JPH0348126A - 加熱炉における昇温パターンの同定方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、加熱炉における昇温パターンの同定方法に係
り、特に加熱炉内で加熱される被加熱材の材料温度履歴
を目標１１αに制ｆｉｌｌ　Ｊ−るための材料温度およ
びＩｔ温パターンの同定方法に関する。

〈従来の技術〉 通常、焼鈍炉などの連続加熱炉で再加熱処理される鋼板
などの液加り、さ祠は、均熱帯内においζ所定の温度域
で所定の時間保持される。そのときの４４’　ｔ’ｌ　
ｌｎ度は、主に加熱帯出口および均熱帯出口に６役置さ
れた放’ｋｊｍ度計で計４１１されるが、この場合被加
熱材の放射率εを正確に求めて補正することが不可欠で
ある。また、均熱時間を６１１！認するために、８１算
により昇温パターンの予測を行うが、ごの場合総括熱吸
収率φ、６を決めることが不可欠である。そして、これ
ら放射率εよ総括熱吸収率φ６．とはリアルタイムに同
定しなければ高い検出精度を維持することは困難である
。

その理由について、以下に詳しく述べる。

通常の材ｌ＋１温度の４測において、必要な因子は表面
〆１ｑ度と平均温度である０表面温度は材料の表面性状
を評価するために必要であり、また平均温度は材料の内
賓訂価のために必要である。ところで、温度１測に放射
温度計を用いる場合、表面温度の測定値は放射率に依存
し、また平均温度の測定値は表面温度と雰囲気の熱伝達
率とに依存する。

一方、熱伝達率は加熱の実情データから平均温度のみの
関数形として求める手法もあるが、」二記のように、平
均ｌｎ度自体が熱伝達率に依存することから、別の手法
、例えば輻射方程式により、表面温度と総括熱吸収率φ
Ｃ，の関数形として求めざるを得ないのである。ここで
、大気中で放冷の場合には、総括熱吸収率φ、。相当の
ものが即放射率εとなり、また雰囲気加熱の場合にもε
とφ。、とは炉寸法、材料寸法および炉壁放射率の関数
で結合されるので、いずれにしてもφＣＧはεで代表で
きる。

したがって、放射温度ｎ１に与える放射率εが真１直で
あるとの保証があるとすれば、測定された表面温度から
熱伝達率を、さらにこの熱伝達率を用いて平均温度を；
１１１次決定することが可能であるが、現在のところ放
射率εそのものを検定する絶対的な下段が無いのが実情
である。それ故、放射率および熱伝達率１表面温度、平
均温度の４者は、いずれもが単独に真に正しいものとし
て与える方法が原理上存在しないのであり、これら４者
はただ一組の組合〔によって同時に決定すべき性質のも
のであるといえる。

さらに、総括熱吸収率φ、。は操炉状態によって変化す
ることが明らかにされて右り、φ。ずなわらεをオンラ
インでその場同定することが、高精度な材料温度の測定
と制御の第１条件としながら、実際にはそのための手法
が無かった。なお、わずかに、特公昭６１−４３６４９
号公報に記載されているように、φ０．を算出しつつ材
料温度を計算して求める方法が開示されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、特公昭６１−４３６４９号公報において
は、時ｉｌｌ　Ｌ　Ｌこおひる材料温度を９１算するに
際しζ、６１時間１ｉ；１のφ８．値を用いるようにし
ているものの、その発明の詳細な説明の項においても記
載されているように、「φ。は鋼片の材質もしくは形状
が同一であっても必ずしも一定ではなく、炉の操業状態
によって異なる不確定な要素と見なされている（同公報
２ページ３欄上２■〜２４行）」としていながら、この
ような取扱いをせざるを得ないため、「統計的手法によ
って平均化し、（同４欄上２０行）」とした≠６．を適
用するとしていることから、精度的に問題があり、かつ
原理的に燃料燃焼熱、スケール生成熱、上流帯からの入
熱、炉壁からの…失熱、排ガス…失熱等数多くの不確定
なパラメータからなる熱バランス式を根拠にしてφ６．
を算出することが、請度上の限界を生している。

また、時刻しにおける材料温度を計算する伝熱方程式（
同３欄の（３）式）においては、雰囲気熱伝達率αをど
のような形で与えるかの説明が見当たらない、したがっ
て、φ。もαも操炉状態によって大きく左右されるパラ
メータであることを考えると、この発明は正鵠を得たも
のであるとはいえない、この点、φｅＧ＋　　ε、αお
よび材料温度を決定する作業が同時になされるのであれ
ば、極めて合１’ｌ的である。

