JP4569873B2 - Steel surface temperature measuring method, surface temperature measuring device, and steel manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、熱間圧延や連続鋳造など、鋼材の製造工程において、鋼材の表面温度を放射測温によって測定する方法及び装置並びにこの方法によって表面温度を測定する工程を含む鋼材の製造方法に関し、特に、鋼材を冷却する工程における400℃程度の低温域の表面温度を精度良く測定できる表面温度測定方法及び装置並びにこの方法によって表面温度を測定する工程を含む鋼材の製造方法に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for measuring the surface temperature of a steel material by radiation measurement in a steel material manufacturing process such as hot rolling and continuous casting, and a method for manufacturing a steel material including a step of measuring the surface temperature by this method, In particular, the present invention relates to a surface temperature measuring method and apparatus capable of accurately measuring a surface temperature in a low temperature range of about 400 ° C. in a step of cooling the steel material, and a method of manufacturing a steel material including a step of measuring the surface temperature by this method.
鋼材の熱間圧延ラインや熱処理・冷却ラインなどにおいて、搬送中の鋼材の表面温度を放射温度計を用いて測定する際には、被測温鋼材と放射温度計との間に湯気が存在したり、冷却水が飛散してきたり、或いは、被測温鋼材表面が水膜に覆われたり、水没したりすることが甚だしい。このような環境下では、被測温鋼材から放射された熱放射光が、水蒸気、湯気、冷却水等に吸収され或いは散乱されることにより、測温値に誤差が生じたり、測定できない場合が生じたりすることもある。また、このような環境下では、冷却水に含まれる不純物、被測温鋼材から剥離したスケール、工場内に浮遊する粉塵等によって、放射温度計の熱放射を取り込むための光学窓に汚れが生じ、これによって放射測温精度が劣化することもある。従って、このような環境下での放射測温は、不安定であり信頼性に乏しいものである。 When measuring the surface temperature of steel materials being transferred using a radiation thermometer in a hot rolling line, heat treatment / cooling line, etc., there is steam between the steel material to be measured and the radiation thermometer. Or the cooling water splashes, or the surface of the steel material to be measured is covered with a water film or submerged. Under such circumstances, the heat radiation emitted from the temperature-measured steel material may be absorbed or scattered by water vapor, steam, cooling water, etc., resulting in an error in the temperature measurement value or inability to measure. It may occur. Also, in such an environment, the optical window for taking in heat radiation of the radiation thermometer is contaminated by impurities contained in the cooling water, scales peeled off from the steel material to be measured, dust floating in the factory, etc. As a result, the radiation temperature measurement accuracy may be deteriorated. Therefore, radiation temperature measurement in such an environment is unstable and unreliable.
そこで、上記のような要因によって生じる測温誤差を低減し、安定した放射測温を可能とするべく、従来より、鋼材表面に向けてノズルからパージ用の水を噴出することにより放射温度計と鋼材表面との間に水柱を形成し、当該水柱を介して鋼材から放射される放射エネルギーを検出することにより鋼材表面温度を測定する方法が種々提案されている。 Therefore, in order to reduce temperature measurement errors caused by the above factors and enable stable radiation temperature measurement, a radiation thermometer has been conventionally used by ejecting purge water from a nozzle toward the steel surface. Various methods have been proposed for measuring the surface temperature of a steel material by forming a water column between the surface of the steel material and detecting radiant energy radiated from the steel material through the water column.
より具体的に説明すれば、例えば、放射温度計によって検出する放射エネルギーの内、前記水柱によって吸収される放射エネルギー分を水柱の厚み測定値に基づいて補正演算することにより測温する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 More specifically, for example, a method for measuring temperature by correcting the radiant energy absorbed by the water column out of the radiant energy detected by a radiation thermometer based on the measured value of the thickness of the water column is proposed. (For example, refer to Patent Document 1).
特許文献1に記載の方法によれば、放射温度計と鋼材表面との間に水柱が形成されるため、水蒸気や飛散水などの外乱水によって生じ得る測温誤差を抑制可能であるという利点を有する。また、水柱を清浄水によって形成することにより、冷却水に含まれる不純物、鋼材から剥離したスケール、工場内に浮遊する粉塵等による光学窓の汚れも抑制可能である。
According to the method described in
しかしながら、特許文献1に記載の方法では、放射温度計と鋼材表面との間に水蒸気や飛散水が侵入しないように、ノズルから相当勢いよく水を噴出させることになる。そのため、斯かるパージ水によって鋼材表面が冷却され、当該冷却された部分の表面温度が測定されることになるため、測温値の代表性が損なわれるという問題がある。また、鋼材が部分的に冷却されるので、鋼材に冷却むらが生じて材質が不均一になるという問題もある。
However, according to the method described in
斯かる特許文献1に記載の方法における問題点を改善した方法として、被測定物から放射された放射エネルギーに基づいて該被測定物の表面温度を測定する放射温度計と前記被測定物との間に水柱を形成し、該被測定物から放射された放射エネルギーの内、前記水柱が吸収した放射エネルギーの分を補正しながら、前記放射温度計を用いて前記被測定物の表面温度を測定する温度測定方法において、前記水柱を形成するに当たり、該水柱の温度を60℃以上にすることを特徴とする温度測定方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
As a method for improving the problems in the method described in
特許文献2に記載の方法によれば、特許文献1に記載の方法と同様に、放射温度計と被測定物との間に水柱が形成されるため、水柱が形成された部分には水蒸気や飛散水が侵入し難く、これら水蒸気や飛散水による放射エネルギーの吸収や散乱に起因した測温誤差を低減することが可能である。さらに、特許文献2に記載の方法は、水柱の温度を60℃以上にする構成であり、水柱が接触している被測定物表面に沸騰膜が形成され易くなるため、これにより被測定物の表面温度低下を抑制し、測温値の代表性を損なうこともなく、被測定物の冷却むらも低減できるという利点を有する。
According to the method described in
しかしながら、特許文献2に記載の方法では、水柱の温度を60℃以上に上昇させるための加熱装置が必要であり、水を昇温させるためのエネルギーコストが掛かるという問題がある。また、特許文献1に記載の方法にも共通する問題点として、水柱の厚みを測定するための厚み測定装置(例えば、超音波方式)が必要であるため、装置全体の寸法が大きくなり、鋼材の搬送ロール間等の狭いスペースには設置し難いという問題がある。さらに、厚み測定装置をたとえ設置できたとしても、着脱に手間を要するなど保全性を阻害したり、厚み測定装置の故障による測温値の安定性・信頼性の低下が問題となる。
However, the method described in
そこで、これら特許文献1や2に記載された従来の方法の問題点を解決するため、本発明の発明者らは、特願2004−195914号において、下記の(a)及び(b)の方法を提案した。
(a)被測温鋼材表面から放射された熱放射光を被測温鋼材に対向配置した放射温度計で検出することにより、被測温鋼材の表面温度を測定する方法であって、前記放射温度計で検出される熱放射光の光路が通る領域における光路安定領域と光路不安定領域との界面と前記放射温度計の光軸との交点を基準とした被測温鋼材エッジ部の最小の拡がり角を75°以上に設定することを特徴とする鋼材の表面温度測定方法。
(b)被測温鋼材下面から放射された熱放射光を、被測温鋼材下面に向けてノズルから噴射したパージ水を介して被測温鋼材の下方に対向配置した放射温度計で検出することにより、被測温鋼材の表面温度を測定する方法であって、被測温鋼材のパスラインを位置基準とした前記パージ水の全ヘッドHt(m)が以下の式を満足することを特徴とする鋼材の表面温度測定方法。
−0.36Hg<Ht<0.05
ただし、Hg(m)は、パスラインとノズル先端との離間距離を意味する。
In order to solve the problems of the conventional methods described in
(A) A method for measuring the surface temperature of a steel to be measured by detecting thermal radiation emitted from the surface of the steel to be measured with a radiation thermometer disposed opposite to the steel to be measured. In the region where the optical path of thermal synchrotron radiation detected by the thermometer passes, the minimum of the edge of the temperature-measured steel material based on the intersection of the optical axis of the radiation thermometer and the interface between the optical path stability region and the optical path instability region A method for measuring the surface temperature of a steel material, characterized in that the spread angle is set to 75 ° or more.
