JP7040497B2

JP7040497B2 - 鋼片の加熱炉抽出温度予測方法及び加熱炉抽出温度予測装置

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Publication number: JP7040497B2
Application number: JP2019099515A
Authority: JP
Inventors: 龍平畑田; 建太苅部; 邦明岡田
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Priority date: 2019-05-28
Filing date: 2019-05-28
Publication date: 2022-03-23
Anticipated expiration: 2039-05-28
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Description

本発明は、熱間圧延などに供される鋼片の加熱炉抽出温度を予測する技術に関する。

熱間圧延に供される鋼片は、通常、加熱炉で所定の目標抽出温度まで加熱された後に加熱炉より抽出され、圧延に供される。そのため、加熱炉で鋼片を加熱するときには所定の目標温度となるように鋼片を均一に加熱する必要がある。鋼片を所定の目標温度まで均一に加熱するためには、加熱炉の炉内温度や鋼片の加熱炉抽出温度を随時監視する必要がある。しかし、加熱炉から抽出させる鋼片の表面にスケールが生成されている場合、鋼片の加熱炉抽出温度の直接的な測定は困難である。

従来の加熱炉抽出温度予測方法としては、例えば特許文献１～５に記載の方法がある。
特許文献１には、加熱炉内の雰囲気ガス成分を、炭酸ガスと露点計を用いて測定し、その測定値からガスの放射率を求め、そのガスの放射率から炉内の総括熱吸収率を算出して鋼片の加熱炉抽出温度を求める方法が記載されている。
又、特許文献２には、鋼片が圧延される際の圧延荷重と、鋼片の圧延前後の外形寸法とに基づいて圧延時における鋼片温度を求め、その鋼片温度から鋼片が加熱炉から圧延機に至るまでの冷却を加味して鋼片の加熱炉抽出温度を計算する方法が記載されている。
又、特許文献３には、加熱炉から抽出された鋼片の表面に対して高圧水を吹き付けてスケール除去し、スケールを除去した鋼片表面の復熱が完了した後に鋼片の表面温度を測定し、その温度測定値に基づいて鋼片の加熱炉抽出温度を演算して予測することが記載されている。

さらに、特許文献４には、加熱炉から抽出された鋼片の表面に空気を噴出ノズルから吹き付けてスケールを除去し、その後段で鋼片表面の復熱完了後に鋼片の表面温度を測定し、その測定値を基に加熱炉抽出時の鋼片表面温度を演算して予測することが記載されている。又、特許文献５には、加熱炉から抽出された鋼片の表面に、水及び圧縮空気の少なくとも一方を吹き付けてスケールを除去し、鋼片表面の復熱が完了した後に鋼片の表面温度を測定し、鋼片表面におけるスケール除去位置の温度とスケール除去が行われていない表面温度をそれぞれ測定してスケールの剥離を評価した後に、その測定値を基に加熱炉抽出時の鋼片表面温度を演算して予測することが記載されている。

特開平６－１９２７５１号公報特開昭６３－２６２１４号公報特開２００５－２７９６５５号公報特開２０１３－２５５９４３号公報特願２０１７－１０７０号公報

しかしながら、加熱炉内は雰囲気ガスの分布が均一でない。このため、特許文献１に記載された方法では、雰囲気ガス成分の時間的変動が非常に大きくなり、適正な総括熱吸収率を同定することは極めて難しいという問題がある。
又、鋼片の圧延抵抗や外形寸法から鋼片温度を精度良く計算することは困難であり、加熱炉から圧延機に至るまでの冷却条件が外乱要因となる。このため、特許文献２に記載された方法では、鋼片の加熱炉抽出温度を正確に求めることができないという問題がある。

又、特許文献３～特許文献５に開示された技術では、加熱炉から抽出された鋼片に対して水や圧縮空気からなる流体を噴出ノズルから吹き付けて鋼片表面のスケール除去を行ってから、鋼片表面温度の復熱が完了した後で鋼片の表面温度を測定し、その測定値を基に加熱炉抽出時の鋼片表面温度を予測する。しかし、水あるいは圧縮空気又はその両方を噴出ノズルから吹き付けて鋼片表面のスケール除去する方法では、鋼片表面の剥離しやすい厚さ１０００～２０００μｍほどの１次スケールは除去できるものの、鋼片の表面上）に強固に生成された厚さ１０～３００μｍほどのタイトスケールは、除去されずに残存スケールとして鋼片表面上に残る。このため、復熱完了後に鋼片の表面温度を測定しても、鋼片表面温度の真値を測定し難く、結果として、その分、加熱炉抽出温度の精度が悪くなる。測定された温度の精度が保証できない場合、その測定温度を用いたその後のいかなる演算を行っても、鋼片の加熱炉抽出温度を精度良く予測できない。

