KR100301991B1 - 가열로내물체의표면온도측정방법및장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가열로내의 피가열물체, 특히 강재 표면온도를 방사온도계로 정확하게 측정하는 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 가열로내 피가열물체 표면에 대향하여 설치한 캐비티상의 차폐부재 및 차폐부재 후면에 붙인 단열재에 연결되어 설치된 관통 개구부를 통해서 피가열물체로부터의 방사에너지를 단열재부 후방에 설치한 방사온도계로 검출하여 피가열물체 표면온도를 측정하는 것을 그 기술적 요지로 한다. 이때, 캐비티상의 차폐부재와 단열부재와의 사이의 핀부재를 삽입설치하는 것이 최적이다.

Description

가열로내 물체의 표면온도측정방법 및 장치

본 발명은 가열로내 피가열물체, 특히 강재 슬라브(slab), 강판 형강 등의 피가열재의 표면온도를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

통상 강판의 제조공정에서의 가열로내에서 가열된 슬라브, 강판 등 강재 표면온도는 방사온도계로 측정되고 있지만, 방사온도계에는 강재로부터의 방사에너지 외에, 주위 가열버너(burner), 로벽 등의 배광잡음원으로부터의 광이 입사하고, 또 이들 광이 피가열강재 표면에서 반사되어 입사하여 들어옴에 따라 정확한 온도측정을 할 수 없다.

배광잡음은 측정환경에 따라 다르지만 불가피하게 존재하는 것으로, 배광잡음의 세기 또한 보상을 하지 않으면 고정도 방사온도계를 준비하여도 신뢰성이 높은 온도측정은 실현할 수 없다.

종래, 강재 표면온도 측정은, 2대의 방사온도계를 이용하여, 1대로 피가열강재 온도를 측정하고, 다른 1대로 로벽 온도를 측정하여, 양 방사온도계로 얻은 신호를 기준으로, 측정오차의 원인으로 되는 로내 반사광을 제거하는 방법이 관용되고 있다. 하지만, 이 방법으로는 피가열강재의 방사율 보정이 되지 않으므로, 측정오차를 해소하는 것은 어렵다.

배광잡음대책으로는 차폐판을 이용하여 배광잡음을 차폐하는 방법이 있다.예를들면, 로내 피가열강재 표면에 대향하여 차폐판을 배치하고, 차폐판 중앙 개구부를 통해 입사하는 피가열강재로부터의 방사에너지를 방사온도계로 측정하는 경우 차폐판에 의해 로내 벽방향에서 방사온도계로의 방사잡음을 차단하고, 방사온도계에 의해 얻어진 지시로 부터 차폐판에 의한 배광잡음을 감소시킴으로, 피가열강재 표면온도를 얻는 방법이 제안되어 있다(일 특공소62-22089호공보), 하지만, 이 방법으로는, 차폐판이 외란광의 영향을 받아서 피가열물체 온도를 변경시킨다라는 단점이 있다.

차폐판 자신의 온도를 낮게하여 차폐판으로부터의 방사를 적게하기 위해서, 수냉차폐판도 사용하고 있지만, 수냉차폐판이 대향하는 피가열물체를 냉각하여 정확한 온도측정에 지장을 초래한다라는 문제가 있으며, 누수가 있으면 중대한 사고로 발전할 염려가 있어서 바람직하지 않다.

다른 배광잡음 대책으로 피가열물체 표면 근방에 근사적으로 흑체공동(黑體空洞)을 형성하고, 피가열물체 표면으로부터의 방사에너지를 검출함과 동시에 공동 내벽으로부터의 방사에너지를 검출하여 이들 검출치로 부터 피가열물체 표면온도를 측정하는 방법이 있다. 예를들면, 로내 피가열물체 방사에너지를 방사온도계로 검출하는 경우 방사온도계의 피가열물체로의 광로를 차폐통으로 둘러싸, 차폐통 중간부에 관통공(貫通孔)이 있는 차폐판을 장착하여, 차폐판 상부와 하부에 흑체공동을 구성하고, 방사온도계로 관통공을 통하여 피가열물체의 표면으로 부터의 방사에너지를 검출함과 동시에, 관통공 주위 차폐판부로부터의 방사에너지를 검출하여, 이들 검출치로부터 피가열물체 표면온도를 연산하는 것도 제안되어 있다(일 특공소61-60634호공보)

