JPS6019444B2 - 加熱炉内材料の温度測定方法 - Google Patents
加熱炉内材料の温度測定方法Info
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- JPS6019444B2 JPS6019444B2 JP53096919A JP9691978A JPS6019444B2 JP S6019444 B2 JPS6019444 B2 JP S6019444B2 JP 53096919 A JP53096919 A JP 53096919A JP 9691978 A JP9691978 A JP 9691978A JP S6019444 B2 JPS6019444 B2 JP S6019444B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は加熱炉内において加熱されている鋼材等の材料
を放射温度計を用いて測定する方法に関し、更に詳述す
れば放射温度計のシールド部材の仕様及び側温対象と放
射温度計との位置関係が所定の条件を充足するようにし
て高精度の測定を可能とする温度測定方法を提案したも
のである。
を放射温度計を用いて測定する方法に関し、更に詳述す
れば放射温度計のシールド部材の仕様及び側温対象と放
射温度計との位置関係が所定の条件を充足するようにし
て高精度の測定を可能とする温度測定方法を提案したも
のである。
加熱炉内の鋼材の温度管理は、従前は鋼材を十分に加熱
しさえすればよいとの愛息点から炉温の管理、すなわち
側温の制御が行われていた。ところが近時電子計算機制
御を加熱炉にも適用しようとする試みがなされる一方、
鋼材を徒らに過熱させないことによりその品質を高め、
且つ省エネルギを促進せんとする趨勢にあるため、炉内
鋼材自体の温度を管理する必要が生じてきた。鋼材の温
度を測定するためには、サンプル測定では熱電対等接触
型の温度計を使用し得るものの、実製品については非接
触型の温度計を使用せざるを得ず、一般には、榎Ｕ溢対
象が発する赤外放射ェネルギを捉えてその表面温度を測
定する、いわゆる放射温度計を用いての柵温が試みられ
ている。ところが炉内鋼材の損。温については炉壁温度
の影響という問題がある。すなわち放射温度計を鋼材表
面温度を側定すべく配したとしても、鋼材より高温にあ
る炉壁から発せられた赤外放射ネルギが放射温度計の検
出部（赤外放射ヱネルギを感知して温度情報を有する電
気信号に変換する部分であり、一般にＳｉセルなどの赤
外線検出素子を用いてなる）に達し、実温度より高い測
定値が得られることになる。更に加熱炉がウオーキング
ビーム炉、ウオーキングハース炉である場合は鋼材が炉
内を移動する間、断続的に上昇、下降を操に返すので、
鋼材上方に配設される放射温度計と鋼材との離隔寸法は
、鋼材が上昇位置にある場合と下降位置にある場合とで
異り、夫々の場合において炉壁温度の影響が異ることに
なる。また炉癖温度は操業条件により変動し、要するに
測定データに適当な補正を施して鋼材の表面温度を求め
んとするような寸法は実用的ではない。従って実際には
放射温度計の赤外放射ェネルギ入射口周縁にシールド部
材を設け、炉壁から入射されるェネルギを抑制すること
としている。このシールド部材が大きければ大きい程、
また前記入射口及びシールド部材を鋼材に近づければ近
づける程炉壁温度の影響を少なからしめて測定精度を高
め得るが、物理的に実用上の制約がある。加熱炉内鋼材
の温度測定技術には叙上の如き事情が存在するので、測
定はしたものの測定精度が奈辺に在るのかが不明であり
、逆に所望の測定精度で洩り溢するにはどのような測定
をすればよいかが不明であり、その解明が待たれていた
。
しさえすればよいとの愛息点から炉温の管理、すなわち
側温の制御が行われていた。ところが近時電子計算機制
御を加熱炉にも適用しようとする試みがなされる一方、
鋼材を徒らに過熱させないことによりその品質を高め、
且つ省エネルギを促進せんとする趨勢にあるため、炉内
鋼材自体の温度を管理する必要が生じてきた。鋼材の温
度を測定するためには、サンプル測定では熱電対等接触
