JP2005274297A

JP2005274297A - 鋼板温度履歴測定装置

Info

Publication number: JP2005274297A
Application number: JP2004087056A
Authority: JP
Inventors: Katsuji Nakajima; 勝二中島
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2004-03-24
Filing date: 2004-03-24
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】熱処理炉へ搬送される鋼板の温度履歴を簡便に測定する。
【解決手段】連続焼鈍炉１へ搬送される鋼板２に着脱可能なサンプル鋼板５と、サンプル鋼板５に取付けられサンプル鋼板５の温度履歴を測定する熱電対６及びデータロガ７と、データロガ７を覆い且つ連続焼鈍炉１を通過するときに内部温度をデータロガ７の耐熱温度未満に維持する断熱ケース８と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱処理炉へ搬送される鋼板の温度履歴を測定する鋼板温度履歴測定装置に関するものである。

従来、例えば連続焼鈍炉の新設・改修・ヒートパターン変更などのタイミングで、焼鈍炉の加熱能力や冷却能力を把握するため、或いはヒートパターンを確認（品質確認）するために、鋼板の温度履歴を測定していた。具体的には、図８に示すように、熱電対に接合されたサンプル鋼板を母材となる鋼板へ取付け、熱電対を払い出しながら、炉内を通過するサンプル鋼板の温度履歴を炉外で測定していた。また、測定後つまり炉内からサンプル鋼板が出てきたら、熱電対を測定器側で切り離し、これを連続焼鈍炉の出口で巻き取り回収していた。

しかしながら、上記の従来例にあっては、数十メートルもある炉内へサンプル鋼板を通過させるために、それに見合った長さの熱電対が必要となり、測定時の払い出しや測定後の巻き取りが煩わしいという問題がある。
そこで、本発明は上記の問題に着目してなされたものであり、熱処理炉へ搬送される鋼板の温度履歴を簡便に測定できる温度履歴測定装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る鋼板温度履歴測定装置は、熱処理炉へ搬送される鋼板に着脱可能なサンプル鋼板と、該サンプル鋼板に取付けられ当該サンプル鋼板の温度履歴を測定する測定器と、該測定器を覆い且つ前記熱処理炉を通過するときに内部温度を当該測定器の耐熱温度未満に維持する断熱ケースと、を備えることを特徴としている。
また、請求項２に係る鋼板温度履歴測定装置は、請求項１に係る発明において、前記断熱ケースを、熱伝導率が平均温度８００℃のときに０.０８kcal/mh℃以下で、且つ厚みが７ｍｍ以上の断熱材で構成することを特徴としている。

本発明の請求項１に係る鋼板温度履歴測定装置によれば、耐熱温度未満に維持する断熱ケースによって測定器を覆い、これをサンプル鋼板へ取付け一体化したことによって、長い熱電対が不要になり、測定時の払い出しや測定後の巻き取り等の煩わしい作業が省略できる。すなわち、測定器と一体化されたサンプル鋼板を熱処理炉の入口で母材となる鋼板へ取付け、それを熱処理炉の出口で取り外すだけで良いので、鋼板の温度履歴を簡便に測定できる。

また、本発明の請求項２に係る鋼板温度履歴測定装置によれば、断熱ケースに、熱伝導率が平均温度８００℃のときに０.０８kcal/mh℃以下で、且つ厚みが７ｍｍ以上の断熱材を使用することによって、例えば８００℃もの高温炉で、耐熱温度が約１０５℃の測定器を少なくとも１８０ｓｅｃは保護することができ、十分な時間をかけて鋼板の温度履歴を測定できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の概略構成図であり、全長１００メートル程度の連続焼鈍炉１（熱処理炉）に搬送される鋼板２の温度履歴を測定するために、鋼板２へ鋼板温度履歴測定装置３が取付けられている。連続焼鈍炉１は、例えば冷間圧延により硬化した鋼板２を再結晶温度以上に加熱して軟化させるものであり、雰囲気は、水素Ｈ₂と窒素Ｎ₂の混合ガス（ＨＮＸガス）で構成され、雰囲気圧は、酸化防止のために正圧（数〜２０ｍｍＨｇ）に保持されている。なお、混合ガスの炉外への漏出を防止するためには、連続焼鈍炉１の図示しない鋼板入口を可及的に小さくする必要があるので、鋼板２に取付ける鋼板温度履歴測定装置３も可及的に薄くしなければならない。

