JP2010265536A - Heating furnace and heating method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、炉内の鋼片を炉長方向に搬送しつつ、該鋼片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 steel slab while conveying the steel slab in the furnace in the furnace length direction.
例えば、連続鋼片加熱炉における加熱は、それに続く鋼片の圧延機において、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、加熱炉で適切な条件で鋼材を加熱することが非常に重要である。 For example, heating in a continuous billet heating furnace is performed at a temperature that creates characteristics required for a product, such as material, surface quality, dimensional accuracy such as width and thickness, etc., in a subsequent billet rolling mill. Done to ensure. Therefore, it is very important to heat the steel material under appropriate conditions in the heating furnace.
例えば、上記熱延鋼帯を製造する連続熱延工場の場合など、鋼片を連続的に加熱するために、ウォーキングビーム式加熱炉が使用されている。このウォーキングビーム式加熱炉などでは、複数のスキッドと言われるレール部材により、鋼片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、鋼片を搬送する。 For example, in the case of a continuous hot-rolling factory that manufactures the hot-rolled steel strip, a walking beam heating furnace is used to continuously heat the steel slab. In this walking beam type heating furnace or the like, a steel piece is conveyed in the longitudinal direction of the furnace by a plurality of rail members called skids. The skid includes a fixed skid that is extended and fixed in the furnace length direction, and a movable skid that is extended 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 steel piece.
しかしながら、このようなウォーキングビーム式加熱炉など、鋼片を炉長方向に搬送しつつ、該鋼片を加熱する加熱炉では、例えば、主に水冷されている固定スキッド等が接する鋼材の下面は、一般に上面よりも温度が低くなることが多い。またサイドバーナ式の加熱炉においては燃焼負荷によってはフレーム長さが短くなり、炉幅中央部の雰囲気温度が低下するため、スキッドがある下部帯の炉幅中央は一層温度が低くなる。このように下面の温度が低いと、例えば、鋼片の厚み方向の温度差が生じたり、鋼片の下面側が目標温度よりも低くなる。このような温度差等が生じれば、例えば、鋼材にはＡｒ３変態点を境にγ相（オーステナイト相）とα相（フェライト相）とが混在して、変形抵抗に鋼片の厚み方向の差が生じて、後続の圧延時に、鋼片が反ってしまうことがある。反りが大きい場合、後段の圧延機に誘導することができないので、オペレーターが圧延を停止させて、鋼片を搬出する必要があり、圧延休止に伴う生産性の低下を招くほか、オペレーターの圧延停止操作が間に合わない場合には、後段の圧延設備に反った鋼材が衝突して設備を破損し、長期の生産停止を余儀なくされるなど大きなトラブルにつながることがある。 However, in such a heating furnace that heats the steel piece while conveying the steel piece in the furnace length direction, such as a walking beam type heating furnace, for example, the lower surface of the steel material that is in contact with a fixed skid or the like that is mainly water-cooled is Generally, the temperature is often lower than the upper surface. Further, in the side burner type heating furnace, the frame length is shortened depending on the combustion load, and the atmospheric temperature in the center part of the furnace width is lowered, so that the temperature in the center of the furnace width of the lower belt with the skid is further lowered. Thus, when the temperature of a lower surface is low, the temperature difference of the thickness direction of a steel piece will arise, for example, or the lower surface side of a steel piece will become lower than target temperature. If such a temperature difference or the like occurs, for example, the steel material is mixed with a γ phase (austenite phase) and an α phase (ferrite phase) at the Ar3 transformation point, and the deformation resistance in the thickness direction of the steel slab is reduced. Differences may occur and the billet may warp during subsequent rolling. If the warpage is large, it cannot be guided to the subsequent rolling mill, so it is necessary for the operator to stop rolling and unload the steel slab. If the operation is not in time, the steel material that warps the subsequent rolling equipment may collide and damage the equipment, leading to major troubles such as forced to stop production for a long time.
これに対して、例えば、特許文献１のように、温度差等を低減する技術の研究開発が盛んに行われている。この特許文献１では、炉内上部及び下部の雰囲気温度から、鋼片の上下面温度を算出し、その上面温度及び下面温度を目標温度に近づけるように加熱を制御する。これにより、温度差を低減して、鋼片に反りが生じることを防止している。
On the other hand, for example, as in
しかし、この特許文献１では、炉内雰囲気温度から鋼片の温度を予測しており、この予測値がずれる場合、適切に鋼片の反りを防止することが難しい。近年の鋼片に対するニーズは多様化・高度化しており、短い周期で加熱温度を変更して、様々な成分や種類の鋼片を製造することも、加熱炉には求められている。例えば、上記連続鋼片加熱炉の場合では、後続の圧延機において様々な鋼種を連続して圧延するために、加熱温度の支配因子である炉温を頻繁に変化させる必要があるほか、鋼種毎の加熱・圧延能率に応じて加熱時間も変化させる必要があり、一定炉温・一定在炉時間で鋼材を加熱することが困難になってきている。このような操炉条件下におかれる加熱炉では、上述のように雰囲気温度から鋼片の正確な温度を算出することは難しく、鋼片の反りを防止しきれない場合も発生している。
However, in
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、加熱炉による加熱時に鋼片の温度をより正確に制御して、鋼片に反りが生じることを更に効果的に防止することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to more accurately control the temperature of the steel slab when heated by a heating furnace, and the steel slab is warped. Is to more effectively prevent this.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、炉内の鋼片を炉長方向に搬送しつつ、該鋼片を加熱する加熱炉であって、
上記鋼片よりも下方に少なくとも１以上配置され、上記鋼片の下面の温度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から、上記加熱炉から抽出する際の上記鋼片の温度を予測する温度予測部と、
上記温度予測部が予測した温度に基づいて、上記鋼片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、少なくとも上記鋼片の放射エネルギー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鋼片及び上記温度既知物体の単色輝度を迷光補正して、上記鋼片表面の温度を求める演算部と、
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-mentioned problem, according to a certain aspect of the present invention, a heating furnace for heating a steel slab while conveying the steel slab in the furnace in the furnace length direction,
At least one or more below the steel slab, and a temperature measuring device for measuring the temperature of the lower surface of the steel slab;
From the temperature measured by the temperature measuring device, a temperature prediction unit that predicts the temperature of the steel slab when extracting from the heating furnace,
Based on the temperature predicted by the temperature prediction unit, a heating control unit that controls at least one of the conveying speed of the steel slab and the furnace temperature in the heating furnace,
Have
The temperature measuring device is
A luminance measuring unit that measures at least the radiant energy of the steel slab by a 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 the temperature of the steel slab surface by correcting stray light for the monochromatic luminance of the steel slab measured by the luminance measurement unit and the temperature known object, and
There is provided a heating furnace characterized by comprising:
また、上記加熱制御部は、上記温度予測部が予測した上記鋼片の抽出時下面温度が、Ａｒ３変態点温度より７５℃以上高くなるように、上記搬送速度及び上記炉温の少なくとも一方を制御してもよい。 In addition, the heating control unit controls at least one of the transport speed and the furnace temperature so that the bottom surface temperature at the time of extraction of the slab predicted by the temperature prediction unit is higher than the Ar3 transformation point temperature by 75 ° C or more. May be.
また、上記温度測定装置は、上記鋼片の上方にも少なくとも１以上配置されて、上記鋼片の上面の温度を測定し、
上記加熱制御部は、上記温度測定装置が測定した上記鋼片の下面の温度と上面の温度との温度差を算出する温度算出部を更に有し、
上記温度予測部は、該温度差に基づいて、上記加熱炉から抽出する際の上記鋼片の下面の温度と上面の温度との抽出時温度差を予測し、
上記加熱制御部は、上記温度予測部が予測した抽出時温度差に基づいて、上記搬送速度及び上記炉温の少なくとも一方を制御してもよい。
Further, the temperature measuring device is arranged at least one above the steel slab to measure the temperature of the upper surface of the steel slab,
The heating control unit further includes a temperature calculation unit that calculates a temperature difference between the temperature of the lower surface of the steel slab measured by the temperature measuring device and the temperature of the upper surface,
The temperature prediction unit predicts a temperature difference during extraction between the temperature of the lower surface of the steel slab and the temperature of the upper surface when extracting from the heating furnace based on the temperature difference,
The heating control unit may control at least one of the conveyance speed and the furnace temperature based on the temperature difference during extraction predicted by the temperature prediction unit.
また、上記加熱制御部は、上記鋼片Ｆにおいて該鋼片を搬送する複数のスキッド間の中間位置について上記温度予測部が予測した抽出時温度差が３０℃以下となるように、上記搬送速度及び上記炉温の少なくとも一方を制御してもよい。 Further, the heating control unit is configured so that the temperature difference during extraction predicted by the temperature prediction unit at an intermediate position between a plurality of skids that transport the steel slab in the steel slab F is 30 ° C. or less. And at least one of the furnace temperatures may be controlled.
また、上記演算部は、
上記鋼片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、上記鋼片の放射エネルギーとに基づいて、当該鋼片の温度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 determining the temperature of the billet, 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,
Based on the stray light amount calculated by the stray light calculation unit and the radiant energy of the steel slab, a temperature calculation unit that calculates the temperature of the steel slab,
You may have.
また、上記輝度計測部は、上記鋼片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。
Further, the luminance measuring unit is an imaging device that captures a monochrome luminance distribution of radiant energy of the steel piece 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、上記鋼片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 object having a known temperature may be within a range of 0.1 before and after the emissivity of the steel slab.
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、上記鋼片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）上記鋼片の測定表面に対する角度が、上記鋼片の放射率が変化しない角度以上となる位置
（Ｃ）上記鋼片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) The position of the steel slab separated from the furnace wall by a distance where the stray light amount is substantially the same as the position of the steel slab in the distribution of the stray light in the furnace. Position where the angle does not change or more (C) Position where the combustion frame is not sandwiched between the steel pieces
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、炉内の鋼片を炉長方向に搬送しつつ、該鋼片を加熱する加熱炉による加熱方法であって、
上記鋼片よりも下方に少なくとも１以上配置された温度測定装置により、上記鋼片の下面の温度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から、上記加熱炉から抽出する際の上記鋼片の温度を予測する温度予測ステップと、
上記温度算出ステップで予測した温度に基づいて、上記鋼片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、上記鋼片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、上記鋼片の温度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 is the heating method by the heating furnace which heats this steel piece, conveying the steel piece in a furnace to a furnace length direction,
A temperature measuring step of measuring the temperature of the lower surface of the steel slab by a temperature measuring device disposed at least one lower than the steel slab;
From the temperature measured in the temperature measurement step, a temperature prediction step for predicting the temperature of the steel slab when extracting from the heating furnace,
Based on the temperature predicted in the temperature calculation step, a heating furnace control step for controlling at least one of the conveying speed of the steel slab 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 steel piece and the temperature known object by monochromatic luminance having a wavelength at which absorption and emission by the gas in the furnace do not occur,
A heating method is provided, wherein the measured monochromatic luminance is corrected for stray light to determine the temperature of the steel slab.
