の分光偏光放射輝度L
(以下、s−偏光放射輝度という)の比Rps(=L
/L)と、特定の分光放射率の間に1対1の対応関
係式が成り立つことを立証することができたのである
(井内、星野、古川、田添:「金属の酸化時の偏光特性
と放射率補正放射測温への応用」計測自動制御学会論文
集(Vol.35,No.7,pp.832/839,1999)参照)。したがっ
て、分光偏光放射輝度比Rpsを測定することによっ
て、一義的に測定対象の分光放射率を求めることができ
る。
The inventors of the present invention have studied in detail the behavior of the emissivity in the process of forming an oxide film, such as the polarization characteristics and the directional characteristics, for several years, both theoretically and experimentally. As a result, by appropriately selecting the measurement wavelength and the measurement direction, the spectral polarization radiance L p (hereinafter, referred to as p-polarization radiance) in a direction parallel to the plane including the sample surface normal and the measurement direction is obtained. Vertical spectral polarization radiance L s
(Hereinafter referred to as s-polarized radiance) R ps (= L
p / L s ) and a specific spectral emissivity can be proved to have a one-to-one correspondence relationship (Iuchi, Hoshino, Furukawa, Tasoe: “Polarization during metal oxidation” Characteristics and Application to Emissivity Corrected Emission Temperature Measurement ”, Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers (Vol.35, No.7, pp.832 / 839, 1999). Thus, by measuring the spectral polarization radiance ratio R ps, it is possible to obtain the spectral emissivity of unambiguously measured.

【0004】この結果は直ちに「放射率と温度」の同時
測定法として応用できるものである。しかし、放射測温
法は測定対象からの放射とともに、周囲加熱源からの熱
放射を雑音として検出するので、炉内のように背光放射
雑音が充満している環境下においてこの測定原理を適用
するためには、背光放射雑音にいかに対処するかという
新たな課題を解決しなければならない。
The result can be immediately applied as a simultaneous measurement method of “emissivity and temperature”. However, since the radiation thermometry detects heat radiation from the surrounding heating source as noise together with radiation from the measurement object, this measurement principle is applied in an environment where the background radiation noise is full such as in a furnace. In order to do so, a new challenge of how to deal with background radiation noise must be solved.

【0005】一方、常温付近での放射測温は、測定対象
と周囲がほとんど等しい環境下を意味している。したが
って、炉内と同様に背光放射雑音に満ちた環境とみなす
ことができる。本発明者らは、このような条件下、すな
わち計測がきわめて困難と考えられる低放射率金属の常
温付近の放射測温法に関し、新しい原理を提案した。す
なわち、この方法は光沢のある金属試料面法線に対して
角度θ=80°付近で金属放射率が法線方向の3倍前後増
大すること、またその方向で試料の反射特性が著しく鏡
面反射特性を示すことに着目して周囲の背光放射雑音を
効果的に遮蔽し、常温付近の金属からの微弱な放射を感
度よく計測する測温法である。さらにこの構成にp−偏
光放射輝度を利用することにより、この方法を一段と実
用に供し得るレベルに到達させた。垂直放射率が0.1 以
下の光沢のある冷延鋼板を対象にした場合、300 Kから
373 Kの温度域で実験室レベルにおいて±2K程度の誤
差で測定可能となった。
On the other hand, radiation temperature measurement near normal temperature means an environment in which the measurement target and the surroundings are almost equal. Therefore, it can be regarded as an environment full of background radiation noise as in the furnace. The present inventors have proposed a new principle under such conditions, that is, a radiation measurement method for low-emissivity metals near room temperature, which is considered to be extremely difficult to measure. That is, in this method, the metal emissivity increases about three times the normal direction at an angle θ = 80 ° with respect to the glossy metal sample surface normal, and the reflection characteristic of the sample is remarkably specular in that direction. This is a temperature measurement method that focuses on showing characteristics, effectively shields ambient background radiation noise, and measures weak radiation from metals near room temperature with high sensitivity. In addition, the use of p-polarized radiance in this configuration has brought this method to a more practical level. From 300 K for shiny cold-rolled steel sheets with a vertical emissivity of 0.1 or less
In the temperature range of 373 K, measurement was possible at the laboratory level with an error of about ± 2 K.

【0006】ここで、前出した参照文献の「偏光放射輝
度を利用した放射率補正放射測温法」の計測原理につい
て詳しく説明する。一般に金属が加熱されると、その表
面に酸化膜が生成される。このとき、金属の分光放射率
は酸化膜の成長とともに大きく変化することが知られて
いる。図7はその一例で、金属として冷延鋼板を用い、
大気中で873 Kになるように加熱中の時間経過のなか
で、冷延鋼板の分光放射率の変化を観測したものであ
る。分光放射率が波長ごとにピーク値を示し、大きく変
化していることが認められる。この現象は金属表面と酸
化膜の間での放射の多重反射に基づく干渉効果によるも
のと考えられる。このような測定対象の放射率に大きな
変動があるとき、放射測温法は大きな測温誤差を生じる
ことになるので、上記測温法はこれを克服する手法の一
つである。
Here, the measurement principle of the “emissivity-corrected radiation temperature measurement method using polarized radiance” of the above-mentioned reference will be described in detail. Generally, when a metal is heated, an oxide film is formed on its surface. At this time, it is known that the spectral emissivity of the metal changes greatly with the growth of the oxide film. FIG. 7 shows an example of such a case, in which a cold-rolled steel sheet is used as the metal
This is a change in the spectral emissivity of a cold-rolled steel sheet observed over time during heating to 873K in the atmosphere. It can be seen that the spectral emissivity shows a peak value for each wavelength and changes greatly. This phenomenon is considered to be due to an interference effect based on multiple reflection of radiation between the metal surface and the oxide film. When the emissivity of the object to be measured fluctuates greatly, the radiation temperature measurement method causes a large temperature measurement error, and the temperature measurement method is one of methods for overcoming this.