本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、従来の加熱炉抽出鋼片の温度評価方法の見直しを図り、より高精度に鋼片の加熱炉抽出温度を求めることを目的とする。

課題を解決するために、本発明の一態様は、加熱炉から抽出された鋼片の加熱炉抽出温度を予測する方法であって、上記加熱炉から抽出された鋼片の表面に噴出ノズルから噴出される流体を衝突させて、上記鋼片の表面からスケールを除去するスケール除去工程と、上記スケール除去工程によるスケール除去後に上記鋼片表面上に残存している残存スケール量を予測する残存スケール量予測工程と、上記スケール除去工程後に、上記スケールを除去した鋼片の表面温度を、当該鋼片表面の復熱が完了した後に測定する温度測定工程と、上記温度測定工程が測定した鋼片表面温度の温度測定値と上記残存スケール量予測工程が予測した残存スケール量とに基づき、温度測定位置における残存スケール下の鋼片表面の表面温度を推定する表面温度真値推定工程と、上記表面温度真値推定工程で推定した表面温度に基づき加熱炉抽出時の鋼片表面温度を演算して、上記鋼片の加熱炉抽出温度を予測する加熱炉抽出温度予測工程と、を有することを要旨とする。

又、本発明の他の態様は、加熱炉から抽出された鋼片の加熱炉抽出温度を予測する装置であって、上記加熱炉から抽出された鋼片の表面に対し、上記鋼片からスケールを除去するために、流体を噴射する噴出ノズルと、上記噴出ノズルから噴射される流体によるスケール除去後の上記鋼片表面上に残存している残存スケール量を予測する残存スケール量予測部と、上記流体の吹き付けに対する鋼片表面の復熱が完了後の位置で、上記スケールを除去した鋼片の表面温度を測定する温度測定部と、上記温度測定部が測定した鋼片表面温度の温度測定値と、上記残存スケール量予測部が予測した残存スケール量と、に基づき、温度測定位置における残存スケール下の鋼片表面の表面温度を推定する表面温度真値推定部と、上記表面温度真値推定部で推定した表面温度に基づき加熱炉抽出時の鋼片表面温度を演算して、上記鋼片の加熱炉抽出温度を予測する加熱炉抽出温度予測部と、を有することを要旨とする。

本発明の態様によれば、加熱炉から抽出された鋼片表面のスケール除去後の残存スケール量の予測値によって、鋼片表面温度の復熱が完了した後に鋼片の表面温度の温度測定値を真値に補正することで、鋼片表面の温度測定から、より精度良く鋼片表面温度を推定することができる。この結果、本発明の態様によれば、熱間圧延などに供される鋼片の加熱炉抽出温度をより正確に予測することが可能となる。

本発明に基づく実施形態に係る加熱炉抽出温度予測装置の構成を説明する図である。鋼片の加熱炉抽出から温度測定までの温度変化の例を示す図である。鋼片の温度測定値と加熱炉抽出温度との関係の例を示す図である。デスケーリング指標Ｈと残存スケール量ｄｓとの関係の一例を示す図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
（構成）
本実施形態では、本発明を熱延鋼板の連続製造ラインに適用する場合を例に説明する。
本実施形態の熱延鋼板の連続製造ラインは、図１に示すように、鋼片Ｓを加熱する加熱炉１、及び加熱炉１で加熱された鋼片Ｓを粗圧延する粗圧延機２を備える。連続式加熱炉１の抽出口から抽出された鋼片Ｓ（スラブ）は、複数の搬送ローラ３によって規定されるパスラインに沿って、粗圧延機２に向けて搬送される。

