JP2008224287A - 金属体表面の放射率測定装置及び放射率測定方法並びに鋼板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】放射率測定装置100は、測温対象である金属体表面から放射された熱放射光を直接受光する第1の単色放射温度計5と、第2の単色放射温度計1と、第2の単色放射温度計の受光部と金属体表面との間において、金属体表面に対向し且つ金属体表面に略平行に配置した第1の反射体2と、金属体表面から放射され、金属体表面と第1の反射体との間を交互に反射した熱放射光Rを、第2の単色放射温度計の受光部に向けて反射させるように配設した第2の反射体3と、第1の単色放射温度計による金属体表面の測温値と、第2の単色放射温度計による金属体表面の測温値とに基づいて、金属体表面の放射率を演算する演算部とを備える。
【選択図】 図1
Description
ε0=εS・(T1)n/(T2)n ・・・ (1)
n=C2/(λ0・T2) ・・・(2)
ここで、上記の式(1)及び(2)において、ε0は金属体表面の放射率を意味し、εSは第1の単色放射温度計の設定放射率を意味し、T1は第1の単色放射温度計による金属体表面の測温値(K)を意味し、T2は第2の単色放射温度計による金属体表面の測温値(K)を意味し、λ0は第1及び第2の単色放射温度計における熱放射光の検出波長帯域の中心波長(m)を意味し、C2はプランクの放射第2定数(=0.014388(m・K))を意味する。
ε0=εS・(T1)n/(T2)n ・・・ (1)
n=C2/(λ0・T2) ・・・(2)
ここで、上記の式(1)及び(2)において、ε0は鋼板M表面の放射率を意味し、εSは第1の単色放射温度計5の設定放射率を意味し、T1は第1の単色放射温度計5による鋼板M表面の測温値(K)を意味し、T2は第2の単色放射温度計1による鋼板M表面の測温値(K)を意味し、λ0は第1及び第2の単色放射温度計5、1における熱放射光の検出波長帯域の中心波長(m)を意味し、C2はプランクの放射第2定数(=0.014388(m・K))を意味する。
V=σ・ε0・TLB 4 ・・・(3)
ここで、上記の式(3)において、Vは物体からの熱放射エネルギー(W・m−2)を意味し、σはステファン・ボルツマン定数(W・m−2・K−4)を意味し、ε0は物体の放射率(物体が黒体の場合はε0=1)を意味し、TLBは黒体温度(K)を意味する。
V1=σ・εS・(T1)4 ・・・(4)
ここで、上記の式(4)において、V1は第1の単色放射温度計5による鋼板M表面からの熱放射エネルギー測定値(W・m−2)を意味し、εSは第1の単色放射温度計5の設定放射率を意味し、T1は第1の単色放射温度計5による鋼板Mの表面温度測定値(K)意味する。
V2=σ・ε2・(T2)4 ・・・(5)
ここで、上記の式(5)において、V2は第2の単色放射温度計1による鋼板M表面からの熱放射エネルギー測定値(W・m−2)を意味し、ε2は第2の単色放射温度計1から見た鋼板M表面の見かけの放射率を意味し、T2は第2の単色放射温度計1による鋼板Mの表面温度測定値(K)意味する。
T2≒TLB(=黒体温度=鋼板Mの実際の表面温度) ・・・(6)
ε2≒1 ・・・(7)
V1=σ・ε0・(TLB)4 ・・・(8)
上記の式(8)において、ε0は鋼板M表面の実際の放射率を意味し、本実施形態に係る放射率測定装置100で測定しようとするものである。
V1≒σ・ε0・(T2)4 ・・・(9)
そして、上記の式(4)及び式(9)より、下記の式(10)が得られる。
ε0≒εS・(T1)4/(T2)4 ・・・(10)
ε0=εS・(T1)n/(T2)n ・・・ (1)
ここで、上記の式(1)におけるnは、下記の式(2)で表される。
n=C2/(λ0・T2) ・・・(2)
L≧(2lp/tan(90°−θa))・(n−1)+d/cosθa・・・(11)
ここで、上記式(11)において、lpは第1の反射体2と鋼板M表面との離間距離を意味し、θaは鋼板M表面と第1の反射体2との間を反射する熱放射光Rの反射角を意味し、下記の式(12)を満足する値である。また、nは第2の単色放射温度計1の受光部11で受光される熱放射光Rの内、第1の反射体2で反射する回数が最大となる熱放射光Rの反射回数を意味し、下記の式(13)を満足する値である。さらに、dは第1の反射体2近傍における第2の単色放射温度計1の視野径を意味する。
θa>sin−1(d/(2lp))・・・(12)
εmin≦ε0+Σε0・(ρ・(1−ε0))i・・・(13)
なお、上記式(13)において、εminは測温に必要となる見かけの放射率ε2の最小値(本実施形態の放射率測定は、前述した式(7)が成立することを前提にしているため、最小値εminはできる限り1に近い値にするのが好ましい)を、ε0は鋼板M表面の放射率を、ρは第1の反射体2の反射率を、Σはi=1〜nまで加算することを意味する。
θa>sin−1(d/(2lp))・・・(12)
