JPS63274825A - 材料の温度検出方法 - 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、材料の温度検出方法に係り、特に連続加熱炉
内で移動加熱される被加熱物体、あるいは圧延途中の被
圧延材などの材料温度を目標値に制御するための材料の
温度検出方法に関する。

〈従来の技術〉 通常、圧延工場で製造される棒鋼等の材料の温度は、連
続加熱炉等の出側や圧延機等の入側、出側等に設置され
た放射温度計で計測される。この場合、材料の加熱にお
ける総括熱吸収率φ。あるいは冷却における放射率εは
、特に低温材あるいは表面処理材を処理する際には、リ
アルタイムに一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。

通常の材料温度の計測において必要な因子は表面温度と
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質評価ある
いは加工時の平均変形抵抗値を予測するために必要であ
る。ところで、温度計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、
熱伝達率は加熱または冷却の実績データから平均温度の
みの関、敵影として求める手法もあるが、上記のように
平均温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放射率の関数形として
求めざるを得ないのである。したがって、放射温度計に
与える放射率が真価であるとの保証があるとすれば、表
面温度→熱伝達率→平均温度の順に決定することが可能
であるが、現在のところ放射率そのものを検定する絶対
的な手段がないのが実情である。それ故、放射率および
熱伝達率、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者はただ一組の組み合わせによっ
て同時に決定すべき性質のものであるといえる。

ところで、上記のような材＃ＪＦ温度を計測する方法と
して、例えば特公昭６１−４３６４９号公報に記載され
ているように、総括熱吸収率φＣＧ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問題点〉 しかしながら、特公昭６１−４３６４９号公報において
は、時刻ｔにおける材料温度を計算するに際してΔを時
間前のφ。値を用いるようにしているが、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、「φＣ
，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
素と見做されている。（公報２ペ一ジ３欄上２１〜２４
行）Ｊ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４１１
ｊＩ上２０行）」としたφＣ，を適用するとしており、
精度的に問題がある。また、時刻ｔ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、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、φｃ０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、φ、。（または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理的であ
る。

本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであって、精
度の高い材料温度の検出方法を提供することを目的とす
る。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は、材料の温度検出に際して、材料の同一箇所の
温度を異なる２点の任意時間の機会に放射温度計を用い
て計測して輻射の相当熱伝達率を計算する一方、加熱ま
たは冷却実績データから雰囲気の平均熱伝達率を逆算し
、これら２通りの方法で求められた熱伝達率が等しくな
るような放射率を選定するか、あるいは２点の測温間で
冷却の場合は材料内厚さ方向の最高温度位置が、また加
熱の場合は最低温度位置が近僚するような放射率を選定
して放射率、熱伝達率、材料表面温度および材料的平均
温度を同時に決定することにより、上記目的を達成しよ
うとするものである。

なお、前記放射温度針は材料の上面のみに配置してもよ
く、あるいは材料の上面と下面の両側に配、置してもよ
い。

〈作　用〉 本発明者らは、材料の温度検出について種々検討した結
果、材料の加熱もしくは冷却の実績データを用いること
により、総括熱吸収率φ６．（または放射率ε）、熱伝
達率α、表面温度Ｔおよび平均温度〒を同時に決定する
ことができることを見出し、この知見に基づいて本発明
を完成させるに至った。

以下に、本発明の詳細な説明する。

まず、材料の上面と下面に温度差と放射率差がともにな
い場合について、第１図（ａ）を用いて説明する。

圧延ライン上に一定間隔に２個の放射温度計を配置して
、被圧延材の材料表面温度を連続して計５すし、以下の
手順により演算する。

■　まず、放射温度計の設定放射率［ε］をそｔしぞれ
任意でよいが取扱い土量ちり８￥Ｘ′；１．０と設定し
て、時刻も、と時刻ｊ　、　（−ｔ　ｔ　十ｔ　＋□）
における材料表面温度（Ｔｌ’）、　　（Ｔｚ°〕を計
測して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。、材料
寸法ｄ、材料形状係数ｍ、ｉｌ！ｌ！ｌ定所要時間ｔ＋
ｚ、材料の熱的特性値（熱伝導率λ、湯温度伝播率など
）ｉＦ３よび雰囲気温度０１などを入力させる。

