JP2010265537A - 鋼材加熱方法、加熱制御装置およびプログラム - Google Patents
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- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
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Abstract
【解決手段】本発明に係る鋼材加熱方法では、質量%でC=0.0005〜0.25%、Si≦0.5%、Mn=0.1〜1.5%、P=0.005〜0.03%、S≦0.03%、Al=0.005〜0.18%、N≦0.02%(残りはFeを除いて不可避的に含有される元素である。)を含有する鋼材を、1150℃以上の前記鋼材表面温度をTs1(℃)とし、Ts1が1150℃以上における加熱時間をt1(分)とした場合、以下の式1を満たす条件で加熱する。
Ts1+0.857×t1 < 1270 ・・・(式1)
【選択図】図4
Description
(B)前記鋼材の測定表面に対する角度が、鋼材の放射率が変化しない角度以上となる位置
(C)前記鋼材との間に火炎を挟まない位置
ここで、前記式1におけるTs1(℃)は、1150℃以上の鋼材の表面温度であり、t1(分)は、Tsが1150℃以上における加熱時間である。
ここで、前記式1におけるTs1(℃)は、1150℃以上の鋼材の表面温度であり、t1(分)は、Ts1が1150℃以上における加熱時間である。
1.第1の実施形態の概要について
2.鋼材加熱方法の詳細について
3.実施例について
4.実施形態に係る温度測定方法及び装置について
図1A及び図1Bは、本発明の第1の実施形態に係る加熱制御装置及び加熱炉の構成について説明するための説明図である。ここで図1Bは、図1Aにける加熱炉1をA−A線で切断した断面図を示している。なお、図1Aに示すように、加熱炉1の各構成は、必ずしも同一平面上には存在しない(例えば、バーナ2と温度測定装置100)。しかしながら、図1Bでは、説明の便宜上、主要な各構成を同一の断面図上に示した。上述の通り、以下では、本発明の各実施形態に係る加熱制御装置が連続鋼片加熱炉に適用された場合を例に挙げて説明する。そこでまず、この加熱炉について説明する。
加熱炉1は、図1Aに示すように、炉長方向(x軸方向、搬送方向ともいう。)に、鋼材の一例である鋼材Fを搬送しつつ、その鋼材Fを加熱する。つまり、図1Aに示す鋼材Fは、図1Bに示すように炉幅方向(y軸方向ともいう。)が長手方向となるように、加熱炉1の一側(装入側、x軸負の方向側ともいう。)端部の炉壁に設けられた装入口INから装入される。そして、鋼材Fは、搬送装置により、加熱炉1の他側(抽出側、x軸正の方向側ともいう。)端部の炉壁に設けられた抽出口OUTから抽出される。
次に、本発明の第1実施形態に係る加熱炉1により加熱される鋼材について、詳細に説明する。
上述の加熱炉1により加熱される鋼材Fは、質量%でC=0.0005〜0.25%、Si≦0.5%、Mn=0.1〜1.5%、P=0.005〜0.03%、S≦0.03%、Al=0.005〜0.18%、N≦0.02%を含有する鋼材である。なお、上記成分を含有する鋼材は、上記成分以外に、Feを除いて不可避的に含有される元素を含んでも良い。
次に、本発明の第1実施形態に係る加熱制御装置10の構成について、引き続き図1A及び図1Bを参照しつつ説明する。
加熱制御装置10は、図1A及び図1Bに示すように、温度測定装置100と、記憶部142と、位置決定部11と、管理点特定部12と、管理点記憶部13と、判定部14と、加熱炉制御部15と、を有する。