本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであって、加
熱炉における精度の高い昇温パターンの同定方法を提供
することを目的とする。

〈課朋を解決するための手段〉 本発明の構成は、下記の手順を基本とするものであり、
これによって、高精度な加熱処理が達成される。この手
順は、予熱帯、加熱帯、均熱帯の３分割された連続加熱
炉を代表例にして説明するものである。

（１）予熱帯入側の材料温度（Ｔｏ）、予熱４ｉＦ　＋
加熱（１（および均熱帯の炉内温度（Ｔ　Ｆ　ｌ　、Ｔ
　ｒ　ｔ　、　Ｔ　ｒ　ｊ）を、通常の任意の手段で測
定する。

（２）予熱帯出側、加熱帯出側および均熱帯出側の３点
で、放射温度旧により被加熱材の輝度温度（（Ｔ、］、
　　（Ｔ、］、　　（Ｔ、））を検出する。

（３）　　予熱帯内、加熱帯内および均熱帯内の総括熱
吸収率φ。、を次代で表現する。

φＣＧ−φ。十ａ・電０ ここで、 φ。：初期総括熱吸収率（パラメータ）も　、炉内滞在
時間または炉長 ｎ　；一定値として予め与えられる次数ａ　：微係数　
　　　　　（パラメータ）（４）被加熱材の放射率εを
φ５．の関数形として与える。

（５１（Ｔ、）、　　ε、およびじＩ″２〕、ε２さら
に（Ｔ３〕、ε、を用いて予熱帯出側、加熱帯出側およ
び均熱帯出側でのそれぞれの／！（す温位置におＣ）る
材料表面温度Ｔ、＋、Ｔ１□１丁７．を換算する。次い
で平均温度Ｔ＋　ｌ＋　〒１２．〒１．に変換する。

（６）　　Ｔｏ　、　　ＴＦＩ、　　Ｔｒｔ、　　Ｔｒ
ｚ、　　φＣ，より熱伝導解析解昇温計算式から予熱帯
出側、加熱帯出側および均熱帯出側におけるそれぞれの
放射温度計位置での被加熱材平均温度〒１１．〒２□、
Ｔ、、を求める。

（カ　ステップ（５）で求めた材料平均温度〒＋　＋　
＋　Ｔ　Ｉ　！　＋ＴＩ３とステップ（６）で求めた材
料平均温度〒２１゜Ｔｔｔ＋　　Ｔｔｚとがそれぞれ必
要精度内で一致するようなａ、ｎ、φ。を探索する。

（８）　　ステップ（７）においてａ、ｎ、　　φ。が
決定されたら、そのときの〒ｌｌ＋　Ｔ１ｇ＋　ＴＩ３
またはＴ！１゜〒２□、〒１．をそれぞれ予熱帯、加熱
（１）および均熱帯の出側での被加熱材の平均温度と決
定し、併せて、同時に求められている昇温計算結果を用
いて全昇温パターンを同定する。

く作　川〉 本発明者らは、予熱帯、加熱帯および均熱帯を有する連
続加熱炉内に熱電対を装着した薄鋼板を連続走行させ、
予熱帯入側から均熱帯出側までの材料温度を連続測定す
る実験を行った。そのとき得られたｆｌ！Ｉｆ温データ
をもとに、’；￥ｍＲ１算式から輻射熱伝達率を逆算し
、さらに輻射熱伝達率式から総括熱吸収率を逆１γした
。そして、薄鋼板の鋼種。

板１￥、板幅、走行速度および加熱帯・均熱帯温度を種
々変更することによって得られた膨大な７！１１Ｉ温デ
ータを解析した結果、第２図に示すように以下のような
重要な知見を１）た。

（１）予熱帯と加熱４ｊＦ内では、総括熱吸収率φ。。

がそのレベルについては鋼種、加熱条件等により異なる
ものの、はぼ一定値に保たれること。

（２）均熱帯内では、φＣＧは在炉時間にほぼ比例して
増大すること。

このように、φ、Ｃが予・加熱帯でほぼ一定となり、か
つ均熱４ｉＦでほぼ直線的に増大することから、φＣＧ
表式として（１）式 φＣＧ−φ。十ａ・ｔ　’　　　　　　　　−−（１１
を与え（することを結論した。

