JPH0636923B2 - 準安定オ−ステナイト系ステンレス鋼の冷間圧延方法および冷間圧延中の鋼帯の表面温度測定装置 - Google Patents

準安定オ−ステナイト系ステンレス鋼の冷間圧延方法および冷間圧延中の鋼帯の表面温度測定装置

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JPH0636923B2
JPH0636923B2 JP61041465A JP4146586A JPH0636923B2 JP H0636923 B2 JPH0636923 B2 JP H0636923B2 JP 61041465 A JP61041465 A JP 61041465A JP 4146586 A JP4146586 A JP 4146586A JP H0636923 B2 JPH0636923 B2 JP H0636923B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は,準安定オーステナイト系ステンレス鋼の多パ
ス冷間圧延において,圧延機入側と出側に表面温度測定
装置を設置し,この表面温度測定装置によって,各パス
における圧延機通過前後の鋼板または鋼帯(以下,この
両者を含めて鋼帯と称する)の表面温度を連続的に計測
しながら冷間圧延することを特徴とする準安定オーステ
ナイト系ステンレス鋼の冷間圧延方法並びに冷間圧延中
の鋼帯の表面温度をオンライン測定する装置に関するも
のである。特に本発明は、準安定オーステナイト系ステ
ンレス鋼を目標硬さに制御圧延するさいに好適に使用で
きる圧延中の鋼帯材温の連続測定法法および装置に関す
る。
冷間圧延中の鋼帯温度をリアルタイムで連続計測するこ
とが必要となることがある。準安定オーステナイト系ス
テンレス鋼は冷間圧延によつて一部のオーステナイト相
が硬質なマルテンサイト相に変態するので,オースナイ
ト相が加工硬化されると共に硬質マルテンサイト相の加
工誘起によって(この加工誘起マルテンサイトを以後
α′と記す),硬さ,耐力,引張強さなどの強度特性を
著しく上昇させることができるが,かような準安定オー
ステナイト系ステンレス鋼の高強度冷延材の製造にさい
しては,製造機会が異なっても同一用途向材ではその機
械的性質が安定して一定の値をもつことが必要であり、
また各種用途向に必要とされる目標値に合致した機械的
性質が冷間圧延の適切な制御によって得られることが望
ましい。
ところが,この冷延材の機械的性質に大きな影響を与え
るα′量は成分および圧下率以外に,各パス圧延前の温
度によって大きく影響される一方,各パス圧延前の材料
温度は気温,各パス圧延時の圧延速度,圧下率/パス,
ロール温度および圧延油温などによって大きく影響され
るので,目標とする機械的性質を得るに必要なα′量に
制御するには圧延中の材温の正確なオンライン検出が不
可欠となる。
しかし,この圧延中の材温の測定は接触式温度計では高
速通板中の材料表面に疵がつくこと,さらには摩擦熱の
発生並びにセンサー先端の摩耗の問題から採用できな
い。非接触式で測定する場合には,常温から200℃付近
のどちらかと言えば低温領域での測定であるので,外乱
による影響が相対的に大きくなり,特にα′量の制御な
どのように精密測定に適用できるような信頼性のある測
定データを得ることが困難である。事実,従来におい
て,準案定オーステナイト系ステンレス鋼の冷間圧延に
おいて,その圧延中に流れる鋼帯の材温を非接触式で正
確に連続測定した事例は知られていない。
本発明は,このような冷間圧延中連続的に流れる鋼帯温
度を正確に非接触式で計測できる鋼帯の表面温度測定装
置の提供を目的としたものである。
すなわち本発明はこの目的を好適に達成できる鋼帯の表
面温度測定装置として,図面に示したように,一端に開
口1を有し他端が閉じている筒状容器2の内部に,赤外
線を測定波長域とする放射温度計3を,この放射温度計
