JP2005233731A - 鋼板の温度測定方法および温度測定装置 - Google Patents

鋼板の温度測定方法および温度測定装置 Download PDF

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Abstract

【課題】移動する鋼板の表面温度分布を簡易な構成で、しかも正確に測定することができる温度測定方法および温度測定装置を提供する。
【解決手段】
鋼板表面の法線方向の放射率が鋼板幅方向に変化がなく、あるいは変化しても無視可能な程度であり、鋼板表面の法線方向の放射率が鋼板走行方向には変化する場合の板幅方向の温度分布を測定する鋼板の温度測定方法おいて、放射率測定機能付温度計３により測定した鋼板表面の温度と、放射率測定機能付温度計３で測定した部位に近接した部位を走査型単色温度計４により板幅方向に走査して求めた板幅方向各点の分光放射輝度と、板幅方向各点の走査角度に対応する鋼種毎の放射率補正係数とにより鋼板の幅方法温度分布を演算装置５で求める。
【選択図】図１

Description

本発明は、走行する鋼板表面の板幅方向の温度分布を測定する鋼板の温度測定方法および温度測定装置に関する。
従来、走行する鋼板を直火バーナで直接加熱処理する、例えば連続鋼板熱処理炉などにおいて、移動する鋼板の表面温度の測定に、非接触で測定できる放射温度計が多く使用されている。しかしながら、走行する鋼板の放射率が、未知であったり、材質、熱処理温度、酸化、表面粗さ等の影響を受けて変動したりするため、放射温度計の適用が困難であったり、あるいはその測定精度が低いと言う課題があった。この課題を解決するものとして、特許文献１のような放射率測定機能付温度計を用いることが提案されている。
図３は従来の表面温度測定方法の一例を示す図である。図３において、２に示す走行方向に移動する鋼板１の表面における板幅方向の温度分布は、走査型の放射率測定機能付温度計６を板幅方向に走査させて測定する。また、放射率測定機能付温度計６で測定する部位の裏面部を走査型の単色放射温度計４で幅方向に走査させて測定する。さらに、放射率測定機能付温度計６と単色放射温度計４とを板幅方向に同期させて走査することによって、ほぼ同一部位の表面及び裏面の温度を測定している。
放射率測定機能付温度計は鋼板表面の温度分布、放射率分布を測定でき、単色温度計は、鋼板表面の測定波長における放射率を一定と仮定して、放射線のうちある１つの波長を中心とした光を受光して測温できる。しかし、単色放射温度計４の単体では放射率が不明若しくは変動する場合には、大きな誤差が生じる。
そこで、上記の温度測定では、放射率測定機能付温度計６と単色放射温度計４の板幅方向の走査を同期して行うことによってほぼ同一部位の表面及び裏面の温度を測定しているため両者の温度はほぼ同一であり、放射率測定機能付温度計６で測定した温度と単色放射温度計４で測定した温度とを比較し、その差に基づき単色放射温度計４で測定した箇所の正確な放射率を求めているので、鋼板１の表面及び裏面の温度分布、放射率分布が測定可能となる。
特開平４−４０３２９号公報
特許文献１に記載されている放射率測定機能付温度計と単色放射温度計とを同期してそれぞれ板幅方向に走査させ、ほぼ同一部位の表面及び裏面のそれぞれの温度及び放射率を同時に測定する装置は、放射率測定機能付温度計自体が高価であるため、幅方向の走査機能を追加する特注品となると、装置全体が非常に高価なものとなる。さらに、放射率測定機能付温度計に幅方向の走査機能を追加すると、装置は複雑となりメンテおよび調整が困難という問題がある。
そこで、本発明は、移動する鋼板の表面温度分布を簡易な構成で、しかも正確に測定することができる温度測定方法および温度測定装置を提供することにある。
本発明の鋼板の温度測定方法は、鋼板表面の法線方向の放射率が鋼板幅方向に変化がなく、あるいは変化しても無視可能な程度であり、鋼板表面の法線方向の放射率が鋼板走行方向には変化する場合の板幅方向の温度分布を測定する鋼板の温度測定方法おいて、放射率測定機能付温度計により測定した鋼板表面の温度と、放射率測定機能付温度計で測定した部位に近接した部位を走査型単色温度計により板幅方向に走査して求めた板幅方向各点の分光放射輝度と、板幅方向各点の走査角度に対応する鋼種毎の放射率補正係数とにより鋼板の幅方法温度分布を求めることを特徴とする。
また、本発明の鋼板の温度測定装置は、鋼板表面の法線方向の放射率が鋼板幅方向に変化がなく、あるいは変化しても無視可能な程度であり、鋼板表面の法線方向の放射率が鋼板走行方向には変化する場合の板幅方向の温度分布を測定する鋼板の温度測定装置おいて、