ここで未知パラメータがａ、ｎ、　　φ。と３つとなる
が、（’？’１〕とε、（ただし、ｉ−１，２゜３）よ
りｔｏ算して求めた被加熱材料の表面温度から変換した
平均温度ｊ＋＋と、〒。、φＧより昇温Ｓ目γで求めた
材料肉平均温度１’ｚ＋とで、それぞれ等価となる３つ
の方程式、ずなわら、Ｔ　Ｉ＋　＝　ＴアＴ＋　ｔ−Ｔ
ｔ□＋　Ｔ＋ｓ＝ｉ’ｉｓより、３つの未知パラメタａ
、ｎ、　　φ。を決定することが可能である。

ところで、発明昔らが総括熱吸収率φＣＧと放射率εと
の関係について種々検討したところ、総括熱吸収率φ。

、と放射率εとは一般に特定の関係式で結合されること
を見出した。そこで、未知数はφ６．のみに限定され、
結局φ。表穴中の３つの未知バラメークａ、ｎ、　　φ
。のみに限定することができるわけである。

以下に、本発明における昇温パターンの同定の基本手順
について説明する。

ｐ熱（１）出側（ｔなわち加熱帯入側）、加熱帯出側（
すなわち均熱帯入側）および均熱帯出側にそれぞれ放射
温度計を配置して、被加熱材の材料表面温度を連続して
計測し、それらの？Ｉ１１温値を以ドの手順により演算
する。

■　まず、放射温度針の設定放射率（ε）をそれぞれ任
意でよいが取扱上屋も簡便な１．０と設定して、それぞ
れ予熱帯出側放射温度計、加熱帯出側放射温度計および
均熱帯出側放射ｌ＋’１度計の検出（ａ　（すなわち輝
度温度）（Ｔ、）、（Ｔ。

）、（Ｔ３）をリアルタイムでデータロギングする。

■　一方、放射温度計の検出素子の吸収波長λ。。

＋Ａ材料厚ｄ、板幅Ｗ、加熱帯在炉時間ＬＩ＋＋均熱帯
在炉時間Ｌｓ、材料の熱的物性値（熱伝導率λ、湿温度
伝播率、など）、加熱帯入側材料平均温度Ｔ０．予熱帯
炉内温度’Ｔ’　ｒ　＋　　力１１熱帯炉内温度’「Ｆ
２．均熱帯炉内温度′Ｆ７．などを入力する。

■　次いで、φ。９表式中の未知のバラメークａ。

ｎおよびφ。の仮の組み合わせ（ａ’、ｎφｏ′）を選
択して、下記（１）式で示すφＣＧ（”＋ｎ、φ。、１
）の関数を用いて予熱帯出側測温位置、加熱帯出側測温
位置および均熱帯出側測温位置での総括熱吸収率φ１．
　≠、、φ、を計ｎする。

φ、。＝φ。＋ａ−Ｌ’　　　　　　　−〜−−−（１
）■　つぎに、各測温位置での放射率ε７．ε２ε、を
例えば下記（２）式で示すεＩ　（φｃＧ、　、　Ｗ）
の関数を用いて換算する。ここで、Ｗは被加熱材料の板
幅である。

まず、＝−最に材ｔミ１の放射率εは下記（２〜ａ）式
で表される。

ε−（φＣＧ−’　＋　Ｉ　　ＣＦ−’　　（εｒ−’
　　１）Ｆｓ　／　Ｆｒ　ｌ　−’　　　−−−−（２
−ａ　）ここで、ＣＦは被加熱材料と炉壁間の熱量授受
の状態を評価するパラメータで、一般に形態係数といわ
れるものであり、矩形断面の炉で鋼板等マクロな凹面を
有しない材ネミ］を完全に包囲している場合には、ＣＦ
−１，０とみなせる。ε。

はレンガで造られた炉壁の放射率であり、通常０．８〜
０．９の範囲に特定されるので一定値として与えること
ができる。ＦＴ４／ＦＦは材料表面積と炉壁表面積との
比であり１．予め既知とし°ζ汲える。

結局、ε１はφＣＧ＋　と（Ａ料−Ｊ法の関数として与
えることができ、例えば薄い坂の場合には、板厚（ｄ）
（板幅（Ｗ）であるから、ε直はＦ記（２）式のように
φＣＣｉ　とＷの関数で計算できる。