3の採光面4が該開口1に面するように支持し,筒状容
器2の開口1の外側,筒状フード5を,この筒状フード
5の方向が該採光面4と開口1とを結ぶ延長直線上とな
るように,接続し,この筒状フード5の外側開口部6
に,この筒状フード5とは直角方向に外方に張り出す遮
光板7を取付け,そして,筒状フード5内において外側
開口部6に向かう強制気流を形成させるための気体供給
口8を設けた,鋼帯の表面温度測定装置を案出したもの
である。ここで放射温度計3は波長が8〜14μの赤外線
を測定波長域とする放射温度計であるのが好ましく,ま
た筒状容器3は水冷されることが好ましい。
以下に本発明装置を図面の実施例に従って具体的に説明
する。
〔実施例〕
第1図は冷間圧延中に高速で流れる鋼帯10の上に放射温
度計3を非接触式にセットして鋼帯10の表面温度を連続
計測できるようにした本発明に従う装置を示している。
放射温度計3はその採光面4を鋼帯10の表面と平行にし
て筒状容器2の中に支持される。この放射温度計3は10
〜14μの波長の赤外線強度を測定域とするものである。
筒状容器2は図の設置位置(鋼帯10が水平)において下
端に開口1を有しており,上端は蓋11によって閉塞して
いる。この蓋11と筒状容器2との間に鍔体17が挿入さ
れ,この鍔体17の中央開口に円筒形の放射温度計3が挿
入され,筒状容器2の下端口1と放射温度計3の採光面
4との距離が一定となるように,放射温度計3がこの鍔
体17垂直に支持されている。
筒状容器2は上部筒aと下部筒bとに上下に二分されて
おり,上部筒aの内周面には冷却コイル13が設置されて
いる。この冷却コイル13には冷却導入口14から冷却水が
導入され,排出口15から排出される。下部筒bには気体
供給口8が設けられている。図示の実施例ではこの気体
供給口8から圧縮空気が下部筒b内に供給される。16は
この圧縮空気供給のための送風機を示している。
筒状容器2の開口1の側には,筒状のフード5が,この
筒状フード5の軸方向が該採光面4と開口1とを結ぶ延
長直線上となるように,より具体的には,筒状容器2の
中心軸に筒状フード5の中心軸が一致するように,接続
されている。図示の例では筒状フード5の内径は筒状容
器2の内径より若干径小である。筒状フード5の長さは
200mm以上とするのがよい。この筒状フード5の外側開
口部6に,この筒状フード5とは直角方向に外方に張り
出す遮光板7が取付けられている。この遮光板7は,装
置本体が鋼帯10上に設置される場合に,鋼帯10の表面と
平行となる。遮光板7は好ましくは全体に黒色に着色さ
れており,鋼板10との間で約20〜70mmの範囲の一定の間
隔が開くように鋼帯10の表面上に装置本体が非接触式に
設置される。この装置本体の鋼帯10の表面上での設置
は,装置全体の自重を支持する握持手段18によって行わ
れる。この握持手段18は図示の例では筒状容器2の開口
1の近傍で装置外側から握持するようにしている。
このように構成した本発明装置は,冷間圧延中の鋼帯の
表面温度を,その鋼帯がライン中を流れている状態でも
各種の外乱を避けながら正確に測定することができる測
定にあたっては,冷間圧延中の連続流れの鋼帯10の表面
上に握持手段18によって非接触式にその位置を固定して
設置し(好ましくは,鋼帯10と遮光板7との間隙を50mm
程度の一定にし,鋼帯10と遮光板7とは平行となるよう
に設置する),気体供給口8から圧縮空気を流しながら
計測を行う。
以下さらに各部材の構成および機能について詳述する。
まず,放射温度計3であるが,本発明装置では既述のよ
うに波長が8〜14μの赤外線を測定波長域とするものを
使用することによって冷間圧延中の準安定オーステナイ
ト系ステンレス鋼の鋼帯温を測定することができる。一
般に赤外線表面温度計は,その被測定物から放射する電
磁波のうち赤外線をとらえてその物体の表面温度を検出
するものであるが,黒体の放射強度,スペクトル分布お
よび温度の関係から,温度が低くなるにつれて波長の長
