JP7095432B2

JP7095432B2 - 温度測定装置及び熱間加工システム及び温度測定方法

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Publication number: JP7095432B2
Application number: JP2018118292A
Authority: JP
Inventors: 智哉中尾; 武豊田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2018-06-21
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2022-07-05
Anticipated expiration: 2038-06-21
Also published as: JP2019217543A

Description

本発明は、温度測定装置、熱間加工システム及び温度測定方法に関する。

鋼材の熱間圧延では、搬送ローラで搬送しながら一または複数回の圧延プロセスを行うことで、所望のサイズの鋼材を製造する。各圧延プロセスでは圧延機に鋼材を進入させていく前に、搬送ローラによって搬送されてきた鋼材の表面温度を測定する。そして、測定された鋼材の表面温度に基づいて、圧下率、圧延温度などの圧延条件を設定し圧延機で圧延を行う。従来、このような温度測定には放射温度計が用いられてきた（例えば、特許文献１～３参照）。このような放射温度計では、搬送ローラによって搬送されてきた鋼材の放射熱を検出し、当該放射熱に基づいて鋼材の表面の温度を求める。

特開昭６２－９２３８号公報特開平２－５４１３１号公報特開平６－２２９８３５号公報

一般に熱間圧延などの熱間加工において、鋼材の表面温度は鋼材の品質に影響を及ぼすパラメータであるため、鋼材の表面温度を正確に測定することが求められている。鋼材の表面温度は、放射温度計や接触式温度計を用いて測定されることが従来から知られている。

放射温度計は、鋼材の表面からの放射熱を測定して鋼材の表面温度を測定するためのものである。熱間圧延などの熱間加工では、鋼材の表面温度が例えば８００～１３００℃に達するため、時間の経過とともに鋼材の表面にスケール（酸化鉄）が生成される。鋼材の表面にスケールが生じていると、鋼材の表面からの放射熱がスケールの影響を受けるため、放射温度計を用いて鋼材の表面温度を正確に測定することができない。そのため、熱間圧延などの熱間加工では、デスケーリング装置によって鋼材の表面に発生したスケールを除去した後に熱間圧延を行い、その直後に鋼材の表面温度を測定することで、スケールの影響を受けにくくしている。しかしながら、デスケーリング装置によって鋼材の表面に発生したスケールを除去した場合であっても、鋼材を搬送ローラ上で一定時間待機させてしまうと鋼材の表面には再度スケールが発生してしまうことになる。そのため、デスケーリング装置によって鋼材の表面に発生したスケールを除去しても、放射温度計では鋼材の表面温度を正確に測定することができない場合がある。なお、鋼材を搬送ローラ上で一定時間待機させる場合として、前後の工程でトラブルが発生した場合等が想定される。

接触式温度計は、鋼材の表面に接触式温度計を当接させて鋼材の表面温度を測定するためのものであるため、放射温度計よりもスケールの影響を受けにくい。しかしながら、接触式温度計を用いて鋼材の表面温度を測定しようとすると、接触式温度計と鋼材の表面とを当接させるために、鋼材を搬送ローラで一定時間待機させなければならない。鋼材を搬送ローラで一定時間待機させると、鋼材の表面の搬送ローラに接触した部分と、鋼材の表面の搬送ローラに接触しない部分とでは温度ムラが生じてしまう。鋼材の表面に温度ムラが生じてしまうと、接触式温度計によっては鋼材の表面温度を正確に測定することはできない。

すなわち、鋼材を一定時間待機させた後に鋼材の表面温度を測定しようとする際、放射温度計は待機中に生じたスケールの影響によって鋼材の表面温度を正確に測定できない。また、鋼材を一定時間待機させた後に鋼材の表面温度を測定しようとする際、接触式温度計を用いて測定しようとすると、一定時間待機中に鋼材の表面に温度ムラが生じてしまい、鋼材の表面温度を正確に測定できない。

そこで、本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、スケールの影響を受けにくくするとともに鋼材の表面に温度ムラを生じさせることなく鋼材の表面温度を正確に測定することが可能な温度測定装置、熱間加工システム及び温度測定方法を提供するものである。