【0007】図8に示すように、測定対象の金属21の面
法線nに対して、角度θ方向に設置した放射温度計22,
23により金属21面の放射輝度を測定する。いま、金属21
の温度をT(K)とし、波長λ、温度Tの黒体放射輝度
をLλ,b(T)とすると、偏光プリズム24のp−偏光
プリズム24aを介して放射温度計22によって検出される
金属21面からの放射輝度信号をE とすると、E
下記(1) 式で表される。 E =k ・ε ・Lλ,b(T) …………(1) ここで、 k ;p−偏光プリズム(またはp−偏光フィルタ)2
4aを介して放射温度計22で検出される放射輝度の電気
信号ゲイン ε ;金属21の波長λでのp−偏光分光放射率
As shown in FIG. 8, a radiation thermometer 22, which is installed at an angle θ with respect to the surface normal n of the metal 21 to be measured.
The radiance of the metal 21 surface is measured by 23. Now metal 21
Let T (K) be the temperature of the black body, and Lλ, b (T) be the black body radiance at the wavelength λ and the temperature T, which is detected by the radiation thermometer 22 through the p-polarization prism 24a of the polarization prism 24. When the radiance signals from the metal 21 surface and E p, E p is expressed by the following equation (1). E p = k p · ε p · L λ, b (T) ............ (1) where, k p; p- polarizing prism (or p- polarized light filter) 2
Electric signal gain of radiance detected by the radiation thermometer 22 via 4a ε p ; p-polarized spectral emissivity at wavelength λ of metal 21

【0008】同様に、s−偏光プリズム24bを介して放
射温度計23によって検出される金属21面からの放射輝度
信号をE とすると、E は下記(2) 式で表される。 E =k ・ε ・Lλ,b(T) …………(2) ここで、 k ;s−偏光プリズム(またはs−偏光フィルタ)2
4bを介して放射温度計23で検出される放射輝度の電気
信号ゲイン ε ;金属21の波長λでのs−偏光分光放射率
[0008] Similarly, when the radiance signals from 21 surface metal being detected by the radiation thermometer 23 via the s- polarization prism 24b and E s, E s is expressed by the following equation (2). E s = k s ε s L λ, b (T) (2) where k s ; s-polarizing prism (or s-polarizing filter) 2
Electric signal gain of radiance detected by the radiation thermometer 23 via 4b ε s ; s -polarized spectral emissivity at wavelength λ of metal 21

【0009】温度Tに設定した黒体炉の放射輝度を上記
の偏光プリズム(または偏光フィルタ)24を装着した状
態で放射温度計22,23によって検出される放射輝度信号
をp−偏光、s−偏光に対応してそれぞれEp,b,E
s,b とすると、 Ep,b=k ・Lλ,b(T) …………(3) Es,b=k ・Lλ,b(T) …………(4) ここで、(1) 式と(2) 式の比をとると、 E /E =(k /k )(ε /ε )=k・Rps ……… …(5)
The radiance of the blackbody furnace set at the temperature T is determined by the radiance signals detected by the radiation thermometers 22 and 23 with the above-described polarizing prism (or polarizing filter) 24 attached to p-polarized light and s-polarized light. E p, b , E corresponding to the polarization
s, and the b, E p, b = k p · L λ, b (T) ............ (3) E s, b = k s · L λ, b (T) ............ (4) here, (1) taking the ratio of the formulas (2), E p / E s = ( k p / k s) (ε p / ε s) = k · R ps ......... ... (5)

【0010】また、k=k /k は(3) 式と(4) 式
から Ep,b/Es,b=k /k =k ………… (6) により、黒体出力信号比であるから、あらかじめ求めら
れており、既知の一定値である。(5) 式の右辺における
Rpsは偏光放射率比ε /ε であり、kが一定であ
るから左辺で示されるように偏光放射輝度信号比E
/E で測定されることがわかる。
Further, k = k p / k s is E p (3) and (4), b / E s, b = k p / k s = k ............ (6), Black Since it is the body output signal ratio, it is obtained in advance and is a known constant value. Rps on the right side of the equation (5) is the polarized emissivity ratio ε p / ε s , and since k is constant, as shown on the left side, the polarized radiance signal ratio E p
/ It is to be understood as measured by E s.

【0011】そこで、この指標Rpsと金属21の分光放
射率ε(λ)の間に1対1の対応関係が成り立てば、R
psを測定することによって放射率を求めることができ
る。図9は冷延鋼板を試料としてRpsと分光放射率ε
(λ)の関係を調べた実験例である。図の(a) はRps
と分光放射率をいずれも波長λ=3.4 μmとしたもので
ある。また(b) はRpsをλ=3.4 μmで、分光放射率
をλ=1.5 μmで、(c) はRpsをλ=1.5 μmで、分
光放射率をλ=3.4 μmで、(d) はRpsと分光放射率
をいずれも波長λ=1.5 μmとしたものである。
Therefore, if a one-to-one correspondence is established between the index Rps and the spectral emissivity ε (λ) of the metal 21, R
The emissivity can be determined by measuring ps . Figure 9 is R ps spectral emissivity ε a cold rolled steel sheet as a sample
9 is an experimental example in which the relationship of (λ) was examined. (A) of the figure is R ps
And the spectral emissivity were both wavelengths λ = 3.4 μm. Also, (b) shows that Rps is λ = 3.4 μm and the spectral emissivity is λ = 1.5 μm, and (c) shows that Rps is λ = 1.5 μm and the spectral emissivity is λ = 3.4 μm, and (d) Indicates that both R ps and the spectral emissivity were at a wavelength λ = 1.5 μm.

【0012】これらの関係から、波長λの適切な選択に
よって、Rpsと分光放射率との間で1対1の対応関係
を構築することができる。図9の中で最も好ましい関係
式は(b) であらわされる関係である。すなわち、Rps
をλ=3.4 μmの場合であるが、一般にRpsを長波長
で、分光放射率を短波長側で測定することにより、良好
な1対1の関係が得られる。逆に、(c) のようにRps
をλ=1.5 μmで、分光放射率をλ=3.4 μmで測定す
ると、1つのRpsの測定に対して2つの分光放射率が
求められるような関係式が得られる。したがって、この
ような波長選択では適切な放射率補正はできない。これ
らの現象は酸化膜の生成による放射の干渉現象によって
生じるものであることが明らかにされている。
From these relationships, a one-to-one correspondence between Rps and spectral emissivity can be established by appropriate selection of wavelength λ. The most preferable relational expression in FIG. 9 is the relation represented by (b). That is, R ps
.Lambda. = 3.4 .mu.m. Generally, a good one-to-one relationship can be obtained by measuring Rps at a long wavelength and spectral emissivity at a short wavelength. Conversely, as shown in (c), R ps
Is measured at λ = 1.5 μm and the spectral emissivity at λ = 3.4 μm, a relational expression is obtained such that two spectral emissivities are obtained for one measurement of Rps . Therefore, proper emissivity correction cannot be performed by such wavelength selection. It has been clarified that these phenomena are caused by an interference phenomenon of radiation due to formation of an oxide film.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
で述べてきた偏光放射輝度を利用した放射率補正法は、
測定対象の周囲には熱源がなく、したがってその熱源か
らの放射が金属21で反射して放射温度計22,23に入射す
ることがない環境下で有効な手法であった。すなわち、
背光放射雑音が存在しない環境下を想定したものであ
る。
However, the emissivity correction method using the polarized radiance described so far is
This method was effective in an environment where there was no heat source around the object to be measured, so that radiation from the heat source was not reflected by the metal 21 and incident on the radiation thermometers 22 and 23. That is,
This is based on the assumption that there is no background radiation noise.