この搬送中に、加熱炉抽出温度予測装置は、鋼片Ｓの上面に形成されているスケール除去処理を行うと共に、スケールを除去した鋼片Ｓの上面の温度を測定し、その測定した温度に基づき鋼片Ｓの加熱炉抽出温度の予測を行う。なお、本実施形態では鋼片Ｓ上面の温度から加熱炉抽出温度の予測を行う場合を例示するが、鋼片Ｓの上面及び下面の温度を測定して、その温度測定値から鋼片Ｓの加熱炉抽出温度の予測を行うようにしても良い。
本実施形態の鋼片Ｓの加熱炉抽出温度予測装置は、スケール除去用の噴出ノズル５と、温度測定部６と、コントローラ４とを備える。コントローラ４は、残存スケール量予測部４Ａと、表面温度真値推定部４Ｂと、加熱炉抽出温度予測部４Ｃとを備える。

（噴出ノズル５）
噴出ノズル５は、加熱炉１から抽出されて粗圧延機２に向けて搬送中の鋼片Ｓの表面に向けて、流体を吹き付け（噴射し）、その衝撃で、鋼片Ｓの表面に形成されたスケールを除去する。本実施形態では、噴出ノズル５から噴射される流体が水（スプレー水とも記載する）である場合を例にして説明するが、流体は水以外でも良い。なお、スケール除去を行う表面部分は、鋼片Ｓの表面全面である必要はない。本実施形態では、鋼片Ｓの幅方向中央部をスケール除去エリアとして、当該鋼片Ｓの幅方向中央部に生成されたスケールを、搬送方向に沿って帯状に除去する場合で例示する。
噴出ノズル５は、例えば鋼片表面への噴出距離を５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の間に設定し、ノズル５から噴出する水の圧力を５ＭＰａ以上１５ＭＰａ以下の範囲から選択した水圧となるように設定すると良い。

（温度測定部６）
温度測定部６は、噴出ノズル５の搬送方向下流側であって、水の吹き付けに対する鋼片表面の復熱が完了していると推定される位置（粗圧延機２よりも上流側）に配置される。復熱が完了した位置は、鋼片Ｓの搬送速度とスケール除去の際の温度降下分とから推定すれば良い。
本実施形態の温度測定部６は、例えば放射温度計からなる。温度測定部６が測定した温度測定値は、コントローラ４に供給される。
（コントローラ４）
コントローラ４は、上述の通り、残存スケール量予測部４Ａと、表面温度真値推定部４Ｂと、加熱炉抽出温度予測部４Ｃとを備える。

（残存スケール量予測部４Ａ）
残存スケール量予測部４Ａは、例えば、噴出ノズル５から噴射されるスプレー水の噴射条件に基づくデスケーリング指標Ｈから、スプレー水によるスケール除去後の鋼片表面上に残った、タイトスケール（２次スケール）の残存スケール量を予測する。残存スケール量は、残存スケールの厚さｄｓで管理する。残存スケール量予測部４Ａで予測した残存スケール量は、表面温度真値推定部４Ｂへ供給される。

ここで、デスケーリング指標Ｈとは、例えば、鋼片Ｓに噴射されるデスケーリング水の運動エネルギー密度Ｅｄで表すことができる。また、運動エネルギー密度Ｅｄは、次の（１）式のように定義できる。
Ｅ＝（１／２）・ρ・Ｑ・ｖ２・ｔ÷Ａ・・・（１）
ここで、
ρ：スプレー水の密度
Ｑ：スプレー水の流量
ｖ：スプレー水が鋼片Ｓに衝突するときの衝突速度
ｔ：スプレー水により鋼片が冷却される冷却時間
Ａ：鋼片表面へのスプレー水の衝突面積
をそれぞれ表す。

そして、スケール除去後の鋼片表面近傍に残った残存スケール量ｄｓは、運動エネルギー密度Ｅｄから次の（２）式で予測可能である。
ｄｓ＝α・Ｅ^β ・・・（２）
ここで、
α：定数
β：定数
である。
但し、定数αおよびβは、鋼片Ｓの成分によって異なる値をとり、実験などによって予め求めれば良い。

ここで、運動エネルギー密度Ｅｄで代表されるデスケーリング指標Ｈと残存スケール量ｄｓとの関係は、図４に示すような関係になっていることを確認している。
そして、鋼種毎に、残存スケール量ｄｓとデスケーリング指標Ｈ（例えば、上記の運動エネルギー密度Ｅｄ）の関係をグラフデータや関数として記憶しておいて、残存スケール量予測部４Ａは、スプレー水の噴射条件と鋼片Ｓの搬送速度から、上記予め求めた関係を参照して残存スケール量を予測する。
デスケーリング指標Ｈを規定する式は、上記（１）式及び（２）式で規定される運動エネルギー密度Ｅｄに限定されない。スプレー水による鋼片表面への衝撃に関する指標を示す式であれば、他の式を適用しても構わない。