또, 방사온도계의 피가열물체로의 광로를 차폐통으로 둘러싼 후 차폐통 중간부에 관통공이 있는 차폐판을 장착하고, 차폐판 하부의 원통형공동(흑체공동) 내벽부에는 히터(heater)를 설치한 다음, 방사온도계로 관통공을 통해서 피가열물체 표면 온도를 측정하고, 히터에 흐르는 전류를 제어하여 이 측정온도와 열전대로 측정된 공통내벽부 온도가 같게 되도록 하고, 방사온도계의 지시값과 공동내벽부 온도차 및 피가열물체 방사율로부터 정해지는 보정치를 방사온도계 지시값으로 가산하여 피가열물체 표면온도를 측정하는 방법도 제안되어 있다(일 특공소57-50628호공보)

하지만, 이들 방법으로는 연소화염, 로벽으로 부터의 방사열, 로내 반사열을 받아서 공동내 온도가 변동하기 때문에 흑체공동은 완전한 흑체로 되지않아 온도보정에 한계가 생긴다. 피가열물체 표면온도와 공동내벽부 온도를 일치시키는 것도 용이하지 않다. 가열로내에 히터를 설치한 원통형공동을 설치하는 것도 구조를 복잡하게 하는 원인으로 된다.

본 발명은 가열로내 피가열물체 표면온도 측정에 있어 종래기술의 상기 문제점들을 해소하기 위한 것으로, 그 목적은 로내 반사광 입사를 방지할 수 있고, 피가열물체의 방사율이 변화하여도 그 영향을 잘 받지 않는 구조를 만들어 열전대 등에 의한 직접온도측정에 준한 보정을 필요로 하지 않고, 방사온도계만으로 피가열물체, 특히 피가열강재의 표면온도측정을 가능하게 한 가열로내 물체의 표면온도계측방법 및 장치를 제공하는 것이다.

도1은 본발명의 측정방법의 개념을 나타내는 단면도이다.

도2는 본 발명의 장치의 하나의 실예를 나타내는 단면도이다.

도3은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.

도4은 온도오차와 H/R과의 관계의 일예를 나타내는 그래프이다.

도5는 온도오차와 H/R과의 관계의 다른예를 나타내는 그래프이다.

도6은 보정식의 상수 c를 구하기 위한 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1: 차폐부재

2: 핀부재

3: 단열부재

4: 방사온도계

5: 수냉관

6: 집광부

7: 광파이버

8: 관통개구부

9: 관

10: 고정간

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 가열로내 물체의 표면온도측정방법은, 가열로내 피가열물체의 표면온도를 방사온도계로 측정하는 방법에 있어서, 그 내부에 캐비티(cavity)를 갖는 차폐부재, 상기 차폐부재의 후방에 위치되는 단열부재를 구비하고 상기 차폐부재와 단열부재를 관통하는 관통개구부를 형성시켜 상기 차폐부재를 상기 피가열물체의 표면에 대향되게 배치하여 상기 차폐부재 및 단열재를 관통하는 관통개구부를 통해 상기 피가열물체로부터의 방사에너지를 단열부재 후방에 설치된 방사온도계로 검출하여 피가열물체의 표면온도를 측정하는 것을 것을 제1의 특징으로 한다.