■　次いで、仮の放射率６′を選択して材料表面温度Ｔ
、’、Ｔ、’を例えばＴＪ’（（Ｔｉ’　〕、ε°、λ
。）の関数を用いて換算する。ただし、ｊ＝１．２であ
る。

■　引き続き、熱伝達率αＪＩ＋　　α、８を例えばα
ａ　ｊ　（ＴＪ’　＋　　！’１θＬ）の放射熱伝達式
を用いて演算する。

■　さらに、材料内の平均温度↑７．〒、を例えば〒ｊ
（α−Ｊ　＋　ＴＪ’ｌ　ｄ　１　　θＬ）の関数で換
算する。

■　引き続き、雰囲気の平均熱伝達率α、、６ｔｌを非
定常熱伝導解析解を用いて加熱または冷却の実績データ
、即ち↑、、θＬｌ　　ｄ＋　　ｔｔｔから例えばｅｒ
ｒ（↑ｊ＋　　Ｌｌ！＋ｌ　　０１９ｍ）の熱伝達式に
より算出し、その平均値と、を求める。

■　ここで求められた平均熱伝達率ｃｔＴ　と前記ステ
ップ■において計算された熱伝達率α審３．α−ズの平
均値Ｃｌ　ｇ　ｊを比較して両者の差Ｘ（あるいは両者
の比Ｃα）が許容誤差δ内に収まるかどうかを判断させ
、収まるまで放射率ε゛の選択を繰り返す。

■　前記テ５．とα７の差（もしくは比）が所要精度内
で一敗したら、そのときのε’、：ｙ　　（またはｃｘ
よ、）をそれぞれ同定すべき放射率ε、熱伝達率αとし
て、材料表面温度Ｔ１、材料内平均温度↑、を決定し、
同時に出力する。

なお、前記ステップ■において各測定時における雰囲気
温度が異なる場合は、θ、をθ１、とすればよい。

次に、材料の上面と下面の表面温度に温度差が存在する
場合について、第１図ら）を用いて説明する。

圧延ライン上に一定間隔に材料の上、下面側に各２個の
放射温度計を配置して、被圧延材の上下両面材料表面温
度を連続して計測し、以下の手順により演算する。

■　まず、放射温度計の設定放射率〔ε〕を便宜上１．
０と設定して、時刻Ｌ１と時刻１ｇ（＝１＋＋１＋□）
における材料上下両面表面温度（ＴＪｊ’〕（ただしＪ
　＝１．２　、　ｊ　＝１．２　）を計測して、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。、。

材料寸法ｄ、材材料形状係数ｍ測測定所要時間１□。

材料の熱的特性値（熱伝導率λ、湯温度伝播率など）お
よび雰囲気温度θ、などを入力させる。

■　次いで、仮の放射率ε゛を選択して材料表面温度Ｔ
　ＪＪ’　を例えばＴ　ｓＪ’　（（Ｔ　ｉｊ’　）　
＋　　ε′、λ。４）の関数を用いて換算する。

■　引き続き、熱伝導率αＪＪを例えばＪＪ　ｊ（Ｔ　
ｓ　ｔ　’　＋ε′、θＪ）の放射熱伝達率式を用いて
演算する。

■　さらに冷却の場合は、材料内厚さ方向の最高温度位
置（加熱の場合には最低温変位！’）ｄｌｊ／２を例え
ばｄ　ｌＪ’／２（Ｔ　ａｊ、ｄ　＋　（Ｘ　ＪＪ、θ
Ｊ）の関数で演算する。

■　この時点でＪ−１とした材料上面（あるいは下面）
側の最高（または最低）温度位置ｄ＋ｊ’／２を、測定
点ｔ、（Ｊ−１）とｔｚ（Ｊ−２）とで求める。

■　前記ｄ　ＩＩ′　　とａｔｔｏ　との差が所要精度
δ−内で一致したら、そのときのε　＋ｄＪｊおよびａ
ｔｔｏ／２をそれぞれ同定すべき放射率ε、熱伝導率ｄ
ＪＪおよび最高（または最低）温度位置ｄ、／２とする
。