ここで、スプレー水の噴射条件は、許容の残存スケール量以下となるように設定される。スプレー水の噴射条件と鋼片Ｓの搬送速度が一定に設定されている連続製造ラインにおいては、鋼種毎に、実際にその条件でデスケーリングを行って、直接、残存スケール量を測定して、データベースに記憶しておき、そのデータベースを参照することで、残存スケール量を予測するようにしてもよい。又、スプレー水の噴射条件が一定に設定されている連続製造ラインにおいては、デスケーリング指標Ｈの変数は鋼片Ｓの搬送速度（冷却時間ｔに関する変数）となる。又、データベースにない鋼種については、近似の材料からなる鋼種を適用しても良いし、近似に鋼種のデータを参照して求めても良い。

（表面温度真値推定部４Ｂ）
表面温度真値推定部４Ｂは、温度測定部６が測定した鋼片表面温度の温度測定値を、残存スケール量予測部４Ａが予測した残存スケール量で補正して、残存スケール下の鋼片表面の真値を推定する。
スケール水によるスケール除去後の残存スケールが及ぼす、鋼片表面の真の温度Ｔｈと温度測定部６が測定した温度測定値ＴＥとの乖離ΔＴｓは、スケールの熱伝導率λと、残存スケール量予測部４Ａで予測した残存スケール量ｄｓ（μｍ）と、温度測定部６で得られる温度測定値ＴＥと、に基づき推定できる。

まず、鋼片表面の温度Ｔｈとスケール表面の温度測定値ＴＥの乖離ΔＴｓである温度測定誤差は、下記（３）式で表される。
ΔＴｓ＝Ｔｈ－ＴＥ・・・（３）
スケールの熱量Ｑｓは、熱伝導率をλとすると、下記（４）式で表される。
スケールの熱量Ｑｓとは、鋼片Ｓの表面から残存スケール内部を伝って残存スケール表面へ伝わる熱量である。
Ｑｓ＝（λ／ｄｓ）・ΔＴｓ
＝（λ／ｄｓ）・（Ｔｈ－ＴＥ）・・・（４）

温度測定位置での雰囲気温度（外気温）をＴａとして、残存スケール表面からの自然放冷をＱｓ′とすると、下記（５）式で表される。
Ｑｓ′ ＝α′（ＴＥ－Ｔａ）・・・（５）
但し、「α′：２０Ｋｃａｌ／ｍ^２ｈｒＫ」である。
そして、Ｑｓ＝Ｑｓ′として、上記の（４）式、（５）式を代入すると、下記（６）式となる。
（λ／ｄｓ）（Ｔｈ－ＴＥ）＝α′（ＴＥ－Ｔａ）・・・（６）

これを変形すると下記（７）式となる。この（７）式から、温度測定部６が測定した鋼片表面温度の温度測定値ＴＥを、残存スケール量予測部４Ａが予測した残存スケール量ｄｓで補正して、残存スケール下の鋼片表面の真の温度を求めることができる。
Ｔｈ＝｛（α′／λ）・（ＴＥ－Ｔａ）・ｄｓ｝＋ＴＥ・・・（７）
このように、表面温度真値推定部４Ｂは、温度測定位置での鋼片Ｓ周囲の空気温度と、鋼片Ｓの周囲の空気の空冷熱伝達係数と、鋼片Ｓの比熱とを参照して、温度測定部６が測定した鋼片表面温度の測定値ＴＥと残存スケール量予測部４Ａが予測した残存スケール量ｄｓから、鋼片表面の真値Ｔｈを推定することができる。

（加熱炉抽出温度予測部４Ｃ）
加熱炉抽出温度予測部４Ｃは、表面温度真値推定部４Ｂで推定した表面温度を基に、加熱炉抽出時の鋼片Ｓの表面温度を演算して鋼片Ｓの加熱炉抽出温度（加熱炉抽出時の板厚方向平均温度）を予測する。予測した加熱炉抽出温度は、例えば、加熱炉の制御部や圧延の制御部に供給される。
加熱炉抽出温度予測部４Ｃは、表面温度真値推定部４Ｂで推定した温度測定位置での鋼片Ｓの表面温度Ｔｈと、鋼片Ｓの周囲の空気温度と、鋼片Ｓの周囲の空気の空冷熱伝達係数と、鋼片Ｓの比熱と、鋼片Ｓの厚みと、鋼片Ｓが加熱炉から抽出された時から温度測定部６で鋼片Ｓの表面温度を測定するまでの経過時間と、噴出ノズル５によるスプレー冷却の水冷熱伝達係数と、噴出ノズル５からの冷却水の冷却水温度と、噴出ノズル５により鋼片Ｓが冷却される冷却時間と、に基づいて加熱炉から抽出された直後の鋼片Ｓの抽出温度を演算する。