鋼板表面の温度を測定する放射率測定機能付温度計と、放射率測定機能付温度計で測定した部位に近接した部位を板幅方向に走査し板幅方向各点の分光放射輝度を求める走査型単色温度計と、走査型単色温度計の走査角度を検出するポテンシオメータと、放射率測定機能付温度計により求めた鋼板表面の温度と、放射率測定機能付温度計で測定した部位に近接した部位を走査型単色温度計により板幅方向に走査して求めた板幅方向各点の分光放射輝度と、前記板幅方向各点の走査角度に対応する鋼種毎の放射率補正係数とにより鋼板の幅方向温度分布を求める演算装置とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、炉内その他において、移動する鋼板の表面温度を鋼板の放射率が材質、熱処理温度、酸化、表面粗さ等の影響を受け変動する場合においても、表面及び裏面の放射率の分布測定を行うことなく、放射率の変動を受けずに鋼板板幅方向の温度分布を得ることが出来る。
また、本発明は標準品の放射率測定機能付温度と走査型単色温度計とを組合せて構成しているので、特注品となる走査型放射率測定機能付温度計に比べて設備コストが格段に安価である。さらに、従来の前記特注品となる走査型放射率測定機能付温度計は、高価であるばかりか構造も複雑となり、メンテおよび調整も困難となるのに対し、本発明は、標準品を組合せた簡易なものなので、メンテおよび調整が容易であり、さらに予備品などの手配も容易となる。
以下に本発明の実施例を図面に基づき説明する。図１は本発明の鋼板の温度測定方法を実施するための温度測定装置の概略図である。
図１において、鋼板１の上方に温度を測定するトレース温度計等の放射率測定機能付温度計３が配置され、放射率測定機能付温度計３で測定した温度測定基準部位Ａに近接した温度補正基準部位Ａ′の上方に板幅方向に走査する走査型単色温度計４が配置される。走査型単色温度計４により走査した板幅方向各点の分光放射輝度が求められる。
走査型単色温度計４の走査装置には走査角度を検出するためにポテンシオメータ７が設けられる。
さらに、走査型単色温度計４より求めた分光放射輝度９と前記板幅方向各点のポテンシオメータ７により検出した走査角度８に対応する鋼種毎の放射率補正係数とにより鋼板１の幅方向温度分布を演算する演算装置５が設けられる。
本発明による鋼板の温度測定方法は、鋼板表面の放射率は前述したように、材質、熱処理温度、酸化、表面粗さ等の影響を受け変動するので、この影響を補正するため、まず、鋼板１の温度測定基準部位Ａの表面温度１０を放射率測定機能付温度計３で測定する。この放射率測定機能付温度計３は、放射率を正確に測定できることから、放射率が変動する場合においてもその表面温度を正確に測定することができる。したがって、放射率測定機能付温度計３により測定された表面温度を真の温度とみなすことができる。
さらに、温度測定基準部位Ａに対し鋼板走行方向２に近接した温度補正基準部位Ａ′を走査型単色温度計４にて測定する。温度補正基準部位Ａ′は温度測定基準部位Ａと同一の温度である範囲に設定する。
走査型単色温度計４で測定した温度と放射率測定機能付温度計３で測定した温度とを比較し、その差異に基づき走査型単色温度計４の放射率を演算装置５にて補正する。
図２は走査型単色温度計４の走査角度θと、走査角度θでの放射率εθと鋼板表面に対して法線方向の放射率εｎとの比（εθ／εｎ）との相関を示すグラフである。図２より明らかなように、放射率は走査角度θの影響を受け、また、走査角度θの影響は、鋼種によっても違いがある。この影響を補正するため、本発明では、鋼種毎の放射温度計の走査角度θとεθ／εｎとの相関データを演算装置５の中に持ち、走査型単色温度計４の分光放射輝度を走査角度θに応じて補正する。
以上２つの補正により本発明では、鋼板表面の放射率が鋼板走行方向に変化する場合においても、鋼板幅方向の温度分布を正確に測定できる。なお、本発明による鋼板の温度測定装置は、鋼板表面の法線方向の放射率が鋼板幅方向には変化しても無視可能な程度であり、鋼板表面の法線方向の放射率が鋼板走行方向には変化する場合の鋼板幅方向の温度分布を測定するのに適している。
本発明の実施にあたり２つの温度計の設置位置は、トラッキング等で補正をしてやれば、温度計の設置可能スペースを考慮して放射率測定機能付温度計を単色温度計の下流に設置したり、放射率測定機能付温度計と単色温度計とを鋼板の表裏面に設置したりすることも可能である。また、必要に応じ測定個所を窒素等でパージしても構わない。
本発明の鋼板の温度測定方法を実施するための温度測定装置の概略図である。 走査型単色温度計の走査角度θとεθ／εｎとの相関を示すグラフである。 従来の表面温度測定方法の一例を示す図である。
符号の説明
１：鋼板
２：鋼板の走行方向
３：放射率測定機能付温度計
４：走査型単色温度計
５：演算装置
６：走査型放射率測定機能付温度計
７：ポテンシオメータ
８：板幅方向各点の走査角度
９：板幅方向各点の分光放射輝度
１０：温度測定基準部位Ａの温度
θ：走査角度
Ａ：温度測定基準部位
Ａ′：温度補正基準部位

