JPH06117939A - 炉内幅方向板温計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定位置の走査が可能で、故障が生じにく
く、６００℃以下の比較的低い温度も測定でき、しかも
安価で利用しうる板温計を提供する。 【構成】 炉の部分の外側に放射温度計３５（検出ユニ
ット３０内）を設置して炉内の鋼帯１の温度をシ−ルガ
ラス４０を介して直接測定する。放射温度計は駆動ユニ
ット２０の軸に固定して炉上に支持する。駆動ユニット
を駆動して放射温度計自体を揺動させ、検出軸を鋼帯の
幅方向に走査する。通常は放射温度計の検出軸を鋼帯の
中央に固定し、スイッチPB1がオンした時に走査を行な
う。走査範囲は±４５度以内とする。炉内周壁に沿って
水冷用配管を設置し、シ−ルガラスの内面にＮ₂パ−ジ
を実施する。放射温度計と駆動ユニットには水冷機構と
エアパ−ジ機構を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、比較的高温の炉内でス
トリップの温度を測定する板温計に関し、特に測定位置
をストリップの幅方向に走査可能な板温計に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にストリップ、即ち鋼帯の焼鈍炉を
持つ連続処理設備においては、加熱，冷却等の用途に応
じた炉が連続的に結合されて配置されており、各炉出側
のストリップの実際の温度を測定しその測定結果を制御
系にフィ−ドバックし製品の品質を維持している。

【０００３】また、この種の製造ラインにおいては、通
常操業中はストリップの中央部の温度測定だけで足りる
が、炉によっては操業開始時，停止後の操業再開時，あ
るいは定期的に、幅方向の温度分布や鋼板エッジ部の過
加熱等も測定する必要があるので、使用する温度計には
板幅方向に対する走査機能が不可欠である。

【０００４】走査可能な温度計としては、従来より、測
定器の検出方向に機械的に高速で回転する多面ミラ−を
設置して測定方向を走査するようにしたものや、電子的
に走査するＣＣＤリニアアレイセンサが知られている。
しかしながら、前者は多面ミラ−とその駆動機構が機械
的に常時高速で動くので、長期的にみると故障が生じ易
い。故障が生じると操業を停止せざるを得ない。また後
者においては、実用化されているシリコンの素子では、
６００℃以下の温度測定が不可能であるため、連続焼鈍
炉のようにそれより低い温度も測定範囲に含まれる用途
では利用できない。また両者ともに、非常に高価であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明は、測定
位置の走査が可能で、故障が生じにくく、６００℃以下
の比較的低い温度も測定でき、しかも安価で利用しうる
炉内板温計を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の幅方向板温計は、炉部に設置された支持部
材（１０）；該支持部材上に設けられた駆動機構（２
０）；該駆動機構の駆動軸に直結され、その検出軸が炉
内の被測定物に向けられた放射温度計（３５）；前記炉
に設けられた開口部を覆い、温度測定波長の波を透過す
る特性を有するシ−ルガラス（４０）；温度測定位置の
走査を指示するスイッチ手段（PB1）；及び初期状態も
しくは停止指示時は前記駆動機構を制御して前記放射温
度計の検出軸を被測定物の幅方向のほぼ中央の基準位置
に位置決めし、前記スイッチ手段の指示があるとそれに
応答して前記駆動機構を制御し、前記基準位置に対し±
４５度以内の所定角度範囲で前記放射温度計を動かして
その検出軸を被測定物の幅方向に走査する位置決め制御
手段（６０）；を備える。

【０００７】なお上記括弧内に示した符号は、後述する
実施例中の対応する要素の符号を参考までに示したもの
であるが、本発明の各構成要素は実施例中の具体的な要
素のみに限定されるものではない。

【０００８】

【作用】本発明によれば、炉の外側に設置した放射温度
計の検出軸が、シ−ルガラスを介して炉内の被測定物
（ストリップ等）と対向しているので、炉内の被測定物
の温度を直接測定することができる。通常は、放射温度
計の検出軸は被測定物の幅方向中央部を向いているが、
スイッチ手段を操作することによって、検出軸を走査さ
せることができる。即ち、放射温度計は駆動機構の駆動
軸に直結されているので、駆動機構を動かすことによっ
て、その駆動軸を中心として放射温度計自体を揺動さ
せ、検出軸の方向を被測定物の幅方向に動かすことがで
きる。この種の駆動機構は構造が単純であり、また本発
明では必要な時のみ、即ちスイッチ手段によって走査を
指示している時だけ機構部が動くので、実際の操業にお
いては機構部が作動する時間の割合いが非常に小さく、
長期的に使用しても故障が生じる確率は非常に小さい。
また、走査範囲を大きくすると、反射などの影響により
測定誤差が大きくなるが、本発明では±４５度以内に走
査範囲を制限しているので誤差の増大を防止しうる。