【0014】ところで、金属などを高温で熱処理する熱
処理炉のような高温の炉内における測定対象に適用しよ
うとする場合、測定対象からの放射とともに周囲加熱源
からの熱放射を雑音として検出してしまうことになる。
このような高温炉内のように背光放射雑音が充満してい
る環境下では、この背光放射雑音に如何に対処するかと
いうことが大きな課題であった。
By the way, when applying to a measurement object in a high-temperature furnace such as a heat treatment furnace for heat-treating a metal or the like at a high temperature, heat radiation from an ambient heating source is detected as noise together with radiation from the measurement object. Will be lost.
In an environment where the background radiation noise is full, such as in a high-temperature furnace, how to deal with the background radiation noise has been a major issue.

【0015】従来、炉内特有の背光放射雑音を遮蔽する
手段として、たとえば図10に示すように、水冷した遮蔽
板25などを炉内26に導入して強制的に背光放射雑音を遮
蔽ないし消去する手段が採用されているのが一般的であ
るが、しかしながらこの手段では水漏れ事故を惹起する
危険が高く、またその水漏れの検出が困難であるなどか
ら、炉内を走行する材料を不当に冷却して品質劣化を招
いてしまうなど生産プロセスの操業に支障を来し、長期
にわたる安全操業を阻害するという欠点がある。また、
図11に示すように、水冷しない基準黒体光源27を炉内に
設置するとともに、2個の放射温度計28, 29を用いて材
料21の温度および黒体部30の温度をそれぞれ測定するこ
とにより、背光放射雑音を遮蔽する技術もあるが、この
手段は測定対象の放射率は一定とみなした炉内測温技術
であり、本発明の目的である放射率と温度を同時に測定
しようとする技術ではない。
Conventionally, as a means for shielding the background radiation noise peculiar to the furnace, for example, as shown in FIG. 10, a water-cooled shielding plate 25 or the like is introduced into the furnace 26 to forcibly shield or eliminate the background radiation noise. In general, however, there is a risk of causing a water leak accident, and it is difficult to detect the water leak. However, there is a disadvantage in that the operation of the production process is hindered, for example, the quality is deteriorated by cooling, and the safe operation for a long period is hindered. Also,
As shown in FIG. 11, a non-water-cooled reference black body light source 27 is installed in the furnace, and the temperature of the material 21 and the temperature of the black body 30 are measured using two radiation thermometers 28 and 29, respectively. There is also a technology to shield the background radiation noise, but this means is a furnace temperature measurement technology that assumes that the emissivity of the measurement object is constant, and attempts to simultaneously measure the emissivity and temperature, which is the object of the present invention Not a technology.

【0016】本発明は、上記のような従来技術の有する
課題を解決すべくなされたものであって、背光放射雑音
の遮蔽を効果的に行うとともに、放射率と温度を同時に
計測することの可能な炉内金属材の温度測定方法および
装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and effectively shields background radiation noise and simultaneously measures emissivity and temperature. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for measuring a temperature of a metal material in a furnace.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明の方法は、炉内に
おいて走行しながら加熱される金属材の温度を測定する
方法であって、金属材の走行方向に対して直交する方向
で該金属材表面の法線に対して鏡面対称的に擬似黒体炉
と第1の放射温度計を設置して、前記第1の放射温度計
を用いて前記金属材からの放射と前記擬似黒体炉からの
前記金属材の表面で反射する放射との和の信号を検出す
る工程と、前記擬似黒体炉の設置された軸線上の炉外に
設置した第2の放射温度計で前記擬似黒体炉の擬似黒体
からの放射の信号を検出する工程と、前記第1の放射温
度計からの信号と第2の放射温度計からの信号とから前
記金属材の表面温度と放射率とを演算する工程と、から
なることを特徴とする炉内金属材の温度測定方法であ
る。
The method of the present invention is a method for measuring the temperature of a metal material to be heated while traveling in a furnace, wherein the temperature of the metal material is measured in a direction perpendicular to the running direction of the metal material. A pseudo-blackbody furnace and a first radiation thermometer are installed in mirror symmetry with respect to a normal line of a material surface, and the radiation from the metal material and the pseudo-blackbody furnace are measured using the first radiation thermometer. Detecting a signal of the sum of the radiation reflected from the surface of the metal material and a second radiation thermometer installed outside the furnace on the axis where the pseudo black body furnace is installed. A step of detecting a signal of radiation from the pseudo black body of the furnace; and calculating a surface temperature and an emissivity of the metal material from a signal from the first radiation thermometer and a signal from the second radiation thermometer. And measuring the temperature of the metal material in the furnace.

【0018】なお、本発明の方法は、前記第1の放射温
度計で前記金属材からの放射と前記擬似黒体炉からの前
記金属材の表面で反射する放射との和を検出する際に、
p−偏光放射輝度とs−偏光放射輝度とに分けて測定す
るようにするのがよい。さらに、本発明の方法は、炉内
に静止した状態で加熱される金属材を対象にすることも
可能である。
In the method of the present invention, the first radiation thermometer detects a sum of radiation from the metal material and radiation reflected from the surface of the metal material from the pseudo blackbody furnace. ,
Preferably, the measurement is performed separately for p-polarized radiance and s-polarized radiance. Furthermore, the method according to the invention can also be applied to metal materials which are heated while standing in a furnace.

【0019】また、本発明の装置は、炉内において走行
しながら加熱される金属材の温度を測定する装置であっ
て、金属材の走行方向に対して直交する方向で該金属材
表面の法線に対して鏡面反射する炉内位置に設置される
擬似黒体炉と、前記擬似黒体炉と鏡面的対称の炉外位置
に設置されて前記金属材表面からの放射と前記擬似黒体
炉からの放射とを偏光フィルタを介して同時に検出する
第1の放射温度計と、前記擬似黒体炉の擬似黒体面の放
射を検出する第2の放射温度計と、前記第1の放射温度
計によって検出された前記金属材からの放射と前記擬似
黒体炉からの前記金属材の表面で反射する放射との和信
号と、前記第2の放射温度計で検出した擬似黒体面の放
射信号とを用いて前記金属材の表面温度と放射率とを演
算する演算装置と、からなることを特徴とする炉内金属
材の温度測定装置である。
Further, the apparatus of the present invention is an apparatus for measuring the temperature of a metal material to be heated while traveling in a furnace, wherein the temperature of the metal material is measured in a direction perpendicular to the traveling direction of the metal material. A pseudo-blackbody furnace installed at a position in the furnace that mirror-reflects rays, and a pseudo-blackbody furnace installed at a position outside the furnace that is mirror-symmetrical to the pseudo-blackbody furnace and emitting radiation from the metal material surface. A first radiation thermometer for simultaneously detecting radiation from a light source via a polarizing filter, a second radiation thermometer for detecting radiation on a pseudo black body surface of the pseudo black body furnace, and the first radiation thermometer The sum signal of the radiation from the metal material detected by the above and the radiation reflected from the surface of the metal material from the pseudo black body furnace, and the radiation signal of the pseudo black body surface detected by the second radiation thermometer, A computing device for computing the surface temperature and emissivity of the metal material using It is made of a temperature measuring device in the furnace metal material characterized by.

