JPH0329823A - 鋼板の放射率測定装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 く産業上の利用分野〉 この発明は、■竪型式連続焼鈍炉等において処理される
鋼板の放射率を瘤易に測定するための装置に関するもの
である。

〈従来技術とその課題〉 一ｉに、連続式焼鈍炉等においては走行する鋼板の温度
を連続的に測定する必要があり、そのために非接触式放
射温度計の使用がなされているが、このような非接触式
放射温度計には被測定物の放射率が既知でないと真の温
度を測定することかできないとの不都合があった。

そのため、従来は、第４図で示すように、上記“非接触
式放射温度計１１″の他に一時的ではあるが“見掛け上
の放射率が１となるため非測定物１２の放射率が既知で
なくとも真の温度を測定できる接触式放射温度計１３１
をも使用し、まず前者温度計（非接触式）１ｌの指示が
後者温度計（接触式）１３の指示と等しくなるよう前者
温度計１１の信号処理装置１４に・おける補正値を調整
し、その時の補正値から非測定物の放射率を導き出す手
段が多く採用されている。なお、第４図における符号１
５は接触式放射温度計１３の信号処理装置、符号１６．
　１７は指示計である。

しかしながら、上記放射率測定手段では鋼板の真温度を
測定するために接触式放射温度計を鋼板番ト接触させる
必要があり、そのため測定時毎に通板の停止を余儀無く
されるものであった。従って、連続焼鈍炉の特性上、測
定できる頻度はかなり制限されざるを得なかった。この
ように、一上記手段では通常操業中に連続或いは高頻度
での放射率測定が不可能である上、ほぼ同し位置に２台
の温度計を設置しなければならないため、コスト面でも
高価になると言う問題もあった。

また、これとは別に、連続焼鈍炉において鋼板温度と炉
温とが等しくなるような基準点を設け、その基準点に炉
温を測定する熱電対と被接触式放射温度計を設置し、両
温度計の指示温度を用いて鋼板の放射率を測定する方法
も提案されているが（特開昭５！Ｉｆ−１１６５１６号
）、この方法では炉温と鋼板温度が等しいと言う条件で
のみ放射率の測定が可能であり、鋼板の材質や板厚など
が変わる操業上の過渡期においてはその条件が或立しな
いため、測定が不能であった。

このようなことから、本発明の目的は、１台の温度計で
もって通常操業中に連続的に、しかも操業条件に依らず
に鋼板の放射率測定が可能な装置を提供することに置か
れた。

く諜題を解決するための手段〉 そこで、本発明者は上記目的を達威すべく様々な観点か
ら実験・研究を重ねた結果、次に示すような知見を得る
ことができた。

（ａｌ　　竪型式連続焼鈍炉を走行する鋼板の如く平行
に向かい合った状態の鋼板間で放射エネルギを多重反射
させると、鋼板の見掛けの放射率が１に近づいて非接触
式放射温度計によっても真の鋼板温度が測定できるよう
になる上、非接触式放荊温度計のプローブ内に設置され
る反射ミラーの角度調整によって入射する放射エネルギ
ーの鋼板間での反射回数の調節ができる， （ｂｌ　　従って、角度調整自在な反射ミラーを内蔵し
た非接触式放射温度計を使用すれば、これによって測定
される多重反射放射エネルギーからは従来の“接触式放
射温度計”又は“熱電対”での測定値に相当する温度検
出ができ、一方、反射旦ラ角度を調整して多重反射して
いない放躬エネルギーを取り入れれば、これより従来の
非接触式放３ 射温度計での測定値に相当する温度検出ができるので、
一台の非接触式放射温度計でもって鋼板の放射率を測定
できることになる。

本発明は、上記知見等にス（づいてなされたものであり
、 「内蔵した放射エネルギー反射ミラーの角度を補正用と
測定用の各位置に可変とした非接触式放射温度計と、上
記各ミラー角度位置での温度測定値に基づき放射率を算
出する信号処理装置とを備えしめて鋼板の放射率測定装
置を構威した点」に特徴を有している。

以下、実施例を参照しながら、本発明に係る鋼板の放射
率測定装置をより詳細に説明する。

《作用〉 第１図は、本発明に係る鋼板の放射率測定装置の１例を
示す概念図であり、該放射率測定装置は非接触式放射温
度計１と信号処理部（信号処理装置）２　とで構威され
ているが、放射温度計３が設置されているプロープ４内
に鋼板（非測定物）５からの放射エネルギーを反射させ
て前記放射温度計４ に導くための反射５ラー６が内蔵されていて、しかも該
反射ξラー６は反射ミラー駆動装置７によってθ，（４
５゜）とθ。（後述する最適角度）の２つの角度を採り
得るように可変とされている。

