JPH02296121A - 加熱炉内物体の表面温度測定方法 - Google Patents
加熱炉内物体の表面温度測定方法Info
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- JPH02296121A JPH02296121A JP1115013A JP11501389A JPH02296121A JP H02296121 A JPH02296121 A JP H02296121A JP 1115013 A JP1115013 A JP 1115013A JP 11501389 A JP11501389 A JP 11501389A JP H02296121 A JPH02296121 A JP H02296121A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野〕
本発明は、鉄鋼業におけるスラブ加熱炉のような高温加
熱炉内において、静止あるいは低速で影送されるスラブ
等被加熱物体の表面温度を、精度良くしかも物体に悪影
響を与えずに計測する放射測温技術に関し、その応用は
鉄鋼業はもちろん非鉄金属、セラミック、電子材料等で
加熱炉内物体の温度測定を行う数多くの場合に活用でき
る。
熱炉内において、静止あるいは低速で影送されるスラブ
等被加熱物体の表面温度を、精度良くしかも物体に悪影
響を与えずに計測する放射測温技術に関し、その応用は
鉄鋼業はもちろん非鉄金属、セラミック、電子材料等で
加熱炉内物体の温度測定を行う数多くの場合に活用でき
る。
スラブ加熱炉を例に取れば、従来量も一般的に行われて
いる加熱炉内スラブの温度管理は、保Ｓｆｆ管入り熱電
対で炉内雰囲気温度を測定し、それによりスラブの温度
を推定するものであった。この方法では、スラブの温度
を正（＋１に推定することが困難であるため、焼上げ時
間を長めに取ったり、設定温度を高めにするなどエネル
ギーコストの管理上も問題があった。一方、放射測温法
により、加熱炉内物体表面温度を非接触で測定すること
が考えられるが、この場合、加熱炉内壁等からの迷光雑
音除去が問題となる。迷光雑音に対処できる放射測温法
としては、例えば特許第９１９７９８号（昭和５２年）
のように水冷式の遮蔽板を用いる方法があるが、この方
法を加熱炉内スラブの様に静止あるいは低速で搬送され
るような物体の測温に適用すると被測定物体を水冷遮ｃ
！ｉ、板が冷却してしまい品質に悪影響を及ぼすといっ
た問題があった。
いる加熱炉内スラブの温度管理は、保Ｓｆｆ管入り熱電
対で炉内雰囲気温度を測定し、それによりスラブの温度
を推定するものであった。この方法では、スラブの温度
を正（＋１に推定することが困難であるため、焼上げ時
間を長めに取ったり、設定温度を高めにするなどエネル
ギーコストの管理上も問題があった。一方、放射測温法
により、加熱炉内物体表面温度を非接触で測定すること
が考えられるが、この場合、加熱炉内壁等からの迷光雑
音除去が問題となる。迷光雑音に対処できる放射測温法
としては、例えば特許第９１９７９８号（昭和５２年）
のように水冷式の遮蔽板を用いる方法があるが、この方
法を加熱炉内スラブの様に静止あるいは低速で搬送され
るような物体の測温に適用すると被測定物体を水冷遮ｃ
！ｉ、板が冷却してしまい品質に悪影響を及ぼすといっ
た問題があった。
また、特開昭５５−１５５２１８のように、非水冷式の
遮蔽板を用い炉内壁からの未知の迷光雑音を除去し、一
方非水冷遮蔽板からの既知の迷光雑音の影響を補正して
スラブの表面温度を測定する方法もあるが、この方法で
は補正するための演算が厄介なものとなるうえ、スラブ
表面性状がスケールの発生により変化し、非水冷遮蔽板
からの迷光雑音の寄与率が変化した場合に測定誤差を生
じる恐れがある等の問題があった。
遮蔽板を用い炉内壁からの未知の迷光雑音を除去し、一
方非水冷遮蔽板からの既知の迷光雑音の影響を補正して
スラブの表面温度を測定する方法もあるが、この方法で
は補正するための演算が厄介なものとなるうえ、スラブ