또, 본 발명은 그 내부에 캐비티를 갖고 피가열물체의 표면에 대항하여 설치되는 캐비티상의 차폐부재 및 상기 차폐부재 후방에 배설된 핀부재와 단열부재를 구비하고 상기 차폐부재, 핀부재와 단열부재를 관통하는 관통개구부를 형성시키고 상기 관통개구부를 통해 상기 단열부재 후방에 설치한 방사온도계로 상기 피가열물체로부터의 방사에너지를 검출하여 피가열물체의 표면온도를 측정하는 것 및 차폐부재의 캐비티가 원통형상, 원추형상 또는 반구상이고, 그 반경 R에 대한 캐비티와 피가열물체의 표면과의 간격 H의 비, 즉 H/R(R:캐비티의 하단부 반경, H:캐비티의 상단부와 피가열물체 표면과의 간격)이 2이하인 것을 제2 및 제3의 특징으로 한다.

본 발명의 가열로내 피가열물체의 표면온도측정방법의 제4의 특징은, 가열로내 피가열물체의 표면온도를 방사온도계로 측정하는 방법에 있어서, 그 내부에 캐비티를 갖는 차폐부재, 상기 차폐부재의 후방에 위치되는 한개 이상의 핀부재 및 이 핀부재의 후방에 위치되는 단열부재를 구비하고 상기 차폐부재, 핀부재 와 단열부재를 관통하는 관통개구부를 형성시켜 차폐부재의 캐비티 하단부 반경(R)에 대한 차폐부재의 캐비티 상단부와 피가열물체의 표면과의 간격(H)의 비(H/R)가 2를 초과하도록 차폐부재를 상기 피가열물체 표면에 대향되게 배치하여 상기 차폐부재, 핀부재와 단열재를 관통하는 관통개구부를 통해 상기 피가열물체로부터의 방사에너지를 단열부재 후방에 설치된 방사온도계로 검출하여 방사휘도온도(Ta-2)를 측정하는 단계;

하기 수식(7)의 T_s로서 T_a-1(H/R≤2 를 만족하는 간격 H로 배치하여 방사온도계에 의해 측정된 휘도온도) 또는 피가열물체의 표면온도 실측치를, T_a로서 상기에서 측정된 방사휘도온도(T_a-2)를, 그리고 로온 T_f의 값으로 차폐부재에 가장 근접한 핀의 온도 T₁을 대입하여 상수 c를 구하는 단계; 및

(수학식 7)

T_s= T_a- c(T_f- T_a)

(T_s: 피가열물체의 표면온도, T_a: 방사온도계에 의해 측정된 방사휘도온도, T_f: 로 온도)

상기 수식(7)의 T_a로서 상기와 같이 측정된 방사휘도온도(T_a-2)를, 상기 상수c로서 상기와 같이 구한 상수값을, 그리고 로온 T_f의 값으로 차폐부재에 가장 근접한 핀의 온도 T₁을 대입하여 피가열물체의 보정표면온도를 구하고 이 보정표면온도를 피가열 물체의 표면온도로하는 단계를 포함하여 구성되는 것이며, 제5의 특징은 피가열물체가 강재인 것에 있다.

본 발명에 의한 가열로내 물체의 표면온도측정장치는, 그 내부에 캐비티를 갖고 피가열물체 표면에 대향하여 배치된 차폐부재와, 차폐부재 후방에 위치되는 핀부재 및 이 핀부배의 후방에 위치되는 단열부재와, 단열부재후방에 배치한 방사온도계가 마련되고, 상기 차폐부재, 핀부재 및 단열부재에 관통개구를 연설(連設)하여 상기 관통개구부를 통해 피가열물체로부터의 방사에너지를 방사온도계로 검출하여, 피가열물체 표면온도를 측정하도록 한 것, 단열부재 후면부에 수냉관을 설치하여 그 수냉관내에 방사온도계의 집광부를 배치한 것, 및 방사온도계가 본체와 집광부를 광 파이버로 접속한 광파이버식 방사온도계인 것을, 각각 구성상의 제1, 제2 및 제3의 특징으로 한다.

본 발명에 있어서는, 그 내부에 캐비티를 갖는 차폐부재를 피가열물체 표면근방에 설치하는 것을 제1특징으로 하고, 차폐부재 후면에 단열부재를 배열하는 것을 제2특징으로 한다. 차폐부재는, 피가열강재 등, 피가열물체의 방사열만으로 가열되고, 보조적인 가열장치를 설치하는 것 없이 캐비티온도를 피가열물체 온도와 일치시킬 수 있다. 강재 등의 피가열물체 크기는 캐비티 크기보다 훨씬 크므로 캐비티와 피가열물체 표면과의 거리가 떨어져 있어도 캐비티로부터 피가열물체를 본입체각은 약 2π로 일정하게 된다.