今までに加熱炉1に装入されて加熱されたことがない鋼材Fが加熱対象となることは、稀である。従って、この場合、位置決定部11は、これまでの操業実績に基づいて、温度管理点を決定する。この操業実績には、例えば、過去に加熱が行われた鋼材Fに対する、加熱前の状態、加熱中の状態、加熱後の状態、後段の処理後の状態等の製品品質実績が含まれる。例えば、加熱後や後段の圧延等の工程後に鋼材Fの品質が悪化した実績がある場合、この鋼材Fについて、加熱前・加熱中・加熱後の少なくとも何れかにおいて、表面温度が最高となる位置を特定しておき、操業実績として、この最高温度位置を予め記録しておく。この位置の特定は、本実施形態に係る加熱制御装置10によれば、温度測定装置100により鋼材Fの温度分布を測定することが可能であるため、その温度分布測定結果に基づいて、行うことができる。そして、位置決定部11は、この最高温度位置を、品質を良好に保つために温度を管理すべき位置に設定する。このような最高温度位置についてのデータは、鋼材Fの鋼種やサイズ等毎に異なるため、位置決定部11は、鋼材Fの鋼種やサイズ等毎に最高温度位置を予めデータベースとして予め蓄積しておく。このデータベースは、位置決定部11自らが有していてもよく、又、他の記憶装置(例えば記憶部142)に記録させておくことも可能である。そして、位置決定部11は、例えば、加熱炉1を制御する更に上位の制御装置から、加熱制御対象である鋼材Fについて、識別情報、鋼種、サイズ等のような特性情報を取得する。その後、位置決定部11は、特性情報に基づいて、データベースから鋼材Fを特定し、その鋼材Fに対応付けられた最高温度位置を、上記温度管理点に決定する。
温度測定装置100Aは、加熱炉1に設けられた複数の温度測定装置100のうち、相対的に加熱炉1の装入側、つまり装入口INに一番近い個所に配置されたものである。温度測定装置100Aは、当該温度測定装置100Aの下方を通過した鋼材Fの表面温度分布を測定する。加熱炉1による加熱性能等にもよるが、装入された鋼材Fの表面中、最も温度が高い位置は、加熱炉1による加熱中も他の位置に比べて比較的高温となることが予想されたり、所望の温度よりも高温となったりする結果、他の基準位置よりも高温となることが予想される。そこで、位置決定部11は、温度測定装置100Aが測定した温度分布に基づいて、鋼材Fの表面中、最高温度位置を温度管理点に決定する。なお、この最高温度位置は、温度測定装置100Aが温度を測定した鋼材Fの最高温度となっている位置を意味するものであり、加熱中又は加熱後において他の全ての位置と比べても最高温度となる必要はない。上述の通り、この最高温度位置は、他の位置に比べて比較的高温となったり、所望の温度よりも高温となったりする結果、他の基準位置よりも高温となることが予想される位置を意味する。
特定が行われた温度測定装置100A〜100E及びその搬送方向における位置(温度測定装置100の設置個所)の少なくとも一方と鋼材Fとに対応付けて、管理点記憶部13に記録する。
1215 ≦ Ts2+0.857×t2 ・・・(式14)
続いて、図2〜図4を参照しながら、本発明の第1の実施形態に係る鋼材加熱方法について、詳細に説明する。図2〜図4は、本実施形態に係る鋼材加熱方法について説明するための説明図である。
図2に示したように、本模擬実験に用いた実験炉は、電気ヒータで鋼材昇温を制御するものである。実炉の酸化雰囲気を再現するために、炉内を仕切り燃焼室(炉内左側)とし、燃焼室に供給された燃料と燃焼空気とを混合燃焼させた上で、鋼材が配置された加熱室(炉内右側)に送り込むようにした。また、電気ヒータにより加熱されている鋼材表面を実機と同様に酸化させつつ、所定の昇温、加熱、保定の工程を行なった上で、実験炉より鋼材を抽出した。さらに放冷ののち、高圧水を使って鋼材表面のデスケーリングを行なった。続いて、実機でデスケーリング後の鋼材圧延に供されるまでの相当時間分、鋼材を放冷したのち、窒素雰囲気の密閉容器に入れて自然放冷を行った。放冷し常温になった鋼材から、所定寸法のサンプルを切り出し、加熱表面に垂直な断面を研磨したのち、残存する内部酸化層厚みの調査を行った。