以上説明したように本発明によれば、加熱炉による加熱時に鋼片の温度をより正確に制御して、鋼片に反りが生じることを更に効果的に防止することができる。 As described above, according to the present invention, the temperature of the steel slab can be more accurately controlled during heating by the heating furnace, and the warpage of the steel slab can be further effectively prevented.
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、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。 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 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.
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実施形態に係る加熱炉による判定及び加熱調整例
１−４．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. Determination by heating furnace and example of heating adjustment according to first embodiment 1-4. 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。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、炉内の鋼片を炉長方向に搬送しつつ、該鋼片を加熱し、かつ、その鋼片の加熱に通常使用される様々なものであってもよいことは、言うまでもない。 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. However, the heating furnace according to each embodiment of the present invention is not limited to the above continuous steel slab heating furnace, heating the steel slab while conveying the steel slab in the furnace in the furnace length direction, and Needless to say, it may be various ones usually used for heating the billet.
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
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
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、を有する。
1-1-1. Configuration for actually heating a steel slab The
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
搬送装置としては、特に限定されるものではないが、本実施形態に係る加熱炉１ではウォーキングビームを使用した例を示している。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。
Although it does not specifically limit as a conveying apparatus, The example which used the walking beam is shown in the
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
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
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
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
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
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
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の下面の温度は、上面の温度に比べて低下することになる。このことは、他の搬送装置が使用される場合でも同様で、やはり鋼片Ｆの下面の温度は上面の温度に比べて低下することが予想される。このように下面の温度が低下することにより、鋼片Ｆの厚み方向の温度差が生じたり、鋼片Ｆの下面側が目標温度よりも低くなる。このような温度差等が生じれば、例えば、鋼片ＦにはＡｒ３変態点を境にγ相（オーステナイト相）とα相（フェライト相）とが混在して、変形抵抗に鋼片の厚み方向の差が生じて、後続の圧延時に、鋼片が反ってしまう原因となる。
On the other hand, the
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、この搬送速度や燃焼量を調整することにより、鋼片Ｆの反りなどの不具合を防止する。そこで、次に、加熱炉１の加熱制御を行うための構成について説明する。
As described above, the
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
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。この際、本実施形態に係る複数の温度測定装置１００は、鋼片Ｆの上下面を測定可能に配置される。この上下に配置された温度測定装置１００を区別するために、上面を測定する温度測定装置１００を温度測定装置１００Ｕと呼び、下面を測定する温度測定装置１００を温度測定装置１００Ｄと呼ぶことにする。なお、温度測定装置１００と言う場合、上下両者の任意の温度測定装置１００Ｕ，１００Ｄを示すものとする。
The
また、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１００Ｕ，１００Ｄ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１００Ｕ，１００Ｄそれぞれを区別するために、各個所に配置された温度測定装置１００Ｕ，１００Ｄをそれぞれ温度測定装置１００ＵＡ〜１００ＵＥ，１００ＤＡ〜１００ＤＥとも呼ぶ。そして、温度測定装置１００Ｕ又は温度測定装置１００Ｄと言う場合、任意の温度測定装置１００ＵＡ〜１００ＵＥ又は温度測定装置１００ＤＡ〜１００ＤＥを示すものとする。
In addition, FIG. 1 illustrates a case where the
温度測定装置１００Ｕ，１００Ｄそれぞれの配置個数は、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１００Ｕ，１００Ｄ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１００Ｄは、鋼片Ｆの下面の温度分布を測定するように配置され、各温度測定装置１００Ｕは、鋼片Ｆの上面の温度分布を測定するように配置される
The number of the
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、温度測定装置１００Ｄでは、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、温度測定装置１００Ｕでは、鋼片Ｆの上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
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３及び図４を参照しつつ説明する。図３及び図４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
各温度測定装置１００Ｄは、図３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１００Ｄ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１００Ｄ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３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の少なくとも片方と、が含まれるように、温度測定装置１００Ｄが配置される。
As shown in FIG. 3, each
また、図１〜図３に示すように、温度測定装置１００Ｄ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、内部は水冷されており、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、図４に示すように、カバー１５０には、窓が設けられ、その窓越しに温度測定装置１００Ｄ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１００Ｄ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１００Ｄ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。
Moreover, as shown in FIGS. 1-3,
一方、各温度測定装置１００Ｕは、図３に示すように、鋼片Ｆの上方において、炉側壁（炉幅方向の側壁）又は炉天井に配置される。そして、温度測定装置１００Ｕは、各測温領域Ａｒに、図４に示すように、鋼片Ｆの全域が含まれるように配置されることが望ましいが、下面用の温度測定装置１００Ｄと同様に、鋼片Ｆの一部分が測温領域Ａｒに含まれるように配置されてもよい。ただし、上面用の温度測定装置１００Ｕの測温領域Ａｒが鋼片Ｆの一部分を含む場合には、その一部分は、下面用の温度測定装置１００Ｄの測温領域Ａｒが含む鋼片Ｆの一部分を少なくとも含むことが望ましい。つまり、上面用の温度測定装置１００Ｕは、下面用の温度測定装置１００Ｄが測温する鋼片Ｆの下面の領域と同じ位置の上面の領域を、少なくとも測温可能に配置されることが望ましい。
On the other hand, as shown in FIG. 3, each
また、図３に示すように、炉側壁又は炉天井には窓が設けられ、その窓越しに温度測定装置１００Ｕ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１００Ｕの撮像装置１１０が炉側壁又は炉天井から突出して配置されて鋼片Ｆの上面を撮像する。一方、温度測定装置１００Ｕの温度既知物体１２０は、炉側壁又は炉天井から突出し、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。
Further, as shown in FIG. 3, a window is provided on the furnace side wall or the furnace ceiling, and the
なお、上記上面側の温度測定装置１００Ｕと下面側の温度測定装置１００Ｄとは、配置位置毎に１ずつ対をなし、その対が相互に同期してほぼ同位置を通過する鋼片Ｆを撮像可能なように配置されることが望ましい。そのために、対を成した両温度測定装置１００Ｕ，１００Ｄの測温領域Ａｒは、互いに重畳して同一位置を通過する鋼片Ｆを撮像可能に設定されることが望ましい。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。
The upper surface side
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上下両面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１００ＵＡ〜１００ＵＥ，１００ＤＡ〜１００ＤＥ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１００ＵＡ，ＤＡが一の鋼片Ｆを撮像した場合、後続の温度測定装置１００ＵＢ〜１００ＵＥ，１００ＤＢ〜１００ＤＥ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の上面及び下面は、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
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、各個所の上下両面の測温結果同士が対応付けられた後、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１００ＵＡ〜１００ＵＥ，１００ＤＡ〜１００ＤＥによる測温結果は、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
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、温度算出部１２と、温度記憶部１３と、温度予測部１４と、判定部１５と、炉制御部１６と、を有する。
Next, the
As shown in FIG. 1, the
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１の位置を決定する。この下面の位置を「管理位置Ｐ」と呼ぶ。この際、位置決定部１１は、下面の位置中、特に鋼片Ｆの加熱状態を管理する上で温度を測定して追跡すべき位置を、管理位置Ｐに設定する。この管理位置Ｐとしては、例えば、鋼片Ｆの下面中、他の位置に比べて比較的高温となる位置（高温管理位置とも呼ぶ。）、比較的低温となる位置（低温管理位置とも呼ぶ。）、予め操業実績等に基づいて決定される位置（既設定管理位置とも呼ぶ。）などが挙げられる。
The
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又は低温となることを意味する。つまり、管理位置Ｐは、高温管理位置や低温管理位置が設定される場合、例えば、他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 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 or low temperature rather than desired temperature. That is, when the high temperature management position or the low temperature management position is set, the management position P may be, for example, a position where the temperature is higher or lower than other reference positions. 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.
（管理位置Ｐ：高温管理位置又は低温管理位置）
高温管理位置や低温管理位置が設定される場合、位置決定部１１は、温度測定装置１００ＤＡによる実測に基づいて、位置を決定することが可能である。つまり、位置決定部１１は、温度測定装置１００ＤＡが測定した下面温度分布中、最も温度が高い位置又は最も温度が低い位置を管理位置Ｐに決定する。
(Management position P: high temperature management position or low temperature management position)
When the high temperature management position or the low temperature management position is set, the
温度測定装置１００ＤＡは、他の温度測定装置１００ＤＢ〜１００ＤＥ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、下面を支持するスキッドが水冷等により冷却されていることが多いので、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る。そして、この最も温度が高い位置と最も温度が低い位置とは、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１００ＤＡ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）、又は、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、管理位置Ｐ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１００ＤＡ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。
The temperature measuring device 100DA is disposed on the charging side of the
（管理位置Ｐ：既設定管理位置）
一方、管理位置Ｐは、既設定管理位置が設定される場合、予め操業実績や鋼片Ｆの品質の実績等に基づいて、鋼片Ｆの品質（特に反りの防止）を管理する上で温度を測定すべき位置として決定されることが望ましい。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、管理位置Ｐを決定する。
(Management position P: Already set management position)
On the other hand, when the set management position is set, the management position P is a temperature for managing the quality of the steel slab F (especially prevention of warpage) based on the operation results and the quality of the steel slab F in advance. Is preferably determined as the position to be measured. It is rare that the steel slab F that has been charged in the
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に反りが発生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などのような温度を管理すべき位置を特定しておき、操業実績として、この管理すべき位置（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、この管理すべき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や加熱スケジュールを取得する。その後、位置決定部１１は、特性情報等に基づいて、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、管理すべき位置を、上記管理位置Ｐに決定する。
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 slab F has been warped after heating or after a process such as subsequent rolling, the slab F is compared with other positions at least before heating, during heating, or after heating. Then, a position where the temperature is to be managed, such as a position where the temperature is high or low, is specified, and the position to be managed (such as the coordinates of the lower surface of the steel slab F) is recorded in advance as an operation result. According to the
既設定管理位置を管理位置Ｐとして使用する場合、この管理位置Ｐは、実測の結果、高温管理位置や低温管理位置と一致することもあり得る。また、既設定管理位置を管理位置Ｐとして使用する場合、上述のように、スキッドビーム３Ａ，３Ｂと接する部位は、冷却されているスキッドの影響を受けて低温となりＡｒ３変態点に最も近づいている可能性が高いので、管理位置Ｐを、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と接する位置に設定することが望ましい（図３における位置Ｐ１参照）。このように管理位置Ｐを、スキッドビーム３Ａ，３Ｂと接する位置に決定することで、フェライトへの変態により変形抵抗が低下し易い部位の温度を管理することが可能となり、鋼片Ｆの反りを防止できる可能性を向上させることが可能である。ただし、鋼片Ｆの下面の平均的な温度を使用して、鋼片Ｆの加熱を管理したい場合には、スキッドビーム３Ａ，３Ｂによる温度低下の影響を受け難いスキッド間の中間位置Ｐ２を管理位置Ｐとして使用することも可能である。なお、以下では、説明の便宜上、位置決定部１１が、図３に示すように、既設定管理位置である管理位置Ｐとして、スキッドビーム３Ｂと接する位置Ｐ１を決定した場合を中心に説明し、スキッド間の中間位置Ｐ２を決定した場合については適宜説明することにする。
When the preset management position is used as the management position P, this management position P may coincide with the high temperature management position or the low temperature management position as a result of actual measurement. Further, when the preset management position is used as the management position P, as described above, the portion in contact with the
なお、管理位置Ｐ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管理位置Ｐ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、操業実績等により管理位置Ｐ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１００ＤＡによる測定結果に基づいて、管理位置Ｐ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 management position P, it is possible to appropriately set whether the management position P is based on an operation result or the like or based on an actual measurement value. For example, when the operation record for the steel slab F is in the database, the management position P is determined based on the operation record, and when it is not in the database, it can be determined based on the actual measurement value. . Or, for example, the determination based on the operation results only when the credibility that the management position P is determined based on the operation results etc. is preferable based on the past operation results, control results, etc. It is also possible to perform. The same applies to the case of actual measurement values. However, when the management position P is determined based on the actual measurement value, that is, the measurement result by the temperature measuring device 100DA, it is not necessary to prepare a database in advance, and the maximum temperature position and the minimum temperature are matched to the actual temperature distribution. Since the position is determined, it is possible to determine the position more easily and reliably.
