JP5233744B2

JP5233744B2 - 鋼板温度履歴測定装置及び測定方法

Info

Publication number: JP5233744B2
Application number: JP2009046454A
Authority: JP
Inventors: 勝二中島; 岳文亀谷; 昭彦吉川
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2029-02-27
Also published as: JP2010203783A

Description

本発明は、通板される鋼板の熱処理炉内での温度履歴を測定する鋼板温度履歴測定装置に関するものである。

従来、例えば連続焼鈍炉の新設・改修・ヒートパターン変更などのタイミングで、焼鈍炉の加熱能力や冷却能力を把握するため、或いはヒートパターンを確認（品質確認）するために、鋼板の炉内温度履歴を測定していた。具体的には、熱電対に接合されたサンプル鋼板を母材となる鋼板に取付け、熱電対を払い出しながら、鋼板と共に炉内を通板するサンプル鋼板の温度履歴を炉外で測定していた。測定後、炉内からサンプル鋼板が出てきたら、熱電対を測定器側で切り離し、これを連続焼鈍炉の出口で巻き取り回収していた。しかしながら、この温度履歴測定装置では、数十メートルもある炉内へサンプル鋼板を通過させるために、それに見合った長さの熱電対が必要となり、測定時の払い出しや測定後の巻き取りが煩わしいという問題がある。

これに対し、本出願人は、下記特許文献１に記載される鋼板温度履歴測定装置を提案した。この鋼板温度履歴測定装置は、サンプル鋼板に予め熱電対などの温度センサを取付け、この温度センサで検出される鋼板温度を、一般にデータロガと呼ばれる記録装置によって所定のタイミングで記録可能とし、この記録装置を断熱ケース内に収納してサンプル鋼板ごと一体化する。この鋼板温度履歴測定装置を、鋼板に形成された穴部にフックするようにして取付け、この鋼板ごと、炉内に通板してサンプル鋼板の温度を記録装置に記録する。鋼板温度履歴測定装置が炉外に払い出されたら、それを鋼板から取り外し、記録装置に記録されている鋼板の温度を読み出して温度の履歴を測定する。

また、本出願人は、これに先駆けて、下記特許文献２に記載される鋼板温度履歴測定装置を提案した。この鋼板温度履歴測定装置は、熱電対が取付けられた架台を磁石の磁力で鋼板に吸着可能とし、この熱電対で検出された鋼板の温度を炉外で測定する。熱電対で検出された温度を炉外で測定するのは、前述のように面倒であるから、この検出された温度を、例えばデータロガなどの記録装置に記録可能とし、これを鋼板と一緒に炉内に通板して鋼板温度を記録するようにすれば、炉外測定の面倒がなくなる。

特開２００５−２８１８１１号公報実開平５−３９４９号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載される鋼板温度履歴測定装置では、鋼板に穴を開けなければならないことや、この穴にフックするように装置を取付けなければならないという面倒がある。また、穴の開いている箇所でしか鋼板温度履歴を測定できないという問題もある。
これに対し、前記特許文献２に記載される鋼板温度履歴測定装置をデータロガなどの記録装置と一緒に用いる場合には、鋼板に穴を開けたり、穴にフックするように装置を取付けたりといった面倒がないばかりでなく、磁石の吸着する箇所なら、何処でも鋼板温度履歴を測定できるという利点もある。しかしながら、この特許文献２に記載される鋼板温度履歴測定装置では、炉内温度、正確には装置が吸着している鋼板の温度が高い場合には、磁石が磁力を失って装置が鋼板から外れてしまうという問題がある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、鋼板温度履歴測定の面倒が少なく、炉内温度の高い熱処理炉でも、鋼板の何処でも鋼板温度履歴を測定することが可能な鋼板温度履歴測定装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明の鋼板温度履歴測定装置は、通板される鋼板の熱処理炉内での温度履歴を測定する鋼板温度履歴測定装置であって、鋼板の表面に接触して当該鋼板の温度を検出する接触温度センサと、前記接触温度センサで検出された鋼板の温度を所定のタイミングで記録し且つ記録装置用断熱ケース内に収納された記録装置と、前記記録装置及び接触温度センサを磁力によって鋼板の表面に吸着し且つ複数の磁石用断熱ケース内に個別に収納された磁石と、熱処理炉内で固化して前記鋼板と前記鋼板温度履歴測定装置とを結合する接着剤を保持する接着剤保持装置とを備えたことを特徴とするものである。

