JP2010265535A - Heating furnace and heating method - Google Patents

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JP2010265535A JP2009120210A JP2009120210A JP2010265535A JP 2010265535 A JP2010265535 A JP 2010265535A JP 2009120210 A JP2009120210 A JP 2009120210A JP 2009120210 A JP2009120210 A JP 2009120210A JP 2010265535 A JP2010265535 A JP 2010265535A
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Yuji Hiramoto
祐二 平本
Hiroshi Shimanuki
洋 島貫
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Nippon Steel Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heating furnace and a heating method by which the temperature of skid marks at the lower face of a metallic material can be more correctly measured in the heating furnace, where a metallic material is conveyed by the skids. <P>SOLUTION: In the heating furnace, a metallic material therein is heated while being conveyed by a plurality of skids. The heating furnace 1 comprises: a temperature measurement device 100 arranged between the skids, and measuring the temperature distribution in the lower face of the metallic material F; and a temperature calculation part 12 calculating skid mark quantity ΔT from the temperature distribution. The temperature measurement device 100 comprises: a luminance measurement part 110 measuring the radiation energy distribution in the metallic material by monochromatic luminance having wavelengths at which absorption and radiation by gas in the furnace do not occur; a temperature-known body 120 arranged in the vicinity of the luminance measurement part 110 within a measurement range of the luminance measurement part 110, and compensating stray light; and a calculation part 130 subjecting the monochromatic luminance distribution measured by the luminance measurement part 110 to stray light compensating and obtaining the temperature distribution of the metallic material F. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、炉内の金属材を複数のスキッドによって支持して炉長方向に搬送しつつ、該金属材を加熱する加熱炉及び加熱方法に関する。   The present invention relates to a heating furnace and a heating method for heating a metal material in the furnace while supporting the metal material by a plurality of skids and transporting the metal material in the furnace length direction.

様々な金属材の加工に際して、加熱炉が使用されている。例えば、鉄鋼業の分野だけでも、連続鋼片加熱炉などの様々な加熱炉が使用されている。連続鋼片加熱炉における加熱は、それに続く鋼材の圧延機において、例えば、材質、表面品位、幅・厚み等の寸法精度などのような、製品に要求される特性を作り込む温度を確保するために行われる。従って、加熱炉で適切な温度に鋼片を加熱することが非常に重要である。   A heating furnace is used for processing various metal materials. For example, various heating furnaces such as continuous slab heating furnaces are used only in the field of steel industry. Heating in a continuous billet heating furnace is used in subsequent steel rolling mills to ensure a temperature that creates the properties required for the product, such as material, surface quality, dimensional accuracy such as width and thickness, etc. To be done. Therefore, it is very important to heat the steel slab to an appropriate temperature in the heating furnace.

例えば、熱延鋼帯を製造する連続熱延工場の場合など、様々な分野で金属材を連続的に加熱するために、例えばウォーキングビーム式などのように複数のスキッドと言われるレール部材を使用して金属材を搬送する加熱炉が使用されている。このような加熱炉では、複数のスキッドにより、金属材を炉長手方向に搬送する。このスキッドは、炉長方向に延長形成されて炉床に固定された固定スキッドと、固定スキッドの間で同じ方向に延長形成されて上下及び前後に移動可能な可動スキッドと、を有する。そして、可動スキッドが、上下動と共に前後に移動して、金属材を搬送する。   For example, in the case of a continuous hot-rolling factory that manufactures hot-rolled steel strips, rail members called multiple skids, such as a walking beam type, are used to continuously heat metal materials in various fields. Thus, a heating furnace for conveying a metal material is used. In such a heating furnace, a metal material is conveyed in the furnace longitudinal direction by a plurality of skids. This skid includes a fixed skid that is formed to extend in the furnace length direction and is fixed to the hearth, and a movable skid that is formed to extend in the same direction between the fixed skids and is movable up and down and back and forth. And a movable skid moves back and forth with a vertical motion, and conveys a metal material.

特開平10−140246号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-140246 特開61−292528号公報JP 61-292528 A 特開62−22089号公報JP-A-62-22089 特開2005−134153号公報JP 2005-134153 A

しかしながら、このようなウォーキングビーム式加熱炉等のスキッドを用いて金属材を搬送する加熱炉では、例えば、水冷されているスキッドに接する金属材の下面には、いわゆる「スキッドマーク」と呼ばれる温度低下部が発生する。また、一般に加熱炉において金属材を搬送する際には特に積載時間が長い固定スキッドに接する金属材下面のスキッドマークの温度低下量は大きくなる傾向にある。このスキッドマークは、冷却により低温となっているスキッドへの放射伝熱やスキッドと直接接触することで金属材が局部的に冷やされて生じるものであり、例えば、熱延鋼帯を製造する連続熱延工場の場合には、後続の圧延等において製品厚み精度の低下・強度や延びの不足に起因した割れが発生するなど、製品品質の低下をまねき、歩留まりを低下させてしまう。そこで、このようなスキッドマークを解消することに多大な努力が払われている。   However, in a heating furnace that transports a metal material using a skid such as a walking beam type heating furnace, for example, a lower temperature called a “skid mark” is formed on the lower surface of the metal material in contact with the water-cooled skid. Parts are generated. In general, when a metal material is transported in a heating furnace, the temperature drop amount of the skid mark on the lower surface of the metal material in contact with the fixed skid that has a long loading time tends to increase. This skid mark is produced by radiant heat transfer to the skid, which has become low temperature due to cooling, or when the metal material is locally cooled by direct contact with the skid. For example, a continuous production of a hot-rolled steel strip In the case of a hot-rolling factory, the product quality is lowered and the yield is lowered, for example, cracking due to a decrease in product thickness accuracy, strength, and insufficient elongation in subsequent rolling. Therefore, great efforts have been made to eliminate such skid marks.

例えば、特許文献1には、スキッドマークを加熱するスキッドマーク加熱装置が開示されている。このスキッドマーク加熱装置では、スキッドの先端方向に補助可燃ガスを供給して、スキッドマークを局所的に加熱する。   For example, Patent Document 1 discloses a skid mark heating apparatus that heats a skid mark. In this skid mark heating device, an auxiliary combustible gas is supplied in the direction of the tip of the skid to locally heat the skid mark.

しかしながら、このような加熱装置を用いたとしても、どの程度加熱すれば、スキッドマークを解消できるのかは不明であることが多い。その結果、適切にスキッドマークを解消することができなかったり、加熱しすぎて部分的に高温な部位が発生してしまうこともある。   However, even if such a heating device is used, it is often unclear how much the skid mark can be eliminated by heating. As a result, the skid mark cannot be properly eliminated, or a part that is partially hot due to excessive heating may occur.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、複数のスキッドにより金属材を搬送する加熱炉において、金属材下面のスキッドマークの温度を、より正確に測定することにある。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to increase the temperature of the skid mark on the lower surface of the metal material in a heating furnace that conveys the metal material by a plurality of skids. It is to measure accurately.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、炉内の金属材を複数のスキッドによって支持して炉長方向に搬送しつつ、該金属材を加熱する加熱炉であって、
上記複数のスキッドの間に少なくとも1以上配置され、上記金属材の下面の温度分布を測定する温度測定装置と、
上記温度測定装置が測定した温度分布から、上記金属材の上記スキッド間の位置における温度と、上記金属材の上記スキッドの対応した位置における温度との差であるスキッドマーク量を算出する温度算出部と、
を有し、
上記温度測定装置は、
炉内ガスによる吸収及び放射が起こらない波長を有する単色輝度により、少なくとも上記金属材の放射エネルギー分布を計測する輝度計測部と、
上記輝度計測部の測定範囲内で当該輝度計測部の近傍に配置され、上記加熱炉内の迷光を補正するための温度既知物体と、
上記輝度計測部が計測した上記金属材及び上記温度既知物体の単色輝度分布を迷光補正して、上記金属材の温度分布を求める演算部と、
を有することを特徴とする、加熱炉が提供される。
In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, a heating furnace that heats the metal material while supporting the metal material in the furnace by a plurality of skids and transporting the metal material in the furnace length direction,
At least one or more between the plurality of skids, and a temperature measuring device for measuring the temperature distribution of the lower surface of the metal material;
A temperature calculation unit that calculates a skid mark amount that is a difference between a temperature at a position between the skids of the metal material and a temperature at a position corresponding to the skid of the metal material from a temperature distribution measured by the temperature measuring device. When,
Have
The temperature measuring device is
A luminance measuring unit that measures at least the radiant energy distribution of the metal material by monochromatic luminance having a wavelength at which absorption and emission by the furnace gas do not occur;
A temperature known object for correcting stray light in the heating furnace, disposed in the vicinity of the luminance measuring unit within the measurement range of the luminance measuring unit,
A calculation unit that obtains a temperature distribution of the metal material by correcting stray light of the monochromatic luminance distribution of the metal material and the temperature known object measured by the luminance measurement unit;
There is provided a heating furnace characterized by comprising:

また、上記温度算出部が算出したスキッドマーク量に基づいて、上記金属材の搬送速度及び上記加熱炉内の炉温の少なくとも一方を制御する加熱炉制御部を更に有してもよい。   Moreover, you may further have a heating furnace control part which controls at least one of the conveyance speed of the said metal material, and the furnace temperature in the said heating furnace based on the skid mark amount computed by the said temperature calculation part.

また、上記温度算出部が算出したスキッドマーク量に基づいて、上記金属材の上記スキッドの対応した位置であるスキッドマークを局所的に加熱するスキッドマーク加熱装置を更に有してもよい。   Moreover, you may further have a skid mark heating apparatus which heats the skid mark which is the position corresponding to the said skid of the said metal material based on the skid mark amount computed by the said temperature calculation part.

また、上記演算部は、
上記金属材の温度を求める際に、上記温度既知物体の放射エネルギーと、当該温度既知物体の温度とに基づいて、迷光量を算出する迷光算出部と、
上記迷光算出部が算出した上記迷光量と、上記金属材の放射エネルギー分布とに基づいて、当該金属材の温度分布を算出する温度算出部と、
を有してもよい。
In addition, the calculation unit is
When obtaining the temperature of the metal material, based on the radiant energy of the temperature known object and the temperature of the temperature known object, a stray light calculation unit that calculates the amount of stray light,
A temperature calculation unit that calculates a temperature distribution of the metal material based on the stray light amount calculated by the stray light calculation unit and a radiant energy distribution of the metal material;
You may have.

また、上記輝度計測部は、上記金属材及び上記温度既知物体の放射エネルギーの単色輝度分布を所定の画素数の画像として撮像する撮像装置であり、
上記温度既知物体は、上記撮像装置が撮像する画像中を占める領域が25画素以上となる位置に配置されてもよい。
The luminance measurement unit is an imaging device that captures a monochrome luminance distribution of radiant energy of the metal material and the temperature known object as an image of a predetermined number of pixels.
The temperature known object may be arranged at a position where an area occupying in an image captured by the imaging device is 25 pixels or more.

また、上記温度既知物体は、上記撮像装置が撮像する画像中を占める領域が100画素以上となる位置に配置されてもよい。   In addition, the temperature known object may be arranged at a position where an area occupying in an image captured by the imaging device is 100 pixels or more.

また、上記温度既知物体の放射率は、上記金属材の放射率に対して前後0.1の範囲内であってもよい。   Further, the emissivity of the temperature known object may be within the range of 0.1 before and after the emissivity of the metal material.

また、上記輝度計測部は、上記加熱炉の炉内壁の放射エネルギーを更に計測し、
当該炉内壁と上記温度既知物体との放射エネルギーの差が記録される記憶部と、
上記記憶部に記録された上記放射エネルギーの差に基づいて、上記温度既知物体の放射率の経時変化の有無を把握する放射率変更部と、
を有してもよい。
In addition, the brightness measurement unit further measures the radiant energy of the furnace inner wall of the heating furnace,
A storage unit in which a difference in radiant energy between the furnace inner wall and the temperature known object is recorded;
Based on the difference in the radiant energy recorded in the storage unit, an emissivity changing unit that grasps whether or not the emissivity of the temperature known object changes with time,
You may have.

また、上記放射率変更部は、上記温度既知物体の放射率の経時変化が生じた場合、経時変化後の放射率を算出し、
上記演算部は、当該経時変化後の放射率を使用して、上記迷光補正を行ってもよい。
In addition, the emissivity changing unit calculates the emissivity after the change with time when the elapse rate of the emissivity of the temperature known object occurs,
The calculation unit may perform the stray light correction using the emissivity after the change with time.

また、上記温度既知物体は、以下の(A)、(B)及び(C)の条件のうち、少なくともいずれかを満たす位置に配置されてもよい。
(A)炉内迷光分布上、上記金属材の位置と迷光量がほぼ同一となる距離だけ炉壁から離隔した位置
(B)上記金属材の測定表面に対する角度が、上記金属材の放射率が変化しない角度以上となる位置
(C)上記金属材との間に燃焼フレームを挟まない位置
Moreover, the said temperature known object may be arrange | positioned in the position which satisfy | fills at least any one among the following conditions (A), (B), and (C).
(A) A position where the stray light amount in the furnace is substantially the same as the position of the metal material, and a position separated from the furnace wall by a distance where the amount of stray light is substantially the same. (B) The angle of the metal material with respect to the measurement surface is the emissivity of the metal material. Position where the angle does not change or more (C) Position where the combustion frame is not sandwiched between the metal material

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、炉内の金属材を複数のスキッドによって支持して炉長方向に搬送しつつ、該金属材を加熱する加熱炉による加熱方法であって、
上記複数のスキッドの間に少なくとも1以上配置された温度測定装置により、上記金属材の下面の温度分布を測定する温度測定ステップと、
上記温度測定ステップで測定した温度分布から、上記金属材の上記スキッド間における最高温度と、上記金属材の上記スキッドの対応した位置における最低温度との差であるスキッドマーク量を算出する温度算出ステップと、
上記温度算出ステップで算出したスキッドマーク量に基づいて、上記金属材の搬送速度及び上記加熱炉内の炉温の少なくとも一方を制御する加熱制御ステップと、
を有し、
上記温温度測定ステップでは、
上記加熱炉内の迷光を補正するための温度既知物体を、輝度計測部の近傍に設置し、
上記輝度計測部を用いて、炉内ガスによる吸収及び放射が起こらない波長を有する単色輝度により、上記金属材及び上記温度既知物体の放射エネルギーを計測し、
計測した上記単色輝度を迷光補正して、上記金属材の温度分布を求めることを特徴とする、加熱方法が提供される。
Moreover, in order to solve the said subject, according to another viewpoint of this invention, it supports by the heating furnace which heats this metal material, supporting the metal material in a furnace by several skids, and conveying in a furnace length direction. Heating method,
A temperature measuring step of measuring a temperature distribution of the lower surface of the metal material by means of a temperature measuring device arranged at least one of the plurality of skids;
A temperature calculating step for calculating a skid mark amount that is a difference between the maximum temperature between the skids of the metal material and the minimum temperature at the corresponding position of the skid of the metal material from the temperature distribution measured in the temperature measuring step. When,
Based on the skid mark amount calculated in the temperature calculation step, a heating control step for controlling at least one of the conveyance speed of the metal material and the furnace temperature in the heating furnace,
Have
In the above temperature and temperature measurement step,
A temperature known object for correcting stray light in the heating furnace is installed in the vicinity of the luminance measuring unit,
Using the luminance measurement unit, by measuring the radiant energy of the metal material and the temperature known object by monochromatic luminance having a wavelength at which absorption and emission by the furnace gas do not occur,
A heating method is provided, wherein the measured monochromatic luminance is corrected for stray light to obtain a temperature distribution of the metal material.

以上説明したように本発明によれば、複数のスキッドにより金属材を搬送する加熱炉において、金属材下面のスキッドマークの温度を、より正確に測定することとができる。   As described above, according to the present invention, the temperature of the skid mark on the lower surface of the metal material can be measured more accurately in the heating furnace in which the metal material is conveyed by a plurality of skids.

本発明の第1実施形態に係る加熱炉の構成について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the structure of the heating furnace which concerns on 1st Embodiment of this invention. 同実施形態に係る加熱炉の構成について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the structure of the heating furnace which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る加熱炉が有するスキッドマーク加熱装置について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the skid mark heating apparatus which the heating furnace which concerns on the same embodiment has. 同実施形態に係る加熱炉が有する温度測定装置について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the temperature measuring apparatus which the heating furnace which concerns on the same embodiment has. 同実施形態に係る加熱炉が有する温度測定装置について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the temperature measuring apparatus which the heating furnace which concerns on the same embodiment has. 同実施形態に係る加熱炉が有する温度測定装置について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the temperature measuring apparatus which the heating furnace which concerns on the same embodiment has. 同実施形態に係るスキッドマーク量算出部によるスキッドマーク量算出例について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the example of the skid mark amount calculation by the skid mark amount calculation part which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る加熱炉によるスキッドマーク量予測及び判定例を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the example of skid mark amount prediction and determination by the heating furnace which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る加熱炉によるスキッドマーク量予測及び判定例を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the example of skid mark amount prediction and determination by the heating furnace which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る加熱炉の動作について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of the heating furnace which concerns on the same embodiment. 同実施形態に用いる温度測定方法が有する特徴2について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the characteristic 2 which the temperature measurement method used for the embodiment has. 同実施形態に用いる温度測定方法が有する特徴3について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the characteristic 3 which the temperature measurement method used for the embodiment has. 同実施形態に用いる温度測定方法が有する特徴3について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the characteristic 3 which the temperature measurement method used for the embodiment has. 同実施形態に用いる温度測定方法が有する特徴4について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the characteristic 4 which the temperature measurement method used for the embodiment has. 同実施形態に用いる温度測定方法が有する特徴5の条件1について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the condition 1 of the characteristic 5 which the temperature measurement method used for the embodiment has. 同実施形態に用いる温度測定方法が有する特徴5の条件2について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining Condition 2 of the characteristic 5 which the temperature measurement method used for the embodiment has. 同実施形態に用いる温度測定方法が有する特徴5について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the characteristic 5 which the temperature measurement method used for the embodiment has. 同実施形態に用いる温度測定方法の実施例について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the Example of the temperature measuring method used for the embodiment. 同実施形態に用いる温度測定方法の実施例について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the Example of the temperature measuring method used for the embodiment. 関連技術に係る温度測定方法について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the temperature measuring method which concerns on related technology. 関連技術に係る温度測定方法について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the temperature measuring method which concerns on related technology.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

なお、以下では、本発明の実施形態等について理解が容易になるように、まず、本発明の第1実施形態について、構成、動作及び効果の順で説明する。一方、本発明の第1実施形態に係る加熱炉は、例えばウォーキングビーム式加熱炉であり、更に、被加熱材である金属材表面の温度分布を測定することが可能な温度測定装置を有する。この温度測定装置では、金属材表面の温度分布を正確に測定可能な温度測定方法が使用される。この温度測定方法及び装置を使用することにより、本発明の第1実施形態に係る加熱炉は、その効果を奏することを可能にしている。従って、第1実施形態に係る加熱炉の構成等について説明した後に、この温度測定装置等について詳しく説明する。なお、以下では説明の便宜上、ウォーキングビーム式加熱炉を例に挙げて説明するが、本発明の第1実施形態に係る加熱炉は、この例に限られるものではなく、様々な加熱炉であってもよい。   In the following, first, the first embodiment of the present invention will be described in the order of configuration, operation, and effect so that the embodiment of the present invention can be easily understood. On the other hand, the heating furnace according to the first embodiment of the present invention is, for example, a walking beam heating furnace, and further includes a temperature measurement device capable of measuring the temperature distribution on the surface of the metal material that is the material to be heated. In this temperature measuring device, a temperature measuring method capable of accurately measuring the temperature distribution on the surface of the metal material is used. By using this temperature measuring method and apparatus, the heating furnace according to the first embodiment of the present invention can exhibit its effects. Therefore, after describing the configuration of the heating furnace according to the first embodiment, the temperature measuring device and the like will be described in detail. In the following, for convenience of explanation, a walking beam type heating furnace will be described as an example. However, the heating furnace according to the first embodiment of the present invention is not limited to this example, and may be various heating furnaces. May be.

つまり、以下では、本発明の各実施形態の理解が容易になるように、次の順序で説明する。
1.第1実施形態
1−1.第1実施形態に係る加熱炉の構成
1−2.第1実施形態に係る加熱炉の動作
1−3.第1実施形態による効果の例等
2.第1実施形態で使用される温度測定方法及び装置
That is, the following will be described in the following order so that each embodiment of the present invention can be easily understood.
1. 1. First embodiment 1-1. Configuration of the heating furnace according to the first embodiment 1-2. Operation of the heating furnace according to the first embodiment 1-3. 1. Examples of effects according to the first embodiment Temperature measuring method and apparatus used in the first embodiment

また、以下では、説明の便宜上、加熱炉としてウォーキングビーム式の「連続鋼片加熱炉」を例に挙げて説明する。そして、被加熱材である金属材として「鋼片(鋼材ともいう。)」を例に挙げて説明する。しかし、本発明の各実施形態に係る加熱炉は、上記連続鋼片加熱炉に限られるものではなく、更に言えば鉄鋼業に限定されるものでもない。つまり、金属材は、加熱処理が必要な様々な金属材であってもよい。また、加熱炉自体も、搬送装置としてウォーキングビーム式を使用したものに限られるものではなく、複数のスキッドで金属材を支持しつつ搬送するような搬送機構を備え、かつ、その金属材の加熱に通常使用される様々なものであってもよい。   In the following, for convenience of explanation, a walking beam type “continuous billet heating furnace” will be described as an example of the heating furnace. Then, “steel pieces (also referred to as steel materials)” will be described as an example of the metal material to be heated. However, the heating furnace which concerns on each embodiment of this invention is not restricted to the said continuous steel slab heating furnace, Furthermore, it is not limited to the steel industry. That is, the metal material may be various metal materials that require heat treatment. Also, the heating furnace itself is not limited to the one using the walking beam type as a transfer device, and has a transfer mechanism that transfers a metal material while supporting it with a plurality of skids, and heats the metal material. It may be various ones commonly used in

1−1.第1実施形態に係る加熱炉の構成
図1及び図2は、本発明の第1実施形態に係る加熱炉の構成について説明するための説明図である。なお、図2は、図1における加熱炉1をA−A線で切断した断面図を示している。
1-1. Configuration of Heating Furnace According to First Embodiment FIGS. 1 and 2 are explanatory diagrams for explaining the configuration of the heating furnace according to the first embodiment of the present invention. 2 shows a cross-sectional view of the heating furnace 1 in FIG. 1 cut along the line AA.

図1に示すように、本実施形態に係る加熱炉1は、実際に鋼片Fを加熱するための構成と、その加熱するための構成による加熱を制御するための構成とを有する。そこで、まず、実際に鋼片Fを加熱するための構成について説明し、その後、その構成による加熱を制御するための構成について説明する。   As shown in FIG. 1, the heating furnace 1 according to the present embodiment has a configuration for actually heating the steel slab F and a configuration for controlling heating by the configuration for heating. Therefore, first, a configuration for actually heating the steel slab F will be described, and then a configuration for controlling heating by the configuration will be described.

1−1−1.実際に鋼片を加熱するための構成
加熱炉1は、実際に鋼片Fを加熱するための構成として、図1に示すように、バーナ2と、搬送装置としてのウォーキングビームと、スキッドマーク加熱装置5と、を有する。
1-1-1. Configuration for actually heating the steel slab The heating furnace 1 is configured to actually heat the steel slab F, as shown in FIG. 1, with a burner 2, a walking beam as a conveying device, and a skid mark heating. And a device 5.

加熱炉1は、図1に示すように、炉長方向(x軸方向、搬送方向ともいう。)に、金属材の一例である鋼片Fを搬送しつつその鋼片Fを加熱する。つまり、図1に示す鋼片Fは、図2に示すように炉幅方向(y軸方向ともいう。)が長手方向となるように、加熱炉1の一側(装入側、x軸負の方向側ともいう。)端部の炉壁に設けられた装入口INから装入される。そして、鋼片Fは、搬送装置により、加熱炉1の他側(抽出側、x軸正の方向側ともいう。)端部の炉壁に設けられた抽出口OUTから抽出される。   As shown in FIG. 1, the heating furnace 1 heats a steel piece F while conveying a steel piece F that is an example of a metal material in the furnace length direction (also referred to as an x-axis direction or a conveyance direction). That is, the steel piece F shown in FIG. 1 has one side of the heating furnace 1 (charging side, x-axis negative) so that the furnace width direction (also referred to as y-axis direction) is the longitudinal direction as shown in FIG. It is also charged from the charging inlet IN provided in the furnace wall at the end. And the steel slab F is extracted from the extraction port OUT provided in the furnace wall of the other side (extraction side, also called x-axis positive direction side) end part of the heating furnace 1 with a conveying apparatus.

搬送装置としては、ウォーキングビームが使用される。
ウォーキングビーム式の搬送装置は、図1に示すように、炉長方向と同程度の長さを有するスキッドビーム3が、複数のスキッドポスト4に支持されており、そのスキッドビーム3上に鋼片Fが載置される。このスキッドビーム3とスキッドポスト4との組み合わせをスキッドともいう。このスキッドは、図2に示すように、炉幅方向に複数配置される。
A walking beam is used as the transfer device.
As shown in FIG. 1, the walking beam type conveying apparatus is configured such that a skid beam 3 having a length approximately equal to the furnace length direction is supported by a plurality of skid posts 4, and a steel piece is placed on the skid beam 3. F is placed. The combination of the skid beam 3 and the skid post 4 is also called a skid. As shown in FIG. 2, a plurality of skids are arranged in the furnace width direction.

スキッドは、可動式スキッドと、固定式スキッドとに分類され、可動式スキッドと、固定式スキッドとが、図2に示すように交互に配置される。各スキッドのスキッドビーム3及びスキッドポスト4を、可動式スキッドのものであればスキッドビーム3A及びスキッドポスト4Aと呼び、固定式スキッドのものであればスキッドビーム3B及びスキッドポスト4Bと呼ぶことにする。   The skid is classified into a movable skid and a fixed skid, and the movable skid and the fixed skid are alternately arranged as shown in FIG. The skid beam 3 and the skid post 4 of each skid are called a skid beam 3A and a skid post 4A if they are movable skids, and are called a skid beam 3B and a skid post 4B if they are fixed skids. .

そして、可動式スキッドが炉高方向(z軸方向ともいう。)で上下動しつつ、炉長方向(x軸方向)で前後動する。その結果、鋼片Fは、可動式スキッドのスキッドビーム3Aに支持された状態から、可動式スキッドが前方に移動するとともに前方に搬送される。その後、鋼片Fは、可動式スキッドが下方に移動すると、今度は固定式スキッドのスキッドビーム3Bに支持される。そして、可動式スキッドが前方に移動した分、後方に移動した後、上昇し、再度鋼片Fを支持する。この可動式スキッドの動作が繰り返されることにより、鋼片Fは、順次炉長方向へと搬送される。   The movable skid moves back and forth in the furnace length direction (x-axis direction) while moving up and down in the furnace height direction (also referred to as the z-axis direction). As a result, the steel slab F is conveyed forward as the movable skid moves forward from the state supported by the skid beam 3A of the movable skid. Thereafter, when the movable skid moves downward, the steel piece F is supported by the skid beam 3B of the fixed skid. Then, after the movable skid moves forward, the movable skid moves backward and then rises to support the steel piece F again. By repeating the operation of the movable skid, the steel slab F is sequentially conveyed in the furnace length direction.

この可動式スキッドの上下動は、上位の制御装置(図示せず)又は後述する加熱制御部10の搬送速度制御部161により制御され、主として加熱スケジュール等にあわせて行われる。   The vertical movement of the movable skid is controlled by a higher-level control device (not shown) or a conveyance speed control unit 161 of the heating control unit 10 described later, and is mainly performed in accordance with a heating schedule or the like.

一方、加熱炉1には、複数のバーナ2が配置されている。そして、このバーナ2が炊かれる結果、鋼片Fは、搬送装置に搬送されている間、つまり、在炉中、バーナ2から噴出されるフレーム(火炎)により加熱されることとなる。   On the other hand, a plurality of burners 2 are arranged in the heating furnace 1. As a result of the burner 2 being cooked, the steel slab F is heated by a frame (flame) ejected from the burner 2 while being transported to the transport device, that is, in the furnace.

なお、図1及び図2に示す加熱炉1では、鋼片Fの搬送位置の上下において、図2に示すように炉幅方向の両炉壁に対向配置されて対をなしつつ炉幅方向にフレームを形成する「サイドバーナ」が使用される。しかし、このバーナ2の配置位置は、特に限定されるものではなく、例えば、炉天井や炉床に配置され、搬送方向にフレームを形成するいわゆる「軸流バーナ」であってもよい。また、バーナ2の種類も特に限定されるものではなく、例えば、気体燃料バーナ、液体燃料バーナ、リジェネレイティブ(Regenerative)バーナなど、様々なバーナを使用することが可能である。   In addition, in the heating furnace 1 shown in FIG.1 and FIG.2, in the up-down direction of the conveyance position of the steel slab F, as shown in FIG. A “side burner” that forms the frame is used. However, the arrangement position of the burner 2 is not particularly limited, and may be a so-called “axial burner” that is arranged on the furnace ceiling or the hearth and forms a frame in the conveying direction. The type of the burner 2 is not particularly limited, and various burners such as a gas fuel burner, a liquid fuel burner, and a regenerative burner can be used.