(B) The thermal radiation light radiated from the lower surface of the measured temperature steel material is detected by a radiation thermometer arranged oppositely to the lower side of the measured temperature steel material through the purge water sprayed from the nozzle toward the lower surface of the measured temperature steel material. Thus, the method is to measure the surface temperature of the steel material to be measured, wherein all the purge water heads Ht (m) with the pass line of the steel material to be measured as a position reference satisfy the following expression. A method for measuring the surface temperature of steel.
-0.36Hg <Ht <0.05
However, Hg (m) means a separation distance between the pass line and the nozzle tip.
また、好ましい構成として、上記(a)又は(b)の方法において、下記の(c)の構成を有する方法を提案した。
(c)前記放射温度計で検出する熱放射光の波長を0.9μm以下とすることを特徴とする鋼材の表面温度測定方法。
(C) A method for measuring the surface temperature of a steel material, wherein the wavelength of thermal radiation detected by the radiation thermometer is 0.9 μm or less.
上記特願2004−195914号において提案した方法によれば、外乱水による熱放射光の散乱に起因した測温誤差を抑制したり、測温のためのパージ水(水柱)を昇温させることなく、鋼材表面の冷却による測温誤差を抑制したり、外乱水による熱放射光の吸収に起因した測温誤差を抑制することが可能である。 According to the method proposed in the above Japanese Patent Application No. 2004-195914, temperature measurement errors due to scattering of thermal radiation by disturbance water are suppressed, and the temperature of purge water (water column) for temperature measurement is not raised. In addition, it is possible to suppress temperature measurement errors due to cooling of the steel material surface, and it is possible to suppress temperature measurement errors due to absorption of heat radiation light by disturbance water.
しかしながら、上記特願2004−195914号で提案した方法によって放射測温可能な鋼材表面温度の下限値は600℃程度であり、400℃程度の低温域の表面温度を測定することは困難であるという問題があった。 However, the lower limit of the steel surface temperature that can be measured by radiation by the method proposed in Japanese Patent Application No. 2004-195914 is about 600 ° C., and it is difficult to measure the surface temperature in a low temperature range of about 400 ° C. There was a problem.
また、測温のためのパージ水(水柱)による熱放射光の吸収の影響を緩和するため、被測温鋼材表面と放射温度計との間にパージ水を噴射するノズルを被測温鋼材に近接させる場合、被測温鋼材のパスラインが変動することによってノズルに被測温鋼材が衝突し易く、これにより操業が阻害されたり、ノズルが破損して温度測定が困難になるといった問題があった。 In addition, in order to alleviate the effect of absorption of thermal radiation by the purge water (water column) for temperature measurement, a nozzle for injecting purge water between the surface of the temperature-measured steel material and the radiation thermometer is used as the temperature-measured steel material. When they are close to each other, there is a problem that the temperature-measured steel material easily collides with the nozzle due to fluctuations in the temperature-measured steel pass line, which hinders operation or damages the nozzle and makes temperature measurement difficult. It was.
本発明は、斯かる従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、400℃程度の低温域の鋼材表面温度であっても精度良く測定できる表面温度測定方法及び装置並びにこの方法によって表面温度を測定する工程を含む鋼材の製造方法を提供することを第1の課題とする。また、被測温鋼材表面と放射温度計との間にパージ水を噴射するノズルを被測温鋼材に近接して設置することのできる表面温度測定装置を提供することを第2の課題とする。 The present invention has been made to solve such problems of the prior art, and a surface temperature measuring method and apparatus capable of accurately measuring even a steel surface temperature in a low temperature range of about 400 ° C., and the surface by this method. It is a first object to provide a method for manufacturing a steel material including a step of measuring temperature. It is a second object of the present invention to provide a surface temperature measuring device capable of installing a nozzle for injecting purge water between the surface of the steel material to be measured and the radiation thermometer close to the steel material to be measured. .
前記第1の課題を解決するべく、本発明の発明者らは、先ず最初に、検出する熱放射光の波長を0.65〜0.83μmとした放射温度計を試作し、その温度特性を評価した。具体的には、放射温度計の温度特性を評価するために一般的に使用される放射熱源(黒体炉、温度バラツキ1℃以下)の温度を前記試作した放射温度計で測定し、その測温値のバラツキ(3σ)を評価した。なお、放射熱源である黒体炉の放射率は1.0とした。図2は、評価結果の一例を示すグラフである。図2に示すように、検出する熱放射光の波長が0.65〜0.83μmである放射温度計の場合、600℃以下では測温値の変動が大きくなり、精度良く温度を測定することができないことが分かった。これは、測定対象が低温になると、放射される熱放射光の長波長成分が増大することが原因であると考えられる。従って、600℃以下の低温域の温度を放射測温するには、検出する熱放射光の波長を0.65〜0.83μmよりも長波長側にシフトする必要のあることが分かった。 In order to solve the first problem, the inventors of the present invention first made a prototype of a radiation thermometer in which the wavelength of the thermal radiation light to be detected was 0.65 to 0.83 μm, and the temperature characteristics thereof were determined. evaluated. Specifically, the temperature of a radiant heat source (black body furnace, temperature variation of 1 ° C. or less) generally used for evaluating the temperature characteristics of the radiant thermometer is measured using the prototyped radiant thermometer. The variation in temperature value (3σ) was evaluated. The emissivity of the black body furnace, which is a radiant heat source, was 1.0. FIG. 2 is a graph showing an example of the evaluation result. As shown in FIG. 2, in the case of a radiation thermometer having a wavelength of 0.65 to 0.83 μm to detect the thermal radiation light, the temperature measurement value fluctuates greatly at 600 ° C. or less, and the temperature is measured accurately. I found out I couldn't. This is considered to be caused by an increase in the long wavelength component of the emitted thermal radiation when the object to be measured becomes low temperature. Therefore, it has been found that in order to perform radiation measurement at a temperature in a low temperature region of 600 ° C. or lower, it is necessary to shift the wavelength of the thermal radiation light to be detected to a longer wavelength side than 0.65 to 0.83 μm.