また、前記磁石がネオジム磁石であることを特徴とするものである。
また、前記接着剤が加熱硬化型無機接着剤であることを特徴とするものである。
また、前記記録装置用断熱ケースが磁石用断熱ケースを兼ねることを特徴とするものである。
また、前記記録装置用断熱ケースの下部に接着剤保持装置を備えることを特徴とするものである。

また、通板される鋼板の熱処理炉内での温度履歴を測定する鋼板温度履歴測定方法であって、鋼板の表面に接触して当該鋼板の温度を検出する接触温度センサと記録装置用断熱ケース内に収納された記録装置からなる鋼板温度履歴測定装置により、前記接触温度センサで検出された鋼板の温度を所定のタイミングで記録する際、磁石用断熱ケース内に収納された磁石を鋼板温度履歴測定装置に配設すると共に、前記鋼板温度履歴測定装置の下面における磁石以外の位置の少なくとも一部に熱処理炉内で固化する接着剤を塗布することを特徴とするものである。

而して、本発明の鋼板温度履歴測定装置によれば、磁石の磁力によって、接触温度センサ及び記録装置用断熱ケースに収納された記録装置を、磁性体である鋼板の表面の何処にでも吸着させて温度履歴を測定することができると共に、磁石用断熱ケースに磁石を収納したことによって、熱による磁力の低下を抑制防止することができ、さらには、鋼板がキュリー点付近又はそれ以上となり、磁力による吸着力が低下又はなくなるような高温の場合に、耐熱性を有する接着剤により鋼板温度履歴測定装置を鋼板に結合することができ、もって鋼板温度履歴測定の面倒が少なく、炉内温度の高い熱処理炉でも、鋼板の何処でも鋼板温度履歴を測定することができる。

本発明の鋼板温度履歴測定装置の一実施形態を示す斜視図である。本発明の鋼板温度履歴測定装置の他の例を示す斜視図である。本発明の鋼板温度履歴測定装置の更に他の例を示す斜視図である。本発明の鋼板温度履歴測定装置のなお他の例を示す斜視図である。図１の鋼板温度履歴測定装置のセッティングの説明図である。連続焼鈍炉内の鋼板の状態の説明図である。図１の鋼板温度履歴測定装置の作用の説明図である。図１の鋼板温度履歴測定装置の作用の説明図である。

次に、本発明の鋼板温度履歴測定装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の鋼板温度履歴測定装置の一実施形態を示す全体斜視図である。本実施形態の鋼板温度履歴測定装置は、磁性体である鋼板の表面に磁力で吸着し、その表面温度を直接検出し、記録することで鋼板表面温度の履歴を測定しようとするものである。図中の符号１は、一般にデータロガと呼ばれる記録装置である。この記録装置１は、例えば温度センサで検出された温度を所定のタイミング、例えば１秒間隔で読込んで次々と記録するものであり、例えばその間隔やタイミングは自在に設定可能である。
前記記録装置１は、記録装置用断熱ケース２内に、取出し可能に収納されている。後述するように、例えば連続焼鈍炉内の鋼板の温度履歴を記録装置１で記録したら、記録装置用断熱ケース２内から記録装置１を取出し、当該記録装置１に記録されている鋼板温度履歴のデータを、例えばコンピュータシステムなどによって読出し、必要に応じて、データに処理を加える。

記録装置用断熱ケース２は、連続焼鈍炉を通過するときに、記録装置１の温度を当該記録装置１の耐熱温度未満に維持し、且つ可及的に薄く形成される必要があるので、連続焼鈍炉の炉温と在炉時間とに基づいて、記録装置用断熱ケース２の材料の選定と厚みの調整を行う。この記録装置用断熱ケース２の材料としては、例えば本出願人が先に提案した特開２００５−２７４２９７号公報に記載されるように、平均温度８００℃のときに熱伝導率が０．０８kcal／mh℃以下の高機能断熱材を用いることができ、その成分％は、例えばＳｉＯ_２：５９．０mass％、ＺｒＯ_２：４０．０mass％、Ａｌ_２Ｏ_３：０．４mass％、他：０．６mass％である。