この複数のバーナ2の燃焼流量等は、上位の制御装置(図示せず)又は後述する加熱制御部10の炉温制御部162により制御され、主として加熱スケジュール等にあわせて調整される。   The combustion flow rates and the like of the plurality of burners 2 are controlled by a higher-level control device (not shown) or a furnace temperature control unit 162 of the heating control unit 10 described later, and are adjusted mainly according to the heating schedule and the like.

一方、本実施形態に係る加熱炉1は、上述の通り、搬送装置としてウォーキングビームを有し、そのウォーキングビームの可動式スキッドが上下動することにより、鋼片Fを搬送する。この鋼片Fが搬送される際、図2に示す通り、可動式スキッドのスキッドビーム3A又は固定式スキッドのスキッドビーム3Bは、鋼片Fの下面に接する一方、このスキッドビーム3は、耐熱性を確保するために水冷などにより冷却されている場合が多い。その結果、鋼片Fの下面においてスキッドビーム3が接する位置(「スキッドマーク部SM」とも言う。)の温度は、他の部位に比べて低下することになる。このスキッドマーク部SMにおける温度低下量を「スキッドマーク量ΔT」とも言う。このスキッドマーク量ΔTが大きい場合には、スキッドマーク部SMの変形抵抗が大きくなるため、後続の圧延等において製品厚み精度の低下・強度や延びの不足に起因した割れが発生するなど、製品品質の低下をまねき、歩留まりを低下させてしまう。   On the other hand, the heating furnace 1 which concerns on this embodiment has a walking beam as a conveying apparatus as above-mentioned, and the steel piece F is conveyed when the movable skid of the walking beam moves up and down. When the steel slab F is transported, as shown in FIG. 2, the skid beam 3A of the movable skid or the skid beam 3B of the fixed skid is in contact with the lower surface of the steel slab F, while the skid beam 3 is heat resistant. In many cases, it is cooled by water cooling or the like in order to ensure this. As a result, the temperature at the position where the skid beam 3 is in contact with the lower surface of the steel slab F (also referred to as “skid mark portion SM”) is lowered as compared with other portions. The amount of temperature drop in the skid mark portion SM is also referred to as “skid mark amount ΔT”. When this skid mark amount ΔT is large, the deformation resistance of the skid mark portion SM becomes large, so that the product quality such as cracking due to a decrease in product thickness accuracy, strength and lack of elongation occurs in subsequent rolling, etc. Lead to a decrease in yield and yield.

加熱炉1は、上述の通り、上位の制御装置又は加熱制御部10等により、主として、搬送装置による鋼片Fの搬送速度、及び、各バーナ2の燃焼量などが調整されて、鋼片Fの加熱状態が制御される。そこで本実施形態に係る加熱炉1は、後述する炉制御部16等によりこの搬送速度や燃焼量を調整することにより、スキッドマーク量ΔTを低減させることができる。このような加熱状態の制御を行うだけでなく、本実施形態に係る加熱炉1は、スキッドマーク量ΔTを低減させるために、補助的な加熱を行うスキッドマーク加熱装置5を有する。   As described above, the heating furnace 1 is mainly adjusted by the upper control device or the heating control unit 10 or the like so that the transport speed of the steel slab F by the transport device and the combustion amount of each burner 2 are adjusted. The heating state is controlled. Therefore, the heating furnace 1 according to the present embodiment can reduce the skid mark amount ΔT by adjusting the transport speed and the combustion amount by the furnace control unit 16 and the like which will be described later. In addition to controlling the heating state, the heating furnace 1 according to this embodiment includes a skid mark heating device 5 that performs auxiliary heating in order to reduce the skid mark amount ΔT.

このスキッドマーク加熱装置5について図2及び図3を参照しつつ説明する。
図3は、本実施形態に係る加熱炉が有するスキッドマーク加熱装置について説明するための説明図である。なお、図3は、図1における加熱炉1をB−B線で切断した断面図を示している。
The skid mark heating device 5 will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is an explanatory diagram for describing a skid mark heating apparatus included in the heating furnace according to the present embodiment. FIG. 3 shows a cross-sectional view of the heating furnace 1 in FIG. 1 cut along the line BB.

スキッドマーク加熱装置5は、搬送方向についてみれば、図1に示すように、後述する1以上の温度測定装置100(望ましくは2以上の温度測定装置100A〜100C)よりも抽出側に配置される。一方、スキッドマーク加熱装置5は、炉幅方向についてみれば、図3に示すように、鋼片Fのスキッドビーム3B(スキッドビーム3Aでもよい。)に対応した位置のスキッドマーク部SMを局所的に加熱可能に配置される。そして、このスキッドマーク加熱装置5は、フレーム(火炎)をスキッドマーク部SMに対して発生させることにより、スキッドマーク部SMを局所的に加熱する。   As shown in FIG. 1, the skid mark heating device 5 is arranged on the extraction side with respect to one or more temperature measuring devices 100 (desirably two or more temperature measuring devices 100A to 100C) as will be described later. . On the other hand, when viewed in the furnace width direction, the skid mark heating device 5 locally places the skid mark portion SM at a position corresponding to the skid beam 3B (skid beam 3A) of the steel piece F as shown in FIG. It is arranged to be heatable. The skid mark heating device 5 locally heats the skid mark part SM by generating a frame (flame) with respect to the skid mark part SM.

なお、図3では、スキッドマーク加熱装置5が、固定式スキッドのスキッドビーム3Bに対応したスキッドマーク部SMを加熱する場合を例示している。これは、一般的に、鋼片Fは、可動式スキッドにより支持されている時間よりも、固定式スキッドにより支持されている時間が長く、その結果、固定式スキッドに対応するスキッドマーク部SMのスキッドマーク量ΔTの方が、可動式スキッドのものよりも大きくなるためである。ただし、スキッドマーク加熱装置5は、可動式スキッドのスキッドマーク部SMを加熱するように配置されてよく、又は、可動式スキッド及び固定式スキッドの両方のスキッドマーク部SMを加熱するように配置されてもよいことは、言うまでもない。   FIG. 3 illustrates the case where the skid mark heating device 5 heats the skid mark portion SM corresponding to the skid beam 3B of the fixed skid. This is because the steel slab F is generally supported by the fixed skid longer than the time supported by the movable skid, and as a result, the skid mark portion SM corresponding to the fixed skid This is because the skid mark amount ΔT is larger than that of the movable skid. However, the skid mark heating device 5 may be arranged so as to heat the skid mark part SM of the movable skid, or arranged so as to heat both the skid mark part SM of the movable skid and the fixed skid. Needless to say, you can.

また、本実施形態では、スキッドマーク加熱装置5として、炉床から挿入された補助的な局部加熱バーナを使用する。ただし、このバーナの種類も特に限定されるものではなく、例えば、炉天井から挿入され、スキッドマーク部SMに対応した鋼片Fの上面を加熱するルーフバーナや特許文献1に記載の加熱装置等を使用することも可能である。ルーフバーナを使用する場合、このルーフバーナでスキッドマーク部SMの上面側を局部加熱することで、鋼片F内部の伝導伝熱で下面のスキッドマーク部SMの温度を上昇させて、スキッドマーク量ΔTを低減させることが可能である。   In this embodiment, an auxiliary local heating burner inserted from the hearth is used as the skid mark heating device 5. However, the type of the burner is not particularly limited. For example, a roof burner that is inserted from the furnace ceiling and that heats the upper surface of the steel piece F corresponding to the skid mark portion SM, a heating device described in Patent Document 1, and the like are used. It is also possible to use it. When using a roof burner, the upper surface side of the skid mark part SM is locally heated by this roof burner, and the temperature of the skid mark part SM on the lower surface is increased by conduction heat transfer inside the steel slab F, so that the skid mark amount ΔT is reduced. It is possible to reduce.

更に、本実施形態では、炉幅方向で3個のバーナのセットが、炉長方向で2セット配置される。しかしながら、このバーナの数も特に限定されるものではなく、適宜設定可能である。   Furthermore, in the present embodiment, two sets of three burners in the furnace width direction are arranged in the furnace length direction. However, the number of burners is not particularly limited, and can be set as appropriate.

このスキッドマーク加熱装置5は、後述する加熱制御部10のSM加熱制御部163により制御される。この際、SM加熱制御部163は、少なくとも1以上のスキッドマーク加熱装置5の燃焼量を、後述するスキッドマーク量算出部12が算出したスキッドマーク量ΔTに基づいて制御する。SM加熱制御部163によるスキッドマーク加熱装置5の燃焼制御については、詳しく後述する。   The skid mark heating device 5 is controlled by an SM heating control unit 163 of the heating control unit 10 described later. At this time, the SM heating control unit 163 controls the combustion amount of at least one skid mark heating device 5 based on the skid mark amount ΔT calculated by the skid mark amount calculation unit 12 described later. The combustion control of the skid mark heating device 5 by the SM heating control unit 163 will be described in detail later.

1−1−2.実際に鋼片を加熱するための構成
一方、加熱炉1は、加熱を制御するための構成として、図1に示すように、温度測定装置100と、加熱制御部10と、を有する。
1-1-2. Configuration for Actually Heating Steel Bill On the other hand, the heating furnace 1 includes a temperature measuring device 100 and a heating control unit 10 as a configuration for controlling heating, as shown in FIG.

温度測定装置100は、鋼片Fの搬送方向、つまり炉長方向に沿った複数個所にそれぞれ配置される。そして、温度測定装置100は、配置された個所を通過する鋼片Fの表面の温度分布を測定する。   The temperature measuring device 100 is disposed at a plurality of locations along the conveying direction of the steel slab F, that is, along the furnace length direction. And the temperature measuring apparatus 100 measures the temperature distribution of the surface of the steel slab F which passes the arrange | positioned location.

図1には、搬送方向に沿った5個所のそれぞれに、温度測定装置100が配置されている場合を例示している。ここでは、各温度測定装置100を区別するために、各個所に配置された温度測定装置100をそれぞれ温度測定装置100A〜100Eとも呼ぶ。そして、温度測定装置100と言う場合、任意の温度測定装置100A〜100Eを示すものとする。   FIG. 1 illustrates a case where temperature measuring devices 100 are arranged at each of five locations along the transport direction. Here, in order to distinguish each temperature measuring device 100, the temperature measuring device 100 arrange | positioned at each location is also called temperature measuring device 100A-100E, respectively. And when it says the temperature measuring apparatus 100, arbitrary temperature measuring apparatuses 100A-100E shall be shown.

温度測定装置100の配置個数は、特に限定されるものではないが、少なくとも1以上配置される。そして、温度測定装置100の配置位置も、特に限定されるものではないが、各温度測定装置100は、鋼片Fの下面の温度分布を測定するように配置される。   The number of the temperature measuring devices 100 arranged is not particularly limited, but at least one is arranged. And the arrangement | positioning position of the temperature measuring device 100 is not specifically limited, either, Each temperature measuring device 100 is arrange | positioned so that the temperature distribution of the lower surface of the steel slab F may be measured.

また、温度測定装置100の詳しい構成等については後述するが、この温度測定装置100は、放射測温を行い、かつ、鋼片Fの表面の温度分布を正確に測定する。そのために、鋼片Fの下面からの放射光が撮像可能な位置に温度測定装置100の撮像装置110及び温度既知物体120等が配置される。   Although the detailed configuration of the temperature measuring device 100 will be described later, the temperature measuring device 100 performs radiation temperature measurement and accurately measures the temperature distribution on the surface of the steel slab F. Therefore, the imaging device 110 of the temperature measuring device 100, the temperature known object 120, and the like are arranged at a position where the radiation light from the lower surface of the steel slab F can be imaged.

1つ1つの温度測定装置100の配置位置についてより具体的に図4〜図6を参照しつつ説明する。図4〜図6は、本実施形態に係る加熱炉が有する温度測定装置について説明するための説明図である。   The arrangement position of each temperature measuring device 100 will be described more specifically with reference to FIGS. 4-6 is explanatory drawing for demonstrating the temperature measuring apparatus which the heating furnace which concerns on this embodiment has.

各温度測定装置100は、図4に示すように、鋼片Fの下方において、複数のスキッドの間に配置される。この際、温度測定装置100は、炉幅方向中央付近の固定式スキッドと可動式スキッドとの間に配置されることが望ましい。なお、各温度測定装置100が温度分布を測定する温度分布測定範囲(「測温領域Ar」とも言う。)には、図4に示すように、相隣接するスキッド間の位置と、鋼片Fのスキッドビーム3A,3Bに対応するスキッドマーク部SMの少なくとも片方と、が含まれるように、温度測定装置100が配置される。なお、この測温領域Arには、少なくとも、スキッドマーク加熱装置5が加熱する側のスキッドマーク部SM、つまり本実施形態では固定式スキッドに対応するスキッドマーク部SMが含まれることが望ましい。   As shown in FIG. 4, each temperature measuring device 100 is disposed between the plurality of skids below the steel piece F. At this time, it is desirable that the temperature measuring device 100 be disposed between the fixed skid and the movable skid near the center in the furnace width direction. In addition, in the temperature distribution measuring range (also referred to as “temperature measuring region Ar”) in which each temperature measuring device 100 measures the temperature distribution, as shown in FIG. The temperature measuring device 100 is arranged so as to include at least one of the skid mark portions SM corresponding to the skid beams 3A and 3B. In addition, it is desirable that this temperature measurement region Ar includes at least the skid mark portion SM on the side heated by the skid mark heating device 5, that is, the skid mark portion SM corresponding to the fixed skid in this embodiment.

また、図1,図4〜図6に示すように、温度測定装置100は、炉床から炉内部に向けて挿入されたカバー150内に配置される。カバー150は、耐熱性の材料で形成され、かつ、内部は水冷構造となっており、内部に配置される各構成や配線等を加熱炉1内部の温度から保護する。一方、カバー150には、窓が設けられ、その窓越しに温度測定装置100の撮像装置110が鋼片Fの下面を撮像するか、又は、温度測定装置100の撮像装置110がカバー150から突出して配置されて鋼片Fの下面を撮像する。一方、温度測定装置100の温度既知物体120は、カバー150から突出し、かつ、その少なくとも一部が測温領域Ar内に含まれるように配置される。この温度測定装置100の各構成については詳しく後述する。   Moreover, as shown in FIGS. 1 and 4 to 6, the temperature measuring device 100 is arranged in a cover 150 inserted from the hearth toward the inside of the furnace. The cover 150 is formed of a heat-resistant material and has a water-cooled structure inside, and protects each component, wiring, and the like disposed inside from the temperature inside the heating furnace 1. On the other hand, the cover 150 is provided with a window, and the imaging device 110 of the temperature measurement device 100 images the lower surface of the steel piece F through the window, or the imaging device 110 of the temperature measurement device 100 protrudes from the cover 150. The lower surface of the steel slab F is imaged. On the other hand, the temperature known object 120 of the temperature measuring device 100 is disposed so as to protrude from the cover 150 and at least a part thereof is included in the temperature measuring region Ar. Each component of the temperature measuring device 100 will be described in detail later.

温度測定装置100は、加熱制御部10により制御され、所定のタイミングで鋼片Fの温度分布を測温する。つまり、温度測定装置100は、鋼片Fが測温領域Arに入った場合に、その鋼片Fの放射輝度を撮像して、表面温度分布を撮像する。そのために、加熱制御部10は、鋼片Fがいずれの位置を搬送されているのかを常に追跡しておくことが望ましい。また、温度測定装置100A〜100Eは、少なくとも同一の鋼片Fを順次測温するように制御される。つまり、温度測定装置100Aが一の鋼片Fを撮像した場合、温度測定装置100B〜100Eは、各配置個所(測温領域Ar)をその鋼片Fが通過する際に、その鋼片Fの測温を行う。結果、一の鋼片Fは、全て又は2以上の温度測定装置100により各個所で測温される。尚、この測温対象となる鋼片Fは、搬送されて加熱される全ての鋼片Fであってもよいが、加熱制御部10により選択された1以上の鋼片Fであってもよい。   The temperature measuring device 100 is controlled by the heating control unit 10 and measures the temperature distribution of the steel slab F at a predetermined timing. That is, when the steel slab F enters the temperature measurement region Ar, the temperature measuring apparatus 100 images the radiance of the steel slab F and images the surface temperature distribution. Therefore, it is desirable that the heating control unit 10 always keeps track of which position the steel piece F is being conveyed. Moreover, the temperature measuring devices 100A to 100E are controlled so as to sequentially measure the temperature of at least the same steel slab F. That is, when the temperature measuring device 100 </ b> A images one steel slab F, the temperature measuring devices 100 </ b> B to 100 </ b> E have the steel slab F passing through each placement location (temperature measurement region Ar). Measure temperature. As a result, the temperature of one steel slab F is measured at all points by all or two or more temperature measuring devices 100. In addition, although the steel slab F used as this temperature measurement object may be all the steel slabs F conveyed and heated, the 1 or more steel slabs F selected by the heating control part 10 may be sufficient. .

また、この測温結果は、各温度測定装置100により、加熱制御部10が有する記憶部142に記録される。この際、記憶部142には、一の鋼片Fに対する測温結果は、一纏めに記録されることが望ましい。つまり、温度測定装置100A〜100Eによる測温結果は、互いに関連付けられるか、測温対象である一の鋼片Fに全て対応付けられる。その結果、一の鋼片Fに対する複数の測温結果と、他の鋼片Fに対する複数の測温結果とは、互いに区別される。なお、この加熱制御部10は、鋼片F毎にその加熱度合を制御することが可能であるため、以下では、一の鋼片Fに対する動作及び処理等について説明し、他の鋼片Fに対する同様な動作及び処理等についての説明は、適宜省略する。   Further, the temperature measurement result is recorded in the storage unit 142 of the heating control unit 10 by each temperature measurement device 100. At this time, it is desirable that the temperature measurement results for one steel piece F are recorded together in the storage unit 142. That is, the temperature measurement results obtained by the temperature measuring devices 100A to 100E are associated with each other or are all associated with one steel piece F that is a temperature measurement object. As a result, a plurality of temperature measurement results for one steel slab F and a plurality of temperature measurement results for another steel slab F are distinguished from each other. In addition, since this heating control part 10 can control the heating degree for every steel slab F, below, operation | movement, a process, etc. with respect to one steel slab F are demonstrated, and with respect to the other steel slab F A description of similar operations and processes will be omitted as appropriate.

次に、加熱制御部10について説明する。
加熱制御部10は、図1に示すように、上記記憶部142と、位置決定部11と、スキッドマーク量算出部12と、スキッドマーク量記憶部13と、スキッドマーク量予測部14と、判定部15と、炉制御部16と、を有する。
Next, the heating control unit 10 will be described.
As shown in FIG. 1, the heating control unit 10 includes a storage unit 142, a position determination unit 11, a skid mark amount calculation unit 12, a skid mark amount storage unit 13, and a skid mark amount prediction unit 14. Unit 15 and furnace control unit 16.

位置決定部11は、測温対象となっている鋼片Fの下面において、基準となる2の位置を決定する。この2の位置を「第1位置P1」及び「第2位置P2」と呼ぶ。この両位置について図4を参照しつつ説明する。   The position determination unit 11 determines a reference 2 position on the lower surface of the steel slab F that is a temperature measurement target. These two positions are referred to as “first position P1” and “second position P2”. Both positions will be described with reference to FIG.

本実施形態において第1位置P1及び第2位置P2は、それぞれ鋼片Fの表面温度分布中、他の位置と比べて比較的高温又は低温となることが予想されるため、加熱過程中で管理されるべき位置を表す。なお、ここで言う高温又は低温となる位置は、他の全ての位置よりも高温又は低温となる必要はなく、所望の温度よりも高温となることを意味する。つまり、第1位置P1及び第2位置P2は、例えば、他の基準となる位置と同程度の温度であることが望まれる位置であり、かつ、その基準となる位置よりも高温となったり低温となる位置であってもよい。更に言えば、実際に高温又は低温となる必要は必ずしも無く、あくまで予想として高温となる位置や低温となる位置であればよい。   In this embodiment, since the first position P1 and the second position P2 are expected to be relatively high or low compared to other positions during the surface temperature distribution of the steel slab F, they are managed during the heating process. Represents the position to be done. In addition, the position which becomes high temperature or low temperature said here does not need to become high temperature or low temperature rather than all the other positions, and means that it becomes high temperature rather than desired temperature. That is, the first position P1 and the second position P2 are, for example, positions that are desired to have the same temperature as other reference positions, and are higher or lower in temperature than the reference positions. It may be a position. Furthermore, it is not always necessary that the temperature is actually high or low, and it may be a position where the temperature is high or low as expected.

このような第1位置P1及び第2位置P2を、それぞれ「高温管理点」及び「低温管理点」とも呼ぶ。また、低温管理点は、スキッドビーム3A,3Bに対応する位置、つまり、スキッドビーム3A,3Bが接する鋼片Fの下面上の位置となる。従って、この低温管理点を「スキッド上温度管理点」とも言う。また、高温管理点は、スキッドビーム3A,3B間の鋼片Fの下面上の位置となる。従って、この高温管理点を「スキッド間温度管理点」とも言う。   The first position P1 and the second position P2 are also referred to as “high temperature management point” and “low temperature management point”, respectively. The low temperature control point is a position corresponding to the skid beams 3A and 3B, that is, a position on the lower surface of the steel piece F in contact with the skid beams 3A and 3B. Therefore, this low temperature control point is also referred to as “skid upper temperature control point”. The high temperature control point is a position on the lower surface of the steel piece F between the skid beams 3A and 3B. Therefore, this high temperature control point is also referred to as an “inter-skid temperature control point”.

このスキッド上温度管理点及びスキッド間温度管理点は、圧延工程等のような加熱後の工程による処理で不具合等が発生しないために、それらの温度差であるスキッドマーク量ΔTが一定温度以下となることが望まれる。例えば、鋼片Fを均一に加熱したい場合において、一部が低温でありすぎたり、高温でありすぎたりすれば、その位置における成形や材質調整等にムラが生じ、製品品質が悪化することが予想される。他にも、鋼片Fの加熱後の温度分布に、傾斜などの温度差を設けたい場合、所望の温度差が実現していないと、製品品質を維持することが難しくなる。この意味では、上記スキッド上温度管理点及びスキッド間温度管理点は、共に所望の温度よりも高くなったり低くなった結果他の位置に比べて比較的高温となったり低温となる位置であるとも言える。そこで、位置決定部11は、このように高温となったり低温となったりすることが予想されるため管理する必要がある2の位置を特定する。なお、この第1位置P1及び第2位置P2は、例えば、操業実績等に基づいて決定されてもよいが、温度測定装置100Aによる実測から求められてもよい。この両決定方法毎に、第1位置P1及び第2位置P2について説明する。   The temperature control point on the skid and the temperature control point between the skids are free from problems in the processing after the heating process such as the rolling process. Therefore, the skid mark amount ΔT, which is the temperature difference between them, is less than a certain temperature. It is hoped that For example, in the case where it is desired to heat the steel slab F uniformly, if a part of the steel slab F is too low or too hot, unevenness may occur in molding or material adjustment at that position, resulting in deterioration of product quality. is expected. In addition, when it is desired to provide a temperature difference such as an inclination in the temperature distribution after heating the steel slab F, it is difficult to maintain product quality unless the desired temperature difference is realized. In this sense, the temperature control point on the skid and the temperature control point between skids are positions where the temperature is relatively higher or lower than other positions as a result of both being higher or lower than the desired temperature. I can say that. Therefore, the position determination unit 11 specifies the position 2 that needs to be managed because it is predicted that the temperature will be high or low. In addition, although this 1st position P1 and 2nd position P2 may be determined based on the operation performance etc., for example, you may obtain | require from actual measurement by 100 A of temperature measuring apparatuses. The first position P1 and the second position P2 will be described for each of these determination methods.

まず、加熱炉1における操業実績等に基づいた決定方法について説明する。
今までに加熱炉1に装入されて加熱されたことがない鋼片Fが加熱対象となることは稀である。従って、この場合、位置決定部11は、これまでの操業実績に基づき、スキッド間で第1位置P1を決定し、スキッドに対応する部位で第2位置P2を決定する。この操業実績には、例えば、過去に加熱が行われた鋼片Fに対する、加熱前の状態、加熱中の状態、加熱後の状態、後段の処理後の状態等の製品品質実績が含まれる。例えば、加熱後や後段の圧延等の工程後に鋼片Fの品質が悪化した実績がある場合、この鋼片Fについて、加熱前・加熱中・加熱後の少なくとも何れかにおいて、他の位置と比べて高温又は低温となる位置を特定しておき、操業実績として、この高温位置と低温位置(鋼片Fにおける下面の座標など)を予め記録しておく。この位置の特定は、本実施形態に係る加熱制御部10によれば、温度測定装置100により鋼片Fの温度分布を測定することが可能であるため、その温度分布測定結果に基づいて、行うことができる。そして、位置決定部11は、この高温位置と低温位置を、品質を良好に保つために温度を管理すべき位置に設定する。このような高温位置と低温位置についてのデータは、鋼片Fの鋼種やサイズ等毎に異なるため、位置決定部11は、鋼片Fの鋼種やサイズ等毎に高温位置と低温位置を予めデータベースとして蓄積しておく。このデータベースは、位置決定部11自らが有してもよく、又、他の記憶装置(例えば記憶部142)に記録させておくことも可能である。そして、位置決定部11は、例えば、加熱炉1を制御する更に上位の制御装置から、加熱制御対象である鋼片Fについて、識別情報、鋼種、サイズ等のような特性情報を取得する。その後、位置決定部11は、特性情報に基づいて、データベースから一の鋼片Fを特定し、その鋼片Fに対応付けられた、スキッド間の高温位置とスキッドに対応した低温位置とのそれぞれを、上記第1位置P1又は第2位置P2に決定する。
First, the determination method based on the operation performance etc. in the heating furnace 1 is demonstrated.
It is rare that the steel slab F that has been charged in the heating furnace 1 and has not been heated until now becomes a heating target. Therefore, in this case, the position determination unit 11 determines the first position P1 between the skids based on the operation results so far, and determines the second position P2 at a portion corresponding to the skid. The operation results include, for example, product quality results such as a state before heating, a state during heating, a state after heating, a state after subsequent processing, and the like for the steel piece F that has been heated in the past. For example, when there is a track record in which the quality of the steel slab F has deteriorated after heating or subsequent processes such as rolling, the steel slab F is compared with other positions at least before, during or after heating. Then, the position where the temperature is high or low is specified, and the high temperature position and the low temperature position (coordinates on the lower surface of the steel slab F, etc.) are recorded in advance as the operation results. According to the heating control unit 10 according to the present embodiment, the position is specified based on the temperature distribution measurement result because the temperature measurement apparatus 100 can measure the temperature distribution of the steel slab F. be able to. And the position determination part 11 sets this high temperature position and low temperature position to the position which should manage temperature in order to keep quality favorable. Since the data about the high temperature position and the low temperature position are different for each steel type, size, etc. of the steel slab F, the position determination unit 11 previously stores the high temperature position and the low temperature position for each steel type, size, etc. As you accumulate. This database may be included in the position determination unit 11 itself, or may be recorded in another storage device (for example, the storage unit 142). And the position determination part 11 acquires characteristic information like identification information, a steel grade, size, etc. about the steel piece F which is a heating control object from the higher-order control apparatus which controls the heating furnace 1, for example. Thereafter, the position determination unit 11 identifies one steel slab F from the database based on the characteristic information, and each of the high temperature position between the skids and the low temperature position corresponding to the skid associated with the steel slab F. Is determined to be the first position P1 or the second position P2.

次に、温度測定装置100Aによる実測に基づいた決定方法について説明する。
温度測定装置100Aは、他の温度測定装置100B〜100Eに比べて、加熱炉1の装入側、つまり装入口INに近い個所に配置される。一方、加熱炉1による加熱性能等にも寄るが、装入された鋼片Fの下面中、最も温度が高い位置と最も温度が低い位置とは、それぞれスキッド間の位置とスキッドに対応した位置とになり、加熱過程において他の位置に比べて比較的高温又は低温となることが予想されたり、所望の温度よりも高温又は低温となる結果他の基準位置よりも高温又は低温となることが予想される。そこで、位置決定部11は、装入側の温度測定装置100Aが測定した温度分布に基づいて、鋼片Fの下面中、スキッド間における最高温度位置(最高温度である位置)と、スキッドに対応した個所における最低温度位置(最低温度である位置)を、それぞれ第1位置P1及び第2位置P2、つまり高温管理点及び低温管理点に決定する。なお、この最高温度位置及び最低温度位置は、温度測定装置100Aによる測温結果で鋼片Fの最高温度及び最低温度となっている位置を意味するものであり、加熱中又は加熱後において他の全ての位置よりも最高温度及び最低温度となる必要はない。
Next, a determination method based on actual measurement by the temperature measurement apparatus 100A will be described.
The temperature measuring device 100A is disposed on the charging side of the heating furnace 1, that is, at a location near the charging port IN, as compared with the other temperature measuring devices 100B to 100E. On the other hand, although depending on the heating performance by the heating furnace 1 and the like, the position with the highest temperature and the position with the lowest temperature on the lower surface of the charged steel slab F are the positions between the skids and the positions corresponding to the skids, respectively. In the heating process, it is expected that the temperature will be relatively high or low compared to other positions, or may be higher or lower than the desired temperature, resulting in higher or lower temperatures than other reference positions. is expected. Therefore, the position determination unit 11 corresponds to the highest temperature position between the skids (the position that is the highest temperature) and the skids in the lower surface of the steel slab F based on the temperature distribution measured by the temperature measuring device 100A on the charging side. The lowest temperature position (the position that is the lowest temperature) at the location is determined as the first position P1 and the second position P2, that is, the high temperature management point and the low temperature management point, respectively. The maximum temperature position and the minimum temperature position mean positions where the maximum temperature and the minimum temperature of the steel slab F are obtained as a result of the temperature measurement by the temperature measuring apparatus 100A. It is not necessary to have the highest and lowest temperatures above all locations.