次に、本発明の発明者らは、低温域の測定対象から放射された熱放射光を、測定対象と放射温度計との間に形成した水柱を介して検出する場合を想定し、水の分光透過率を調査した。図3は、黒体炉と放射温度計との間に介在させた水柱の厚みを3、11、50、100mmとした場合における、約0.7〜1.9μmの波長帯域における水の分光透過率を示すグラフである。なお、水柱は28℃の水道水を用いて形成した。図3に示すように、前述した0.65〜0.83μmよりも長波長側の波長帯域においては、1.1μm近傍の波長帯域において水の透過率が高くなることが分かった。 Next, the inventors of the present invention assume that the thermal radiation emitted from the measurement object in the low temperature range is detected through a water column formed between the measurement object and the radiation thermometer, Spectral transmittance was investigated. FIG. 3 shows the spectral transmission of water in the wavelength band of about 0.7 to 1.9 μm when the thickness of the water column interposed between the black body furnace and the radiation thermometer is 3, 11, 50, 100 mm. It is a graph which shows a rate. The water column was formed using tap water at 28 ° C. As shown in FIG. 3, it was found that in the wavelength band longer than 0.65 to 0.83 μm, the water transmittance is high in the wavelength band near 1.1 μm.
そこで、本発明の発明者らは、検出する熱放射光の波長を1.1μm近傍の波長を含む1.00〜1.20μmとした放射温度計を試作し、その温度特性を黒体炉を用いて評価した。図4は、評価結果の一例を示すグラフである。図4に示すように、検出する熱放射光の波長が1.00〜1.20μmである放射温度計の場合、測温値のバラツキ(3σ)が3℃になるまでを許容範囲とすると、310℃まで測定可能であることが分かった。 Therefore, the inventors of the present invention prototyped a radiation thermometer in which the wavelength of the thermal radiation light to be detected is 1.00 to 1.20 μm including a wavelength in the vicinity of 1.1 μm, and the temperature characteristics of the radiation thermometer are Evaluated. FIG. 4 is a graph showing an example of the evaluation result. As shown in FIG. 4, in the case of a radiation thermometer having a wavelength of thermal radiation light to be detected of 1.00 to 1.20 μm, if the variation (3σ) of the temperature measurement value is 3 ° C., the allowable range is It was found that measurement was possible up to 310 ° C.
さらに、本発明の発明者らは、検出する熱放射光の波長を1.00〜1.20μmとした放射温度計と黒体炉との間に介在させる水柱の厚みを適宜変更すると共に、黒体炉の温度を適宜変更し、水の透過率を調査した。図5は、水の透過率を調査した結果を示すグラフである。図5に示すように、水柱の厚みが厚くなると透過率は低下するものの、20mm程度の厚みであれば、0.2程度の透過率が得られ、水柱を介しても透過率の点では十分に放射測温可能であることが分かった。 Furthermore, the inventors of the present invention appropriately change the thickness of the water column interposed between the radiation thermometer and the black body furnace in which the wavelength of the thermal radiation light to be detected is 1.00 to 1.20 μm, The temperature of the body furnace was changed as appropriate, and the water permeability was investigated. FIG. 5 is a graph showing the results of examining the water permeability. As shown in FIG. 5, the transmittance decreases as the thickness of the water column increases, but if the thickness is about 20 mm, a transmittance of about 0.2 is obtained, and the transmittance is sufficient even through the water column. It was found that radiation temperature measurement is possible.
そこで、本発明の発明者らは、検出する熱放射光の波長を1.00〜1.20μmとした放射温度計と黒体炉との間に介在させる水柱の厚みを20mmとし、その温度特性を評価した。図6は、評価結果の一例を示すグラフである。図6に示すように、検出する熱放射光の波長が1.00〜1.20μmである放射温度計の場合、厚み20mmの水柱を介すると、水柱を介さない場合(図4参照)に比べて測温値のバラツキ(3σ)が大きくなるものの、測温値のバラツキ(3σ)が3℃になるまでを許容範囲とすると、330℃程度までの低温域の測定対象を測温可能であることが分かった。 Therefore, the inventors of the present invention set the thickness of the water column interposed between the radiation thermometer and the black body furnace with the wavelength of the thermal radiation light to be detected between 1.00 and 1.20 μm and the temperature characteristics thereof. Evaluated. FIG. 6 is a graph showing an example of the evaluation result. As shown in FIG. 6, in the case of a radiation thermometer having a wavelength of thermal radiation light to be detected of 1.00 to 1.20 μm, a water column with a thickness of 20 mm is compared with a case without a water column (see FIG. 4). Although the variation in temperature measurement value (3σ) increases, if the variation in temperature measurement value (3σ) is 3 ° C., it is possible to measure the temperature of a measurement object in a low temperature range up to about 330 ° C. I understood that.
以上のように、本発明の発明者らは、放射温度計で検出する熱放射光の波長を1.00〜1.20μmとすれば、被測温鋼材表面から放射された熱放射光を水柱を介して検出する場合であっても、水柱を介さずに直接検出する場合であっても、400℃程度の低温域の温度を精度良く測定できることを見出した。 As described above, the inventors of the present invention, when the wavelength of the thermal radiation detected by the radiation thermometer is 1.00 to 1.20 μm, the thermal radiation emitted from the surface of the steel material to be measured is the water column. It has been found that the temperature in a low temperature region of about 400 ° C. can be measured with high accuracy even when detecting via a water column or directly detecting without going through a water column .
また、本発明の発明者らは、検出する熱放射光の波長を1.00〜1.20μmよりもさらに狭めた1.05〜1.15μmとした放射温度計を試作し、当該放射温度計と黒体炉との間に介在させる水柱の厚みを適宜変更すると共に、黒体炉の温度を適宜変更し、水の透過率を調査した。図7は、水の透過率を調査した結果を示すグラフである。図7に示すように、水柱の厚みが厚くなると透過率は低下するものの、20mm程度の厚みであれば0.4程度の透過率が、50mm程度の厚みであれば0.2程度の透過率が得られ、前述した図5に示す検出する熱放射光の波長を1.00〜1.20μmとした放射温度計の場合と比べて、透過率が2倍程度上昇することが分かった。In addition, the inventors of the present invention prototyped a radiation thermometer having a wavelength of thermal radiation to be detected of 1.05-1.15 μm, which is narrower than 1.00-1.20 μm, and the radiation thermometer. The thickness of the water column interposed between the black body furnace and the black body furnace was changed as appropriate, the temperature of the black body furnace was changed as appropriate, and the water permeability was investigated. FIG. 7 is a graph showing the results of examining the water permeability. As shown in FIG. 7, the transmittance decreases as the thickness of the water column increases, but if the thickness is about 20 mm, the transmittance is about 0.4, and if the thickness is about 50 mm, the transmittance is about 0.2. It was found that the transmittance increased about twice as compared with the case of the radiation thermometer in which the wavelength of the thermal radiation light to be detected shown in FIG. 5 described above was 1.00 to 1.20 μm.
