JPH04204220A - 移動金属シート材の表面温度測定装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、連続焼鈍炉や溶融亜鉛めっきラインのガルバ
ニール炉なとの高温炉内を移動する金属シート材の表面
温度を測定する装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、前述の高温炉内を移動する鋼板、鋼帯等の金
属シート材（以下、被測定材という）の表面温度を測定
する装置として、放射温度計か一般に知られている。

前記放射温度計は、高温度の物体か温度上昇とともに、
放射（輻射）エネルギーを増大させる性質に着目し、物
体から放射される放射エネルギーをレンズで集め、熱電
対からなる感熱体に吸収させて、感熱体の温度に応じて
発生する熱起電力を測定するものである。なお、前記放
射エネルギーは一般に物体の種類、表面状況なとに関係
するので、先ず理想的な放射体としての黒体を考え、こ
の黒体との放射率の比をも、って現実の物体の温度を求
めている。

しかしなから、前記放射温度計においては、被測定材の
放射率の影響を直接受けるため、被測定材のパス変動（
放射温度計の睨む方向と直交する方向の変動）により放
射率か変動すると、それか測温誤差となって反映される
ため、高精度の測温か困難であった。

そこで、近年、かかる測温誤差を解消するために、被測
定材に接触する接触ローラーを具備し、この接触ローラ
ーを取付けられたりホン熱電対により直接的に測温する
装置（以下、リボン熱電対ローラ型温度計という）や、
半球面形状の金メッキ椀を被測定材に当接状態に接触さ
せ、前記被測定材と金メッキ椀との半球状空間にて擬似
黒体を造り出し放射温度計で前記擬似黒体からの熱放射
エネルギーを検出することによってｉ１１＋１　温精度
を高めた装置（以下、おわん型放射温度計という）や、
さらには、実開昭５７−１７５０２６号公報記載のよう
に、金メッキ椀と被測定材の接触により被測定材に疵を
付けないために、加熱エアーの圧力で一定のギャップを
持たせるようにした装置（以下、エアークツション式お
わん型放射温度計という）なとが開発され、利用に供さ
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記リボン熱電対ローラ型温度計の場合
には、高温炉内の高温度雰囲気下における測定において
は、炉内雰囲気温度か被測定材温度より高いと、炉内温
度の影響を受は易く測定誤差を生じ、また、低温雰囲気
下における測定においては、被測定材とりホン熱電対と
の摩擦熱の影響により誤差を生じるなどの問題かある。

また、前記おわん型放射温度計の場合には、静止した被
測定材の測定には適しているか、移動被測定材を測温す
る場合には、被測定材に疵を付けるため製品疵の原因と
なるなとの問題かある。

さらに、前記エアークツション式おわん型放射温度計の
場合には、被測定材と温度計とのギャップを熱エアーの
圧力で一定に保持するものであるが、その圧力調整か難
しく、一定に保つことは困難である。また、極高温域で
は、熱エアーの温度限界より逆に被測定材を冷却する場
合かあり、これが誤差の原因となるなとの問題かある。

そこで本発明の主たる目的は、前記問題点に鑑み、高温
炉内なとを移動する金属シート材の表面温度を、これに
疵などを付けること無く、高精度に測定し得る温度測定
装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題は、移動する高温金属シート材に臨んで底を対
向させた金メッキ椀と、この金メッキ椀と前記金属シー
ト材との間で疑似黒体条件を生じさせ、この疑似黒体か
ら熱放射エネルギーを検出して、これに基づいて金属シ
ート材の表面温度を測定する放射温度計と、この放射温
度計および前記金メッキ椀に対して一体的に設けられか
つ前記金属シート材に接触し従回転する接触ローラーと
、この接触ローラーの前記金属シート材表面への接触の
有無を検出する接触検知手段と、前記接触ローラーが金
属シート材へ非接触の場合には、金属シート材当接方向
に進出させ接触を確保する追従手段とを備え、さらに前
記金メッキ椀の前面は金属シート材表面に対して非接触
とされていることで解決できる。

また、金メッキ椀の前面と金属シート材表面とのギャッ
プに対する、前記放射温度計の温度信号を補正する誤差
補正器を備えると、より好適である。

〔作用〕

本発明においては、高温炉内を移動する金属シート材の
表面温度を測定するためのおわん型放射温度計と、この
放射温度計の移動に連動するように一体的に、かつ前記
金属シート材に接触し従回転する接触ローラーとを備え
る。そして、前記金メッキ椀の前面を金属シート材表面
に対して離間させる。したかって、接触ローラーか金属
シート材に接触した状態では、結果的に放射温度計と前
記金属シート材との離間距離は常に一定に保持されるた
め、高精度のＩｉ＋＋　ａが保証される。また、前記接
触ローラーは金属シート材の移動に従い回転するため、
被測定材に疵を付けることかない。