表面性状がスケールの発生により変化し、非水冷遮蔽板
からの迷光雑音の寄与率が変化した場合に測定誤差を生
じる恐れがある等の問題があった。
したがって本発明の目的は、スラブ加熱炉のように高温
の炉内において静止あるいは低速で搬送される被測定物
体の温度を、炉内壁からの未知の迷光雑音を除去しつつ
、かつ、被測定物体に冷却による品質低下を起こさしめ
ずに簡易にかつ精度良く測定する方法を提案することに
ある。
の炉内において静止あるいは低速で搬送される被測定物
体の温度を、炉内壁からの未知の迷光雑音を除去しつつ
、かつ、被測定物体に冷却による品質低下を起こさしめ
ずに簡易にかつ精度良く測定する方法を提案することに
ある。
本発明による方法では、前記課題を解決するための手段
として温度制御型の遮蔽板を使用する。
として温度制御型の遮蔽板を使用する。
すなわち、炉内壁等からの未知の迷光雑音を除去する幾
何学的形状を持つのみならず、遮蔽板からの迷光雑音の
影響が被測定物体からの直接熱放射信号に比べて無視で
きる程度に遮蔽板温度が低（、かつ、被測定物体品質に
冷却による悪影響を及ぼさない程度に遮蔽板温度を高く
制御する機構を持った温度制御型の遮蔽板を使用する。
何学的形状を持つのみならず、遮蔽板からの迷光雑音の
影響が被測定物体からの直接熱放射信号に比べて無視で
きる程度に遮蔽板温度が低（、かつ、被測定物体品質に
冷却による悪影響を及ぼさない程度に遮蔽板温度を高く
制御する機構を持った温度制御型の遮蔽板を使用する。
〔作 用］
遮蔽板を被測定物体表面に対向させ、遮蔽板中心の開口
部を通して被測定物体表面からの熱放射を放射温度計で
測定した時の信号値は次式で表わされる。
部を通して被測定物体表面からの熱放射を放射温度計で
測定した時の信号値は次式で表わされる。
Ｌλ−ελＬｂ、Ａ（Ｔ）＋ ａ ・（１ｅ Ａ ）Ｌ
ｂ＋ａ （Ｔｓ）十β（Ｉ−ε λ ）シ５．λ （Ｔ
（Ｘ）） ・・・ （１）但し、Ｌ
λ：分光放射輝度 Ｌ ｂ ＋λ（Ｔ）：温度Ｔの馬体分光放射輝度ελ：
被測定物体表面の分光放射率 Ｔ ：被測定物体表面温度 Ｔｓ ：温度制御式遮蔽板の温度 Ｔω：炉内壁温度 α ：遮蔽板からの迷光の寄与率を表す係数β ：炉内
壁からの キルヒホッフの法則から次式が導き出せる。
ｂ＋ａ （Ｔｓ）十β（Ｉ−ε λ ）シ５．λ （Ｔ
（Ｘ）） ・・・ （１）但し、Ｌ
λ：分光放射輝度 Ｌ ｂ ＋λ（Ｔ）：温度Ｔの馬体分光放射輝度ελ：
被測定物体表面の分光放射率 Ｔ ：被測定物体表面温度 Ｔｓ ：温度制御式遮蔽板の温度 Ｔω：炉内壁温度 α ：遮蔽板からの迷光の寄与率を表す係数β ：炉内
壁からの キルヒホッフの法則から次式が導き出せる。
α＋β−１・・・（２）
また、黒体分光放射輝度シ２．λ（Ｔ）は、例えばＷｉ
ｅｎの式 ％式％） Ｋ ：放射計により決る定数 特許第９１９７９８号によって示されたように、遮蔽板
の幾何学的寸法形状を適当にすることによってβをほぼ
無視できるほどに小さ（することが可能である。
ｅｎの式 ％式％） Ｋ ：放射計により決る定数 特許第９１９７９８号によって示されたように、遮蔽板
の幾何学的寸法形状を適当にすることによってβをほぼ
無視できるほどに小さ（することが可能である。
β＝０ ・・・（４）従
って（１）、（２）式より、その時の分光放射種度信号
は、 Ｌλ：ｇλＬｂ＋＾（Ｔ）＋（１５λ）Ｌｂ、λ（Ｔｓ
）・・・（５） で表わされる。
って（１）、（２）式より、その時の分光放射種度信号
は、 Ｌλ：ｇλＬｂ＋＾（Ｔ）＋（１５λ）Ｌｂ、λ（Ｔｓ
）・・・（５） で表わされる。
特許第９１９７９８号の方法では遮蔽板を水冷するため
に被測定物体を冷却する恐れがあり、一方特間昭５５−
１ｓ！；２１Ｂの方法では遮蔽板温度を制御しないため
（５）式右辺第２項が第一項に比べて無視できず補正演
算を行う必要があった。本発明の方法では、遮蔽板温度
Ｔｓを次式を満足するように制御する。
に被測定物体を冷却する恐れがあり、一方特間昭５５−