さらに、本発明の発明者らは、検出する熱放射光の波長を1.05〜1.15μmとした放射温度計と黒体炉との間に介在させる水柱の厚みを20mm、50mmとし、その温度特性を評価した。図8は、評価結果の一例を示すグラフである。図8に示すように、検出する熱放射光の波長が1.05〜1.15μmである放射温度計の場合、厚み50mmの水柱を介する場合であっても、測温値のバラツキ(3σ)が3℃になるまでを許容範囲とすると、400℃程度までの低温域の測定対象を測温可能であることが分かった。Furthermore, the inventors of the present invention set the thickness of the water column interposed between the radiation thermometer and the black body furnace with the wavelength of the thermal radiation light to be detected to 1.05 to 1.15 μm to 20 mm and 50 mm, Temperature characteristics were evaluated. FIG. 8 is a graph showing an example of the evaluation result. As shown in FIG. 8, in the case of a radiation thermometer having a wavelength of 1.05 to 1.15 μm of the detected thermal radiation light, even when a water column having a thickness of 50 mm is used, variation in temperature measurement value (3σ) Assuming that the allowable range is up to 3 ° C., it was found that the temperature of a measurement object in a low temperature range up to about 400 ° C. can be measured.
従って、被測温鋼材表面から放射された熱放射光を被測温鋼材表面に向けて噴射したパージ水を介して放射温度計で検出する場合には、パージ水によって形成される水柱の厚みを比較的厚く設定できるという点で、放射温度計で検出する熱放射光の波長は、1.05μm以上1.15μm以下のみとすることが好ましい。 Therefore, when the radiation thermometer radiated from the surface of the steel material to be measured is detected by the radiation thermometer through the purge water jetted toward the surface of the steel material to be measured, the thickness of the water column formed by the purge water is determined. The wavelength of the thermal radiation detected by the radiation thermometer is preferably 1.05 μm or more and 1.15 μm or less because it can be set relatively thick.
本発明の発明者らは、以上の知見に基づき、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、特許請求の範囲の請求項1に記載の如く、表面温度が400℃以上600℃以下の被測温鋼材表面から放射された熱放射光を被測温鋼材に対向配置した放射温度計で検出することにより、被測温鋼材の表面温度を測定する方法であって、前記放射温度計で検出する熱放射光の波長を1.05μm以上1.15μm以下のみとし、被測温鋼材表面から放射された熱放射光を被測温鋼材表面に向けて噴射したパージ水を介して前記放射温度計で検出し、前記パージ水によって形成される水柱の厚みを50mm以下とすることを特徴とする鋼材の表面温度測定方法を提供するものである。
斯かる発明によれば、放射温度計で検出する熱放射光の波長を1.05μm以上1.15μm以下のみの長波長とすることにより、400℃程度の低温域であっても精度良く鋼材表面温度を測定することが可能である。
また、本発明によれば、被測温鋼材表面に向けて噴射したパージ水によって形成される水柱を介して熱放射光を検出するため、水蒸気や飛散水などの外乱水によって生じ得る測温誤差を抑制可能である。また、放射温度計で検出する熱放射光の波長が、前述のように水の透過率が比較的高い1.1μm近傍の波長を含む1.05μm以上1.15μm以下とされているため、水柱による熱放射光の吸収の影響が少ないという利点を有する。
なお、前記放射温度計の検出素子は、InGaAsホトダイオードであることが好ましい。
The inventors of the present invention have completed the present invention based on the above findings. That is, the present invention is, as described in
According to such invention, the surface of the steel material is accurately obtained even in a low temperature range of about 400 ° C. by setting the wavelength of the thermal radiation light detected by the radiation thermometer to a long wavelength of only 1.05 μm to 1.15 μm. It is possible to measure the temperature.
Further, according to the present invention, since the thermal radiation light is detected through the water column formed by the purge water jetted toward the surface of the temperature-measured steel material, the temperature measurement error that may be caused by disturbance water such as water vapor or scattered water. Can be suppressed. Moreover, since the wavelength of the thermal radiation light detected by the radiation thermometer is 1.05 μm or more and 1.15 μm or less including the wavelength in the vicinity of 1.1 μm where the water transmittance is relatively high as described above, It has the advantage that the influence of absorption of heat radiation light is small.
The detection element of the radiation thermometer is preferably an InGaAs photodiode.
また、前記第1の課題を解決するべく、本発明は、特許請求の範囲の請求項3に記載の如く、表面温度が400℃以上600℃以下の被測温鋼材に対向配置された放射温度計を備え、被測温鋼材表面から放射された熱放射光を前記放射温度計で検出することにより、被測温鋼材の表面温度を測定する装置であって、被測温鋼材と前記放射温度計の検出素子との間に配置され、1.05μm未満の波長の光と1.15μmよりも長い波長の光を遮断する光学フィルタと、被測温鋼材表面から離間して配置され、被測温鋼材表面と前記放射温度計との間にパージ水を噴射するノズルとを備え、前記パージ水によって形成される水柱の厚みが50mm以下とされていることを特徴とする鋼材の表面温度測定装置としても提供される。
なお、前記放射温度計の検出素子は、InGaAsホトダイオードであることが好ましい。
Further, in order to solve the first problem, the present invention provides, as described in claim 3 , a radiation temperature disposed opposite to a steel material to be measured whose surface temperature is 400 ° C. or more and 600 ° C. or less. An apparatus for measuring the surface temperature of the steel material to be measured by detecting thermal radiation emitted from the surface of the steel material to be measured by the radiation thermometer, the steel material to be measured and the radiation temperature An optical filter disposed between the detector element of the meter and blocking light having a wavelength of less than 1.05 μm and light having a wavelength longer than 1.15 μm, and spaced from the surface of the steel material to be measured. A steel surface temperature measuring apparatus comprising a nozzle for injecting purge water between a surface of a hot steel material and the radiation thermometer, wherein a thickness of a water column formed by the purge water is 50 mm or less Also provided as
The detection element of the radiation thermometer is preferably an InGaAs photodiode.
ここで、本発明の発明者らは、検出する熱放射光の波長を1.00〜1.20μmとした放射温度計と黒体炉(400℃)との間に介在させる水柱の厚みを20mmから変動させ、その温度特性を評価した。図9は、評価結果の一例を示すグラフである。図9に示すように、水柱の厚みが2mm変動すると3℃の測温誤差(放射率は1.0とした)が生じることになる。従って、高精度に測温するには、水柱の厚みを一定にすることが望ましい。 Here, the inventors of the present invention set the thickness of the water column interposed between the radiation thermometer and the black body furnace (400 ° C.) with the wavelength of the thermal radiation to be detected being 1.00 to 1.20 μm to 20 mm. The temperature characteristics were evaluated. FIG. 9 is a graph showing an example of the evaluation result. As shown in FIG. 9, when the thickness of the water column varies by 2 mm, a temperature measurement error of 3 ° C. (emissivity is set to 1.0) occurs. Therefore, in order to measure temperature with high accuracy, it is desirable to make the thickness of the water column constant.
