JPS5913924A - 水平移動式連続加熱炉内における鋼材の表面温度測定方法およびその装置 - 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】 材の表面温度を測定する技術に関するものである。

例えば、プツシャ一式加熱炉、回転炉等、鋼材が水平に
移動される加熱炉内における鋼材の表面温度を放射温度
計により非接触にて測定する場合の問題は、炉壁からの
放射エネルギーが、加熱されている鋼材の表面によって
反射され、その輻射エネルギー（以下背向雑音と云う）
が放射温度計に入射することによる誤差である。

この背向雑音による誤差を除去する手段として、従来、
大別して遮蔽法と補正法とがある。

遮蔽法とは、第１図に示す如く、加熱炉１の天井１ａか
ら筒状遮蔽体２を垂設し、天井１ａと筒状遮蔽体２どの
貫通孔３の上端に放射温度計４を設け、炉壁１ｂからの
放射エネルギーが、加熱されている鋼材Ｓの表面により
反射して生じる背向雑音を、上記筒状遮蔽体２によって
遮蔽し、測定誤差を減少させようとするものである。

しかしながら、加熱されている鋼材Ｓと炉壁１ｂの温度
差が５００℃以上もある連続加熱炉の加熱帯入側での測
温条件下においては、背向雑音による誤差を解消するに
は、１０００闘φ以上の筒状遮蔽体２が必要な場合があ
り、これは実用上に困娃性がある。

一方、補正法とは、例えば第２図に示す如く、加熱炉１
内に、鋼材Ｓとほぼ同じ反射率を有する比較体５を設置
し、加熱炉１の天井１ａに、鋼材Ｓの位置に対向した貫
通孔３と、比較体５の位置に対向した貫通孔６とを設け
、かつ貫通孔３の上端に放射温度計４を設け、壕だ貫通
孔６の上端に放射温度計７を設け、比較体５の表面から
放射される放射エネルギーが、鋼材Ｓの表面から放射さ
れる放射エネルギーに比べ無視できるほど少なく々るよ
う比較体５を冷却して、放射温度計７に入射する放射エ
ネルギーを背向雑音のみとなし、かつ放射温度計４によ
る鋼材Ｓの表面温度の計測値を、放射温度計７による背
向雑音の計測値で補正し、正確な鋼材Ｓの表面温度を測
定しようとするものである。

しかし寿から、鋼材Ｓと比較体５の反射率の差’ｔ　０
．０１以内に納めなければ測定精度が悪く、実施が甚だ
困難である。

本発明は、かくの如き各従来方法の問題点を解決し、比
較的容易かつ正確に、水平移動式連続加熱炉内における
鋼材の表面温度を測定できるようにしたのである。

以下に本発明の実施の一例を第３図、第４図に基づき説
明する。

第３図において、］は水平移動式連続加熱炉、２は、加
熱炉１内の所定位置における鋼材Ｓの上面に下端面が対
向するよう、加熱炉１０天井１ａの貫通孔１Ｃから上下
動可能に垂設された筒状遮数体であって、この筒状遮蔽
体２０貫通孔３の上端には放射温度計４が設けられてい
る。

上記筒状遮蔽体２の上端部には、連結杆８が設けられて
おり、この連結杆８の上端には、吊り具９が設けられて
いて、加熱炉１の上方なる任意の構造物１０に設けられ
ている駆動手段、例えばエアーシリンダー１１のピスト
ンロッドｌｌａに吊り具９が連結されている。

すなわち、筒状遮蔽体２は、加熱炉１の上方なる任意の
構造物】０からエアーシリンダー１１、吊り具９、連結
杆８を介し、加熱炉１の天井１ａの貫通孔ＩＣを経て炉
内に垂設されていると共に、エアーシリンダー１１によ
って上下動される。

上記エアーシリンダー１１には、そのピストンロッドｌ
ｌａの上昇限位置と下降限位置をそれぞれ検出する検出
手段、例えば検出器１２．１３が設けられており、前記
筒状遮蔽体２の上昇限位置と下降限位置とを検出する。

なお、筒状遮蔽体２の上昇限位置と下降限位置の検出手
段としては、例えば筒状遮蔽体２の連結杆８からタッチ
レバーを突出しておき、かつ構造物１０から垂設したア
ームに検出器１２．１３を上下に設け、筒状遮蔽体２の
上昇限位置においてタッチレバーを介し検出器１２を閉
路し、筒状遮蔽体２の下降限位置においてタッチレバー
を介し検出器１３を閉路するようにしてもよい。