ε１−（φＣＧｉ　−’　　ｔ＋Ｈ・Ｗ）−’−（２１
ごこで、ｂＨ：正定数 ■　ついで、予熱帯出側、加熱帯出側および均熱帯出側
材料表面温度Ｌ＋を、例えばド記（３〕式で示すＴ＋＋
　（（Ｔ＋　）、ε１．λ。）の関数を用いて換算する
。

Ｔ目”　（（（Ｔ＋　　）　＋２７３）＋λ。／Ｃ！・
ムεムｌ−’−２７３（’Ｃ）（３） ここで、 λ。：放射温度計の検出素子の吸収波長（ｎ） ｃｚ　　：１．４３Ｘ１０’　　　　　　　（ｇ−ｄｅ
ｇ　）■　引き続いて各放射測温点における輻射熱伝達
率α−を、例えば下記（４）式で表ずαＩ　（Ｔ目。

′ｒ□、φＩ）のボルツマンの熱輻射式きニュ−トンの
伝熱式とを結合した放射熱伝達率式を用いて換算する。

α、−φ１・σ　［（Ｔ１１＋−２７３）ｔ−１−（１
”ｒ＋）−２７３）Ｊ　　・（Ｔ＋ｔ＋Ｔｒ＋　＋５４
６）（ｋｃａｆ／ｒｒｆｈ″ｃ　）　　−−−−（４）
ここで、 σ　；ステファン・ボルツマン定数 （＝４．８８Ｘ　１Ｏ−１ｌｋｃ、１／ｒｄ　ｈに４）
’ｒＦｌ：予熱帯、加熱帯あるいは均熱帯炉内温度　　
　　　　　　　　　（°Ｃ） ■　さらに各測温点での材料内の平均温度Ｔ　＋　＋を
例えば下記（５）式で示ずＴ＋＋　（Ｔ’＋＋、α１．
ｄ。

’ｒ　、　ｒ　）の関数で換算する。

Ｔ　＋　ｒ　＝　Ｔ　＋　１　・　　（１＋Ｎ　直　／
　２　・（ｌ　　Ｔｒ＋／Ｔ＋＋）　　ＨＢｌ　　　　
　（”Ｃ）・・−−−（５） ここで、 Ｎ１　＝　（α龜　・ｄ／λ）　　Ｘｌ０−”ｄ：材料
外径 λ：熱伝導率 ｉ：平均温度位置係数 ■　引き続き予熱帯出側、加熱帯出側および均熱帯出側
のそれぞれの測温点における材料内の平均温度を、例え
ば下記（６）式で示すＴｚ＋（Ｔ。

Ｌｉ　＋　　ｄ＋　ＴＦｌ＋　　φゎ、）の熱伝導解析
解昇温計算式により予測演算する。

Ｔｚ＋＝　（Ｔｅ　　Ｔｒ＋）　・ｅｘｐ（ｋ　・ｔ＋
）＋Ｔｒ＋（６） ここで、 ｋ　　　−＃ａ　　Ｈａ−Ｙｔ　／　ｏ　ａ２Ｙｚ　　
＝　ｒ　　（Ｎ、ｍ） Ｎ　　＝（α１　・ｄ／λ）×ＩＯ弓 μ。＝　　８．８８９Ｘ１０’ ａ、：温度伝播率（ｍ／ｈ） Ｌ、：炉滞在時間（Ｓ） ｍ　：材料の形状係数 なお、具体的には予熱帯、加熱帯および均熱帯を適宜分
割して、分割区画毎に平均φＣＧを見積り、逐時昇温計
算させることになる。

■　（６）弐で求められた予熱４Ｉ出側、加熱帯出側お
よび均熱帯出側の各平均温度〒！１．〒０．〒０と前記
ステップ■で測定換算された平均温度Ｔ＋　＋、　Ｔｌ
ｔ、Ｔ１３とをそれぞれ比較して、両者の差が許容誤差
δ内に収まるかどうかを判断させ、収まるまで総括熱吸
収率のパラメータａ。