そして、上記温度測定装置１００ＤＡ〜１００ＤＥは、位置決定部１１が決定した管理位置Ｐの下面における温度（「下面温度ＴＤ」とも言う。）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。一方、同様に、上記温度測定装置１００ＵＡ〜１００ＵＥは、位置決定部１１が決定した管理位置Ｐに対応した上面の位置（ほぼ同位置であることが望ましい。）の温度（「上面温度ＴＵ」とも言う。）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。 The temperature measuring devices 100DA to 100DE sequentially perform temperature measurement at a timing at which the temperature at the lower surface of the management position P determined by the position determining unit 11 (also referred to as “lower surface temperature TD”) can be measured. On the other hand, similarly, the temperature measuring devices 100UA to 100UE are also the temperature of the upper surface position (preferably substantially the same position) corresponding to the management position P determined by the position determination unit 11 (also referred to as “upper surface temperature TU”). The temperature is measured sequentially at the timing at which measurement is possible.
ここで例えばスキッドビーム３Ｂ又はスキッドビーム３Ａと接する部位の下面温度を、上記温度測定装置１００ＤＡ〜１００ＤＥが測定する場合は、鋼片Ｆが固定スキッドのスキッドビーム３Ｂ又は可動スキッドのスキッドビーム３Ａに載っていないタイミング、すなわちスキッドビーム３Ｂ又はスキッドビーム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１００ＤＡ〜１００ＤＥ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。
Here, for example, when the temperature measuring devices 100DA to 100DE measure the lower surface temperature of the part in contact with the
温度算出部１２は、温度算出部の一例であって、複数の温度測定装置１００Ｕ，１００Ｄそれぞれにより測定された温度分布に基づいて、複数の温度測定装置１００Ｕ，１００Ｄの対それぞれが配置された個所毎に、管理位置Ｐの下面温度ＴＤ及び当該管理位置Ｐに対応した上面位置の上面温度ＴＵを抽出する。そして、温度算出部１２は、抽出した下面温度ＴＤと上面温度ＴＵとに基づいて、位置決定部１１により決定された管理位置Ｐにおける上下面間の温度差ΔＴを算出する。例えば、温度測定装置１００ＵＣ，１００ＤＣを例に説明すると、温度算出部１２は、この温度測定装置１００ＵＣ，１００ＤＣの測定結果である上下両面の温度分布と、管理位置Ｐ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、温度算出部１２は、その上下両面の温度分布中、管理位置Ｐに対応する上面温度ＴＵと下面温度ＴＤとを抽出し、それらの温度差ΔＴを下記式Ａにより算出する。
ΔＴ＝ＴＵ−ＴＤ …（式Ａ）
The
ΔT = TU−TD (Formula A)
このような上下面の温度差ΔＴの算出を、温度算出部１２は、複数の温度測定装置１００Ｕ，１００Ｄの対それぞれについて行う。そして、温度算出部１２は、その上下面の温度差ΔＴを、その算出が行われた温度測定装置１００Ｕ，１００Ｄの対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鋼片Ｆとに対応付けて、温度記憶部１３に記録する。
The
図１０に、この温度算出部１２による上下面の温度差ΔＴの算出結果例を、その算出時点毎に示した。図１０は、本実施形態に係る加熱炉による温度差に基づいた制御例について説明するための説明図である。図１０では、上下面の温度差ΔＴと、その温度差ΔＴに対する温度測定装置１００Ｕ，１００Ｄの対とを対応付けるため、温度測定装置１００ＵＡ及び１００ＤＡ，１００ＵＢ及び１００ＤＢ，１００ＵＣ及び１００ＤＣ，１００ＵＤ及び１００ＤＤ，１００ＵＥ及び１００ＤＥそれぞれが測温を行った時点（ｘ軸方向の位置）に符合１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，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、鋼片Ｆが装入側の装入口ＩＮに挿入されて抽出側の抽出口ＯＵＴから抽出されるまでの時間間隔が約２００分となるように、鋼片Ｆを搬送した（図６及び図８において同じ。）。上下面の温度差ΔＴは、図１０に示すように、搬送されるにつれて減少していることが判る。
FIG. 10 shows an example of the calculation result of the temperature difference ΔT between the upper and lower surfaces by the
なお、図６に、この温度算出部１２による下面温度ＴＤの抽出結果例を、その抽出時点毎に示した。図６は、本実施形態に係る加熱炉による下面温度に基づいた制御例について説明するための説明図である。下面温度ＴＤは、図１０に示すように、搬送されるにつれて増加していることが判る。
In addition, in FIG. 6, the example of the extraction result of the lower surface temperature TD by this
温度予測部１４は、抽出時の鋼片Ｆの下面温度ＴＤ及び上下面の温度差ΔＴを予測する。この際、温度予測部１４は、温度測定装置１００Ｕ，１００Ｄによる測定結果から温度算出部１２が抽出又は算出した２以上の下面温度ＴＤ及び上下面の温度差ΔＴに基づいて、抽出時の下面温度ＴＤ及び上下面の温度差ΔＴを予測する。
The
なお、温度予測部１４による抽出時の下面温度ＴＤ及び上下面の温度差ΔＴの予測方法としては、例えば、抽出時以外の２以上の下面温度ＴＤ，上下面の温度差ΔＴそれぞれに基づく外挿（補外）による方法が挙げられる。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下面温度ＴＤ又は上下面の温度差ΔＴと、加熱中の鋼片Ｆに対して測定した下面温度ＴＤ又は上下面の温度差ΔＴとを比較することにより、抽出時の下面温度ＴＤ又は上下面の温度差ΔＴを予測することも可能である。
As a method of predicting the lower surface temperature TD and the upper and lower surface temperature difference ΔT during extraction by the
判定部１５は、温度予測部１４が予測した抽出時の下面温度ＴＤ及び上下面の温度差ΔＴの少なくとも一方に基づいて、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。
Whether the
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が、大きく分けて下面温度ＴＤに基づく判定と、上下面の温度差ΔＴに基づく判定とに分けることができる。 At this time, various methods can be considered as the determination of the completion of heating, but can be roughly divided into determination based on the lower surface temperature TD and determination based on the temperature difference ΔT between the upper and lower surfaces.