鋼板温度履歴測定装置３は、図２に示すように、鋼板２に着脱可能なブラケット４と、母材となる鋼板２と平行で且つ近接した状態でブラケット４に保持される略正方形のサンプル鋼板５と、サンプル鋼板５に接合された熱電対６と、熱電対６に接続する薄型のデータロガ７と、データロガ７を覆い且つブラケット４に収容される断熱ケース８と、を備える。すなわち、ブラケット４は、サンプル鋼板５を保持する保持部９と、保持部９に併設され断熱ケース８を収容する蓋１０ａ付きのボックス部１０とで構成される。

保持部９は、サンプル鋼板５の端縁及び裏面と摺接する略ちりとり状に形成されると共に、サンプル鋼板５の厚み分の隙間を形成する略短冊状の係合板９ａが幅方向に架設されており、サンプル鋼板５は係合板９ａとの隙間に挿入されて保持される。
薄型の略直方体で構成されたボックス部１０の裏面には、図３に示すように、幅方向の両端とそこより搬送逆方向にずれた幅方向の中央とから搬送逆方向に突設され、各先端同士が連結された係合突起１１が形成されている。一方、鋼板２の幅方向の中央には、図４に示すように、保持部９よりも幅が狭く、且つ係合突起１１の各基端部と係合可能な長孔１２が穿設されている。したがって、係合突起１１の先端を長孔１２に通した状態で待機していると、鋼板２の搬送に伴って長孔１２の上流側端部と係合突起１１の各基端部とが引掛かり、母材となる鋼板２へ鋼板温度履歴測定装置３を取付けることができる。なお、ブラケット４には、０.３ｍｍのＳＵＳ３０４ステンレス鋼を使用している。

熱電対６は、２種類の金属線を環状に接合した回路で構成され、２つの接合点に温度差を与えると、組合せた金属に固有な電圧が発生し電流が流れる。この電圧（熱起電力）は、組合せる金属の種類と両接点の温度差とに依存し、金属の太さ・形状や接点以外の温度分布などには関係しないため、温度のセンシングに利用できる（ゼーベック効果）。すなわち、金属の種類と一方の接続部の温度が一定であれば、熱起電力は他方の接点の温度によって決まるので、この温度と起電力の関係を利用して、温度を検知することができる。

熱電対６は、測定雰囲気により使用可能な種類が制限される。８００℃の不活性雰囲気で使用可能な熱電対６には、ＪＩＳ規格で規定されたもので、例えばクロメル−アルメル（Ｋ）、クロメル−コンスタンタン（Ｅ）、ナイクロシル−ナイシル（Ｎ）、１３％ロジウム白金−白金（Ｒ）、１０％ロジウム白金−白金（Ｓ）、３０％ロジウム白金−６％ロジウム白金（Ｂ）等がある。括弧内はＪＩＳ記号を示す。ＪＩＳ規格外では、５％レニウム・タングステン−２６％レニウム・タングステン、パラジウム・白金・金−金・パラジウム等がある。なお、熱電対６は、絶縁した熱電対素線を例えばステンレス鋼などの保護管に入れて使用する。

データロガ７は、熱電対６によって電気量に変換されたサンプル鋼板５の温度を、任意に設定した所定時間毎に内蔵されたメモリに記憶することによりサンプル鋼板５の温度履歴を測定すると共に、測定した温度履歴データを出力端子を介してＰＣやプリンタへ伝送することができる。ここで、熱電対６とデータロガ７とが「測定器」に対応している。

断熱ケース８は、データロガ７を嵌め込むための窪みが形成されたケース本体８ａと、ケース本体８ａの上部を覆う略平板状の蓋体８ｂと、で構成される。断熱ケース８は、連続焼鈍炉１を通過するときに内部温度をデータロガ７の耐熱温度未満に維持し、且つ可及的に薄く形成される必要があるので、連続焼鈍炉１の炉温と在炉時間とに基づいて断熱材の選定と厚みの調整を行う。断熱材には、図５に示すように、平均温度８００℃のときに熱伝導率が０.０８kcal/mh℃以下の高機能断熱材を使用する。例えば、成分％は下記のとおりである。また断熱ケース８の厚みは、図６に示すように、ケース本体８ａの凹部底面と蓋体８ｂの双方の厚みを７ｍｍとし、厚みが約１１ｍｍのデータロガ７を収納したときの全厚みが約２５ｍｍとなるように構成する。
ＳｉＯ₂ ：５９.０mass％
ＺｒＯ₂ ：４０.０mass％
Ａｌ₂Ｏ₃ ：０.４mass％
他：０.６mass％