さて、この放躬率測定装置において、鋼板５の放射率を
測定する必要がなくて鋼板温度のみの測定を要する操業
状態のときは、第２図で示す如く、平行配列した鋼板間
で多重反射した放射エネルギ８が放射温度計３に入射す
るように反射鞄ラー６はθ。（後述の最適角度）に設定
される。従って、このときには放射温度計３は真の鋼板
温度を検知することとなる。なお、第２図における符号
９は炉壁を示している。

ここで、鋼板間で多重反射した放射エネルギーを放射温
度計３へ入射させた場合に真の鋼板温度を検知できる理
由を、第３図を用いて説明する。

第３図において、放射温度計に入射する放射エネルギー
が鋼板（１１及び（２）の面でそれぞれｎ回反射してい
るとすると、放射温度計Ｐに入る総エネルギーＪば ６ Ｊ一　（ε＋Ｅｂ（Ｔ＋）＋（１−６１）εｔＥｂ（Ｔ
ｚ））１−（１−ε＋）（ｌ一ε２） ＋１−（１−一ε．）ＴＩ（１−ε２）ｌＩε３Ｅｂ（
Ｔ３）・・・（１）となる。

上記＋１１式において、Ｅ　ｂ　（Ｔ）は温度Ｔの黒体
放射エネルギーであり、右辺第二項は炉壁からの輻射エ
ネルギーによる誤差である。

いま、ε，一ε２＝ε，　Ｔ＋　＝　Ｔｔ　＝　Ｔｓと
するとＪ＝（１−（’１−ε）”｝　Ｅ＝（Ｔ）＋ε３
（１−ε）　”　Ｅ　ｂ　（７１）　　　　　　・・・
（２）となり、温度Ｔの黒体放射エネルギーをＣ， となる。

次に、炉壁温度の影響を見るに、前記（２）式より“真
の鋼板温度Ｔの放射エネルギーに対する誤差”ΔＥｂは Δ　Ｅｂ＝−（１−　ε）２ガＥ　ｂ（Ｔ）十εｚ（１
−　ｔ　）”Ｅｌ，（Ｔ３）　　　　　・（４１で示さ
れる。

従って、“放射温度針の指示温度誤差”ΔＴは、前記（
３）より とし、この黒体による放射温度計の出力をＥ　（Ｔ）　
＝　Ｋ　Ｅ　ｂ（’ｒ） とすると、黒体放射エネルギーの変化ΔＥｂと放射温度
計の指示の変化ΔＴの関係は、 Ｇｚ　　　　　　Ｅｂ（Ｔ） となる。

また、鋼板工壽シビテイ変化の影響を見るに、７ ８一 温度Ｔでのエミシビテイεの物体による放射温度計の出
力を Ｅ（Ｔ）　＝　Ｋ　Ｅｂ（Ｔ） とすると、物体の工ξシビテイの変化Δεに対する放射
温度計の指示変化ΔＴは が導き出される。

そして、前記（６）式に８＝ε２，Δε＝Δε，を代入
すると ε　　　　　Ｃ２ で表わされる。

ところで、前記（２）式における鋼板のエミシビティと
しての効果を８２とすると、 となる。

よって・ ２ｎλＴ２ Ｃ２ が或立するが故に Δｇ，　＝　２　ｎ（１　−　ｇ）”−’となる。

次に、向かい合った鋼板の温度差による影響を検討する
。

一　〇 ｌ０ 前記第３図においてＴ，≠Ｔ２のときの測温誤差を見る
に、（１１式において　ε，一ε２−６３とし、かつＴ
Ｉ＝Ｔ２としたときの放射温度計に入る総エネルギをＪ
Ｅ，ＴＩ≠Ｔ２としたときの総エネルギーをＪＤとする
と Ｊ＋：　−Ｊｎ　一−　　＋１　−（１−　ε）２ｎｌ
　Ｅｂ（ＴＩ）λＴ２ ΔＥ λＴ２ Ｃ２ ２−ε ２−ε Ｘ（１−（１−ε）２′′｝　　　　・・・０］）とな
る。