따라서, 캐비티 후면을 완전하게 단열하면 캐비티 온도는 피가열물체 온도와 일치한다. 캐비티 온도가 항상 피가열물체 온도에 가까워지면 캐비티 직하에는 근사적으로 흑체공간이 형성된다. 이와 같은 조건에서는 로내 반사광은 차단되어 피가열물체의 실효적 방사사율은 1.0에 가깝게 된다. 상기 흑체 캐비티를 선단(先端)에 붙인 방사온도계로 강재 등의 피가열물체 표면온도를 측정하면 강재 종류나 강재표면의 스케일(scale) 형상이 변화하여 방사율이 변화하거나 로온이 변화하여도 피가열물체 표면온도가 정확하게 측정할 수 있다.

이하, 피가열물체를 강재로 하여 본 발명의 실시형태를 설명한다.

본 발명의 바람직한 장치구성은, 제1도와 같이, 가열로(F) 내에서 가열된 강재(S)의 표면에 대향하여 원통상의 캐비티(C)를 갖는 차폐부재(1)을 배치하고, 차폐부재(1)의 후면에 핀부재(2) 및 단열부재(3)을 붙인다. 단열부재(3)의 후면에 수냉관(5)를 붙이고, 수냉관(5)내에 방사온도계(4)와 집광부(6)을 배설한다. 7은 방사온도계(4)와 집광부(6)을 접속하는 광파이퍼이다. 차폐부재(1), 핀부재(2) 및 단열부재(3)에는 관통개구부(8)를 연결하여 형성하고, 관통개구부(8)를 통하여 피가열강재(S)로부터의 방사에너지를 방사온도계(4)로 수광하도록 한다. 수냉관(5)내에 방사온도계(4)를 수납하도록 하여도 좋고, 수냉관(5)내에 방사온도계 또는 그 집광부를 수납함으로써, 그것의 온도상승을 방지하여 보다 정확한 온도측정을 할 수 있다.

핀부재(2)는, 차폐부재(1)의 캐비티(C)의 가열원으로서 작용함과 동시에, 본발명과 같이 고온 분위기에서의 가열로, 각 부재간의 전열이 주로 방사전열에 지배되는 전열환경하에서는 양호한 열차폐효과도 있다. 차폐부재(1)과 단열부재(3)과의 사이에는 핀부재(2)를 설치하지 않고, 차폐부재(1)의 후면에 직접 단열부재(3)을 붙이는 경우에도, 본 발명의 효과는 달성할 수 있지만, 핀부재(2)의 상기 효과를 얻을 수 없기 때문에, 캐비티(C)의 온도가 강재(S)의 표면온도로 되기 어려운 경우가 있다.

캐비티 형상에 대해서는, 원통형상으로 한정되는 것 없이, 반구상, 원추상의 것도 좋다. 캐비티(C)를 형성하는 차폐부재(1)의 재질로서는, 스테인레스강, 그외 내열금속재료, 흑연, 탄화규소(SiC), 알루미늄 등의 내열성 무기재료를 적용할 수 있다. 스테인레스강을 사용하는 경우에는, 캐비티 내면이 가열에 의해 흑색으로 되므로 흑체캐비티형성에 좋은 조건이다. 단열부재 로서는 알루미나질, 마그네시아질, 질르코티아질 등 공지의 내화단열재를 적용할 수 있다.

강재(S)의 표면온도를 T_s, 로내 온도를 T_f, 캐비티(C)의 온도를 T_c, 핀부재(2)의 각 핀(2-1), (2-2), ... (2-k)의 온도를 T_i(i= 1,2, ..., k)로 하고, 캐비티의 내경을 2R, 캐비티(C)와 강재(S)의 표면과의 간격을 H로 하면, 방사전열하에서는 캐비티(C) 및 핀의 온도는, 인접한 부재의 온도로 결정되게 되어, 하기의 관계식이 성립된다.