また、接触ローラーの被測定金属シート材への接触を感
知する接触検知手段と、この接触信号に基づいて接触ロ
ーラーを被測定金属シート材当接方向に進出させる追従
手段とを備えるので、常に接触ローラーの接触を確保す
ることかできる。

さらに、金メッキ椀の前面と金属シート材表面とのギャ
ップに対する、前記放射温度計の温度信号を補正する誤
差補正器を備えると、より高精度の測温か可能となる。

〔発明の具体的な構成〕

以下、本発明を具体例に基づき詳説する。

第１図は本発明に係る移動金属シート材の表面温度ｆｆ
１１１定装置の縦断面図、第２図は測温部拡大図である
。

第１図において、本発明に係る表面温度測定装置（以下
、単に測温装置という）は、炉内高温雰囲気からの熱保
護のために冷却二重管２に包囲されている。前記冷却二
重管２は、内管２Ａと外管２Ｂによって形成される空間
に、給水孔２ａより水などの冷却液が供給され、かつ排
出孔２ｂより排出される循環冷却液によって冷却される
ようになっている。また、前記冷却二重管２は、リング
状の取付フランジ３によって、炉体Ｍに固定されている
。また、その先端は被測定材Ｓ面のほぼ直前まで延在さ
れ、内部空間は後述の放射温度計１０が前後進して追従
するための空洞となっている。

前記冷却二重管２内方に内設されるおわん型放射温度計
１．０　（以下、単に放射温度計という）は、支持管１
４の先端に取付けられるとともに、この放射温度計ｌＯ
と被測定材Ｓとの離間を一定に保つための保持装置１と
を備えるものである。

この保持装置１は、被α１定材Ｓとの離間を一定に保つ
機能とともに、本発明に言う接触検知手段とを兼ねるも
ので、詳細には第２図に示されるように、前記支持管Ｉ
４に固着されたローラーホルダー支持部材１３に対し、
先端部に接触ローラー１１を保持するローラーホルダー
１２が絶縁材１６を介して固定されており、前記接触ロ
ーラー１１か被測定材Ｓと接触することにより、放射温
度計１０と被測定材ＳとのキャップＧか一定に保たれる
ようになっている。また、前記接触ローラー１１には、
他端か後述の測温制ａ器３０に接続されたリート線１５
か前記ローラーホルダー１２を介して接続されており、
前記接触ローラー１１か被測定材Ｓと接触している場合
には、被測定材Ｓを通して電気的にショーｉ・状態を検
知し、−旦非接触となった場合には、ローラーホルダー
１２か絶縁体１６によって、電気的にオープンとなるの
を検知することによって前記接触ローラー１１の接触・
非接触を感知する。

放射温度計１０は、第３図に示されるように、外周に中
空部を有し冷却水なとか流通される二重管２２が配設さ
れ防熱が図られるとともに、二重管２２内に設けられた
セルハウシング２０内に設置されている。前記セルハウ
シング２０と二重管２２との間に隙間Ａか形成され、支
持管１４およびこれに形成される通孔１４ｂを通り供給
されるＮ２ガスなどのソールカスが隙間Ａに流通され、
最後には後述の金メッキ椀１７の中心に穿孔された小孔
を通して流出させることにより、炉内ガスの流入を防い
でいる。

前記セルハウジング２０内に対して、先端側から被測定
材Ｓからの放射エネルギーを集合させるための底を被測
定材Ｓに対向させた金メッキ椀１７、放射エネルギーを
取り込む集光レンズ１８、放射エネルギーを吸収する８
１などの半導体素子なとの感熱体セル１９の順に配設さ
れ、測温信号は、前記感熱体セル１９に接続されたリー
ト線２２．２２を介して後述の測温制御器３０に送られ
る。なお、２１はＮ２カスのセルハウシング２０内への
流入を防くための合成ゴムなとからなるソール材である
。

一方、前記放射温度計１０を支持する支持管１４の基端
側は、前記冷却二重管２の底蓋２Ｃを貫通し、コネクタ
ー７と接続されている。前記コネクター７には、支持管
１４の中空部を通り、前記セルハウシング２０の外周Ａ
部へＮ２ガスを供給するためのカス供給孔７ａと、感熱
体セル１９および接触ローラー１１部からのり−ト線１
５．２２の取出孔７ｂとが形成されている。

前記接触ローラー１１は１．支持管１４基端側周囲に配
設され、座体５ａを座とするスプリング５の反発力によ
り、支持管１４に固定されたリング板１４ａを介して、
被測定材Ｓに対し弾圧的に接触するようになっている。