型の温度計を使用し得るものの、実製品については非接
触型の温度計を使用せざるを得ず、一般には、榎Ｕ溢対
象が発する赤外放射ェネルギを捉えてその表面温度を測
定する、いわゆる放射温度計を用いての柵温が試みられ
ている。ところが炉内鋼材の損。温については炉壁温度
の影響という問題がある。すなわち放射温度計を鋼材表
面温度を側定すべく配したとしても、鋼材より高温にあ
る炉壁から発せられた赤外放射ネルギが放射温度計の検
出部（赤外放射ヱネルギを感知して温度情報を有する電
気信号に変換する部分であり、一般にＳｉセルなどの赤
外線検出素子を用いてなる）に達し、実温度より高い測
定値が得られることになる。更に加熱炉がウオーキング
ビーム炉、ウオーキングハース炉である場合は鋼材が炉
内を移動する間、断続的に上昇、下降を操に返すので、
鋼材上方に配設される放射温度計と鋼材との離隔寸法は
、鋼材が上昇位置にある場合と下降位置にある場合とで
異り、夫々の場合において炉壁温度の影響が異ることに
なる。また炉癖温度は操業条件により変動し、要するに
測定データに適当な補正を施して鋼材の表面温度を求め
んとするような寸法は実用的ではない。従って実際には
放射温度計の赤外放射ェネルギ入射口周縁にシールド部
材を設け、炉壁から入射されるェネルギを抑制すること
としている。このシールド部材が大きければ大きい程、
また前記入射口及びシールド部材を鋼材に近づければ近
づける程炉壁温度の影響を少なからしめて測定精度を高
め得るが、物理的に実用上の制約がある。加熱炉内鋼材
の温度測定技術には叙上の如き事情が存在するので、測
定はしたものの測定精度が奈辺に在るのかが不明であり
、逆に所望の測定精度で洩り溢するにはどのような測定
をすればよいかが不明であり、その解明が待たれていた
。
本発明は斯かる背景の下になされたものであって、前記
シールド部材の仕様と、核シールド部材及び側温対象た
る鋼材の離隔寸法とを一定の条件を充足するように定め
て所望測定精度を得ることを可能とする加熱炉内村料の
温度測定方法を提案するものである。
シールド部材の仕様と、核シールド部材及び側温対象た
る鋼材の離隔寸法とを一定の条件を充足するように定め
て所望測定精度を得ることを可能とする加熱炉内村料の
温度測定方法を提案するものである。
以下図面に基き本発明を具体的に説明する。
第１図は放射温度計の配置を示した図面であって、１は
炉壁の天井部分、２は側溢対象の鋼材を示している。放
射温度計は炉壁１の上方に配設された検出部３と、適宜
位置に配され、これに連なるメータ又はデータ出力部等
（図示せず）とからなり、検出部３は水冷ジャケット４
に格納されている。５はキャスタプルよりなる円筒状の
シールド部材、６はこのシールド部材５の冷却水を通流
させる円筒状の冷却筒体であって、両者は冷却筒体６の
外周及び下端部内周にキャスタブルを被看するようにし
てシールド部材５を形成して一体構造としている。
炉壁の天井部分、２は側溢対象の鋼材を示している。放
射温度計は炉壁１の上方に配設された検出部３と、適宜
位置に配され、これに連なるメータ又はデータ出力部等
（図示せず）とからなり、検出部３は水冷ジャケット４
に格納されている。５はキャスタプルよりなる円筒状の
シールド部材、６はこのシールド部材５の冷却水を通流
させる円筒状の冷却筒体であって、両者は冷却筒体６の
外周及び下端部内周にキャスタブルを被看するようにし
てシールド部材５を形成して一体構造としている。
そして炉壁１に開設した挿入孔ｌａ内に、シールド部材
５が鉛直となるように、このシールド部材５を挿入し、
シールド部材５の下端を鋼材２に臨ませるようにしてい
る。鋼材２の表面から発せられた赤外放射ェネルギはシ
ールド部材５の下端関口から冷却筒体６内に入って検出
部３に達し、この検出部３で電気信号に変換され、鋼材
２の表面温度が測定されるようになっているのであるが
、シールド部材６の下端面と鋼材２との間には寸法ｄの
間隔を有しているので、炉壁１の天井部分又は図示しな
い側壁部分から発せられた赤外放射ェネルギも直接又は
間接的にシールド部材５の下端開口から冷却筒体６内に
侵入し、測定誤差の生じる原因となるのである。