【０００９】

【実施例】一例として、連続焼鈍炉内部の、板温計２が
設置された部分を拡大して図５に示し、図５のＩＶ−Ｉ
Ｖ線断面を図４に示す。図４及び図５を参照して説明す
る。炉３を構成する上側の部材３ｂ上に、ブラケット１
０が設置されており、該ブラケット１０の中央部に、駆
動ユニット２０が固定されている。放射温度計を内蔵し
た検出ユニット３０のハウジングは、駆動ユニット２０
の駆動軸２１と直結されており、該駆動軸２１によって
支持されている。従って、駆動ユニット２０を駆動して
駆動軸２１が回転すると、それに伴なって検出ユニット
３０自体が軸２１を中心として回転方向に動く。駆動ユ
ニット２０の駆動軸２１の回動範囲、即ち検出ユニット
３０の走査範囲は、基準方向に対して約±３４度に設定
してあり、走査方向は鋼帯１の幅方向に設定し、基準方
向は、検出ユニット３０の検出軸が炉３内の鋼帯１の幅
方向の中央部に向く方向に設定してある。

【００１０】炉３上部の検出ユニット３０と対向する部
分には開口部３ｃを形成してあるが、シ−ルガラス４０
を設けて該開口部３ｃを閉塞してある。従って、検出ユ
ニット３０は、シ−ルガラス４０を介して炉３内の鋼帯
１と対向している。シ−ルガラス４０の少し下側の側方
に設けた配管４Ａ及び４Ｂには、窒素ガス（Ｎ₂）が外
部から供給される。該配管４Ａ及び４Ｂに設けた小孔
（図示せず）から吹出す窒素ガスが、シ−ルガラス４０
の面に当たり、塵，埃等のガラス面への付着を防止する
とともに温度検出方向の雰囲気を清浄に保ち、良好な温
度測定環境を維持する。また、検出ユニット３０が設置
された部分の炉３の周壁（３ａ，３ｂ，３ｄ）に沿って
配置された多数の配管（５ａ，５ｂ：一部分のみ図示）
には、それぞれ冷却水が通るようになっている。即ち、
鋼帯１の温度を正確に測定するには、検出ユニット３０
に鋼帯１から出た放射エネルギ−のみを入射させる必要
があり、比較的温度の高い炉壁から放射されて鋼帯１の
表面で反射したエネルギ−が検出ユニット３０に入射す
ると大きな誤差を生じる原因になる。そこで、配管に水
を通して炉壁に沿う部分の温度を下げることによって、
周辺部分から鋼帯１に入射する放射エネルギ−（即ちノ
イズ）を低減している。

【００１１】駆動ユニット２０と検出ユニット３０を組
合せた組体の正面図，平面図及び右側面図を、それぞれ
図１，図２及び図３に示す。各図を参照して説明する。
駆動ユニット２０と検出ユニット３０には、それぞれ水
冷機構とエアパ−ジ機構が設けられている。冷却水は、
駆動ユニット２０の入口２２から入って出口２３に抜け
た後、検出ユニット３０の入口３１から入って出口３２
に抜け、更に排出口１２から排出される。またパ−ジ用
エアは、入口１１から入って駆動ユニット２０に供給さ
れ、同時にバルブ１３を通って検出ユニット３０の入口
３３に供給される。互いに接続される出口と入口は、検
出ユニット３０が動くように可撓性のホ−スを介して接
続される。

【００１２】駆動ユニット２０のハウジングの内部に
は、水冷機構及びエアパ−ジ機構の他に、電気モ−タ，
駆動機構及び駆動制御回路が内蔵されている。また検出
ユニット３０のハウジングの内部には、水冷機構及びエ
アパ−ジ機構の他に、放射温度計３５が設置されてい
る。この実施例で採用した放射温度計は、チノ−社製の
モデルＩＲ−ＡＰであり、検出素子として、ＰｂＳ又は
Ｇｅを使用している。測定波長は、ＰｂＳを用いたもの
が２μｍ、Ｇｅを用いたものが１．６μｍである。測定
可能温度範囲は、ＰｂＳを用いたものが２００〜６００
℃であり、Ｇｅを用いたものが３００〜８００℃であ
る。