上記の課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明の一態様に係る温度測定装置は、熱間温度の鋼材を搬送する複数の搬送ローラの間に配され、鋼材の下面に当接する当接面を有する複数の支持部材と、前記支持部材を前記搬送ローラに対して上下方向に相対移動させて、前記支持部材の前記当接面を前記搬送ローラの上端よりも上方に配置させる駆動部とを備え、複数の前記支持部材の少なくとも一つは、前記鋼材の表面温度を測定する温度測定部を有する。
この構成によれば、駆動部により搬送ローラに対して支持部材を上下方向に相対移動させて支持部材の当接面を搬送ローラよりも上方まで移動させることができる。鋼材が搬送ローラと当接することなく支持部材によって支持される。複数の支持部材のうち少なくとも一つの支持部材は鋼材の表面温度を測定する温度測定部を有している。そのため、鋼材を搬送ローラと当接させることなく、鋼材の表面温度を測定することができる。鋼材の表面温度を測定する際に、鋼材と搬送ローラが接触しないため、温度測定中に鋼材から搬送ローラへ熱伝導し鋼材に温度ムラが生じてしまうことがない。そのため、鋼材の表面温度を正確に測定することができる。また、鋼材の下面に温度測定部を接触させて鋼材の表面温度を測定することができる。鋼材の下面は、鋼材の上面と比べてスケールが発生しにくいため、鋼材の上面の温度を測定するよりも、鋼材の表面温度を正確に測定できる。さらに、鋼材の表面に温度測定部を当接させているため、鋼材の表面温度を測定している際に、表面温度を測定する部分でスケールが成長することを防止することができる。

また、上記温度測定装置において、前記支持部材は、前記鋼材を支持する基部を有し、前記温度測定部は、前記基部の上方に配され、前記当接面を有するものとしても良い。
この構成によれば、温度測定部は、基部の上方で当接面によって鋼材の下面に当接した状態で温度を測定することで、より正確に鋼材の表面温度を測定することができる。
また、上記温度測定装置において、基部と前記温度測定部との間に、断熱材からなる断熱部が設けられていても良い。

また、上記温度測定装置において、前記温度測定部は、温度を測定する熱電対と、前記熱電対の上方に配されて前記当接面を有する保護部とを有するものとしても良い。
この構成によれば、温度を測定する熱電対を保護部で保護することができる。
また、上記温度測定装置において、前記保護部は、前記基部よりも熱伝導率が高い材質であるものとしても良い。
また、上記温度測定装置において、前記保護部は、前記基部よりも熱間強度が高い材質であるものとしても良い。

また、本発明の一態様に係る熱間加工システムは、上記温度測定装置と、互いに間隔を有して複数配され、前記鋼材を搬送する搬送ローラを備え、前記支持部材は、隣り合う前記搬送ローラ同士の間である搬送ローラ間にそれぞれ配されているとともに、前記搬送ローラ間に、前記搬送ローラの幅方向に複数配されているものとしても良い。
この構成によれば、鋼材の搬送方向及び搬送方向に直交する搬送ローラの幅方向に平行な面状に分布する複数の支持部材によって、搬送ローラによって搬送された鋼材を支持することができる。このため、より温度ムラを抑制し、また、支持部材からの反力によって鋼材に生じる応力をより均一として鋼材を支持することができる。

また、上記熱間加工システムにおいて、前記搬送ローラの幅方向に複数配されている前記支持部材の位置は、前記搬送ローラ間毎に異なっているものとしても良い。
この構成によれば、支持部材の搬送ローラの幅方向の位置が、搬送ローラ間毎に異なっているため、支持部材は所謂千鳥上に配置され、より温度ムラを抑制することができる。

また、上記熱間加工システムにおいて、前記鋼材を熱間温度に加熱する加熱炉と、前記加熱炉で加熱された前記熱間温度の前記鋼材に対して圧延して第一圧延材を製造する第一の圧延装置と、前記第一圧延材に対して圧延して第二圧延材を製造する第二の圧延装置とを備え、前記温度測定装置及び前記搬送ローラは、前記第一の圧延装置と前記第二の圧延装置との間に配されているものとしても良い。
この構成によれば、鋼材を加熱炉で加熱し第一の圧延装置で圧延して第一圧延材を製造する。そして、熱間温度の鋼材に対して第二の圧延装置で圧延する前に上記温度測定装置で温度を測定する。この際、上記のとおり鋼材に温度ムラが生じてしまうことなく、また、スケールの影響を受けにくい状態で鋼材の表面温度を測定することができる。そして温度測定装置によって測定された温度に基づいて第二の圧延装置で第一圧延材を圧延して第二圧延材を製造することができる。

