JPH06258142A - 加熱炉内の物体温度測定方法および装置 - Google Patents

加熱炉内の物体温度測定方法および装置

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JPH06258142A
JPH06258142A JP5047829A JP4782993A JPH06258142A JP H06258142 A JPH06258142 A JP H06258142A JP 5047829 A JP5047829 A JP 5047829A JP 4782993 A JP4782993 A JP 4782993A JP H06258142 A JPH06258142 A JP H06258142A
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JP
Japan
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temperature
measured
heating furnace
spectral radiance
wavelengths
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Pending
Application number
JP5047829A
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English (en)
Inventor
Tomotaka Marui
智敬 丸井
Naoki Nakada
直樹 中田
Ichiro Maeda
一郎 前田
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Publication of JPH06258142A publication Critical patent/JPH06258142A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 加熱炉内の物体温度測定方法および装置を提
供する。 【構成】 加熱炉1内の被測定物体2表面から発する分
光放射輝度エネルギーから異なる2波長L1 ,L2 を検
出する2波長放射温度計4と、加熱炉1の炉壁温度TS
を検知する熱電対5と、これらの検知信号により物体表
面2の温度を演算する演算装置7とからなり、この演算
装置7において2波長放射温度計4からのそれぞれの分
光放射輝度エネルギー信号L1 ,L2 から物体表面反射
エネルギー値を差し引いた量に関する値の測定波長の累
乗値は相等しいという関係式と、予めオフラインで求め
られた被測定物体2の2波長での分光放射率の関係式と
を連立させて分光放射率を求めて表面温度TS を演算す
ることにより、炉内の被測定物体温度をオンラインで測
定することを実現する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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けるスラブ等の物体の
表面温度を非接触で精度よく測定する方法および装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】たとえばスラブ加熱炉内において加熱さ
れるスラブの加熱温度の一般的な管理および制御のし方
は、保護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、スラブの温度を正確に推定することが困難である
ため、焼き上げ時間を長く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および所望のスラブ
温度に制御できないといった制御上の問題があった。
【0003】一方、放射温度計を用いて加熱炉内のスラ
ブ表面温度を非接触で測定する方法もあるが、この場合
は被測定物体の放射率を一定と仮定して測定するため、
放射率の変動や炉壁からの反射による誤差を避けること
ができないという問題があった。このような従来の放射
温度計の有する欠点を解決する手段として、たとえば特
開平3−287025号公報には物体の温度と放射率および周
囲温度の測定方法および装置が開示されている。すなわ
ち、その内容は、被測定物体からの熱放射のうち波長、
偏光、測定角度のいずれかが互いに異なる3種類の分光
放射輝度信号を検出し、それらの各分光放射輝度信号を
被測定物体が発した分光放射輝度信号成分と周囲からの
迷光雑音信号成分との和で表した3つの式と、該分光放
射輝度信号に対応する3つの分光放射率間の関係を表す
独立な2つの式との計5つの式で解くことにより被測定
物体温度、3つの分光放射率、および周囲代表温度を求
めることを特徴とするものである。
【0004】しかしながら、上記した特開平3−287025
号の測定方法の場合は、公知の基礎式の連立で求めると
はしているが具体的な解法が与えられていないことから
実用的でないとか、あるいは基礎式そのものを用いてい
るので求解に時間がかかるなどの問題が潜在している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来技術の有する課題を解決すべくしてなされたもの
であって、放射温度計を用いてスラブ加熱炉のような高
温の炉内で加熱される被測定物体の表面温度を測定する
際の放射率の変動や炉壁からの反射による誤差を避け得
るのに実用的な加熱炉内の物体温度測定方法および装置