従って、好ましくは、前記鋼材の表面温度測定装置は、被測温鋼材と前記ノズルとの離間距離を略一定に保持する手段を備える。 Therefore, preferably , the steel surface temperature measuring device includes means for maintaining a distance between the steel material to be measured and the nozzle substantially constant.
斯かる好ましい構成によれば、被測温鋼材と前記ノズルとの離間距離が略一定に保持されるため、パージ水によって形成される水柱の厚みも略一定となり、水柱の厚みの変動に伴う水柱の透過率の変動、ひいては水柱による熱放射光の吸収の測温値に対する影響を緩和することが可能である。なお、被測温鋼材とノズルとの離間距離を略一定に保持する手段としては、例えば、ノズルに付設され、被測温鋼材の表面に常に接触するように前記被測温鋼材表面に向かって押圧される接触ローラを具備する接触ローラ機構を例示することができる。 According to such a preferable configuration, since the distance between the steel material to be measured and the nozzle is kept substantially constant, the thickness of the water column formed by the purge water is also substantially constant, and the water column accompanying the variation in the thickness of the water column It is possible to mitigate the influence on the temperature measurement value of the fluctuation of the transmittance of the water, and consequently the absorption of the heat radiation light by the water column. In addition, as a means for maintaining the separation distance between the steel material to be measured and the nozzle substantially constant, for example, the nozzle is attached to the nozzle and is directed toward the surface of the steel material to be measured so as to always contact the surface of the steel material to be measured. A contact roller mechanism including a contact roller to be pressed can be exemplified.
また、前記第1の課題に加えて前記第2の課題をも解決するべく、本発明は、特許請求の範囲の請求項5に記載の如く、前記ノズルの少なくとも一部がステンレス鋼製の圧縮コイルバネで形成される。
Further, the order first also to achieve the second object, in addition to the problems, the present invention is, as described in
斯かる好ましい構成によれば、仮に被測温鋼材がパスライン変動によってノズルに衝突し、一時的にノズルが変形したとしても、ノズルが弾性変形可能であるため、パスライン変動した被測温鋼材が通過した後、ノズルは元の形状に復帰することになる。従って、操業が阻害されたり、ノズルが破損して温度測定が困難になるといった問題が生じ難く、ノズルを被測温鋼材に近接して設置することが可能である。 According to such a preferable configuration, even if the measured temperature steel material collides with the nozzle due to the pass line fluctuation and the nozzle is temporarily deformed, the nozzle can be elastically deformed. After passing, the nozzle will return to its original shape. Therefore, it is difficult to cause a problem that the operation is hindered or the temperature is difficult to measure due to breakage of the nozzle, and it is possible to install the nozzle close to the steel material to be measured .
また、好ましくは、特許請求の範囲の請求項6に記載の如く、前記放射温度計は、先端部が前記ノズル内に配置されて先端面に球面加工が施された光ファイバを備え、前記光ファイバは、被測温鋼材表面から放射された熱放射光を前記先端部で受光して前記検出素子に伝送することを特徴とする。 Preferably, as described in claim 6, the radiation thermometer includes an optical fiber having a tip portion disposed in the nozzle and having a tip surface subjected to spherical processing, and The fiber is characterized in that heat radiation light radiated from the surface of the steel material to be measured is received by the tip portion and transmitted to the detection element.
斯かる好ましい構成によれば、光ファイバの先端部で受光した熱放射光を当該光ファイバによって放射温度計の検出素子に伝送するため、検出素子を被測温鋼材から離間した位置に配置することができ、検出素子に対する熱放射光の影響を低減することが可能である。また、仮に被測温鋼材がパスライン変動によってノズルに衝突し、一時的にノズルが変形するような場合であっても、当該ノズルの変形に応じて光ファイバも変形可能であるため、破損により温度測定が困難になるという事態が生じ難いという利点を有する。さらに、光ファイバの先端面に球面加工が施されているため、集光効率を高めることが可能である。 According to such a preferable configuration, in order to transmit the thermal radiation light received at the tip of the optical fiber to the detection element of the radiation thermometer by the optical fiber, the detection element is disposed at a position separated from the steel material to be measured. It is possible to reduce the influence of thermal radiation on the detection element. In addition, even if the temperature-measured steel material collides with the nozzle due to fluctuations in the pass line and the nozzle is temporarily deformed, the optical fiber can be deformed in accordance with the deformation of the nozzle. There is an advantage that a situation in which temperature measurement becomes difficult does not easily occur. Furthermore, since the spherical end is applied to the tip surface of the optical fiber, it is possible to increase the light collection efficiency.
なお、本発明は、特許請求の範囲の請求項7に記載の如く、請求項1又は2に記載の方法によって表面温度を測定する工程を含むことを特徴とする鋼材の製造方法としても提供される。
The present invention is as described in
本発明によれば、放射温度計で検出する熱放射光の波長を1.05μm以上1.15μm以下の長波長とすることにより、400℃程度の低温域であっても精度良く鋼材表面温度を測定することが可能である。 According to the present invention, the surface of a steel material is accurately obtained even in a low temperature range of about 400 ° C. by setting the wavelength of thermal radiation detected by a radiation thermometer to a long wavelength of 1.05 μm to 1.15 μm. It is possible to measure the temperature.
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の一実施形態について、熱延鋼板製造ラインの冷却帯下部に適用する場合を例に挙げて説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, taking as an example a case where the present invention is applied to a lower part of a cooling zone of a hot-rolled steel sheet production line.