Claims (2)

  1. 鋼板表面の法線方向の放射率が鋼板幅方向に変化がなく、あるいは変化しても無視可能な程度であり、鋼板表面の法線方向の放射率が鋼板走行方向には変化する場合の板幅方向の温度分布を測定する鋼板の温度測定方法おいて、
    放射率測定機能付温度計により測定した鋼板表面の温度と、放射率測定機能付温度計で測定した部位に近接した部位を走査型単色温度計により板幅方向に走査して求めた板幅方向各点の分光放射輝度と、板幅方向各点の走査角度に対応する鋼種毎の放射率補正係数とにより鋼板の幅方法温度分布を求めることを特徴とする鋼板の温度測定方法。
  2. 鋼板表面の法線方向の放射率が鋼板幅方向に変化がなく、あるいは変化しても無視可能な程度であり、鋼板表面の法線方向の放射率が鋼板走行方向には変化する場合の板幅方向の温度分布を測定する鋼板の温度測定装置おいて、
    鋼板表面の温度を測定する放射率測定機能付温度計と、
    放射率測定機能付温度計で測定した部位に近接した部位を板幅方向に走査し板幅方向各点の分光放射輝度を求める走査型単色温度計と、
    走査型単色温度計の走査角度を検出するポテンシオメータと、
    放射率測定機能付温度計により求めた鋼板表面の温度と、放射率測定機能付温度計で測定した部位に近接した部位を走査型単色温度計により板幅方向に走査して求めた板幅方向各点の分光放射輝度と、前記板幅方向各点の走査角度に対応する鋼種毎の放射率補正係数とにより鋼板の幅方法温度分布を求める演算装置とを備えたことを特徴とする鋼板の温度測定装置。
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