ところで、放射温度計１０と被測定材Ｓとの前記ギャッ
プＧは、放射温度計１０の測温誤差と大きく関係する。

第５図に示されるように、測温誤差は、ギャップＧに比
例し、ギャップＧが大きくなるにつれて測温誤差も大き
くなり、また、被測定材Ｓ温度によっても誤差量が違っ
てくる。また、第６図にギャップＧを１０１１１に固定
した場合の、被測定材Ｓ温度と測温誤差との関係を連続
的に測定した図を示すが、その関係は２次曲線的に比例
する。したがって、ギャップＧを好ましくは１ｍｍ以内
に設定すれば、最大でも５℃以内の測温誤差に収めるこ
とができる。また、予め、ギャップＧをある一定値とし
た場合の、被測定材Ｓ温度と測温誤差との関係を把握し
ておき、この関係に基づいて測温値を補正すれば、より
高精度の測温が可能となる。

この観点から、前記コネクター７の後方には、たとえば
シリンダーなどからなる追従装置６を設け、放射温度計
１０を含む二重管２内の機器を被測定材Ｓの表面と直交
する方向に進退自在となるようにして、被測定材Ｓの凹
凸または反りなどのパス変動により接触ローラー１１が
離間する場合には、前記追従装置６により接触ローラー
１１を前進させて実質的に常に接触させるようにしてい
る。なお、４は底壁２Ｃ部の内部に配設されたガイド、
たとえばボールスプラインであり、支持管１４の外周と
嵌合している。

かかる接触ローラー１１の追従制御は、第４図に示され
るように、測温装置外部に設けられる誤差補正器を有す
る測温制御器３０により行う。前記接触ローラー１１部
からの接触検知信号および放射温度計１０部からの測温
信号が、それぞれリート線１５．２２により測温制御器
３０に取込まれる。前記測温制御器３０では、リート線
１５を介しての前記接触検知信号かオン（接触状態）の
時には、前記測温信号が取り込まれ、内蔵する誤差補正
器によりギャップＧによる誤差補正を行い、補正後の被
測定材Ｓの温度をデジタル表示部３１に表示する。一方
、接触ローラー１１か離れた場合には、接触検知信号が
オフ（断線状態）となるため、この断線信号を受け、リ
ート線３２を介して前記追従装置６に操作信号を送り、
接触ローラー１１を若干前進させて被測定材Ｓに接触さ
せる。

この操作を自動的に行うようにすれば、被測定材Ｓのバ
ス変動の影響を受けることなく測温することが可能とな
る。

〔発明の効果〕

以上詳説のとおり、本発明によれば、高温炉内などを移
動する被測定材の表面温度を１．これに疵などを付ける
こと無く、高精度に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る移動金属体の表面温度測定装置の
縦断面図、第２図は表面温度測定装置の要部拡大図、第
３図は放射温度計部の縦断面図、第４図は本具体例にお
ける追従機構説明図、第５図はギャップＧと測温誤差と
の関係図、第６図は被測定材温度と測温誤差との関係図
である。 １・保持装置、２・冷却二重管、６・・追従装置、７・
・コネクター、１０・・・放射温度計、１１・・・接触
ローラー、１２・　ローラーホルダー、Ｉ４・・・支持
管、１７・・金メッキ椀、１８・・・集光レンズ、１９
・・感熱体セル、２０・・・セルハウシング、３０・・
制御器、Ｓ・被測定材 特許出願人　住友金属工業株式会社、−一−−１−代理
人　　　弁理士　永井義久、　　：二二−−−ト：慟を 第１図 第３図 Ａ　　＜ ど０ 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）移動する高温金属シート材に臨んで底を対向させ
   た金メッキ椀と、この金メッキ椀と前記金属シート材と
   の間で疑似黒体条件を生じさせ、この疑似黒体から熱放
   射エネルギーを検出して、これに基づいて金属シート材
   の表面温度を測定する放射温度計と、この放射温度計お
   よび前記金メッキ椀に対して一体的に設けられかつ前記
   金属シート材に接触し従回転する接触ローラーと、この
   接触ローラーの前記金属シート材表面への接触の有無を
   検出する接触検知手段と、前記接触ローラーが金属シー
   ト材へ非接触の場合には、金属シート材当接方向に進出
   させ接触を確保する追従手段とを備え、さらに前記金メ
   ッキ椀の前面は金属シート材表面に対して非接触とされ
   ていることを特徴とする移動金属シート材の表面温度測
   定装置。
2. （２）金メッキ椀の前面と金属シート材表面とのギャッ
   プに対する、前記放射温度計の温度信号を補正する誤差
   補正器を備えた請求項１記載の表面温度測定装置。