図1は、本発明の一実施形態に係る表面温度測定装置の概略構成を示す図である。図1に示すように、本実施形態に係る表面温度測定装置100は、被測温鋼材(本実施形態では鋼板M)に対向配置された放射温度計1を備え、鋼板M表面(本実施形態では下面)から放射された熱放射光を放射温度計1で検出することにより、鋼板Mの表面温度を測定する装置である。また、本実施形態に係る表面温度測定装置100は、鋼板M表面に向けてパージ水を噴射し、厚み20mmの水柱を形成するためのノズル2を備えている。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a surface temperature measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the surface
本実施形態に係る放射温度計1は、先端部がノズル2内に配置され、鋼板M表面から放射された熱放射光を受光する光ファイバ11を備えている。本実施形態では、石英系の光ファイバ11を用いているが、少なくとも1.00μm〜1.20μmの波長の光を透過するものである限りにおいて、特にその材質は限定されるものではない。本実施形態に係る光ファイバ11は、コア径が400μmで保護被覆を含めた外径がφ2mmとされており、その先端部が、ノズル2内に設けられたガイド(図示せず)によって、ノズル2の略中心を通るように位置決めされている。そして、鋼板Mに対向する光ファイバ11の先端面と、鋼板Mのパスラインとの離間距離が20mmとなるように(これにより、ノズル2によって形成される水柱の厚みは20mmとなる)位置決めされている。光ファイバー11の先端面は、平坦面となるように加工されている。なお、本実施形態では、光ファイバ11の先端面を平坦面に加工しているが、集光効率を高めるために球面加工を施すことも可能である。ノズル2内に配置された光ファイバ11の先端部以外の部位は、破損を防止するために、ステンレス鋼製のフレキシブルチューブからなる保護カバー111で被覆されている。
The
また、本実施形態に係る放射温度計1は、光ファイバ11の先端部で受光され光ファイバ11内を伝送された熱放射光を検出し、当該検出した熱放射光の光量に応じた温度表示を行う温度表示部12を備えている。温度表示部12は、光検出演算部121と、温度補正部122とを備えている。
In addition, the
光検出演算部121は、光ファイバ11によって伝送された熱放射光を光電変換して光量に応じた電流を出力するInGaAsホトダイオード等の検出素子を備え、当該検出素子からの出力電流を増幅した後に、電流電圧変換及びAD変換を施し、水の透過率の補正を行って温度に換算するように構成されている。なお、光ファイバ11の後端部と前記検出素子との間には、1.00μm未満の波長の光と1.20μmよりも長い波長の光を遮断する光学フィルタ(図示せず)を配置しており、これにより、放射温度計1で検出する(検出素子で検出する)熱放射光の波長が1.00μm以上1.20μm以下のみに設定されることになる。また、光検出演算部121における水の透過率の補正(検出した熱放射光量をE、水の透過率をτとした場合、測定対象からの熱放射光量をE/τによって算出すること)(以下、光検出部121における補正を適宜「第1の補正」という)に用いる透過率としては、測定対象温度を500℃とし且つ厚みが20mmである場合について予め測定した透過率0.20を用いた。この透過率を用いた理由は、操業条件より、測定対象である鋼板Mの表面温度の範囲が300〜600℃程度と予想されることから、その略中間値である500℃を測定対象温度とすると共に、前述のようにノズル2によって形成される水柱の厚みが20mmだからである。
The light detection calculation unit 121 includes a detection element such as an InGaAs photodiode that photoelectrically converts thermal radiation light transmitted through the
温度補正部122は、上記のように光検出演算部121で演算された温度に関して、測定対象温度に応じて水の透過率が変化する影響を補正するように構成されている。以下、温度補正部122における水の透過率の補正(以下、温度補正部122における補正を適宜「第2の補正」という)について、より具体的に説明する。
The
図10は、検出する熱放射光の波長を1.00〜1.20μmとした放射温度計と黒体炉との間に介在させる水柱の厚みを適宜変更すると共に、黒体炉の温度を適宜変更し、黒体炉温度毎の水の透過率を調査した結果の一例を示すグラフである。図10に示すように、測定対象である黒体炉の温度が高くなるに従って、何れの水柱の厚みの場合も水の透過率が高くなることが分かる。 FIG. 10 shows that the thickness of the water column interposed between the radiation thermometer with the wavelength of the thermal radiation light to be detected set to 1.00 to 1.20 μm and the black body furnace is appropriately changed, and the temperature of the black body furnace is appropriately changed. It is a graph which shows an example of the result of having changed and investigated the transmittance | permeability of the water for every blackbody furnace temperature. As shown in FIG. 10, it can be seen that as the temperature of the black body furnace that is the object of measurement increases, the water permeability increases for any thickness of the water column.
そして、測定対象温度がどのような温度であったとしても、測定対象温度が520℃の場合の水の透過率を固定して(一律に用いて)補正し黒体炉を測温した場合の測温誤差(放射率は1.0とした)を評価した。図11は、評価結果の一例を示すグラフである。図11に示すように、例えば、水柱の厚みが20mmである場合、測定対象温度が520℃のときの水の透過率0.21を固定して補正することにより、測定対象温度が約300〜700℃の範囲でおよそ10℃の測温誤差を生じることになる。これは、図10に示すように、測定対象温度が高くなるに従って、実際には水の透過率が高くなるため、測定対象温度がどのような温度であったとしても固定の水の透過率を用いて補正したのでは、透過率の変化に伴う測温誤差が生じるからである。 And whatever temperature the measurement target temperature is, the water permeability when the measurement target temperature is 520 ° C. is fixed (used uniformly) and corrected to measure the temperature of the blackbody furnace. Temperature measurement error (emissivity was set to 1.0) was evaluated. FIG. 11 is a graph showing an example of the evaluation result. As shown in FIG. 11, for example, when the thickness of the water column is 20 mm, the measurement target temperature is about 300 to 300 by fixing and correcting the water permeability 0.21 when the measurement target temperature is 520 ° C. A temperature measurement error of about 10 ° C. is caused in the range of 700 ° C. As shown in FIG. 10, since the water permeability actually increases as the measurement target temperature increases, the fixed water permeability can be increased regardless of the measurement target temperature. This is because a temperature measurement error caused by a change in transmittance occurs when the correction is performed.
上記の測温誤差を低減するには、図11に示すような水の透過率を固定したときの測定対象温度と測温誤差との関係を各水柱の厚み毎に直線近似し、下記の式(1)に従って補正を行えばよい。
T=T1+(T0−T1)×α ・・・ (1)
ここで、上記式(1)において、Tは補正後の測温値(℃)を、T1は測温値(固定した水の透過率を用いて補正した測温値)(℃)を、T0は固定した水の透過率に対応する測定対象温度を、αは近似直線の傾きを意味する。
In order to reduce the temperature measurement error, the relationship between the temperature to be measured and the temperature measurement error when the water permeability as shown in FIG. 11 is fixed is linearly approximated for each thickness of each water column, and the following equation is used: Correction may be performed according to (1).
T = T1 + (T0−T1) × α (1)
Here, in the above formula (1), T is the corrected temperature measurement value (° C.),
図12は、測定対象温度が約300〜700℃の範囲である場合において、水柱の厚みを20mmとし且つ測定対象温度が550℃のときの水の透過率0.21を固定して補正することにより得られた測温値T1を、上記式(1)に従って更に補正した場合に得られる測温誤差(補正後の測温値Tと真温度との差)を評価した結果の一例を示すグラフである。図12に示すように、式(1)に従って更に補正することにより、測温誤差が1℃程度に低減されることが分かる。 FIG. 12 shows that when the measurement target temperature is in the range of about 300 to 700 ° C., the thickness of the water column is 20 mm and the water permeability 0.21 when the measurement target temperature is 550 ° C. is fixed and corrected. A graph showing an example of a result of evaluating a temperature measurement error (difference between a temperature measurement value T after correction and a true temperature) obtained when the temperature measurement value T1 obtained by the above is further corrected according to the above equation (1). It is. As shown in FIG. 12, it can be seen that the temperature measurement error is reduced to about 1 ° C. by further correcting according to the equation (1).
以上に説明したように、固定した水の透過率を用いて補正(第1の補正)した測温値を式(1)に従って補正(第2の補正)することにより、測定対象温度に応じて水の透過率が変化する影響を低減することが可能である。 As described above, the temperature measurement value corrected (first correction) using the fixed water permeability is corrected (second correction) according to the equation (1), thereby depending on the measurement target temperature. It is possible to reduce the influence of changing the water permeability.