続いて、本実施形態に係る鋼材加熱方法の実施例について、詳細に説明する。
以下では、図5〜図6Bを参照しながら、本実施形態に係る鋼材加熱方法の実施例について詳細に説明する。図5〜図6Bは、本実施形態に係る鋼材加熱方法の実施例を説明するための説明図である。
次に、本発明の実施形態で使用される温度測定方法及びその方法を実施する装置について説明する。なお、上述の通り、本発明の実施形態では、温度測定方法及び装置は、鋼材表面の温度を測定するものであれば、様々なものが使用可能である。しかし、以下で説明する温度測定方法及び装置は、他の温度測定方法及び装置に比べて温度を非常に正確に測定することが可能である。正確に表面温度を測定することが可能となることで、本発明の実施形態に係る鋼材加熱方法及び加熱制御装置は、上述のような効果を更に高め、より正確に鋼材の熟熱を判定することが可能となる。従って、以下では、この温度測定方法及び装置について図7〜図17を参照しつつ詳細に説明する。
4−1.関連技術
4−2.本実施形態に係る温度測定方法の概要
4−3.本実施形態に係る温度測定装置例
4−4.本実施形態に係る温度測定装置による測定例
4−5.本実施形態に係る温度測定装置等による効果の例
図16及び図17を参照しつつ、関連技術について説明する。図16及び図17は、関連技術に係る温度測定方法について説明するための説明図である。
問題1:鋼材が移動する場合には、その近傍に温度既知物体を置くことが難しい。
問題2:温度既知物体を鋼材の近傍、即ちカメラから離れた位置に置くと、画像の中の温度既知物体の画素数が少なくなる。
鋼材が移動する場合、例えばウォーキングビーム式加熱炉等では、鋼材の動きによって温度既知物体が破損する恐れがある。この対策として、鋼材の移動に応じて遮蔽板が移動する機構を設ければ測定システム自体が複雑となり、実用的でない。
例えば、鋼材が離れた位置に配置されたり、比較的小さい鋼材の温度を計測したりするためには、鋼材を撮像可能なように、ある程度の解像度を有する撮像装置を使用する必要がある。撮像装置として例えば40万画素のカメラを用いた場合、1画素の視野角は幅0.08度、高さ0.08度程度の小さい領域となる。温度既知物体をカメラから離れた位置に置くと、画像中を占める温度既知物体の領域が非常に小さくなるため、1画素の出力は空間的変動、時間的変動、信号処理系の外乱等の影響を受け、いくらかのバラツキを生ずる。
以下、本発明の実施形態に係る温度測定方法の概要について説明する。
この温度測定方法は、上述の関連技術に係る温度測定方法を前提に、大きく分けて以下の1〜3のような特徴を有する。
特徴2:温度既知物体は、その大きさが撮像装置の画素数において少なくとも25画素、望ましくは100画素以上となるような位置に配置される。
特徴3:温度既知物体は、その放射率が鋼材の放射率に対して前後0.1の範囲となる材質を用いる。
特徴1:迷光を補正するための温度既知物体を、撮像装置の近傍に設置し、かつ、鋼材の放射エネルギーの計測する際、炉内ガスによる吸収及び放射が起こらない波長を選択してその単色輝度を計測し、得られた単色輝度を迷光補正して温度を求める。
手段2:炉内の温度分布等による誤差の理論的評価を可能にするために、放射伝熱の理論を厳密に適用して迷光補正計算式を作成する。
以下、各手段について具体的に述べる。
燃焼炉内には燃料の燃焼によって生じた二酸化炭素や水蒸気などが存在する。これらのガス体は、炉内の放射エネルギーを吸収し、また、自己の温度に応じたエネルギーを放射する。ガスの温度は、炉内の位置によって異なるため、炉内迷光量は、位置によって異なる。しかし、二酸化炭素や水蒸気等のガスが吸収・放射するエネルギーは、スペクトルのうちいくつかの特定の波長域に限られている。従って、二酸化炭素の吸収・放射波長域と水蒸気の吸収・放射波長域とを共に避けた波長を計測すれば、炉内ガスの影響を含まない迷光補正が可能である。