１ｓ！；２１Ｂの方法では遮蔽板温度を制御しないため
（５）式右辺第２項が第一項に比べて無視できず補正演
算を行う必要があった。本発明の方法では、遮蔽板温度
Ｔｓを次式を満足するように制御する。
Ｒ，Ｔ、（水温）＜Ｔｓ、ｍｉｎ＜Ｔｓ＜Ｔｓ、ＩＩＩ
ａｘ＜Ｔ ＝ （５）但し、Ｔｓ、１ＩＩｉｎは、
被測定物体に品質上の悪影響を起さないために遮蔽板を
制御すべき最低温度であり、被測定物体の熱処理条件、
搬送速度、操業条件等から伝熱解析を行った結果によっ
て決めることができる。一方、Ｔｓ 、 ｍａｘは（５
）式右辺第２項が第１項に比べて無視し得る最高の遮蔽
板温度であり次式で表わされる。
ａｘ＜Ｔ ＝ （５）但し、Ｔｓ、１ＩＩｉｎは、
被測定物体に品質上の悪影響を起さないために遮蔽板を
制御すべき最低温度であり、被測定物体の熱処理条件、
搬送速度、操業条件等から伝熱解析を行った結果によっ
て決めることができる。一方、Ｔｓ 、 ｍａｘは（５
）式右辺第２項が第１項に比べて無視し得る最高の遮蔽
板温度であり次式で表わされる。
あるいは、遮蔽板からの迷光に起因する誤差の許容値を
ΔＴとすれば Ｃ２ε ・Ｌｂ＋λ（Ｔ） によって計算により見積ることもできる。
ΔＴとすれば Ｃ２ε ・Ｌｂ＋λ（Ｔ） によって計算により見積ることもできる。
このようにＴｓが（６）弐を満足するように、遮蔽板温
度を制御できるならば放射計によって検出される分光放
射輝度信号は Ｌ＾−ε＾・Ｌ ｂ＋λ（Ｔ） ・・・
（９）とみなすことができ、通常の放射率補正を行うの
みで真の表面温度を測定することができる。
度を制御できるならば放射計によって検出される分光放
射輝度信号は Ｌ＾−ε＾・Ｌ ｂ＋λ（Ｔ） ・・・
（９）とみなすことができ、通常の放射率補正を行うの
みで真の表面温度を測定することができる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。第１図は、加熱炉内スラブの測温に本発明の方法
を適用した具体例を示したものである。スラブ１に対向
して温度制御型遮蔽板２が設置され、透過窓１０を通し
てスラブ表面からの分光放射輝度信号１１が放射計４に
よって検出される。炉内壁９からの未知の迷光雑音を除
去するために、遮蔽板の半径Ｒと、遮蔽板とスラブ面間
の距離Ｈとの比Ｈ／ Ｒは充分小さく設計される。
する。第１図は、加熱炉内スラブの測温に本発明の方法
を適用した具体例を示したものである。スラブ１に対向
して温度制御型遮蔽板２が設置され、透過窓１０を通し
てスラブ表面からの分光放射輝度信号１１が放射計４に
よって検出される。炉内壁９からの未知の迷光雑音を除
去するために、遮蔽板の半径Ｒと、遮蔽板とスラブ面間
の距離Ｈとの比Ｈ／ Ｒは充分小さく設計される。
通常Ｈ／Ｒは０．１〜０．２にすれば実用上充分である
。遮蔽板表面温度Ｔｓは、この具体例では熱電対３によ
って測定され、その値が信号値７として制御装置５に送
られる。制御装置５はＴｓが（６）式を満足するように
操作信号８を送り熱交換器６を駆動せしめる。本具体例
では図示していないヒートパイプが遮蔽板支持筒１２の
内部に装着されており、該支持筒の炉外部に取付けられ
た熱交換器を制御することで容易に遮蔽板温度Ｔｓを（
６）式に合せて保持することができる。本具体例では、
スラブの焼上げ温度が約１２００°Ｃであり、放射計４
の検出波長は０．６５ｍを用いた。この波長におけるス
ラブ表面の分光放射率は約０．８５で安定している。
。遮蔽板表面温度Ｔｓは、この具体例では熱電対３によ
って測定され、その値が信号値７として制御装置５に送
られる。制御装置５はＴｓが（６）式を満足するように
操作信号８を送り熱交換器６を駆動せしめる。本具体例
では図示していないヒートパイプが遮蔽板支持筒１２の
内部に装着されており、該支持筒の炉外部に取付けられ
た熱交換器を制御することで容易に遮蔽板温度Ｔｓを（
６）式に合せて保持することができる。本具体例では、
スラブの焼上げ温度が約１２００°Ｃであり、放射計４
の検出波長は０．６５ｍを用いた。この波長におけるス