この高機能断熱材からなる記録装置用断熱ケース２によれば、例えば７００℃の高温炉で１８０秒経過しても、内部温度を６０〜７０℃程度に維持することができる。データロガなどの記録装置１の耐熱温度が１０５℃程度であり、連続焼鈍炉における在炉時間はせいぜい１８０秒程度であることから、この記録装置用断熱ケース２内に収納された記録装置１を十分保護することが可能である。

例えば、図１の矢印方向を鋼板の通板方向と定義したとき、記録装置用断熱ケース２からは、例えば通板方向に向けて、２本のアーム３が突設されている。このアーム３は、夫々、図１の上下方向に向けて、１５°程度回転自在である。また、記録装置用断熱ケース２には、例えば通板方向と逆方向に接着剤保持装置９が接続されており、その接着剤保持装置９の通板方向と逆方向に磁石用断熱ケース４が接合されている。この記録装置用断熱ケース２と接着剤保持装置９との接続部や接着剤保持装置９と磁石用断熱ケース４との接続部は前記アーム３と同方向に可動とすることが好ましい。

磁石用断熱ケース４には、前記記録装置用断熱ケース２と同じ高機能断熱材を用いることができる。また、磁石５には、ネオジム磁石を用いた。ネオジム磁石は、材料にネオジムＮｄを用いる磁石で、磁束密度が高く、強い磁力を有し、ハードディスクやＣＤプレーヤー、ヘッドフォンや携帯電話などに広く用いられている。しかし、一方で、温度が８０℃を越えると、次第に磁力が低減し、磁性体である鋼板にも吸着しなくなってしまう。そこで、本実施形態では、磁石５を磁石用断熱ケース４内に収納する。この磁石用断熱ケース４によれば、前述のように７００℃の連続焼鈍炉に１８０秒在炉したときの内部温度は７０℃以下であるから、磁石５の磁力を確保することができ、もって連続焼鈍炉から払い出されるまで鋼板に吸着し続けることができる。ちなみに、本実施形態では、磁石５の大きさを４０ｍｍ×４０ｍｍ×７ｍｍ（長さ×幅×高さ）とし、鋼板に対する磁力作用面の面積を広くして十分な吸着力が得られるようにした。

特に、平均温度８００℃のときに熱伝導率が０．０８kcal／mh℃以下の高機能断熱材を用いれば、断熱ケースの厚さを薄くすることができ、更に、ネオジム磁石を用いれば、その強い磁力と相俟って、比較的大型となる記録装置用断熱ケースを用いる場合であっても、十分に鋼板に吸着させることができる。
接着剤保持装置９には、炉内で固化することにより鋼板と鋼板温度履歴測定装置とを結合する接着剤がその下面に塗布又は保持される。例えば図１では、波板状の接着剤保持装置９が前記記録装置用断熱ケース２と磁石用断熱ケース４との間に設置されている。この接着剤保持装置９の下面から見た凹部に接着剤が保持される。この接着剤は、ペースト状のように適度な粘度を有することで、接着剤を接着剤保持装置９に塗布又は保持させた後、鋼板温度離籍測定装置を鋼板上にセットするまでは接着剤保持装置９に保持される。そして、鋼板温度履歴測定装置のセット後に接着剤がその自重により鋼板上に徐々に展進する。

炉外や熱処理炉の低温域では磁石用断熱ケース４に収納された磁石により鋼板温度履歴が鋼板上に固定され、磁力により固定されている間に接着剤の温度が上昇して固化して接着剤保持装置９と鋼板が固着し、ひいては鋼板温度履歴測定装置が接着剤保持装置９によって鋼板に固定される。従って、この接着剤は加熱硬化型で耐熱性を有する無機接着剤とすることが望ましい。このような接着剤としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア等の酸化物又はそれらの混合物を主成分とするような耐熱性を有するものが挙げられ、測定する鋼板温度に応じて適宜選択される。また、接着剤は炉外では固化せず、炉内において固化するような固化温度となるものであり、測定が必要となる温度に達する前の、例えば１５０℃程度で固化するような接着剤を利用することができる。