５が鉛直となるように、このシールド部材５を挿入し、
シールド部材５の下端を鋼材２に臨ませるようにしてい
る。鋼材２の表面から発せられた赤外放射ェネルギはシ
ールド部材５の下端関口から冷却筒体６内に入って検出
部３に達し、この検出部３で電気信号に変換され、鋼材
２の表面温度が測定されるようになっているのであるが
、シールド部材６の下端面と鋼材２との間には寸法ｄの
間隔を有しているので、炉壁１の天井部分又は図示しな
い側壁部分から発せられた赤外放射ェネルギも直接又は
間接的にシールド部材５の下端開口から冷却筒体６内に
侵入し、測定誤差の生じる原因となるのである。
而して本発明に係る温度測定方法は、鋼材２等の加熱炉
内村料の温度を測定精度ａを満足させて測定するために
、シールド部村５の外周半径Ｒと、核シールド部村５及
び鋼材２の離隔寸法ｄとの関係を下記【１’式の条件を
充足させて測定することを特徴とする。
内村料の温度を測定精度ａを満足させて測定するために
、シールド部村５の外周半径Ｒと、核シールド部村５及
び鋼材２の離隔寸法ｄとの関係を下記【１’式の条件を
充足させて測定することを特徴とする。
真≦ ・ −・‐‐‐（１）
〔「ａヅ畔）ｎ・科ｑ２
但し、ｎ：放射温度計の検出部の特性により定まる定数
Ｔｓ：材料の温度（Ｋ）Ｔｗ：加熱炉の炉墜温度（Ｋ） ご：材料表面の放射率 次に｛１１式の導出過程を示す。
Ｔｓ：材料の温度（Ｋ）Ｔｗ：加熱炉の炉墜温度（Ｋ） ご：材料表面の放射率 次に｛１１式の導出過程を示す。
今第２図に示す如く検出部３の位置から鋼材２に向けて
光量１の光を投射する場合を考える。表面に酸化物を有
する鋼材２の反射特性は比較的高い拡散性を有している
ので、シールド部材５を黒体と見倣すとシールド部材５
の外方へ拡散する光量１′と前記１との間には公知の下
記‘２｝式が成立する。子（・−ご）（・−フ寺南）＝
日 …■ 但し、ご：鋼材２表面の放射率 Ｋ；ｄ／Ｒ すなわち投射光量の日（日＜１）倍が外方へ拡散してい
くことになる。
光量１の光を投射する場合を考える。表面に酸化物を有
する鋼材２の反射特性は比較的高い拡散性を有している
ので、シールド部材５を黒体と見倣すとシールド部材５
の外方へ拡散する光量１′と前記１との間には公知の下
記‘２｝式が成立する。子（・−ご）（・−フ寺南）＝
日 …■ 但し、ご：鋼材２表面の放射率 Ｋ；ｄ／Ｒ すなわち投射光量の日（日＜１）倍が外方へ拡散してい
くことになる。
従って逆に炉壁１から検出部３に達する放射ェネルギは
シールド部材５の効果によりＨ倍になる。さて炉壁等か
らの反射による誤差を考慮した測定精度をａとする、す
なわち鋼材温度（絶対温度）のａの割合で反射光量が測
定されるときは、炉墜１からの反射光量と鋼材２からの
放射光量との比Ｇと測定精度ａ（ａ《１）との関係は下
記｛３１式で与えられる。
シールド部材５の効果によりＨ倍になる。さて炉壁等か
らの反射による誤差を考慮した測定精度をａとする、す
なわち鋼材温度（絶対温度）のａの割合で反射光量が測
定されるときは、炉墜１からの反射光量と鋼材２からの
放射光量との比Ｇと測定精度ａ（ａ《１）との関係は下
記｛３１式で与えられる。
Ｇ＝ｎＳ＋ａＴＳ）ｎ・ど一ごｒＳｎ≠ａｎ …
｛３，ＴＳｎ・ご但し、Ｔｓ：鋼材温度（Ｋ） ｎ：検出部３の特性で定まる定数 ところで炉墜温度Ｔｗ（Ｋ）は鋼材温度Ｔｓ（Ｋ）より
△Ｔｄｅｇ高いとすると、炉壁１の放射ェネルギが鋼材
２で反射して検出部３に入射する光量１″は、炉墜１を
黒体と見倣す場合は下記【４｝式で与えられる。
｛３，ＴＳｎ・ご但し、Ｔｓ：鋼材温度（Ｋ） ｎ：検出部３の特性で定まる定数 ところで炉墜温度Ｔｗ（Ｋ）は鋼材温度Ｔｓ（Ｋ）より
△Ｔｄｅｇ高いとすると、炉壁１の放射ェネルギが鋼材
２で反射して検出部３に入射する光量１″は、炉墜１を
黒体と見倣す場合は下記【４｝式で与えられる。
ｒ＝ｂ．（Ｔｓ＋△Ｔ）ｎ×日 …【４１但し
、ｂ：温度計による定数従って測定精度ａを満足させる
、すなわち測定精度をａ以下とするには｛３’式の関係
からｂ・（ＴＳ＋△ＴｒＸＨミＧ≠ａｎ “
‐【５１ｂ・ＴＳｎ・どが成立する。
、ｂ：温度計による定数従って測定精度ａを満足させる