そこで、本実施形態に係る温度補正部122は、前述した光検出部121における第1の補正で用いた透過率(測定対象温度を500℃とし且つ厚みが20mmである場合について予め測定した透過率0.20)を固定すると、測定対象温度が400℃の場合には6℃低い測温値T1(すなわち、T1=394℃)が得られることに基づいて、式(1)のαを同定し、以下の式(1)’に従った第2の補正を行うように構成されている。
T=T1+(500−T1)×0.0575 ・・・ (1)’
すなわち、上記式(1)’にT1=394℃を代入すると、T≒400℃となり、補正後の測温値Tは、真の温度である400℃に等しい値となる。
Therefore, the
T = T1 + (500−T1) × 0.0575 (1) ′
That is, when T1 = 394 ° C. is substituted into the above equation (1) ′, T≈400 ° C., and the corrected temperature measurement value T is equal to the true temperature of 400 ° C.
図1に示すように、ノズル2は、外部からパージ水を流入することにより、先端部から鋼板M表面に向けてパージ水を噴射するように構成されている。ノズル2の先端部の口径はφ12mmとされ、外部から流入するパージ水の流量は3リットル/分とされており、これにより、パージ水によって形成される水柱は鋼板Mの表面に高圧で衝突することなく接触する程度になり、水柱による鋼板M表面の冷却が抑制される。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態に係るノズル2は、ステンレス鋼製の圧縮コイルバネで形成されている。ノズル2を圧縮コイルバネで形成した理由は、圧縮コイルバネを構成する線材が互いに密にコイル状に巻回されているため、パージ水が線材の隙間から漏れ出すことが少ないと共に、鋼板Mがパスライン変動して衝突したとしても、圧縮コイルバネが弾性変形するためノズル2の破損を防止できるからである。図13は、圧縮コイルバネで形成したノズル2が弾性変形する様子を示す説明図であり、図13(a)は弾性変形した状態を、図13(b)は元の形状に復帰した状態を示す。図13(a)に示すように、鋼板Mがパスライン変動によってノズル2に衝突(図13(a)に示す例では、鋼板Mの先端部に生じた下反り部がノズル2に衝突)し、一時的にノズル2が変形したとしても、ノズル2は弾性変形可能であるため、パスライン変動した鋼板Mが通過した後(鋼板Mの先端部に生じた下反り部が通過した後)には、図13(b)に示すように、ノズル2は元の形状に復帰することになる。なお、必ずしもノズル2の全体を圧縮コイルバネで形成する必要はなく、一部を圧縮コイルバネで形成すれば足りる。
The
本実施形態のようにノズル2を鋼板M表面に近接して設置する場合、上記のようにノズル2を弾性変形可能に構成することが好ましい。ノズル2を弾性変形可能に構成するには、上記のように圧縮コイルバネでノズル2を形成する他、円筒状のゴム部材でノズル2を形成してもよい。斯かるゴム部材としては、必ずしも耐熱性に優れたものを用いる必要はない。これは、パージ水によってゴム部材の内外面が冷却されることになるため、ゴム部材自体が100℃以上の温度にはならないからである。
When the
なお、鋼板Mのパスライン変動が大きく、鋼板Mとノズル2との離間距離の変動、ひいては水柱の厚みの変動が大きくなる場合には、測温精度を維持するべく、鋼板Mとノズル2との離間距離を略一定に保持する手段を設けることが好ましい。斯かる手段を設けることにより、パージ水によって形成される水柱の厚みも略一定となり、水柱の厚みの変動に伴う水柱の透過率の変動、ひいては水柱による熱放射光の吸収の測温値に対する影響を緩和することが可能である。なお、鋼板Mとノズル2との離間距離を略一定に保持する手段としては、例えば、図14に示すように、ノズル2に付設され、鋼板M表面に常に接触するように鋼板M表面に向かって押圧される接触ローラ221を具備する接触ローラ機構22を例示することができる。また、図15に示すように、鋼板Mとノズル2との離間距離を測定(ひいては水柱の厚みを測定)する距離計を付設し、当該距離計の測定値によって水柱の透過率を補正する方法を採用することも可能である。
In addition, when the fluctuation | variation of the pass line of the steel plate M is large and the fluctuation | variation of the separation distance of the steel plate M and the
図16は、以上に説明した本実施形態に係る表面温度測定装置100によって、鋼板M下面の温度を実際に測定した結果の一例を示すグラフである。なお、図16には、同じタイミングで鋼板M上面の温度を従来の放射温度計(検出素子:InGaAs、検出波長:1.0〜1.6μm)で測定した結果(比較的優れた環境条件下での測温結果)も図示している。図16に示すように、鋼板Mの上面及び下面についての測温値の傾向は略一致しており、本実施形態に係る表面温度測定装置100の測温値には一定の信頼性が得られることが分かった。
FIG. 16 is a graph showing an example of a result obtained by actually measuring the temperature of the lower surface of the steel sheet M by the surface
なお、本実施形態では、被測温鋼材としての鋼板Mの下面から放射された熱放射光を鋼板Mに対向配置した放射温度計で検出する構成について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、被測温鋼材としての鋼板Mの上面から放射された熱放射光を鋼板Mに対向配置した放射温度計で検出する構成とすることも無論可能である。また、鋼板Mが鉛直方向に搬送されるような製造ラインにおいて、鋼板M表面から放射された熱放射光を当該鋼板M表面に対向配置した放射温度計で検出する構成とすることも可能である。さらには、鋼管や形鋼などの被測温鋼材側面から放射された熱放射光を当該被測温鋼材側面に対向配置した放射温度計で検出する構成とすることも可能である。 In addition, although this embodiment demonstrated the structure which detects the thermal radiation light radiated | emitted from the lower surface of the steel plate M as a to-be-measured steel material with the radiation thermometer arrange | positioned facing the steel plate M, this invention is limited to this. Instead, it is of course possible to adopt a configuration in which the thermal radiation emitted from the upper surface of the steel plate M as the temperature-measured steel material is detected by a radiation thermometer disposed opposite to the steel plate M. Further, in a production line in which the steel plate M is conveyed in the vertical direction, it is also possible to adopt a configuration in which heat radiation light radiated from the surface of the steel plate M is detected by a radiation thermometer disposed opposite to the surface of the steel plate M. . Furthermore, it is also possible to adopt a configuration in which heat radiation light radiated from the side surface of the temperature-measured steel material such as a steel pipe or a shape steel is detected by a radiation thermometer disposed opposite to the side surface of the temperature-measured steel material.
以下、本発明に係る表面温度測定装置を熱延鋼板の製造ラインに適用して、熱延鋼板を製造する方法について説明する。 Hereinafter, a method for producing a hot-rolled steel sheet by applying the surface temperature measuring device according to the present invention to a production line for the hot-rolled steel sheet will be described.