また、本発明の一態様に係る鋼材の温度測定方法は、熱間温度の鋼材を、複数の搬送ローラで搬送する搬送工程と、前記搬送ローラに対して支持部材を上下方向に相対移動させることで、前記搬送工程で搬送された前記鋼材を、前記支持部材で支持して前記搬送ローラの上方に持ち上げる支持工程と、前記支持工程で持ち上げられた前記鋼材の表面温度を測定する温度測定工程とを備える。
この方法によれば、搬送ローラに対して支持部材を上下方向に相対移動させて支持部材の当接面を搬送ローラよりも上方まで移動させることができる。そのため、鋼材は、搬送ローラに接触することなく、支持部材によって支持された状態となる。この状態で、温度測定部により鋼材の表面温度を測定することができる。すなわち、鋼材は搬送ローラと接触することなく、鋼材の表面温度を測定することができるため、温度測定中に鋼材から搬送ローラに熱伝導して鋼材に温度ムラが生じてしまうことがない。したがって、鋼材の表面温度を正確に測定することができる。また、鋼材の下面は鋼材の上面よりもスケールが発生しにくいため、鋼材の下面の表面温度を測定することで、スケールの影響を受けにくくなり、鋼材の表面温度を正確に測定できる。さらに、温度測定中、鋼材の表面と温度測定部は接触しているため、鋼材の表面と温度測定部の間ではスケールが成長しにくくなる。そのため、スケールの影響を受けにくくなり、鋼材の表面温度を正確に測定できる。

本発明によれば、スケールの影響を受けにくくするとともに鋼材の表面に温度ムラを生じさせることなく鋼材の表面温度を正確に測定することができる。

実施形態の熱間加工システムを示す概要図である。実施形態の熱間加工システムの詳細及び温度測定装置を示す側面図である。実施形態の温度測定装置を示す平面図である。実施形態の温度測定装置の詳細を示す側面図である。実施形態の温度測定方法を示すフロー図である。実施形態の第一の変形例の温度測定装置を示す平面図である。実施形態の第二の変形例の温度測定装置を示す平面図である。実施形態の第三の変形例の温度測定装置を示す側面図である。実施形態の第四の変形例の温度測定装置を示す平面図である。

以下、本発明に係る一の実施形態について図１から図５を参照して説明する。なお、本実施形態において、第一の圧延装置として粗圧延装置１０２を適用し、第二の圧延装置として仕上圧延装置１０３を適用した場合について示す。そのため、第一圧延材は粗圧延材Ｒ１であって、第二圧延材は仕上圧延材Ｒ２である。図１は、本実施形態の熱間加工システム１００を示している。図１に示すように、本実施形態の熱間加工システム１００は、連続鋳造などによって製造されたスラブＳに熱間圧延を行い、所望のサイズの圧延材を製造するものである。なお、熱間加工システム１００で行われる熱間加工としては熱間圧延に限られず、ホットプレス、熱間鍛造など、少なくとも熱間温度で行われる鋼材の加工が含まれる。ここで、熱間温度とは、鋼材の材質によっても異なるが、例えば８００～１３００℃である。

図１に示すとおり、熱間加工システム１００は、加熱炉１０１と、粗圧延装置１０２と、仕上圧延装置１０３と、冷却設備１０４と、コイラー１０５と、複数の搬送装置１１０とを備える。搬送装置１１０は、加熱炉１０１と粗圧延装置１０２との間に配置されると共に、加熱炉１０１から排出されたスラブＳを粗圧延装置１０２に搬送する第一のローラ群１１０Ａと、粗圧延装置１０２と仕上圧延装置１０３との間に配置されると共に、粗圧延装置１０２から排出された粗圧延材Ｒ１を仕上圧延装置１０３に搬送する第二のローラ群１１０Ｂと、仕上圧延装置１０３とコイラー１０５との間に配置され、仕上圧延装置１０３から排出された仕上圧延材Ｒ２を冷却設備１０４に搬送するとともに、冷却設備１０４から排出された仕上圧延材Ｒ２をコイラー１０５に搬送する第三のローラ群１１０Ｃとを備えている。各ローラ群１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃは各々複数の搬送ローラ１１１を有しており、複数の搬送ローラ１１１は、搬送方向Ｘに等間隔に配置されている。図示しないが、さらに、搬送装置１１０は、搬送ローラ１１１を回転駆動する搬送駆動部と、搬送駆動部を制御して搬送ローラ１１１による搬送速度を調整する搬送制御部とを備える。また、加熱炉１０１は、上流工程で製造され搬送装置１１０によって搬送されたスラブＳを熱間温度に加熱し、熱間圧延可能な温度まで昇温させる。熱間圧延可能な温度としては、例えば８００～１３００℃である。