、すなわち測定精度をａ以下とするには｛３’式の関係
からｂ・（ＴＳ＋△ＴｒＸＨミＧ≠ａｎ “
‐【５１ｂ・ＴＳｎ・どが成立する。
上記｛５｝式は下記■式の如く書き直され、この不等式
をＴｗ＝Ｔｓ＋△Ｔとしてｋ＝ｄ／Ｒについて解くと前
掲｛１１式が得られることになる。ａｎ（・十帯）ｎＸ
÷Ｘ（１‐戸声２．．着）而して本発明は前掲‘１｝式
及び上述のその導出過程における鋼材温度Ｔｓの取扱い
により２通りの意味を有することになる。
をＴｗ＝Ｔｓ＋△Ｔとしてｋ＝ｄ／Ｒについて解くと前
掲｛１１式が得られることになる。ａｎ（・十帯）ｎＸ
÷Ｘ（１‐戸声２．．着）而して本発明は前掲‘１｝式
及び上述のその導出過程における鋼材温度Ｔｓの取扱い
により２通りの意味を有することになる。
すなわち所望の測定精度ａを満足させるためにシールド
部材５の外周半径Ｒ及び／又はシールド部材５と鋼材２
との離隔寸法ｄの決定をするためには鋼材温度Ｔｓを既
知のデータ又は操業条件等から予測した値として取扱う
必要がある。次に本発明の妥当性を証明するためにウオ
ーキングハース炉における測定例を示す。
部材５の外周半径Ｒ及び／又はシールド部材５と鋼材２
との離隔寸法ｄの決定をするためには鋼材温度Ｔｓを既
知のデータ又は操業条件等から予測した値として取扱う
必要がある。次に本発明の妥当性を証明するためにウオ
ーキングハース炉における測定例を示す。
測定例 １
炉壁温度Ｔｗ：９５０ｏｏ 鋼材の予測温度Ｔｓ：９０
００○ｎ：１３ ご：。
００○ｎ：１３ ご：。
・８とし、測定精度ａを１％以下とすべ〈ｄ／Ｒを１．
０２７（鋼材が上昇位置にあるとき）とし、又はａを１
．９％以下とすべ〈ｄノＲを２．０６７（鋼材が下降位
置にあるとき）となるようにシールド部材の外周半径Ｒ
及びその取付位置を定めた。
０２７（鋼材が上昇位置にあるとき）とし、又はａを１
．９％以下とすべ〈ｄノＲを２．０６７（鋼材が下降位
置にあるとき）となるようにシールド部材の外周半径Ｒ
及びその取付位置を定めた。
その結果放射温度計の測定値は鋼材が上昇位置にあると
きには９１６℃、下降位置にあるときは９２８℃となっ
た。
きには９１６℃、下降位置にあるときは９２８℃となっ
た。
他方、鋼材に熱電対を取付けて測定した値９０５℃を鋼
材の真の温度とすると測定精度は夫々０．９３％、１．
９５％となり、所期の測定精度が満たされていることが
確認され、本発明方法の妥当性が明らかとなつた。
材の真の温度とすると測定精度は夫々０．９３％、１．
９５％となり、所期の測定精度が満たされていることが
確認され、本発明方法の妥当性が明らかとなつた。
測定法 ２
炉壁温度Ｔｗ，ｎ，ご並びに鋼材が上昇位置及び下降位
置夫々にある場合の，ｄ／Ｒを前記測定例１の場合と同
様の値として、｛１’又は【６｝式の不等号を等号に贋
換えて、熱電対による鋼材表面温度の実測値（８５０午
Ｃ）をＴｓとし、鋼材が上昇位置、下降位置夫々にある
場合の放射温度計の指示する値を夫々につき計算により
求めると８７０ｏｏ、８８７℃となった。
置夫々にある場合の，ｄ／Ｒを前記測定例１の場合と同
様の値として、｛１’又は【６｝式の不等号を等号に贋
換えて、熱電対による鋼材表面温度の実測値（８５０午
Ｃ）をＴｓとし、鋼材が上昇位置、下降位置夫々にある
場合の放射温度計の指示する値を夫々につき計算により
求めると８７０ｏｏ、８８７℃となった。
一方放射温度計による実測値は夫々８総℃、８８４ｑｏ
となり、このように計算値と放射温度計による実測値と
がよく一致していることから本発明方法の妥当性が明ら
かとなった。以上のように本発明による場合は加熱炉内
鋼材の側温を行うにあたり、測定精度の管理が可能にな
るので、鋼材温度実測値に基く精密な炉温制御を行うこ
とが可能になる。従って、不要に鋼材を過加熱すること
がなくなり、省エネルギの促進、鋼材抽出温度の精度向
上が図れ、本発明が生産コストの低減、製品品位の向上
に寄与する所多大である。
となり、このように計算値と放射温度計による実測値と
がよく一致していることから本発明方法の妥当性が明ら
かとなった。以上のように本発明による場合は加熱炉内
鋼材の側温を行うにあたり、測定精度の管理が可能にな