そこで、真の板温Ｔ１の放射エネルギーＥｂ（Ｔ＋）に
対するエネルギーの差は前記（４）式と００式の和とな
るから、 ΔＢ−−（Ｌ−ε）”Ｅｂ（Ｔ＋）＋６１（１−ε）２
″Ｅｂ（Ｔ３）で表わされることとなる。

従って、指示温度誤差ΔＴは、前記（３）式よりとなる
。

ところで、実際の竪型式連続焼鈍設備並びに適用鋼板の
板幅を考慮した場合には、放射志度計に入射可能な放射
エネルギーの鋼板間での最大反射回数は３〜８回程度と
なるが、前記（５）式，００）式及び０３１式での計算
結果を基に温度誤差ΔＴが±１０゜Ｃ以内となるための
最低反射回数ｎを検討するとこの条件に叶うことが確認
できたことから、非接触式放射温度計によってほぼ真の
鋼板温度の測定が可能であることが分かった。

１１ このように、鋼板の真温度の測定に多重反射方式の放射
温度計を適用でき、プロ−ブ内の反射ミラーの角度を最
適角度θ。　（？Ｍ度誤差が無視できる程度の回数で鋼
板間を多重反射した放射エネルギーが放射温度計に入射
するようになる角度）にしておけば、その原理から鋼板
の見掛けの放射率が１となり、真の鋼板温度が測定でき
ることになる。なお、反射旦ラーの角度によって入射す
る放射エネルギーの鋼板間での反射回数は決定されるが
、実際設備では８４°程度の値とするのが良い。

一方、前記第１図に示した放射率測定装置によって鋼板
の放射率を測定する必要が生したときには、反射ミラー
駆動装置７を動かして反射ミラ６の角度をθ。から４５
°（θ，）の位置に変える。

この操作により入射する放則エネルギーは多重反射した
ものではなくなるので、この時の温度指示は放射率の影
響を受けた値となっている。

つまり、上述の如く反射ξラー角度を可変とすると、最
適角度（θ。）の位置では鋼板の真温度が、そして　４
５°（θ１）の位置では鋼板の放射率の影ｌ２ 響を受けた温度がそれぞれ測定できる放躬温度計が構威
されることとなる。

従って、“反射ミラー６が最適角度（θ。）の位置での
指示温度”と゛放射率を測定する任意の位置において反
射ごラー６を４５°（θ１）の位置とした時の指示温温
度”とを従来の場合のように信号処理装置（信号処理部
）２にて処理すれば、容易に鋼板の放射率を求めること
ができる。

なお、反射ミラー６の角度変更のためには、該反射ミラ
ー６が最適角度（θ。）と４５°（θＩ）の位置で止ま
るように反射ミラー両端部にスト・ノパを設けておくの
が良い。

く発明の効果〉 以上に説明した如く、この発明によれば、放射率測定時
毎に通板の停止が必要な″温度計の鋼板への接触操作”
を要したり、炉温と鋼板温度が一致しないと放射率測定
が出来ないとの従来装置に指摘されていた問題点が払拭
され、通常操業中での連続測定が可能で、しかも１台の
温度計のみで的確な放射率の測定が可能な鋼板の放射率
測定装１４ 置を提供できるなど、産業上有用な効果がもたらされる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る放射率測定装置例の要部概念図
である。 第２図は、反射ミラー角度を多重反射位置にしたときの
測温状況の説明図である。 第３図は、「鋼板間で多重反射した放射エネルギーを放
射温度計へ入射させた場合に真の鋼板温度を検知できる
理由」を説明するための図面である。 第４図は、従来の鋼板の放射率測定例を説明する概念図
である。 図面において、 １．１１・・・非接触式放射温度計． ２．　１４．　１５・・・信号処理部（信号処理装置〉
，３・・・放射温度計，　　　　　　４・・・プローブ
，５．１２・・・鋼板（被測定物），　６・・・反射ξ
ラ７・・・反射ミラー駆動装置， −１　５− ８・・・放射エネルギー， ｌ３・・・接触式放射温度計， ９・・・炉壁 １６．　１７・・・指示計。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内蔵した放射エネルギー反射ミラーの角度を補正用と測
   定用の各位置に可変とした非接触式放射温度計と、上記
   各ミラー角度位置での温度測定値に基づいて放射率を算
   出する信号処理装置とを備えて成ることを特徴とする、
   鋼板の放射率測定装置。