ラブ表面の分光放射率は約０．８５で安定している。
遮蔽板からの迷光に起因する誤差の許容値をΔＴ／Ｔ＝
０．００５（絶対温度で０．５％）とすると（８）。
０．００５（絶対温度で０．５％）とすると（８）。
（３）式より
＝６．８６１４６ Ｘ１０−’ ［Ｋ−’）、°、Ｔ
ｓ＋ｍａｘ＝１３９４ （Ｋ） ＝１１２０じＣ］一方
、Ｔｓ、■ｉｎは、スラブの熱処理条件、搬送速度、操
業条件等をもとにした伝熱解析によって約９７０°Ｃ以
上であればスラブ品質上問題の無いことが判明した。本
具体例では、上記の結果をもとに１０００＜Ｔｓ＜１１
００ （”Ｃ） となるように遮蔽板温度を制御し、正確な測温を行うこ
とができた。
ｓ＋ｍａｘ＝１３９４ （Ｋ） ＝１１２０じＣ］一方
、Ｔｓ、■ｉｎは、スラブの熱処理条件、搬送速度、操
業条件等をもとにした伝熱解析によって約９７０°Ｃ以
上であればスラブ品質上問題の無いことが判明した。本
具体例では、上記の結果をもとに１０００＜Ｔｓ＜１１
００ （”Ｃ） となるように遮蔽板温度を制御し、正確な測温を行うこ
とができた。
第２図の具体例では、放射温度計４によって求まるスラ
ブ表面温度Ｔの値を信号１３として制御装置５に入力せ
しめ、常に（１０）式で求まるＴｓ、ｔｍａｘ以下に遮
蔽板温度Ｔｓを制御することができる測温システムとし
た。
ブ表面温度Ｔの値を信号１３として制御装置５に入力せ
しめ、常に（１０）式で求まるＴｓ、ｔｍａｘ以下に遮
蔽板温度Ｔｓを制御することができる測温システムとし
た。
遮蔽板温度Ｔｓは、必ずしも熱電対で測定する必要は無
（、放射計を走査させて遮蔽板内面からの放射信号Ｌｂ
＋λ（Ｔｓ）を測定しく７）、（８）で決まるＴｓ、ｏ
＋ａｘ以下でかつＴｓ、ｗｉｎ以上になるように制御す
ることももちろん可能である。
（、放射計を走査させて遮蔽板内面からの放射信号Ｌｂ
＋λ（Ｔｓ）を測定しく７）、（８）で決まるＴｓ、ｏ
＋ａｘ以下でかつＴｓ、ｗｉｎ以上になるように制御す
ることももちろん可能である。
さらに、遮蔽板温度Ｔｓを制御するための伝熱体として
も特にヒートパイプの使用に限定する必要は無く、空冷
式、水冷蛇管の利用等も考えられるのはもちろんである
。
も特にヒートパイプの使用に限定する必要は無く、空冷
式、水冷蛇管の利用等も考えられるのはもちろんである
。
以上述べたように本発明によれば、高温加熱炉内におい
て静止あるいは低速で搬送される被測定物体に、冷却に
よる品質低下を起こさしめず、かつ、炉内壁および遮蔽
板からの迷光雑音を除去して簡便にしかも正確な温度測
定が可能になる。このような測温システムが期待される
適用対象は、鉄鋼業だけでもスラブ加熱炉、連続焼鈍炉
、高坏焼鈍炉等数多く、その他罪鉄金属製造業、セラミ
ック製造業、電子材料製造業等での炉内測温への適用も
考え合せれば製品品質の向上、操業管理、省エネルギー
等の効果は計り知れない程大なるものがある。
て静止あるいは低速で搬送される被測定物体に、冷却に
よる品質低下を起こさしめず、かつ、炉内壁および遮蔽
板からの迷光雑音を除去して簡便にしかも正確な温度測
定が可能になる。このような測温システムが期待される
適用対象は、鉄鋼業だけでもスラブ加熱炉、連続焼鈍炉
、高坏焼鈍炉等数多く、その他罪鉄金属製造業、セラミ
ック製造業、電子材料製造業等での炉内測温への適用も
考え合せれば製品品質の向上、操業管理、省エネルギー
等の効果は計り知れない程大なるものがある。
第１図は、スラブ加熱炉に本発明の方法を適用した具体
例、 第２図は、同じくスラブ加熱炉に本発明の方法を適用し
た具体例で、放射温度計検出温度をもとに、遮蔽板上限
温度を算出し、制御するようにしたもの。 図中、 １・・・被測定物体（スラブ）、 ２・・・温度制御型遮蔽板、 ３・・・熱電対、４・・
・放射温度計、 ５・・・制御装置、６・・・熱
交換器、 ７・・・温度信号値、８・・・操作
信号、 ９・・・炉壁、ｉｏ・・・透過窓、 １１・・・分光放射輝度信号、１２・・・遮蔽板支持筒
、１３・・・放射温度計からの測定温度信号。