本実施形態の加熱炉抽出温度予測部４Ｃは、下記（８）式から加熱炉抽出時の鋼片表面温度である加熱炉抽出温度ＴＡを求めることで、鋼片Ｓの加熱炉抽出温度を演算して予測するように構成されている。
ＴＡ＝Ｔｈ＋ΔＴ
＝Ｔｈ＋ΔＴａ１＋ΔＴｃ－ΔＴＲ＋ΔＴａ２・・・（８）

ここで、
Ｔｈ：温度測定部６による表面温度測定値を鋼片表面の残存スケール量で補正した、残存スケール下の鋼片表面の真値（ＴＥ＋ΔＴｓ）
ΔＴａ１：図１に示すＡ点（加熱炉抽出点）からＢ点（噴出ノズル５によるスケール除去開始点）に至るまでの鋼片Ｓの温度降下量（ＴＡ－ＴＢ）
ΔＴｃ：図１に示すＢ点からＣ点（噴出ノズル５によるスケール除去終了点）に至るまでの鋼片Ｓの温度降下量（ＴＢ－ＴＣ）
ΔＴＲ：図１に示すＣ点からＤ点（鋼片Ｓの表面の復熱完了点）に至るまでの鋼片Ｓの温度上昇量（ＴＤ－ＴＣ）
ΔＴａ２：図１に示すＤ点からＥ点（温度測定部６による温度測定点）に至るまでの鋼片Ｓの温度降下量（ＴＤ－ＴＥ）
をそれぞれ表す。

（８）式の温度降下量ΔＴａ１は、下記に示す（９）式によって表される。

ここで、
Ｔ：鋼片Ｓの表面温度（ｔ＝０でＴ＝ＴＡ）
Ｓ：鋼片Ｓの表面積
ｌ：鋼片表面の代表厚み
Ｑ：鋼片Ｓの熱伝導により内部から表面へ伝わる熱量
αａ：鋼片Ｓが自然空冷によって冷却されるときの熱伝達係数
ρ：鋼片Ｓの密度
Ｃ：鋼片Ｓの比熱
ｔａ１：図１に示すＡ点からＢ点までの経過時間
Ｔａ：鋼片Ｓ周囲の空気温度（雰囲気温度）
をそれぞれ表す。

又、（８）式の温度降下量ΔＴｃは、下記に示す（１０）式によって表される。

但し、ｔ＝０で「Ｔ＝ＴＡ－ΔＴａ１」とする。
ここで、
αｃ１：噴出ノズル５から噴出する水によって鋼片Ｓが冷却されるときの熱伝達係数
Ｃ：鋼片Ｓの比熱
ρ：鋼片Ｓの密度
ｔｃ：図１に示すＢ点からＣ点までの経過時間（高圧水噴出用ノズル５から噴出する水を鋼片Ｓに吹き付けている時間。）
Ｔｃ１：噴出ノズル５から噴出する水の温度
をそれぞれ表す。

又、（８）式の温度上昇量ΔＴＲ及び温度降下量ΔＴａ２は、下記に示す（１１）式によって表される。

但し、「ｔ＝０でＴ＝ＴＡ－ΔＴａ１－ΔＴｃ」とする。
ここで、
αａ：鋼片Ｓが自然空冷によって冷却されるときの熱伝達係数
Ｃ：鋼片Ｓの比熱
ρ：鋼片Ｓの密度
ｔ_Ｒ：図１に示すＣ点からＤ点までの経過時間
ｔａ２：図１に示すＤ点からＥ点までの経過時間
をそれぞれ表す。