【0020】なお、本発明の装置は、前記擬似黒体炉は
セラミック系断熱材または耐熱金属で構成するようにし
てもよい。
In the apparatus of the present invention, the pseudo black body furnace may be made of a ceramic heat insulating material or a heat-resistant metal.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施の形
態について、図面を参照してくわしく説明する。図1は
本発明の構成を模式的に示す断面図である。この図にお
いて、1は熱処理炉など高温の炉体で、内部にレンガ等
の耐火物2が張り付けられている。3は炉内で加熱され
る測定対象とされる帯状金属材で、炉内に設置されたロ
ール4を介して炉内を走行可能とされる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view schematically showing the configuration of the present invention. In this figure, reference numeral 1 denotes a high-temperature furnace body such as a heat treatment furnace, in which a refractory 2 such as a brick is stuck. Reference numeral 3 denotes a strip-shaped metal material to be heated in the furnace, which can be moved in the furnace via a roll 4 installed in the furnace.

【0022】5は炉内に設置される擬似黒体炉で、その
開口面5aが帯状金属材3の中心部の面法線nに対して
角度θ方向に向くように、天井部1cから吊り下げられ
る支持部材6に取り付けられる。7は炉外に設置される
第1の放射温度計で、側壁1aに設けられた開口部8a
を介して擬似黒体炉5と対称的な位置に帯状金属材3の
中心部の面法線nに対して角度θ方向から帯状金属材3
表面の放射と擬似黒体炉5の放射との和を同時に検出す
る。9は偏光フィルタで、p−偏光フィルタ9aとs−
偏光フィルタ9bを切替えることによって、p−偏光輝
度とs−偏光輝度を交互に検出できる。
Reference numeral 5 denotes a pseudo black body furnace installed in the furnace. The pseudo black body furnace 5 is suspended from the ceiling 1c so that the opening surface 5a is oriented at an angle θ with respect to the surface normal n of the center of the strip-shaped metal material 3. It is attached to the support member 6 that can be lowered. Reference numeral 7 denotes a first radiation thermometer installed outside the furnace, and an opening 8a provided in the side wall 1a.
At a position symmetrical to the pseudo black body furnace 5 with respect to the surface normal n of the center of the strip-shaped metal material 3 from the angle θ direction.
The sum of the surface radiation and the radiation of the pseudo blackbody furnace 5 is detected simultaneously. Reference numeral 9 denotes a polarization filter, which includes p-polarization filters 9a and s-
By switching the polarization filter 9b, p-polarized luminance and s-polarized luminance can be detected alternately.

【0023】10は炉外に設置される第2の放射温度計
で、側壁1bに設けられた開口部6bを介して擬似黒体
炉5の擬似黒体5bの裏面側の放射を反対側の開口面5
cから非接触で検出する。なお、擬似黒体炉5と第1の
放射温度計7の取り付け角度θは80°付近が望ましい。
その理由は後述する。11は演算装置で、第1の放射温度
計7によって検出される帯状金属材3からの放射と擬似
黒体炉5からの帯状金属材3の表面で反射する放射との
和信号と、第2の放射温度計10で検出した擬似黒体面の
放射信号とを用いて帯状金属材3の表面温度と放射率と
を演算する機能を有しており、その演算結果は表示装置
12に出力表示される。
Reference numeral 10 denotes a second radiation thermometer installed outside the furnace, which emits radiation on the back side of the pseudo black body 5b of the pseudo black body furnace 5 through an opening 6b provided in the side wall 1b on the opposite side. Opening surface 5
Non-contact detection from c. The attachment angle θ between the pseudo black body furnace 5 and the first radiation thermometer 7 is preferably around 80 °.
The reason will be described later. Numeral 11 denotes an arithmetic unit, which is a sum signal of the radiation from the band-shaped metal material 3 detected by the first radiation thermometer 7 and the radiation reflected from the surface of the band-shaped metal material 3 from the pseudo blackbody furnace 5, and the second signal. Has a function of calculating the surface temperature and emissivity of the band-shaped metal material 3 using the radiation signal of the pseudo black body surface detected by the radiation thermometer 10 of the present invention.
The output is displayed on 12.

【0024】このように構成して、まず第1の放射温度
計7で帯状金属材3の中心部の面法線nに対して角度θ
方向からp−偏光放射輝度を測定する。そのとき、試料
面法線に対して第1の放射温度計7と鏡面対称的方向に
配置された擬似黒体炉5が基準光源として作用すること
になるから、第1の放射温度計7によって検出される信
号には雑音となる炉内の背光放射を遮蔽してその影響を
受けることはない。ここで、炉内に設置する擬似黒体炉
5の構造について補足する。すなわち、この擬似黒体炉
5は高温炉内に設置し、自然加熱によって擬似黒体を実
現させるためには、その材料や形状、寸法、取り付け位
置などに関していくつかの制約条件がある。
With such a configuration, first, the first radiation thermometer 7 forms an angle θ with respect to the surface normal n of the central portion of the strip-shaped metal material 3.
The p-polarized radiance is measured from the direction. At this time, the pseudo-blackbody furnace 5 arranged in a mirror-symmetrical direction with respect to the first radiation thermometer 7 with respect to the sample surface normal acts as a reference light source. The detected signal is not affected by shielding background radiation in the furnace, which may be noise. Here, the structure of the pseudo blackbody furnace 5 installed in the furnace will be supplemented. That is, in order to install the pseudo black body furnace 5 in a high-temperature furnace and realize a pseudo black body by natural heating, there are some restrictions on the material, shape, dimensions, mounting position, and the like.

【0025】まず、材料については、1000℃を超える高
温炉内での半永久的な連続使用に耐える必要があるの
で、セラミック系断熱材や耐熱金属など高温耐熱材料で
構成しなければならないことである。空洞放射として単
純な形状は円筒型に構成することであるが、これを擬似
黒体炉として使用する場合、実効的な放射率を限りなく
1.0 に近い値を有するように構成しなければならない。
そのためには図2に示すように、円筒状の擬似黒体5b
の底面までの長さLと開口面5aの直径Dの比L/Dを
5以上にするのがよいことが実験で確かめられている。
なお、擬似黒体5bの厚みtは、両面の温度差がないよ
うに薄いほど好ましく、具体的にはL/10以下が望まし
い。ただし、擬似黒体炉を構成する素材の固有の放射率
が0.5 以上である必要がある。この条件は上記したセラ
ミック系断熱材で容易に実現することができる。
First, since the material must withstand semi-permanent continuous use in a high-temperature furnace exceeding 1000 ° C., it must be made of a high-temperature heat-resistant material such as a ceramic heat insulating material or a heat-resistant metal. . A simple shape for cavity radiation is to configure a cylindrical shape, but when this is used as a pseudo blackbody furnace, the effective emissivity is infinite
Must be configured to have a value close to 1.0.
For this purpose, as shown in FIG.
It has been experimentally confirmed that the ratio L / D of the length L to the bottom surface and the diameter D of the opening surface 5a should be 5 or more.
It is to be noted that the thickness t of the pseudo black body 5b is preferably as thin as possible so as not to have a temperature difference between both surfaces, and specifically, it is desirably L / 10 or less. However, the intrinsic emissivity of the material constituting the pseudo blackbody furnace must be 0.5 or more. This condition can be easily realized by the above-mentioned ceramic heat insulating material.