以上のように磁石だけでなく、耐熱性を有する接着剤によっても固定することで、鋼板温度が鋼板のキュリー点（８００℃程度）付近又はそれ以上となり、磁力による鋼板温度履歴測定装置の固定が機能しなくなる高温域においても接着剤による固定が発揮され、安定して鋼板温度を測定することが可能となる。
通板方向先方の２つのアーム３の間には、夫々、横材６が掛け渡されている。そして、横材６の中央部には、接触温度センサ７が取付けられており、この接触温度センサ７と記録装置用断熱ケース２内に収納されている記録装置１とが配線８によって接続されている。接触温度センサ７には、例えば熱電対などを用いることも可能であるし、炉内温度が耐熱温度以下の接触式の温度センサを用いることも可能である。なお、アーム３の突設方向先端部には、必要に応じて錘（又は磁石）１０を取付けてもよい。
なお、前記記録装置用断熱ケース２と磁石用断熱ケース４は図２に示すように一体化、即ち記録装置用断熱ケース２が磁石用断熱ケース４を兼ねてもよい。

また、接着剤は、前述したように記録装置用断熱ケースや磁石用断熱ケースとは別個に接着剤保持装置を設けて、これに塗布又は保持することが好ましいが、鋼板温度履歴装置の下面における磁石以外の位置の少なくとも一部に、例えば記録装置用断熱ケースの下面に塗布又は保持させてもよい。即ち、磁石以外の位置において記録装置用断熱ケースの下面に接着剤を塗布することにより、低温域では鋼板温度履歴測定装置と鋼板とを主として磁石により鋼板に吸着させ、高温域では主として接着剤により鋼板に固着させる本発明の効果を奏させることができる。この場合も、図３や図４のように、例えば記録装置用断熱ケース２の下面に例えば波板状の接着剤保持装置９を設けることが望ましいが、接着剤の粘度を適宜調整することによって接着剤を流れ落ちにくくするなどにより、記録装置用断熱ケース２などの鋼板温度履歴測定装置の下面の磁石以外の位置に、単に塗布するのみにより、本発明の効果を奏させることもできる。

例えば図１の鋼板温度履歴測定装置を鋼板にセットする場合には、例えば図５に示すように、連続焼鈍炉Ｒの入側で、通板される鋼板Ｓの上方に、例えば糸で吊るようにして鋼板温度履歴測定装置を配し、温度履歴を測定したい箇所が来たら、糸を切るか、糸を手放す。すると、鋼板温度履歴測定装置が自重で鋼板Ｓの表面上に落下し、そのとき磁石５の磁力で吸着する。糸は、炉内で燃焼してしまう。勿論、磁力で吸着させる箇所は、鋼板Ｓ表面の何処でも構わない。

また、連続焼鈍路内の鋼板Ｓは、図６に示すようにフラットではない。具体的には、鋼板Ｓを案内するハースロールＨ．Ｒの部分では上に凸、即ち膨らんでおり、それ以外の部分では下に凸、即ち窪んでいる。本実施形態の鋼板温度履歴測定装置のように装置の搬送方向への長さが長くなる場合であっても、アーム３が所定角度だけ回転可能に記録装置用断熱ケース２に取付けられ、また、記録装置用断熱ケース２と接着剤保持装置９、接着剤保持装置９と磁石用断熱ケース４の夫々の接続部も回転可能とすることにより、例えば鋼板Ｓが窪んでいる箇所では図７に示すようにアーム３や各接続部が窪んだ鋼板Ｓに沿って回転して、記録装置用断熱ケース２、接着剤保持装置９及び磁石用断熱ケース４の夫々が鋼板Ｓに密着し、例えば鋼板Ｓが膨らんでいる箇所では図８に示すようにアーム３や各接続部が膨らんだ鋼板Ｓに沿って回転して、記録装置用断熱ケース２、接着剤保持装置９及び磁石用断熱ケース４の夫々が鋼板Ｓに密着する。磁石用断熱ケース４や接着剤保持装置９が常に鋼板Ｓに密着すると、２つのアーム３間の横材６に取付けられている接触温度センサ７も常に鋼板Ｓに密着し、鋼板Ｓの表面温度を正確に検出し続けることができる。また、接着剤保持装置９を波板状にしたことにより、当該波板状接着剤保持装置９も鋼板Ｓの変形に応じて変形し、鋼板Ｓに密着して固定力が保持される。