本実施形態において、粗圧延装置１０２は、加熱炉１０１で加熱されたスラブＳに対して粗圧延を行い粗圧延材Ｒ１を製造する。粗圧延装置１０２は、搬送方向Ｘ（圧延方向）に沿って配された複数の圧延機１０２ａを有し、各圧延機１０２ａの上流には、後述するデスケーリング装置１０６ａ、１０６ｂが配置されており、各圧延機１０２ａの下流には、後述する放射温度計１０７が配置されている。各圧延機１０２ａは、鋼材を上下方向に挟んで圧下する一対のワークロール１０２ｂと、ワークロール１０２ｂに外周同士が接するように配されたバックアップロール１０２ｃとを有する。各圧延機１０２ａは、図示しないが、さらに一対のワークロール１０２ｂの間隔を調整して圧下率を調整可能な調整機構と、一対のワークロール１０２ｂを回転駆動する圧延駆動部と、調整機構及び圧延駆動部を制御する圧延制御部とを有する。なお、粗圧延装置１０２は、ワークロール１０２ｂとバックアップロール１０２ｃとを備える複数の各圧延機１０２ａを有する場合について示したが、これに限られない。たとえば、各圧延機１０２ａはワークロール１０２ｂのみを有していてもよいし、複数の圧延機のうち一部の圧延機１０２ａは、後述する仕上圧延装置１０３と同様に連続して配置された複数の圧延スタンド１０２ａであってもよい。

仕上圧延装置１０３は、本実施形態では、粗圧延材Ｒ１に対して仕上圧延を行い、第二圧延材として仕上圧延材Ｒ２を製造する。仕上圧延装置１０３は、搬送方向Ｘ（圧延方向）に沿って配された複数の圧延スタンド１０３ａを有する。各圧延スタンド１０３ａは、粗圧延装置１０２の圧延機１０２ａと同様に、粗圧延材Ｒ１を上下方向に挟んで圧下する一対のワークロール１０３ｂと、ワークロール１０３ｂに外周同士が接するように配されたバックアップロール１０３ｃとを有する。各圧延スタンド１０３ａは、図示しないが、さらに一対のワークロール１０３ｂの間隔を調整して圧下率を調整可能な調整機構と、一対のワークロール１０３ｂを回転駆動する圧延駆動部と、調整機構及び圧延駆動部を制御する圧延制御部とを有する。冷却設備１０４は、仕上圧延材Ｒ２を所定の温度まで冷却する。コイラー１０５は、冷却設備１０４で冷却された仕上圧延材Ｒ２を巻取り、コイルを形成する。

本実施形態の熱間加工システム１００は、さらに粗圧延装置１０２の各圧延機１０２ａに送られるスラブＳの上面ＳａのスケールＣを除去するデスケーリング装置１０６ａと、粗圧延装置１０２の各圧延機１０２ａに送られるスラブＳの下面ＳｂのスケールＣを除去するデスケーリング装置１０６ｂと、粗圧延装置１０２での圧延直後の粗圧延材Ｒ１の表面温度を測定する放射温度計１０７と、仕上圧延装置１０３での圧延直前の粗圧延材Ｒ１の表面温度を測定する温度測定装置１とを備える。さらに、本実施形態の熱間加工システム１００は、粗圧延装置１０２と仕上圧延装置１０３との間に設けられて粗圧延材Ｒ１の位置を検出する位置検出装置１０９を備える。位置検出装置１０９は、例えばレーザ光の反射光の検出の有無や、画像処理により鋼材の前端を検出するセンサを備えている。また、位置検出装置１０９は、粗圧延材Ｒ１が温度測定装置１で温度測定可能な温度測定範囲Ａに到達したことを検出する。

図２に示すように、デスケーリング装置１０６ａはスラブＳの上面Ｓａに対向して配置される。デスケーリング装置１０６ａは粗圧延装置１０２の圧延機１０２ａに搬送されるスラブＳの上面Ｓａに高圧水を吹き付けるノズルを有する。同様にして、デスケーリング装置１０６ｂはスラブＳの下面Ｓｂに対向して配置される。デスケーリング装置１０６ｂは粗圧延装置１０２の圧延機１０２ａに搬送されるスラブＳの下面Ｓｂに高圧水を吹き付けるノズルを有する。このため、粗圧延装置１０２の各圧延機１０２ａにはスラブＳの上面Ｓａおよび下面ＳｂのスケールＣが除去された状態のスラブＳが搬送され、粗圧延装置１０２は、当該スラブＳを粗圧延して、製造された粗圧延材Ｒ１を送り出す。粗圧延装置１０２の各圧延機１０２ａの搬送方向Ｘの上流側にはデスケーリング装置１０６ａ、１０６ｂがそれぞれ配置されている。そのため、各圧延機１０２ａに搬送されるスラブＳの上面Ｓａ、下面ＳｂのスケールＣは、デスケーリング装置１０６ａ、１０６ｂによって除去されている。各圧延機１０２ａに搬送される直前でスラブＳの上面Ｓａ、下面ＳｂのスケールＣが除去されているため、各圧延機１０２ａによってスラブＳを圧延加工する際、ワークロール１０２ｂの回転によってスケールＣがスラブＳの上面Ｓａ、下面Ｓｂへ押し付けられ、スラブＳの上面Ｓａ、下面Ｓｂに疵を形成してしまうことを防ぐことができる。放射温度計１０７は、粗圧延装置１０２の各圧延機１０２ａの搬送方向Ｘの下流側に配されている。そのため、粗圧延装置１０２による圧延加工の直前でデスケーリング装置１０６ａ、１０６ｂによって粗圧延材Ｒ１の表面のスケールＣは除去され、粗圧延装置１０２による圧延加工の直後で放射温度計１０７によって粗圧延材Ｒ１の表面温度は測定される。