【0026】また、擬似黒体炉5の温度測定に非接触式
の放射温度計を用いる理由について補足すると、放射温
度計は通常の温度測定に用いられる接触式の熱電対や測
温抵抗体に比べて非接触式であって炉外に設置できるこ
とや経年劣化のおそれがなく、半永久的に温度計測が可
能であるなどの利点によるものである。なお、第2の放
射温度計10では円筒の擬似黒体5bの反対側の面を測定
することになるが、その面の実効放射率が十分に1.0 近
くにするためには、開口面5cの形状を擬似黒体5bの
底面を中心に開口面5aと対称的な寸法構成にするのが
よい。
The reason why a non-contact radiation thermometer is used to measure the temperature of the pseudo black body furnace 5 is supplemented by the fact that the radiation thermometer is used for a contact thermocouple or a resistance thermometer used for ordinary temperature measurement. On the other hand, it is advantageous because it is non-contact type, can be installed outside the furnace, there is no risk of deterioration over time, and temperature measurement can be performed semi-permanently. The second radiation thermometer 10 measures the surface on the opposite side of the cylindrical pseudo black body 5b. In order to make the effective emissivity of that surface sufficiently close to 1.0, the surface of the aperture surface 5c should be measured. It is preferable that the shape be symmetrical with the opening surface 5a about the bottom surface of the pseudo black body 5b.

【0027】以下に、本発明の温度測定の基本原理につ
いてくわしく説明する。いま、第1の放射温度計7で測
定される走行する帯状金属材3の温度をT(K)とし、
波長λ、温度Tの黒体分光放射輝度をLλ,b(T)と
する。また、第2の放射温度計10で測定される擬似黒体
炉5の擬似黒体温度をT(K)とすると、p−偏光フ
ィルタ9aを通して第1の放射温度計7によって検出さ
れる信号E は、下記(7) 式で表すことができる。
Hereinafter, the basic principle of temperature measurement according to the present invention will be described in detail. Now, let T (K) be the temperature of the traveling metal strip 3 measured by the first radiation thermometer 7,
Let black body spectral radiance at wavelength λ and temperature T be L λ, b (T). Also, assuming that the pseudo black body temperature of the pseudo black body furnace 5 measured by the second radiation thermometer 10 is Tr (K), a signal detected by the first radiation thermometer 7 through the p-polarizing filter 9a. E p can be expressed by the following equation (7).

【0028】 E =k ・{ε ・Lλ,b(T) +p・(1−ε )・Lλ,b(T)} …………(7) ここで、 k ;p−偏光フィルタ9aを含む第1の放射温度計
7で検出される放射輝度の電気信号ゲイン ε ;帯状金属材3の波長λでのp−偏光分光放射率 p ;帯状金属材3の表面である程度粗面で、したがっ
て完全鏡面的反射面でないために補正する係数(0<p
≦1)。完全鏡面的反射面の場合はp=1である。
[0028] E p = k p · {ε p · L λ, b (T) + p · (1-ε p) · L λ, b (T r)} ............ (7) where, k p An electrical signal gain ε p of radiance detected by the first radiation thermometer 7 including the p-polarization filter 9 a; p-polarized spectral emissivity p at a wavelength λ of the metal band 3; A coefficient to be corrected because the surface is somewhat rough and therefore not a perfectly specular reflection surface (0 <p
≦ 1). In the case of a perfectly specular reflection surface, p = 1.

【0029】同様に、s−偏光フィルタ9bを通して第
1の放射温度計7によって検出される信号E は、下
記(8) 式で表すことができる。 E =k ・{ε ・Lλ,b(T) +s・(1−ε )・Lλ,b(T)} …………(8) ここで、 k ;s−偏光フィルタ9bを含む第1の放射温度計
7で検出される放射輝度の電気信号ゲイン ε ;帯状金属材3の波長λでのs−偏光分光放射率 s ;帯状金属材3の表面である程度粗面で、したがっ
て完全鏡面的反射面でないために補正する係数(0<s
≦1)。完全鏡面的反射面の場合はs=1である。
[0029] Similarly, the signal E s, which is detected by the first radiation thermometer 7 through s- polarization filter 9b can be expressed by the following equation (8). E s = k s · {ε s · L λ, b (T) + s · (1-ε s) · L λ, b (T r)} ............ (8) where, k s; s- Electric signal gain ε s of radiance detected by the first radiation thermometer 7 including the polarization filter 9b; s -polarized spectral emissivity s at the wavelength λ of the band-shaped metal material 3; Coefficient (0 <s) to correct for a rough surface and therefore not a perfectly specular reflection surface
≦ 1). In the case of a perfectly specular reflection surface, s = 1.

【0030】(7) 式と(8) 式の右辺第2項の一部を左辺
に移動させてまとめると、それぞれ下記(9) 式、(10)式
となる。 E −k ・p・Lλ,b(T)=k ・ε ・{Lλ,b(T) −p・Lλ,b(T)} …………(9) E −k ・p・Lλ,b(T)=k ・ε ・{Lλ,b(T) −p・Lλ,b(T)} …………(10)
When a part of the second term on the right side of the equations (7) and (8) is moved to the left side and summarized, the following equations (9) and (10) are obtained. E p -k p · p · L λ, b (T r) = k p · ε p · {L λ, b (T) -p · L λ, b (T r)} ............ (9) E s -k s · p · L λ, b (T r) = k s · ε s · {L λ, b (T) -p · L λ, b (T r)} ............ (10)

【0031】これら(9) 、(10)式の辺それぞれの比をと
ると、下記(11)式となる。 {E −k ・p・Lλ,b(T)} /{E −k ・p・Lλ,b(T)} =(k /k )・(ε /ε )・{Lλ,b(T) /{Lλ,b(T)} …………(11) (11)式において、ゲインk ,k はそれぞれ既定値
である。したがって、その比k=k /k は既知の
一定値となる。また、黒体の温度T は、第2の放射
温度計10によって測定されているので、L
λ,b(T)は既知である。したがって、Ep、b
・Lλ,b(T),Es、b=k ・Lλ,
(T)はそれぞれT の測定に基づく既知の値とな
る。補正係数p,sは測定対象面がランダムな粗面であ
れば等しく、p=s(=q;一定)とおくことができ
る。
Taking the ratio of each side of the equations (9) and (10), the following equation (11) is obtained. {E p -k p · p · L λ, b (T r)} / {E s -k s · p · L λ, b (T r)} = (k p / k s) · (ε p / ε s ) · {L λ, b (T) / {L λ, b (T)} (11) In Equation (11), the gains k p and k s are default values, respectively. Thus, the ratio k = k p / k s is the known constant value. Further, since the temperature Tr of the black body is measured by the second radiation thermometer 10, L
λ, b (T r ) is known. Therefore, Ep, b =
k p · L λ, b ( Tr ), E s, b = k s · L λ, b
(T r ) is a known value based on the measurement of T r . The correction coefficients p and s are equal if the surface to be measured is a random rough surface, and can be set to p = s (= q; constant).