■　ついで表面温度ＴＪｊを決定し、順次、材料内厚さ
方向最高（または最低）温度Ｔｏｊを例えばＴ。、ＣＴ
ｘｔ、　αＪｊ＋ｄｌｌ＋　　θ、）の関数を用いて決
定し、上下面側平均温度〒Ｊｉを例えば↑ＪｉＣＴＪｊ
ンＴ、ｊ）の関数を用いて決定し、材料総平均温度〒１
を例えば↑ｊ　（Ｔａｊ、Ｔ−Ｊ、ｄ、ｄ＋＋）の関数
を用いて決定し、同時に出力する。このような手順を用
いれば、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。ここで用いる演算式はすべて解析群である
から、前記特公昭６１−４３６４９号のように伝熱偏微
分方程式を解く場合に比べて計算時間が極めて短く、迅
速性の要求される材料温度制御には非常に有利であり、
当然のことながら簡易モデルと比べて高精度である。ま
た材料の上面と下面に温度差が存在してかつ、放射率が
異なる状態であっても同様に適用することが可能である
。

以上説明したように、本発明の特徴は相互に関係し合っ
ている放射率（あるいは熱吸収率）、熱媒あるいは冷媒
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
しない最も望ましい手法である。

〈実施例〉 以下に、本発明方法について実施例で詳しく説明する。

〔実施例１〕 この実施例は、材料の上、下面の温度差と放射率が実用
上等しい場合に通用したものである。

第２図は、棒鋼の熱間圧延ラインＰＬに本発明方法を適
用した場合の概要を示す側面図である。

この図において材料２０の表面温度は、連続式加熱炉１
の出側、粗圧延機列３の出側、仕上圧延機列５０入側及
び出側、巻取機７０入側にそれぞれ設置された放射温度
計８〜１３によって測定され、データ採取装置１４に入
力されて演算処理装置１５において演算処理される。そ
の制御信号は、制御装置１６を介して中間水冷帯４、仕
上水冷帯６にフィードフォワードあるいはフィードバッ
クされ冷却制御がなされる。なお、２はデスケーラであ
る。

仕上圧延機列５の出側に設置された前記放射温度計１１
と１２は本発明に係るもので、例えば距離２の間隔で配
置され、それぞれの設定放射率〔ε］を例えば１．０と
しておく、材料２０の長さ方向の定点例えばＡ点が放射
温度計１１を通過したときの時刻がＬｌ、そのときの材
料２０の表面温度の計測値が（’ｒ、’）とすると、前
記Ａ点が放射温度計１２を通過したときの時刻がｔ　ｚ
（−ｔ　ｌ＋　ｔ　目＋　ここでｔｘｔ：２測定間所要
時間（ｓｅｃ）　）　、そのときの表面温度計測値は〔
Ｔ！′〕となり、いずれもデータ採取装置１４に入力さ
れる。

前記演算処理装置１５において、仮の放射率ε。

を選択して前記計測値（ＴＪ’）（ここでｊ・１，２）
対する仮の表面温度Ｔｊ’に換算するため下記（１）式
により計算する。

Ｔ　ｊ’　−（（（Ｔ　Ｊ’　）　＋２７３）−’＋λ
ｏ／Ｃ＊ｊ！ｎε’ｌ−’−２７３　　（”Ｃ）　　−
・−・・・−・・−・・−・−・・・・−・−・・〜・
−・・・（１）ここで、λ。：放射温度計の検出素子の
吸収波長（μ！１） Ｃｔ　＝　１．４３　Ｘ　１０’　　（ｐ　ｍ−ｄｅｇ
）つぎに、ボルツマンの熱輻射式とニュートンの伝熱式
との結合から雰囲気（この場合は大気である）の熱伝達
率α、ｊを下記（２）式により計算する。

ａ　ｇｉ　＝　ｔ’・σ（（ＴＪ’　＋２７３）”＋（
θｔ＋２７３）”１（Ｔ、°＋θ、　＋　５４６） （ｋ　ｃ　ａ　Ｉ　／　ｅＩ”　−ｈ　−’Ｃ）　−−
−−−・−・−−−−−−・（２）ここで、σ：ステフ
ァン・ポルツマン定数（−４，８８ｘ　１０°”　ｋｃ
ａｌ／ｍ”・ｈ−に’）θＬ　：雰囲気温度（Ｃ） このα、Ｊを用いて材料内の平均温度↑ｊを下記（３）
式より換算する。

〒Ｊ−Ｔｔ”　（１＋Ｎ／２　　（１−θｔ／Ｔｊ’）
’Ｆｌ）（°Ｃ）・・−・・・−・・・・・−・・−（
３）ここで、Ｎ−（αｇｊ−ｄ／λ”）　Ｘｌ０−”（
ｄ：材料外径、λ：熱伝達率） （ＩＩ：平均温度位置係数） つぎに、非定常熱伝導解析群を用いて、Ｔ″ｊ。