図２及び図３に示すように、温度測定装置１は、粗圧延材Ｒ１を支持する支持機構２と、支持機構２を上下方向に移動させる駆動部２０とを備えている。支持機構２は、複数の支持部材１０と、複数の支持部材１０を連結する連結部１５とを有する。複数の支持部材１０は、第二のローラ群１１０Ｂの複数の搬送ローラ１１１の間に配されており、複数の支持部材１０が配された領域が温度測定範囲Ａとなる。各支持部材１０は、粗圧延材Ｒ１を支持する基部１１と、基部１１の上方に配された温度測定部３０とを有する。温度測定部３０は、粗圧延材Ｒ１の温度を測定する熱電対３１と、熱電対３１を保護する保護部３２とを備えており、熱電対３１は基部１１の上端に配されている。なお、温度測定部３０は、接触した部材から伝導する熱を検出し温度を求めるものである。保護部３２は粗圧延材Ｒ１の下面Ｒ１ｂに当接する当接面３２ａを備えている。また、保護部３２は粗圧延材Ｒ１の下面Ｒ１ｂに当接する当接面３２ａを備えている。

本実施形態では、連結部１５は板形状であって、駆動部２０は連結部１５の略中央に設けられている。また、支持部材１０は、搬送ローラ１１１の回転軸に沿う幅方向Ｙおよび幅方向Ｙに直交する搬送方向Ｘに複数設けられている。なお、支持部材１０及び連結部１５の形状はこれに限られない。すなわち、複数の支持部材１０が粗圧延材Ｒ１の全面を支持するよう配置され、連結部１５は複数の支持部材１０を連結し、駆動部２０の駆動力を複数の支持部材１０に伝達できればよく、上述の実施形態に限られない。例えば、連結部１５が棒状であって、駆動部２０が連結部１５の略中央に設けられており、支持部材１０は連結部１５の延在方向に沿って複数配置されていてもよい。例えば、図６に示すように、連結部１５が搬送ローラ１１１の幅方向Ｙに沿うように配置され、複数の支持部材１０を各搬送ローラ間Ｄに配置することで支持部材１０が粗圧延材Ｒ１の全面を支持するよう配置してもよい。また、図７に示すように、連結部１５が搬送方向Ｘに沿うように配置され、各支持部材１０が搬送ローラ間Ｄに配置されるように、複数の支持部材１０を幅方向Ｙに配置することで支持部材１０が粗圧延材Ｒ１の全面を支持するよう配置してもよい。本実施形態では、仕上圧延前の粗圧延材Ｒ１、すなわち熱間温度の鋼材の表面温度を測定するため、８００～１３００℃程度の温度を測定できる熱電対３１を採用している。このような熱電対としては例えばＫ熱電対、Ｎ熱電対、Ｒ熱電対が挙げられる。

各基部１１は、支持する粗圧延材Ｒ１の負担重量分の荷重に対して十分な剛性を有する断面形状、材料で構成されている。基部１１を形成する材料としては、例えばクロム鋼やステンレス鋼などが挙げられる。

温度測定部３０のうち保護部３２が粗圧延材Ｒ１に接触する。熱電対３１は保護部３２を介して粗圧延材Ｒ１から伝導する熱によって粗圧延材Ｒ１の表面温度を測定するため、保護部３２は、基部１１に比較して熱伝導率が高い材質であることが好ましい。このように保護部３２は、直接粗圧延材Ｒ１に接触して支持することから、熱間強度が基部１１と比較して高いことが好ましい。保護部３２を形成する材料としては、例えば白金合金やなどが挙げられる。ここで、熱間強度とは、熱間加工を行う熱間温度における強度をいう。対象となる熱間温度の範囲としては、加工対象となる鋼材の種類によっても異なるが例えば８００～１３００℃程度である。また、強度は、鋼材の種類、使用目的によっても異なるが、降伏応力や引張強さをいう。

