JPS62180232A - 管状物体の温度測定方法 - 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） 本発明は炉内にある管状物体の温度測定方法に関するも
のである。

（従来の技術） 加熱炉または焼入れ焼鈍し用熱処理炉などの炉内に置か
れた、又は該炉内を搬送される管状物体例えば鋼管の温
度を非接触で測定するには放射温度針が用いられるが、
従来一般の測定方法は第す図に示す如く、鋼管１の外面
を炉５の天井に設けた透過窓４を通して放射温度計３で
覗き、放射温度計３の視野に入る鋼管１の外面（測温点
）２からの放射エネルギを検出するというものである。

この測温方法は簡便である反面、炉５の内壁面が放出し
た放射エネルギの鋼管外面で反射したものが放射温度計
３に入りて誤差を生じる、加熱用のバーナ炎６などがあ
ると該誤差は特に太きい、測温点２の放射率が必ずしも
正確に把握できず温度決定に誤差が出る、等の問題があ
る。図で７は測定すべき測温点２からの放射エネルギ、
８は鋼管外面で反射した炉内壁面からの放射エネルギ、
９は鋼管外面で反射し九バーナ炎６からの放射エネルギ
を示す。

かかる問題に対する改良された温度測定方法として本出
願人は先に特開昭５８−１３１５２３号公報および特開
昭５９−１６０７２４号公報に記載の方法を提案した。

この先に提案した方法は、第３図および第４図に示すよ
うな方法であり、第３図に示す方法は、ｆｔＡ管１の測
温点を管端部の内面に選び、内面測温点２を炉５の側壁
部に設けた透過窓４から放射温反計３で管端から覗く方
法である。この方法によれば鋼管１自体が遮蔽体となっ
て、バーナ炎からの放射エネルギの反射波が直接放射温
度計３に入ることはなく、また炉内壁面からの放射エネ
ルギは他方の管端から管内に入って何度か反射を繰返し
た後放射温度計３に入るにすぎなくなシ、誤差は大巾に
減少する。第４図に示す方法は、放射温度計３を走査型
のものとして、管端部の一定長さ範囲を走査測温して該
範囲の温度分布をも測定するようにした方法である。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら炉内にある鋼管の温度は、炉内のバーナ炎
の位置、鋼管厚みの不均一などによシ管長さ方向で均一
ではなく、管端部の測定温変分もりて鋼管全体の代表温
度とするには問題があった。

本発明は上記に鑑み、炉内にある鋼管の全長にわたって
内面温度を精度よく測定する方法を提供するものである
。

（問題点を解決するための手段） 本発明の要旨とする方法は、炉壁に設けた窓を通して炉
内の管状物体の一端側から他端側に向けて内面を覗く位
置に走査型の放射温度計を設置し、管状物体の他端に対
向する側の炉壁に無反射無放射部材を設けて炉内壁面か
らの放射エネルギが管状物体の他端から管状物体内を通
って放射温度計に向かうのを阻止する構成とし、前記放
射温度計をほぼ水平方向と管状物体の一端を指向する方
向との間を走査したときの該放射温度針の出力の急変を
もとに管状物体の端部位置を求め、該端部位置を管状物
体の長さ方向基準位置として管状物体の長さ方向の温度
分布を求めることを特徴とする管状物体の温度測定方法
でおる。

（作用） 以下本発明の詳細な説明する。

本発明方法は、炉内におる鋼管の内面を管長さ方向全長
にわたって走査型放射温度計によシ走査測温し、鋼管内
面の管長さ方向各位置の測温値から管長さ方向の温度分
布を求めるものである。

本発明において測定対象とする鋼管は、寸法がたとえば
内径６０Ｍｎ〜１４０．、長さ６，０００８〜１２，０
００ｍｍのように多種の細長い中空物体であり、内面を
全長にわたりて走査測温するためには放射温度計の距離
係数（Ｌ、／Ｄ　：　Ｌ　：放射温度計と被測温物との
距離、Ｄ：被測温物上での放射温度計の視野の大きさ）
の大きなものが必要であるが、これはＣＣＤ　（Ｃｈａ
ｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ　）イメージセ
ンサなどを用い・た走査型放射温度計を利用すれば解決
できる。

しかし、炉の側壁部に設けた透過窓から鋼管の内面の全
長範囲を走査できる位置に放射温度計を設置した場合、
対向する炉側壁内面からの放射エネルギが他方の管端か
ら管内を経て放射温度計に入るため誤差が生じ、またこ
の誤差が管長さ方向位置によ）一定しないという問題点
がある。そこで本発明では、鋼管の他端に対向する側の
炉壁部に炉内からの放射エネルギを反射せずかつ自身で
放射エネルギを放射することも実質的に無い無反射無放
射の部材を取付ける。この無反射無放射部材は他方の管
端から入って管内を通り放射温度計に入る放射エネルギ
を実質上塔にするのが目的のものであシ、このような部
材としては水冷板または放射エネルギ透過窓がある。こ
の部材の大きさは鋼管の管端面積よシ大きく取付は位置
は管端の中心に合わせる。このようにすると他方の管端
側からの放射エネルギの影響は実質的になくなるので、
測定精度は鋼管内面全長にわたって大巾に向上する。

さらに本発明では、鋼管内面の管長さ方向の走査測温値
を管長さ方向位置に対応させるにあたり、管長さ方向の
基準位置としての管端位置を求めるのに別個の検出装置
を設置することなく、前記放射温度計の出力を用いて鋼
管の他方の管端位置を検出し、これから基準位置を求め
るようにしたものである。