また前記エアーシリンダー１１のピストンロッドｉｉａ
　ｉ上下動させるタイミング、すなわち筒状遮蔽体２を
上下動させるタイミングは、鋼材Ｓを移動させる例えば
プッシャーの前進完了信号に同期させればよい。

前記筒状遮蔽体２の上端部には横方向に突出したアーム
１４が設けられており、このアーム１４の内側には筒状
遮蔽体２の外周を囲繞するシール用スカート１５が設け
られている。

このシール用スカート１５は、加熱炉１の天井１ａの貫
通孔ＩＣ位置なる天井１ａの上面に設けられているシー
ル用水槽Ｉｄ内に挿入されており、炉内ガスが外部に漏
洩しないようになっている。

なお、シール用水槽１ｄ内には、水位調整式バルブ利き
給水管によって適量の水が供給され、またシール用水槽
ｌｄ内の水は、オーバーフロー管により外部へ排出され
るようになっている。

前記シール用水槽１ｄの外周には、アーム１４の外側に
設けられている案内ローラー１６が接しており、筒状遮
蔽体２が横振れし々いよう垂直に上下動できるようにな
っている。

前記筒状遮蔽体２は、内側が二重水冷循環壁２ａ、力＼
゛ 外−面熱壁２ｂになっており、二重水冷循環壁２ａの各
上端部には給水管１７、排水管１８が設けられている。

このようにして、加熱炉１内のｍｌ　？！位置における
スキッド】９上の鋼材Ｓの上面との距離が可変される筒
状遮蔽体２を設置しだのである。

さて、鋼材Ｓに対し、筒状遮蔽体２の上昇限位置と下降
限位置とでは、筒状遮蔽体２によ・る炉壁からの背向雑
音の遮蔽率がそれぞれ異々るため、放射温度計４の出力
も変化する。

そこで、遮蔽体２が上昇限位置にあるときの温度計４の
出力をＥｌｌ　％このときの遮蔽率をＫｌ　、また遮蔽
体２が下降限位置にあるときの温度計４の出力をＥｄ、
このときの遮蔽率をＫｄとし、鋼材Ｓの表面温度をＴＳ
　、鋼材Ｓの放射率をεＳ、背向雑音をＧとすれば、Ｅ
ｌｌ　、Ｅｄは次式で表わされる。

Ｅ　ｕ−ε５Ｅ（Ｔｓ）十ＫｕＧ　　　　　−・−・・
−（］）Ｅｄ−ε５Ｅ（Ｔｓ）＋ＫｄＧ　　　　　・・
・・・・・・・（２）ただし、Ｅ（ＴＳ）は、放射率が
１０の物体の温度がＴＳのときの温度計４の出力である
。

遮蔽体２の計算遮蔽率は、鋼材Ｓの表面が完全拡散面で
あり、かつ遮蔽体２が完全吸収体で遮蔽体２からの放射
がないという条件が成立するならば、放射伝熱理論から
（３）式のように表わされる。

Ｋｏ　＝ｍ”／　（１＋ｒｒ？　）　　　　　　　　　
−−・”　（３）ただし、ｍ−１ル虫であり、■は、遮
蔽体２の下端面と鋼材Ｓの」二面との距離、Ｒは、遮蔽
体２の半径である。

しかし、現実には上記の条件が完全には満足されないの
で、真の遮蔽率にはＫ。を用いて次のように表わされる
。

Ｋ−αＫ　Ｏ・・・・・・・・・・・・・・・（４）た
だし、αは、上記条件からのズレ具合によって決まる定
数である。

（４）式の関係から、遮蔽体２の上昇限位置における遮
蔽体Ｋｕと、下降限位置における遮蔽率Ｋｄは次のよう
になる。

Ｋｕ−α・Ｋ、ｕ　　　　　　　　　　・・・・・・・
・・・・・・・・（５）Ｋｄ−α・ＫＯｄ　　　　　　
　　　　・・・・・・・・・・・・・・・（６）（５）
式を（１）式に、（６）式を（２）式にそれぞれ代入す
ると次のようになる。

Ｅｕ−ε５Ｅ（Ｔｓ）＋α・ＫＯｕ　−Ｇ　　　・・・
・・・・・・・・・・・・（７）Ｅｄ−εＢＥ（Ｔ８）
＋α・Ｋｏｄ−Ｇ　　　　・・・・・・・・・・・・・
・・（８）そして（力式ｘ抱ｄ−（８）式ＸＫｏｕから
Ｇを消去すると、Ｅ（Ｔｓ）は次のようになる。