ここで、lpは第1の反射体2と鋼板M表面との離間距離を意味する。
εn=ε0+Σε0・(ρ・(1−ε0))i・・・(14)
ここで、上記の式(14)において、ε0は鋼板M表面の放射率(実際の放射率)を、ρは第1の反射体2の反射率を、Σはi=1〜nまで加算することを意味する。
εmin≦ε0+Σε0・(ρ・(1−ε0))i・・・(13)
反射回数nが上記式(13)を満足すれば、実際の放射率がどのような鋼板Mであっても、測温誤差ひいては放射率の測定誤差を許容範囲内にすることが可能である。
(W−d)/(2lp)≧tanθb・・・(15)
ここで、上記式(15)において、θbは鋼板M表面での熱放射光Rの散乱角を意味する。
tanθmax=(W−d)/(2lp)・・・(16)
例えば、予熱帯は、後続する直火加熱帯や間接加熱帯の廃ガス熱を利用して鋼板を予熱する炉帯であるが、鋼板の表面温度が廃ガスの露点以下であれば、鋼板表面に結露が発生し、酸化する。また、廃ガス中の未燃ガスにエアを投入することで未燃ガスを燃焼させて熱を回収する装置が予熱帯に設けられている場合、投入するエアが過剰になると鋼板表面が酸化する。
2・・・第1の反射体
3・・・第2の反射体
4・・・冷却ジャケット
5・・・第1の単色放射温度計
11,51・・・受光部
12,52・・・光ファイバ
100・・・放射率測定装置
M・・・金属体(鋼板)
R・・・熱放射光
Claims (7)
- 測温対象である金属体表面から放射された熱放射光を直接受光する第1の単色放射温度計と、
第2の単色放射温度計と、
前記第2の単色放射温度計の受光部と前記金属体表面との間において、前記金属体表面に対向し且つ前記金属体表面に略平行に配置した第1の反射体と、
前記金属体表面から放射され、前記金属体表面と前記第1の反射体との間を交互に反射した熱放射光を、前記第2の単色放射温度計の受光部に向けて反射させるように配設した第2の反射体と、
前記第1の単色放射温度計による前記金属体表面の測温値と、前記第2の単色放射温度計による前記金属体表面の測温値とに基づいて、前記金属体表面の放射率を演算する演算部とを備えることを特徴とする金属体表面の放射率測定装置。 - 前記演算部は、下記の式(1)及び式(2)に基づいて、前記金属体表面の放射率を演算することを特徴とする請求項1に記載の金属体表面の放射率測定装置。
ε0=εS・(T1)n/(T2)n ・・・ (1)
n=C2/(λ0・T2) ・・・(2)
ここで、上記の式(1)及び(2)において、ε0は金属体表面の放射率を意味し、εSは第1の単色放射温度計の設定放射率を意味し、T1は第1の単色放射温度計による金属体表面の測温値(K)を意味し、T2は第2の単色放射温度計による金属体表面の測温値(K)を意味し、λ0は第1及び第2の単色放射温度計における熱放射光の検出波長帯域の中心波長(m)を意味し、C2はプランクの放射第2定数(=0.014388(m・K))を意味する。 - 測温対象である金属体表面から放射された熱放射光を第1の単色放射温度計で直接受光すると共に、
第2の単色放射温度計の受光部と前記金属体表面との間において、前記金属体表面に対向し且つ前記金属体表面に略平行に第1の反射体を配置し、
前記金属体表面から放射され、前記金属体表面と前記第1の反射体との間を交互に反射した熱放射光を、第2の反射体で前記第2の単色放射温度計の受光部に向けて反射させ、
前記第1の単色放射温度計による前記金属体表面の測温値と、前記第2の単色放射温度計による前記金属体表面の測温値とに基づいて、前記金属体表面の放射率を演算することを特徴とする金属体表面の放射率測定方法。 - 下記の式(1)及び式(2)に基づいて、前記金属体表面の放射率を演算することを特徴とする請求項3に記載の金属体表面の放射率測定方法。
ε0=εS・(T1)n/(T2)n ・・・ (1)
n=C2/(λ0・T2) ・・・(2)
ここで、上記の式(1)及び(2)において、ε0は金属体表面の放射率を意味し、εSは第1の単色放射温度計の設定放射率を意味し、T1は第1の単色放射温度計による金属体表面の測温値(K)を意味し、T2は第2の単色放射温度計による金属体表面の測温値(K)を意味し、λ0は第1及び第2の単色放射温度計における熱放射光の検出波長帯域の中心波長(m)を意味し、C2はプランクの放射第2定数(=0.014388(m・K))を意味する。 - 前記金属体は、連続して通板される鋼板であることを特徴とする請求項3又は4に記載の金属体表面の放射率測定方法。
- 請求項5に記載の放射率測定方法を用いて、連続焼鈍炉の予熱帯出側、直火加熱帯出側、間接加熱帯出側及び冷却帯出側の内の少なくとも一箇所で、表面の放射率を測定する工程を含むことを特徴とする鋼板の製造方法。
- 前記測定された鋼板表面の放射率に基づいて、該放射率測定箇所直前の炉帯における鋼板表面の酸化量を調整することを特徴とする請求項6に記載の鋼板の製造方法。
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