なお、上述した実施形態では、基部１１、連結部１５、駆動部２０は、断熱材で形成されている。しかしながら図８に示すように、基部１１と温度測定部３０の間に断熱部１３を設けてもよい。断熱部１３は、粗圧延材Ｒ１から温度測定部３０に伝導した熱が基部１１に伝導することを抑制する。このように断熱部１３は、熱の伝導を抑制することから、熱伝導率が基部１１と比較して低い断熱材からなることが好ましい。

駆動部２０の駆動源としては、油圧、空気圧、モータなど様々な駆動源が適用可能である。また、駆動部２０と連結部１５との間に減速機を設けても良い。制御部２３は、位置検出装置１０９による検出結果に基づいて駆動部２０を制御する。また、制御部２３は、温度測定部３０の熱電対３１での検出信号を取得し、検出信号に基づいて測定対象である粗圧延材Ｒ１の表面温度を演算し温度測定データを出力する。

次に、図２、図４及び図５に基づいて、熱間加工システム１００における温度測定装置１での温度測定方法及び作用効果について説明する。まず、図２及び図５に示すように、搬送工程Ｓ１として、粗圧延装置１０２で製造された粗圧延材Ｒ１を、第二のローラ群１１０Ｂの搬送ローラ１１１によって温度測定装置１による温度測定範囲Ａまで搬送する。なお、搬送の際、支持部材１０の当接面３２ａは、第二のローラ群１１０Ｂの搬送ローラ１１１の上端１１１ａよりも下方に位置している。粗圧延材Ｒ１の前端が温度測定範囲Ａの下流端近傍まで移動すると、位置検出装置１０９で粗圧延材Ｒ１の前端が検出される。そして、位置検出装置１０９で粗圧延材Ｒ１が検出されたことに基づいて第二のローラ群１１０Ｂの搬送ローラ１１１を停止させる。これにより粗圧延材Ｒ１は、前端から後端までが温度測定範囲Ａに含まれて、全体を支持部材１０で支持可能な状態となる。

次に、図２、図４及び図５に示すように、支持工程Ｓ２として、粗圧延材Ｒ１を支持部材１０で支持して第二のローラ群１１０Ｂの搬送ローラ１１１の上方に持ち上げる。すなわち、制御部２３は、駆動部２０を駆動させて連結部材２１を介して支持部材１０を上昇させる。支持部材１０の当接面３２ａは第二のローラ群１１０Ｂの搬送ローラ１１１の上端１１１ａと同じ高さとなることで、粗圧延材Ｒ１の下面Ｒ１ｂに接した状態となる。さらに、支持部材１０が上昇すると、粗圧延材Ｒ１は支持部材１０によって持ち上げられて、支持部材１０によって支持された状態となるとともに第二のローラ群１１０Ｂの搬送ローラ１１１から離間して上方となる位置に配されることとなる。

次に、図４及び図５に示すように、温度測定工程Ｓ３として、粗圧延材Ｒ１の表面温度を測定する。粗圧延材Ｒ１を支持部材１０で支持した状態では、粗圧延材Ｒ１の熱は、保護部３２を介して温度測定部３０に伝導する。このため、温度測定部３０は、保護部３２に接して保護部３２の温度を測定することで粗圧延材Ｒ１の表面温度を求めることができる。ここで、支持部材１０によって第二のローラ群１１０Ｂの搬送ローラ１１１よりも上方に持ち上げて粗圧延材Ｒ１の表面温度を測定することで、温度測定中に粗圧延材Ｒ１から第二のローラ群１１０Ｂの搬送ローラ１１１に熱が伝導して粗圧延材Ｒ１に温度ムラが生じてしまうことなく、粗圧延材Ｒ１の表面温度を測定することができる。さらに、粗圧延材Ｒ１の搬送方向Ｘ及び幅方向Ｙに平行な面状に分布する複数の支持部材１０によって、第二のローラ群１１０Ｂの搬送ローラ１１１によって搬送された粗圧延材Ｒ１は支持される。このため、より温度ムラを抑制することができる。また、粗圧延材Ｒ１の下面Ｒ１ｂは、粗圧延材Ｒ１の上面Ｒ１ａよりもスケールＣが発生しにくいため、粗圧延材Ｒ１の下面Ｒ１ｂで温度を測定することで、スケールＣの影響をより受けにくい状態で粗圧延材Ｒ１の表面温度を測定することができる。さらに、粗圧延材Ｒ１における表面温度を測定する部分は、温度測定中支持部材１０の当接面３２ａに接触している。このため、温度測定部３０の熱電対３１で温度を測定している間、温度を測定する部分でスケールＣが成長することを防止することができる。