T_i ⁴≒ (1/2)(T_i-1 ⁴+ T_i+1 ⁴) ............................ (1)

T_c= ((1/k)((k-1)T_s ⁴+ T_f ⁴))^1/4........................ (2)

(상기 식(2)에서 k는 핀 매수를 나타냄)

식 (2)식에서 알 수 있듯이, 핀 매수가 증가하면 로온에 관계없이 흑체 캐비티(C)의 온도는 강재 표면온도와 일치하게 된다. 식 (2)에 있어서 핀 매수가 증가한 경우의 T_s와 T_c의 관계를 표 1에 나타낸다. 표 1에 의하면 핀 매수가 증가해 가면, 캐비티 온도가 강재 표면온도에 가깝게 되어가는 것을 확인할 수 있다.

본 발명에 있어 핀부재를 개재(介在)함으로써, 흑체캐비티(C)는 후면측이 한층 단열되어 있어 항상 강재표면과 대향하고 있는 캐비티 내면은 강재표면과의 간격이 크게 되어도 강재표면은 충분히 넓기 때문에 항상 강재표면에만 나오는 열을 수열하게 된다. 따라서, (2)식에서도 알 수 있듯이, 캐비티 하부 직경 2R, 캐비티 상단부와 강재표면과의 간격 H 등에 영향받는 것 없이, 간격 H가 크게 되어도 캐비티 온도는 강재 표면온도로 유지되고 있는 것으로 된다.

또한, 차단부재에 핀부재 및 단열부재를 붙이기 위한 구체적인 방법으로는,예를들면, 제2도와 같이, 내열금속재료로 되는 관(9)를 차폐부재(1), 핀부재(2) 및 단열부재(3)의 중앙부에 집어 넣어 고정하는 방법, 제3도와 같이, 이들 부재에 고정간(10)을 집어 넣어 고정하는 방식 등이 있다.

도 1의 장치구성에 있어서, 강재 표면온도를 측정하는 경우, 방사온도계에 입사하는 피가열물체로부터의 방사에너지는 다음식과 같이 표현된다.

N(T_a) = ε_nN(T_s)+(1-ε_n)｛F_eN(T_c)+F_fN(T_f)｝...... (3)

F_e= 2π∫_o ^Rrρ(θ)(H²/r²+H²))dr ................ (4)

F_r= 2π∫_o ^HR²ρ(θ)(h/R²+h²))dh ................ (5)

상기 (3)-(5)식에 있어서, T_a는 방사온도계의 휘도온도, T_c는 캐비티의 온도, T_r는 로온, ε_n은 강재표면부터 수직방향의 방사율, θ는 방사 입사각, F_e는 방사온도계의 측정점과 흑체 캐비티사이의 형태계수, F_f는 측정점과 가열로간의 형태계수이며, r은 캐비티 반경방향의 변수, h는 캐비티 높이 방향의 변수이다.

상기 (3)식과 같이, 방사온도계에 입사하는 방사에너지는, 우변 제1항의 강재로부터의 직접방사광, 제2 및 제3항의 흑체캐비티 및 로내로부터의 반사광이 중첩한 량으로 되어 있다. ρ(θ)는 반사 각도 특성으로 다음식으로 근사된다.

ρ(θ) = COSⁿθ ........................... (6)

(6)식의 지수 n은 강재의 반사율 각도 특성을 나타내는 파라메터이다. n이작으면 확산반사특성이 강조되는 것으로 되고, n이 크면 경면반사특성이 강조되는 것이다.