θｃ、ｄ、ｔ＋ｔの冷却（もしくは加熱）実績データか
ら雰囲気の平均熱伝達率ｉｉ１を下記（４）式により逆
算する。

ｔｘｔ−２λ／１ｄ（Ｙ−’　　Ｚ−’）−’Ｘｔｏ’
（ｋｃａｌ／１１”−ｈ・’Ｃ）　　−−−−−（４）
ここで、Ｙ−（８ｄ”　ｌ、ｌｃ↑１−θＬ）／（〒２
−θＬ）　）　／　（ａ・μｏ　　・ｔｘｔ）Ｚ＝Ｆ　
　（ｍ、　　Ｙ） （ａ：ｉ度伝ｔ’Ｊ＊　（ｍ　”／　ｈ　）　。

ｔｔｏ　　＝８．８８９ｘｌＯ’。

ｍ：形状係数・・・ｖｉ材の場合ｍ−１゜丸棒材の場合
ｍ−２） この時点で、前記（２）式で求められた熱伝達率α、Ｊ
の平均値々、ｊと、前記（４）式で求められた熱伝達率
ａ、を比較し、両者の差Ｘあるいは比Ｃ工が許容誤差内
に収まるまで放射率ξ′の選択を繰り返す。

このようにして、ｉｓｊと８．とが所要精度内で一敗し
たら、そのときのε”、：１（またはｉｓｊ）、Ｔ　ｊ
ｌ、↑、をそれぞれ同定すべき放射率ε、熱伝達率αお
よび決定すべき材料表面温度Ｔ、％平均温度↑、とする
、これらのフローを第３図に示した。

なお、各測定時の雰囲気温度が異なる場合は、θ、をθ
ｃ＝（ｊ−１，２）とすればよい。

以上のように２回の測温チャンス間の平均放射率、熱伝
達率をリアルタイムで同定しつつ材料の表面温度と平均
温度を高精度に検出することができ、以後の処理工程に
おける材料温度を目標通りに制Ｊする条件が整うことに
なる。また、同定された熱伝達率αが加熱の場合では供
給ガス量の関数として、水冷却の場合には水温と水量等
の関数形として回帰されることにより、材料温度制御の
際のガス量設定あるいは水量設定のためのモデル式とな
すことが可能である。

以下に、本発明方法をオンラインに適用した例について
説明する。

使用する設備は粗圧延機総数１２基、仕上圧延機総数６
基である。対象材は０６４６％Ｃ鋼で、１５０胸Ｘ１５
０＋ｎｏ＋ビレツト材を１８ｍｍφ棒鋼に仕上速度１４
ｍ／ｓで圧延し巻き取った。なお、目標巻取平均温度は
８５０°Ｃである。加熱温度１０４０°Ｃで抽出し、粗
圧延機列３の出側温度が９９０°Ｃで中間冷却帯４を使
用せずに直接仕と圧延機列５で仕上圧延を行った。

仕上圧延機列５の出側に検出素子の吸収波長λ。

が０．９μｍの２台の放射温度計１１．１２を２０ｍ間
隔で配置した。このときの２測定間の所要時間は１．１
秒であった。

放射温度計１１および１２によって材料の表面温度を測
定し、前記の手順に従って前記（１）〜（４）式を用い
て演算処理した結果、表面温度および平均温度は時刻１
．においては１０５０℃と１０４１℃であり、その１．
１秒後の時刻ｔ２においては９９８℃と１０１７℃であ
った０時刻ｔ８における平均温度１０１７°Ｃをもとに
して、前期目標巻取温度８５０℃を達成すべく仕上水冷
帯６の水量を回帰モデル式から演算処理装置１５におい
て演算処理し制御装置１６を介して制御したところ、巻
取温度は８５０℃±１５°Ｃであった。

従来例による巻取温度は８５０℃±３０℃であるから、
本発明方法の適用によって仕上圧延機５出側の材料平均
温度検出精度が向上した結果、巻取温度の制御性が大き
く向上することがわかる。

〔実施例２〕 この実施例は、材料の上下両面の放射率が実用上等しい
が上下面に温度差が存在する材料への適用例で、第４図
に要部を示すように材料の上下両面に放射温度計１１ａ
、ｌｌｂ、１２ａ、１２ｂの４台を仕上圧延機列５の出
側に設置したものである。