なお、第1位置P1及び第2位置P2を決定するにあたり、操業実績等に基づくか、実測値に基づくかは、適宜設定可能である。例えば、鋼片Fに対する操業実績がデータベース中にある場合には、その操業実績に基づいて第1位置P1及び第2位置P2を決定し、データベース中にない場合には、実測値に基づいて決定することも可能である。あるいは、例えば、操業実績等により第1位置P1及び第2位置P2を決定した方が、製品品質の維持上好ましいという信憑性が過去の操業実績や制御実績等に基づいて得られる場合にのみ、操業実績等に基づく決定を行うことも可能である。このことは、実測値に基づく場合も、同様である。ただし、実測値、つまり、温度測定装置100Aによる測定結果に基づいて、第1位置P1及び第2位置P2を決定する場合、予めデータベースを用意する必要もなく、かつ、実際の温度分布にあわせて最高温度位置及び最低温度位置を決定するため、より容易かつ確実な位置の決定が可能である。   In determining the first position P1 and the second position P2, it is possible to appropriately set whether the operation is based on the actual operation value or the actual measurement value. For example, when the operation record for the billet F is in the database, the first position P1 and the second position P2 are determined based on the operation record, and when the operation record is not in the database, the determination is based on the actual measurement value. It is also possible to do. Or, for example, only when the credibility that the first position P1 and the second position P2 are determined based on the operation results or the like is preferable for maintaining the product quality is obtained based on the past operation results or control results, etc. It is also possible to make decisions based on operational results. The same applies to the case of actual measurement values. However, when the first position P1 and the second position P2 are determined based on the actual measurement value, that is, the measurement result by the temperature measuring device 100A, it is not necessary to prepare a database in advance and to match the actual temperature distribution. Since the maximum temperature position and the minimum temperature position are determined, it is possible to determine the position more easily and reliably.

この第1位置P1及び第2位置P2の決定例を図4に示す。
上述の通り、第2位置P2は、スキッドに対応した位置である。従って、温度測定装置100の測温領域Ar内に可動式スキッド及び固定式スキッドの両方に対応した鋼片F下面の位置(両スキッドに対応した両スキッドマーク部SM)が含まれる場合には、この第2位置P2は、可動スキッドのスキッドビーム3Aと接する鋼片Fの下面の位置と、固定スキッドのスキッドビーム3Bと接する鋼片Fの下面の位置との何れか一方となる。
An example of determining the first position P1 and the second position P2 is shown in FIG.
As described above, the second position P2 is a position corresponding to the skid. Therefore, when the position of the lower surface of the steel piece F corresponding to both the movable skid and the fixed skid (both skid mark portions SM corresponding to both skids) is included in the temperature measuring region Ar of the temperature measuring device 100, The second position P2 is either the position of the lower surface of the steel piece F that contacts the skid beam 3A of the movable skid or the position of the lower surface of the steel piece F that contacts the skid beam 3B of the fixed skid.

なお、本実施形態では、スキッドマーク加熱装置5により、固定式スキッドのスキッドビーム3Bに対応したスキッドマーク部SMを管理する。この固定式スキッド側のスキッドマーク部SMは、上述の通り、移動式スキッド側のスキッドマーク部SMよりもスキッドマーク量ΔTが大きくなる。従って、位置決定部11は、このように固定式スキッドのスキッドマーク部SMにおいて第2位置P2を決定することで、よりスキッドマーク量ΔTが大きくなる側のスキッドマーク部SMで第2位置P2を決定する。   In the present embodiment, the skid mark heating device 5 manages the skid mark portion SM corresponding to the skid beam 3B of the fixed skid. As described above, the skid mark portion SM on the fixed skid side has a larger skid mark amount ΔT than the skid mark portion SM on the movable skid side. Therefore, the position determination unit 11 determines the second position P2 in the skid mark part SM of the fixed skid as described above, and thereby determines the second position P2 in the skid mark part SM on the side where the skid mark amount ΔT becomes larger. decide.

そして、上記温度測定装置100A〜100Eは、位置決定部11が決定した位置の温度を測定することが可能なタイミングで順次温度測定を行う。つまり、温度測定装置100A〜100Eは、第2位置P2が固定式スキッドのスキッドマーク部SM上に決定された場合には、その固定式スキッドのスキッドビーム3Bが鋼片Fの下面に接していないタイミングで温度測定を行う。一方、温度測定装置100A〜100Eは、第2位置P2が可動式スキッドのスキッドマーク部SM上に決定された場合には、その可動式スキッドのスキッドビーム3Aが鋼片Fの下面に接していないタイミングで温度測定を行う。そのために、各温度測定装置100A〜100Eは、後述する搬送速度制御部161等の搬送装置の制御装置から、可動式スキッドの上下動のタイミングを表す情報が入力されることが望ましい。   The temperature measuring devices 100A to 100E sequentially perform temperature measurement at a timing at which the temperature at the position determined by the position determining unit 11 can be measured. That is, in the temperature measuring apparatuses 100A to 100E, when the second position P2 is determined on the skid mark portion SM of the fixed skid, the skid beam 3B of the fixed skid is not in contact with the lower surface of the steel piece F. Measure the temperature at the timing. On the other hand, in the temperature measuring apparatuses 100A to 100E, when the second position P2 is determined on the skid mark portion SM of the movable skid, the skid beam 3A of the movable skid is not in contact with the lower surface of the steel piece F. Measure the temperature at the timing. Therefore, it is desirable that each temperature measuring device 100A to 100E is input with information indicating the timing of the vertical movement of the movable skid from the control device of the transport device such as the transport speed control unit 161 described later.

スキッドマーク量算出部12は、温度算出部の一例であって、複数の温度測定装置100A〜100Eそれぞれにより測定された温度分布に基づいて、位置決定部11により決定された第1位置P1と第2位置P2との間における温度差であるスキッドマーク量ΔTを、複数の温度測定装置100A〜100Eそれぞれが配置された個所毎に算出する。例えば、温度測定装置100Cを例に説明すると、スキッドマーク量算出部12は、この温度測定装置100Cの測定結果である温度分布と、第1位置P1及び第2位置P2を表す情報を、記憶部142及び位置決定部11から取得する。そして、スキッドマーク量算出部12は、その温度分布中、第1位置P1に対応する温度T1と、第2位置P2に対応する温度T2とを抽出し、それらの温度差を下記式Aにより算出することによりスキッドマーク量ΔTを求める。
ΔT=T1−T2 …(式A)
The skid mark amount calculation unit 12 is an example of a temperature calculation unit, and the first position P1 and the first position determined by the position determination unit 11 based on the temperature distribution measured by each of the plurality of temperature measurement devices 100A to 100E. A skid mark amount ΔT, which is a temperature difference between the two positions P2, is calculated for each location where the plurality of temperature measuring devices 100A to 100E are arranged. For example, the temperature measurement device 100C will be described as an example. The skid mark amount calculation unit 12 stores a temperature distribution as a measurement result of the temperature measurement device 100C and information indicating the first position P1 and the second position P2. 142 and the position determination unit 11. Then, the skid mark amount calculation unit 12 extracts a temperature T1 corresponding to the first position P1 and a temperature T2 corresponding to the second position P2 in the temperature distribution, and calculates a temperature difference between them by the following formula A. Thus, the skid mark amount ΔT is obtained.
ΔT = T1-T2 (Formula A)

このようなスキッドマーク量ΔTの算出を、スキッドマーク量算出部12は、複数の温度測定装置100A〜100Eそれぞれについて行う。そして、スキッドマーク量算出部12は、そのスキッドマーク量ΔTを、その算出が行われた温度測定装置100A〜100E及びその搬送方向における位置(温度測定装置100の設置個所)の少なくとも一方と、測定された鋼片F自信とに対応付けて、スキッドマーク量記憶部13に記録する。   The skid mark amount calculation unit 12 performs such calculation of the skid mark amount ΔT for each of the plurality of temperature measuring devices 100A to 100E. Then, the skid mark amount calculation unit 12 measures the skid mark amount ΔT with at least one of the temperature measuring devices 100A to 100E where the calculation is performed and the position in the transport direction (installation location of the temperature measuring device 100). It is recorded in the skid mark amount storage unit 13 in association with the steel piece F confidence.

図7に、このスキッドマーク量算出部12によるスキッドマーク量ΔTの算出結果例を、その位置毎に示した。図7は、本実施形態に係るスキッドマーク量算出部によるスキッドマーク量算出例について説明するための説明図である。図7の横軸は、スキッドマーク量ΔTと、そのスキッドマーク量ΔTに対する温度測定装置100を対応付けるため、温度測定装置100A〜100Eの位置(x軸方向の位置)に符合100A〜100Eを付した。また、この測定及び算出結果例の測定が行われた加熱炉1の炉長は約40mであり、装入側の装入口INの位置を0mとした。スキッドマーク量ΔTは、図7に示すように、温度測定装置100A,100Bの位置まで、順次増加し、その後減少に転じていることが判る。なお、図6に示すスキッドマーク量ΔTの推移は、鋼片Fが適切に加熱された場合の例を示している。   FIG. 7 shows an example of the calculation result of the skid mark amount ΔT by the skid mark amount calculation unit 12 for each position. FIG. 7 is an explanatory diagram for describing a skid mark amount calculation example by the skid mark amount calculation unit according to the present embodiment. In FIG. 7, the horizontal axis indicates the skid mark amount ΔT and the temperature measuring device 100 with respect to the skid mark amount ΔT, so that the positions of the temperature measuring devices 100A to 100E (positions in the x-axis direction) are given signs 100A to 100E. . Moreover, the furnace length of the heating furnace 1 in which the measurement and the measurement result example were performed was about 40 m, and the position of the charging inlet IN on the charging side was set to 0 m. As shown in FIG. 7, it can be seen that the skid mark amount ΔT gradually increases to the position of the temperature measuring devices 100A and 100B and then decreases. The transition of the skid mark amount ΔT shown in FIG. 6 shows an example when the steel piece F is appropriately heated.

スキッドマーク量予測部14は、温度予測部の一例であって、抽出時の鋼片Fのスキッドマーク量ΔTを予測する。この際、スキッドマーク量予測部14は、温度測定装置100A〜100Eによる測定結果からスキッドマーク量算出部12が算出した2以上のスキッドマーク量ΔTに基づいて、抽出時のスキッドマーク量ΔTを予測する。   The skid mark amount prediction unit 14 is an example of a temperature prediction unit, and predicts the skid mark amount ΔT of the steel slab F at the time of extraction. At this time, the skid mark amount prediction unit 14 predicts the skid mark amount ΔT at the time of extraction based on two or more skid mark amounts ΔT calculated by the skid mark amount calculation unit 12 from the measurement results of the temperature measuring devices 100A to 100E. To do.

スキッドマーク量予測部14は、抽出時のスキッドマーク量ΔTを予測する一方、図6に示す通り、スキッドマーク量ΔTは、一旦増加した後減少に転じることが予想される。従って、減少に転じた後のスキッドマーク量ΔTに基づいて、抽出時のスキッドマーク量ΔTを予測する方が、予測精度を向上させることが可能である場合が多い。そこで、スキッドマーク量予測部14は、減少に転じた後のスキッドマーク量ΔTに基づいて、抽出時のスキッドマーク量ΔTを算出することが望ましい。   While the skid mark amount prediction unit 14 predicts the skid mark amount ΔT at the time of extraction, as shown in FIG. 6, the skid mark amount ΔT is expected to increase and then decrease. Therefore, it is often possible to improve the prediction accuracy by predicting the skid mark amount ΔT at the time of extraction based on the skid mark amount ΔT after starting to decrease. Therefore, it is desirable that the skid mark amount prediction unit 14 calculates the skid mark amount ΔT at the time of extraction based on the skid mark amount ΔT after the decrease.

なお、スキッドマーク量予測部14による抽出時スキッドマーク量ΔTの予測方法としては、例えば、抽出時以外の2以上のスキッドマーク量ΔTに基づく外挿(補外)による方法が挙げられる。なお、外挿方法としては、線形近似や非線形近似など様々な方法が使用可能であるが、特に限定されるものではないため、ここでの詳しい説明は省略する。また、その他の予測方法としては、加熱実績に基づく方法が挙げられる。例えば、同一又は類似の材質及び寸法の鋼片Fについて、同一又は類似の搬送速度及び燃焼量で以前に加熱した実績が有れば、その加熱時に測定したスキッドマーク量ΔTと、加熱中の鋼片Fに対して測定したスキッドマーク量ΔTとを比較することにより、抽出時のスキッドマーク量ΔTを予測することも可能である。   An example of a method of predicting the skid mark amount ΔT during extraction by the skid mark amount predicting unit 14 includes a method by extrapolation (extrapolation) based on two or more skid mark amounts ΔT other than during extraction. Various methods such as linear approximation and nonlinear approximation can be used as the extrapolation method, but are not particularly limited, and thus detailed description thereof is omitted here. In addition, as another prediction method, a method based on the heating record can be cited. For example, if there is a track record of heating a steel slab F of the same or similar material and size at the same or similar conveying speed and combustion amount, the skid mark amount ΔT measured during the heating and the steel being heated By comparing the skid mark amount ΔT measured for the piece F, it is also possible to predict the skid mark amount ΔT at the time of extraction.

判定部15は、スキッドマーク量算出部12により算出されたスキッドマーク量ΔT、又は、スキッドマーク量予測部14により予測された抽出時スキッドマーク量ΔTに基づいて、鋼片Fの加熱が抽出時に完了していることが予想されるか否かを判定する。つまり、判定部15は、実際の測定され算出されたスキッドマーク量ΔTに基づく判定を行ってもよく、また、その測定結果から予測された抽出時のスキッドマーク量ΔTに基づいて判定を行ってもよい。   Based on the skid mark amount ΔT calculated by the skid mark amount calculation unit 12 or the extraction-time skid mark amount ΔT predicted by the skid mark amount prediction unit 14, the determination unit 15 determines whether the heating of the steel piece F is performed during extraction. Determine if it is expected to be complete. That is, the determination unit 15 may perform determination based on the actually measured and calculated skid mark amount ΔT, or perform determination based on the skid mark amount ΔT at the time of extraction predicted from the measurement result. Also good.

この際、加熱完了の判定としては、様々な方法が考えられる。
実際の測定結果に基づく判定例としては、例えば、判定部15は、抽出側で測定されて算出されたスキッドマーク量ΔTが、予め定められた目標温度差(許容限界温度差ともいう)ΔTc以下である場合に、鋼片Fの加熱完了を判定してもよい。本実施形態では、図7等に示すように、この目標温度差ΔTcとして25℃が設定されている。従って、判定部15は、このスキッドマーク量ΔTが25℃以下となった場合に、鋼片Fの加熱が完了していると判定する。例えば、図7に示す測定例では、抽出時のスキッドマーク量ΔT、つまり温度測定装置100Eに対応するスキッドマーク量ΔTは、目標温度差ΔTc(25℃)以下となっているため、判定部15は、この鋼片Fについて抽出時に加熱が完了したと判定する。一方、図7と異なり、温度測定装置100Eに対応するスキッドマーク量ΔTが目標温度差ΔTc(25℃)を超過している場合、判定部15は、加熱が完了していない(加熱不足であるか過加熱である)と判定する。
At this time, various methods can be considered as the determination of the completion of heating.
As an example of determination based on actual measurement results, for example, the determination unit 15 determines that the skid mark amount ΔT measured and calculated on the extraction side is equal to or less than a predetermined target temperature difference (also referred to as an allowable limit temperature difference) ΔTc. In this case, the completion of heating of the steel slab F may be determined. In this embodiment, as shown in FIG. 7 etc., 25 degreeC is set as this target temperature difference (DELTA) Tc. Accordingly, the determination unit 15 determines that the heating of the steel slab F has been completed when the skid mark amount ΔT is 25 ° C. or less. For example, in the measurement example shown in FIG. 7, the skid mark amount ΔT at the time of extraction, that is, the skid mark amount ΔT corresponding to the temperature measuring device 100E is equal to or less than the target temperature difference ΔTc (25 ° C.). Determines that the steel slab F has been heated during extraction. On the other hand, unlike FIG. 7, when the skid mark amount ΔT corresponding to the temperature measuring device 100E exceeds the target temperature difference ΔTc (25 ° C.), the determination unit 15 has not completed heating (insufficient heating). Or overheating).

なお、この加熱完了の判定方法の他の例としては、図3に示すように、判定部15は、スキッドマーク量ΔTが、少なくとも1以上の個所において一旦目標温度を超過した後、目標温度以下となる場合に、鋼片Fの加熱完了を判定することも可能である。例えば、加熱炉1の特性や鋼片Fの性質上、加熱過程中で一旦、スキッドマーク量ΔTが増加することが予想される場合もある。そのような場合は、ここで説明したように、スキッドマーク量ΔTの変化状態に基づいて、加熱完了判定をおこなうことが望ましい。   As another example of the method for determining the completion of heating, as shown in FIG. 3, the determination unit 15 determines that the skid mark amount ΔT once exceeds the target temperature at least at one or more points, and then falls below the target temperature. In this case, it is possible to determine the completion of heating of the steel slab F. For example, the skid mark amount ΔT may be expected to increase once during the heating process due to the characteristics of the heating furnace 1 and the properties of the steel slab F. In such a case, as described herein, it is desirable to perform the heating completion determination based on the change state of the skid mark amount ΔT.

判定部15は、このように実際に測定したスキッドマーク量ΔTに基づいて判定を行うことも可能であるが、スキッドマーク量予測部14による予測結果のスキッドマーク量ΔTに基づいて判定を行うことも可能である。この場合、判定部15は、予測された抽出時のスキッドマーク量ΔTが目標温度差ΔTc以下である場合に、抽出時に加熱完了すると判定することとなる。   The determination unit 15 can also make a determination based on the actually measured skid mark amount ΔT in this way, but can make a determination based on the skid mark amount ΔT of the prediction result by the skid mark amount prediction unit 14. Is also possible. In this case, the determination unit 15 determines that heating is completed during extraction when the predicted skid mark amount ΔT during extraction is equal to or less than the target temperature difference ΔTc.

スキッドマーク量予測部14による抽出時スキッドマーク量ΔTの予測と、その予測スキッドマーク量ΔTを使用した判定部15による判定例について、図8及び図9を参照しつつ説明する。図8及び図9は、本同実施形態に係る加熱炉によるスキッドマーク量予測及び判定例を説明するための説明図である。   The prediction of the skid mark amount ΔT during extraction by the skid mark amount prediction unit 14 and the determination example by the determination unit 15 using the predicted skid mark amount ΔT will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG. 8 and FIG. 9 are explanatory diagrams for explaining a skid mark amount prediction and determination example by the heating furnace according to the present embodiment.

図8では、温度測定装置100B〜温度測定装置100Dによるスキッドマーク量ΔT(図8中の黒丸●)に基づいて、スキッドマーク量予測部14が、抽出時(抽出口OUT到達時)の鋼片Fのスキッドマーク量ΔT(図8中の白丸○)を予測した例を示している。この例の場合、予測スキッドマーク量ΔT(○)は、目標温度差ΔTc(例えば25℃)よりも高くなると算出されている。従って、判定部15は、この場合、抽出時に鋼片Fは加熱完了してないと判定する。   In FIG. 8, the steel piece at the time of extraction (when reaching the extraction port OUT) is determined by the skid mark amount prediction unit 14 based on the skid mark amount ΔT (black circle in FIG. 8) by the temperature measuring devices 100B to 100D. An example in which the skid mark amount ΔT of F (white circle in FIG. 8) is predicted is shown. In this example, the predicted skid mark amount ΔT (◯) is calculated to be higher than the target temperature difference ΔTc (for example, 25 ° C.). Therefore, in this case, the determination unit 15 determines that the steel piece F is not completely heated during extraction.

また、図9では、温度測定装置100B及び温度測定装置100Cによるスキッドマーク量ΔT(図8中の黒丸●)に基づいて、スキッドマーク量予測部14が、抽出時(抽出口OUT到達時)の鋼片Fのスキッドマーク量ΔT(図8中の白丸○)を予測した例を示している。この例の場合も、予測スキッドマーク量ΔT(○)は、目標温度差ΔTc(例えば25℃)よりも高くなると算出されている。従って、判定部15は、この場合、抽出時に鋼片Fは加熱完了してないと判定する。   In FIG. 9, based on the skid mark amount ΔT (black circle in FIG. 8) by the temperature measurement device 100 </ b> B and the temperature measurement device 100 </ b> C, the skid mark amount prediction unit 14 performs the extraction (when the extraction port OUT arrives). The example which estimated skid mark amount (DELTA) T (white circle in FIG. 8) of the steel piece F is shown. Also in this example, the predicted skid mark amount ΔT (◯) is calculated to be higher than the target temperature difference ΔTc (for example, 25 ° C.). Therefore, in this case, the determination unit 15 determines that the steel piece F is not completely heated during extraction.

そして、判定部15は、加熱が完了しないと判定した場合、炉制御部16に、鋼片Fの加熱調整が必要である旨の指示を出力する。なお、この出力を受けた炉制御部16は、加熱炉1による加熱状態を調整し、その調整結果は、抽出直前の温度測定装置100Eによる測定結果にも反映される。そこで、上記スキッドマーク量予測部14は、温度測定装置100Eのスキッドマーク量ΔTに基づいて、再び同様の加熱完了判定を行うことが望ましい。また、この判定部15による判定結果は、外部の記憶装置に記録されたり、外部の表示装置に表示されることが望ましい。   And when the determination part 15 determines with heating not being completed, it outputs the instruction | indication that the heating adjustment of the steel slab F is required to the furnace control part 16. FIG. In addition, the furnace control part 16 which received this output adjusts the heating state by the heating furnace 1, and the adjustment result is reflected also in the measurement result by the temperature measurement apparatus 100E just before extraction. Therefore, it is desirable that the skid mark amount prediction unit 14 performs the same heating completion determination again based on the skid mark amount ΔT of the temperature measuring device 100E. The determination result by the determination unit 15 is preferably recorded in an external storage device or displayed on an external display device.

炉制御部16は、スキッドマーク量予測部14が予測したスキッドマーク量ΔTに基づいて、判定部15による判定結果が加熱完了を示すように、加熱炉1による鋼片Fへの加熱状態を調整する。この際、炉制御部16は、どのように加熱状態を調整するかなどについて、温度測定装置100が測定完了している温度分布に基づいて決定してもよい。本実施形態に係る炉制御部16は、加熱調整方法として「バーナ2による炉温調整」、「搬送速度の調整」及び「SM加熱制御部163による局部加熱」の少なくとも1以上を使用する。この3つの加熱調整のうち、いずれを行うかは、予測スキッドマーク量ΔTだけでなく、各温度測定装置100で測定した温度分布や、エネルギー効率、加熱期限等に基づいて、炉制御部16が決定することが望ましい。この各加熱調整を行うために、炉制御部16は、図1に示すように、搬送速度制御部161と、炉温制御部162と、SM加熱制御部163とを有する。各加熱調整の方法及び調整例等については、各構成において説明することとし、以下では、これらの構成について説明する。   The furnace control unit 16 adjusts the heating state of the steel slab F by the heating furnace 1 based on the skid mark amount ΔT predicted by the skid mark amount prediction unit 14 so that the determination result by the determination unit 15 indicates the completion of heating. To do. At this time, the furnace control unit 16 may determine how to adjust the heating state based on the temperature distribution in which the temperature measuring device 100 has completed the measurement. The furnace control unit 16 according to the present embodiment uses at least one of “furnace temperature adjustment by the burner 2”, “adjustment of the conveyance speed”, and “local heating by the SM heating control unit 163” as a heating adjustment method. Which of these three heating adjustments is performed is determined by the furnace controller 16 based not only on the predicted skid mark amount ΔT but also on the temperature distribution measured by each temperature measuring device 100, energy efficiency, heating deadline, and the like. It is desirable to decide. In order to perform each heating adjustment, the furnace control unit 16 includes a conveyance speed control unit 161, a furnace temperature control unit 162, and an SM heating control unit 163 as shown in FIG. Each heating adjustment method and adjustment examples will be described in each configuration, and these configurations will be described below.

搬送速度制御部161は、スキッドマーク量予測部14により予測されたスキッドマーク量ΔTに基づいて、搬送装置による鋼片Fの搬送速度を制御する。つまり、搬送速度制御部161は、鋼片F毎の均熱帯における在炉時間を調整することになる。この際、搬送速度制御部161は、どの程度搬送速度を調整するのかを、予測されたスキッドマーク量ΔTに基づいて決定してもよいが、更に、加熱炉1の各区間に配置された別途の雰囲気温度測定装置(図示せず)が測定した炉内雰囲気温度をも参照してもよい。搬送速度の調整量は、操業実績や調整実績、実験結果等に基づいて、スキッドマーク量ΔTや温度分布に対応して決定されることが望ましい。   The transport speed control unit 161 controls the transport speed of the steel slab F by the transport device based on the skid mark amount ΔT predicted by the skid mark amount prediction unit 14. That is, the conveyance speed control unit 161 adjusts the in-furnace time in the soaking zone for each steel slab F. At this time, the conveyance speed control unit 161 may determine how much the conveyance speed is to be adjusted based on the predicted skid mark amount ΔT, but is further provided separately in each section of the heating furnace 1. You may also refer to the furnace atmosphere temperature measured by the ambient temperature measuring device (not shown). It is desirable that the adjustment amount of the conveyance speed is determined in accordance with the skid mark amount ΔT and the temperature distribution based on the operation results, the adjustment results, the experiment results, and the like.

図8に示す加熱調整例では、予測された抽出時スキッドマーク量ΔTが目標温度差ΔTcを上回るため、その上回る差分等から、搬送速度制御部161は、調整後の搬送速度を決定し、その搬送速度(例えば1/2倍)となるように、搬送装置(可動スキッド等)を制御している。結果として、搬送速度調整による加熱調整が行われない場合に比べて、加熱調整が行われる場合のスキッドマーク量ΔT(黒丸(●))は、抽出直前には目標温度差ΔTc以下へと減少する。なお、この図8に示した例において、搬送速度を調整することによりスキッドマーク量ΔTが減少した理由は、搬送速度を落とすことにより在炉時間が長くなり、かつ、温度が高い第1位置P1は炉温との差が小さく昇温速度が遅い一方、第2位置P2は炉温との差が大きいために第1位置P1より昇温速度が速いので、鋼片Fの伝導伝熱により鋼片Fの温度が均一化したためと考えられる。なお、搬送速度制御部161は、固定式スキッドにより鋼片Fが支持される時間、及び、可動式スキッドにより鋼片Fが支持される時間の少なくとも一方を調整したり、両時間の割合を調整することにより、加熱調整を行うことも可能である。   In the heating adjustment example shown in FIG. 8, since the predicted extraction skid mark amount ΔT exceeds the target temperature difference ΔTc, the transfer speed controller 161 determines the adjusted transfer speed from the difference or the like, The transfer device (movable skid or the like) is controlled so that the transfer speed (for example, 1/2 times) is obtained. As a result, the skid mark amount ΔT (black circle (●)) in the case where the heating adjustment is performed is reduced to the target temperature difference ΔTc or less immediately before the extraction, as compared with the case where the heating adjustment by the conveyance speed adjustment is not performed. . In the example shown in FIG. 8, the reason why the skid mark amount ΔT is reduced by adjusting the conveyance speed is that the in-furnace time becomes long and the temperature is high by decreasing the conveyance speed. Has a small difference from the furnace temperature and a slow heating rate, while the second position P2 has a large difference from the furnace temperature, so the heating speed is faster than the first position P1. This is probably because the temperature of the piece F has become uniform. The conveyance speed control unit 161 adjusts at least one of the time during which the steel slab F is supported by the fixed skid and the time during which the steel slab F is supported by the movable skid, and adjusts the ratio of both times. By doing so, it is also possible to perform heating adjustment.