ここで、図２は、鋼片Ｓの表面温度と加熱炉抽出からの経過時間との関係の一例を示す図である。
この図２に例示されるように、鋼片Ｓの表面温度は加熱炉１から抽出された直後の図１のＡ点では加熱炉抽出温度ＴＡ＝約１２００℃であるが、その後自然空冷されてＢ点ではＴＢ＝約１０７５℃に下降する。そして、Ｂ点からＣ点に至るまで噴出ノズル５から噴出される水及び空気によって、鋼片Ｓの表面が強制的に冷却されることで、鋼片Ｓの温度はＣ点ではＴＣ＝９００℃に下降する。その後、鋼片表面で復熱がなされ、その復熱が完了した時点のＤ点では鋼片Ｓの温度はＴＤ＝約１０５５℃に上昇する。その後、鋼片Ｓの表面は自然空冷され、温度測定部６で測定されるＥ点では、鋼片Ｓの温度は約１０４５℃に下降する。但し、温度測定位置Ｅでの測定温度は、残存スケールの影響を受けて低めに測定されるため、ＴＥ＝約１０４０℃となる。

従って、上記（８）～（１１）式を解くことによって、表面温度真値推定部４Ｂで推定した温度測定位置での鋼片Ｓの表面温度Ｔｈから、加熱炉抽出時の鋼片表面温度ＴＡを算出することができ、鋼片表面温度ＴＡの算出値から鋼片Ｓの加熱炉抽出温度を予測することができる。

ここで、図３は、温度測定部６で測定される温度測定値ＴＥと抽出温度ＴＡとの関係の一例を示す図である。
スケール除去後の残存スケール量は、スプレー水の密度と、スプレー水の流量と、スプレー水の衝突速度と、噴出ノズル５により上記鋼片Ｓが冷却される冷却時間と、に基づくデスケーリング指標Ｈにより整理可能である。そのため、この図３で例示されるように、温度測定部６による測定値ＴＥと鋼片Ｓの真の温度との乖離ΔＴｓはデスケーリング指標Ｈにより整理可能である。

又、噴出ノズル５から噴出する水によって鋼片Ｓが冷却されるときの熱伝達係数もデスケーリング指標Ｈにより変化するので、空冷、スプレー水による冷却、冷却からの復熱を考慮した抽出温度から温度測定部６までの温度降下量ΔＴもデスケーリング指標Ｈにより整理可能である。
ここで、スケール除去用の噴出ノズル５によるデスケーリング処理がスケール除去工程及びスケール除去部を構成する。温度測定部６の処理が、温度測定工程を構成する。残存スケール量予測部４Ａは残存スケール量予測工程を構成する。表面温度真値推定部４Ｂは表面温度真値推定工程を構成する。加熱炉抽出温度予測部４Ｃは加熱炉抽出温度予測工程を構成する。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されず、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらす全ての実施形態をも含む。
そして、本実施形態によれば、加熱炉から抽出された鋼片表面のスケール除去後の残存スケール量の予測値によって、鋼片表面温度の復熱が完了した後に鋼片Ｓの表面温度の温度測定値を真値に補正することで、鋼片表面の温度測定から、より精度良く鋼片表面温度を推定することができる。この結果、本実施形態によれば、熱間圧延などに供される鋼片Ｓの加熱炉抽出温度をより正確に予測することが可能となる。

スプレー水の噴射条件による残存スケール量の相関を確認するため、スケール除去試験を行った。
試験では、鋼片Ｓを模した試験片（材質：ＳＳ４００、寸法：ｔ９ｍｍ×Ｌ２５０ｍｍ×Ｗ１００ｍｍ）の表面をアルコールで拭いた後に、炉温１１００℃に設定した加熱炉にて試験片を６時間加熱し、地鉄表面にスケールを十分生成させた。
次に、加熱炉から試験片を抽出し、１分以内に小型搬送冷却装置を用いて鋼片Ｓを搬送速度１．０ｍ／ｓ～２．６ｍ／ｓで搬送させ、スケールの除去を行った。スケールの除去には噴出ノズル５を用いて行い、噴射されるスプレー水の水圧を５ＭＰａから１５ＭＰａまで変化させて試験を行った。
スケール除去を行った試験片を自然放冷で常温まで冷却した後で長手中心部を顕微鏡にて観察し、残存スケール厚を残存スケール量として測定した。