（下面温度ＴＤに基づく判定）
判定部１５は、下面温度ＴＤに基づく判定として、予測された抽出時の下面温度ＴＤが、予め定められた抽出時目標温度Ｔｃ以上の場合に、抽出時に鋼片Ｆの加熱が完了すると判定する。抽出時の下面温度ＴＤが低すぎる場合、鋼片Ｆは、後続の圧延工程などにおいてフェライトへの変態により変形抵抗が低下して、反りが発生し易くなる。よって、判定部１５は、下面温度ＴＤが抽出時目標温度Ｔｃ未満の場合には、抽出時に加熱完了していないと判定する。
(Determination based on bottom surface temperature TD)
As a determination based on the lower surface temperature TD, the
なお、この抽出時目標温度Ｔｃは、例えば、管理位置Ｐ等の条件に依存する。そのため、抽出時目標温度Ｔｃは、例えば操業実績や鋼片Ｆの品質実績等に基づいて、鋼片Ｆに反りが生じにくくなる温度に予め決定されることが望ましい。この際、抽出時目標温度Ｔｃは、各条件等に応じて複数用意され、判定部１５は、上位の制御装置（図示せず）や加熱制御部１０自身から上記条件等を表す情報を取得し、その条件にあった最適な抽出時目標温度Ｔｃを選択して使用してもよい。
The extraction target temperature Tc depends on conditions such as the management position P, for example. Therefore, it is desirable that the extraction target temperature Tc is determined in advance at a temperature at which the steel slab F is less likely to warp based on, for example, the operation results and the quality results of the steel slab F. At this time, a plurality of extraction target temperatures Tc are prepared in accordance with each condition and the like, and the
この抽出時目標温度Ｔｃは、一例として、Ａｒ３変態点よりも７５℃以上高い温度に設定されることが望ましい。また、この際、管理位置Ｐは、鋼片Ｆの下面全体が抽出時目標温度Ｔｃよりも高くなるように、最低温度位置、又は、スキッドビーム３Ｂ（スキッドビーム３Ａでもよい。）に接する位置Ｐ１に決定されることが望ましい。この抽出時目標温度Ｔｃの例については、詳しく後述する。
As an example, the extraction target temperature Tc is desirably set to a
（上下面の温度差ΔＴに基づく判定）
判定部１５は、上下面の温度差ΔＴに基づく判定として、予測された抽出時の上下面の温度差ΔＴが、予め定められた抽出時目標温度差ΔＴｃ以下の場合に、抽出時に鋼片Ｆの加熱が完了すると判定する。抽出時の温度差ΔＴが大きくなり過ぎる場合、鋼片Ｆは、やはり後続の圧延工程などにおいて反りが発生し易くなる。よって、判定部１５は、温度差ΔＴが抽出時目標温度差ΔＴｃ超過の場合には、抽出時に加熱完了していないと判定する。
(Determination based on temperature difference ΔT between upper and lower surfaces)
As a determination based on the temperature difference ΔT between the upper and lower surfaces, the
なお、この抽出時目標温度差ΔＴｃも、例えば、管理位置Ｐ等の条件に依存する。そのため、抽出時目標温度差ΔＴｃも、例えば操業実績や鋼片Ｆの品質実績等に基づいて、鋼片Ｆに反りが生じにくくなる温度差に予め決定されることが望ましい。この際、抽出時目標温度差ΔＴｃも各条件等に応じて複数用意され、判定部１５は、上位の制御装置（図示せず）や加熱制御部１０自信から上記条件等を表す情報を取得し、その条件にあった最適な抽出時目標温度差ΔＴｃを選択して使用してもよい。
The target temperature difference ΔTc during extraction also depends on conditions such as the management position P, for example. Therefore, it is desirable that the extraction target temperature difference ΔTc is also determined in advance as a temperature difference at which the steel slab F is less likely to warp based on, for example, the operation results and the quality results of the steel slab F. At this time, a plurality of extraction target temperature differences ΔTc are also prepared according to each condition and the like, and the
抽出時目標温度差ΔＴｃの一例として、管理位置Ｐがスキッド間の中間位置に決定される場合、この抽出時目標温度差ΔＴｃは、一例として、３０℃に設定されることが望ましい。また、この際、管理位置Ｐは、鋼片Ｆの平均的な温度による加熱管理が可能となるように、スキッドビーム３Ａ，３Ｂによる影響を受け難いスキッド間の中間位置Ｐ２に決定されることが望ましい。この抽出時目標温度差ΔＴｃの例についても、詳しく後述する。
As an example of the extraction target temperature difference ΔTc, when the management position P is determined as an intermediate position between skids, the extraction target temperature difference ΔTc is desirably set to 30 ° C. as an example. At this time, the management position P is determined to be an intermediate position P2 between the skids that is hardly affected by the
なお、上述の通り、スキッドビーム３Ａ，３Ｂと接する位置（例えば位置Ｐ１）は、スキッドによる温度低下の影響を受けて最も温度が低下する。従って、上記下面温度ＴＤに基づく判定のように、スキッドビーム３Ａ，３Ｂと接する位置を管理位置Ｐとして使用することにより、フェライトへの変態により変形抵抗が低下し易い部位の温度を管理することが可能であり、変態に伴う反りを防止する判定精度を向上させることが可能である。
As described above, the temperature at the position (for example, the position P1) in contact with the
これに対して、上下面の温度差ΔＴは、上下の平均的な温度差による伸びの差（Ａｒ３変態点を下回らない範囲では、上面の温度が高いと変形抵抗が小さく伸び易い。）を管理することが可能である。従って、このような判定を行う場合には、上記下面温度ＴＤに基づく判定とは異なり、スキッド間の中間位置Ｐ２を管理位置Ｐに決定することが望ましい。仮に管理温度点Ｐとしてスキッドビーム３Ｂに接する位置Ｐ１（スキッドビーム３Ａと接する位置でもよい。）を選択すると、スキッドビーム３Ｂにより冷却されて局部的に低温になった部位の下面温度を測定することになる。その結果、位置Ｐ１から求めた上下面の温度差ΔＴは、上下面の平均的な温度差ΔＴとは異なることとなり、反り防止のための温度管理精度が悪くなる。よって、上下面の温度差ΔＴに基づく判定を行う場合には、下面の平均的な温度レベルに近いスキッド間中間位置Ｐ２を管理位置Ｐとした方が、温度差ΔＴの判定精度を向上させることが可能である。また、ここでは、判定部１５による２種類の判定について説明したが、この２種類の判定は、どちらか一方が行われてもよく、両方が行われてもよい。なお、以下では、両判定が判定部１５により行われる場合について説明する。つまり、位置決定部１１は、管理位置Ｐとして、スキッドビーム３Ｂに接する位置Ｐ１と、スキッド間の中間位置Ｐ２の両方を決定し、温度予測部１４が、位置Ｐ１について抽出時の下面温度ＴＤを予測すると共に、位置Ｐ２について抽出時の上下面の温度差ΔＴを予測し、そして、判定部１５が、上記２種類の判定をそれぞれの管理位置Ｐに対して行う場合について説明する。
On the other hand, the temperature difference ΔT between the upper and lower surfaces manages the difference in elongation due to the average temperature difference between the upper and lower surfaces (in a range that does not fall below the Ar3 transformation point, if the upper surface temperature is high, the deformation resistance is small and easily stretched). Is possible. Therefore, when such a determination is made, it is desirable to determine the intermediate position P2 between skids as the management position P, unlike the determination based on the lower surface temperature TD. If the position P1 that touches the
炉制御部１６は、加熱炉制御部の一例であって、温度予測部１４が予測した抽出時の下面温度ＴＤ及び上下面の温度差ΔＴの少なくとも一方に基づいて、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。つまり、炉制御部１６は、判定部１５による判定が抽出時に加熱完了することを示していない場合、抽出時には、下面温度ＴＤが抽出時目標温度Ｔｃ以上となり、かつ、上下面の温度差ΔＴが抽出時目標温度差ΔＴｃ以下となるように、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」及び「搬送速度の調整」の少なくとも１以上を使用する。この２つの加熱調整のうち、いずれを行うかは、予測した下面温度ＴＤ及び上下面の温度差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
搬送速度制御部１６１は、温度予測部１４により予測された抽出時の下面温度ＴＤ及び上下面の温度差ΔＴの少なくとも一方に基づいて、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の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、予測された抽出時の下面温度ＴＤ及び上下面の温度差ΔＴの少なくとも一方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。なお、下面温度ＴＤ及び上下面の温度差ΔＴの少なくとも一方の値や温度分布に応じた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予め決定されることが望ましい。
The conveyance
搬送速度制御部１６１による加熱調整の例についてより具体的に説明する。
搬送速度制御部１６１は、予測された下面温度ＴＤが抽出時目標温度Ｔｃ未満である場合には、その鋼片Ｆの搬送速度を遅くすることにより、加熱状態を調整する。図６に示した通り、下面温度ＴＤは、在炉時間が増えるほど増加する。従って、搬送速度制御部１６１は、搬送速度を遅くすることにより鋼片Ｆの在炉時間を増やし、抽出時の下面温度ＴＤを抽出時目標温度Ｔｃ以上にすることができる。一方、搬送速度制御部１６１は、予測された上下面の温度差ΔＴが抽出時目標温度差ΔＴｃ超過である場合には、同じく、その鋼片Ｆの搬送速度を遅くすることにより、加熱状態を調整する。図１０に示した通り、上下面の温度差ΔＴは、在炉時間が増えるほど減少する。従って、搬送速度制御部１６１は、搬送速度を遅くすることにより鋼片Ｆの在炉時間を増やし、抽出時の温度差ΔＴを抽出時目標温度差ΔＴｃ以下にすることができる。
An example of heating adjustment by the conveyance
When the predicted lower surface temperature TD is lower than the extraction target temperature Tc, the transport
なお、この搬送速度制御部１６１による加熱調整が行われる場合、炉温制御部１６２による加熱調整と比べて、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る。
In addition, when the heating adjustment by this conveyance
一方、炉温制御部１６２が炉温調整を行うことにより、鋼片Ｆの加熱を調整す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, it is also possible to adjust the heating of the steel slab F by the furnace
炉温制御部１６２は、温度予測部１４により予測された抽出時の下面温度ＴＤ及び上下面の温度差ΔＴの少なくとも一方に基づいて、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よりも搬送方向下流における加熱炉１の炉温を制御する。つまり、炉温制御部１６２は、下面温度ＴＤ及び上下面の温度差ΔＴの少なくとも一方に基づいて、バーナ２の燃焼流量を調整する。この燃焼流量の調整量も、炉温制御部１６２により、予測された抽出時の下面温度ＴＤ及び上下面の温度差ΔＴの少なくとも一方に基づいて決定されてもよいが、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にも基づいて決定されてもよい。なお、下面温度ＴＤ及び上下面の温度差ΔＴの少なくとも一方の値や温度分布に応じた燃焼流量の調整量も、操業実績や調整実績、実験結果等に基づいて予め決定されることが望ましい。
The furnace
炉温制御部１６２による加熱調整の例についてより具体的に説明する。
炉温制御部１６２は、予測された下面温度ＴＤが抽出時目標温度Ｔｃ未満である場合には、下部帯のバーナ２の燃焼流量を増やすことにより、加熱状態を調整する。下部帯のバーナ２の燃焼流量を増やすことにより、下部帯の炉温を高めて、鋼片Ｆの下面温度ＴＤを抽出時目標温度Ｔｃ以上にまで増加させることができる。一方、炉温制御部１６２は、予測された上下面の温度差ΔＴが抽出時目標温度差ΔＴｃを超過している場合には、下部帯のバーナ２の燃焼流量を増やしたり、上部帯のバーナ２の燃焼流量を減らすことにより、加熱状態を調整する。下部帯のバーナ２の燃焼流量を増やすことにより、下部帯の炉温を高めて、下面温度ＴＤを上昇させ、結果として温度差ΔＴを抽出時目標温度差ΔＴｃ以下にまで低減することが可能である。一方、上部帯のバーナ２の燃焼流量を減らすことにより、上部帯の炉温を低くめて、上面温度ＴＵを降下させ、やはり結果として温度差ΔＴを抽出時目標温度差ΔＴｃ以下にまで低減することが可能である。
An example of the heating adjustment by the furnace
When the predicted lower surface temperature TD is lower than the extraction target temperature Tc, the furnace
この炉温制御部１６２による加熱調整が行われる場合、搬送速度制御部１６１による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。また、直接的に鋼片Ｆの温度を調整することが可能であるため、抽出時に鋼片Ｆを加熱完了させる確実性を向上させることができる。
When the heating adjustment by the furnace
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５を参照しつつ説明する。
The configuration of the
Next, the operation of the
１−２．第１実施形態に係る加熱炉の動作
図５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５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. 5 is an explanatory diagram for explaining the operation of the heating furnace according to the present embodiment.