【0032】これらの条件下で(11)式を書き直すと、次
の(12)式となる。 (E −qEp、b)/(E −qEs、b)=k・(ε /ε ) =k・Rps …………(12) ここで、偏光放射率比Rps=ε /ε を用いた。
(12)式において、左辺はqが与えられれば測定値の比と
なるので計算できる値であり、最右辺はkが既知の一定
値であるから、偏光放射率比Rpsが(13)式によって得
られる。 Rps=(1/k)・(E −q・Ep、b)/(E −q・Esb) …(13)
Rewriting equation (11) under these conditions gives:
Equation (12) is obtained. (Ep -QEp, b) / (Es -QEs, b) = K · (εp / Εs ) = KRps  ... (12) where the polarized emissivity ratio Rps= Εp / Εs Was used.
In equation (12), the left side is the ratio of the measured value if q is given.
It is a value that can be calculated because
Value, the polarization emissivity ratio RpsIs obtained by equation (13).
Can be Rps= (1 / k) ・ (Ep −q · Ep, b) / (Es −q · Esb) …(13)

【0033】補正係数qは、測定対象が鏡面的な反射面
になるほど大きくなる。すなわち、測定対象の表面粗さ
に関わることになるが、σ/λ≪1の条件下で、鏡面的
反射面を評価する指標として、下記(14)式で示すBeckma
nnの解析式がある。 ρ=ρ exp [−4π{(σ/λ) cos θ}]2 …………(14) ここで、ρ ;実試料の鏡面反射率、ρ ;同試料で
光学的に滑らかな表面の反射率、σ;試料表面の平均自
乗粗さ(μm)、θ;角度(°)であり、波長λが長く
なるにつれ、また角度θが大きくなるにつれて鏡面成分
が大きくなることを示している。
The correction coefficient q increases as the measurement target becomes a specular reflection surface. That is, although it is related to the surface roughness of the measurement object, Beckma shown in the following equation (14) is used as an index for evaluating the specular reflection surface under the condition of σ / λ≪1.
There are nn analytical expressions. ρ r = ρ o exp [−4π {(σ / λ) cos θ}] 2 (14) where, ρ r : specular reflectance of the actual sample, ρ o ; optically smooth with the same sample Surface reflectance, σ; mean square roughness (μm) of the sample surface, θ; angle (°), indicating that the mirror surface component increases as the wavelength λ increases and as the angle θ increases. ing.

【0034】図3に金属の放射率の方向特性の一例を示
したが、角度θが大きくなるにつれて、p−偏光放射率
ε(θ)と無偏光放射率ε(θ)は高くなり、特にθ
=80°付近では垂直方向のs−偏光放射率の数倍の放射
率値を示すことがわかる。このように、角度θを大きく
することにより(たとえばθ≧60°)、測定波長λを長
くすることによって、金属試料が鏡面的反射特性を示す
ようになること、さらにその角度で放射率も非常に高く
なるという相乗効果を利用することにより、背光放射雑
音を遮蔽することが可能になるのである。
FIG. 3 shows an example of the directional characteristics of the emissivity of the metal. As the angle θ increases, the p-polarized emissivity ε p (θ) and the unpolarized emissivity ε (θ) increase. Especially θ
It can be seen that at around = 80 °, the emissivity value is several times the s-polarized emissivity in the vertical direction. As described above, by increasing the angle θ (for example, θ ≧ 60 °), by increasing the measurement wavelength λ, the metal sample exhibits a specular reflection characteristic, and at that angle, the emissivity is also extremely high. By utilizing the synergistic effect of increasing the noise, it is possible to shield the background radiation noise.

【0035】さらに、擬似黒体炉5の開口面5aを十分
大きくすることによって、帯状金属材3の拡散的反射成
分を緩和することができるため、帯状金属材3がたとえ
ばステンレス鋼板のように素材がある程度鏡面的反射特
性を有する場合には、近似的にq≒1.0 とおくことがで
きる。開口面の大きさは、(14)式で大まかな目安を
つけることができるが、実用的には具体的な測定対象の
拡散的反射成分を実測して決定できる。測定対象が金属
の場合、偏光放射輝度比Rpsと分光放射率ε(λ)を
それぞれ適切な波長帯で求めれば、図4に示すようにR
psとε(λ)の間には、前述したように1対1の対応
関係を構築することができる。温度域が1200Kのステン
レス鋼板の熱処理を例にとると、第1の放射温度計7の
センサにSiとInGaAsの複合素子を用い、λ=1.5 μmの
波長で感度のあるInGaAsセンサで偏光放射輝度比Rps
を測定し、λ=0.9 μmの波長で感度のあるSiセンサで
分光放射率ε(λ)を補正する組み合わせを用いること
ができる。
Further, by making the opening surface 5a of the pseudo black body furnace 5 sufficiently large, the diffuse reflection component of the strip-shaped metal material 3 can be reduced, so that the strip-shaped metal material 3 is made of a material such as a stainless steel plate. Has some specular reflection characteristics, q あ る 程度 1.0 can be approximately set. The size of the aperture surface can be roughly estimated by the equation (14), but can be practically determined by actually measuring a diffuse reflection component of a specific measurement object. When the measurement object is a metal, if the polarized radiance ratio R ps and the spectral emissivity ε (λ) are respectively obtained in appropriate wavelength bands, as shown in FIG.
As described above, a one-to-one correspondence relationship can be established between ps and ε (λ). Taking a heat treatment of a stainless steel plate having a temperature range of 1200 K as an example, a composite element of Si and InGaAs is used as the sensor of the first radiation thermometer 7, and the polarized radiance is InGaAs sensor which is sensitive at a wavelength of λ = 1.5 μm. Ratio R ps
Can be used to correct the spectral emissivity ε (λ) with a Si sensor sensitive at a wavelength of λ = 0.9 μm.