図７は、この組成を有する高機能断熱材（８００℃における熱伝導率：０.０６kcal/mh℃）で７ｍｍ厚の断熱ケース８内にデータロガ７を収納し、８００℃の炉内に保持した時のデータロガ７表面の温度履歴を示すグラフである。この断熱ケース８によれば、図７に示すように、例えば８００℃もの高温炉で１８０ｓｅｃ経過しても、内部温度を６０℃〜７０℃程度に維持することができる。したがって、耐熱温度が約１０５℃のデータロガ７を１８０ｓｅｃは十分に保護することができ、通常の連続焼鈍炉内の鋼帯の在炉時間はせいぜい３分であることを考慮すると連続焼鈍炉１を通過するサンプル鋼板５の温度履歴を測定できる。また、鋼板温度履歴測定装置３の全厚みを２５ｍｍ程度まで抑制できるので、連続焼鈍炉１の鋼板入口を可及的に小さくすることができ、混合ガスの炉外への漏出も防止できる。なお、全厚みは５０ｍｍ程度まで許容することができる。

上記のように、耐熱温度未満に維持する断熱ケース８によってデータロガ７を覆い、これをサンプル鋼板５へ取付け一体化したことによって、長い熱電対が不要になり、従来例のように測定時の払い出しや測定後の巻き取り等の煩わしい作業が省略できる。すなわち、データロガ７と一体化されたサンプル鋼板５を連続焼鈍炉１の入口で母材となる鋼板２へ取付け、それを連続焼鈍炉１の出口で取り外し、データロガ７によって測定された温度履歴データをＰＣやプリンタに伝送するだけで良いので、鋼板２の温度履歴を簡便に測定できる。

なお、上記一実施形態では、ブラケット４の係合突起１１を鋼板２の長孔１２に係合させて鋼板温度履歴測定装置３を取付けているが、これに限定されるものではなく、水平の連続焼鈍炉１で鋼板温度履歴測定装置３が落下する可能性がなければ、鋼板２に載置するだけでよいし、落下する可能性があるならば堅固に取付ければよい。
また、上記一実施形態では、ブラケット４を介してサンプル鋼板５を鋼板２へ取付けたが、これに限定されるものではない。要は、鋼板２に取付けたサンプル鋼板２の温度履歴を測定できればよいので、例えば、係合突起１１をサンプル鋼板５の裏面に形成する等してサンプル鋼板５を直に鋼板２へ取付け、このサンプル鋼板５に断熱ケース８を保持させてもよい。

本発明の概略構成図である。鋼板温度履歴測定装置の組立図である。ブラケットの側面図及び裏面図である。鋼板への取付けを説明する図である。熱伝導率を示すグラフである。断熱ケースの断面図である。８００℃の炉内に、断熱ケース内に収容したデータロガを保持した際の、データロガ表面の温度履歴を示すグラフである。従来例である。

符号の説明

１連続焼鈍炉
２鋼板
３鋼板温度履歴測定装置
４ブラケット
５サンプル鋼板
６熱電対
７データロガ
８断熱ケース
８ａケース本体
８ｂ蓋体
９保持部
９ａ係合板
１０ボックス部
１１係合突起
１２長孔

Claims

熱処理炉へ搬送される鋼板に着脱可能なサンプル鋼板と、該サンプル鋼板に取付けられ当該サンプル鋼板の温度履歴を測定する測定器と、該測定器を覆い且つ前記熱処理炉を通過するときに内部温度を当該測定器の耐熱温度未満に維持する断熱ケースと、を備えることを特徴とする鋼板温度履歴測定装置。
前記断熱ケースは、熱伝導率が平均温度８００℃のときに０.０８kcal/mh℃以下で、且つ厚みが７ｍｍ以上の断熱材で構成されることを特徴とする請求項１に記載の鋼板温度履歴測定装置。