As shown in FIG. 5, when the steel slab F is charged into the
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１００ＵＡ，１００ＤＡ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 devices 100UA and 100DA arranged on the loading inlet IN side measure the temperature distribution of the steel slab F. The measured temperature distribution is sequentially recorded in the
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１００ＤＡによる下面の測定結果を取得し、その下面温度分布から、高温管理位置，低温管理位置又は既設定管理位置（例えばスキッドビームに接する位置Ｐ１やスキッド間の中間位置Ｐ２）を抽出し、管理位置Ｐに決定する。なお、管理位置Ｐとして既設定管理位置が使用される場合、つまり操業実績等に基づいて管理位置Ｐが決定される場合には、上記ステップＳ１０１は省略することも可能である。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に対応する管理すべき位置を特定し、そして、それを管理位置Ｐ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 the position determination step), the
ステップＳ１０５（温度算出ステップの一例）では、温度算出部１２が、測定された上下両面の温度分布を取得し、その温度分布中の管理位置Ｐに対する上面温度ＴＵ及び下面温度ＴＤを抽出する。そして、温度算出部１２は、この上面温度ＴＵと下面温度ＴＤとの温度差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１００Ｕ，１００Ｄの対の何れかにより測定された温度分布）それぞれについて、上下面の温度差ΔＴが算出される。算出された温度差ΔＴは、上述の通り、鋼片Ｆ毎に温度記憶部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
ステップＳ１０７（温度予測ステップの一例）では、温度予測部１４が、抽出時の下面温度ＴＤ及び上下面の温度差ΔＴの予測が可能なデータ数が温度記憶部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
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１００Ｕ，１００Ｄが、ステップＳ１０１と同様に鋼片Ｆの上下両面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〜Ｓ１０９の処理が繰り返される。
In step S109 (an example of a temperature measurement step), the
一方、ステップＳ１１１（判定ステップの一例）では、判定部１５が、温度予測部１４による抽出時の下面温度ＴＤ及び上下面の温度差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、つまり抽出時の下面温度ＴＤが抽出時目標温度Ｔｃ以上となり、上下面の温度差ΔＴが抽出時目標温度差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、抽出時に各温度が上記条件を満たさず、加熱が完了しないと予想される場合には、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), the
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、加熱調整として、上記の搬送速度制御部１６１による搬送速度調整、又は、炉温制御部１６２による炉温調整のどちらを使用するかを、炉制御部１６が、予測された下面温度ＴＤ及び上下面の温度差ΔＴやエネルギー効率、加熱期限等に基づいて決定する。この際、炉制御部１６は、加熱調整として、上記の搬送速度調整及び炉温調整の両方を使用することももちろん可能である。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及び炉温制御部１６２のそれぞれが、予測された下面温度ＴＤ及び上下面の温度差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
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の判定及び加熱調整例について、図６〜図１０を参照しつつ説明する。
The configuration of the
Next, determination of the
１−３．第１実施形態に係る加熱炉による判定及び加熱調整例
上述の通り、本実施形態に係る加熱炉１による判定及び加熱調整は、下面温度ＴＤ及び上下面の温度差ΔＴに基づいて行われる。しかし、以下では説明の便宜上、両者を分けて説明する。
1-3. Determination by Heating Furnace According to First Embodiment and Example of Heating Adjustment As described above, the determination and heating adjustment by the
（下面温度ＴＤに基づく判定及び加熱調整の一例）
まず、下面温度ＴＤに基づいて行われる判定及び加熱調整の一例について上記図６を参照しつつ説明する。なお、ここで説明する下面温度ＴＤは、上述のように、管理位置Ｐがスキッドビーム３Ｂと接する位置Ｐ１に決定され、その位置Ｐ１における下面温度ＴＤを意味する。
(Example of determination and heating adjustment based on the lower surface temperature TD)
First, an example of determination and heating adjustment performed based on the lower surface temperature TD will be described with reference to FIG. As described above, the lower surface temperature TD described here means that the management position P is determined as the position P1 in contact with the
この加熱調整の例では、判定部１５は、予め操業実績や鋼片Ｆの特定等に基づいた下面温度ＴＤに対する抽出時目標温度Ｔｃが設定される。そして、加熱炉１は、抽出時の鋼片Ｆの下面温度ＴＤがこの抽出時目標温度Ｔｃ以上となるように、加熱調整を行う。
In the example of the heating adjustment, the
より具体的に図６を参照しつつ説明する。
図６では、横軸に、加熱炉１に鋼片Ｆが挿入されてからの経過時間（分）を設定し、縦軸に、各温度測定装置１００が測定した下面温度ＴＤ（℃）を設定した。なお、あわせて、別途の炉内雰囲気温度を測定して、この雰囲気温度に対して縦軸の温度を併用している（実線の太線又は細線）。また、各温度測定装置１００が測定した温度を黒丸（●）で表し、温度予測部１４が予測した抽出時下面温度ＴＤを白四角（□）で表し、その予測結果に基づいて加熱調整が行われた結果、抽出直前に温度測定装置１００ＤＥで測定された下面温度ＴＤを白丸（○）で表した。
More specific description will be given with reference to FIG.
In FIG. 6, the elapsed time (minutes) after the steel piece F is inserted into the
図６に示すように、各温度測定装置１００の位置（１００Ａ〜１００Ｅ）毎の測定結果から、管理位置Ｐの温度は、加熱炉１に鋼片Ｆが挿入されてから時間が経過するにつれて、徐々に上昇する。そして、この加熱調整例では、温度予測部１４は、抽出前に温度測定装置１００ＤＤ（１００Ｄの位置）による測温が行われた後に、それまでに測温した結果から、抽出時の下面温度ＴＤを予測した。その結果に基づいて、判定部１５は、予測された下面温度ＴＤが抽出時目標温度Ｔｃに到達しないと判定した。そこで、炉制御部１６の炉温制御部１６２は、バーナ２の燃焼量を増加させて炉温を上昇させたところ、実際に抽出時に測定した下面温度ＴＤ（○）は、抽出時目標温度Ｔｃを確保することが可能となった。
As shown in FIG. 6, from the measurement results for each position (100A to 100E) of each
このように、本実施形態に係る加熱炉１は、下面温度ＴＤに基づく加熱調整を行うことにより、抽出時の下面温度ＴＤを正確に抽出時目標温度Ｔｃ以上に制御することが可能である。その結果、これまで温度を測定することすら難しく、ましてや温度を制御することは非常に困難であった下面温度ＴＤを非常に正確に制御することができ、その後の工程等において、鋼片Ｆの反り等の不具合が発生することを効果的に防止することが可能である。
Thus, the
なお、ここでは、加熱調整方法として炉温を上昇させる場合について説明した。しかしながら、例えば、抽出時目標温度として下面温度ＴＤの上限値が設定されている場合には、炉温を降下させることにより加熱調整を行うことも可能である。更に、炉温調整と共に、又は、炉温調整と共に、搬送速度制御部１６１が搬送速度を調整することにより、抽出時の下面温度ＴＤを所望の温度となるように加熱調整を行うことも可能である。例えば、上記加熱調整例のように、抽出時目標温度Ｔｃとして下面温度ＴＤの下限値が設定されている場合、予測した抽出時の下面温度ＴＤが抽出時目標温度Ｔｃ未満であれば、搬送速度を低下させることにより鋼片Ｆの加熱時間を延長して、下面温度ＴＤを抽出時目標温度Ｔｃ以上にすることができる。これとは逆に、例えば、抽出時目標温度として下面温度ＴＤの上限値が設定されている場合、予測した抽出時の下面温度ＴＤが抽出時目標温度Ｔｃ超過であれば、搬送速度を上昇させることにより鋼片Ｆの加熱時間を短縮して、下面温度ＴＤを抽出時目標温度Ｔｃ以上にすることができる。 Here, the case where the furnace temperature is raised as the heating adjustment method has been described. However, for example, when an upper limit value of the lower surface temperature TD is set as the extraction target temperature, it is possible to perform heating adjustment by lowering the furnace temperature. Furthermore, it is also possible to adjust the heating so that the lower surface temperature TD at the time of extraction becomes a desired temperature by adjusting the conveying speed with the furnace temperature adjustment or with the furnace temperature adjustment. is there. For example, when the lower limit value of the lower surface temperature TD is set as the extraction target temperature Tc as in the above heating adjustment example, if the predicted lower surface temperature TD during extraction is less than the extraction target temperature Tc, the conveyance speed By lowering the temperature, the heating time of the steel slab F can be extended, and the lower surface temperature TD can be made higher than the extraction target temperature Tc. On the contrary, for example, when the upper limit value of the lower surface temperature TD is set as the extraction target temperature, if the predicted lower surface temperature TD during extraction exceeds the extraction target temperature Tc, the conveyance speed is increased. Thus, the heating time of the steel slab F can be shortened, and the lower surface temperature TD can be made equal to or higher than the extraction target temperature Tc.
（下面温度ＴＤに基づく判定及び加熱調整の他の例）
次に、下面温度ＴＤに基づいて行われる判定及び加熱調整の他の例について図７及び図８を参照しつつ説明する。図７は、本実施形態に係る加熱炉が下面温度に基づく制御等を行う場合に使用される抽出時目標温度について説明するための説明図である。図８は、本実施形態に係る加熱炉による下面温度に基づいた制御例について説明するための説明図である。
(Other examples of determination and heating adjustment based on the lower surface temperature TD)
Next, another example of determination and heating adjustment performed based on the lower surface temperature TD will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a target temperature during extraction that is used when the heating furnace according to the present embodiment performs control or the like based on the lower surface temperature. FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a control example based on the lower surface temperature by the heating furnace according to the present embodiment.
上記の加熱調整の一例では、抽出時目標温度Ｔｃが予め操業実績等に基づいて決定される場合について説明したが、この抽出時目標温度Ｔｃは、鋼片ＦのＡｒ３変態点よりも７５℃以上高い温度に設定されることが望ましい。この加熱調整の他の例について説明する前に、図７を参照して抽出時目標温度Ｔｃについて説明する。 In the example of the heating adjustment described above, the case where the extraction target temperature Tc is determined in advance based on the operation results or the like has been described. The extraction target temperature Tc is 75 ° C. or higher than the Ar3 transformation point of the steel slab F. It is desirable to set it to a high temperature. Before describing another example of this heating adjustment, the extraction target temperature Tc will be described with reference to FIG.