い赤外線が放射される割合が多くなる。
そのために,測定温度が低いほど,より長波長の赤外線
までを透過する光学系の温度計を必要とする。室温近傍
の温度の物体からは10μ付近の赤外線が最も多く放射さ
れている。
第2図は,大気中に存在する水蒸気,炭酸ガスおよび通
常の圧延油について,また,大気中の主要成分につい
て,波長が1〜16μの範囲での赤外線相対吸収率を示し
たものである。第2図から明らかなように,波長が8〜
14μ程度の場合には,水蒸気および炭酸ガスによる赤外
線の吸収が少ない。この8〜14μの赤外線は,被測定物
の表面温が常温〜200℃程度の温度の場合にもっとも多
く放射するものに相当している。したがって,本発明の
ように冷間圧延中の鋼帯温度を測定する場合には,8〜
14μの波長の赤外線を測定波長とすれば,炭酸ガスおよ
び水蒸気による外乱を比較的小さくすることができる。
しかし,圧延機の近傍では各種の要因により水蒸気や炭
酸ガス濃度が変化しているので,この外乱を皆無にする
ことはできない。本発明装置では,筒状フード5を設
け,またこの中を強制通風しているので,周囲雰囲気中
の水蒸気および炭酸ガスによる外乱を防止することがで
きる。
また,第2図によると圧延油は8〜14μの範囲でほぼ一
定レベルの相対吸収率を維持しているが若干の変動も見
られる。これに対しては,本発明装置の測定位置とし
て,第3図に示すように,本発明の温度測定装置20を油
ワイパー21でよく油を絞りこんだところに設定し,油膜
の厚さが薄く且つ実質上一定の状態で計測することによ
りこの圧延油による外乱因子を排除することができる。
また,実ラインの環境においては,各所に照明がなさ
れ,特に暗い場所にはスポットライトを設けたりしてお
り,さらに暖房用の電気ヒーターなど各種の反射光や赤
外線発生源が存在しており,これらの外乱を除去しなけ
ればならない。本発明装置の筒状フード5とその先端に
設けられる遮光板7はこれらを効果的に排除することが
できる。
そして,実ラインでは圧延時の油煙,ウェス,紙などの
粉塵が舞っており,これらの散乱による影響を排除しな
ければならないが,本発明装置では強制通風することに
よって,測定光路中にかような粉塵が浸入するのを効果
的に防止することがきる。
このようにして,本発明装置は,圧延機周辺の物体から
の迷光や反射光などの背景ノイズ,大気中の水蒸気,炭
酸ガス,圧延油などの光中での赤外線吸収,ダクトなど
による散乱,などの各種の外乱因子を排除することがで
きる。
なお、圧延中の鋼帯は,各パスの圧延率によってその表
面状態が異なってくる。一般に圧延率の増加とともに放
射率は低下する。本発明者らは,この圧延率による影響
を調べ,第4図の結果を得た。第4図、準安定オーステ
ナイト系ステンレス鋼の冷間圧延時における鋼帯の材料
温度を,第3図に示す測定位置において熱電対による接
触式温計で測定した場合と本発明装置に従う放射温度計
を用いた非接触式で測定した場合について,前者の測定
温度と後者の測定出力との差から,放射率の圧延率によ
る影響を調べたものである。その結果,35%以上の圧延
率で放射率は0.175のほぼ一定となった。そこで,放射
率を0.175に固定し,35%未満の圧延率の場合に出力を
補正することにした。この補正係数を求めるために,放
射率を0.175に固定した放射温計の出力と,熱電対によ
る接触式温度計で求めた温度に対応する放射温度計の出
力(放射率を0.175として計算して求めた出力)との比
(出力比)を補正係数とし,この補正係数と圧延率との
関係を調べた。この結果が第4図の(b)および(c)であ
る。(b)は圧延ロールから出た直後のものであるが,全
般にわたって多少バラツキは見られるが圧延率35%まで
は補正係数は圧延率の増加とともに上昇し,圧延率35%
以上で補正係数はほぼ1.0の一定になる。また,(c)の圧
延前(入側)の結果でも,(b)と同様の傾向が見られ