【0036】上記したように、炉内を走行する帯状金属
材のような金属の場合でも、擬似黒体炉5を導入するこ
とによって、炉壁や加熱源からの背光放射雑音を遮蔽す
るとともに、擬似黒体炉5からの放射を基準放射源とみ
なすことによって、前出(13)式により偏光放射輝度比R
psを求めることができる。したがって、前出図3に基
づいて放射率εまたはεが求められ、それぞれ(7)
式または(8) 式に代入してE またはE を求めるこ
とによって、帯状金属材の真温度Tが得られるのであ
る。
As described above, even in the case of a metal such as a strip-shaped metal material running in the furnace, the introduction of the pseudo blackbody furnace 5 shields the background radiation noise from the furnace wall and the heating source, and By regarding the radiation from the pseudo blackbody furnace 5 as the reference radiation source, the polarized radiance ratio R
ps can be determined. Accordingly, the emissivity ε p or ε s is obtained based on FIG.
By determining the E p or E s into equation or equation (8), it is the true temperature T of the belt-like metal material is obtained.

【0037】擬似黒体炉5に要求される条件は上記した
寸法条件以外に、試料面での拡散反射成分を補正するた
めに開口面5aを大きくし、かつ測定試料面にできるだ
け近接して設置する必要がある。このとき、走行する帯
状金属材3が上下に変動することがあると接触するおそ
れがある。それを避ける手段として、図5に示すよう
に、擬似黒体炉5を帯状金属材3の側部に設けることも
できる。この方法をさらに延長して考えれば、図6に示
すように側壁1c自体の一部を擬似黒体13とすることも
できる。この場合、開口面5aを大きく取ることもで
き、また擬似黒体温度の測定には放射温度計の代わりに
接触式の熱電対14などを容易に用いることも可能にな
る。
The conditions required for the simulated black body furnace 5 are, in addition to the dimensional conditions described above, an opening 5a which is large in order to correct the diffuse reflection component on the sample surface, and which is installed as close as possible to the sample surface to be measured. There is a need to. At this time, there is a possibility that the traveling strip-shaped metal material 3 may come into contact with the movable metal material 3 if it moves up and down. As a means for avoiding this, as shown in FIG. 5, a pseudo blackbody furnace 5 can be provided on the side of the band-shaped metal material 3. If this method is further extended, a part of the side wall 1c itself can be formed as a pseudo black body 13 as shown in FIG. In this case, the opening surface 5a can be made large, and a contact-type thermocouple 14 or the like can be easily used instead of the radiation thermometer for measuring the pseudo black body temperature.

【0038】なお、上記の実施例は、炉内を走行しなが
ら加熱される冷延鋼板やステンレス鋼板などの帯状金属
材に適用する場合について説明したものであるが、本発
明はそれに限るものではなく、炉内に静止した状態の金
属材に対しても適用し得ることはいうまでもない。ま
た、本発明は、上記した冷延プロセスばかりではなく、
その他の鉄鋼製造プロセス、アルミニウムやその他の非
鉄金属の製造プロセス、製紙プロセスや印刷工程、Si半
導体ウエハ製造プロセス等にも適用し得ることは明らか
である。
Although the above embodiment has been described with reference to a case where the present invention is applied to a strip-shaped metal material such as a cold-rolled steel plate or a stainless steel plate which is heated while traveling in a furnace, the present invention is not limited to this. Needless to say, the present invention can also be applied to a metal material that is stationary in a furnace. In addition, the present invention is not limited to the cold rolling process described above,
Obviously, the present invention can be applied to other steel manufacturing processes, aluminum and other non-ferrous metal manufacturing processes, paper making processes and printing processes, Si semiconductor wafer manufacturing processes, and the like.

【0039】[0039]

【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。
板厚1.0 mm、板幅1000mmの冷延鋼板を連続焼鈍炉を用い
て熱処理する際に、本発明法を適用して、鋼板表面温度
を測定した。そのときの鋼板の走行速度は60m/min で、
炉内の雰囲気温度は1000℃、鋼板の熱処理目標温度は 9
00℃であった。擬似黒体炉5の寸法は長さ2L=1000m
m,内径D= 100mmで、その長さLの位置に底面が位置
するように厚みt=50mmの擬似黒体5bを固定した。こ
の擬似黒体炉5と第1の放射温度計7の取り付け角度θ
は、鏡面反射面の放射を検出するように鋼板の面法線n
に対して70°としたところ、放射率と温度を同時に精度
よく測定することができた。
Embodiments of the present invention will be described below.
When a cold-rolled steel sheet having a thickness of 1.0 mm and a width of 1000 mm was heat-treated using a continuous annealing furnace, the surface temperature of the steel sheet was measured by applying the method of the present invention. The traveling speed of the steel sheet at that time was 60m / min,
The ambient temperature in the furnace is 1000 ° C and the target temperature for heat treatment of the steel sheet is 9
It was 00 ° C. The size of the pseudo black body furnace 5 is 2L = 1000m in length
m, an inner diameter D = 100 mm, and a pseudo black body 5b having a thickness t = 50 mm was fixed such that the bottom face was positioned at the position of the length L. Mounting angle θ of this pseudo blackbody furnace 5 and first radiation thermometer 7
Is the surface normal n of the steel plate so as to detect the radiation of the specular reflection surface.
70 °, the emissivity and temperature could be measured simultaneously and accurately.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法およ
び装置によれば、擬似黒体炉を炉内に導入設置して、金
属材からの放射と前記擬似黒体炉からの前記金属材の表
面で反射する放射とを同時に検出するとともに、擬似黒
体炉の擬似黒体からの放射を検出するようにしたので、
炉内を走行する金属材の速度が十分遅い場合あるいは静
止している場合であっても、精度よくその放射率と温度
を測定することが可能であるから、材料の適切な熱処理
に寄与することができ、製品の品質向上やプロセスの安
定操業、省エネルギー、コスト削減に貢献することがで
きる。
As described above, according to the method and the apparatus of the present invention, the pseudo blackbody furnace is introduced into the furnace, and the radiation from the metal material and the metal material from the pseudo blackbody furnace are installed. And simultaneously detect the radiation reflected from the surface of the simulated blackbody furnace,
Even if the speed of the metal material traveling in the furnace is sufficiently low or stationary, it can accurately measure the emissivity and temperature, contributing to appropriate heat treatment of the material. It can contribute to the improvement of product quality, stable operation of processes, energy saving and cost reduction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の構成を模式的に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of the present invention.

【図2】本発明に用いられる擬似黒体炉の一例を示す概
要図である。
FIG. 2 is a schematic view showing an example of a pseudo blackbody furnace used in the present invention.

【図3】金属の放射率の方向特性の一例を示す特性図で
ある。
FIG. 3 is a characteristic diagram illustrating an example of a directional characteristic of an emissivity of a metal.

【図4】偏光放射輝度比と放射率との関係の一例を示す
特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram illustrating an example of a relationship between a polarized radiance ratio and an emissivity.

【図5】本発明の他の実施例を示す概要図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の他の実施例を示す概要図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing another embodiment of the present invention.

【図7】冷延鋼板の分光放射率の変化の一例を示す特性
図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram illustrating an example of a change in spectral emissivity of a cold-rolled steel sheet.