本実施形態の鋼板温度履歴測定装置の実施例として、鋼板の通板速度２５０ｍｐｍ、鋼板の板幅１２００ｍｍ、鋼板の板厚０．３ｍｍ、炉内温度（均熱温度）１２００℃、在炉時間１８０秒の連続焼鈍炉で鋼板の温度履歴を測定したところ、本実施形態の鋼板温度履歴測定装置は、炉外に払い出されるまで鋼板に固定されたまま、当該鋼板の表面温度履歴を正確に測定し続けることができた。

このように、本実施形態の鋼板温度履歴測定装置によれば、磁石５の磁力によって、接触温度センサ７及び記録装置用断熱ケース２に収納された記録装置１を、磁性体である鋼板Ｓの表面の何処にでも吸着させて温度履歴を測定することができると共に、磁石用断熱ケース４に磁石５を収納したことによって、熱による磁力の低下を抑制防止することができ、さらには、鋼板がキュリー点付近又はそれ以上となり、磁力による吸着力が低下又はなくなるような高温の場合に、耐熱性を有する接着剤により鋼板温度履歴測定装置を鋼板に結合することができ、もって鋼板温度履歴測定の面倒が少なく、炉内温度の高い熱処理炉でも、鋼板の何処でも鋼板温度履歴を測定することができる。

また、磁石５をネオジム磁石したことにより、強い磁力で、記録装置１の収納された記録装置用断熱ケース２を鋼板Ｓに吸着し続けることができる。
また、前記接着剤が加熱硬化型無機接着剤としたことにより、鋼板がキュリー点付近又はそれ以上となった場合に、磁石の吸着力に代わって記録装置１の収納された記録装置用断熱ケース２を鋼板Ｓに固定し続けることができる。

１は記録装置、２は記録装置用断熱ケース、３はアーム、４は磁石用断熱ケース、５は磁石、６は横材、７は接触温度センサ、８は配線、９は接着剤保持装置、１０は錘（又は磁石）

Claims

通板される鋼板の熱処理炉内での温度履歴を測定する鋼板温度履歴測定装置であって、鋼板の表面に接触して当該鋼板の温度を検出する接触温度センサと、前記接触温度センサで検出された鋼板の温度を所定のタイミングで記録し且つ記録装置用断熱ケース内に収納された記録装置と、磁石用断熱ケース内に個別に収納された磁石と、熱処理炉内で固化して前記鋼板と前記鋼板温度履歴測定装置とを結合する接着剤を保持する接着剤保持装置とを備えたことを特徴とする鋼板温度履歴測定装置。
前記磁石がネオジム磁石であることを特徴とする請求項１に記載の鋼板温度履歴測定装置。
前記接着剤が加熱硬化型無機接着剤であることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼板温度履歴測定装置。
前記記録装置用断熱ケースが磁石用断熱ケースを兼ねることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の鋼板温度履歴測定装置。
前記記録装置用断熱ケースの下部に接着剤保持装置を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の鋼板温度履歴測定装置。
通板される鋼板の熱処理炉内での温度履歴を測定する鋼板温度履歴測定方法であって、鋼板の表面に接触して当該鋼板の温度を検出する接触温度センサと記録装置用断熱ケース内に収納された記録装置からなる鋼板温度履歴測定装置により、前記接触温度センサで検出された鋼板の温度を所定のタイミングで記録する際、磁石用断熱ケース内に収納された磁石を鋼板温度履歴測定装置に配設すると共に、前記鋼板温度履歴測定装置の下面における磁石以外の位置の少なくとも一部に熱処理炉内で固化する接着剤を塗布することを特徴とする鋼板温度履歴測定方法。