この搬送速度制御部161による加熱調整が行われる場合、他の加熱調整と比べて、バーナの燃料流量を増やす必要がないためエネルギー消費量の増加を抑制することができ、かつ、スキッドマーク加熱装置5を配置する必要もないため加熱炉1又は加熱制御装置20を容易かつ低コストで構成することができる。なお、目標温度差ΔTcとして下限値を設け、予測スキッドマーク量ΔTがその下限値を下回る場合に、搬送速度制御部161は、搬送速度が増加するように、搬送装置を制御してもよい。   When heating adjustment by the conveyance speed control unit 161 is performed, it is not necessary to increase the fuel flow rate of the burner as compared with other heating adjustments, and thus an increase in energy consumption can be suppressed, and a skid mark heating device Therefore, the heating furnace 1 or the heating control device 20 can be configured easily and at low cost. Note that a lower limit is provided as the target temperature difference ΔTc, and when the predicted skid mark amount ΔT falls below the lower limit, the transport speed control unit 161 may control the transport device so that the transport speed increases.

一方、炉温制御部162が炉温調整を行うことにより、スキッドマーク量ΔTを低減させることも可能である。この炉温制御部162について説明すれば以下の通りである。   On the other hand, the amount of skid mark ΔT can be reduced by the furnace temperature control unit 162 adjusting the furnace temperature. The furnace temperature control unit 162 will be described as follows.

炉温制御部162は、スキッドマーク量予測部14により予測されたスキッドマーク量ΔTに基づいて、その予測に使用された温度分布を測定した温度測定装置100(例えば温度測定装置100C,100D)よりも搬送方向下流における加熱炉1(つまり均熱帯)の炉温を制御する。そして、炉温制御部162は、予測スキッドマーク量ΔTの大きさと、炉内雰囲気温度とに基づいて、どの程度雰囲気温度を調整する必要があるかを決定し、決定した分だけ雰囲気温度を調整するために、バーナ2の燃料流量を調整する。この際、炉温制御部162は、加熱炉1の各区間に配置された別途の雰囲気温度測定装置(図示せず)が測定した炉内雰囲気温度をも参照してもよい。燃焼流量の調整量は、操業実績や調整実績、実験結果等に基づいて、スキッドマーク量ΔTや温度分布に対応して決定されることが望ましい。   The furnace temperature control unit 162 is based on the temperature measurement device 100 (for example, temperature measurement devices 100C and 100D) that measures the temperature distribution used for the prediction based on the skid mark amount ΔT predicted by the skid mark amount prediction unit 14. Also controls the furnace temperature of the heating furnace 1 (that is, soaking zone) downstream in the conveying direction. Then, the furnace temperature control unit 162 determines how much the atmospheric temperature needs to be adjusted based on the predicted skid mark amount ΔT and the atmospheric temperature in the furnace, and adjusts the atmospheric temperature by the determined amount. Therefore, the fuel flow rate of the burner 2 is adjusted. At this time, the furnace temperature control unit 162 may also refer to the furnace atmosphere temperature measured by a separate atmosphere temperature measurement device (not shown) arranged in each section of the heating furnace 1. The adjustment amount of the combustion flow rate is desirably determined in accordance with the skid mark amount ΔT and the temperature distribution based on the operation results, the adjustment results, the experimental results, and the like.

なお、炉温制御部162による加熱調整例としては、例えば、炉温調整を行う区間において、鋼片Fよりも下側のバーナ2の燃焼量を低くして、下部帯の炉温を下げることが考えられる。このように下部帯の炉温を下げると、炉温の影響を受けやすいスキッド間の鋼片Fの温度が下がる。その結果、スキッドマーク量ΔTを低減することが可能である。   In addition, as an example of the heating adjustment by the furnace temperature control unit 162, for example, in the section where the furnace temperature is adjusted, the combustion amount of the burner 2 below the steel slab F is lowered to lower the furnace temperature of the lower belt. Can be considered. When the furnace temperature of the lower belt is lowered in this way, the temperature of the steel slab F between the skids that is easily affected by the furnace temperature is lowered. As a result, the skid mark amount ΔT can be reduced.

この炉温制御部162による加熱調整が行われる場合、他の加熱調整と比べて搬送速度を落とすことがないため生産性を落とさずに済むだけでなく、スキッドマーク加熱装置5を炊く必要もないため容易かつ低コストでスキッドマーク量ΔTを低減することができる。   When the heating adjustment by the furnace temperature control unit 162 is performed, the conveyance speed is not reduced compared to other heating adjustments, so that not only the productivity is not reduced but also the skid mark heating device 5 is not required to be cooked. Therefore, the skid mark amount ΔT can be reduced easily and at low cost.

更に、SM加熱制御部163がスキッドマーク部SMを直接加熱させることにより、スキッドマーク量ΔTを低減させることも可能である。このSM加熱制御部163について説明すれば以下の通りである。   Furthermore, the skid mark amount ΔT can be reduced by directly heating the skid mark portion SM by the SM heating control unit 163. The SM heating control unit 163 will be described as follows.

SM加熱制御部163は、スキッドマーク量予測部14により予測されたスキッドマーク量ΔTに基づいて、その予測に使用された温度分布を測定した温度測定装置100(例えば温度測定装置100C)よりも搬送方向下流に配置されたスキッドマーク加熱装置5を、鋼片Fの下面のスキッドマーク部SMを局部加熱するように制御する。この際、SM加熱制御部163は、どれだけ加熱するかを、予測されたスキッドマーク量ΔTに基づいて決定してもよいが、更に、加熱炉1の各区間に配置された雰囲気温度測定装置(図示せず)が測定した炉内雰囲気温度をも参照してもよい。どれだけ加熱するのかは、操業実績や調整実績、実験結果等に基づいて、スキッドマーク量ΔTや温度分布に対応して決定されることが望ましい。   The SM heating control unit 163 is transported more than the temperature measurement device 100 (for example, the temperature measurement device 100C) that measures the temperature distribution used for the prediction based on the skid mark amount ΔT predicted by the skid mark amount prediction unit 14. The skid mark heating device 5 disposed downstream in the direction is controlled so as to locally heat the skid mark part SM on the lower surface of the steel slab F. At this time, the SM heating control unit 163 may determine how much to heat based on the predicted skid mark amount ΔT, but further, an atmospheric temperature measuring device arranged in each section of the heating furnace 1. You may also refer to the furnace atmosphere temperature measured by (not shown). It is desirable that the amount of heating is determined in accordance with the skid mark amount ΔT and the temperature distribution based on the operation results, adjustment results, experimental results, and the like.

図9に示す加熱調整例では、予測された抽出時スキッドマーク量ΔTが目標温度差ΔTcを上回るため、その上回る差分等に基づいて、SM加熱制御部163は、鋼片Fの下面のスキッドマーク部SMを、局所的に加熱している。結果として、局所加熱による加熱調整が行われない場合に比べて、加熱調整が行われる場合のスキッドマーク量ΔT(黒丸(●))は、減少して抽出直前で目標温度差ΔTc以下へと減少する。   In the heating adjustment example shown in FIG. 9, the predicted extraction skid mark amount ΔT exceeds the target temperature difference ΔTc. The part SM is locally heated. As a result, the skid mark amount ΔT (black circle (●)) in the case where the heating adjustment is performed decreases to a value equal to or less than the target temperature difference ΔTc immediately before the extraction, as compared with the case where the heating adjustment by the local heating is not performed. To do.

このSM加熱制御部163による加熱調整が行われる場合、他の加熱調整と比べて、対象となる鋼片Fのスキッドマーク部SMのみを局所的に加熱することが可能であるため他の鋼片Fに与える影響が少なく済む。   When the heating adjustment by the SM heating control unit 163 is performed, it is possible to locally heat only the skid mark part SM of the target steel piece F compared to other heating adjustments, and thus other steel pieces. Less influence on F.

以上、本発明の第1実施形態に係る加熱炉1の構成について説明した。
次に、本発明の第1実施形態に係る加熱炉1の動作について、図10を参照しつつ説明する。
The configuration of the heating furnace 1 according to the first embodiment of the present invention has been described above.
Next, the operation of the heating furnace 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

1−2.第1実施形態に係る加熱炉の動作
図10は、本実施形態に係る加熱炉の動作について説明するための説明図である。
図10に示すように、鋼片Fが装入口INから加熱炉1へと装入されると、まず、ステップS101が処理される。
1-2. Operation of Heating Furnace According to First Embodiment FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the operation of the heating furnace according to the present embodiment.
As shown in FIG. 10, when the steel slab F is charged into the heating furnace 1 from the charging inlet IN, first, step S101 is processed.

ステップS101(温度測定ステップの一例)では、装入口IN側に配置された温度測定装置100Aが、鋼片Fの温度分布を測定する。測定された温度分布は、上述の通り、記憶部142に順次記録される。そして、ステップS103に進む。   In step S101 (an example of a temperature measurement step), the temperature measurement device 100A arranged on the loading inlet IN side measures the temperature distribution of the steel slab F. The measured temperature distribution is sequentially recorded in the storage unit 142 as described above. Then, the process proceeds to step S103.

ステップS103(位置決定ステップの一例)では、位置決定部11が、記憶部142に記録された温度測定装置100Aによる測定結果を取得し、その温度分布から、スキッド間における最高温度位置と、スキッドマーク部SM内の最低温度位置を抽出し、それらをそれぞれ第1位置P1及び第2位置P2に決定する。なお、第1位置P1及び第2位置P2の決定が操業実績等に基づいて行われる場合には、上記ステップS101は省略可能である。また、この場合、ステップS103では、位置決定部11が、操業実績等を表すデータベースにアクセスして、鋼片Fに対応する高温位置及び低温位置を特定し、そして、それらをそれぞれ第1位置P1及び第2位置P2に決定することになる。このステップS103の処理後は、ステップS105に進む。   In step S103 (an example of a position determination step), the position determination unit 11 acquires the measurement result by the temperature measurement device 100A recorded in the storage unit 142, and from the temperature distribution, the maximum temperature position between skids, and the skid mark The lowest temperature position in the part SM is extracted and determined as the first position P1 and the second position P2, respectively. In addition, when the determination of the 1st position P1 and the 2nd position P2 is performed based on the operation performance etc., said step S101 is omissible. In this case, in step S103, the position determination unit 11 accesses a database representing the operation results and the like, specifies the high-temperature position and the low-temperature position corresponding to the steel slab F, and each of them is the first position P1. And the second position P2. After the process of step S103, the process proceeds to step S105.

ステップS105(温度算出ステップの一例)では、スキッドマーク量算出部12が、スキッドマーク量ΔTを算出したい温度分布を取得し、その温度分布中の第1位置P1と第2位置P2の間の温度差であるスキッドマーク量ΔTを、上記式Aに基づいて算出する。つまり、このステップS105では、上記ステップS101又は後述するステップS109で測定された温度分布(温度測定装置100A〜100Eの何れかにより測定された温度分布)それぞれについて、スキッドマーク量ΔTが算出される。算出されたスキッドマーク量ΔTは、上述の通り、鋼片F毎にスキッドマーク量記憶部13に記録される。このステップS105の処理後は、ステップS107に進む。   In step S105 (an example of a temperature calculation step), the skid mark amount calculation unit 12 acquires a temperature distribution for which the skid mark amount ΔT is to be calculated, and the temperature between the first position P1 and the second position P2 in the temperature distribution. The skid mark amount ΔT, which is the difference, is calculated based on the above equation A. That is, in this step S105, the skid mark amount ΔT is calculated for each of the temperature distributions measured in step S101 or step S109 described later (temperature distributions measured by any of the temperature measuring devices 100A to 100E). The calculated skid mark amount ΔT is recorded in the skid mark amount storage unit 13 for each steel piece F as described above. After the process of step S105, the process proceeds to step S107.

ステップS107(温度予測ステップの一例)では、スキッドマーク量予測部14が、抽出時のスキッドマーク量ΔTの予測が可能なデータ数(つまり例えば温度測定装置100A〜100Cのスキッドマーク量ΔT)がスキッドマーク量記憶部13に記録されているか否かを確認する。そして、温度予測に必要なデータ数が揃っていない場合には、ステップS109へと進み、必要なデータ数が揃っている場合には、ステップS111に進む。   In step S107 (an example of a temperature prediction step), the skid mark amount prediction unit 14 determines that the number of data that can be predicted for the skid mark amount ΔT at the time of extraction (that is, the skid mark amount ΔT of the temperature measuring devices 100A to 100C, for example) It is confirmed whether or not it is recorded in the mark amount storage unit 13. If the number of data necessary for temperature prediction is not complete, the process proceeds to step S109. If the necessary number of data is complete, the process proceeds to step S111.

ステップS109(温度測定ステップの一例)では、鋼片Fが測温領域Arに到達した温度測定装置100が、ステップS101と同様に鋼片Fの温度分布を測定し、その温度分布を記憶部142に記録することになる。そして、ステップS105〜ステップS109の処理が繰り返される。   In step S109 (an example of a temperature measurement step), the temperature measuring device 100 in which the steel slab F has reached the temperature measurement region Ar measures the temperature distribution of the steel slab F in the same manner as in step S101, and the temperature distribution is stored in the storage unit 142. Will be recorded. And the process of step S105-step S109 is repeated.

一方、ステップS111(判定ステップの一例)では、判定部15が、スキッドマーク量予測部14によるスキッドマーク量ΔTの予測結果に基づいて、鋼片Fの加熱が完了することが予測されるか否かを確認する。加熱完了、つまり抽出時スキッドマーク量ΔTが目標温度差ΔTc以下となることが予測される場合には、ステップS115における加熱調整を行わずに、動作を終了する。一方、抽出時スキッドマーク量ΔTが目標温度差ΔTcを超過する場合には、ステップS115に進む。なお、この判定結果予測は、外部の記録装置に記録されたり、外部の表示装置に表示されてもよい。   On the other hand, in step S111 (an example of a determination step), whether or not the determination unit 15 is predicted to complete heating of the steel slab F based on the prediction result of the skid mark amount ΔT by the skid mark amount prediction unit 14. To check. When it is predicted that the heating is completed, that is, the extraction skid mark amount ΔT is equal to or less than the target temperature difference ΔTc, the operation is terminated without performing the heating adjustment in step S115. On the other hand, when the extraction skid mark amount ΔT exceeds the target temperature difference ΔTc, the process proceeds to step S115. The determination result prediction may be recorded on an external recording device or displayed on an external display device.

ステップS115では、炉制御部16が、加熱炉1による加熱状態を調整する。この際、上記3の調整例のいずれ(組み合わせや全てでもよい。)を使用するかを、炉制御部16が、予測スキッドマーク量ΔTやエネルギー効率、加熱期限等に基づいて決定する。そして、選択された調整方法における調整量についても、炉制御部16の搬送速度制御部161,炉温制御部162及びSM加熱制御部163のそれぞれが、予測スキッドマーク量ΔT等に基づいて決定し、加熱調整が行われる。このステップS115の処理後は動作を終了する。   In step S115, the furnace control unit 16 adjusts the heating state of the heating furnace 1. At this time, the furnace control unit 16 determines which of the three adjustment examples (combination or all of them) is used based on the predicted skid mark amount ΔT, energy efficiency, heating time limit, and the like. The adjustment amount in the selected adjustment method is also determined by each of the conveyance speed control unit 161, the furnace temperature control unit 162, and the SM heating control unit 163 of the furnace control unit 16 based on the predicted skid mark amount ΔT and the like. Heating adjustment is performed. After the process of step S115, the operation ends.

1−3.第1実施形態による効果の例等
以上、本発明の第1実施形態に係る加熱炉1の構成及び動作等について説明した。
この加熱炉1によれば、各温度測定装置100A〜100Eの測温領域Arにおける鋼片Fの下面の温度分布から、スキッドマーク量ΔTを求めることができる。なお、この温度測定装置100A〜100Eは、後述するように正確な温度分布を測定することが可能である。従って、本実施形態に係る加熱炉1は、より正確なスキッドマーク量ΔTを算出することが可能である。
1-3. Examples of Effects According to First Embodiment The configuration and operation of the heating furnace 1 according to the first embodiment of the present invention have been described above.
According to the heating furnace 1, the skid mark amount ΔT can be obtained from the temperature distribution of the lower surface of the steel slab F in the temperature measuring region Ar of each of the temperature measuring devices 100A to 100E. The temperature measuring devices 100A to 100E can measure an accurate temperature distribution as will be described later. Therefore, the heating furnace 1 according to the present embodiment can calculate a more accurate skid mark amount ΔT.

また、本実施形態に係る加熱炉1は、このスキッドマーク量ΔTに基づいて、この鋼片Fの抽出可否を判定することができる。正確に測定されたスキッドマーク量ΔTにより抽出可否の判定を行う場合、温度測定装置100A〜100Eによる実測値に基づいており、シミュレーションに基づく判定や加熱炉1の雰囲気温度に基づく判定に比べて、より正確に鋼片Fの抽出可否を判定することができる。   Further, the heating furnace 1 according to the present embodiment can determine whether or not the steel piece F can be extracted based on the skid mark amount ΔT. When determining whether or not extraction is possible based on the accurately measured skid mark amount ΔT, it is based on actual measurement values by the temperature measuring devices 100A to 100E, and compared with determination based on simulation or determination based on the atmospheric temperature of the heating furnace 1, Whether or not the steel piece F can be extracted can be determined more accurately.

更に、本実施形態に係る加熱炉1は、複数の温度測定装置100に対応するスキッドマーク量ΔTから、抽出時のスキッドマーク量ΔTを予測し、その予測結果に基づいて、抽出時のスキッドマーク量ΔTが低減するように、加熱調整を行うことができる。従って、スキッドマークに起因した不具合の発生を防止することができ、製品品質の維持しつつ、かつ、歩留まりを向上させることが可能である。   Furthermore, the heating furnace 1 according to the present embodiment predicts the skid mark amount ΔT at the time of extraction from the skid mark amounts ΔT corresponding to the plurality of temperature measuring devices 100, and based on the prediction result, the skid mark at the time of extraction Heating adjustments can be made so that the amount ΔT is reduced. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of defects due to the skid mark, and to improve the yield while maintaining the product quality.

なお、上記第1実施形態に係る加熱炉1の加熱制御部10は、例えば、汎用又は専用のコンピュータで構成されてもよい。そして、このコンピュータに上記各構成の機能を実現させるプログラムを実行させることにより、加熱制御部10を構成することができる。なお、コンピュータは、CPU(Central Processing Unit)と、HDD(Hard Disk Drive)・ROM(Read Only Memory)・RAM(Random Access Memory)等の記録装置と、LAN(Local Area Network)・インターネット等のネットワークに接続された通信装置と、マウス・キーボード等の入力装置と、フレキシブルディスク等の磁気ディスク、各種のCD(Compact Disc)・MO(Magneto Optical)ディスク・DVD(Digital Versatile Disc)等の光ディスク、半導体メモリ等のリムーバブル記憶媒体等を読み書きするドライブと、モニタなどの表示装置・スピーカやヘッドホンなどの音声出力装置などの出力装置等と、を有してもよい。そして、このコンピュータは、記録装置・リムーバブル記憶媒体に記録されたプログラム、又はネットワークを介して取得したプログラムを実行することにより、加熱制御部10の各構成の機能を実現することができる。   Note that the heating control unit 10 of the heating furnace 1 according to the first embodiment may be configured by, for example, a general-purpose or dedicated computer. And the heating control part 10 can be comprised by making this computer run the program which implement | achieves the function of said each structure. The computer includes a CPU (Central Processing Unit), a recording device such as an HDD (Hard Disk Drive), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and a LAN (Local Area Network). Communication devices connected to the computer, input devices such as a mouse / keyboard, magnetic disks such as flexible disks, optical disks such as various CDs (Compact Discs), MOs (Magneto Optical) disks, DVDs (Digital Versatile Discs), and semiconductors Drives that read and write to removable storage media such as memory, display devices such as monitors, speakers, headphones, etc. And an output device such as an audio output device. And this computer can implement | achieve the function of each structure of the heating control part 10 by running the program recorded on the recording device and the removable storage medium, or the program acquired via the network.

2.第1実施形態で使用される温度測定方法及び装置
次に、本発明の第1実施形態で使用される温度測定方法及び装置について説明する。上述の通り、ここで説明する温度測定方法及び装置は、他の温度測定方法及び装置に比べて温度分布を非常に正確に測定することが可能である。このように正確に表面温度分布を測定することにより、本発明の第1実施形態に係る加熱制御方法及び装置は、上述のような効果を奏することを可能にしている。従って、以下では、この温度測定方法及び装置について図11〜図20を参照しつつ詳細に説明する。
2. Temperature measuring method and apparatus used in the first embodiment Next, a temperature measuring method and apparatus used in the first embodiment of the present invention will be described. As described above, the temperature measurement method and apparatus described here can measure the temperature distribution very accurately compared to other temperature measurement methods and apparatuses. By accurately measuring the surface temperature distribution in this way, the heating control method and apparatus according to the first embodiment of the present invention can achieve the effects described above. Therefore, the temperature measuring method and apparatus will be described in detail below with reference to FIGS.

また、上記本発明の第1実施形態では、温度測定装置が鋼片Fの下面側においてスキッドの間に配置されるが、ここでは、この温度測定装置の理解が容易になるように、温度測定装置が、炉側壁に配置された場合を例に挙げて説明する。基本的には、以下で説明する炉側壁に配置された温度測定装置が、スキッドの間に配置されれば、上記本発明の第1実施形態に適用することが可能となる。   In the first embodiment of the present invention, the temperature measurement device is disposed between the skids on the lower surface side of the steel slab F. Here, the temperature measurement is performed so that the temperature measurement device can be easily understood. A case where the apparatus is arranged on the furnace side wall will be described as an example. Basically, if the temperature measuring device arranged on the furnace side wall described below is arranged between the skids, it can be applied to the first embodiment of the present invention.

なお、以下では、この温度測定方法及び装置が如何に関連技術に係る他の温度測定方法及び装置に比べて正確に温度分布を測定することができるのかについて、理解が容易になるように、まず、関連技術について説明し、その後、本発明の第1実施形態に用いられる温度測定方法について説明する。そして、この方法を実現するための温度測定装置の構成等について説明した後、第1実施形態に用いられる温度測定方法及び装置による実施例について説明する。更に、この第1実施形態に用いられる温度測定方法及び装置の効果の例について、上記特許文献2〜4と比較しつつ説明する。   In the following, in order to make it easier to understand how this temperature measurement method and apparatus can measure the temperature distribution more accurately than other temperature measurement methods and apparatuses according to related technology, The related technique will be described, and then the temperature measurement method used in the first embodiment of the present invention will be described. Then, after describing the configuration and the like of the temperature measurement device for realizing this method, an example of the temperature measurement method and device used in the first embodiment will be described. Furthermore, an example of the effect of the temperature measuring method and apparatus used in the first embodiment will be described in comparison with Patent Documents 2 to 4.

つまり、以下では、本発明の第1実施形態の理解が容易になるように、次の順序で説明する
2−1.関連技術
2−2.第1実施形態で使用する温度測定方法の概要
2−3.第1実施形態で使用される温度測定装置例
2−4.第1実施形態で使用される温度測定装置による測定例
2−5.第1実施形態で使用される温度測定装置等による効果の例
That is, the following will be described in the following order so that the first embodiment of the present invention can be easily understood. 2-1. Related technology 2-2. Outline of temperature measurement method used in first embodiment 2-3. Example of temperature measuring device used in the first embodiment 2-4. Measurement example using temperature measuring device used in first embodiment 2-5. Example of effects by temperature measuring device used in the first embodiment

2−1.関連技術
図20及び図21を参照しつつ、関連技術について説明する。図20及び図21は、関連技術に係る温度測定方法について説明するための説明図である。
2-1. Related Technology A related technology will be described with reference to FIGS. 20 and 21 are explanatory diagrams for explaining a temperature measurement method according to the related art.

加熱炉内において鋼片の表面温度を非接触で測定する場合には一般には放射温度計等、物体表面からの熱放射エネルギーを計測する方法が用いられる。しかしながら、加熱炉内には炉の内壁や火炎等からの放射エネルギーが存在する。この放射エネルギーが鋼片の表面で反射して放射温度計等のセンサーに入射する。従って、放射温度計等は、鋼片からの熱放射エネルギーと、内壁や火炎等からの放射エネルギーが鋼片の表面で反射した反射エネルギーとの合計に相当する温度を表示するので、反射エネルギーに相当する温度の誤差が生ずる。この反射エネルギーは、迷光、反射光、外部光、背光、迷光雑音等種々の名称で呼ばれているが、いずれも同じものであり、以下「迷光」と記す。   When measuring the surface temperature of a steel slab in a heating furnace in a non-contact manner, a method of measuring thermal radiant energy from an object surface such as a radiation thermometer is generally used. However, in the heating furnace, there is radiant energy from the inner wall of the furnace or flame. This radiant energy is reflected by the surface of the steel slab and enters a sensor such as a radiation thermometer. Therefore, a radiation thermometer displays the temperature corresponding to the sum of the thermal radiant energy from the steel slab and the reflected energy reflected from the surface of the steel slab by the radiant energy from the inner wall or flame. Corresponding temperature errors occur. This reflected energy is called by various names such as stray light, reflected light, external light, back light, stray light noise, etc., all of which are the same, and is hereinafter referred to as “stray light”.

例えば、外気条件下や室温条件下での測定では、大気や室内の壁が発する放射エネルギーは、高温の鋼片の放射エネルギーに比して小さいので迷光誤差が問題になることはない。しかしながら、高温の火炎や炉壁を有する加熱炉においては、迷光による誤差が大きく、このために、正確な温度測定が困難であった。   For example, in measurement under outdoor air conditions or room temperature conditions, the radiant energy emitted from the atmosphere or indoor walls is smaller than the radiant energy of high-temperature steel slabs, so stray light errors do not become a problem. However, in a heating furnace having a high-temperature flame or a furnace wall, errors due to stray light are large, and therefore accurate temperature measurement is difficult.

そこで、迷光の影響を補正して真の物体温度を得るための方法が開発されている。この関連技術に係る方法によれば、図20に示すように、まず、加熱炉911内に温度既知物体912を置き、演算手段918により、その物体912の既知温度から熱放射理論により算出される表面輝度と、その物体912の見掛け輝度の測定値との差異に基づいて、加熱炉911内迷光量を定量する。そして更に、演算手段918により、カメラを有する放射型温度計等の光表面温度測定手段914により計測される鋼片913の見掛けの輝度から、加熱炉911内迷光量を差し引いて鋼片の真の放射エネルギーを算出して温度を得る。そして、その温度が温度表示部919により表示される。このような関連技術としては、例えば、上記特許文献4が挙げられる。   Therefore, a method for correcting the influence of stray light and obtaining a true object temperature has been developed. According to the method related to this related art, as shown in FIG. 20, first, a temperature known object 912 is placed in a heating furnace 911, and is calculated by the heat radiation theory from the known temperature of the object 912 by the calculation means 918. Based on the difference between the surface brightness and the measured value of the apparent brightness of the object 912, the amount of stray light in the heating furnace 911 is quantified. And further, the arithmetic means 918 subtracts the stray light amount in the heating furnace 911 from the apparent luminance of the steel slab 913 measured by the optical surface temperature measuring means 914 such as a radiation thermometer having a camera, and the true slab of the steel slab is obtained. Calculate the radiant energy to obtain the temperature. The temperature is displayed by the temperature display unit 919. As such a related technique, for example, Patent Document 4 is cited.

この方法において、容易に考えうるのは、迷光の補正誤差を小さくするために、鋼片の近傍に温度既知物体を置いて比較する形態である。   In this method, an easily conceivable form is to place an object having a known temperature near the steel slab in order to reduce the stray light correction error.

しかし、そのような形態では、以下のような問題がある。
問題1:鋼片が移動する場合には、その近傍に温度既知物体を置くことが難しい。
問題2:温度既知物体を鋼片の近傍、即ちカメラから離れた位置に置くと、画像の中の温度既知物体の画素数が少なくなる。
However, such a form has the following problems.
Problem 1: When a steel slab moves, it is difficult to place an object with a known temperature in the vicinity thereof.
Problem 2: When an object having a known temperature is placed near the steel piece, that is, away from the camera, the number of pixels of the object having a known temperature in the image is reduced.

上記問題1について説明する。
鋼片が移動する場合、例えばウォーキングビーム式加熱炉等では、鋼片の動きによって温度既知物体が破損する恐れがある。この対策として、鋼片の移動に応じて遮蔽板が移動する機構を設ければ測定システム自体が複雑となり、実用的でない。
The problem 1 will be described.
When the billet moves, for example, in a walking beam type heating furnace or the like, there is a possibility that an object whose temperature is known is damaged by the movement of the billet. As a countermeasure, if a mechanism for moving the shielding plate according to the movement of the steel slab is provided, the measurement system itself becomes complicated, which is not practical.