図７では、抽出時下面温度ＴＤからＡｒ３変態点温度を減じた値（℃）を横軸に取り、縦軸に鋼片Ｆの上反り量（ｍｍ）を取った。なお、この抽出時下面温度ＴＤは、温度測定装置１００ＤＥによる抽出時の実測値を表し、上反り量は、その加熱後の鋼片Ｆを粗圧延機で１回圧延した後の鋼片Ｆの上向きの反りの量を表す。なお、この測定では、様々成分及び材質の鋼片Ｆを用意し、その鋼片Ｆの長手方向の長さを８ｍに揃えて使用した。そして、これらの鋼片Ｆを加熱炉１で様々な抽出時下面温度ＴＤへと加熱した後、粗圧延機で１回粗圧延を行った。粗圧延機の出側には予めビデオカメラを設置しておき、１回目の圧延を完了した鋼片Ｆが後方へ排出される際の画像を圧延方向に直角な側方から撮影した。なお、鋼材パスラインからの高さ方向距離を記入した目盛り板を圧延機の側に置き、ビデオカメラの撮影視野内に当該目盛り板が入るように撮影した。その後、ビデオを再生しながら静止画で上反り量（鋼材パスラインからの上方向への距離）を計測した。
In FIG. 7, the value (° C.) obtained by subtracting the Ar3 transformation point temperature from the bottom surface temperature TD at the time of extraction is taken on the horizontal axis, and the upper warp amount (mm) of the steel slab F is taken on the vertical axis. The lower surface temperature TD at the time of extraction represents an actual measurement value at the time of extraction by the temperature measuring device 100DE, and the amount of warpage is the amount of the steel slab F after the steel slab F after being rolled once by a roughing mill. Represents the amount of upward warping. In this measurement, steel slabs F of various components and materials were prepared, and the lengths of the steel slabs F in the longitudinal direction were set to 8 m. And after heating these steel slab F to various lower surface temperature TD at the time of extraction with the
なお、図７に示す測温でも、鋼片Ｆの管理位置Ｐとしてスキッドビーム３Ｂと接する位置Ｐ１（つまり低温管理位置又は既設定管理位置の相当）を用いた。
In the temperature measurement shown in FIG. 7, the position P1 in contact with the
図７に示すように、抽出時下面温度ＴＤがＡｒ３変態点温度よりも７５℃以上高くなる場合、上反り量をほぼなくすことが可能である一方、抽出時下面温度ＴＤがＡｒ３変態点温度よりも７５℃未満しか高くない場合、温度が低ければ低いほど上反り量が増加してしまうことが判る。 As shown in FIG. 7, when the lower surface temperature TD during extraction is higher than the Ar3 transformation point temperature by 75 ° C. or more, the amount of warpage can be substantially eliminated, while the lower surface temperature TD during extraction is higher than the Ar3 transformation point temperature. If the temperature is only lower than 75 ° C., the amount of warpage increases as the temperature decreases.
なお、この図７に示す結果からは、スキッドビーム３Ｂと接する位置Ｐ１又は低温管理位置を管理位置Ｐに設定した場合、抽出時目標温度Ｔｃを、Ａｒ３変態点温度よりも７５℃以上高い温度に設定することにより、加熱炉１は、鋼片Ｆの上反りの発生を適切に防止しつつ加熱することが可能であること、が判る。この７５℃という温度は、管理位置Ｐをいずれの位置に設定するのかにより異なる可能性があるが、スキッドビーム３Ｂと接する位置Ｐ１は、冷却されているスキッドビームの影響を受けて温度が低下し、下面の他の部位に比べて低温になっている。よって、上反りを防止できるＡｒ３変態点温度との温度差としてスキッドビーム３Ｂと接する位置Ｐ１が７５℃以上高くなると設定した場合、他の部位は全域にわたってＡｒ３変態点温度との温度差が７５℃よりも大きくなり、結果として、鋼片Ｆ全域に対して上反りの発生を防止することが可能である。
From the results shown in FIG. 7, when the position P1 in contact with the
次に、この抽出時目標温度Ｔｃを用いた加熱調整例をより具体的に図８を参照しつつ説明する。 Next, a heating adjustment example using the extraction target temperature Tc will be described more specifically with reference to FIG.
図８では、横軸に、加熱炉１に鋼片Ｆが挿入されてからの経過時間（分）を設定し、左方縦軸に、下部帯炉温（℃）を設定した。一方、右方縦軸に、抽出時目標温度Ｔｃの理解が容易になるように、各温度測定装置１００が測定した下面温度ＴＤ（℃）からＡｒ３変態点温度を減じた値を設定した。つまり、図８で抽出時目標温度Ｔｃは、右方縦軸の目盛りにおいて７５℃に設定される。ただし、判定部１５における判定では、下面温度ＴＤ（℃）を使用して、抽出時目標温度Ｔｃを（Ａｒ３変態点温度＋７５℃）に設定することはもちろん可能である。
In FIG. 8, the elapsed time (minutes) after the steel slab F was inserted into the
下部帯の炉温は、別途の雰囲気温度測定装置を使用して測定し、図８中、実線の太線又は細線で示した。また、各温度測定装置１００が測定した温度を黒丸（●）で表し、温度予測部１４が予測した抽出時下面温度ＴＤを白四角（□）で表し、その予測結果に基づいて加熱調整が行われた結果、抽出直前に温度測定装置１００ＤＥで測定された下面温度ＴＤを白丸（○）で表した。
The furnace temperature of the lower belt was measured using a separate atmospheric temperature measuring device, and indicated by a solid thick line or a thin line in FIG. Moreover, the temperature measured by each
図８に示すように、各温度測定装置１００の位置（１００Ａ〜１００Ｅ）毎の測定結果から、管理位置Ｐの温度は、加熱炉１に鋼片Ｆが挿入されてから時間が経過するにつれて、徐々に上昇する。そして、この加熱調整例では、温度予測部１４は、抽出前に温度測定装置１００ＤＤ（１００Ｄの位置）による測温が行われた後に、それまでに測温した結果から、抽出時の下面温度ＴＤを予測した。その結果に基づいて、判定部１５は、予測された下面温度ＴＤが抽出時目標温度Ｔｃに到達しないと判定した。そこで、炉制御部１６の炉温制御部１６２は、バーナ２の燃焼量を増加させて炉温を上昇させたところ、実際に抽出時に測定した下面温度ＴＤ（○）は、抽出時目標温度Ｔｃを確保することが可能となった。
As shown in FIG. 8, from the measurement results for each position (100A to 100E) of each
このように、本実施形態に係る加熱炉１は、抽出時目標温度ＴｃとしてＡｒ３変態点温度よりも７５℃以上高い温度を用いて、上記加熱調整の一例と同様な加熱調整を行うことにより、鋼片Ｆの上反りの発生を防止することが可能である。なお、加熱調整方法として、炉温調整と共にか、又は、炉温調整に代えて、搬送速度調整を使用することが可能であることは、上記加熱調整の一例と同様である。
As described above, the
（上下面の温度差ΔＴに基づく判定及び加熱調整の例）
次に、上下面の温度差ΔＴに基づいて行われる判定及び加熱調整の例について図９及び上記図１０を参照しつつ説明する。図９は、本実施形態に係る加熱炉が上下面の温度差に基づく制御等を行う場合に使用される抽出時目標温度差について説明するための説明図である。図１０は、本実施形態に係る加熱炉による温度差に基づいた制御例について説明するための説明図である。
(Example of judgment and heating adjustment based on temperature difference ΔT between upper and lower surfaces)
Next, an example of determination and heating adjustment performed based on the temperature difference ΔT between the upper and lower surfaces will be described with reference to FIG. 9 and FIG. FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a target temperature difference during extraction that is used when the heating furnace according to the present embodiment performs control based on the temperature difference between the upper and lower surfaces. FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a control example based on a temperature difference by the heating furnace according to the present embodiment.
この加熱調整の例では、上下面の温度差ΔＴに基づく制御が行われるが、この際、判定部１５は、抽出時目標温度差ΔＴｃを温度差ΔＴの上限の閾値として使用する。この閾値は、操業実績や鋼片Ｆの特性等に応じて適宜設定されることが望ましい。しかしながら、本加熱調整例では、この抽出時目標温度ΔＴとして、３０℃が使用されることが望ましい。この加熱調整の例について説明する前に、図９を参照して抽出時目標温度ΔＴについて説明する。
In this heating adjustment example, control based on the temperature difference ΔT between the upper and lower surfaces is performed. At this time, the
図９では、抽出時の上下面の温度差ΔＴ（＝上面温度ＴＵ−下面温度ＴＤ）（℃）を横軸に取り、縦軸に鋼片Ｆの下反り量（ｍｍ）を取った。なお、この抽出時の温度差ΔＴは、温度測定装置１００ＵＥ，１００ＤＥによる抽出時の実測値から算出された温度差を表し、下反り量は、その加熱後の鋼片Ｆを粗圧延機で１回圧延した後の鋼片Ｆの下向きの反りの量を表す。なお、この測定では、様々成分及び材質の鋼片Ｆを用意し、その鋼片Ｆの長手方向の長さを８ｍに揃えて使用した。そして、これらの鋼片Ｆを加熱炉１で様々な温度差ΔＴへと加熱した後、粗圧延機で１回粗圧延を行った。粗圧延機の出側には予めビデオカメラを設置しておき、１回目の圧延を完了した鋼片Ｆが後方へ排出される際の画像を圧延方向に直角な側方から撮影した。なお、鋼材パスラインからの高さ方向距離を記入した目盛り板を圧延機の側に置き、ビデオカメラの撮影視野内に当該目盛り板が入るように撮影した。その後、ビデオを再生しながら静止画で下反り量（鋼材パスラインからの下方向への距離）を計測した。
In FIG. 9, the temperature difference ΔT (= upper surface temperature TU−lower surface temperature TD) (° C.) at the time of extraction is taken on the horizontal axis, and the downward warping amount (mm) of the steel slab F is taken on the vertical axis. The temperature difference ΔT at the time of extraction represents the temperature difference calculated from the actual measurement values at the time of extraction by the temperature measuring devices 100UE and 100DE, and the amount of downward warping is 1 for the steel slab F after heating with a roughing mill. It represents the amount of downward warping of the steel slab F after rolling. In this measurement, steel slabs F of various components and materials were prepared, and the lengths of the steel slabs F in the longitudinal direction were set to 8 m. And after heating these steel slabs F to various temperature difference (DELTA) T with the
なお、図９に示す測温では、鋼片Ｆの管理位置Ｐとしてスキッド間の中間位置Ｐ２（つまり高温管理位置又は既設定管理位置の相当）を用いた。 In the temperature measurement shown in FIG. 9, the intermediate position P2 between skids (that is, the high temperature management position or the preset management position) is used as the management position P of the steel slab F.