を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の加熱炉内の物体
温度測定方法は、加熱炉内の被測定物体表面から発する
異なる2波長の分光放射輝度エネルギーを検出するとと
もに、前記加熱炉の炉壁温度を検知し、これらのそれぞ
れの分光放射輝度エネルギー値から物体表面反射エネル
ギー値を差し引いた量に関する値の測定波長の累乗値は
相等しいという関係式と、予めオフラインで求められた
前記被測定物体の2波長での分光放射率の関係式とを連
立させて分光放射率を求めて表面温度を演算することを
特徴とするものである。
【0007】また、本発明の加熱炉内の物体温度測定装
置は、加熱炉内の被測定物体表面から発する分光放射輝
度エネルギーから異なる2波長で検出する2波長放射温
度計と、前記加熱炉の炉壁温度を検知する温度計と、こ
れらの検知信号により前記物体表面温度を演算する演算
装置とからなり、該演算装置において前記2波長放射温
度計からのそれぞれの分光放射輝度エネルギー信号から
物体表面反射エネルギー値を差し引いた量に関する値の
測定波長の累乗値は相等しいという関係式と、予めオフ
ラインで求められた前記被測定物体の2波長での分光放
射率の関係式とを連立させて分光放射率を求めて表面温
度を演算するように構成したことを特徴とするものであ
る。
【0008】
【作 用】炉内において加熱されるある物体表面からの
熱放射のうち波長の異なる2種類の分光放射輝度エネル
ギー信号を検出したとき、それらの測定信号L1 ,L2
は次の式(1) ,(2) で表される。
【0009】
【数1】
【0010】ここで、TW :炉壁温度、TS :被測定物
体の表面温度、λ1 ,λ2 :検出されるそれぞれの波
長、ε1 ,ε2 :実効的なそれぞれの分光放射率、
1 ,c2:プランクの放射定数である。これら(1) ,
(2) の式において右辺の第1項は対象とされる被測定物
体の放射エネルギー成分を表したものであり、第2項は
炉壁からの反射によるエネルギー成分を表したものであ
る。ここで、上記式を簡単にするために、第2項をr
(λ i ,εi ,TW )(ただし、i=1,2)にそれぞ
れ置き換えたとすると、下記(3) ,(4) 式として整理さ
れる。
【0011】
【数2】
【0012】この(3) ,(4) 式は明らかに等しい関係に
ある。すなわち、分光放射輝度エネルギー信号Li (た
だし、i=1,2)から対象とされる被測定物体での炉
壁からの反射エネルギーの値r(λi ,εi ,TW )を
差し引いた分に関する値の測定波長の累乗値は相等しい
という性質(その等しい値はTS に関する値に相当)が
あるからであり、したがって、下記(5) 式として表すこ
とができる。
【0013】
【数3】
【0014】そこで、何らかの測定手段により、2種類
の分光放射輝度エネルギー信号L1,L2 および炉壁温
度TW が得られたとすれば、上記(5) 式は下記(6) 式の
ように簡単化される。
【0015】
【数4】
【0016】一方、それぞれの分光放射率ε1 ,ε2
関係式を、オフラインでの実験により予め下記(7) 式と
して求めておく。 f(ε1 ,ε2 )=0 ……………(7) そこで、(6) 式と(7) 式を連立させて解くことにより、
分光放射率ε1 ,ε2を求めることができる。このよう
にして分光放射率ε1 ないしε2 が求まれば、たとえば
(3) 式あるいは(4) 式から得られる下記(8) 式あるいは
(9) 式を用いることにより、求めるべき被測定物体の表
面温度TS を得ることができる。
【0017】
【数5】
【0018】ここで、本発明の前記した従来例である特
開平3−287025号に対する優位性を示すならば、従来例
が5つの式の連立であるのに対し、本発明はたったの2
式の連立であり、かつその計算時間もおおむね2/5と
見積もることができる点である。
【0019】
【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を参照
して詳しく説明する。図1は本発明による測定装置の概
要を示す構成図である。図において、1は加熱炉、2は
炉内のスキッド3上に載置されたたとえばスラブなどの
被測定物体、4は被測定物体2の表面からの熱放射のう
ち波長の異なる2種類の分光放射輝度エネルギー信号L
1 ,L2 を測定する2波長式放射温度計、5は炉内の炉
壁温度TW を測定する熱電対である。なお、この熱電対
5の代わりに放射温度計6を用いて直接炉壁の温度を測
定するようにしてもよい。7は演算装置であり、8は温
度制御装置である。
【0020】そこで、演算装置7において被測定物体の
表面温度TS を求める演算手順を図2に基づいて説明す
る。 まず、予めオフラインでの実験により得られた前出
(7) 式の分光放射率ε1,ε2 の関係式を入力して記憶
させておく。 2波長式放射温度計4からの分光放射輝度エネルギ
ー信号L1 ,L2 と熱電対5からの炉壁温度TW を入力
して前出(6) 式を演算してA1 ,A2 およびB1,B2
の式中の定数をそれぞれ確定する。 前出(6) ,(7) 式を連立して繰り返し計算により、
分光放射率ε1 ,ε2 を数値求解する。 前出(8) 式または(9) 式に求めたε1 ,ε2 および
1 ,L2 , TW のそれぞれの値を代入して、被測定物
体の表面温度TS を求める。 得られた表面温度TS を温度制御装置8に出力す
る。
【0021】このようにして、本発明によれば、圧延前
における被測定物体2の温度条件を正しく把握すること