上記問題2について説明する。
例えば、鋼片が離れた位置に配置されたり、比較的小さい鋼片の温度を計測するためには、鋼片を撮像可能なように、ある程度の解像度を有する撮像装置を使用する必要がある。撮像装置として例えば40万画素のカメラを用いた場合、1画素の視野角は幅0.08度、高さ0.08度程度の小さい領域となる。温度既知物体をカメラから離れた位置に置くと、画像中を占める温度既知物体の領域が非常に小さくなるため、1画素の出力は空間的、時間的変動、信号処理系の外乱等の影響を受け、いくらかのバラツキを生ずる。
The problem 2 will be described.
For example, in order to measure the temperature of a steel slab, the steel slab is arranged at a distant position, or to measure the temperature of a relatively small steel slab, it is necessary to use an imaging device having a certain degree of resolution so that the steel slab can be imaged. For example, when a 400,000-pixel camera is used as the imaging device, the viewing angle of one pixel is a small region having a width of 0.08 degrees and a height of about 0.08 degrees. If a temperature-known object is placed at a position away from the camera, the area of the temperature-known object that occupies the image becomes very small, so the output of one pixel is affected by spatial and temporal fluctuations, signal processing system disturbances, etc. It causes some variation.

図21に1画素単位の出力のバラツキの一例を示す。図21に示すように、1画素単位の出力のバラツキは大きく、このバラツキにより計測精度が低下してしまう恐れがある。従って、高い計測精度を得るためには、単一画素でなく、領域を定めてその領域内の画素の平均値をとる必要があり、少なくとも5×5画素、望ましくは10×10画素以上の平均をとるべきである。   FIG. 21 shows an example of output variations in units of one pixel. As shown in FIG. 21, there is a large variation in output of one pixel unit, and this variation may cause a decrease in measurement accuracy. Therefore, in order to obtain high measurement accuracy, it is necessary to define an area instead of a single pixel and take the average value of the pixels in the area, and at least 5 × 5 pixels, preferably an average of 10 × 10 pixels or more Should be taken.

しかし、例えばカメラから6メートル離れた鋼片の近傍に温度既知物体を配置する場合を考えると、1画素当りの視野角0.08度に相当する幅は10ミリメートル程度になる。10×10画素の平均をとるためには、100×100ミリメートルの領域の平均をとらなければならない。   However, considering a case where an object having a known temperature is arranged in the vicinity of a steel piece 6 meters away from the camera, for example, the width corresponding to a viewing angle of 0.08 degrees per pixel is about 10 millimeters. In order to take an average of 10 × 10 pixels, an area of 100 × 100 millimeters must be averaged.

一方、温度既知物体912としては、図20に示すように、保護管917付き熱電対温度計916を用いることが実用的であり、これは、通常、直径約20〜30ミリメートル程度の大きさであるので、100×100ミリメートルの大きな温度既知物体を設置するのは非現実的である。   On the other hand, as the temperature known object 912, as shown in FIG. 20, it is practical to use a thermocouple thermometer 916 with a protective tube 917, which usually has a diameter of about 20 to 30 millimeters. As such, it is impractical to install a large temperature known object of 100 × 100 millimeters.

本発明者らは、従来の温度測定装置やこの関連技術に係る温度測定装置について鋭意研究を行った結果、上記のような問題1及び問題2等の課題に想到した。この課題に対し、発明者らは、以下に示す手段などにより、温度既知物体、例えば保護管付き熱電対を、鋼片近傍でなく、撮像装置の近傍に設置することにより、迷光の影響を更に効果的に補正することが可能な温度測定方法を発明し、上記第1実施形態に係る加熱炉及び方法等に使用する場合、その効果を著しく向上させることが可能であることをも見出し、上記発明を完成させた。   As a result of earnest research on the conventional temperature measuring device and the temperature measuring device related to this related art, the present inventors have come up with the problems 1 and 2 as described above. In response to this problem, the inventors further installed the object having a known temperature, for example, a thermocouple with a protective tube, in the vicinity of the imaging piece, not in the vicinity of the steel piece, by the means described below, thereby further affecting the influence of stray light. Inventing a temperature measurement method that can be effectively corrected and finding that the effect can be remarkably improved when used in the heating furnace and method according to the first embodiment. Completed the invention.

2−2.第1実施形態で使用する温度測定方法の概要
以下、本発明の第1実施形態に係る温度測定方法の概要について説明する。
この温度測定方法は、上述の関連技術に係る温度測定方法を前提に、大きく分けて以下の1〜3のような特徴を有する。
2-2. Outline of Temperature Measuring Method Used in First Embodiment Hereinafter, an outline of the temperature measuring method according to the first embodiment of the present invention will be described.
This temperature measuring method has the following features 1 to 3 roughly based on the temperature measuring method according to the related art described above.

特徴1:迷光を補正するための温度既知物体を、撮像装置の近傍に設置し、かつ、鋼片の放射エネルギーの計測する際、炉内ガスによる吸収及び放射が起こらない波長を選択してその単色輝度分布を計測し、得られた単色輝度分布を迷光補正して温度を求める。
特徴2:温度既知物体は、その大きさが撮像装置の画素数において少なくとも25画素、望ましくは100画素以上となるような位置に配置される。
特徴3:温度既知物体は、その放射率が鋼片の放射率に対して前後0.1の範囲となる材質を用いる。
Feature 1: When a temperature-known object for correcting stray light is installed in the vicinity of the imaging device and the radiation energy of the steel slab is measured, a wavelength at which absorption and emission by the furnace gas do not occur is selected. The monochromatic luminance distribution is measured, and the obtained monochromatic luminance distribution is corrected for stray light to obtain the temperature.
Feature 2: The temperature-known object is arranged at a position where the size is at least 25 pixels, preferably 100 pixels or more, in terms of the number of pixels of the imaging device.
Characteristic 3: The material whose temperature is known uses a material whose emissivity is in the range of 0.1 before and after the emissivity of the steel piece.

この各特徴について順次説明しつつ、本実施形態に係る温度測定方法について説明する。   The temperature measurement method according to the present embodiment will be described while sequentially explaining these features.

2−1−1.特徴1
特徴1:迷光を補正するための温度既知物体を、撮像装置の近傍に設置し、かつ、鋼片の放射エネルギーの計測する際、炉内ガスによる吸収及び放射が起こらない波長を選択してその単色輝度分布を計測し、得られた単色輝度分布を迷光補正して温度を求める。
2-1-1. Feature 1
Feature 1: When a temperature-known object for correcting stray light is installed in the vicinity of the imaging device and the radiation energy of the steel slab is measured, a wavelength at which absorption and emission by the furnace gas do not occur is selected. The monochromatic luminance distribution is measured, and the obtained monochromatic luminance distribution is corrected for stray light to obtain the temperature.

なお、この特徴1において、「炉内ガスによる吸収及び放射が起こらない波長」とは、完全に吸収及び放射が起こらないという意味ではなく、他の波長に比べて吸収及び放射が起こりにくい波長を意味する。また、「単色輝度」や「単波長」とは、全波長ではないという意味で、例えば波長の選択精度などにより所定の幅の波長の輝度をも含むものとする。この特徴1及び本実施形態に係る温度測定方法による温度測定過程について説明すると、以下の通りである。   In this feature 1, “the wavelength at which absorption and emission by the furnace gas do not occur” does not mean that absorption and emission do not occur completely, but a wavelength at which absorption and emission are less likely to occur compared to other wavelengths. means. Further, “monochromatic luminance” and “single wavelength” mean that they are not all wavelengths, and include, for example, luminance of a wavelength having a predetermined width depending on wavelength selection accuracy. The temperature measurement process by the feature 1 and the temperature measurement method according to the present embodiment will be described as follows.

例えば、温度既知物体と鋼片とが接近している場合には両者に入射する迷光量はほぼ等しいので、温度既知物体の計測結果から得られた迷光量が鋼片にも照射されるものとして、計測した鋼片の放射エネルギーを補正すればよい。しかし、本実施形態の如く両者が離れている場合には、迷光量の相等性は必ずしも保障されない。   For example, when the temperature known object and the steel slab are close to each other, the stray light amount incident on both is almost equal, so the stray light amount obtained from the measurement result of the temperature known object is also irradiated to the steel slab. What is necessary is just to correct | amend the radiant energy of the measured steel piece. However, when both are separated as in the present embodiment, the equality of stray light amounts is not necessarily guaranteed.

そこで、本実施形態の方法では、温度既知物体と鋼片の迷光量の相等性を確保するために、大きく分けて下記の手段を用いる。   Therefore, in the method of the present embodiment, the following means are roughly used in order to ensure the equality of the stray light amount between the temperature known object and the steel piece.

手段1:炉内ガスによる吸収・放射が起こらない波長を選択し、単波長の測定を行う。
手段2:炉内の温度分布等による誤差の理論的評価を可能にするために、放射伝熱の理論を厳密に適用して迷光補正計算式を作成する。
Means 1: Select a wavelength at which absorption and emission by the gas in the furnace do not occur, and measure a single wavelength.
Mean 2: The stray light correction calculation formula is created by strictly applying the theory of radiant heat transfer in order to enable theoretical evaluation of errors due to temperature distribution in the furnace.

(手段1)
以下、各手段について具体的に述べる。
燃焼炉内には燃料の燃焼によって生じた二酸化炭素や水蒸気などが存在し、これらのガス体は、炉内の放射エネルギーを吸収し、また、自己の温度に応じたエネルギーを放射する。ガスの温度は、炉内の位置によって異なるので、炉内迷光量は、位置によって異なる。しかし、二酸化炭素や水蒸気等のガスが吸収・放射するのは、スペクトルのうちいくつかの特定の波長域に限られている。従って、二酸化炭素の吸収・放射波長域と水蒸気の吸収・放射波長域とを共に避けた波長を計測すれば、炉内ガスの影響を含まない迷光補正が可能である。
(Means 1)
Each means will be specifically described below.
Carbon dioxide, water vapor, and the like generated by the combustion of fuel exist in the combustion furnace, and these gas bodies absorb radiant energy in the furnace and radiate energy corresponding to their own temperature. Since the gas temperature varies depending on the position in the furnace, the amount of stray light in the furnace varies depending on the position. However, the absorption and emission of gases such as carbon dioxide and water vapor are limited to some specific wavelength ranges in the spectrum. Therefore, stray light correction that does not include the influence of the gas in the furnace is possible by measuring the wavelength that avoids both the absorption / radiation wavelength region of carbon dioxide and the absorption / radiation wavelength region of water vapor.

そこで、本実施形態では、上記条件を満たす波長、例えば1μmの単波長を計測することによって、温度既知物体と鋼片との位置が離れている条件下での迷光補正を可能とした。尚、本実施形態の如く、迷光補正の目的で単波長条件を必須とする例は、先例がない。   Therefore, in the present embodiment, by measuring a wavelength satisfying the above conditions, for example, a single wavelength of 1 μm, it is possible to correct stray light under a condition in which the position of the temperature known object and the steel piece is separated. As in this embodiment, there is no precedent for an example in which the single wavelength condition is essential for the purpose of stray light correction.

(手段2)
単波長を用いることに従って、迷光を補正するための計算は、一般的な放射伝熱計算で用いられるStefan−Bolzmannの式でなく、単波長の放射エネルギーを計算するPlankの式を用いる。具体的には下記の手順1〜7により計算する。
(Means 2)
The calculation for correcting stray light in accordance with the use of a single wavelength uses the Plank equation for calculating radiant energy of a single wavelength, not the Stefan-Bolzmann equation used in general radiant heat transfer calculation. Specifically, the calculation is performed according to the following procedures 1 to 7.

手順1:事前に、オフラインの黒体標準炉を用いて、撮像装置の出力と黒体輝度との関係式を作成する。   Procedure 1: In advance, an off-line blackbody standard furnace is used to create a relational expression between the output of the imaging device and the blackbody luminance.

先ず、黒体標準炉の温度をT[K]に保持する。Planckの法則(下記式1)により温度Tにおける黒体輝度Eを計算する。   First, the temperature of the blackbody standard furnace is maintained at T [K]. The black body luminance E at the temperature T is calculated according to Planck's law (the following formula 1).

Figure 2010265535
…(式1)
Figure 2010265535
... (Formula 1)

ここで上記式1の各定数等は、以下の通りである。
E :波長λの黒体輝度[W/m
λ :波長[m]
T :温度[K]
C1:定数 3.74×10−16[W/m
C2:定数 0.014387[μm・K]
Here, each constant of the above-mentioned formula 1 is as follows.
E: Black body luminance of wavelength λ [W / m 3 ]
λ: wavelength [m]
T: Temperature [K]
C1: Constant 3.74 × 10 −16 [W / m 2 ]
C2: Constant 0.014387 [μm · K]

次に、撮像装置で黒体標準炉の標準温度点を計測し、撮像装置の出力Lを得る。温度Tを変えて順次同様の計測を行い、EとLの関係式を最小2乗法等により作成する。ここでは、このEとLの関係式を下記式2とする。   Next, the standard temperature point of the blackbody standard furnace is measured by the imaging device, and the output L of the imaging device is obtained. The same measurement is sequentially performed by changing the temperature T, and a relational expression between E and L is created by the least square method or the like. Here, the relational expression between E and L is represented by the following expression 2.

Figure 2010265535
…(式2)
Figure 2010265535
... (Formula 2)

この式2が表す関係式は、個々の撮像装置固有の特性式を意味するので、新たな撮像装置を導入したとき撮像装置毎に作成する必要がある。ただし撮像装置に固有の特性であるので、この手順1は1回実施すれば、それ以降再度行なう必要はない。また、本実施形態では、計測波長λとして、例えば1μmの波長を用い、その波長の選択には、光学フィルタを使用することができる。しかしながら、計測波長λは、他の波長であってもよく、波長の選択方法は、光学フィルタ以外にも例えば特定の波長のみを撮像する撮像素子を使用したり、撮像装置に含まれる特定の波長を画像解析により抽出する等、様々な方法を使用することができることはいうまでもない。   The relational expression expressed by Expression 2 means a characteristic expression specific to each imaging apparatus, and therefore needs to be created for each imaging apparatus when a new imaging apparatus is introduced. However, since this is a characteristic unique to the imaging apparatus, once this procedure 1 is performed, it is not necessary to perform it again thereafter. In this embodiment, for example, a wavelength of 1 μm is used as the measurement wavelength λ, and an optical filter can be used to select the wavelength. However, the measurement wavelength λ may be other wavelengths, and the wavelength selection method may be, for example, using an imaging element that captures only a specific wavelength in addition to the optical filter, or a specific wavelength included in the imaging device Needless to say, various methods can be used, such as extraction by image analysis.

手順2:実際の炉において、温度既知物体例えば保護管付き熱電対の温度T[K]から、下記式3のようにPlanckの法則により黒体輝度Eを算出する。 Procedure 2: In an actual furnace, black body luminance E 1 is calculated from Planck's law from the temperature T 1 [K] of an object with a known temperature, for example, a thermocouple with a protective tube, as shown in Equation 3 below.

Figure 2010265535
…(式3)
Figure 2010265535
... (Formula 3)

手順3:撮像装置により、温度既知物体を計測し、出力Lを得る。オフラインにて作成した上記特性式(式2)により、出力Lに該当する輝度を計算する。 Step 3: The image pickup device measures the temperature known object, obtaining an output L 1. The luminance corresponding to the output L 1 is calculated by the above characteristic formula (formula 2) created off-line.

この手順3で計算される輝度は、迷光の反射を含む見掛けの輝度であり、放射伝熱学の分野で射度と呼ばれる量に該当する。これをGと表す。つまり、この輝度Gは、下記式4で表される。 The luminance calculated in this procedure 3 is an apparent luminance including reflection of stray light, and corresponds to a quantity called emissivity in the field of radiant heat transfer. This is represented as G 1. That is, the luminance G 1 is represented by the following formula 4.

Figure 2010265535
…(式4)
Figure 2010265535
... (Formula 4)

手順4:上記EとGから下記の式5により、迷光量Jを計算する。 Procedure 4: The stray light amount J is calculated from E 1 and G 1 according to the following formula 5.

Figure 2010265535
…(式5)
Figure 2010265535
... (Formula 5)

この式5中、εは温度既知物体の放射率である。
ここで、この式5の導出過程について述べる。温度Tの物体表面から放射される単色放射量Aは、Planckの法則から計算される黒体輝度Eに、物体表面の放射率εを乗じたものである。即ち、単色放射量Aは、下記式6で表される。
In Equation 5, ε 1 is the emissivity of an object with a known temperature.
Here, the derivation process of Equation 5 will be described. The monochromatic radiation amount A radiated from the object surface at the temperature T is obtained by multiplying the black body luminance E calculated from Planck's law by the emissivity ε of the object surface. That is, the monochromatic radiation amount A is expressed by the following formula 6.

Figure 2010265535
…(式6)
Figure 2010265535
... (Formula 6)

また、炉内迷光(外来照射)Jが物体表面で反射される量Bは、放射伝熱理論より、下記の式7で表される。   Further, the amount B of the in-furnace stray light (external irradiation) J reflected from the object surface is expressed by the following formula 7 from the radiation heat transfer theory.

Figure 2010265535
…(式7)
Figure 2010265535
... (Formula 7)

撮像装置で計測される「見掛けの輝度」Gは上記AとBの合計であるので下記式8で表される。   Since the “apparent luminance” G measured by the imaging apparatus is the sum of the above A and B, it is expressed by the following formula 8.

Figure 2010265535
…(式8)
Figure 2010265535
... (Formula 8)

この式を変形すると、迷光量Jを算出する式9が得られる。よって、この式9にE,G及びεを代入して、上記式5が導出される。 By transforming this equation, Equation 9 for calculating the stray light amount J is obtained. Therefore, by substituting E 1, G 1 and epsilon 1 in this equation 9, the equation 5 is derived.

Figure 2010265535
…(式9)
Figure 2010265535
... (Formula 9)

手順5:撮像装置により、鋼片を計測し、出力Lを得る。そして、上記特性式(式2)により、出力Lに該当する輝度を計算する。これは、迷光の反射を含む見掛けの輝度である。これをGと表す。つまり、この輝度Gは、下記式10で表される。 Step 5: The image pickup device measures the billet to obtain an output L 2. Then, the above characteristic equation (Equation 2), to calculate the luminance corresponding to the output L 2. This is the apparent luminance including reflection of stray light. This is represented as G 2. That is, the luminance G 2 is expressed by the following equation 10.

Figure 2010265535
…(式10)
Figure 2010265535
... (Formula 10)

なお、ここで撮像装置により計測される出力Lは、その鋼片の表面に対する分布として表される。つまり、撮像装置の撮像画像中の所定の個所に対する出力Lは、撮像画像中に撮像された鋼片の所定の個所に想到し、出力Lは、撮像画像中の位置毎に異なる値を取りうる。よって、この出力Lから算出する輝度Gも、同じく、鋼片に対する分布となる。なお、ここでは説明の便宜上、輝度Gは、輝度分布中の1点の輝度又は複数点の平均輝度であるとして説明する。しかし、この輝度Gに対する後段の計算等を、撮像画像中の鋼片に相当する位置毎に行うことにより、この温度測定方法では、温度分布を測定することが可能であることは言うまでもない。 The output L 2 as measured by the imaging device here is expressed as a distribution to the surface of the steel strip. In other words, the output L 2 for a predetermined location in the captured image of the imaging device reaches the predetermined location of the steel piece captured in the captured image, and the output L 2 has a different value for each position in the captured image. Possible. Therefore, the luminance G 2 calculated from the output L 2 is also distributed with respect to the steel slab. Incidentally, for convenience of explanation, the luminance G 2 is, be described as the average luminance of the luminance or more points of one point in the luminance distribution. However, the subsequent calculation or the like for the luminance G 2, by performing each position corresponding to the steel strip in the captured image, in this temperature measuring method, it is needless to say that can measure the temperature distribution.

手順6:上記Gと上記手順4項で算出した迷光量J(式5)から、下記の式11により鋼片の黒体輝度Eを計算する。 Procedure 6: Calculate the black body luminance E 2 of the steel piece from the G 2 and the stray light amount J (Equation 5) calculated in the procedure 4 by the following equation 11.

Figure 2010265535
…(式11)
Figure 2010265535
... (Formula 11)

εは鋼片の放射率である。
ここで、この式の導出過程について述べる。
上記手順4項で導出した下記の式12(上記式8)を用い、この式を変形して黒体輝度Eを求めると、上記の式11が得られる。
epsilon 2 is the emissivity of the steel strip.
Here, the derivation process of this equation will be described.
Using the following equation 12 (the above equation 8) derived in the above step 4 and modifying this equation to obtain the black body luminance E, the above equation 11 is obtained.

Figure 2010265535
…(式12)
Figure 2010265535
... (Formula 12)

手順7:このEから、下記Planckの法則の逆関数(式13)を用いて、鋼片の温度T[K]を求める。 Procedure 7: From this E 2 , the temperature T 2 [K] of the steel slab is obtained using the inverse function (equation 13) of the following Planck's law.

Figure 2010265535
…(式13)
Figure 2010265535
... (Formula 13)

ここで、Logは自然対数である。
ここに述べた迷光補正方法(手順1〜手順7)を用いることによって、温度既知物体と鋼片との距離が離れている場合においても、鋼片の温度を求めることが可能である。以下、その理由を述べる。
Here, Log is a natural logarithm.
By using the stray light correction method (procedure 1 to procedure 7) described here, the temperature of the steel slab can be obtained even when the temperature known object and the steel slab are separated. The reason will be described below.

温度既知物体及び鋼片からの放射エネルギーは、物体自身からの放射量と炉内から受けた迷光の反射量との和であり、上述の手順4項で導出した式8の如く、温度既知物体及び鋼片のそれぞれについて下記の式14及び式15で表される。   The radiant energy from the object of known temperature and the steel slab is the sum of the amount of radiation from the object itself and the amount of reflection of stray light received from the inside of the furnace. And each of steel slab is represented by the following formula 14 and formula 15.

Figure 2010265535
…(式14)
Figure 2010265535
…(式15)
Figure 2010265535
... (Formula 14)
Figure 2010265535
... (Formula 15)

ここで、添字1は温度既知物体、添字2は鋼片を表す。それぞれの式の右辺第1項は物体自身からの放射量、第2項は炉内からの迷光の物体表面での反射量である。   Here, the subscript 1 represents a temperature known object, and the subscript 2 represents a steel piece. The first term on the right side of each equation is the amount of radiation from the object itself, and the second term is the amount of reflection of stray light from the furnace on the object surface.

上記関連技術においては、放射エネルギーの差ΔG(=G−G)を加減算することによって補正を行ない、上記2つの式14及び式15において、見掛けの輝度Gと黒体輝度Eとの関係が同じであることを利用して輝度Eを求めて鋼片の温度を得ている。従って、上記関連技術の方法においては、上記2つの式のεとεが等しく、かつ、(1−ε)Jと(1−ε)Jが等しいことが要件となる。即ち、温度既知物体と鋼片の放射率が等しく、測定波長帯域に亘る迷光量Jの合計が等しいことが要件であるので、迷光が等しいことが明確であるような近傍に両者を置くことが必要である。それに対して、本実施形態の温度測定方法においては、上記補正計算手順の説明に示した如く、両式の相等性は要件ではない。即ち、炉内で迷光量に差が少ない単波長を使用するので、上式の第2項(1−ε)Jと(1−ε)Jとが等しい必要はなく、放射率ε及び迷光Jが位置によって異なっても、測定誤差を低減することが可能である。 In the related art, correction is performed by adding / subtracting the difference ΔG (= G 2 −G 1 ) of the radiant energy, and the relationship between the apparent luminance G and the black body luminance E in the two formulas 14 and 15 above. Is obtained to obtain the brightness E and obtain the temperature of the steel slab. Therefore, in the method of the related art, it is necessary that ε 1 and ε 2 in the above two expressions are equal, and (1-ε 1 ) J 1 and (1-ε 2 ) J 2 are equal. That is, since it is a requirement that the emissivity of the object of known temperature and the steel slab is equal, and the total of the stray light amounts J over the measurement wavelength band is the same, it is necessary to place both in the vicinity where the stray light is clearly equal. is necessary. On the other hand, in the temperature measurement method of the present embodiment, as shown in the description of the correction calculation procedure, the equality of both types is not a requirement. That is, since a single wavelength with a small difference in stray light amount is used in the furnace, the second term (1-ε 1 ) J 1 and (1-ε 2 ) J 2 in the above equation do not need to be equal, and the emissivity Even if ε and stray light J differ depending on the position, the measurement error can be reduced.

一般に加熱炉で加熱する材料は、金属材料の場合は表面が酸化するために放射率が高く、非金属材料の場合は材料そのものの放射率が高い。通常、被加熱物の放射率は0.8を上回る値である。そのため、εに較べて(1−ε)が小さく、上式の第1項εEに較べて第2項(1−ε)Jが小さくなる。従って、温度既知物体位置の迷光Jと鋼片位置の迷光Jに若干の差があっても、相対的に値が小さい第2項に差が生ずるだけであるので、式の計算結果への影響は小さい。また、本実施形態では、計測波長λを、炉内ガスによる吸収・放射が少ない波長に設定する。従って、温度既知物体位置の迷光Jと鋼片位置の迷光Jとの差を非常に小さくすることができる。よって、本実施形態では、温度既知物体と鋼片とを近接して配置しなくても、J=Jとして計算することが可能である。なお、JとJの差異は10%程度異なっていても誤差には大きな影響はない。なぜならば、放射率0.8程度で、Jの差異が0.2程度ならば、上記の式の右辺の差異は(1−0.8)×10%=2%程度の影響に過ぎないからである。 In general, the material heated in the heating furnace has a high emissivity because the surface is oxidized in the case of a metal material, and the emissivity of the material itself is high in the case of a nonmetallic material. Usually, the emissivity of the object to be heated is a value exceeding 0.8. Therefore, (1-ε) is smaller than ε, and the second term (1-ε) J is smaller than the first term εE in the above equation. Therefore, even if there is little difference in the stray J 2 of the stray light J 1 and steel strip position of the temperature known object position, the difference in the second term relatively value is small is only generated, the expression of the calculation result The impact of is small. In the present embodiment, the measurement wavelength λ is set to a wavelength with less absorption / radiation by the furnace gas. Therefore, it is possible to very small difference between the stray J 2 of the stray light J 1 and steel strip position of the temperature known object position. Therefore, in this embodiment, it is possible to calculate as J 1 = J 2 without arranging the temperature known object and the steel piece close to each other. Even if the difference between J 1 and J 2 is different by about 10%, there is no significant effect on the error. This is because if the emissivity is about 0.8 and the difference in J is about 0.2, the difference on the right side of the above equation is only about (1−0.8) × 10% = 2%. It is.

以上の理由により、単波長の測定を行う本実施形態の温度測定方法を用いれば、迷光に若干の差異がある位置に温度既知物体を置いても、精度を大きく落とすことなく温度計測が可能である。即ち、鋼片の近傍に温度既知物体を置く必要はない。   For the above reasons, if the temperature measurement method of this embodiment that performs single wavelength measurement is used, even if a temperature known object is placed at a position where there is a slight difference in stray light, temperature measurement can be performed without greatly reducing accuracy. is there. That is, it is not necessary to place an object with a known temperature in the vicinity of the steel slab.

2−1−2.特徴2
特徴2.温度既知物体は、その大きさが撮像装置の画素数において少なくとも25画素、望ましくは100画素以上となるような位置に配置される。
2-1-2. Feature 2
Feature 2. The temperature-known object is arranged at a position where the size is at least 25 pixels, preferably 100 pixels or more, in terms of the number of pixels of the imaging device.

この特徴2について説明すると、以下の通りである。
上記問題2に示した如く、関連技術では、撮像装置の1画素が占める領域が小さいため、1画素の出力は、例えば空間的・時間的変動・信号処理系の外乱等の影響を受け、いくらかのバラツキを生ずる。温度既知物体の1画素単位の出力の実測値を図11に示す。
The feature 2 will be described as follows.
As shown in Problem 2 above, in the related technology, since the area occupied by one pixel of the imaging device is small, the output of one pixel is affected by, for example, spatial and temporal fluctuations, disturbance of the signal processing system, etc. This causes variation. FIG. 11 shows the actual measurement value of the output of one pixel unit of the temperature known object.

図11に示す実測値の標準偏差を算出するとσ=11℃であった。よって、1画素のみの測定値を用いて迷光補正を行えば、誤差が大きく、実用に耐えないことは明らかである。そこで、本実施形態の温度測定方法では、複数の画素の平均値を取り、その平均値で補正計算を行なうことにより、このような問題を解決することができる。   When the standard deviation of the actually measured values shown in FIG. 11 was calculated, σ = 11 ° C. Therefore, it is clear that if the stray light correction is performed using the measurement value of only one pixel, the error is large and it is not practical. Therefore, in the temperature measurement method of this embodiment, such a problem can be solved by taking an average value of a plurality of pixels and performing correction calculation using the average value.

以下、この特徴2を導出した発明者らの考察に基づいて、具体的な条件を説明する。
上述の通り、1画素単位の標準偏差は11℃であった。統計学の法則によればn個の平均値をとった場合の標準偏差は、その個数の平方根に逆比例するので、25画素の平均をとれば、標準偏差は5分の1の約2℃となる。100画素の平均値をとれば、100の平方根10に逆比例するので、10分の1の約1℃となる。
Hereinafter, specific conditions will be described based on the considerations of the inventors who have derived this feature 2.
As described above, the standard deviation of one pixel unit was 11 ° C. According to the law of statistics, the standard deviation when taking n average values is inversely proportional to the square root of the number, so if the average of 25 pixels is taken, the standard deviation is about 1/5 of about 2 ° C. It becomes. If the average value of 100 pixels is taken, it is inversely proportional to the square root 10 of 100, so it is about 1/10 of 1/10.