図９に示すように、温度差ΔＴが大きくなればなるほど、下反り量は増加する。温度差ΔＴが３０℃以下である場合、下反り量は最大でも１５ｍｍ程度と、製品品質や操業状態に影響を与えない低い量に抑えられる。しかしながら、温度差ΔＴが３０℃を超過すると、この下反り量は、急激に増加する傾向にある。このように温度差ΔＴの増加に伴い下反り量も増加するメカニズムについては完全には解明されていないが、本発明の発明者らは、このメカニズムについて、以下のように推定している。つまり、温度差ΔＴが増加すると、温度が高い面（上面）側の変形抵抗が小さくなるので延びやすくなる。更に、上側の圧延ロールと下側の圧延ロールとに、鋼片Ｆの温度差ΔＴに起因した膨張の差が生じ、ロール周速差も増加する。その結果、鋼片Ｆの上下に伸びの差が生じたものと考えられる。ただし、ここで説明した推定は、本発明を限定するものではないことは言うまでもない。 As shown in FIG. 9, the amount of downward warping increases as the temperature difference ΔT increases. When the temperature difference ΔT is 30 ° C. or less, the downward warping amount is about 15 mm at the maximum, and can be suppressed to a low amount that does not affect the product quality and the operation state. However, when the temperature difference ΔT exceeds 30 ° C., the amount of downward warping tends to increase rapidly. Thus, although the mechanism by which the amount of downward warp increases with the increase in temperature difference ΔT has not been completely elucidated, the inventors of the present invention presume this mechanism as follows. That is, when the temperature difference ΔT increases, the deformation resistance on the high temperature surface (upper surface) side becomes smaller, so that it becomes easier to extend. Furthermore, a difference in expansion caused by the temperature difference ΔT of the steel slab F occurs between the upper rolling roll and the lower rolling roll, and the roll peripheral speed difference also increases. As a result, it is considered that a difference in elongation occurred between the upper and lower parts of the steel piece F. However, it is needless to say that the estimation described here does not limit the present invention.
図９から判るように、鋼片Ｆの管理位置Ｐをスキッド間の中央位置に設定した場合、その上下面の温度差ΔＴの上限の閾値である抽出時目標温度差ΔＴｃを３０℃に設定することにより、下反り量を低い値に抑えることができる。このような下反り量は、小さくても搬送ロールとエプロンとの間に鋼片Ｆが突っ込み、大きな圧延トラブルを引き起こしかねない。従って、温度差ΔＴの上限値を３０℃に設定して下反り量を低い値に抑えることにより、上記のような圧延トラブルを防止することが可能である。 As can be seen from FIG. 9, when the management position P of the steel slab F is set at the center position between the skids, the target temperature difference ΔTc during extraction, which is the upper limit threshold value of the temperature difference ΔT between the upper and lower surfaces, is set to 30 ° C. As a result, the amount of downward warping can be suppressed to a low value. Even if the amount of such downward warping is small, the steel slab F may enter between the transport roll and the apron, which may cause a large rolling trouble. Therefore, the above rolling trouble can be prevented by setting the upper limit value of the temperature difference ΔT to 30 ° C. and suppressing the downward warping amount to a low value.
また、ここでは、上下面の温度差ΔＴとして上面温度ＴＵが下面温度ＴＤよりもどれだけ高いかという量を使用しているが、この逆、つまり下面温度ＴＤが上面温度ＴＵよりもどれだけ高いかという量を温度差ΔＴとして使用した場合も、同様に抽出時目標温度差ΔＴｃを３０℃に設定することができる。この場合、温度差ΔＴが高くなれば鋼片Ｆには上反りが発生することになる。 Here, the amount of how much the upper surface temperature TU is higher than the lower surface temperature TD is used as the temperature difference ΔT between the upper and lower surfaces, but the opposite, that is, how much the lower surface temperature TD is higher than the upper surface temperature TU. When the amount is used as the temperature difference ΔT, the extraction target temperature difference ΔTc can be similarly set to 30 ° C. In this case, if the temperature difference ΔT is increased, the steel slab F is warped.
次に、この抽出時目標温度差ΔＴｃを用いた加熱調整例をより具体的に図１０を参照しつつ説明する。 Next, an example of heating adjustment using this extraction target temperature difference ΔTc will be described more specifically with reference to FIG.
図１０では、横軸に、加熱炉１に鋼片Ｆが挿入されてからの経過時間（分）を設定し、左方縦軸に、炉温（℃）を設定した。一方、右方縦軸には、上下面の温度差ΔＴを設定した。つまり、図１０で抽出時目標温度差ΔＴｃは、右方縦軸の目盛りにおいて３０℃に設定される。
In FIG. 10, the elapsed time (minutes) after the steel slab F was inserted into the
下部帯及び上部帯の炉温は、別途の雰囲気温度測定装置を使用して測定し、図１０中、実線又は破線の太線又は細線で示した。また、各温度測定装置１００で測定された温度に基づき温度算出部１２が算出した上下面の温度差ΔＴを黒丸（●）で表し、温度予測部１４が予測した抽出時の上下面の温度差ΔＴを白四角（□）で表し、その予測結果に基づいて加熱調整が行われた結果、抽出直前に温度測定装置１００ＵＥ，ＤＥで測定された実際の温度差ΔＴを白丸（○）で表した。
The furnace temperature of the lower belt and the upper belt was measured by using a separate atmospheric temperature measuring device, and indicated by a solid line or a broken thick line or thin line in FIG. Further, the temperature difference ΔT between the upper and lower surfaces calculated by the
図１０に示すように、各温度測定装置１００の位置（１００Ａ〜１００Ｅ）毎の測定結果から、管理位置Ｐにおける温度差ΔＴは、加熱炉１に鋼片Ｆが挿入されてから時間が経過するにつれて、徐々に低下する。そして、この加熱調整例では、温度予測部１４は、抽出前に温度測定装置１００ＵＤ，１００ＤＤ（１００Ｄの位置）による測温が行われた後に、それまでに測温した結果から、抽出時の上下面の温度差ΔＴを予測した。その結果に基づいて、判定部１５は、予測された温度差ΔＴが抽出時目標温度差ΔＴｃを超過すると判定した。そこで、炉制御部１６の炉温制御部１６２は、下部帯のバーナ２の燃焼量を増加させて下部帯の炉温を上昇させたところ、実際に抽出時に測定した温度差ΔＴ（○）は、抽出時目標温度差ΔＴｃを確保することが可能となった。
As shown in FIG. 10, from the measurement result for each position (100A to 100E) of each
このように、本実施形態に係る加熱炉１は、上下面の温度差ΔＴに基づく加熱調整を行うことにより、抽出時の温度差ΔＴを正確に抽出時目標温度差ΔＴｃ以下に制御することが可能である。その結果、これまで温度を測定することすら難しく、ましてや温度を制御することは非常に困難であった上下面の温度差ΔＴを非常に正確に制御することができ、その後の工程等において、鋼片Ｆの反り等の不具合が発生することを効果的に防止することが可能である。
Thus, the
なお、ここでは、加熱調整方法として下部帯の炉温を上昇させる場合について説明した。しかしながら、例えば、上部帯の炉温を降下させることももちろん可能である。更に、炉温調整と共に、又は、炉温調整と共に、搬送速度制御部１６１が搬送速度を低下させることにより、抽出時の温度差ΔＴを所望の温度となるように加熱調整を行うことも可能である。つまり、図１０に示すように、温度差ΔＴは、鋼片Ｆの在炉時間が長くなればなるほど低下する。そこで、加熱調整方法として、搬送速度を低下させて在炉時間を長くし、上下面の温度差ΔＴを減少させることも可能である。
In addition, here, the case where the furnace temperature of the lower belt was raised was explained as the heating adjustment method. However, for example, it is of course possible to lower the furnace temperature of the upper belt. Furthermore, it is possible to adjust the heating so that the temperature difference ΔT at the time of extraction becomes a desired temperature by adjusting the furnace temperature or the furnace temperature adjustment, and the conveyance
１−４．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１００の測温領域Ａｒにおける鋼片Ｆの下面温度ＴＤを正確に測定することができ、その測定結果である下面温度ＴＤに基づいて、鋼片Ｆの加熱を調整することが可能である。その結果、反りが鋼片Ｆに発生することを効果的に防止することが可能である。更に、この加熱炉１は、正確に測定した下面温度ＴＤと上面温度ＴＵとの温度差ΔＴをも正確に制御することが可能であり、その結果、反りの発生量を更に低減することが可能である。
1-4. Examples of Effects According to First Embodiment The configuration and operation of the
According to this
つまり、本実施形態に係る加熱炉１は、複数の温度測定装置１００に対応する下面温度ＴＤ又は上下面の温度差ΔＴから、抽出時の下面温度ＴＤ及び上下面の温度差ΔＴを予測し、その予測結果に基づいて、抽出時の下面温度ＴＤ及び上下面の温度差ΔＴが所定の温度となるように、加熱調整を行うことができる。従って、下面温度ＴＤや上下面の温度差ΔＴに起因した反り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。
That is, the
また、本実施形態に係る加熱炉１は、下面温度ＴＤ及び上下面の温度差ΔＴの少なくとも一方に基づいて、この鋼片Ｆの抽出可否を判定することができる。正確に測定された下面温度ＴＤ及び上下面の温度差ΔＴにより抽出可否の判定を行う場合、温度測定装置１００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
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
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実施形態において、温度測定装置１００Ｄは、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１００の理解が容易になるように、炉側壁に配置された温度測定装置１００Ｕ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１００Ｕが、スキッドの間に配置されれば、スキッド間に配置される温度測定装置１００Ｄに適用することが可能となる。
In the first embodiment of the present invention, the
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
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
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
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
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
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
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
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
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: 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
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
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).
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／ｍ３］
λ ：波長［ｍ］
Ｔ ：温度［Ｋ］
Ｃ１：定数 ３．７４×１０−１６［Ｗ／ｍ２］
Ｃ２：定数 ０．０１４３８７［μｍ・Ｋ］
Here, each constant of the above-mentioned
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
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
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Ｔ１［Ｋ］から、下記式３のようにＰｌａｎｃｋの法則により黒体輝度Ｅ１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
手順３：撮像装置により、温度既知物体を計測し、出力Ｌ１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Ｌ１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Ｇ１と表す。つまり、この輝度Ｇ１は、下記式４で表される。
The luminance calculated in this
手順４：上記Ｅ１とＧ１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.