また、本実施形態では、熱電対３１によって保護部３２を介して粗圧延材Ｒ１の表面温度を測定することができるとともに、熱電対３１を保護部３２によって保護している。このため、熱電対３１が粗圧延材Ｒ１の荷重及び熱の影響を直接受けることを防止することができる。さらに、保護部３２を熱伝導率が高い材料で形成することで、保護部３２を熱伝導率が低い材料で形成した場合と比較して、粗圧延材Ｒ１の熱を、温度勾配を抑制して熱電対３１に伝導させることができる。したがって、測定対象である粗圧延材Ｒ１に対する熱電対３１の温度追従性を高め、熱電対３１によってより正確に粗圧延材Ｒ１の表面温度を測定することができる。また、基部１１は断熱材によって形成されているため、支持部材１０の熱容量が大きくなって粗圧延材Ｒ１の温度が低下してしまうことを抑制しつつ粗圧延材Ｒ１の温度を測定することができる。

温度測定工程における粗圧延材Ｒ１の温度測定が完了したら、図４及び図５に示すように、次に復帰工程Ｓ４として、粗圧延材Ｒ１を搬送ローラ１１１上で搬送可能な状態に戻す。すなわち、駆動部２０は、支持部材１０を、当接面３２ａが第二のローラ群１１０Ｂの搬送ローラ１１１の上端１１１ａよりも下方に位置するまで下降させる。これにより、粗圧延材Ｒ１は第二のローラ群１１０Ｂの搬送ローラ１１１に支持された状態となる。そして、第二のローラ群１１０Ｂの搬送ローラ１１１を駆動させると、粗圧延材Ｒ１は再び搬送方向Ｘに移動し、仕上圧延装置１０３によって熱電対３１による温度測定結果に基づいた仕上圧延が実施される。

以上のように本実施形態の熱間加工システム１００及び温度測定装置１では、支持部材１０によって粗圧延材Ｒ１を持ち上げて粗圧延材Ｒ１の表面温度を測定している。そのため、温度を測定する際に、粗圧延材Ｒ１と搬送ローラ１１１が接触しておらず、温度測定中に粗圧延材Ｒ１から搬送ローラ１１１に熱が伝導して粗圧延材Ｒ１に温度ムラが生じてしまうことがない。したがって、本実施形態の熱間加工システム１００及び温度測定装置１を用いることで、粗圧延材Ｒ１の表面温度を正確に測定することができる。温度測定部３０は、粗圧延材Ｒ１の下面Ｒ１ｂの表面温度を測定する。粗圧延材Ｒ１の下面Ｒ１ｂは、スケールＣが発生しにくいため、温度測定の際にスケールＣの影響を受けにくい。さらに、温度測定部３０は、粗圧延材Ｒ１と当接した状態で温度を測定するので、温度測定の際にスケールＣの影響を受けにくい。

なお、本実施形態では、保護部３２を介して熱電対３１により粗圧延材Ｒ１の表面温度を測定するものとしたがこれに限られるものではない。熱電対３１を直接粗圧延材Ｒ１に接して温度を測定するものとしても良い。また、支持部材１０の側面などに温度測定部３０の熱電対３１を設けて、支持部材１０の温度を温度測定部３０で測定することで間接的に粗圧延材Ｒ１の表面温度を測定するものとしても良い。また、温度測定部３０は、全ての支持部材１０に設けられているものとしたがこれに限ることなく、一部の支持部材１０のみに設けられるものとしても良い。

また、支持部材１０は、各搬送ローラ間Ｄに設けられているとともに、隣り合う搬送ローラ間Ｄ同士で幅方向Ｙの位置が一致するように支持部材１０が格子状に配列しているものとしたがこれに限られるものではない。例えば、図９に示すように、支持部材１０は、搬送方向Ｘに隣り合う搬送ローラ間Ｄに設けられており、支持部材１０の搬送ローラ１１１の幅方向Ｙの位置を搬送ローラ間Ｄごとにずらして、所謂千鳥上に配置されているものとしても良い。このように配列することで、温度ムラをより抑制することができる。また、支持部材１０は、各搬送ローラ間Ｄにおいて、搬送方向Ｘに複数設けても良いし、一部の搬送ローラ間Ｄのみに設けられるようにしても良い。