ｎ、φ。の選択を繰り返す。

なお、両者の評価関数として、例えば下記の（７）式 ％式％） （７） を用いるとよい。ここで、δは例えばＦＣとすればよい
。

［相］　前記Ｔ、とＴｔ＋の差および〒１！とＴ。の差
さらにＴｒｉとＴｔｓの差がともに所要精度内で一敗し
たら、そのときのａ’、ｎ’、　　φ。′をそれぞれ同
定すべきパラメータａ、ｎ、　　φ。とじて、予熱帯出
側材料表面温度’ｒ　、　　（＝　Ｔ　＋　ｒ　）およ
び月料内平均温度ＴＩ　　（−丁、）、また加熱帯出側
材料温度Ｔ　ｔ　　（””　Ｔ　Ｉ＊　）および材料肉
平均温度〒２　（＝〒Ｉりならびに均熱帯出側材料表面
温度Ｔ３　　（−’ｒ＋ｓ）および材料肉平均温度〒。

（＝〒１．）をそれぞれ決定し、同時に出力する。

併せて予熱・加熱・均熱帯全域の昇温パターンを出力す
る。

これらの基本手順をフローにまとめて第１図に示した。

このような手順を用いれば、予熱・加熱・均熱各炉内の
材料表面温度と平均温度を高精度に検出することが可能
である。また、ここで用いる演算式はすべて解析解であ
ることから、前記特公昭６１−４３６４９号公報に記載
されているような偏微分方程式を解く場合に比べて計算
時間が極めて短く、小刻みなフィードバック制御が行え
るので、迅速かつ高精度な材料温度制御Ｊには非常に有
利であり、当然のこととして筒易モデルと比べて高精度
である。

なお、より正確な表現によれば、前出（２）式における
放射率は全放射率ε、また（３）式における放射率は分
光放射率εうであり、いわゆる灰色体であればε、＝Ｃ
なので、本記述の如く、εで代表させることができる。

しかしながらεＡ≠さなる場合も少なからず存在する。

この場合にはεＡ／ε−田として、（６）式におけるε
を田・εの形で置換し、かつ対象材料毎にελ／ε−田
の値を実験的に求めて与えてやれば、本発明技術は全く
問題なく使用することができることはいうまでもない。

また、予熱帯のないすなわち加熱帯と均熱帯で２分割さ
れた加熱炉の場合は、加熱帯を２分割してその分割ゾー
ンの出側および均熱帯出側の３点において輝度温度を測
定するようにすれば、本発明法を問題なく適用すること
ができる。

さらに、例えば加熱帯のみの一体型炉の場合においては
、加熱帯を３分割しその分割ゾーン出側の３点で輝度温
度を測定するようにすればよい。

さらにまた、被加熱材が静置された場合でも、走行加熱
と同様に本発明法が適用できることはいうまでもない。

以−ヒの説明から明らかなように、本発明の特徴はｊ［
１互に関係し合っている総括熱唆収率、放射率。

熱媒の熱伝達率、材料の表面温度および平均温度を同時
に決定することが可能であり、従来技術の考えには全く
存在しない最も好ましい手法である。

〈実施例〉 以Ｆに、本発明方法の実施例につい°Ｃ説明する。

第３図は、薄鋼板の予熱・加熱・均熱焼鈍ラインに、本
発明方法を適用した場合の慨要を示す側面図である。こ
の図におい°ζ、被加熱材２０の表面／ＡＡ匿は予熱帯
１出側（すなわら加熱帯２人側）。

加熱帯２出側（すなわち均熱帯３人側）および均熱帯３
出側にそれぞれ設置された例えば吸収波長０．９ａｍの
Ｓｉ素子型の放射温度計５ａ、５ｂ、５ｃによってθ１
１定され、その４ｔｌＩ？ａ信号は熱電対９ａ〜９１に
よって測定された予熱・加熱・均熱帯炉内温度信号とと
もにデータ採取装置１０に入力されて、演算処理装置１
１において演算処理される。この演算処理装置１１から
の制御信号はｊｌｉｌ目ｎ装置１２を介して予熱４ｔＦ
　１　、加熱帯２および均熱帯３それぞれのガスａｍ　
調節弁７ａ、７ｂ、７ｃにフィードバンクされ、燃焼制
御される。ペイオフリール２１より送り出された被加熱
材２０は予熱帯１．加熱帯２゜均熱帯３と順次通過して
予熱・加熱・均熱された後、最終的にティクアップリー
ル２２にて巻取られる。