【００１３】この実施例では、放射温度計３５はシ−ル
ガラス４０を介して炉３内部の鋼帯１の温度を測定する
ので、シ−ルガラス４０が測定に悪影響を及ぼさないよ
うにする必要がある。そこでこの実施例では、小倉硝子
社製のネオセラムをシ−ルガラス４０の材質として用い
ている。このガラスは、測定波長帯の透過率が良好であ
り、耐熱性も充分である。なお、バイコ−ルやクオ−ツ
など、他の材質のガラスでも代用しうる。

【００１４】駆動ユニット２０に設けられた電気モ−タ
６１とそれを制御する電気回路６０の構成を図６に示
す。電気モ−タ６１を駆動することによって、駆動軸２
１が回動し、検出ユニット３０が位置決めされる。図６
において、ＮＦＢは電源スイッチ、Ｌ１及びＬ２はパイ
ロットランプ、ＰＢ１は走査開始スイッチ、ＰＢ２は走
査停止スイッチ、Ｘ１〜Ｘ７はリレ−、ＣＬＳ，ＳＬＳ
及びＯＬＳはリミットスイッチ、６２はポテンショメ−
タである。

【００１５】ポテンショメ−タ６２の摺動子は、電気モ
−タ６１の駆動軸に連結されており、走査位置に応じた
電気信号を出力する。リミットスイッチＣＬＳ，ＳＬＳ
及びＯＬＳは、駆動機構と係合可能な状態で各々設置さ
れており、図６中に示すように、ＳＬＳは目標走査範囲
の右端より右側でオンそれ以外ではオフになり、ＯＬＳ
は目標走査範囲の左端より左側でオフそれ以外ではオン
になり、ＣＬＳは走査中央位置、即ち基準位置の右側で
オン左側でオフになる。

【００１６】図６を参照して動作を説明する。電源スイ
ッチＮＦＢをオンにした後、走査開始スイッチＰＢ１を
オンすると電気モ−タ６１の駆動、即ち温度測定位置の
走査（検出ユニット３０の揺動）が開始され、走査停止
スイッチＰＢ２をオンすると走査位置が中央の停止位置
に達した時に走査が停止する。即ち、ＰＢ１をオンする
と、ランプＬ１が点灯するとともに、リレ−Ｘ２が通電
され、その接点Ｘ２ａが閉になってＸ２が自己保持され
る。この場合、接点Ｘ２ｂが閉になるので、リレ−Ｘ７
の接点Ｘ７ａ及びＸ７ｂの状態に応じて電気モ−タ６１
が正転又は逆転するように通電される。Ｘ７がオフの場
合、常閉接点Ｘ７ｂが閉になり、モ−タ６１が正転し、
検出ユニットは右側（＋側）に動く。走査位置が右端位
置、即ち目標走査範囲の右端に達すると、スイッチＳＬ
Ｓ及びＯＬＳがオンになるので、リレ−Ｘ７がオンし、
常開接点Ｘ７ａが閉、常閉接点Ｘ７ｂが開になり、モ−
タ６１の駆動方向が逆転になり、検出ユニットの走査方
向は左側（−側）に変わる。走査位置が左端、即ち目標
走査範囲の左端まで進むと、スイッチＳＬＳ及びＯＬＳ
がオフになるので、リレ−Ｘ７がオフし、常閉接点Ｘ７
ｂが閉、常開接点Ｘ７ａが開になり、モ−タ６１の駆動
方向が正転になり、検出ユニットの走査方向は再び右側
（＋側）に変わる。以後、この動作を繰り返すので、検
出ユニットの検出位置は、鋼帯１の幅方向に繰り返し往
復走査される。