상기 식에 준하여 온도오차(T_a- T_s)와 H/R의 관계를 구하고 이를 그래프화한 결과는 제4도 및 제5도와 같다. 제4도는 경면반사특성이 강한 강재에 대한 예이고, 제5도는 확산반사특성이 강한 예이다. 도면에 나타낸 그래프의 상부는 로온이 강재표면온도보다 높은 경우 (로온 : 1,300℃, 강재 표면온도 : 1,200℃), 하부는 로온이 강재 표면온도보다 낮은 경우 (로온 : 1,100℃, 강제 표면온도:1,200℃)이며, 방사율을 0.6, 0,8, 1.0으로 변화시켜 계산하였다.

가열로내 강재는 표면이 두꺼운 스케일(scale)로 덮혀 있고, 방사율은 0.7-0.8정도이다. 방사율이 1.0에 근접하면 방사에너지가 적어져 오차가 대폭적으로 감소한다. 반사각도특성에 관한 파라메터는 경면반사가 강한 재료로서 n=20, 확산반사가 강한 재료로서 n=4의 예를 표시한다. 경면반사가 강한 강재는 확산반사가 강한 강재보다 H 변화에 대한 온도오차는 작지만, 반사특성에 관계없이, H/R≤2 이면 온도오차가 ±10℃ 정도의 오차범위로 들어간다. 실제 가열로에서 가열한 강재의 표면온도를 제1도의 본 발명의 장치를 이용하여 H/R 값을 변화하여 측정한 결과, 제4도와 제5도에 나타낸 관계와 잘 일치하는 것을 확인할 수 있다.

상기와 같이, H/R≤ 2의 범위에서는 온도오차가 작지만, H/R＞2로 되면 제4도와 제5도에서도 알 수 있듯이, 로내반사광의 영향을 무시할 수 없게 된다.

그러나, 본 발명에 의하면, H가 증가하여도 캐비티 온도는 강재 표면온도에근접한 온도로 확보되어 흑체 조건이 유지되므로 휘도온도와 강재 표면온도와의 차는 극단적으로 크게 확대되지 않는다. 따라서, 방사온도계로 측정한 휘도온도를 로온으로 보정하므로써 강재의 표면온도를 양호한 정도로 측정할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 하기 수식(7)의 T_s로서 T_a-1( H/R≤2를 만족하는 간격 H로 배치하여 방사온도계에 의해 측정된 휘도온도) 또는 피가열물체의 표면온도 실측치를, T_a로서 H/R＞2의 조건에서 측정된 방사휘도온도(T_a-2)를, 그리고 로온 T_f의 값으로 차폐부재에 가장 근접한 핀(2-1)의 온도 T₁을 대입하여 상수 c를 구한 다음, 이어서 하기 수식(7)의 T_a로서 H/R＞2의 조건에서 측정된 방사휘도온도(T_a-2)를, 상기 상수 c로서 상기와 같이 구한 상수값을, 그리고 로온 T_f의 값으로 차폐부재에 가장 근접한 핀(2-1)의 온도 T₁을 대입하여 피가열물체의 보정표면온도를 구하므로써 강재의 표면온도를 양호한 정도로 측정할 수 있다.

(수학식 7)

T_s= T_a-c(T_f-T_a)

단, T_f＞T_s, c는 정수이다.

(T_s: 피가열물체의 표면온도, T_a: 방사온도계에 의해 측정된 방사휘도온도, T_f: 로 온도)

상기와 같이 보정하는 경우에는 온도오차(T_a-T_s)는, 특히 1.0＜H/R＜4.0 범위에서 측정오차(t_a- t_s)는 ±5.0℃ 이내로 들어오므로 H를 보다 크게 설정할 수 있게 된다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

실시예1

제2도의 장치구성으로 가열로내에서 가열된 강재(Slab) 표면온도를 측정하였다. 또한, 핀매수는 5매로 하고, H=150㎜(H/R=2.0)로 하였다. 강재 표면온도는 강재표면에 열전대를 용접하여 실측하고, 로온과 캐비티온도도 실측하였다. 이들 실측치를 방사온도계로 측정한 휘도온도와 함께 하기 표2에 나타내었다.

상기 표 2와 같이, H/R=2로 되도록 캐비티를 강재표면에 근접시켰을 경우는 실측된 강재표면온도와 방사온도계로 측정된 휘도온도와의 차(온도오차)가 적고, 우수한 측정오차를 나타내고 있다.