図４は、スケール除去後の残存スケール厚さｄｓをデスケーリング指標Ｈで整理した試験結果である。ここでは、デスケーリング指標Ｈとして、上記（１）式及び（２）式で規定される運動エネルギー密度Ｅｄを採用した。
図４から、スケール除去後の鋼片表面に残った残存スケール量ｄｓは、スプレー水の密度と、スプレー水の流量と、スプレー水の衝突速度と、噴出ノズル５により上記鋼片Ｓが冷却される冷却時間と、に基づくデスケーリング指標Ｈにより整理可能であることがわかった。

そのため、スプレー水の噴射条件がわかれば、残存スケール量が予測することができ、この残存スケール量と、スケールの熱伝導率と、温度測定値とに基づいて本発明における温度測定部６での鋼片表面の真の温度を予測可能であるといえる。

１加熱炉
２粗圧延機
４コントローラ
４Ａ残存スケール量予測部
４Ｂ表面温度真値推定部
４Ｃ加熱炉抽出温度予測部
５噴出ノズル
６温度測定部
Ｓ鋼片

Claims

加熱炉から抽出された鋼片の加熱炉抽出温度を予測する方法であって、
上記加熱炉から抽出された鋼片の表面に噴出ノズルから噴出される流体を衝突させて、上記鋼片の表面からスケールを除去するスケール除去工程と、
上記スケール除去工程によるスケール除去後に上記鋼片表面上に残存している残存スケール量を予測する残存スケール量予測工程と、
上記スケール除去工程後に、上記スケールを除去した鋼片の表面温度を、当該鋼片表面の復熱が完了した後に測定する温度測定工程と、
上記温度測定工程が測定した鋼片表面温度の温度測定値と上記残存スケール量予測工程が予測した残存スケール量とに基づき、温度測定位置における残存スケール下の鋼片表面の表面温度を推定する表面温度真値推定工程と、
上記表面温度真値推定工程で推定した表面温度に基づき加熱炉抽出時の鋼片表面温度を演算して、上記鋼片の加熱炉抽出温度を予測する加熱炉抽出温度予測工程と、
を有することを特徴とする鋼片の加熱炉抽出温度予測方法。
上記表面温度真値推定工程は、上記温度測定工程が測定した温度測定値と、スケールの熱伝導率と、上記残存スケール量予測工程で予測した残存スケール量と、温度測定位置での外気温と、温度測定位置での空気の空冷熱伝達係数と、に基づき、温度測定位置における残存スケール下の鋼片表面の表面温度の真値を推定することを特徴とする請求項１に記載した鋼片の加熱炉抽出温度予測方法。
上記加熱炉抽出温度予測工程は、上記表面温度真値推定工程で推定した表面温度と、鋼片の比熱と、鋼片の厚みと、鋼片の周囲の空気の空冷熱伝達係数と、鋼片が上記加熱炉から抽出された時から上記温度測定工程で上記鋼片の表面温度を測定するまでの経過時間と、上記噴出ノズルから噴出される流体の熱伝達係数と、上記噴出ノズルからの流体の温度と、上記噴出ノズルにより上記鋼片が冷却される冷却時間とに基づいて、上記鋼片の加熱炉抽出温度を予測することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した鋼片の加熱炉抽出温度予測方法。
上記残存スケール量予測工程は、上記噴出ノズルから噴出される流体の密度、流量及び上記鋼片に対する衝突速度と、上記流体により上記鋼片が冷却される冷却時間とに基づいて、スケール除去後に上記鋼片表面上に残存している残存スケール量を予測することを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載した鋼片の加熱炉抽出温度予測方法。
加熱炉から抽出された鋼片の加熱炉抽出温度を予測する装置であって、
上記加熱炉から抽出された鋼片の表面に対し、上記鋼片からスケールを除去するために、流体を噴射する噴出ノズルと、
上記噴出ノズルから噴射される流体によるスケール除去後の上記鋼片表面上に残存している残存スケール量を予測する残存スケール量予測部と、
上記流体の吹き付けに対する鋼片表面の復熱が完了後の位置で、上記スケールを除去した鋼片の表面温度を測定する温度測定部と、
上記温度測定部が測定した鋼片表面温度の温度測定値と、上記残存スケール量予測部が予測した残存スケール量とに基づき、温度測定位置における残存スケール下の鋼片表面の表面温度を推定する表面温度真値推定部と、
上記表面温度真値推定部で推定した表面温度に基づき加熱炉抽出時の鋼片表面温度を演算して、上記鋼片の加熱炉抽出温度を予測する加熱炉抽出温度予測部と、
を有することを特徴とする鋼片の加熱炉抽出温度予測装置。