Ｅ（ＴＳ　）＝（Ｋｏ　ｄ−Ｅト抱ｕ　・Ｅｄ　）／　
（εＳ　（Ｋｏ　ｄ−Ｋｏ　ｕ　）　）　・”（９）従
って鋼材Ｓの放射率εＳ１遮蔽体２の上昇限位置におけ
る計算遮蔽率Ｋ。Ｕ、下降限位置における計算遮蔽率■
６ｄが求められれば、遮蔽体２の上昇限位置における温
度計４の出力Ｅｕと、下降限位置における温度計４の出
力Ｅｄとから、鋼材Ｓの表面温度Ｔｓを求めることがで
きる。

なお、鋼材Ｓの放射率εＳは、オフラインにて予め求め
ておく。

また測定に当っては、遮蔽体２を水冷によって５０〜８
０℃まで冷却する。

しかして、鋼材Ｓの表面温度の測定手段の一例は、第４
図に示す如く、遮蔽体２が上昇限位置になったときの前
記検出器１２からの検出信号により、温度計４の出力Ｅ
ｕを演算器２０へ読込ませ、また遮蔽体２が下降限位置
になったときの前記検出器１３からの検出信号により、
温度計４の出力Ｅｄを演算器２０へ読込ませる。

また演算器２０は、鋼材Ｓをトラッキングしている計算
機２１から、温度計４の直下に位置している鋼材Ｓの厚
さを読込む。

さらに演算器側は、スキッド１９の上面１．９ａと遮蔽
体２の下端面との距離りから鋼材Ｓの厚さＬを減算して
、遮蔽体２の下端面と鋼材Ｓの上面との間隔Ｈから計算
遮蔽率ＫＯｕ、Ｋｏｄを算出すると共に、との計算遮蔽
率に、ｕ　、　Ｋｎｄと、高度計４の出力値１（：ｌ］
　、Ｅｄおよび演算器側に予め設定された鋼材Ｓの放射
率εＳとから、（９）式の演算を行って、鋼材Ｓの表面
温度ＴＳを出力する。

以上述べた如く、本発明は、加熱炉内の測温すべき鋼材
に対して筒状遮蔽体を上下動させ、この筒状遮蔽体の上
列限位置と下降限位置とにおける放射エネルギー測定値
および遮蔽率の相違を巧みに用いた新規の補正法であっ
て、例えば加熱帯入側においては、直径３５０ｍｍ程度
の筒状遮蔽体を、その下降限位置における下端面と鋼材
上面との間隔が３３０　ｙｎｍ程度になるよう設置して
も、背向雑音の誤差を解消でき、従って正確に、水平移
動式連続加熱炉内における鋼材の表面温度を測定できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の遮蔽法の概略図、第２図は従来の補正法
の一例を示す概略図、第３図は本発明の実施の一例を示
す概略図、第４図は演算のブロック図である。 （１１） 第１図 第２図 （１２）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱炉内のスギラド上を水平移動される鋼材の所
   定位置において、」二端に放射温度計を有する筒状遮蔽
   体を上下動操作し、との筒状遮蔽体の上昇限位置と下降
   限位置とにおける筒状遮蔽体を介する鋼材からの放射エ
   ネルギーをそれぞれ測定すると共に、筒状遮蔽体の上昇
   限位置と下降限位置とにおける筒状遮蔽体による炉壁か
   らの輻射エネルギーの遮蔽率をそれぞれ計算し、この各
   遮蔽率計算値と前記各放射エネルギー測定値とから鋼材
   の表面温度を求めることを特徴とする水平移動式連続加
   熱炉内における鋼材の表面温度測定方法。
2. （２）加熱炉内の所定位置の鋼材上面に下端面が対向す
   るよう加熱炉天井の貫通孔から上下動可能に垂設された
   、上端に放射温度計を有する筒状遮蔽体と、この筒状遮
   蔽体を上下動させる駆動手段と、筒状遮蔽体の上昇限位
   置を検出する上昇限位置検出手段と、筒状遮蔽体の下降
   限位置を検出する下降限位置検出手段と、筒状遮蔽体の
   上昇限位置検出信号および下降限位置検出信号によって
   、筒状遮蔽体を介し放射温度計により測定された鋼材か
   らの放射エネルギーの各測定値を読込むと共に、筒状遮
   蔽体による炉壁からの輻射エネルギーの各遮蔽率を計算
   し、かつこの各遮蔽率計算値および各放射エネルギー測
   定値により鋼材の表面温度を演算する演算手段とから成
   る水平移動式連続加熱炉内における鋼材の表面温度測定
   装置。