炉内の温度計測においては、標準偏差2℃であれば概ね実用可能であり、1℃であれば、十分である。よって、少なくとも25画素(例えば5×5画素)、望ましくは100画素(例えば10×10画素)以上の画素数が得られる位置に温度既知物体を置く必要がある。   In the temperature measurement in the furnace, a standard deviation of 2 ° C. is almost practical, and 1 ° C. is sufficient. Therefore, it is necessary to place a temperature known object at a position where the number of pixels of at least 25 pixels (for example, 5 × 5 pixels), preferably 100 pixels (for example, 10 × 10 pixels) or more can be obtained.

温度既知物体としては、例えば、保護管付き熱電対を用いるのが適当である。加熱炉で用いられる保護管付き熱電対の外径は20〜30mm程度であるので、計測範囲は四角形の場合は縦横10mm程度、円形の場合は直径10mm程度の範囲となる。   For example, it is appropriate to use a thermocouple with a protective tube as a known temperature object. Since the outer diameter of the thermocouple with a protective tube used in the heating furnace is about 20 to 30 mm, the measurement range is about 10 mm in the vertical and horizontal directions and about 10 mm in the circular shape.

一方、撮像装置として、例えば、一般的に用いられる画素数40万個程度のCCDカメラでは、1画素の視角は約0.08度×0.08度程度である。よって、5×5=25画素を見る視角は、0.4度×0.4度となる。tan0.4度=0.0070であるので、0.4度×0.4度の視角に10mm×10mmの範囲を写すためには、10mm/0.0070=1400mmよりカメラに近い位置に置かなければならない。   On the other hand, for example, in a commonly used CCD camera having about 400,000 pixels, the viewing angle of one pixel is about 0.08 degrees × 0.08 degrees. Therefore, the viewing angle when viewing 5 × 5 = 25 pixels is 0.4 ° × 0.4 °. Since tan 0.4 degree = 0.070, in order to capture a range of 10 mm × 10 mm at a viewing angle of 0.4 degree × 0.4 degree, it should be placed closer to the camera than 10 mm / 0.0070 = 1400 mm. I must.

温度既知物体の被測定部位の大きさが10mmの場合について計算したが、大きさが異なる場合についても同様の計算を行えば、温度既知物体を置くべき位置は、被測定部分の大きさYに対し撮像装置からの距離Xは、下記式16を満たすことが望ましい。   Although the calculation is performed for the case where the measured portion of the temperature-known object is 10 mm, if the same calculation is performed when the size is different, the position where the temperature-known object is to be placed is the size Y of the measured portion. On the other hand, it is desirable that the distance X from the imaging device satisfies the following expression 16.

Figure 2010265535
…(式16)
Figure 2010265535
... (Formula 16)

このような考察に基づいて、本発明者らは、上記特徴2を導き出した。従って、本実施形態では、温度既知物体は、その大きさが撮像装置の画素数において少なくとも25画素(例えば5×5画素)、望ましくは100画素(例えば10×10画素)以上となるような位置に配置される。換言すれば、温度既知物体は、温度既知物体の被測定部分の大きさをYとし、その撮像装置からの距離をXとした場合、Xは、上記式16を満たすように設定される。更に具体的には、このXは、撮像装置として画素数40万個程度のCCDカメラを使用し、かつ、Yを10mmとした場合、1400mmよりも小さい値に設定される。その結果、本実施形態に係る温度測定方法では、撮像装置の測定誤差を低減させて、温度測定精度を向上させることができる。   Based on such considerations, the present inventors have derived Feature 2 described above. Therefore, in this embodiment, the temperature-known object has a position where the size is at least 25 pixels (for example, 5 × 5 pixels), preferably 100 pixels (for example, 10 × 10 pixels) or more in the number of pixels of the imaging device. Placed in. In other words, for a temperature known object, if the size of the measured part of the temperature known object is Y and the distance from the imaging device is X, X is set to satisfy Equation 16 above. More specifically, X is set to a value smaller than 1400 mm when a CCD camera having about 400,000 pixels is used as the imaging device and Y is 10 mm. As a result, in the temperature measurement method according to the present embodiment, the measurement error of the imaging apparatus can be reduced and the temperature measurement accuracy can be improved.

2−1−3.特徴3
特徴3.温度既知物体は、その放射率が鋼片の放射率に対して前後0.1の範囲となる材質を用いる。
2-1-3. Feature 3
Feature 3. The object whose temperature is known uses a material whose emissivity is in the range of 0.1 to the emissivity of the steel piece.

この特徴3について説明すると、以下の通りである。
本発明の発明者らは、本実施形態の温度測定方法について、計測条件が種々に変わった場合の計測結果、即ち迷光補正後温度の誤差について理論的検討を行なった。
The feature 3 will be described as follows.
The inventors of the present invention theoretically examined the measurement results when the measurement conditions were variously changed, that is, the error in the temperature after stray light correction, with respect to the temperature measurement method of the present embodiment.

検討条件は、長さ12m、高さ2.5mの燃焼炉にて、炉内壁温度1200℃、炉床に置かれた鋼片の温度900℃、鋼片の放射率0.86として、炉内の放射伝熱計算を行ない、上記特徴1及び特徴2を満たす条件下での各面の放射伝熱量及び反射迷光量の理論値を求めた。計算の手法は、甲藤好郎著「伝熱概論」(養賢堂)p.377−p.382に示された手順を用いた。   The examination conditions were as follows: in a combustion furnace having a length of 12 m and a height of 2.5 m, the furnace inner wall temperature was 1200 ° C., the temperature of the steel piece placed on the hearth was 900 ° C., and the emissivity of the steel piece was 0.86. The theoretical value of the amount of radiant heat transfer and the amount of reflected stray light on each surface under the conditions satisfying the above characteristics 1 and 2 was obtained. The calculation method is described by Yoshio Kato, “Introduction to Heat Transfer” (Yokendo) p. 377-p. The procedure shown in 382 was used.

その計算結果に、上述の特徴1で説明した迷光補正計算方法を適用し、温度既知物体の位置を炉幅方向の炉内左壁位置を原点0m点とし、その0m点から右側へ12m点まで2m毎に変化させた場合の迷光補正値を計算した。撮像装置の位置は左側0m点とし、鋼片の位置は炉幅方向の中心、つまり6m点とした。計算結果を図12に示す。図12に示した放射率εは温度既知物体の放射率であり、鋼片の放射率は0.86に固定している。   By applying the stray light correction calculation method described in the above feature 1 to the calculation result, the position of the temperature known object is set to the left wall position in the furnace in the furnace width direction as the origin 0 m point, and from the 0 m point to the right 12 m point The stray light correction value when changed every 2 m was calculated. The position of the imaging device was the left 0 m point, and the position of the steel slab was the center in the furnace width direction, that is, the 6 m point. The calculation results are shown in FIG. The emissivity ε shown in FIG. 12 is the emissivity of an object whose temperature is known, and the emissivity of the steel slab is fixed at 0.86.

図12に示すように、この計算結果によれば、例えば温度既知物体の放射率が鋼片の放射率0.86と等しい場合、温度既知物体の位置がどこであろうとも、鋼片の補正後温度は、鋼片の真の温度900℃に対して、3℃以内の差異に収まる。   As shown in FIG. 12, according to this calculation result, for example, when the emissivity of a known temperature object is equal to the emissivity 0.86 of a steel slab, no matter where the known temperature object is, The temperature falls within a difference of 3 ° C. or less with respect to the true temperature of the billet 900 ° C.

しかし、鋼片と温度既知物体との放射率εに差がある場合は、温度の差異が大きくなることが判る。鋼片の放射率ε=0.86に対して温度既知物体の放射率が0.81〜0.91即ち前後0.05の範囲では、真の温度900℃に対して、±6℃であるが、温度既知物体の放射率が0.76〜0.96即ち前後0.1の範囲では±13℃程度となる。   However, when there is a difference in the emissivity ε between the billet and the temperature known object, it can be seen that the temperature difference becomes large. When the emissivity of an object having a known temperature is in the range of 0.81 to 0.91, that is, about 0.05 to around 0.05 with respect to the emissivity ε = 0.86 of the billet, it is ± 6 ° C with respect to the true temperature of 900 ° C However, the emissivity of an object having a known temperature is about ± 13 ° C. in the range of 0.76 to 0.96, that is, in the range of about 0.1.

実用性を考慮して10℃程度までの誤差を許容すれば、温度既知物体の放射率は、温度や放射率のレベルにより若干異なるが、鋼片放射率の前後0.1程度以内となる材質を選定すべきであり、望ましくは前後0.05程度以内とすれば更に測定誤差を低減させることができる。   If an error up to about 10 ° C is allowed in consideration of practicality, the emissivity of an object with a known temperature varies slightly depending on the temperature and emissivity level, but the material is within about 0.1 before and after the slab emissivity. The measurement error can be further reduced if it is preferably within about 0.05.

一方、上記関連技術では、温度既知物体の輝度によって迷光を補正する方式が採用されている。この関連技術において、鋼片と温度既知物体との位置関係は明示されていないが、実施例として例示された図#においては鋼片の近傍に温度既知物体を置いており、実施形態として両者を近傍に置くことが想定されていると考えられる。   On the other hand, in the related technology, a method of correcting stray light based on the luminance of an object whose temperature is known is adopted. In this related technique, the positional relationship between the steel slab and the known temperature object is not clearly shown, but in the figure # illustrated as an example, the known temperature object is placed near the steel slab, It is thought that it is assumed to be placed in the vicinity.

発明者らの知見によれば、上述のように、例えば鋼片の温度が900℃、炉内壁の温度が1200℃のように、鋼片と炉内壁との温度に大きな差がある場合、炉壁近傍では炉壁からの迷光の影響を強く受ける。しかし、温度既知物体の放射率と鋼片の放射率とが同程度の場合には、その影響は小さくなる。これを図13に示す。図13には、上記図12中の温度既知物体の放射率εが、鋼片と等しい0.86の場合の計算結果と、その値から離れた0.76の場合の計算結果とを示した。つまり、図13において●のプロットは、鋼片と温度既知物体との放射率が同程度の場合の例であり、×のプロットは、温度既知物体の放射率が鋼片と異なる場合の例である。ここでも、鋼片は炉の中心即ち6m点に置いた。   According to the knowledge of the inventors, as described above, when there is a large difference between the temperature of the steel slab and the furnace inner wall, for example, the temperature of the steel slab is 900 ° C. and the temperature of the furnace inner wall is 1200 ° C., the furnace Near the wall, it is strongly affected by stray light from the furnace wall. However, when the emissivity of an object with a known temperature and the emissivity of a steel slab are approximately the same, the effect is reduced. This is shown in FIG. FIG. 13 shows the calculation result when the emissivity ε of the known temperature object in FIG. 12 is 0.86, which is equal to that of the steel slab, and the calculation result when the emissivity ε is 0.76 away from the value. . That is, in FIG. 13, the ● plot is an example in the case where the emissivity of the steel slab and the known temperature object are approximately the same, and the x plot is an example in which the emissivity of the known temperature object is different from that of the steel slab. is there. Again, the steel slab was placed in the center of the furnace, i.e. 6 m.

図13に示すように、放射率が異なる場合は、温度の誤差が大きくなるのみでなく、炉壁近傍と中央との差が大きくなることがわかる。この理由により、上記関連技術では、放射率の規定がないために、明示されていないものの、実施態様として、鋼片の近傍に温度既知物体を置かざるを得なかったものと考えられる。   As shown in FIG. 13, when the emissivity is different, not only the temperature error increases, but also the difference between the vicinity of the furnace wall and the center increases. For this reason, in the related art, the emissivity is not stipulated. Therefore, although it is not clearly shown, it is considered that, as an embodiment, a temperature known object has to be placed in the vicinity of the steel piece.

しかし、本実施形態では、温度既知物体の放射率を規制することにより、図13の●プロットに示される如く、6m点においた鋼片から離れた位置に温度既知物体を置いても誤差の小さい測定が可能である。   However, in this embodiment, by regulating the emissivity of the temperature known object, as shown in the ● plot of FIG. 13, even if the temperature known object is placed at a position away from the steel piece at the 6 m point, the error is small. Measurement is possible.

以上、本発明の第1実施形態に係る温度測定方法が有する特徴1〜3について説明した。この本実施形態に係る温度測定方法は、上記特徴1〜3に加えて、更に、測定精度を維持向上させるために、以下のような特徴4,5をも有する。   The features 1 to 3 included in the temperature measurement method according to the first embodiment of the present invention have been described above. The temperature measurement method according to this embodiment has the following features 4 and 5 in addition to the above features 1 to 3 in order to maintain and improve the measurement accuracy.

特徴4:放射率の経時変化への対処
特徴5:炉内の迷光量分布等から規定される温度既知物体の位置
Feature 4: Dealing with time-dependent changes in emissivity Feature 5: Position of an object with a known temperature defined by the stray light quantity distribution in the furnace

そこで次に、この特徴4,5について説明する。   Next, features 4 and 5 will be described.

2−1−4.特徴4
特徴4:放射率の経時変化への対処
2-1-4. Feature 4
Feature 4: Dealing with changes in emissivity over time

この特徴4について説明すれば、以下の通りである。
温度既知物体として金属保護管付き熱電対を用いた場合は、長期間の使用などによる酸化の影響等によって、温度既知物体の放射率が、若干変化する可能性がある。また、セラミック製保護管付き熱電対を用いた場合では酸化の恐れはないが、煤や炉内ダスト等の付着による放射率変化の可能性は排除できない。そこで、本実施形態に係る温度測定方法では、このような温度既知物体の放射率の経時変化に対して、以下に示す手段により対処することができる。
The feature 4 will be described as follows.
When a thermocouple with a metal protective tube is used as a known temperature object, the emissivity of the known temperature object may change slightly due to the effect of oxidation due to long-term use or the like. Further, when a thermocouple with a ceramic protective tube is used, there is no fear of oxidation, but the possibility of emissivity change due to adhesion of soot and furnace dust cannot be excluded. Therefore, in the temperature measurement method according to the present embodiment, such a change with time of the emissivity of the known temperature object can be dealt with by the following means.

手段1:放射率の経時変化の把握方法
一般に物体表面の放射率を測定するためには迷光の無い条件下でその物体の温度と輝度を測定する必要がある。よって、炉内に設置したままでは放射率の把握は困難である。しかし、炉の操業条件が一定ならば炉内の迷光量分布に変動は無く、温度既知物体からの放射輝度と炉の内壁からの放射輝度の関係は一定と考えられる。この現象を利用し、撮像装置の視野内の炉内壁輝度と温度既知物体輝度との差を長期的に記録し、同一温度条件での傾向管理を行なうことによって放射率の経時変化の有無を把握、管理することができる。例えば、炉内壁輝度と温度既知物体輝度との差の変化が、所定の閾値を超えた場合などに、温度既知物体の放射率が変化したと判断することができる。そして、放射率が変化した場合、温度測定精度を保つために、以下の手段2による対処を採ることができる。
Means 1: Method for grasping change in emissivity with time In general, in order to measure the emissivity on the surface of an object, it is necessary to measure the temperature and luminance of the object under conditions without stray light. Therefore, it is difficult to grasp the emissivity if it is installed in the furnace. However, if the operating conditions of the furnace are constant, the stray light quantity distribution in the furnace does not change, and the relationship between the radiance from an object with a known temperature and the radiance from the inner wall of the furnace is considered to be constant. Using this phenomenon, the difference between the furnace inner wall brightness in the field of view of the imaging device and the temperature known object brightness is recorded over a long period of time, and the presence or absence of emissivity changes with time is grasped by managing the trend under the same temperature conditions. Can be managed. For example, it can be determined that the emissivity of the temperature known object has changed when the change in the difference between the furnace inner wall brightness and the temperature known object brightness exceeds a predetermined threshold. And when emissivity changes, in order to maintain temperature measurement precision, the countermeasure by the following means 2 can be taken.

手段2:放射率の経時変化が生じた場合の対処方法
温度既知物体を新品に交換することが最良の手段である。交換することが不可能であり、かつ、上記手段1の傾向管理データから放射率の変化値が推定できる場合には、以下の方法によって補正してもよい。即ち、上述の特徴1の手段2で導出した迷光量Jを計算する以下の式17(上記式5)において、標準の放射率εの代わりに経時変化後の放射率εを用いた式18により、迷光量Jを計算する。
Mean 2: How to cope with change in emissivity with time. The best means is to replace an object having a known temperature with a new one. When the exchange is impossible and the change value of the emissivity can be estimated from the trend management data of the means 1, the following method may be used for correction. That is, in the following equation 17 (the above equation 5) for calculating the stray light amount J derived by the means 2 of the above feature 1, the equation 18 using the emissivity ε x after change with time instead of the standard emissivity ε. Thus, the amount of stray light J is calculated.

Figure 2010265535
…(式17)
Figure 2010265535
…(式18)
Figure 2010265535
... (Formula 17)
Figure 2010265535
... (Formula 18)

迷光量Jを計算した後は、上記特徴1の手順5項以降を、前述の計算手順に従って計算し、迷光補正後温度を算出する。この方法によって放射率の経時変化に対する補正計算を行なった例を図14に示す。図14に示すように、温度既知物体の放射率が、基準の放射率0.86に対して経時的に上昇した場合、補正後の温度は低下していく。しかしながら、本実施形態に係る温度測定方法によれば、上記の特徴4を用いて計算することにより、正しい温度900℃の出力を得ることができる。   After calculating the stray light amount J, the procedure 5 and subsequent items of the above feature 1 are calculated according to the above-described calculation procedure, and the temperature after the stray light correction is calculated. FIG. 14 shows an example in which the correction calculation for the emissivity change with time is performed by this method. As shown in FIG. 14, when the emissivity of an object having a known temperature increases with time with respect to the reference emissivity of 0.86, the corrected temperature decreases. However, according to the temperature measurement method according to the present embodiment, an output with a correct temperature of 900 ° C. can be obtained by calculating using the above feature 4.

つまり、本実施形態に係る温度測定方法は、この特徴4を有することにより、温度既知物体の放射率の経時変化等による影響を低減させて、長期間の使用に対しても、温度測定精度を維持させることができる。   That is, the temperature measurement method according to the present embodiment has the feature 4 to reduce the influence of the emissivity of the temperature known object over time, etc., and improve the temperature measurement accuracy even for long-term use. Can be maintained.

経時変化後の放射率ε
なお、ここで使用した経時変化後の放射率εは、以下のように導き出すことができる。
上述の通り、手段1では、撮像装置の視野内の炉内壁輝度と温度既知物体輝度との差を長期的に記録する。この際、炉内において放射率の経時変化が比較的安定して変化がほとんど無いとみなされる部位、例えば長期間補修改修を行っていない炉壁の輝度と、温度既知物体輝度との差もあわせて記録する。以下、この部位を「比較部位」ともいう。なお、炉内壁が比較部位である場合、手段1で記録する炉内壁輝度を比較部位の輝度とすることができる。
Emissivity after change over time ε x
It should be noted that the emissivity ε x after time change used here can be derived as follows.
As described above, the means 1 records the difference between the furnace inner wall luminance and the temperature known object luminance in the field of view of the imaging device over a long period of time. At this time, the difference between the brightness of the part of the furnace where the change in emissivity with time is considered to be relatively stable and hardly changed, for example, the brightness of the furnace wall that has not been repaired or repaired for a long time, and the known temperature of the object is also included. Record. Hereinafter, this site is also referred to as “comparison site”. When the furnace inner wall is a comparison part, the furnace inner wall brightness recorded by the means 1 can be set as the brightness of the comparison part.

ここで比較部位の見掛けの輝度をGwとし、温度既知物体輝度をGtとする。つまり、比較部位輝度Gwと温度既知物体輝度Gtとの差ΔG(=Gt−Gw)の変化を長期間記録することになる。なお、撮像装置が計測する「見掛けの輝度G」は、上記式8で表されるので、初期の温度既知物体(Gt)、初期の比較部位(内壁等)(Gw)、長期間経過後の温度既知物体(Gt)、長期間経過後の比較部位(Gw)の見掛け輝度は、それぞれ下記のようになる。 Here, the apparent luminance of the comparison portion is Gw, and the temperature known object luminance is Gt. That is, a change in the difference ΔG (= Gt−Gw) between the comparison site luminance Gw and the temperature-known object luminance Gt is recorded for a long period. Since the “apparent luminance G” measured by the imaging apparatus is expressed by the above equation 8, the initial temperature known object (Gt 1 ), the initial comparison site (inner wall, etc.) (Gw 1 ), and long-term elapsed The apparent luminances of the later known temperature object (Gt 2 ) and the comparison part (Gw 2 ) after a long period of time are as follows.

Figure 2010265535
…(式A1)
Figure 2010265535
... (Formula A1)

この式A1中、Etは、温度既知物体の黒体輝度、Jtは、温度既知物体の迷光量、ε、比較部位の放射率、Ewは、比較部位の黒体輝度、Jwは、比較部位の迷光量である。ここで、比較部位は、放射率の経時変化が比較的安定して変化がほとんど無いとみなされる部位であるため、比較部位の放射率は、期間経過前後においてεで一定となる。また、測定時の温度を一定とすることにより、既知物体の黒体輝度Etも、期間経過前後において変化しない。更に、炉内迷光条件が大きく代わることは少ないため、既知物体の迷光量Jt及び比較部位の迷光量Jwも、期間経過前後において変化しない。 In this formula A1, Et is the black body luminance of the temperature known object, Jt is the stray light amount of the temperature known object, ε w , the emissivity of the comparison part, Ew is the black body luminance of the comparison part, and Jw is the comparison part. Is the amount of stray light. Here, since the comparison site is a site where the change in emissivity with time is relatively stable and considered almost unchanged, the emissivity of the comparison site becomes constant at ε w before and after the elapse of the period. Further, by making the temperature at the time of measurement constant, the black body luminance Et of the known object does not change before and after the lapse of the period. Furthermore, since the in-furnace stray light condition is rarely changed, the stray light amount Jt of the known object and the stray light amount Jw of the comparison part do not change before and after the passage of the period.

この式A1より、初期の輝度差ΔGと、期間経過後の輝度差ΔGとは、以下式A2と式A3とのようになる。 From this equation A1, the initial luminance difference ΔG 1 and the luminance difference ΔG 2 after the elapse of the period are expressed by the following equations A2 and A3.

Figure 2010265535
…(式A2)
Figure 2010265535
…(式A3)
Figure 2010265535
... (Formula A2)
Figure 2010265535
... (Formula A3)

よって、輝度差ΔGの経時変化量(ΔG−ΔG)は、下記式A4のように計算できる。 Therefore, the temporal change amount (ΔG 2 −ΔG 1 ) of the luminance difference ΔG can be calculated as in the following formula A4.

Figure 2010265535
…(式A4)
Figure 2010265535
... (Formula A4)

この式A4より、温度既知物体の放射率の変化量(ε−ε)は、見掛け輝度差の経時変化量(ΔG−ΔG)に比例することが判る。 From this formula A4, it can be seen that the amount of change in emissivity (ε x −ε) of an object whose temperature is known is proportional to the amount of change in apparent luminance over time (ΔG 2 −ΔG 1 ).

ここで、(ε−ε)と(ΔG−ΔG)との比例定数をK(=Et−Jt)とすると、この比例定数Kは、以下のように求めることができる。 Here, if the proportionality constant between (ε x −ε) and (ΔG 2 −ΔG 1 ) is K (= Et−Jt), the proportionality constant K can be obtained as follows.

Etは、温度既知物体の黒体輝度であるため、既知の温度値から、上記式3により計算することができる。一方、Jtは、温度既知物体の受ける迷光量であるため、上記式4と式5により、撮像装置の出力Lから算出することができる。従って、これらの測定及び計算を予め行うことにより、比例定数K(=Et−Jt)を求めることができる。また、式A4は、下記式A5のように計算できる。   Since Et is the black body luminance of an object whose temperature is known, it can be calculated from the known temperature value according to the above Equation 3. On the other hand, Jt is the amount of stray light received by an object whose temperature is known, and therefore can be calculated from the output L of the imaging apparatus using the above equations 4 and 5. Therefore, the proportionality constant K (= Et−Jt) can be obtained by performing these measurements and calculations in advance. Further, the equation A4 can be calculated as the following equation A5.

Figure 2010265535
…(式A5)
Figure 2010265535
... (Formula A5)

よって、この式A5に、算出した比例定数Kと、見掛け輝度差の経時変化量(ΔG−ΔG)とを代入することにより、経時変化後の温度既知物体の放射率εを求めることができる。なお、長期間経過後の比較計算は、比例定数Kを算出した炉内条件で行うので、EtとJtは変わらないものとすることができ、予め算出した比例定数Kを、例えば温度既知物体を交換するまで使用することが可能である。 Therefore, by substituting the calculated proportionality constant K and the temporal change amount of the apparent luminance difference (ΔG 2 −ΔG 1 ) into the equation A5, the emissivity ε x of the temperature known object after the temporal change is obtained. Can do. In addition, since the comparison calculation after a long period of time is performed under the in-furnace condition for which the proportional constant K is calculated, Et and Jt can be kept unchanged. It can be used until it is exchanged.

なお、この経時変化後の温度既知物体の放射率εを計算は、炉内の状況(温度および迷光量)が同等の条件であるデータを用いて行われる必要がある。よって、測定して記録した長期間のデータのうちの既知温度計温度及び比較部位(炉壁内面等)の温度が初期とほぼ同等であり、かつ、炉の操業条件(炉内迷光条件)がほぼ同一である時間帯のデータを多数抽出し、その平均値を用いて、放射率εを計算することが望ましい。また、データの分散から統計的手法によって結果の確かさの検定を行うことも可能である。 Note that the emissivity ε x of the temperature-known object after the change with time needs to be calculated using data in which the conditions in the furnace (temperature and stray light amount) are equivalent. Therefore, of the long-term data measured and recorded, the known thermometer temperature and the temperature of the comparison site (furnace wall inner surface, etc.) are almost the same as the initial stage, and the furnace operating conditions (furnace stray light conditions) are It is desirable to extract a large number of data in time zones that are substantially the same, and calculate the emissivity ε x using the average value. It is also possible to test the certainty of the results by statistical methods based on the variance of the data.

2−1−5.特徴5
特徴5:炉内の迷光量分布等から規定される温度既知物体の位置
2-1-5. Feature 5
Feature 5: Position of an object with a known temperature defined by the stray light quantity distribution in the furnace

この特徴5について説明すれば、以下の通りである。
上記の如く、本実施形態では、炉内ガス等による反射・吸収が起こらない波長を使用するなどにより、温度既知物体は鋼片の近傍に配置される必要はないが、この波長においても、炉内の迷光は位置による分布がある。そこで、本実施形態に係る温度測定方法では、測定精度を更に高めるために、温度既知物体は、鋼片位置の迷光量と同等の迷光量となる位置に置く。迷光分布等による温度既知物体の位置の制約は、次の3つの条件によって規定される。
The feature 5 will be described as follows.
As described above, in this embodiment, the object whose temperature is known does not need to be arranged in the vicinity of the steel slab by using a wavelength that does not cause reflection or absorption by the gas in the furnace or the like. The stray light inside has a distribution according to the position. Therefore, in the temperature measurement method according to the present embodiment, the temperature known object is placed at a position where the stray light amount is equivalent to the stray light amount at the steel piece position in order to further increase the measurement accuracy. The restriction of the position of the temperature known object due to the stray light distribution or the like is defined by the following three conditions.

条件1:炉内迷光分布上、鋼片の位置と迷光量がほぼ同一となる位置
条件2:鋼片の測定表面に対する角度が、鋼片の放射率が変化しない角度以上となる位置
条件3:鋼片との間に火炎を挟まない位置
Condition 1: Position where the stray light amount is substantially the same as the position of the steel slab in the distribution of stray light in the furnace Condition 2: Position where the angle of the steel slab with respect to the measurement surface is not less than the angle at which the emissivity of the steel slab does not change Condition 3: Position where no flame is caught between the steel pieces

以下、それぞれの条件について述べる。   Each condition will be described below.