る。圧延前ではコイルに巻き込まれた状態から板が出て
くるので材料表面に付着している極薄の油膜ムラによっ
て,圧延直後の場合と比べて放射率の挙動が懸念された
ところであるが,これらの結果のように,とくに圧延前
後での出力比には差異が見られなかったことから,圧延
前後での油膜厚の影響はとくに考慮しなくてもよいこと
がわかる。なお,第4図(a)は(b)および(c)の測定点温
度と圧延率との関係を示しているが,いずれの圧延率で
も温度広範囲にわたっている。このように温度が広範囲
にわたっていても補正係数はいずれの圧下率でもほぼ一
定であった。このことから,基本的には温度が異なって
も圧延率が同一であれば,放射率は一定であることかわ
かる。
以上のことから,圧延率によって放射率が変化しても,
本発明装置で測定された出力を,上述した補正係数を用
いることによって,鋼帯の材料温度をオンライン・リア
ルタイムで正確に計測することができる。
既述のように準安定オーステナイト系ステンレス鋼の冷
間圧延において,α′量が目標値に的中するように各パ
スでの圧延条件を制御するさいには,各パスでのα′相
の生成量に大きな影響をもつ材料温度を非接触式でオン
ライン精密計測することが不可欠となるが,本発明によ
ると,圧延機入側および出側の鋼帯表面から放射される
波長が8〜14μの赤外線強度を測定し,この赤外線強度
の測定値を前記圧延条件の制御に用いることによって,
これが実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の鋼帯表面温度測定装置の実施例を示す
断面図,第2図は水蒸気,炭酸ガス,圧延油,及び大気
主成分の赤外線相対吸収率の波長との関係図,第3図は
本発明の温度測定装置の測定状態を示すフロー図,第4
図は鋼帯の放射率に影響を与える圧延率と本発明装置で
得られる放射温度計の出力の補正係数との関係図であ
る。 1……筒状容器の開口,2……筒状容器,3……放射温
度計,4……放射温度計の採光面,5……筒状フード,
6……筒状フード5の外側開口部,7……遮光板,8…
…気体供給口,10……鋼帯,13……冷却コイル,16……
送風機。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧延機出側での鋼帯の加工誘起マルテンサ
    イト量が目標値となるように圧延条件を制御しながら準
    安定オーステナイト系ステンレス鋼を冷間圧延するさい
    に,圧延機入側および出側の鋼等表面から放射される波
    長が8〜14μの赤外線強度を測定し,この赤外線強度の
    測定値を前記圧延条件の制御に用いることを特徴とする
    準安定オーステナイト系ステンレス鋼の冷間圧延方法。
  2. 【請求項2】一端に開口1を有し他端が閉じている筒状
    容器2の内部に,赤外線を測定波長域とする放射温度計
    3を,この放射温度計3の採光面4が該開口1に面する
    ように支持し, 該筒状容器2の開口1の外側に,筒状フード5を,この
    筒状フード5の軸方向が該採光面4と開口1とを結ぶ延
    長直線上となるように,接続し, この筒状フード5の外側開口部6に,この筒状フード5
    とは直角方向に外方に張り出す遮光板7を取付け,そし
    て, 該筒状フード5内において外側開口部6に向かう強制気
    流を形成させるための気体供給口8を設けた,冷間圧延
    中の鋼帯の表面温度測定装置。
  3. 【請求項3】放射温度計3は波長が8〜14μの赤外線を
    測定波長域とするものである特許請求の範囲第2項記載
    の冷間圧延中の鋼帯の表面温度測定装置。
  4. 【請求項4】筒状容器3は水冷されるものである特許請
    求の範囲第2項または第3項記載の冷間圧延中の鋼帯の
    表面温度測定装置。
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