실시예2

실시예 1에 있어서, H=300㎜(H/R=4.0)로 하고, 실시예 1과 동일하게 측정하였다. 결과를 표3에 나타내었다.

상기(7)의 보정식을 변형하면 T_a-T_s=c(T₁-T_a)로 된다. 이식에 표3의 수식을 대입하고, 거기에다가 실측한 핀온도 T₁을 대입하여 표4와 같이, (T_a-T_s) 및 (T₁-T_a)의 값을 계산하고, 제6도에 나타낸 그래프에 따라 c의 값을 구하면 c=0.494로 된다. 이 c값을 기준하여 상기식 (7)로 휘도온도를 보정하고, 강재표면 온도의 보정치(T_a-c(T₁-T_a))를 계산하면 표 4와 같이 되며, 측정오차는 극히 적어진다.

(주) T_f≥T_s의 경우는 보정유, T_f＜Ts의 경우는 보정무

본 실시예에 있어서는 강재표면온도로서 실측치를 사용하였지만, 실측치를 사용하는 대신에 우선 캐비티를 강재표면에서 H/R≤2를 만족하는 간격 H로 배치하여 휘도온도 T_a-1을 실측하고, 이어서 캐비티를 강재 표면에서 H/R＞ 2를 만족하는 간격 H로 배치하여 다시 휘도온도 T_a-2를 측정하여, T_a-1를 강재 표면온도로서 사용하여 보정치를 구하는 것도 가능하다.

본 발명에 의하면, 가열로내에서 가열된 피가열물체, 특히 피가열강재의 표면온도를 강재종류나 방사율이 변동한 경우에도 정확하게 측정하는 것을 가능하게 하는 가열로내 물체의 표면온도 측정방법 및 장치가 제공된다. 본 발명에 의하면 가열로내에서 정지하고 있는 피가열물체 뿐만아니고, 연속소둔로내를 주행하면서 소둔처리되는 강판과 같이, 가열로내에서 이동하고 있는 피가열물체의 표면온도의 정확한 측정도 가능하다.

Claims (11)

1. 가열로내 피가열물체의 표면온도를 방사온도계로 측정하는 방법에 있어서, 그 내부에 캐비티(cavity)를 갖는 차폐부재, 상기 차폐부재의 후방에 위치되는 단열부재를 구비하고 상기 차폐부재와 단열부재를 관통하는 관통개구부를 형성시켜 차폐부재의 캐비티 하단부 반경(R)에 대한 차폐부재의 캐비티 상단부와 피가열물체의 표면과의 간격(H)의 비(H/R)가 2이하가 되도록 차폐부재를 상기 피가열물체의 표면에 대향되게 배치하여 상기 차폐부재 및 단열재를 관통하는 관통개구부를 통해 상기 피가열물체로부터의 방사에너지를 단열부재 후방에 설치된 방사온도계로 검출하여 피가열물체의 표면온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 가열로내 물체의 표면온도측정방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 차폐부재의 캐비티는 원통형상, 원추형상 및 반구상으로 이루어지는 형상그룹중에서 선택된 하나의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 가열로내 물체의 표면온도측정방법.
3. 가열로내 피가열물체의 표면온도를 방사온도계로 측정하는 방법에 있어서, 그 내부에 캐비티를 갖는 차폐부재, 상기 차폐부재의 후방에 위치되는 한개 이상의 핀부재 및 이 핀부재의 후방에 위치되는 단열부재를 구비하고 상기 차폐부재, 핀부재 와 단열부재를 관통하는 관통개구부를 형성시켜 차폐부재의 캐비티 하단부반경(R)에 대한 차폐부재의 캐비티 상단부와 피가열물체의 표면과의 간격(H)의 비(H/R)가 2를 초과하도록 차폐부재를 상기 피가열물체 표면에 대향되게 배치하여 상기 차폐부재, 핀부재와 단열재를 관통하는 관통개구부를 통해 상기 피가열물체로부터의 방사에너지를 단열부재 후방에 설치된 방사온도계로 검출하여 방사휘도온도 (T_a-2)를 측정하는 단계;