単波長を用いることに従って、迷光を補正するための計算は、一般的な放射伝熱計算で用いられるStefan−Bolzmannの式でなく、単波長の放射エネルギーを計算するPlankの式を用いる。具体的には下記の手順1〜7により計算する。
E :波長λの黒体輝度[W/m3]
λ :波長[m]
T :温度[K]
C1:定数 3.74×10−16[W/m2]
C2:定数 0.014387[μm・K]
ここで、この式105の導出過程について述べる。温度Tの物体表面から放射される単色放射量Aは、Planckの法則から計算される黒体輝度Eに、物体表面の放射率εを乗じたものである。即ち、単色放射量Aは、下記式106で表される。
ここで、この式の導出過程について述べる。
上記手順4項で導出した下記の式112(上記式108)を用い、この式を変形して黒体輝度Eを求めると、上記の式111が得られる。
ここに述べた迷光補正方法(手順1〜手順7)を用いることによって、温度既知物体と鋼材との距離が離れている場合においても、鋼材の温度を求めることが可能である。以下、その理由を述べる。
特徴2.温度既知物体は、その大きさが撮像装置の画素数において少なくとも25画素、望ましくは100画素以上となるような位置に配置される。
上記問題2に示したように、関連技術では、撮像装置の1画素が占める領域が小さいため、1画素の出力は、例えば空間的・時間的変動や信号処理系の外乱等の影響を受け、いくらかのバラツキを生ずる。温度既知物体の1画素単位の出力の実測値を図7に示す。
上述の通り、1画素単位の標準偏差は11℃であった。n個の平均値をとった場合の標準偏差は、その個数の平方根に逆比例するので、25画素の平均をとれば、標準偏差は5分の1の約2℃となる。100画素の平均値をとれば、100の平方根10に逆比例するので、10分の1の約1℃となる。
特徴3.温度既知物体は、その放射率が鋼材の放射率に対して前後0.1の範囲となる材質を用いる。
本発明の発明者らは、本実施形態の温度測定方法について、計測条件が種々に変わった場合の計測結果、即ち迷光補正後温度の誤差について理論的検討を行なった。
特徴5:炉内の迷光量分布等から規定される温度既知物体の位置
特徴4:放射率の経時変化への対処
温度既知物体として金属保護管付き熱電対を用いた場合は、長期間の使用などによる酸化の影響等によって、温度既知物体の放射率が、若干変化する可能性がある。また、セラミック製保護管付き熱電対を用いた場合では酸化の恐れはないが、煤や炉内ダスト等の付着による放射率変化の可能性は排除できない。そこで、本実施形態に係る温度測定方法では、このような温度既知物体の放射率の経時変化に対して、以下に示す手段により対処することができる。
一般に、物体表面の放射率を測定するためには、迷光の無い条件下でその物体の温度と輝度を測定する必要がある。よって、物体を炉内に設置したままでは、放射率の把握は困難である。しかし、炉の操業条件が一定ならば、炉内の迷光量分布に変動は無く、温度既知物体からの放射輝度と炉の内壁からの放射輝度の関係は一定と考えられる。この現象を利用し、撮像装置の視野内の炉内壁輝度と温度既知物体輝度との差を長期的に記録し、同一温度条件での傾向管理を行なうことによって放射率の経時変化の有無を把握、管理することができる。例えば、炉内壁輝度と温度既知物体輝度との差の変化が、所定の閾値を超えた場合などに、温度既知物体の放射率が変化したと判断することができる。そして、放射率が変化した場合、温度測定精度を保つために、以下の手段2による対処を採ることができる。