また、本実施形態では、駆動部２０は支持部材１０を上昇させて、搬送ローラ１１１の上端１１１ａよりも支持部材１０の当接面３２ａを上方に配置させるものとしたが、これに限られるものではない。搬送ローラ１１１を下降、または、搬送ローラ１１１及び支持部材１０の両方を移動させて搬送ローラ１１１の上端１１１ａよりも温度測定部３０の当接面３２ａを上方に配置させるものとしても良い。少なくとも、支持部材１０を搬送ローラ１１１に対して上下方向に相対移動させて、温度測定部３０の当接面３２ａを前記搬送ローラ１１１の上端１１１ａよりも上方に配置させることが可能な構成であれば良い。

また、本実施形態では、粗圧延材Ｒ１を仕上圧延する直前の温度測定に温度測定装置１を適用する例について説明したが、これに限られるものではない。例えば、放射温度計１０７に代えて温度測定装置１を適用して粗圧延直後の粗圧延材Ｒ１の表面温度を測定しても良い。また、仕上圧延後の仕上圧延材Ｒ２の温度測定や、粗圧延前のスラブＳの温度測定に、温度測定装置１を適用しても良い。すなわち、本実施形態の温度測定装置１は、熱間加工を実施する直前及び熱間加工の途中を含む熱間加工工程中の温度測定、また、熱間加工工程を完了した後の温度測定など、熱間温度の鋼材に対する温度測定に適用可能である。

１温度測定装置
２支持機構
１０支持部材
１１基部
２０駆動部
３０温度測定部
３２保護部
３２ａ当接面
１００熱間加工システム
１０１加熱炉
１０２粗圧延装置（第一の圧延装置）
１０３仕上圧延装置（第二の圧延装置）
１１１搬送ローラ
Ｄ搬送ローラ間
Ｒ１粗圧延材（鋼材）
Ｓ１搬送工程
Ｓ２支持工程
Ｓ３温度測定工程

Claims

熱間温度の鋼材を搬送する複数の搬送ローラの間に配され、前記鋼材の下面に当接する当接面を有する複数の支持部材と、前記支持部材を前記搬送ローラに対して上下方向に相対移動させて、前記支持部材の前記当接面を前記搬送ローラの上端よりも上方に配置させる駆動部とを備え、複数の前記支持部材の少なくとも一つは、前記鋼材の表面温度を測定する温度測定部を有する温度測定装置。
前記支持部材は、前記鋼材を支持する基部を有し、前記温度測定部は、前記基部の上方に配され、前記当接面を有する請求項１に記載の温度測定装置。
前記基部と前記温度測定部との間に、断熱材からなる断熱部が設けられている請求項２に記載の温度測定装置。
前記温度測定部は、温度を測定する熱電対と、前記熱電対の上方に配されて前記当接面を有する保護部とを有する請求項２または３に記載の温度測定装置。
前記保護部は、前記基部よりも熱伝導率が高い材質である請求項４に記載の温度測定装置。
前記保護部は、前記基部よりも熱間強度が高い材質である請求項４または５に記載の温度測定装置。
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の温度測定装置と、互いに間隔を有して複数配され、前記鋼材を搬送する搬送ローラを備え、前記支持部材は、隣り合う前記搬送ローラ同士の間である搬送ローラ間にそれぞれ配されているとともに、前記搬送ローラ間に、前記搬送ローラの幅方向に複数配されている熱間加工システム。
前記搬送ローラの幅方向に複数配されている前記支持部材の位置は、前記搬送ローラ間毎に異なっている請求項７に記載の熱間加工システム。
前記鋼材を熱間温度に加熱する加熱炉と、前記加熱炉で加熱された前記熱間温度の鋼材に対して圧延して第一圧延材を製造する第一の圧延装置と、前記第一圧延材に対して圧延して第二圧延材を製造する第二の圧延装置とを備え、前記温度測定装置及び前記搬送ローラは、前記第一の圧延装置と前記第二の圧延装置との間に配されている請求項７または請求項８に記載の熱間加工システム。
熱間温度の鋼材を、複数の搬送ローラで搬送する搬送工程と、前記搬送ローラに対して支持部材を上下方向に相対移動させることで、前記搬送工程で搬送された前記鋼材を、前記支持部材で支持して前記搬送ローラの上方に持ち上げる支持工程と、前記支持工程で持ち上げられた前記鋼材の表面温度を測定する温度測定工程とを備える鋼材の温度測定方法。