条件1:炉内迷光分布上、鋼片の位置と迷光量がほぼ同一となる位置
炉の内壁に温度分布がある場合、炉内壁近傍では、近くの炉内壁の温度の影響を強く受けるため、迷光量が炉内の一般部分とは異なる場合がある。一部の炉内壁温度が異なる場合について、発明者らのデータに基づいて、迷光量を算出した結果を図15に示す。炉内壁温度1200℃に保持した炉において、一部の炉内壁を1100℃としたときの迷光分布である。図15の横軸は1100℃の炉壁からの距離である。炉内壁より0.25m未満の領域における迷光量は、他の位置の迷光量と著しく異なる。そこで、本実施形態に係る温度測定方法では、温度既知物体を炉内壁から0.25m以上離れた位置に配置することにより、炉内壁の温度分布による炉内迷光分布による影響を低減して、温度測定精度を更に向上させることができる。
Condition 1: A position where the stray light amount is almost the same as the position of the steel piece in the stray light distribution in the furnace. When there is a temperature distribution on the inner wall of the furnace, the vicinity of the inner wall of the furnace is strongly affected by the temperature of the nearby inner wall of the furnace. The amount of stray light may be different from the general part in the furnace. FIG. 15 shows the result of calculating the stray light amount based on the data of the inventors when some of the furnace wall temperatures are different. This is the stray light distribution when a part of the inner walls of the furnace is 1100 ° C. in a furnace maintained at a furnace inner wall temperature of 1200 ° C. The horizontal axis in FIG. 15 is the distance from the furnace wall at 1100 ° C. The amount of stray light in an area less than 0.25 m from the furnace inner wall is significantly different from the amount of stray light at other positions. Therefore, in the temperature measurement method according to the present embodiment, the influence of the stray light distribution in the furnace due to the temperature distribution of the furnace inner wall is reduced by arranging the temperature known object at a position separated by 0.25 m or more from the furnace inner wall, Measurement accuracy can be further improved.

条件2:鋼片の測定表面に対する角度が、鋼片の放射率が変化しない角度以上となる位置
一般的には、物質によっては、表面の放射率が、放射方向によって異なる場合がある。これは例えば化学工学便覧改訂3版の図2.81に例示されている。一方、本実施形態に係る温度測定方法では、温度既知物体と鋼片とを撮像装置の同一視野内に置いて、輝度の比較によって補正計算を行なう。従って、鋼片の放射率が温度既知物体の放射率に対して変化しないよう、鋼片の測定表面に対する角度が、放射率が変化しない範囲の角度となる位置に、温度既知物体を配置して両者を撮像装置の視野内に収めなければならない。
Condition 2: The position where the angle of the steel slab with respect to the measurement surface is equal to or greater than the angle at which the emissivity of the steel slab does not change. Generally, depending on the substance, the surface emissivity may vary depending on the radiation direction. This is illustrated, for example, in Figure 2.81 of the Chemical Engineering Handbook 3rd edition. On the other hand, in the temperature measurement method according to this embodiment, a temperature-known object and a steel piece are placed in the same field of view of the imaging apparatus, and correction calculation is performed by comparing the luminance. Therefore, in order to prevent the emissivity of the billet from changing with respect to the emissivity of the object with known temperature, the known temperature object is placed at a position where the angle of the billet with respect to the measurement surface is within the range where the emissivity does not change. Both must be within the field of view of the imaging device.

このような問題点に想到した発明者らは、鋼片(鋼材)を用い、種々の角度に温度既知物体を配置して、鋼片の温度測定を上述の方法で行い、誤差の大きさから、角度の限界を判定した。その結果、図16に示す如く、この角度は、13度以上にすることが必要であるとの結論が得られた。   The inventors who have come up with such problems use steel slabs (steel materials), place temperature-known objects at various angles, measure the temperature of the steel slabs by the method described above, and determine the size of the error. The angle limit was determined. As a result, as shown in FIG. 16, it was concluded that this angle should be 13 degrees or more.

そこで、本実施形態に係る温度測定方法では、鋼片の測定表面に対する角度が13度超過となる位置に、温度既知物体を配置することにより、鋼片の放射率の変化による温度測定への影響を低減させて、温度測定精度を更に向上させることができる。   Therefore, in the temperature measurement method according to the present embodiment, by placing a temperature known object at a position where the angle with respect to the measurement surface of the steel slab exceeds 13 degrees, the influence on the temperature measurement due to the change in the emissivity of the steel slab. The temperature measurement accuracy can be further improved.

条件3:鋼片との間に火炎を挟まない位置
本実施形態では、燃焼ガス中の熱放射ガスである二酸化炭素と水蒸気の放射スペクトルを避けた単色光例えば波長1μmの放射を計測するので、全波長放射測定型の温度計に較べて、火炎の影響は受けにくい。しかし、火炎には熱放射性のフリーラジカル等が含まれるので、鋼片との間に火炎が介在すると迷光補正誤差が生ずる可能性がある。そこで、本実施形態に係る温度測定方法では、鋼片と温度既知物体及び撮像装置との間に火炎を挟まない位置関係を保持することにより、火炎による影響を低減させる。この位置関係は、本技術を適用する炉の鋼片と火炎との位置関係により規定される。具体的には、図17に示すように、被測定点(鋼片)から火炎の端までの水平距離をX、被測定点から火炎下端までの高さをY、被測定点から温度既知物体までの水平距離をX、高さをYとするとき、温度既知物体の位置は、下記式19を満たすように設定される。
Condition 3: Position where no flame is sandwiched between the steel pieces In this embodiment, since monochromatic light, for example, radiation having a wavelength of 1 μm, which avoids the radiation spectrum of carbon dioxide and water vapor, which are thermal radiation gases in the combustion gas, is measured, Compared to a full-wavelength radiation type thermometer, it is less susceptible to flames. However, since the flame contains heat-radiating free radicals or the like, stray light correction errors may occur if the flame is interposed between the steel pieces. Therefore, in the temperature measurement method according to the present embodiment, the influence of the flame is reduced by maintaining a positional relationship in which the flame is not sandwiched between the steel piece, the known temperature object, and the imaging device. This positional relationship is defined by the positional relationship between the slab of the furnace to which the present technology is applied and the flame. Specifically, as shown in FIG. 17, the horizontal distance from the measurement point (steel) to the end of the flame is X 1 , the height from the measurement point to the flame bottom is Y 1 , and the temperature from the measurement point to the temperature. When the horizontal distance to the known object is X 0 and the height is Y 0 , the position of the temperature known object is set so as to satisfy the following Expression 19.

Figure 2010265535
…(式19)
Figure 2010265535
... (Formula 19)

以上、条件1〜3を総合し、炉内の迷光分布等によって規定される、温度既知物体の位置は、下記の様に示される。   As described above, the position of the temperature known object, which is defined by the stray light distribution in the furnace, by combining the conditions 1 to 3, is shown as follows.

つまり、この位置は、
条件1:炉の内壁からの距離が0.25m以上であり、
条件2:被測定点と温度既知物体とのなす角度が、被測定点の表面に対して13度以上であり、
条件3:被測定点から火炎の端までの水平距離をX、被測定点から火炎までの高さをY、被測定点から温度既知物体までの水平距離をX、高さをYとするとき上記式19を満たすように設定される。
In other words, this position is
Condition 1: The distance from the inner wall of the furnace is 0.25 m or more,
Condition 2: The angle formed between the measured point and the temperature known object is 13 degrees or more with respect to the surface of the measured point,
Condition 3: The horizontal distance from the measured point to the end of the flame is X 1 , the height from the measured point to the flame is Y 1 , the horizontal distance from the measured point to the temperature known object is X 0 , and the height is Y When it is set to 0 , it is set so as to satisfy the above equation 19.

この温度既知物体の位置を例示すれば、図17の斜線範囲である。本実施形態に係る温度測定方法は、この範囲内に温度既知物体を配置することにより、鋼片の温度測定精度を更に向上させることができる。   An example of the position of this temperature known object is the shaded area in FIG. The temperature measurement method according to the present embodiment can further improve the temperature measurement accuracy of the steel slab by arranging the temperature known object within this range.

以上、本発明の第1実施形態で使用される温度測定方法について説明した。
次に、このような方法を実際に実行する本実施形態に係る温度測定装置例について説明する。
The temperature measurement method used in the first embodiment of the present invention has been described above.
Next, an example of a temperature measuring apparatus according to the present embodiment that actually executes such a method will be described.

2−3.第1実施形態で使用される温度測定装置例
図17に示すように、温度測定装置100は、加熱炉1内に配置された鋼片Fの温度を測定する。図17では、加熱炉1として、バーナ2(リジェネバーナ、サイドバーナ、ルーフバーナ、軸流バーナ等の様々なバーナの例。)によって加熱を行う炉を例示しているが、本実施形態に係る温度測定装置100を適用可能な加熱炉1は、この例に限定されるものではない。なお、上記本発明の第1実施形態に温度測定装置100を使用する場合、撮像装置110及び温度既知物体120は、炉側壁又は炉天井から挿入等することが望ましい。つまり、この場合、図17に示す横方向が炉幅方向に相当することになる。
2-3. Example of Temperature Measuring Device Used in First Embodiment As shown in FIG. 17, the temperature measuring device 100 measures the temperature of the steel slab F arranged in the heating furnace 1. In FIG. 17, the heating furnace 1 is exemplified by a furnace that performs heating with a burner 2 (an example of various burners such as a regenerative burner, a side burner, a roof burner, and an axial flow burner). The heating furnace 1 to which the measuring apparatus 100 can be applied is not limited to this example. When the temperature measuring device 100 is used in the first embodiment of the present invention, it is desirable to insert the imaging device 110 and the temperature known object 120 from the furnace side wall or the furnace ceiling. That is, in this case, the horizontal direction shown in FIG. 17 corresponds to the furnace width direction.

温度測定装置100は、図17に示すように、撮像装置110と、温度既知物体120と、演算部130と、表示部141と、記憶部142とを有する。   As shown in FIG. 17, the temperature measurement device 100 includes an imaging device 110, a temperature known object 120, a calculation unit 130, a display unit 141, and a storage unit 142.

撮像装置110は、輝度計測部の一例であって、鋼片Fと温度既知物体120とを同一視野内に収めて撮像することが可能なように配置される。図17では、撮像装置110が加熱炉1内に挿入された場合を示しているが、この場合、撮像装置110は、耐熱構造を有する。また、撮像装置110は、加熱炉1内部を撮像可能であればよいので、例えば、加熱炉1に耐熱ガラスなどにより窓を設けて、撮像装置110を加熱炉1の外部に配置することももちろん可能である。   The imaging device 110 is an example of a luminance measurement unit, and is arranged so that the steel piece F and the temperature-known object 120 can be captured in the same visual field. Although FIG. 17 shows a case where the imaging device 110 is inserted into the heating furnace 1, in this case, the imaging device 110 has a heat resistant structure. The imaging device 110 only needs to be able to image the inside of the heating furnace 1. For example, the imaging device 110 may be disposed outside the heating furnace 1 by providing a window in the heating furnace 1 with heat-resistant glass or the like. Is possible.

また、撮像装置110は、例えば、上記特徴1を満たすように、所定の波長の輝度を撮像可能なように波長選択フィルタ等(図示せず)を有する。この波長選択フィルタは、波長選択部の一例であって、所定の波長の光を透過する。この波長選択部としては、波長選択フィルタに限定されるものではない。例えば、撮像装置110が、撮像可能な全波長帯域(又は所定の波長帯域)の輝度を撮像し、画像解析部131が、所定の波長の光のみを抽出することも可能である。この場合、画像解析部131が波長選択部を兼ねることになる。また、撮像装置110の撮像素子として、所定の波長の単色輝度のみを撮像するような素子を使用することも可能である。この場合、撮像装置110が波長選択部を兼ねることになる。   In addition, the imaging device 110 includes, for example, a wavelength selection filter (not shown) so as to be able to capture the luminance of a predetermined wavelength so as to satisfy the above feature 1. This wavelength selection filter is an example of a wavelength selection unit, and transmits light of a predetermined wavelength. The wavelength selection unit is not limited to the wavelength selection filter. For example, the imaging device 110 can capture the luminance of all wavelength bands (or a predetermined wavelength band) that can be imaged, and the image analysis unit 131 can extract only light of a predetermined wavelength. In this case, the image analysis unit 131 also serves as a wavelength selection unit. In addition, as an image pickup element of the image pickup apparatus 110, an element that picks up only a single color luminance of a predetermined wavelength can be used. In this case, the imaging device 110 also serves as a wavelength selection unit.

このような撮像装置110としては、例えば、CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(相補性金属酸化膜半導体)などのイメージセンサを使用したカメラを使用することができが、例えば、IP(イメージングプレート)などのように、撮像画像中の輝度値を蓄積することが可能な構成であればどのような構成であってもよい。そして、このような撮像装置110からは、撮像画像中の各画素に受光された輝度値が、電気信号として出力される。   As such an imaging device 110, for example, a camera using an image sensor such as a charge coupled device (CCD) or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) can be used. For example, an IP (imaging plate) can be used. As long as the luminance value in the captured image can be accumulated, any configuration may be used. And from such an imaging device 110, the luminance value received by each pixel in the captured image is output as an electrical signal.

一方、温度既知物体120は、上記特徴1、特徴2及び特徴5を満たす位置に配置され、例えば、保護管と、その保護管内部に挿入された温度計とを有する。保護管としては、例えば、上記特徴3で規定した放射率を満たす材質で構成される。金属材が鋼片Fの場合、このような材質としては、例えば、アルミナ、アルミナ・シリカ系、シリコンカーバイド、石英等のセラミックス材料や、インコネル、ハステロイ、ステンレス等の金属材料が挙げられる。また、温度計としては、例えば、熱電対温度計や抵抗温度計などの接触式温度計を使用することができる。熱電対温度計としては、例えば、白金−白金ロジウム熱電対などが挙げられ、抵抗温度計としては、例えば、白金抵抗温度計などが挙げられる。しかしながら、これらの温度計は、加熱炉1の温度や測定したい温度帯域に併せて適宜変更される。この温度既知物体120の温度は、演算部130(迷光計算部22)に出力される。   On the other hand, the temperature-known object 120 is disposed at a position satisfying the above-described features 1, 2, and 5, and includes, for example, a protective tube and a thermometer inserted inside the protective tube. The protective tube is made of, for example, a material that satisfies the emissivity defined in the above feature 3. When the metal material is a steel slab F, examples of such a material include ceramic materials such as alumina, alumina / silica, silicon carbide, and quartz, and metal materials such as Inconel, Hastelloy, and stainless steel. Moreover, as a thermometer, contact-type thermometers, such as a thermocouple thermometer and a resistance thermometer, can be used, for example. Examples of the thermocouple thermometer include a platinum-platinum rhodium thermocouple, and examples of the resistance thermometer include a platinum resistance thermometer. However, these thermometers are appropriately changed according to the temperature of the heating furnace 1 and the temperature band to be measured. The temperature of the known temperature object 120 is output to the calculation unit 130 (stray light calculation unit 22).

演算部130は、撮像装置110による撮像画像を解析して、鋼片Fの単色輝度から、鋼片Fの温度を算出する。その際、演算部130は、この温度を上述の通り迷光補正する。そのために、演算部130は、図17に示すように、画像解析部131と、迷光算出部132と、迷光補正部133と、温度算出部134と、放射率変更部135と、記憶部136とを有する。   The calculation unit 130 analyzes the image captured by the imaging device 110 and calculates the temperature of the steel slab F from the monochromatic luminance of the steel slab F. At that time, the calculation unit 130 corrects this temperature as described above. Therefore, as shown in FIG. 17, the calculation unit 130 includes an image analysis unit 131, a stray light calculation unit 132, a stray light correction unit 133, a temperature calculation unit 134, an emissivity change unit 135, and a storage unit 136. Have

画像解析部131は、撮像装置110が撮像した撮像画像(単波長の輝度値を含む画像)を解析し、温度既知物体120の輝度値に相当する出力値と、鋼片Fの輝度値に相当する出力値とを算出する。そして、画像解析部131は、それぞれ温度既知物体120に対する出力値を、迷光算出部132に出力し、鋼片Fの輝度値に対する出力値を、迷光補正部133に出力する。この際、画像解析部131は、温度既知物体120が上記特徴1及び特徴2を有する位置に配置されるため、複数の画素の平均値から温度既知物体120の輝度値に相当する出力値を算出することができ、同様に、鋼片Fに対しても平均値を使用することができる。従って、温度の算出精度誤差を低減することができる。   The image analysis unit 131 analyzes a captured image (an image including a luminance value of a single wavelength) captured by the imaging device 110 and corresponds to an output value corresponding to the luminance value of the temperature known object 120 and a luminance value of the steel slab F. Output value to be calculated. Then, each of the image analysis units 131 outputs an output value for the temperature known object 120 to the stray light calculation unit 132, and outputs an output value for the brightness value of the steel piece F to the stray light correction unit 133. At this time, the image analysis unit 131 calculates the output value corresponding to the luminance value of the temperature known object 120 from the average value of a plurality of pixels, because the temperature known object 120 is arranged at the position having the characteristics 1 and 2. Similarly, an average value can be used for the steel slab F. Therefore, temperature calculation accuracy errors can be reduced.

迷光算出部132は、温度既知物体120の輝度値に相当する出力値に基づいて、上記特徴1の手順2〜手順4を実行し、迷光量Jを算出する。なお、手順1は、既に処理されており、上記式1及び式2等は、既に迷光算出部132に記録されており、迷光算出部132は、記録している式1及び式2を使用して、手順2〜手順4を実行する。   The stray light calculation unit 132 calculates the stray light amount J by executing the procedure 2 to the procedure 4 of the feature 1 based on the output value corresponding to the luminance value of the temperature known object 120. Note that the procedure 1 has already been processed, and the above formulas 1 and 2 are already recorded in the stray light calculation unit 132. The stray light calculation unit 132 uses the recorded formulas 1 and 2. Then, Step 2 to Step 4 are executed.

迷光補正部133は、温度既知物体120の輝度値に相当する出力値と、迷光算出部132が算出した迷光量Jとに基づいて、上記特徴1の手順5及び手順6を実行して迷光補正し、鋼片Fの黒体輝度を算出する。   The stray light correction unit 133 executes Step 5 and Step 6 of the above feature 1 based on the output value corresponding to the luminance value of the temperature-known object 120 and the stray light amount J calculated by the stray light calculation unit 132 to correct stray light. Then, the black body luminance of the steel slab F is calculated.

温度算出部134は、迷光補正部133が算出した鋼片Fの黒体輝度に基づいて、上記特徴1の手順7を実行して、迷光補正した鋼片Fの温度を算出する。そして、この算出結果は、表示部141に表示されたり、記憶部142に記録される。なお、表示部141は、例えば、ブラウン管(CRT:Cathode Ray Tube)・液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)・プラズマディスプレイ(PDP:Plasma Display Panel)・電界放出ディスプレイ(FED:Field Emission Display)・有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ(有機EL、OELD:Organic Electroluminescence Display)・ビデオプロジェクタなどが使用可能である。   Based on the black body luminance of the steel piece F calculated by the stray light correction unit 133, the temperature calculation unit 134 calculates the temperature of the steel piece F that has been subjected to stray light correction by executing the procedure 7 of the above feature 1. The calculation result is displayed on the display unit 141 or recorded in the storage unit 142. The display unit 141 includes, for example, a cathode ray tube (CRT), a liquid crystal display (LCD), a plasma display (PDP), a field emission display (FED), and an organic display. An electroluminescence display (organic EL, OELD: Organic Electroluminescence Display), a video projector, or the like can be used.

一方、画像解析部131は、更に加熱炉1の炉内壁の輝度に相当する出力値を抽出して、放射率変更部135に出力する。そして、放射率変更部135は、この出力値から、炉内壁輝度を算出し、炉内壁輝度と温度既知物体輝度との差を記憶部136に記録する。放射率変更部135及び記憶部136は、これらの情報を使用して上記特徴4を実行し、迷光算出部132が使用する温度既知物体120の放射輝度を適宜更新する。   On the other hand, the image analysis unit 131 further extracts an output value corresponding to the brightness of the furnace inner wall of the heating furnace 1 and outputs it to the emissivity changing unit 135. Then, the emissivity changing unit 135 calculates the furnace inner wall luminance from the output value, and records the difference between the furnace inner wall luminance and the temperature known object luminance in the storage unit 136. The emissivity changing unit 135 and the storage unit 136 execute the above feature 4 by using these pieces of information, and appropriately update the radiance of the temperature known object 120 used by the stray light calculation unit 132.

なお、演算部130は、例えば、汎用又は専用のコンピュータで構成されてもよい。そして、このコンピュータに上記各構成の機能を実現させるプログラムを実行させることにより、演算部130を構成することができる。なお、コンピュータは、CPU(Central Processing Unit)と、HDD(Hard Disk Drive)・ROM(Read Only Memory)・RAM(Random Access Memory)等の記録装置と、LAN(Local Area Network)・インターネット等のネットワークに接続された通信装置と、マウス・キーボード等の入力装置と、フレキシブルディスク等の磁気ディスク、各種のCD(Compact Disc)・MO(Magneto Optical)ディスク・DVD(Digital Versatile Disc)等の光ディスク、半導体メモリ等のリムーバブル記憶媒体等を読み書きするドライブと、モニタなどの表示装置・スピーカやヘッドホンなどの音声出力装置などの出力装置等と、を有してもよい。そして、このコンピュータは、記録装置・リムーバブル記憶媒体に記録されたプログラム、又はネットワークを介して取得したプログラムを実行することにより、演算部130の各構成の機能を実現することができる。   Note that the arithmetic unit 130 may be configured by, for example, a general-purpose or dedicated computer. The computing unit 130 can be configured by causing the computer to execute a program that realizes the functions of the above-described configurations. The computer includes a CPU (Central Processing Unit), a recording device such as an HDD (Hard Disk Drive), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and a LAN (Local Area Network). Communication devices connected to the computer, input devices such as a mouse / keyboard, magnetic disks such as flexible disks, optical disks such as various CDs (Compact Discs), MOs (Magneto Optical) disks, DVDs (Digital Versatile Discs), and semiconductors Drives that read and write to removable storage media such as memory, display devices such as monitors, speakers, headphones, etc. And an output device such as an audio output device. And this computer can implement | achieve the function of each structure of the calculating part 130 by running the program recorded on the recording device and the removable storage medium, or the program acquired via the network.

2−4.第1実施形態で使用される温度測定装置による測定例
次に、本発明の第1実施形態に係る温度測定方法及び温度測定装置により、金属材として、燃焼炉(加熱炉1の一例)内に配置された鋼片F表面温度を測定した例を示す。ここで使用した燃焼炉は、長さ8m(上記加熱炉1の場合の炉幅方向に相当)、幅2m、高さ2mであり、LNG(Liquefied Natural Gas)により鋼片Fを加熱する。鋼片Fは、およそ5m、厚み50mmである。撮像装置110は、画素38万個のCCDカメラを用いた。CCDカメラは波長フィルター機能を有しており、この波長フィルター機能により、波長1.0±0.2μmの単波長の放射光を測定した。なお、この際、波長フィルター機能は、±0.2μm程度の幅を有しているため、撮像装置110は、実際には波長0.8〜1.2μの放射光のみを計測することになるが、この程度の幅の波長は、実用上及び工業上、単波長とみなすことができる。従って、撮像装置110は、厳密な単波長光を撮像する必要はなく、工業的に単波長とみなせる程度の波長の光を撮像すればよい。
2-4. Example of Measurement Using Temperature Measuring Device Used in First Embodiment Next, in the combustion furnace (an example of the heating furnace 1) as a metal material by the temperature measuring method and the temperature measuring device according to the first embodiment of the present invention. The example which measured the arranged steel slab F surface temperature is shown. The combustion furnace used here has a length of 8 m (corresponding to the furnace width direction in the case of the heating furnace 1), a width of 2 m, and a height of 2 m, and the steel slab F is heated by LNG (Liquid Natural Gas). The steel piece F is approximately 5 m and has a thickness of 50 mm. The imaging device 110 used a CCD camera with 380,000 pixels. The CCD camera has a wavelength filter function, and using this wavelength filter function, single-wavelength radiation having a wavelength of 1.0 ± 0.2 μm was measured. At this time, since the wavelength filter function has a width of about ± 0.2 μm, the imaging device 110 actually measures only the radiated light having a wavelength of 0.8 to 1.2 μm. However, a wavelength having such a width can be regarded as a single wavelength for practical use and industrial use. Therefore, the imaging device 110 does not need to capture strict single-wavelength light, and only needs to capture light having a wavelength that can be regarded as an industrially single wavelength.

放射温度計検定業者に依頼して温度計検定用黒体炉の温度とCCDカメラの出力値との関係を検定した。検定温度範囲は900℃から1250℃である。得られた検定データを用いて、最小自乗法による当てはめ計算を行ない、上記迷光補正計算手順の中の撮像装置110の特性式20(上記式2)の具体的な形として、下記式21を得た。   A radiation thermometer tester was commissioned to test the relationship between the temperature of the thermometer test blackbody furnace and the output value of the CCD camera. The verification temperature range is 900 ° C to 1250 ° C. Using the obtained test data, fitting calculation is performed by the method of least squares, and the following expression 21 is obtained as a specific form of the characteristic expression 20 (the above expression 2) of the imaging device 110 in the stray light correction calculation procedure. It was.

Figure 2010265535
…(式20)
Figure 2010265535
…(式21)
Figure 2010265535
... (Formula 20)
Figure 2010265535
... (Formula 21)

ここで、GはCCDカメラのゲイン設定値、SSはシャッター速度設定値、LはCCDカメラの出力であり、また、Eは黒体炉の温度に対応する輝度であって、検定を行なった温度、900℃、1000℃、1100℃、1200℃、1250℃のそれぞれについて、上記で説明したPlanckの式で計算される値である。具体的な計算方法としては、Eを従属変数とし、G、SS、及びLを独立変数として非線形最小自乗法によって、式の中の5個の係数を決定した。この特性式は、本実施例で用いたCCDカメラに特有のものであり、CCDカメラの機種が異なる場合や、CCDカメラ以外の撮像装置110を用いる場合には、個別に作成しなければならない。   Here, G is the gain setting value of the CCD camera, SS is the shutter speed setting value, L is the output of the CCD camera, E is the luminance corresponding to the temperature of the black body furnace, and the temperature at which the test was performed , 900 ° C., 1000 ° C., 1100 ° C., 1200 ° C., and 1250 ° C., the values calculated by the Planck equation described above. As a specific calculation method, five coefficients in the equation were determined by a nonlinear least square method with E as a dependent variable and G, SS, and L as independent variables. This characteristic formula is specific to the CCD camera used in this embodiment, and must be created individually when the CCD camera model is different or when the imaging device 110 other than the CCD camera is used.

CCDカメラは、図18に示すように、炉の側壁に開口した測定口から斜め下方に向けて挿入した。鋼片Fの最も遠方の測定点(位置1)からカメラまでの水平距離は6m、鋼片Fの置かれた水平面からCCDカメラまでの高さは1.6mである。これは、CCDカメラの先端と、鋼片Fの最も遠方の測定点(位置1)を結ぶ線上に火炎が入らない位置関係になっている。CCDカメラの中心線は、鋼片Fの中央(位置2)に向けてあり、具体的には伏角21度である。この伏角は、鋼片F表面全体即ち位置1から位置3までをカメラの視野におさめるために選択したものであり、炉の形と鋼材が置かれる位置を考慮して適宜決定すればよい。このように鋼片F表面全体を視野内におさめることにより、温度測定装置100は、鋼片Fの表面全体の温度分布を測定することが可能である。   As shown in FIG. 18, the CCD camera was inserted obliquely downward from the measurement port opened in the side wall of the furnace. The horizontal distance from the farthest measurement point (position 1) of the billet F to the camera is 6 m, and the height from the horizontal plane where the billet F is placed to the CCD camera is 1.6 m. This is a positional relationship in which no flame enters a line connecting the tip of the CCD camera and the farthest measurement point (position 1) of the steel piece F. The center line of the CCD camera is directed toward the center (position 2) of the steel slab F, specifically, the depression angle is 21 degrees. This dip angle is selected in order to keep the entire surface of the steel slab F, that is, from position 1 to position 3 in the field of view of the camera, and may be appropriately determined in consideration of the shape of the furnace and the position where the steel material is placed. Thus, the temperature measuring device 100 can measure the temperature distribution of the entire surface of the steel slab F by keeping the entire surface of the steel slab F within the field of view.

温度既知物体120は、保護管付き熱電対を用い、外径は17mmである。この保護管付き熱電対は、CCDカメラ先端から0.2m下の位置に水平に挿入し、炉壁の内面から炉内側に0.3m突き出して、先端部分がCCDカメラの視野内に入っている。CCDカメラの視野内に入る位置関係であれば、必ずしも水平に挿入する必要はなく、炉の構造によっては天井に開口して垂直に挿入する方が強度面で有利な場合もある。この熱電対は温度既知物体として働くものであるので、外側を覆う保護管は放射率が、既知のものでなければならない。本実施例では放射率0.85のアルミナ・シリカ系セラミック保護管を用いた。   The temperature known object 120 uses a thermocouple with a protective tube and has an outer diameter of 17 mm. This thermocouple with a protective tube is inserted horizontally at a position 0.2 m below the CCD camera tip, protrudes 0.3 m from the inner surface of the furnace wall into the furnace, and the tip is within the field of view of the CCD camera. . If the positional relationship is within the visual field of the CCD camera, it is not always necessary to insert it horizontally. Depending on the structure of the furnace, it may be advantageous in terms of strength to open the ceiling and insert it vertically. Since this thermocouple works as an object having a known temperature, the protective tube covering the outside must have a known emissivity. In this embodiment, an alumina / silica ceramic protective tube having an emissivity of 0.85 was used.