以下、実施例１に準じて要点を説明する。

設定放射率〔ε〕を１．０としたときの時刻ｔ１におけ
る放射温度計１１ａ、１１ｂでの材料２００表面温度の
計測値が（ＴＪＩ’）　（ここでＪ−１，２）、また時
刻１．における放射温度計１２ａ、１２ｂの計測値は（
ＴＪ！’）である、仮の放射率ε゛を選択し１、〔ε）
　−１，０のときの計測値ＣＴｓＪ”　）　　（ここで
ｊ−１，２）に対する仮の表面温度ＴＪｊ゛を下記（５
）式で計算する。

Ｔａｊ’＝　（（（ＴＪｊ’）　＋２７３）−’＋λ。

Ｊ　／　Ｃｚｉｎ　　ｔ’）　−’−２７３　（’Ｃ）
・・−・・・−・−・・・〜・・−・−・・−・・−（
５）ここで、λ。□：材材料上下下面おける放射温置針
検出素子の吸収波長（μｍ） 雰囲気（この場合は大気である）の熱伝達率α４、を下
記（６）式により計算する。

αＪｊ−ε°、σ　（（’Ｔ　ＪＪ’　＋２７３）　”
　＋　　（θ、　＋　２７３）　”　ｌ−（Ｔ　Ｊｊ’
　　＋θ、　＋　５４６）（ｋ　ｃ　ａ　１　／　ｍ　
”　−ｈ　・”Ｃ）　−−−−−−−（６）ここで、θ
、：材料材料上面下面囲気温度（“Ｃ）このα１、を用
いて、冷却の場合は材料内厚さ方向の最高温度位置（加
熱の場合は最低温変位Ｗ）ｄ＋Ｊ’／２を下記（７）式
により計算する。

ｄ＋Ｊ’／　２−　（ＴｚＪ”　　Ｔ＋ｊ’　＋　２　
ｄ　ｒ”□）　／　２１ｒ、ｊ＋ｒ□）、四囲面四−曲
・曲・曲（７）ここで、ｒ’　ｉｊ−ｆ　（Ｔ　Ｊｉ’
　、　　αＪｊ、θ、）この時点でＪ−１とした材料上
面（または下面）側の最高（または最低）温度位置ｄＩ
ｊ／２を測定点ｔ＋（ｊ＝１）　とｔｚ（ｊ＝２）　と
で比較し、両者の差１ｄ１＋’　　ｄ＋ｚ”１が許容誤
差内に収まるまで放射率ε″の選択を繰り返す。ｄ、１
゛とｄＣｔｏが所要精度内で一致したら、そのときのε
°とン、（すなわち（α、１＋αａｘ）　／２）、ｄ１
１′およびＴＪ、を同定すべき放射率ε（または熱吸収
率φＣＧ）および材料上、下面側の熱伝達率α４、最高
（または最低）温度位置ｄ＋＋／２および決定すべき表
面温度ＴＪ、とする。そして、これらを用いて材料内厚
さ方向最高（または最低）温度Ｔ　ｏ、、上、下面側の
平均温度↑、Ｊおよび材料総平均温度〒、をそれぞれ下
記（８）、　（９）、００）式で計算して決定値とする
。

ＴｏＪ＝　ｇ　（ＴＪｊ＋　ｃｒａｂ、ｄ　Ｉ＋＋　　
θ、　）　−−−−−−（８）↑ａｉ＝　　（ＴＪＪ＋
　ｒ、）／　２　−−−・−−−−一−−−−・・・・
・・・・・・−・・−・−・・−（９）ＴＪ　　＝　（
Ｔ　、　　ＴｚＪ）ｄ　ｚ／　４　　ｄ　　＋　（Ｔｚ
ｉ÷Ｔ０、）／２　・−・−一一一−−−−−・・−−
−・−一−Ｇｏ）これらのフローを第５図に示した。