（実施例） 第１図は本発明方法の実施例における装置構成を示す図
である。図において１０は走査型の放射温度計である。

該放射温度計ｌＯの走査可能範囲は、水平方向を中心に
して上下におのおの角度θ。

の範囲であるが、実際の走査範囲は水平方向の角度θｈ
（＝Ｏ）と放射温度計１０に近い側の管端１ａの内面を
指向する角度θ　の間で良い、角度θは炉ａ　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ａ内にある
鋼管の寸法あるいは支持体１８上の位置によシ変化する
。１１は放射温度計１０に内蔵されている走査回路から
の信号に基き放射温度計１０の走査角度を求める走査角
度変換回路であり、１２は走査角度変換回路１１からの
信号と設定器１５からの信号（後述）に基き走査位置が
管長さ方向のどの位置に対応するかを計算する位置演算
回路である。この位置計算は以下のようにして行なう。

第１図でＬｌは炉壁から放射温度計１０までの距離で固
定距離である。Ｌ２は炉壁から鋼管１の管端１．までの
距離で鋼管ｌの搬送条件によシ変わる値であり、この距
離Ｌ２は後述する方法によシ求める。Ｌ３は鋼管１の長
さ、Ｄは鋼管１の内径であり何れも既知の値である。放
射温度計１０の走査角度がθのときの走査位置に対応す
る管長さ方向の位置を管端１ａからの距離！で表わすと
、距離ｌは で算出できる。ここで走査角θは前記した角度θ。

とθ、の間にあシ、この角度θ、と０８はとして求めら
れる。

ここで距離Ｌ！はつぎのようにして求められる。

放射温度計１０をほぼ水平方向（θ、＝０）から上方に
向けて走査すると、放射温度計１０への放射エネルギの
放射量は、走査位置が管端１ｂの内面にいたった時に、
それまで殆どＯ（零）であったものが急激に増大する。

、この入射エネルギの急変点を管端検出回路１７で検出
し、この検出タイミング信号を位置演算回路１２に入力
し、この時の走査角度変換回路１１からの入力すなわち
走査角度θｂから次式 により距離Ｌ　４　（＝Ｌ１＋Ｌ＊＋Ｌｓ　）を求める
。そしてこの距１ｍ　Ｌ　４から既知の距＃ＩＬ□と鋼
管長さり。

と減算することによシ距離Ｌ２すなわち鋼管１の管端１
１Ｌの位置が求められる。この管端１．の位置を基準位
置として管長さ方向の測温位置を求める。

以上は管端１ａを基準位置として距離ノを算出したが、
管端１ｂを基準位置として距離ｌ′を同様な方法で算出
しても良い。

１３は放射温度計１０の検出信号分温度信号に変換する
温度信号変換回路である。１４は温度信号変換回路１３
の出力である温度信号と位置演算回路１２の出力である
位置信号とから管長さ方向の温度分布や測定温度値の最
大値、最小値、平均値の計算、管長さ方向中央部と管端
部の温度差計算などを行なう温度演算回路である。

管長さ方向の温度分布は、管全長についての温度分布お
よび予め定めた任意の長さ方向位置範囲（たとえば中央
部を含む管端からの距離らとｌｂの間）の温度分布を求
めることができる。

１５は距離Ｌ１、鋼管寸法Ｌ３　、Ｄあるいは距離１，
１１．などを設定する設定器で、プロセスコンピュータ
、ビジネスコンピュータから自動入力または手動入力す
るものである。１６はオッシロスコープ、記録計等の記
録表示器である。

１９は炉内鋼管１の他端１ｂに対向する炉壁部に設けた
黒化表面処理した水冷板で、炉壁からの放射エネルギが
鋼管１内を通って放射温度計１０に入ることのないよう
に、炉内からの放射エネルギと反射せずかつ自身で放射
エネルギを放射しない無反射無放射の部材として設けた
ものである。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、炉内鋼管の内面全
長にわたって炉壁の放射エネルギ、火炎の放射エネルギ
の影響を受けずに精度良く温度を測定することができ、
炉内鋼管の加熱、均熱状態を精度良く把握できるので、
加熱炉、熱処理炉の縁桑に極めて有用である。また炉内
にある鋼管の管端位置を検出するのに専用の検出装置を
設置する必要がないので設備費の点でも有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における装置構成を示す図、第
２図、第３図、第４図は従来の測温方法を説明する図で
ある。 ｌ・・・鋼管　　　　　　３，１０・・・放射温度計４
・・・覗き窓　　　　　５・・・炉 １１・・・走査角度変換回路１２・・・位置演算回路１
３・・・温度信号変換回路１４・・・温度演算回路１５
・・・設定器　　　　１６・・・記録表示器１７・・・
管端検出回路　１９・・・無反射無放射部材第２図 第３図 、く

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炉壁に設けた窓を通して炉内の管状物体の一端側から他
   端側に向けて内面を覗く位置に走査型の放射温度計を設
   置し、管状物体の他端の対向する側の炉壁に無反射無放
   射部材を設けて炉内壁面からの放射エネルギが管状物体
   の他端から管状物体内を通って放射温度計に向かうのを
   阻止する構成とし、前記放射温度計をほぼ水平方向と管
   状物体の一端を指向する方向との間を走査したときの該
   放射温度計の出力の急変をもとに管状物体の端部位置を
   求め、該端部位置を管状物体の長さ方向基準位置として
   管状物体の長さ方向の温度分布を求めることを特徴とす
   る管状物体の温度測定方法。