なお、図中、４ａ〜４ｄは炉内に設置されたガイドロー
ル、６ａ、６ｂ、６ｃは炉内外乱光を遮蔽するための冷
却遮蔽管、Ｏａ、８ｂ、Ｏｃは燃料とエアの噴出孔であ
る。

また、予熱帯ｌ出口、加熱帯２出口および均熱帯３出口
に設置された放射温度計５ａ、５ｂ、５Ｃは本発明に係
るもので、防熱対策が施され、それぞれ設定放射率〔ε
〕を例えば１．０としておく。

ごれら放射温度ＭＥ５　ａ　、　　５　ｂ、　　５　ｃ
によるデータの）玉取は連続して行うが、下記の点を考
慮することにより、高精度な測温が保証される。すなわ
ち、（１）材料の同一箇所を３台の放射１１５１度計が
、ｉｌＪ定し得るよう、ともに被加熱材２０の板幅方向
の中央位置からの放射を集光すべく配置する。

（２）下流側の均熱帯３出側における７１１１定（直と
しては、加熱帯２出側からの材ｉ：１の所要走行時間分
だけ遅らせてゾーン（玉取して演算処理する。

同様に加熱４１）２出側における測定値としては、予熱
（ＩＦ１出側からの材料の所要走行時間分だけ遅らせ゛
ζデータ採取してｆＡｙＸ処理する。

さらに、予熱帯ｌ入側における被加熱材２０の平均温度
は、通常５０°Ｃ未満と小さく、かつ許容誤差がｌＯ〜
２０’Ｃと比較的大きいので、例えば接触温度８１ある
いは予め被加熱材２０の放射率が与えられた放射温度３
！により測温した表面温度から推定した、いわゆる従来
技術による平均温度を既知として与えるものとする。

このように構成した材料温度測定装置を、予熱４９Ｆ、
加熱帯、均熱−！ＩＦの長さがそれぞれ１２ｍ１炉高２
．５ｍ、炉幅２．２ｍで、ガスを炉内で直接燃焼させる
タイプの連ｖｔ焼鈍炉に適用して、板厚０．８調板幅１
０３０ｍｗ＋で２２．９ｍ／ｍ石のラインスピードで走
行さ・Ｉながら連続加熱されるフェライト系ステンレス
鋼板の表面温度を測定した。

なお、この鋼板に予め熱τ対を装着して、そのＪす定値
を基準をなす真温度とした。

また、比較のために、従来法の放射率を予め０．４０に
固定設定した放１・ｌ温度計を並列に取付けてｉｌｌす
定した。

それらの測定結果を第１表に示す。

この表から明らかなように放射率をオンライン同定した
本発明法に対し、放射率固定設定方式の従来法はいずれ
も熱電対による測定値（真温度）に比較して大きな測定
誤差を有していることがわかる。これは、従来法で予め
設定した放射率が、予熱帯・加熱帯では本発明法で同定
した放射率より大きく、均熱ＪｔＦでは逆に小さくなっ
ており、その結果このような材料温度の大小関係になっ
たものである。したがって、本発明法を用いることによ
り、材料温度の測定精度が向上し、と（に放射率の小さ
い予熱帯・加熱（１シでは顕著である。

このように、本発明法はオンラインで予熱帯加熱帯およ
び均熱帯それぞれに総括熱吸収率を同定し、これと同時
に予熱帯、加熱帯および均熱帯の放射測温点における放
射率も同定できるので、精度の高い材料温度の測定が可
能である。

さらに、この実測値に基づいて昇温パターンから得られ
る目標材料温度との偏差を通常のフィードバックによる
炉内温度制御を行うことにより、値実にその偏差を縮小
させ、高精度の焼鈍処理を実現することができる。

なお、本実施例では、鋼板を直接燃焼雰囲気炉で加熱す
る場合について述べたが、本発明はこれに限定されず、
鋼板以外の形状例えば丸棒および鉄拒１以外の金にや非
金属、あるいはラジアントチューブ方式笠の異なる雰囲
気加熱方法に対しても、当然のことながら適用できるこ
とはいうまでもない。

また、上記実施例は予熱帯、加熱帯および均熱帯に３分
割された連続加熱炉について説明したものであるが、加
熱炉が第４図に示すように予熱帯１のない加熱帯２と均
熱４１Ｆ３からなる２分割された場合については、加熱
４１シ２を２分割してその分割ゾーン２ａ、２ｂのそれ
ぞれの出側に放射温度ｆｉ１５ａ、５ｂを取付けて被加
熱材２０の輝度温度を測定するとともに、熱電対９ｇ〜
９１によって炉内温度を測定するように構成し、加熱帯
出側２点。