なお、各測定時の雰囲気温度が異なる場合には、θ、を
θ４．とすればよい。

本実施例を棒鋼圧延ラインに適用した例について以下に
説明する。

使用設備および対象材仕様、圧延条件は実施例１と同一
である。

仕上圧延機５後に配設した放射温度計１１ａ、１１ｂと
１２ａ、１２ｂの間隔は２０ｍであり、２測定間所要時
間は１．１秒である。これらの放射温度計を用いて材料
の上面および下面温度を測定し、前記（５）〜００）式
に基づいて演算処理した結果、時刻も、における上面側
の表面温度は１０１５°Ｃ５平均温度は１０４０°Ｃ１
下面側のはそれぞれ１００２°Ｃ，１０３０°Ｃ１また
時刻ｔ２における表面温度および平均温度はそれぞれ上
面側で９９７°ｃ、　１０１７°Ｃ１下面側で９８５°
ｃ、１００７゛Ｃであった０時刻ｔ２での総平均温度は
１０１１’Ｃであるので、これを基にして巻取温度を制
御したところ８５０’Ｃ：！：１５°ｃであり、従来例
の８５０″Ｃ：！：３０゛Ｃに比べ巻取温度制御性が大
きく向上した。

〔実施例３〕 この実施例は、材料の上下両面の放射率が異なる場合で
、かつ上下面に温度差が存在する材料への５適用例で、
放射温度針は実施例２と同じく前出第４図に示したよう
に材料上下面に４個配置する。

以下、実施例２に準じて要点を説明する。

設定放射率〔ε、〕を１．０としたときの時刻１゜にお
ける放射温度計１１　ａ　、１１　ｂの計測値は［ＴＪ
ｌ’〕、時刻１．における放射温度計１２ａ、１２ｂの
計測値は〔Ｔ、２”　〕とする。仮の放射率ε、”を選
択し、［εＪ　］　−１，０のときの計測値（ＴＪＪ’
　）（ここでＪ−１，２、ｊ−１，２）に対する放射率
がε、゛のときの仮の表面温度Ｔ８、゛を前記（５）式
により計算する０次に雰囲気の熱伝達率α４、を前記（
６）式により計算する。このα１Ｊを用いて、冷却の場
合は材料内厚さ方向の最高温度位置（加熱の場合は最低
温度位置）ｄＩＪ”／２は前記（７）式により、またｄ
！Ｊ″／２は下記００式により計算する。

ｄ　２　ｊ　’　　／　２−　ｄ　−ｄ　Ｉ　ｊ　’　
　／　２　−−−−−−−−−−−０１）そして、また
αＪｊを用いて材料内厚さ方向の最高温度（または最低
温度）Ｔｏ、を下記０り式で計算する。

Ｔｏ＝−ｇ　（ＴＪｊ’　、（ＸＪｊｓ　ｄＪｊ’　　
、θ、　＞　−−ａり上、下面側それぞれの平均温度↑
、ｊと材料肉総平均温度〒ｊを下記Ｑ■、０４式により
計算する。

〒Ｊｊ−（Ｔ　Ｊｊ’　　＋　Ｔ　ｏ＝　）　／　２−
・−−−−ｍ＝−・−・−・・−・−一−−−−−・・
面↑ｊ　＝　（Ｔ、ｊ’　−Ｔ□’　）　ｄ＋ｊ’　／
　４　ｄ＋（Ｔ□゛十ＴＯＪ）／２−・−・・−・−・
・・・−・・−・０４つぎに、冷却（または加熱）実績
データ（すなわち、↑Ｊｊｓ　θＪ　＋　　ｄＪｊ’＋
ＬＩりから、上９下面側それぞれの２測定間の雰囲気（
大気）の平均熱伝達率ａ、を下記００式により逆算する
。

＃Ｊ　＝２スＪ／ｍ、ａＪ’＜ＹＪ−’−ＺＪ−’）　
−’Ｘｌ０３−（ｋ　ｃ　ａ　Ｉ　／　ｍ”　−ｈ　−
”Ｃ）　−−−−−−−−０５）ここで、ス、−ｅｌ　
・↑ａ＋ｚ＋８２”Ｊ　＝　（８ａａ”ｉｎ（↑１−θ
１）／（↑８．−〇Ｊ））／μ。・ａ　、−を目〒Ｊｌ
！＝（〒Ｊｌ　＋　Ｔ　ｚｚ）　　／　２ａ、−ｅ、、
〒Ｊｌ＝’ｅａ：温度伝ｆ３率（ｍ２）ｈ） （ｊ、’　　−（α４．′　　＋α、″）／２ＬＩ！８
を寞−１゜ ＺＪ　　＝　Ｆ　　（ｍ、　　ＹＪ　　）ｅ１〜ｅ４　
：定数 この時点で、前記（６）式から計算された熱伝達率αＪ
ｊの平均値αＪ目と０５）式から逆算された熱伝達率ａ
、を比較し、両者の差Ｘ、が許容誤差範囲に収まるまで
と１″の選択を繰り返す、αＪｌｔとａアが所要精度内
で一致したら、そのときのε、°、α、１゜（またはａ
ア）　、ＴＪｊ’　Ｈ↑Ｊｊをそれぞれ同定すべき放射
率ε、熱伝達率αおよび決定すべき材料表面温度ＴＪ、
、平均温度′ｉ″４、とする。