この式５中、ε１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
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.
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
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Ｅ１，Ｇ１及びε１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.
手順５：撮像装置により、鋼片を計測し、出力Ｌ２を得る。そして、上記特性式（式２）により、出力Ｌ２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Ｇ２と表す。つまり、この輝度Ｇ２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
なお、ここで撮像装置により計測される出力Ｌ２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Ｌ２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Ｌ２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Ｌ２から算出する輝度Ｇ２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Ｇ２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Ｇ２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Ｇ２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Ｅ２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
ε２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
手順７：このＥ２から、下記Ｐｌａｎｃｋの法則の逆関数（式１３）を用いて、鋼片の温度Ｔ２［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.
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 (
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
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
上記関連技術においては、放射エネルギーの差ΔＧ（＝Ｇ２−Ｇ１）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ε１とε２が等しく、かつ、（１−ε１）Ｊ１と（１−ε２）Ｊ２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−ε１）Ｊ１と（１−ε２）Ｊ２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
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Ｊ１と鋼片位置の迷光Ｊ２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Ｊ１と鋼片位置の迷光Ｊ２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、Ｊ１＝Ｊ２として計算することが可能である。なお、Ｊ１とＪ２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.
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
As shown in
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
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
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
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
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.
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
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
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
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
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
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: 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
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
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εｘ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
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
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
経時変化後の放射率εｘ
なお、ここで使用した経時変化後の放射率εｘ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
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（Ｇｔ１）、初期の比較部位（内壁等）（Ｇｗ１）、長期間経過後の温度既知物体（Ｇｔ２）、長期間経過後の比較部位（Ｇｗ２）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
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、εｗ、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εｗ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ΔＧ１と、期間経過後の輝度差ΔＧ２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.
よって、輝度差ΔＧの経時変化量（ΔＧ２−ΔＧ１）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.
この式Ａ４より、温度既知物体の放射率の変化量（εｘ−ε）は、見掛け輝度差の経時変化量（ΔＧ２−ΔＧ１）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、（εｘ−ε）と（ΔＧ２−ΔＧ１）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
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（ΔＧ２−ΔＧ１）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εｘ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εｘ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εｘ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Ｘ１、被測定点から火炎下端までの高さをＹ１、被測定点から温度既知物体までの水平距離をＸ０、高さをＹ０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.
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
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Ｘ１、被測定点から火炎までの高さをＹ１、被測定点から温度既知物体までの水平距離をＸ０、高さをＹ０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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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Ｔ２を実測し、見掛け放射エネルギーＧ１から下記の式２２により補正後真温度Ｔ１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.
In the temperature measurement method described in
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
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
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.
In the temperature measurement method described in
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.
この一次式の係数ａ１，ａ２，…ａｎ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ａ１，ａ２，…ａｎに一定値として含まれるが、火炎が変動すれば、この係数ａ１，ａ２，…ａｎ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
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.
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、抽出時の下面温度ＴＤについて下限値（抽出時目標温度Ｔｃ）が設定され、抽出時の上下面の温度差ΔＴについて上限値（抽出時目標温度差ΔＴ）が設定される場合について説明した。しかしながら、これ以外にも、下面温度ＴＤについて上限値を設定したり、温度差ΔＴについて下限値を設定することも可能である。このような上限値及び下限値も、上記実施形態で説明した抽出時目標温度Ｔｃ及び抽出時目標温度差ΔＴと同様に、操業実績や鋼片Ｆの特性等に基づいて決定されることが望ましい。 For example, in the above embodiment, a lower limit value (target temperature Tc during extraction) is set for the lower surface temperature TD during extraction, and an upper limit value (target temperature difference ΔT during extraction) is set for the temperature difference ΔT between the upper and lower surfaces during extraction. Explained the case. However, besides this, it is also possible to set an upper limit value for the lower surface temperature TD and a lower limit value for the temperature difference ΔT. Such upper limit value and lower limit value are also desirably determined based on the operation results, the characteristics of the steel slab F, and the like, similarly to the extraction target temperature Tc and the extraction target temperature difference ΔT described in the above embodiment. .
また、上記実施形態では、下面温度ＴＤによる判定と加熱調整、及び、上下面の温度差ΔＴによる判定と加熱調整が行われる場合について説明したが、これらの加熱調整についてどちらか一方を行うことももちろん可能である。例えば、下面温度ＴＤによる判定と加熱調整のみを行う場合には、加熱炉１の上部帯に配置される上面用の温度測定装置１００Ｕは、必ずしも必要ではない。
In the above embodiment, the determination and heating adjustment by the lower surface temperature TD and the determination and heating adjustment by the temperature difference ΔT between the upper and lower surfaces are described. However, either one of these heating adjustments may be performed. Of course it is possible. For example, when only the determination based on the lower surface temperature TD and the heating adjustment are performed, the upper surface
また、上記実施形態では、図２に示すように炉幅方向には１の温度測定装置１００Ｄ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１００Ｄ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、その測定結果から管理位置Ｐの下面温度ＴＤを求めることも可能である。
Moreover, in the said embodiment, as shown in FIG. 2, the case where the one
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
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
１０ 加熱制御部
１１ 位置決定部
１２ 温度算出部
１３ 温度記憶部
１４ 温度予測部
１５ 判定部
１６ 炉制御部
１００，１００Ｕ，１００Ｄ 温度測定装置
１００ＵＡ，１００ＵＢ，１００ＵＣ，１００ＵＤ，１００ＵＥ 温度測定装置
１００ＤＡ，１００ＤＢ，１００ＤＣ，１００ＤＤ，１００ＤＥ 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 加熱制御部
Ｆ 鋼片
ＩＮ 装入口
ＯＵＴ 抽出口
Ａｒ 測温領域
Ｐ 管理位置
ＴＤ 下面温度
ＴＵ 上面温度
ΔＴ 温度差
Ｔｃ 抽出時目標温度
ΔＴｃ 抽出時目標温度差
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記鋼片よりも下方に少なくとも１以上配置され、前記鋼片の下面の温度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から、前記加熱炉から抽出する際の前記鋼片の温度を予測する温度予測部と、
前記温度予測部が予測した温度に基づいて、前記鋼片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、少なくとも前記鋼片の放射エネルギー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鋼片及び前記温度既知物体の単色輝度を迷光補正して、前記鋼片表面の温度を求める演算部と、
を有することを特徴とする、加熱炉。 A heating furnace for heating the steel slab while conveying the steel slab in the furnace in the furnace length direction,
At least one or more below the steel slab, and a temperature measuring device for measuring the temperature of the lower surface of the steel slab;
From the temperature measured by the temperature measuring device, a temperature prediction unit that predicts the temperature of the steel slab when extracting from the heating furnace,
Based on the temperature predicted by the temperature prediction unit, a heating furnace control unit that controls at least one of the conveying speed of the steel slab and the furnace temperature in the heating furnace,
Have
The temperature measuring device is
A luminance measuring unit that measures at least the radiant energy of the steel slab by a 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 the temperature of the steel slab surface by correcting stray light for the monochromatic luminance of the steel slab and the temperature known object measured by the luminance measurement unit, and
A heating furnace characterized by comprising:
前記加熱炉制御部は、前記温度測定装置が測定した前記鋼片の下面の温度と上面の温度との温度差を算出する温度算出部を更に有し、
前記温度予測部は、該温度差に基づいて、前記加熱炉から抽出する際の前記鋼片の下面の温度と上面の温度との抽出時温度差を予測し、
前記加熱炉制御部は、前記温度予測部が予測した抽出時温度差に基づいて、前記搬送速度及び前記炉温の少なくとも一方を制御することを特徴とする、請求項１又は２に記載の加熱炉。 The temperature measuring device is also arranged at least one above the billet, measures the temperature of the upper surface of the billet,
The heating furnace control unit further includes a temperature calculation unit that calculates a temperature difference between the temperature of the lower surface of the steel slab measured by the temperature measuring device and the temperature of the upper surface,
The temperature prediction unit predicts a temperature difference during extraction between the temperature of the lower surface of the steel slab and the temperature of the upper surface when extracting from the heating furnace based on the temperature difference,
The heating furnace according to claim 1 or 2, wherein the heating furnace control unit controls at least one of the conveyance speed and the furnace temperature based on a temperature difference during extraction predicted by the temperature prediction unit. Furnace.
前記鋼片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、前記鋼片の放射エネルギーとに基づいて、当該鋼片の温度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１〜４のいずれかに記載の加熱炉。 The computing unit is
When determining the temperature of the steel piece, 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,
Based on the stray light amount calculated by the stray light calculation unit and the radiant energy of the steel slab, a temperature calculation unit that calculates the temperature of the steel slab,
The heating furnace according to any one of claims 1 to 4, characterized by comprising:
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１〜５のいずれかに記載の加熱炉。 The luminance measurement unit is an imaging device that images a monochromatic luminance distribution of radiant energy of the steel piece 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 5, 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.
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１〜８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 8, characterized by comprising:
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９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 9, wherein the calculation unit performs the stray light correction using the emissivity after the change with time.
（Ａ）炉内迷光分布上、前記鋼片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）前記鋼片の測定表面に対する角度が、前記鋼片の放射率が変化しない角度以上となる位置
（Ｃ）前記鋼片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 1-10 characterized by the above-mentioned. Heating furnace.
(A) On the distribution of stray light in the furnace, a position separated from the furnace wall by a distance where the amount of stray light is substantially the same as the position of the steel slab. Position where angle does not change or more (C) Position where no combustion frame is sandwiched between the steel pieces
前記鋼片よりも下方に少なくとも１以上配置された温度測定装置により、前記鋼片の下面の温度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から、前記加熱炉から抽出する際の前記鋼片の温度を予測する温度予測ステップと、
前記温度予測ステップで予測した温度に基づいて、前記鋼片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ステップと、
を有し、
前記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、前記鋼片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、前記鋼片の温度を求めることを特徴とする、加熱方法。 A heating method using a heating furnace for heating the steel slab while conveying the steel slab in the furnace in the furnace length direction,
A temperature measuring step of measuring the temperature of the lower surface of the steel slab by means of a temperature measuring device disposed at least one lower than the steel slab;
From the temperature measured in the temperature measurement step, a temperature prediction step for predicting the temperature of the steel slab when extracting from the heating furnace,
Based on the temperature predicted in the temperature prediction step, a heating furnace control step for controlling at least one of a conveying speed of the steel slab and a furnace temperature in the heating furnace,
Have
In the 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 steel piece 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 determine the temperature of the steel slab.
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