この実施例では、鋼片Fの放射率は0.86であったので、上記熱電対保護管の放射率とほぼ同一であるが、上記特徴3を満たす範囲内であれば、放射率が異なっていてもよい。熱電対の種類は、JISB型熱電対を使用した。熱電対の種類は使用する温度によって適宜選択すればよい。また、熱電対でなく他の温度センサー、例えば白金抵抗温度計等を使用してもよい。   In this example, since the emissivity of the steel slab F was 0.86, it is almost the same as the emissivity of the thermocouple protective tube, but the emissivity is different as long as it is within the range satisfying the above feature 3. It may be. The type of thermocouple used was a JISB type thermocouple. The type of thermocouple may be appropriately selected depending on the temperature used. Further, instead of the thermocouple, another temperature sensor such as a platinum resistance thermometer may be used.

CCDカメラの視野角は左右60度上下45度と十分に大きく、鋼片F以外に炉の内壁面をも視野内に納めている。炉の内壁面の輝度と熱電対保護管表面の輝度とは熱電対に接続された記憶部136によって長期間保存され、その差の傾向管理を行なって熱電対保護管の放射率の経年変化を把握し、変化が生じた場合は、輝度の差が等しくなるよう、迷光計算に用いる温度既知物体放射率を補正する。この補正にあたっては、保存されたデータのうち、炉内温度がある一定温度(この実施例においては1190℃〜1210℃の範囲)であり、かつ、温度既知物体の温度がある一定温度(この実施例においては1170℃から1190℃)の範囲のデータのみを抽出することにより、炉内の熱放射条件が相等な条件で行った。   The viewing angle of the CCD camera is sufficiently large at 60 degrees on the left and right and 45 degrees on the top and bottom. The brightness of the inner wall of the furnace and the brightness of the surface of the thermocouple protection tube are stored for a long time by the storage unit 136 connected to the thermocouple, and the trend of the difference is managed to change the emissivity of the thermocouple protection tube over time. If the change is detected, the temperature known object emissivity used for the stray light calculation is corrected so that the difference in luminance is equal. In this correction, among the stored data, the furnace temperature is a certain temperature (in this embodiment, a range of 1190 ° C. to 1210 ° C.), and the temperature of the known temperature object is a certain temperature (this implementation). In the example, only the data in the range of 1170 ° C. to 1190 ° C. was extracted, and the heat radiation conditions in the furnace were equivalent.

温度既知物体のCCDカメラでの輝度測定範囲は、表面約10mm径の円形部分であり、画素数約200個の平均値を計測した。鋼片Fの温度は、900℃から1250℃までの範囲である。図18に示された位置1、位置2、位置3の3点を計測した。位置1はCCDカメラから水平距離で約6m、位置2は約4m、位置3は約2m離れた位置である。   The luminance measurement range of the object having a known temperature in the CCD camera was a circular portion having a surface of about 10 mm in diameter, and an average value of about 200 pixels was measured. The temperature of the billet F is in the range from 900 ° C to 1250 ° C. Three points of position 1, position 2, and position 3 shown in FIG. 18 were measured. Position 1 is about 6 m in horizontal distance from the CCD camera, position 2 is about 4 m, and position 3 is about 2 m away.

上記本実施形態に係る温度測定方法によって迷光補正計算を行い、鋼片Fの各位置に埋め込んだ熱電対温度計によって計測した温度と比較した結果を図19に示す。図19中、縦軸は、本実施形態に係る温度測定方法により迷光補正計算を行った計測温度であり、横軸は、埋め込み熱電対実測温度である。また、図19中の実線は、本方法による計測温度(迷光補正後)と、埋め込み熱電対実測温度が一致している線(横軸=縦軸)を表す。図19に示すように、各位置1〜3における測定点は、実線上に位置しており、埋め込み熱電対実測温度と、本方法による計測温度(迷光補正後)が良好な一致を示した。従って、本実施形態に係る温度測定方法が精度よく鋼片Fの温度を測定することが可能であることが判る。なお、本実施形態に係る温度測定方法は、更に、この位置1〜3のように、鋼片Fの撮像画像中の各個所について温度を測定することにより、鋼片Fの表面温度分布を非常に精度良く測定することが可能である。   FIG. 19 shows the result of performing the stray light correction calculation by the temperature measurement method according to the present embodiment and comparing it with the temperature measured by the thermocouple thermometer embedded in each position of the steel slab F. In FIG. 19, the vertical axis represents the measured temperature obtained by performing the stray light correction calculation by the temperature measuring method according to the present embodiment, and the horizontal axis represents the embedded thermocouple measured temperature. In addition, the solid line in FIG. 19 represents a line (horizontal axis = vertical axis) where the measured temperature by this method (after stray light correction) matches the measured temperature of the embedded thermocouple. As shown in FIG. 19, the measurement points at the respective positions 1 to 3 are located on the solid line, and the embedded thermocouple measured temperature and the measured temperature (after correction of stray light) by this method showed good agreement. Therefore, it can be seen that the temperature measurement method according to the present embodiment can accurately measure the temperature of the steel slab F. In addition, the temperature measurement method according to the present embodiment further measures the surface temperature distribution of the steel slab F by measuring the temperature at each location in the captured image of the steel slab F as in the positions 1 to 3. It is possible to measure with high accuracy.

2−5.第1実施形態で使用される温度測定装置等による効果の例
最後に、本発明の第1実施形態で使用される温度測定方法等による効果が判りやすいように、上記特許文献2〜4に対する有利な効果の例を説明する。ただし、ここで説明する効果は、あくまで一例であって、本実施形態に係る温度測定方法等による効果を限定するものではないことは言うまでもない。
2-5. Example of Effect by Temperature Measuring Device Used in First Embodiment Finally, it is advantageous over the above Patent Documents 2 to 4 so that the effect by the temperature measuring method used in the first embodiment of the present invention can be easily understood. Examples of various effects will be described. However, it is needless to say that the effects described here are merely examples and do not limit the effects of the temperature measurement method according to the present embodiment.

2−5−1.特許文献2
上記特許文献2に記載の温度測定方法では、温度測定物体の表面に遮蔽板を設けて炉内迷光を遮断する。そして、遮蔽板は、水冷して遮蔽板自体からの熱放射を防いでいる。遮蔽板の発する放射による誤差は、遮蔽板の温度Tを実測し、見掛け放射エネルギーGから下記の式22により補正後真温度Tを得る。なお、Eb(T)は温度Tにおける放射エネルギを表す。
2-5-1. Patent Document 2
In the temperature measurement method described in Patent Document 2, a shielding plate is provided on the surface of the temperature measurement object to block the stray light in the furnace. The shielding plate is cooled with water to prevent thermal radiation from the shielding plate itself. The error due to the radiation emitted by the shielding plate is obtained by actually measuring the temperature T 2 of the shielding plate and obtaining a corrected true temperature T 1 from the apparent radiation energy G 1 according to the following equation 22. Eb (T) represents radiant energy at temperature T.

Figure 2010265535
…(式22)
Figure 2010265535
... (Formula 22)

この特許文献2では、鋼片の近くに遮蔽板を置く必要がある。しかし、鋼片が移動する場合、例えばウォーキングビーム式加熱炉等では、鋼片の動きによって遮蔽板が破損する恐れがある。鋼片の移動に応じて遮蔽板が移動する機構を設ければ測定システム自体が複雑になる。また、遮光板で迷光を完全に遮断することは困難であり、迷光の経路によっては、精度が低下してしまう可能性がある。   In Patent Document 2, it is necessary to place a shielding plate near the steel piece. However, when the steel slab moves, the shielding plate may be damaged by the movement of the steel slab, for example, in a walking beam heating furnace. If a mechanism for moving the shielding plate according to the movement of the steel piece is provided, the measurement system itself becomes complicated. In addition, it is difficult to completely block stray light with the light shielding plate, and the accuracy may decrease depending on the path of stray light.

一方、本実施形態に記載の温度測定方法等では、鋼片の近くに構造物を置く必要性がない。従って、本実施形態に記載の温度測定方法等は、上記特許文献2に対して、遮蔽板、その水冷装置、複雑な測定システムなどを使用する必要が無く、簡単な装置構成により温度を測定することができる。また、この温度測定方法等では、迷光量を算出して、迷光補正を行うため、遮光板で遮断しきれないような迷光の影響も低減させることができ、高精度の温度測定が可能である。   On the other hand, in the temperature measurement method and the like described in this embodiment, there is no need to place a structure near the steel piece. Therefore, the temperature measurement method and the like described in the present embodiment do not require the use of a shielding plate, a water cooling device, a complicated measurement system, or the like with respect to Patent Document 2, and measures temperature with a simple device configuration. be able to. Further, in this temperature measurement method and the like, the amount of stray light is calculated and stray light correction is performed, so that the influence of stray light that cannot be blocked by the light shielding plate can be reduced, and high-precision temperature measurement is possible. .

2−5−2.特許文献3
特許文献3に記載の温度測定方法では、炉壁の実測温度Twと炉壁実効温度Tw’を用い、輝度Lを表す下記の式によって放射温度計の見掛け温度Sから補正した表面温度Tを得る。
2-5-2. Patent Document 3
In the temperature measurement method described in Patent Document 3, the surface temperature T corrected from the apparent temperature S of the radiation thermometer is obtained by the following expression representing the luminance L using the measured temperature Tw and the effective temperature Tw ′ of the furnace wall. .

Figure 2010265535
…(式23)
Figure 2010265535
... (Formula 23)

この際、上記の炉壁実効温度Tw’は、炉壁に2ヶ所以上設置した温度計の実測温度Tw1,Tw2,…Twnの輝度の一次式24により算出する。   At this time, the furnace wall effective temperature Tw ′ is calculated by the primary expression 24 of the brightness of the actually measured temperatures Tw1, Tw2,... Twn of two or more thermometers installed on the furnace wall.

Figure 2010265535
…(式24)
Figure 2010265535
... (Formula 24)

この一次式の係数a,a,…aは実験等によりあらかじめ炉体形状及び鋼材の寸法に適合した値に設定しておく。 Coefficients a 1, a 2 of the linear expression, ... a n is previously set to a value adapted to the dimensions of the pre-furnace body shape and steel by experiments or the like.

この特許文献3では、炉内における迷光の光源は、主に火炎と炉壁である。しかしながら、この特許文献3では、炉壁からの迷光の影響はある程度補正できるが、火炎からの放射エネルギーが変化した場合の補正が困難である。火炎を用いない加熱炉や火炎の温度や大きさが常に一定の加熱炉ならば火炎から発する迷光は、係数a,a,…aに一定値として含まれるが、火炎が変動すれば、この係数a,a,…aは変わるものと考えられる。一般に、加熱炉では被熱物の量及び到達温度に応じて温度を適正に制御するために燃焼装置の燃焼量を適宜調節するので火炎状態は時間と共に変化する。これに対して、特許文献2では、火炎の変化に応じた補正手段は示されていない。従って、この特許文献3を火炎を用いる加熱炉に適用することは困難である。 In Patent Document 3, stray light sources in the furnace are mainly a flame and a furnace wall. However, in this patent document 3, although the influence of the stray light from the furnace wall can be corrected to some extent, it is difficult to correct when the radiation energy from the flame changes. Stray temperature and size of the furnace or flame emanating always from the flame if constant heating furnace without using a flame, the coefficients a 1, a 2, ... is included as a constant value to a n, if flame fluctuation The coefficients a 1 , a 2 ,... An are considered to change. In general, in a heating furnace, the amount of combustion in the combustion device is appropriately adjusted in order to appropriately control the temperature in accordance with the amount of the object to be heated and the reached temperature, so that the flame state changes with time. On the other hand, Patent Document 2 does not show a correction means corresponding to a change in flame. Therefore, it is difficult to apply this Patent Document 3 to a heating furnace using a flame.

一方、本実施形態に記載の温度測定方法等では、炉壁から発する迷光と火炎から発する迷光がいずれも温度既知物体に照射されるように、温度既知物体を炉内空間に配置する。また、火炎と鋼片及び温度既知物体との位置関係を上記特徴5に示すように規定する。従って、本実施形態に記載の温度測定方法等では、火炎の放射エネルギーの変動に対しても適正な補正を行うことが可能である。   On the other hand, in the temperature measurement method and the like described in the present embodiment, the temperature known object is arranged in the furnace space so that both the stray light emitted from the furnace wall and the stray light emitted from the flame are irradiated to the temperature known object. Further, the positional relationship between the flame, the steel slab, and the temperature known object is defined as shown in the feature 5 above. Therefore, in the temperature measurement method described in the present embodiment, it is possible to appropriately correct the fluctuation of the radiant energy of the flame.

2−5−3.特許文献4
特許文献4については、上記関連技術で説明した通りであり、上記の説明において詳しく本発明の第1実施形態による効果等を説明したが、本発明の第1実施形態に係る温度測定装置は、更に、温度既知物体を鋼片から離れたカメラの近傍に設置し、炉内ガスによる吸収及び放射が起こらない波長の単色輝度を撮像する等によって、上記特許文献2で説明した鋼片の移動による種々の障害を回避するとともに、通常小さな物体である温度既知物体の画角を大きくして十分な画素数を得、かつ、迷光補正精度を高めることが可能である。
2-5-3. Patent Document 4
Patent Document 4 is as described in the related art, and the effects and the like according to the first embodiment of the present invention have been described in detail in the above description. However, the temperature measurement device according to the first embodiment of the present invention is Furthermore, by installing a known temperature object in the vicinity of the camera away from the steel slab, and imaging the monochromatic luminance at a wavelength at which absorption and emission by the furnace gas do not occur, the steel slab described in Patent Document 2 is moved. While avoiding various obstacles, it is possible to obtain a sufficient number of pixels by increasing the angle of view of a temperature known object, which is usually a small object, and to improve the stray light correction accuracy.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described in detail, referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this example. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

例えば、上記実施形態では、図4に示すように炉幅方向には1の温度測定装置100が配置される場合について説明した。しかしながら、温度測定装置100を炉幅方向に併設して鋼片Fの下面全域の温度分布を測定し、その測定結果からスキッドマーク量ΔTを求めることも可能である。また、この際、鋼片Fの長手方向にわたる複数のスキッドマーク部SMのスキッドマーク量ΔTを算出し、その複数のスキッドマーク量ΔTに基づいて、抽出可否判定及び加熱調整を行うことも可能である。この場合、抽出可否判定や加熱調整の、鋼片Fの長手方向における精度を更に向上させることが可能である。   For example, in the above embodiment, the case where one temperature measuring device 100 is arranged in the furnace width direction as shown in FIG. 4 has been described. However, it is also possible to provide the temperature measuring device 100 in the furnace width direction and measure the temperature distribution in the entire lower surface of the steel slab F and obtain the skid mark amount ΔT from the measurement result. At this time, it is also possible to calculate the skid mark amount ΔT of the plurality of skid mark portions SM over the longitudinal direction of the steel slab F, and to perform the extraction determination and the heating adjustment based on the plurality of skid mark amounts ΔT. is there. In this case, it is possible to further improve the accuracy in the longitudinal direction of the steel slab F for the extraction possibility determination and the heating adjustment.

また、上記実施形態では、スキッドマーク加熱装置5として炉床から挿入された局部加熱バーナやルーフバーナを使用する場合について説明した。しかしながら、スキッドマーク加熱装置5は、これらのバーナに特に限定されるものではない。例えば、各スキッドに配置された局部加熱装置やスキッド自身を加熱する加熱装置を使用することも可能である。   Moreover, in the said embodiment, the case where the local heating burner inserted from the hearth and the roof burner was used as the skid mark heating apparatus 5 was demonstrated. However, the skid mark heating device 5 is not particularly limited to these burners. For example, it is possible to use a local heating device arranged in each skid or a heating device that heats the skid itself.

また、上記実施形態では、炉制御部16が、スキッドマーク量予測部14で予測された抽出時スキッドマーク量ΔTに基づいて、加熱調整を行う場合について説明した。しかしながら、炉制御部16は、例えば、温度予測を行わずに実測されたスキッドマーク量ΔTに基づいて、加熱調整を行うことも可能である。この場合、炉制御部16は、スキッドマーク量記憶部13に記録された各温度測定装置100に対応したスキッドマーク量ΔTを取得し、そのスキッドマーク量ΔTの値に応じて、適宜、搬送速度・炉温・スキッドマーク部SMへの局部加熱等を制御することが可能である。なお、この場合、スキッドマーク量予測部14及び判定部15は必ずしも必要ではない。   Moreover, in the said embodiment, the case where the furnace control part 16 performed a heating adjustment based on skid mark amount ΔT at the time of extraction predicted by the skid mark amount prediction unit 14 was described. However, the furnace control unit 16 can also perform the heating adjustment based on the skid mark amount ΔT actually measured without performing temperature prediction, for example. In this case, the furnace control unit 16 acquires the skid mark amount ΔT corresponding to each temperature measuring device 100 recorded in the skid mark amount storage unit 13, and appropriately determines the transport speed according to the value of the skid mark amount ΔT. -It is possible to control the furnace temperature, local heating to the skid mark part SM, and the like. In this case, the skid mark amount prediction unit 14 and the determination unit 15 are not necessarily required.

なお、上記実施形態では、本発明の第1実施形態に係る温度測定方法等の特徴が判り易いように、特徴1〜特徴5と区分して説明した。しかしながら、この特徴1〜特徴5は、本発明の第1実施形態の特徴を限定するものではなく、本発明の第1実施形態の特徴は、各特徴1〜特徴5で詳細に説明した中に記載された各特徴をも含むことは言うまでもない。   In the above embodiment, the features of the temperature measurement method and the like according to the first embodiment of the present invention have been described separately from the features 1 to 5 so that the features can be easily understood. However, these features 1 to 5 do not limit the features of the first embodiment of the present invention, and the features of the first embodiment of the present invention are described in detail in each of the features 1 to 5. Needless to say, each described feature is also included.

尚、本明細書において、フローチャートに記述されたステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的に又は個別的に実行される処理をも含む。また時系列的に処理されるステップでも、場合によっては適宜順序を変更することが可能であることは言うまでもない。   In this specification, the steps described in the flowcharts are executed in parallel or individually even if they are not necessarily processed in time series, as well as processes performed in time series in the described order. Including processing to be performed. Further, it goes without saying that the order can be appropriately changed even in the steps processed in time series.

1 加熱炉
2 バーナ
3,3A,3B スキッドビーム
4,4A,4B スキッドポスト
5 スキッドマーク加熱装置
10 加熱制御部
11 位置決定部
12 スキッドマーク量算出部
13 スキッドマーク量記憶部
14 スキッドマーク量予測部
15 判定部
16 炉制御部
100 温度測定装置
100A,100B,100C,100D,100E 温度測定装置
110 撮像装置
120 温度既知物体
130 演算部
131 画像解析部
132 迷光算出部
133 迷光補正部
134 温度算出部
135 放射率変更部
136 記憶部
141 表示部
142 記憶部
150 カバー
161 搬送速度制御部
162 炉温制御部
163 SM加熱制御部
F 鋼片
IN 装入口
OUT 抽出口
Ar 測温領域
P1 第1位置
P2 第2位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heating furnace 2 Burner 3, 3A, 3B Skid beam 4, 4A, 4B Skid post 5 Skid mark heating apparatus 10 Heating control part 11 Position determination part 12 Skid mark quantity calculation part 13 Skid mark quantity storage part 14 Skid mark quantity prediction part DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 Determination part 16 Furnace control part 100 Temperature measurement apparatus 100A, 100B, 100C, 100D, 100E Temperature measurement apparatus 110 Imaging apparatus 120 Temperature known object 130 Calculation part 131 Image analysis part 132 Stray light calculation part 133 Stray light correction part 134 Temperature calculation part 135 Emissivity change unit 136 storage unit 141 display unit 142 storage unit 150 cover 161 transport speed control unit 162 furnace temperature control unit 163 SM heating control unit F billet IN loading port OUT extraction port Ar temperature measurement region P1 first position P2 second position

Claims (11)

炉内の金属材を複数のスキッドによって支持して炉長方向に搬送しつつ、該金属材を加熱する加熱炉であって、
前記複数のスキッドの間に少なくとも1以上配置され、前記金属材の下面の温度分布を測定する温度測定装置と、
前記温度測定装置が測定した温度分布から、前記金属材の前記スキッド間の位置における温度と、前記金属材の前記スキッドの対応した位置における温度との差であるスキッドマーク量を算出する温度算出部と、
を有し、
前記温度測定装置は、
炉内ガスによる吸収及び放射が起こらない波長を有する単色輝度により、少なくとも前記金属材の放射エネルギー分布を計測する輝度計測部と、
前記輝度計測部の測定範囲内で当該輝度計測部の近傍に配置され、前記加熱炉内の迷光を補正するための温度既知物体と、
前記輝度計測部が計測した前記金属材及び前記温度既知物体の単色輝度分布を迷光補正して、前記金属材の温度分布を求める演算部と、
を有することを特徴とする、加熱炉。
A heating furnace that heats the metal material while supporting the metal material in the furnace with a plurality of skids and transporting it in the furnace length direction,
At least one or more between the plurality of skids, and a temperature measuring device for measuring a temperature distribution on a lower surface of the metal material;
A temperature calculation unit that calculates a skid mark amount that is a difference between a temperature at a position between the skids of the metal material and a temperature at a position corresponding to the skid of the metal material from a temperature distribution measured by the temperature measuring device. When,
Have
The temperature measuring device is
A luminance measurement unit that measures at least the radiant energy distribution of the metal material by monochromatic luminance having a wavelength at which absorption and emission by the furnace gas do not occur;
A temperature known object for correcting stray light in the heating furnace, disposed in the vicinity of the luminance measuring unit within the measurement range of the luminance measuring unit,
A calculation unit that obtains a temperature distribution of the metal material by correcting stray light of the monochromatic luminance distribution of the metal material and the temperature known object measured by the luminance measurement unit;
A heating furnace characterized by comprising:
前記温度算出部が算出したスキッドマーク量に基づいて、前記金属材の搬送速度及び前記加熱炉内の炉温の少なくとも一方を制御する加熱炉制御部を更に有することを特徴とする、請求項1に記載の加熱炉。   2. The heating furnace control unit for controlling at least one of a conveying speed of the metal material and a furnace temperature in the heating furnace based on a skid mark amount calculated by the temperature calculation unit. The heating furnace described in 1. 前記温度算出部が算出したスキッドマーク量に基づいて、前記金属材の前記スキッドの対応した位置であるスキッドマークを局所的に加熱するスキッドマーク加熱装置を更に有することを特徴とする、請求項1又は2に記載の加熱炉。   2. The apparatus according to claim 1, further comprising a skid mark heating device that locally heats a skid mark at a position corresponding to the skid of the metal material based on the skid mark amount calculated by the temperature calculation unit. Or the heating furnace of 2. 前記演算部は、
前記金属材の温度を求める際に、前記温度既知物体の放射エネルギーと、当該温度既知物体の温度とに基づいて、迷光量を算出する迷光算出部と、
前記迷光算出部が算出した前記迷光量と、前記金属材の放射エネルギー分布とに基づいて、当該金属材の温度分布を算出する温度算出部と、
を有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の加熱炉。
The computing unit is
When obtaining the temperature of the metal material, based on the radiant energy of the temperature known object and the temperature of the temperature known object, a stray light calculation unit that calculates the amount of stray light,
A temperature calculation unit that calculates a temperature distribution of the metal material based on the stray light amount calculated by the stray light calculation unit and a radiant energy distribution of the metal material;
The heating furnace according to any one of claims 1 to 3, characterized by comprising:
前記輝度計測部は、前記金属材及び前記温度既知物体の放射エネルギーの単色輝度分布を所定の画素数の画像として撮像する撮像装置であり、
前記温度既知物体は、前記撮像装置が撮像する画像中を占める領域が25画素以上となる位置に配置されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の加熱炉。
The luminance measurement unit is an imaging device that captures a monochrome luminance distribution of radiant energy of the metal material and the temperature known object as an image of a predetermined number of pixels,
The heating furnace according to any one of claims 1 to 4, wherein the temperature known object is arranged at a position where an area occupying in an image captured by the imaging device is 25 pixels or more.
前記温度既知物体は、前記撮像装置が撮像する画像中を占める領域が100画素以上となる位置に配置されることを特徴とする、請求項5に記載の加熱炉。   The heating furnace according to claim 5, wherein the temperature known object is arranged at a position where an area occupied in an image captured by the imaging device is 100 pixels or more. 前記温度既知物体の放射率は、前記金属材の放射率に対して前後0.1の範囲内であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の加熱炉。   The heating furnace according to any one of claims 1 to 6, wherein the emissivity of the temperature known object is in a range of 0.1 before and after the emissivity of the metal material. 前記輝度計測部は、前記加熱炉の炉内壁の放射エネルギーを更に計測し、
当該炉内壁と前記温度既知物体との放射エネルギーの差が記録される記憶部と、
前記記憶部に記録された前記放射エネルギーの差に基づいて、前記温度既知物体の放射率の経時変化の有無を把握する放射率変更部と、
を有することを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の加熱炉。
The brightness measurement unit further measures the radiant energy of the inner wall of the heating furnace,
A storage unit in which a difference in radiant energy between the furnace inner wall and the temperature known object is recorded;
Based on the difference in the radiant energy recorded in the storage unit, an emissivity changing unit that grasps whether or not the emissivity of the temperature-known object changes with time,
The heating furnace according to any one of claims 1 to 7, characterized by comprising:
前記放射率変更部は、前記温度既知物体の放射率の経時変化が生じた場合、経時変化後の放射率を算出し、
前記演算部は、当該経時変化後の放射率を使用して、前記迷光補正を行うことを特徴とする、請求項8に記載の加熱炉。
The emissivity changing unit calculates the emissivity after the change with time when the elapse rate of the emissivity of the temperature known object occurs,
The heating furnace according to claim 8, wherein the calculation unit performs the stray light correction using the emissivity after the change with time.
前記温度既知物体は、以下の(A)、(B)及び(C)の条件のうち、少なくともいずれかを満たす位置に配置されることを特徴とする、請求項1〜9のいずれかに記載の加熱炉。
(A)炉内迷光分布上、前記金属材の位置と迷光量がほぼ同一となる距離だけ炉壁から離隔した位置
(B)前記金属材の測定表面に対する角度が、前記金属材の放射率が変化しない角度以上となる位置
(C)前記金属材との間に燃焼フレームを挟まない位置
The said temperature known object is arrange | positioned in the position which satisfy | fills at least any one among the conditions of the following (A), (B), and (C), It is any one of Claims 1-9 characterized by the above-mentioned. Heating furnace.
(A) A position where the stray light amount in the furnace is substantially the same as the position of the metal material, and a position separated from the furnace wall by a distance where the amount of stray light is substantially the same. Position where the angle is not changed (C) Position where the combustion frame is not sandwiched between the metal material
炉内の金属材を複数のスキッドによって支持して炉長方向に搬送しつつ、該金属材を加熱する加熱炉による加熱方法であって、
前記複数のスキッドの間に少なくとも1以上配置された温度測定装置により、前記金属材の下面の温度分布を測定する温度測定ステップと、
前記温度測定ステップで測定した温度分布から、前記金属材の前記スキッド間における最高温度と、前記金属材の前記スキッドの対応した位置における最低温度との差であるスキッドマーク量を算出する温度算出ステップと、
前記温度算出ステップで算出したスキッドマーク量に基づいて、前記金属材の搬送速度及び前記加熱炉内の炉温の少なくとも一方を制御する加熱制御ステップと、
を有し、
前記温温度測定ステップでは、
前記加熱炉内の迷光を補正するための温度既知物体を、輝度計測部の近傍に設置し、
前記輝度計測部を用いて、炉内ガスによる吸収及び放射が起こらない波長を有する単色輝度により、前記金属材及び前記温度既知物体の放射エネルギーを計測し、
計測した前記単色輝度を迷光補正して、前記金属材の温度分布を求めることを特徴とする、加熱方法。
A heating method using a heating furnace that heats the metal material while supporting the metal material in the furnace with a plurality of skids and transporting it in the furnace length direction,
A temperature measuring step of measuring a temperature distribution of the lower surface of the metal material by a temperature measuring device disposed at least one between the plurality of skids;
A temperature calculation step for calculating a skid mark amount, which is a difference between a maximum temperature between the skids of the metal material and a minimum temperature at a corresponding position of the skid of the metal material, from the temperature distribution measured in the temperature measurement step. When,
Based on the skid mark amount calculated in the temperature calculation step, a heating control step for controlling at least one of the conveying speed of the metal material and the furnace temperature in the heating furnace,
Have
In the temperature and temperature measurement step,
A temperature known object for correcting stray light in the heating furnace is installed in the vicinity of the luminance measuring unit,
Using the luminance measurement unit, by measuring the radiant energy of the metal material and the temperature known object by monochromatic luminance having a wavelength at which absorption and emission by the furnace gas do not occur,
A heating method, wherein the measured monochromatic luminance is corrected for stray light to obtain a temperature distribution of the metal material.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019174299A (en) * 2018-03-28 2019-10-10 京セラ株式会社 Image processing apparatus, imaging device, and movable body

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