るので、鋼材温度実測値に基く精密な炉温制御を行うこ
とが可能になる。従って、不要に鋼材を過加熱すること
がなくなり、省エネルギの促進、鋼材抽出温度の精度向
上が図れ、本発明が生産コストの低減、製品品位の向上
に寄与する所多大である。
第１図は本発明方法を説明するためのシールド部材と鋼
材との位置関係を示す立面断面図、第２図は【２１式を
説明するための模式図である。 １・・・・・・炉壁、２・・・・・・鋼材、３・・・・
・・検出部、５・・・．・・シールド部材。 多’図 多２図
材との位置関係を示す立面断面図、第２図は【２１式を
説明するための模式図である。 １・・・・・・炉壁、２・・・・・・鋼材、３・・・・
・・検出部、５・・・．・・シールド部材。 多’図 多２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 加熱炉内において加熱されている材料の温度を放射
温度計を用いて測定する方法において、前記材料の温度
を測定精度ａを満足させて測定するために、放射温度計
の検出部に測温対象外から入射する放射エネルギを抑制
すべく測温対象に臨ませる部分に設けるシールド部材の
外周半径Ｒと、該シールド部材及び前記材料の離隔寸法
ｄとの関係を下記（１）式の条件を充足させて測定する
ことを特徴とする加熱炉内材料の温度測定方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼ 但し、ｎ：放射温度計の検出部の特性により定まる定数
Ｔｓ：材料の予測温度（°Ｋ） Ｔｗ：加熱炉の炉壁
温度（°Ｋ） ε：材料表面の放射率
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53096919A JPS6019444B2 (ja) | 1978-08-08 | 1978-08-08 | 加熱炉内材料の温度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53096919A JPS6019444B2 (ja) | 1978-08-08 | 1978-08-08 | 加熱炉内材料の温度測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5523473A JPS5523473A (en) | 1980-02-19 |
| JPS6019444B2 true JPS6019444B2 (ja) | 1985-05-16 |
Family
ID=14177758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53096919A Expired JPS6019444B2 (ja) | 1978-08-08 | 1978-08-08 | 加熱炉内材料の温度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6019444B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57127822A (en) * | 1981-01-31 | 1982-08-09 | Daido Steel Co Ltd | Method of measuring temperature of furnace material with radiation thermometer |
| JP2007056840A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Yamaha Motor Co Ltd | エンジン装置における燃料タンクの燃料蒸気排出構造 |
-
1978
- 1978-08-08 JP JP53096919A patent/JPS6019444B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5523473A (en) | 1980-02-19 |
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