均熱帯出側１点の計３点の輝度温度を測定し、その測定
値を蘭算に用いるようにする。

さらに、第５図に示すような一体型の加熱炉の場合は、
加熱帯２を３つのゾーン２ａ、２ｂ、２Ｃに分割し、各
分割ゾーン出側の３点の放射温度計５ａ、５ｂ、５ｃお
よび熱電対９ａ〜９Ｆによって、被加熱材輝度温度と炉
内雰囲気温度をそれぞれ測定するようにすればよい。

なお、このような測定方法は、被加熱材２０を静置加熱
するバッチ式加熱炉の場合についても同じように適用し
得るこ七は言うまでもない。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、放射温度計を用
いた測温において不可欠な放射率をオンライン同定し、
かつ雰囲気加熱での昇温予測計算に不可欠な総括熱吸収
率をオンライン同定するようにしたので、炉出口での材
料温度と炉内の昇温パターンを高精度に検出でき、正確
な炉内温度の修正に基づいた目標通りの熱処理を施すこ
とができ、その結果、高レベルでしかも変動の小さい製
品品質を得ることができ、また熱エネルギーに無駄がな
く、さらに最高速での通仮により高い生産性を保つこと
ができるなどの多くの効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る基本手順を示す流れ図、第２図は
在炉時間と総括熱吸収率との関係を示す特性図、第３図
は本発明方法の３分割連続加熱炉への適用例の概要を示
す側面図、第４図は本発明方法の２分割連続加熱炉への
適用例を示す側面図、第５図は本発明方法の一体型加熱
炉への適用例を示す側面図である。 １・・・予熱−！ｉＦ　、　　　　　　　２・・・加熱
帯。 ３・ｌ・均熱４ｐ、４・・・ガイド１コール５・・・放
射温度計、　　　　６・・・外乱光遮蔽管。 ７・・・ガス流ｆｆｉ　１’Ｊ　ｆｌｆｌ弁、　　８・
・・ガス・エア噴出孔。 ９・・・熱電対、　　　　　　１０・・・データ採取装
置。 ■・・・演算処理装置、１２・・・制御ｊ装置。 ２０・・・被加熱材、２１・・ペイオフリール。 ２２・・・ティクアップリール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、加熱炉を用いて被加熱材を加熱する際の昇温パター
   ンの同定方法であって、 炉内を複数の小区間に分割してそれぞれの炉内雰囲気温
   度を測定するとともに、被加熱材の放射熱エネルギーを
   少なくとも異なる３点の温度レベルで測定し、 総括熱吸収率計算モデルと熱伝導解析解温度モデルを用
   いて被加熱材の平均温度を連続的に予測計算する一方、
   放射エネルギー測定点における被加熱材の表面温度を総
   括熱吸収率より求めた放射率により換算して求め、かつ
   平均温度に換算し、 これら換算平均温度と予測平均温度とがそれぞれ等しく
   なるように前記総括熱吸収率計算モデルのパラメータを
   決定し、しかる後全炉内における被加熱材の昇温パター
   ンを決定することを特徴とする加熱炉における昇温パタ
   ーンの同定方法。 ２、前記加熱炉は加熱帯と均熱帯からなる連続加熱炉と
   され、前記放射熱エネルギー測定点は加熱帯を２分割し
   てそれぞれの出側および均熱帯出側とされることを特徴
   とする請求項１記載の加熱炉における昇温パターンの同
   定方法。 ３、前記加熱炉は予熱帯、加熱帯および均熱帯からなる
   連続加熱炉とされ、前記放射熱エネルギー測定点はそれ
   ぞれの出側位置の３点とされることを特徴とする請求項
   １記載の加熱炉における昇温パターンの同定方法。 ４、前記総括熱吸収率計算モデルとして下記式を用いる
   ことを特徴とする請求項１、２、３記載の加熱炉におけ
   る昇温パターンの同定方法。 φ＿Ｃ＿Ｇ＝φ＿０＋ａ・ｔ＾ｎ ここで、 φ＿Ｃ＿Ｇ：総括熱吸収率 φ＿０：パラメータ（初期総括熱吸収率） ａ：パラメータ（微係数） ｔ：在炉時間 ｎ：次数（一定値）