ができる。これによって、従来はばらばらであった被測
定物体2の加熱炉出側温度に対して圧延条件を変更する
ことで対応していたのに対し、被測定物体2を所定の温
度に確実に制御することができるし、どのような履歴で
加熱されたかも明確になる。たとえば材料内の結晶粒の
分散程度なども加熱ヒートパターンがわかればラボデー
タと照らし合わせてある程度は把握することが可能にな
る。それによって、最適な圧延条件が決定することが可
能になる。
【0022】なお、上記実施例はスラブを静止した状態
で加熱する加熱炉を対象にして説明したが、本発明はこ
れに限るものではなく、たとえばスラブが低速で搬送さ
れる連続式加熱炉とかあるいはコイルが連続熱処理され
る連続焼鈍炉にも適用し得ることはいうまでもない。ま
た、上記実施例においては2波長式放射温度計を用いた
場合について説明したが、本発明はこの2波長式放射温
度計以外に異なった2つの観測角度ないしは異なった2
つの偏光角度の放射エネルギーを観測する放射温度計を
用いてもほとんど同様の温度検出を行うことができる。
なお、この場合は、測定波長はλ1 =λ2 ≡λであるの
で、本発明の式の簡素化された特別な場合として本発明
に含まれるものである。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
炉内の被測定物体温度をオンラインで測定することがで
きるので、加熱温度履歴が明らかになってその後のプロ
セスすなわち圧延プロセスで決定される物体の特性を向
上することが可能となる。つまり、圧延前の条件である
温度条件が正しく把握される。また最適な炉温制御がで
きるので省エネルギーの効果も期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による測定装置の概要を示す構成図であ
る。
【図2】本発明の演算手順を示す流れ図である。
【符号の説明】
1 加熱炉 2 被測定物体 4 2波長式放射温度計 5 熱電対 6 放射温度計 7 演算装置 8 温度制御装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加熱炉内の被測定物体表面から発する
    異なる2波長の分光放射輝度エネルギーを検出するとと
    もに、前記加熱炉の炉壁温度を検知し、これらのそれぞ
    れの分光放射輝度エネルギー値から物体表面反射エネル
    ギー値を差し引いた量に関する値の測定波長の累乗値は
    相等しいという関係式と、予めオフラインで求められた
    前記被測定物体の2波長での分光放射率の関係式とを連
    立させて分光放射率を求めて表面温度を演算することを
    特徴とする加熱炉内の物体温度測定方法。
  2. 【請求項2】 前記被測定物体表面から発する異なる
    2つの観測角度あるいは偏光角度の分光放射輝度エネル
    ギーを検出することを特徴とする請求項1記載の加熱炉
    内の物体温度測定方法。
  3. 【請求項3】 加熱炉内の被測定物体表面から発する
    分光放射輝度エネルギーから異なる2波長で検出する2
    波長放射温度計と、前記加熱炉の炉壁温度を検知する温
    度計と、これらの検知信号により前記物体表面温度を演
    算する演算装置とからなり、該演算装置において前記2
    波長放射温度計からのそれぞれの分光放射輝度エネルギ
    ー信号から物体表面反射エネルギー値を差し引いた量に
    関する値の測定波長の累乗値は相等しいという関係式
    と、予めオフラインで求められた前記被測定物体の2波
    長での分光放射率の関係式とを連立させて分光放射率を
    求めて表面温度を演算するように構成したことを特徴と
    する加熱炉内の物体温度測定装置。
  4. 【請求項4】 前記2波長放射温度計の代わりに異な
    る2つの観測角度あるいは偏光角度の分光放射輝度エネ
    ルギーを検出する放射温度計を用いることを特徴とする
    請求項3記載の加熱炉内の物体温度測定装置。
JP5047829A 1993-03-09 1993-03-09 加熱炉内の物体温度測定方法および装置 Pending JPH06258142A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19536236A1 (de) * 1995-09-28 1997-04-03 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Innenwandtemperaturen bei mehrwändigen Gefäßen, insbesondere von Hochtemperaturaggregaten, wie z. B. Öfen in der Metallurgie oder der chemischen Verfahrenstechnik
DE19536237A1 (de) * 1995-09-28 1997-04-03 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Innentemperaturen bei hüttentechnischen Anlagen
EP1302758A2 (en) * 2001-10-10 2003-04-16 Noritake Co., Limited Temperature measuring method and apparatus

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