【００１７】走査している時に走査停止スイッチＰＢ２
をオンすると、ランプＬ２が点灯するとともに、常閉接
点Ｘ５ａを介してリレ−Ｘ３が通電され、その接点Ｘ３
ａが閉になってＸ２が自己保持される。また常閉接点Ｘ
３ｂが開になるので、リレ−Ｘ２の自己保持は解除さ
れ、Ｘ２はオフになる。更に、接点Ｘ３ｃ及びＸ５ｂと
接点Ｘ７ａ又はＸ７ｂを介して電気モ−タ６１が通電さ
れ、リレ−Ｘ７の状態に応じて電気モ−タ６１の駆動方
向が決定される。走査位置が右端に達しスイッチＳＬ
Ｓ，ＯＬＳ及びＣＬＳの全てが閉になるか、又は接点Ｘ
７ｃが閉の時（左方向走査中）にＣＬＳがオンである
（走査位置が中央より右側にある）と、リレ−Ｘ６，Ｘ
７が同時にオンし、接点Ｘ３ｄ，Ｘ６ａ，Ｘ７ｄを介し
てリレ−Ｘ４が通電され、これによって接点Ｘ２ｃ，Ｘ
４ａを介してＸ４に電流が流れＸ４が自己保持される。
そして、走査位置が中央位置に達すると、スイッチＣＬ
Ｓがオフに切換わり、リレ−Ｘ６がオフになるので、そ
れによって接点Ｘ２ｄ，Ｘ４ｂ，Ｘ６ｂを介してリレ−
Ｘ５が通電され、Ｘ５がオンする。Ｘ５がオンすると接
点Ｘ５ｂが開き、電気モ−タ６１への通電が遮断され、
走査が停止する。また接点Ｘ５ａが開くので、リレ−Ｘ
３の通電が遮断されＸ３の自己保持は解除される。つま
り、検出ユニット３０は走査位置の中央に位置決めされ
る。この制御回路には、検出ユニットが走査中か否かを
示す信号を出力する端子、及び検出ユニットの走査位置
を示す信号を出力する端子が備わっている。

【００１８】

【発明の効果】以上のとおり本発明によれば、炉の外側
に設置した放射温度計の検出軸が、シ−ルガラスを介し
て炉内の被測定物（ストリップ等）と対向しているの
で、炉内の被測定物の温度を直接測定することができ
る。通常は、放射温度計の検出軸は被測定物の幅方向中
央部を向いているが、スイッチ手段を操作することによ
って、検出軸を走査させることができる。放射温度計は
駆動機構の駆動軸に直結されているので、駆動機構を動
かすことによって、その駆動軸を中心として放射温度計
自体を揺動させ、検出軸の方向を被測定物の幅方向に動
かすことができる。この駆動機構は構造が単純であり、
また本発明では必要な時のみ、即ちスイッチ手段によっ
て走査を指示している時だけ機構部が動くので、実際の
操業においては機構部が作動する時間の割合いが非常に
小さく、長期的に使用しても故障が生じる確率は非常に
小さい。また、走査範囲を大きくすると、反射などの影
響により測定誤差が大きくなるが、本発明では±４５度
以内に走査範囲を制限しているので誤差の増大を防止し
うる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 駆動ユニットと検出ユニットを示す正面図で
ある。

【図２】 駆動ユニットと検出ユニットを示す平面図で
ある。

【図３】 駆動ユニットと検出ユニットを示す右側面図
である。

【図４】 図５のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

【図５】 板温計設置部分を拡大して示す拡大正面図で
ある。

【図６】 駆動ユニットの電気回路を示す回路図であ
る。

【符号の説明】

１：鋼帯 ２：板温計 ３：
炉 ４Ａ，４Ｂ：配管 ５ａ，５ｂ：配管 ３ｃ：開口部 １０：ブラケット １１，２２，３３：入口 １２：排出口 １３：バルブ ２０：駆動ユニット ２３，３２：出口 ２１：駆動軸 ３０：検出ユニット ３５：放射温度計 ４０：シ−ルガラス ６１：電気モ−タ ６２：ポテンショメ−タ ＣＬＳ，ＳＬＳ，ＯＬＳ：リミットスイッチ ＮＦＢ：電源スイッチ ＰＢ１：走査開始スイ
ッチ ＰＢ２：走査停止スイッチ Ｘ１〜Ｘ７：リレ−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉部に設置された支持部材；該支持部材
   上に設けられた駆動機構；該駆動機構の駆動軸に直結さ
   れ、その検出軸が炉内の被測定物に向けられた放射温度
   計；前記炉に設けられた開口部を覆い、温度測定波長の
   波を透過する特性を有するシ−ルガラス；温度測定位置
   の走査を指示するスイッチ手段；及び初期状態もしくは
   停止指示時は前記駆動機構を制御して前記放射温度計の
   検出軸を被測定物の幅方向のほぼ中央の基準位置に位置
   決めし、前記スイッチ手段の指示があるとそれに応答し
   て前記駆動機構を制御し、前記基準位置に対し±４５度
   以内の所定角度範囲で前記放射温度計を動かしてその検
   出軸を被測定物の幅方向に走査する位置決め制御手段；
   を備える炉内幅方向板温計。