例、 第２図は、同じくスラブ加熱炉に本発明の方法を適用し
た具体例で、放射温度計検出温度をもとに、遮蔽板上限
温度を算出し、制御するようにしたもの。 図中、 １・・・被測定物体（スラブ）、 ２・・・温度制御型遮蔽板、 ３・・・熱電対、４・・
・放射温度計、 ５・・・制御装置、６・・・熱
交換器、 ７・・・温度信号値、８・・・操作
信号、 ９・・・炉壁、ｉｏ・・・透過窓、 １１・・・分光放射輝度信号、１２・・・遮蔽板支持筒
、１３・・・放射温度計からの測定温度信号。
Claims (1)
- １、加熱炉内物体（１）表面に対向させて遮蔽板（２）
を設置し、該遮蔽板開口部から該物体（１）が放射する
分光放射輝度信号を検出して該物体温度Ｔを測定する温
度測定方法において、該遮蔽板（２）表面温度Ｔｓを、
該物体（１）を冷却しないための下限温度Ｔｓ、ｍｉｎ
よりも高くかつ、該遮蔽板（２）からの迷光雑音が生じ
させる測温誤差が許容値に入るための上限温度Ｔｓ、ｍ
ａｘよりも低く制御することを特徴とする加熱炉内物体
の温度測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1115013A JPH02296121A (ja) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | 加熱炉内物体の表面温度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1115013A JPH02296121A (ja) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | 加熱炉内物体の表面温度測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02296121A true JPH02296121A (ja) | 1990-12-06 |
Family
ID=14652104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1115013A Pending JPH02296121A (ja) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | 加熱炉内物体の表面温度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02296121A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103759835A (zh) * | 2014-01-27 | 2014-04-30 | 北京嘉品源软件有限公司 | 全自动连续性非接触测量铝电解质初晶温度的系统及方法 |
| CN116448249A (zh) * | 2023-06-14 | 2023-07-18 | 芯三代半导体科技(苏州)有限公司 | 一种红外测温系统、校正方法及碳化硅外延设备 |
-
1989
- 1989-05-10 JP JP1115013A patent/JPH02296121A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103759835A (zh) * | 2014-01-27 | 2014-04-30 | 北京嘉品源软件有限公司 | 全自动连续性非接触测量铝电解质初晶温度的系统及方法 |
| CN116448249A (zh) * | 2023-06-14 | 2023-07-18 | 芯三代半导体科技(苏州)有限公司 | 一种红外测温系统、校正方法及碳化硅外延设备 |
| CN116448249B (zh) * | 2023-06-14 | 2023-08-29 | 芯三代半导体科技(苏州)有限公司 | 一种红外测温系统、校正方法及碳化硅外延设备 |
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