図17は、熱延鋼板の製造ラインの概略構成例を示す模式図である。
図17に示すように、熱延鋼板を製造するに際しては、まず加熱炉3でスラブを1000〜1200℃に加熱昇温する。次に、昇温加熱したスラブをその幅を決定すると共に、仕上圧延機6で圧延可能な厚みまで粗圧延機4で圧延し、粗バーと称される中間部材にまで圧延する。次に、必要に応じて、再加熱装置5において、誘導加熱等により粗バーを再加熱する。次に、仕上圧延機6において、粗バーを目標とする熱延鋼板の厚みになるまで圧延する。なお、仕上圧延機6における仕上圧延後の鋼板の温度はおよそ700〜1000℃、厚みは1mm前後〜十数mm程度、板速度は600mpmから1500mpmである。
FIG. 17 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration example of a production line for hot-rolled steel sheets.
As shown in FIG. 17, when manufacturing a hot-rolled steel sheet, the slab is first heated to 1000 to 1200 ° C. in the heating furnace 3. Next, the width of the heated and heated slab is determined, and the slab is rolled to a thickness that can be rolled by the finish rolling mill 6 and then rolled to an intermediate member called a coarse bar. Next, if necessary, the coarse bar is reheated by induction heating or the like in the
仕上圧延機6による圧延後の鋼板は、第1冷却帯7又は第2冷却帯8において目標温度にまで冷却され、ダウンコイラー9によってコイル状に巻き取られる。或いは、第1冷却帯7、第2冷却帯8及びその中間に位置する非冷却ゾーンを利用して、冷却履歴を制御する場合もある。第1冷却帯7、第2冷却帯8では、冷却水を噴出するミスト冷却又はラミナー冷却と称される多数の冷却用ノズルが配置されており、その内の適当な本数のノズルから水を噴出して鋼板を冷却する。噴出するノズル本数や位置などの冷却条件は、セットアップ学習やダイナミックフィードバックなどを利用して制御される。
The steel sheet after rolling by the finish rolling mill 6 is cooled to the target temperature in the
以上に説明した熱延鋼板の製造ラインにおいて、本発明に係る表面温度測定装置は、例えば、従来測温が困難であった第1冷却帯7又は第2冷却帯8の下面の温度を測定するために用いることができる(図17の適用1)。なお、厚みの薄い鋼板の場合には、下面からの測温値が、おおよそ鋼板の厚み方向の代表温度を示すと考えて問題ない。
In the production line for hot-rolled steel sheets described above, the surface temperature measuring device according to the present invention measures, for example, the temperature of the lower surface of the
また、第1冷却帯7又は第2冷却帯8の前後に本発明に係る表面温度測定装置を設置し、従来の温度計の代わりに用いることも可能である(図17の適用2)。従来の温度計は、特にコイルの先端部で湯気の影響により出力値が小さくなることがあるが、本発明に係る表面温度測定装置を適用すれば、コイルの最先端部から測温可能である。
Moreover, it is also possible to install the surface temperature measuring device according to the present invention before and after the
また、第1冷却帯7又は第2冷却帯8において、鋼板上方に本発明に係る表面温度測定装置を設置し、測温することも可能である(図17の適用3)。スプレーやラミナー冷却水が鋼板に衝突している領域を除けば、鋼板上面に冷却水が乗っている状態でも当該水乗りを介して測温することが可能である。
Moreover, in the
また、仕上圧延機6の近傍、或いは、仕上圧延機6の各スタンド間に、本発明に係る表面温度測定装置を設置し、測温することも可能である(図17の適用4)。斯かる場所でも、仕上圧延機6の冷却水や、スタンド間スプレーと称される冷却水が外乱水として存在することになるが、外乱水の影響を低減して測温することが可能である。斯かる場所での鋼板温度を測定することにより、重要な管理指標である圧延直後の温度の管理・制御に用いることができる。
Moreover, it is also possible to install the surface temperature measuring device according to the present invention in the vicinity of the finishing mill 6 or between the stands of the finishing mill 6 to measure the temperature (
さらに、搬送ロールの冷却水などが外乱水として存在するような場所に、本発明に係る表面温度測定装置を設置して測温すれば、有用な温度管理を行うことができる(図17の適用5、6)。 Furthermore, if the surface temperature measuring device according to the present invention is installed and measured at a place where the cooling water of the transport roll exists as disturbance water, useful temperature management can be performed (application of FIG. 17). 5, 6).
以上に説明したように、本発明に係る表面温度測定装置は、熱延鋼板の製造ラインにおいて、図17の適用1〜6で示すような箇所に設置することができる。この内、鋼板の品質制御に特に重要であるのは、適用1〜4で示す箇所の温度管理であるため、当該箇所に測温精度の高い本発明に係る表面温度測定装置を設置するのが好ましい。
As described above, the surface temperature measuring device according to the present invention can be installed at a location as indicated by
1・・・放射温度計
2・・・ノズル
11・・・光ファイバ
12・・・温度表示部
M・・・被測温鋼材(鋼板)
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記放射温度計で検出する熱放射光の波長を1.05μm以上1.15μm以下のみとし、
被測温鋼材表面から放射された熱放射光を被測温鋼材表面に向けて噴射したパージ水を介して前記放射温度計で検出し、前記パージ水によって形成される水柱の厚みを50mm以下とすることを特徴とする鋼材の表面温度測定方法。 The surface temperature of the temperature-measured steel material is measured by detecting the heat radiation emitted from the surface of the temperature-measured steel material having a surface temperature of 400 ° C. or more and 600 ° C. or less with a radiation thermometer arranged opposite to the temperature-measured steel material. A method,
The wavelength of the thermal radiation detected by the radiation thermometer is only 1.05 μm or more and 1.15 μm or less ,
The radiation thermometer radiated from the surface of the steel material to be measured is detected by the radiation thermometer through the purge water sprayed toward the surface of the material to be measured, and the thickness of the water column formed by the purge water is 50 mm or less. A method for measuring a surface temperature of a steel material.
被測温鋼材と前記放射温度計の検出素子との間に配置され、1.05μm未満の波長の光と1.15μmよりも長い波長の光を遮断する光学フィルタと、
被測温鋼材表面から離間して配置され、被測温鋼材表面と前記放射温度計との間にパージ水を噴射するノズルとを備え、
前記パージ水によって形成される水柱の厚みが50mm以下とされていることを特徴とする鋼材の表面温度測定装置。 A radiation thermometer disposed opposite to a temperature-measured steel material having a surface temperature of 400 ° C. or more and 600 ° C. or less, and the radiation thermometer radiated from the surface of the temperature-measured steel material is detected by the radiation thermometer. An apparatus for measuring the surface temperature of a hot steel material,
An optical filter that is disposed between the steel material to be measured and the detection element of the radiation thermometer, and blocks light having a wavelength less than 1.05 μm and light having a wavelength longer than 1.15 μm ;
A nozzle arranged to be spaced apart from the surface of the steel material to be measured, and jetting purge water between the surface of the steel material to be measured and the radiation thermometer,
A steel surface temperature measuring apparatus, wherein a thickness of a water column formed by the purge water is 50 mm or less .
前記光ファイバは、被測温鋼材表面から放射された熱放射光を前記先端部で受光して前記検出素子に伝送することを特徴とする請求項5の何れかに記載の表面温度測定装置。 The surface temperature measuring device according to claim 5, wherein the optical fiber receives thermal radiation light emitted from the surface of the steel material to be measured at the tip portion and transmits the received light to the detection element.
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