   하기 수식(7)의 T_s로서 T_a-1(H/R≤2를 만족하는 간격 H로 배치하여 방사온도계에 의해 측정된 휘도온도) 또는 피가열물체의 표면온도 실측치를, T_a로서 상기에서 측정된 방사휘도온도(T_a-2)를, 그리고 로온 T_f의 값으로 차폐부재에 가장 근접한 핀의 온도 T₁을 대입하여 상수 c를 구하는 단계; 및

   (수학식 7)

   T_s= T_a-c(T_f-T_a)

   (T_s: 피가열물체의 표면온도, T_a: 방사온도계에 의해 측정된 방사휘도온도, T_f: 로 온도)

   상기 수식(7)의 T_a로서 상기와 같이 측정된 방사휘도온도(T_a-2)를, 상기 상수 c로서 상기와 같이 구한 상수값을, 그리고 로온 T_f의 값으로 차폐부재에 가장 근접한 핀의 온도 T₁을 대입하여 피가열물체의 보정표면온도를 구하고 이 보정표면온도를 피가열물체의 표면온도로하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가열로내 물체의 표면온도측정방법.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 피가열물체는 강재인 것을 특징으로 하는 가열로내 물체의 표면온도측정방법.
5. 가열로내 피가열물체의 표면온도를 방사온도계로 측정하는 방법에 있어서, 그 내부에 캐비티를 갖는 차폐부재, 상기 차폐부재의 후방에 위치되는 한개 이상의 핀부재 및 이 핀부재의 후방에 위치되는 단열부재를 구비하고 상기 차폐부재, 핀부재 와 단열부재를 관통하는 관통개구부를 형성시켜 차폐부재의 캐비티 하단부 반경(R)에 대한 차폐부재의 캐비티 상단부와 피가열물체의 표면과의 간격(H)의 비(H/R)가 2이하가 되도록 상기 차폐부재를 상기 피가열물체 표면에 대향되게 배치하여 상기 차폐부재, 핀부재 및 단열재를 관통하는 관통개구부를 통해 상기 피가열물체로부터의 방사에너지를 단열부재 후방에 설치된 방사온도계로 검출하여 피가열물체의 표면온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 가열로내 물체의 표면온도측정방법.
6. 제3항 또는 제5항에 있어서, 상기 차폐부재의 캐비티는 원통형상, 원추형상 및 반구상으로 이루어지는 형상그룹중에서 선택된 하나의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 가열로내 물체의 표면온도측정방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 피가열물체는 강재인 것을 특징으로 하는 가열로내 물체의 표면온도측정방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 피가열물체는 강재인 것을 특징으로 하는 가열로내 물체의 표면온도측정방법.
9. 가열로내 피가열물체의 표면온도를 방사온도계로 측정하는 장치에 있어서, 그 내부에 캐비티를 갖고 피가열물체 표면에 대향하여 배치되는 차폐부재;

   상기 차폐부재 후방에 위치되는 핀부재;

   상기 핀부재의 후방에 위치되는 단열부재;

   상기 차폐부재, 핀부재 및 단열부재를 관통하는 관통개구부; 및

   상기 단열부재후방에 배치되는 방사온도계를 포함하여 상기 차폐부재, 핀부재 및 단열부재를 관통하는 관통개구부를 통해 피가열물체로부터의 방사에너지를 방사온도계로 검출하여 피가열물체 표면온도를 측정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가열로내 물체의 표면온도측정장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 단열부재는 그 후면부에 수냉관이 설치되고, 상기 수냉관내에는 방사온도계의 집광부가 배치되는 것을 특징으로 하는 가열로내 물체의 표면온도측정장치.
11. 제9항에 있어서, 상기 방사온도계는 그 본체와 집광부가 광파이버로 접속되는 광파이버식 방사온도계인 것을 특징으로 하는 가열로내 물체의 표면온도 측정장치.