【図8】従来の放射輝度の測定例を模式的に示す説明図
である。
FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing a conventional measurement example of radiance.

【図9】(a) 〜(d) は指標Rpsと分光放射率εの関係
の一例を示す特性図である。
FIGS. 9A to 9D are characteristic diagrams showing an example of the relationship between the index Rps and the spectral emissivity ε.

【図10】背光放射雑音遮蔽の従来例を示す説明図であ
る。
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a conventional example of back light radiation noise shielding.

【図11】背光放射雑音遮蔽の他の従来例を示す説明図で
ある。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing another conventional example of back light radiation noise shielding.

【符号の説明】 1 炉体 1a 側壁 1b 側壁 1c 天井部 2 耐火物 3 帯状金属材(金属材) 4 ロール 5 擬似黒体炉 5a 開口面 5b 擬似黒体 5c 開口面 6 支持部材 7 第1の放射温度計 8a,8b 開口部 9 偏光フィルタ 9a p−偏光フィルタ 9b s−偏光フィルタ 10 第2の放射温度計 11 演算装置 12 表示装置 13 擬似黒体 14 熱電対 21 金属(材料) 22 放射温度計 23 放射温度計 24 偏光プリズム 24a p−偏光プリズム 24b s−偏光プリズム 25 遮蔽板 26 炉内 27 基準黒体光源 28 放射温度計 29 放射温度計 30 黒体部[Description of Signs] 1 Furnace body 1a Side wall 1b Side wall 1c Ceiling part 2 Refractory 3 Strip-shaped metal material (metal material) 4 Roll 5 Pseudo black body furnace 5a Opening surface 5b Pseudo black body 5c Open surface 6 Support member 7 First member Radiation thermometer 8a, 8b Opening 9 Polarization filter 9a p-polarization filter 9b s-polarization filter 10 Second radiation thermometer 11 Operation device 12 Display device 13 Pseudo black body 14 Thermocouple 21 Metal (material) 22 Radiation thermometer 23 Radiation thermometer 24 Polarizing prism 24a p-polarizing prism 24b s-polarizing prism 25 Shielding plate 26 Furnace 27 Reference black body light source 28 Radiation thermometer 29 Radiation thermometer 30 Black body

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炉内において走行しながら加熱される金
属材の温度を測定する方法であって、 金属材の走行方向に対して直交する方向で該金属材表面
の法線に対して鏡面対称的に擬似黒体炉と第1の放射温
度計を設置して、前記第1の放射温度計を用いて前記金
属材からの放射と前記擬似黒体炉からの前記金属材の表
面で反射する放射との和の信号を検出する工程と、 前記擬似黒体炉の設置された軸線上の炉外に設置した第
2の放射温度計で前記擬似黒体炉の擬似黒体からの放射
の信号を検出する工程と、 前記第1の放射温度計からの信号と第2の放射温度計か
らの信号とから前記金属材の表面温度と放射率とを演算
する工程と、からなることを特徴とする炉内金属材の温
度測定方法。
1. A method for measuring a temperature of a metal material heated while traveling in a furnace, wherein the temperature is a mirror symmetry with respect to a normal to a surface of the metal material in a direction perpendicular to a traveling direction of the metal material. A simulated black body furnace and a first radiation thermometer are installed, and the radiation from the metal material and the reflection from the surface of the metal material from the simulated black body furnace using the first radiation thermometer are used. Detecting a signal of the sum of the radiation and a signal of radiation from the pseudo-blackbody of the pseudo-blackbody furnace with a second radiation thermometer installed outside the furnace on the axis where the pseudo-blackbody furnace is installed. And calculating the surface temperature and emissivity of the metal material from a signal from the first radiation thermometer and a signal from the second radiation thermometer. To measure the temperature of the metal material inside the furnace.
【請求項2】 前記第1の放射温度計で前記金属材から
の放射と前記擬似黒体炉からの前記金属材の表面で反射
する放射との和を検出する際に、p−偏光放射輝度とs
−偏光放射輝度とに分けて測定することを特徴とする請
求項1記載の炉内金属材の温度測定方法。
2. The p-polarized radiance when the first radiation thermometer detects the sum of radiation from the metal material and radiation reflected by the surface of the metal material from the pseudo blackbody furnace. And s
The method for measuring a temperature of a metal material in a furnace according to claim 1, wherein the temperature is measured separately from the polarized radiance.
【請求項3】 炉内に静止した状態で加熱される金属材
を対象にすることを特徴とする請求項1または2記載の
炉内金属材の温度測定方法。
3. The method for measuring the temperature of a metal material in a furnace according to claim 1, wherein the method is for a metal material that is heated while being stationary in the furnace.
【請求項4】 炉内において走行しながら加熱される金
属材の温度を測定する装置であって、 金属材の走行方向に対して直交する方向で該金属材表面
の法線に対して鏡面反射する炉内位置に設置される擬似
黒体炉と、 前記擬似黒体炉と鏡面的対称の炉外位置に設置されて前
記金属材表面からの放射と前記擬似黒体炉からの放射と
を偏光フィルタを介して同時に検出する第1の放射温度
計と、 前記擬似黒体炉の擬似黒体面の放射を検出する第2の放
射温度計と、 前記第1の放射温度計によって検出された前記金属材か
らの放射と前記擬似黒体炉からの前記金属材の表面で反
射する放射との和信号と、前記第2の放射温度計で検出
した擬似黒体面の放射信号とを用いて前記金属材の表面
温度と放射率とを演算する演算装置と、からなることを
特徴とする炉内金属材の温度測定装置。
4. An apparatus for measuring the temperature of a metal material that is heated while traveling in a furnace, wherein the temperature of the metal material is mirror-reflected with respect to a normal line of the surface of the metal material in a direction perpendicular to a traveling direction of the metal material. A pseudo black body furnace installed at a position inside the furnace, and a mirror installed at a position outside the furnace that is mirror-symmetrical to the pseudo black body furnace to polarize radiation from the metal material surface and radiation from the pseudo black body furnace. A first radiation thermometer that detects simultaneously through a filter, a second radiation thermometer that detects radiation of the pseudo black body surface of the pseudo black body furnace, and the metal that is detected by the first radiation thermometer Using the sum signal of the radiation from the material and the radiation reflected by the surface of the metal material from the pseudo black body furnace and the radiation signal of the pseudo black body surface detected by the second radiation thermometer, A computing device for computing the surface temperature and emissivity of the object. Temperature measuring device furnace metal material to.
【請求項5】 前記擬似黒体炉はセラミック系断熱材ま
たは耐熱金属で構成されることを特徴とする請求項4記
載の炉内金属材の温度測定装置。
5. The apparatus for measuring a temperature of a metal material in a furnace according to claim 4, wherein the pseudo black body furnace is made of a ceramic-based heat insulating material or a heat-resistant metal.
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