これらのフローを第６図に示した。

なお、各測定時の雰囲気温度が異なる場合はθ。

をθ１．とすればよい。

本実施例をオンラインに適用した例について説明する。

使用設備および対象材仕様、圧延条件は実施例１と同一
である。

仕上圧延機５後に配設した放射温度計１１　ａ　、ｌｌ
ｂと１２ａ、１２ｂの間隔は２０ｍであり、２測定間所
要時間は１．１秒である。これらの放射温度計を用いて
材料の上面および下面温度を測定し、前記（５）〜（７
）、、　（ＩＩ）〜０ω式に基づいて演算処理した結果
、時刻ｔ１における上面側および下面側の表面温度およ
び平均温度はそれぞれ１０１５°Ｃ，１０４１°Ｃおよ
び１００３”Ｃ，１０３１℃、また時刻ｔ２においては
それぞれ９９８°Ｃ，１０１７°Ｃおよび９８６°Ｃ，
１００７°Ｃであった０時刻ｔ２での総平均温度１０１
１°Ｃをもとにして、巻取温度を制御したところ８５０
°Ｃ±１５°Ｃであり、従来例の８５０°Ｃ±３０°Ｃ
に比べ巻取温度制御性が太き（向上した。

なお、上記実施例１〜３はいずれも棒鋼の熱間圧延ライ
ンへの通用例であるが、本発明方法はこれに限らず鋼板
や鋼管などの熱間圧延ラインや温間圧延にも通用可能で
あり、また加熱炉において加熱する場合や静止した加熱
物体にも適用できる。

しかも本発明方法の適用個所は、第２図の例のごとき仕
上圧延機５の出側に特定されるものではなく、加熱炉１
の出側や粗圧延機３の出側あるいは中間冷却帯４の出側
であってもよい、さらに、被測温物体として狭口以外の
金属や非金属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。

〈発明の効果〉　　　　　　　　　　　　　　　−以上
説明したように、本発明によれば、複数の放射温度計を
用いて任意の測定時点での材料温度および雰囲気の熱伝
達率を高精度に検出できるので、以後の処理工程におけ
る材料温度制御量および調整雰囲気の操作量を精度よく
設定でき、その結果材料を目標通りの温度に仕上げるこ
とができ、高レベルでしかも変動の小さい製品品質を得
ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法に係る原理を説明する（ａ）材料
の上下面の温度差と放射率差がともにない場合、０））
放射率は等しいものの材料上下面の温度差がある場合の
流れ図、第２図は、本発明方法の第１実施例として棒鋼
熱間圧延ラインへの通用例を示す側面図、第３ＵｊＪは
、第１実施例の手順を示す流れ図、第４図は、第２実施
例の要部を示す側面図、第５図は、第２実施例の手順を
示す流れ図、第６図は、第３実施例の手順を示す流れ図
である。 １・・・連続式加熱炉、２・・・デスケーラ。 ３・・・粗圧延機列、４・・・中間、冷却帯。 ５・・・仕上圧延機列、６・・・仕上水冷帯。 ７・・・巻取機、８〜１３・・・放射温度計。 １４・・・データ採取装置、１５・・・演算処理装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）材料の温度検出に際して、材料の同一箇所の温度
   を異なる２点の任意時間の機会に放射温度計を用いて計
   測して輻射の相当熱伝達率を計算する一方、加熱または
   冷却実績データから雰囲気の平均熱伝達率を逆算し、こ
   れら２通りの方法で求められた熱伝達率が近似するよう
   な放射率を選定するか、あるいは２点の測温間で冷却の
   場合は材料内厚さ方向の最高温度位置が、また加熱の場
   合は最低温度位置が近似するような放射率を選定して放
   射率、熱伝達率、材料表面温度および材料内平均温度を
   同時に決定することを特徴とする材料の温度検出方法。
2. （２）前記放射温度計による計測が、材料の上面のみか
   らの温度計測であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項の材料の温度検出方法。
3. （３）前記放射温度計による計測が、材料の上面と下面
   からの温度計測であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項の材料の温度検出方法。