温度既知物体を新品に交換することが最良の手段である。交換することが不可能であり、かつ、上記手段1の傾向管理データから放射率の変化値が推定できる場合には、以下の方法によって補正してもよい。即ち、上述の特徴1の手段2で導出した迷光量Jを計算する以下の式117(上記式105)において、標準の放射率εの代わりに経時変化後の放射率εxを用いた式118により、迷光量Jを計算する。
なお、ここで使用した経時変化後の放射率εxは、以下のように導き出すことができる。
上述の通り、手段1では、撮像装置の視野内の炉内壁輝度と温度既知物体輝度との差を長期的に記録する。この際、炉内において放射率の経時変化が比較的安定して変化がほとんど無いとみなされる部位、例えば長期間補修改修を行っていない炉壁の輝度と、温度既知物体輝度との差もあわせて記録する。以下、この部位を「比較部位」ともいう。なお、炉内壁が比較部位である場合、手段1で記録する炉内壁輝度を比較部位の輝度とすることができる。
特徴5:炉内の迷光量分布等から規定される温度既知物体の位置
上記のように、本実施形態では、炉内ガス等による反射・吸収が起こらない波長を使用するなどにより、温度既知物体は鋼材の近傍に配置される必要はないが、この波長においても、炉内の迷光は位置による分布がある。そこで、本実施形態に係る温度測定方法では、測定精度を更に高めるために、温度既知物体は、鋼材位置の迷光量と同等の迷光量となる位置に置く。迷光分布等による温度既知物体の位置の制約は、次の3つの条件によって規定される。
条件2:鋼材の測定表面に対する角度が、鋼材の放射率が変化しない角度以上となる位置
条件3:鋼材との間に火炎を挟まない位置
炉の内壁に温度分布がある場合、炉内壁近傍では、近くの炉内壁の温度の影響を強く受けるため、迷光量が炉内の一般部分とは異なる場合がある。一部の炉内壁温度が異なる場合について、発明者らのデータに基づいて、迷光量を算出した結果を図11に示す。炉内壁温度1200℃に保持した炉において、一部の炉内壁を1100℃としたときの迷光分布である。図11の横軸は1100℃の炉壁からの距離である。炉内壁より0.25m未満の領域における迷光量は、他の位置の迷光量と著しく異なる。そこで、本実施形態に係る温度測定方法では、温度既知物体を炉内壁から0.25m以上離れた位置に配置することにより、炉内壁の温度分布による炉内迷光分布による影響を低減して、温度測定精度を更に向上させることができる。
一般的には、物質によっては、表面の放射率が、放射方向によって異なる場合がある。これは例えば化学工学便覧改訂3版の図2.81に例示されている。一方、本実施形態に係る温度測定方法では、温度既知物体と鋼材とを撮像装置の同一視野内に置いて、輝度の比較によって補正計算を行なう。従って、鋼材の放射率が温度既知物体の放射率に対して変化しないよう、鋼材の測定表面に対する角度が、放射率が変化しない範囲の角度となる位置に、温度既知物体を配置して両者を撮像装置の視野内に収めなければならない。
本実施形態では、燃焼ガス中の熱放射ガスである二酸化炭素と水蒸気の放射スペクトルを避けた単色光例えば波長1μmの放射を計測するので、全波長放射測定型の温度計に較べて、火炎の影響は受けにくい。しかし、火炎には熱放射性のフリーラジカル等が含まれるので、鋼材との間に火炎が介在すると迷光補正誤差が生ずる可能性がある。そこで、本実施形態に係る温度測定方法では、鋼材と温度既知物体及び撮像装置との間に火炎を挟まない位置関係を保持することにより、火炎による影響を低減させる。この位置関係は、本技術を適用する炉の鋼材と火炎との位置関係により規定される。具体的には、図13に示すように、被測定点(鋼材)から火炎の端までの水平距離をX1、被測定点から火炎下端までの高さをY1、被測定点から温度既知物体までの水平距離をX0、高さをY0とするとき、温度既知物体の位置は、下記式119を満たすように設定される。
条件1:炉の内壁からの距離が0.25m以上であり、
条件2:被測定点と温度既知物体とのなす角度が、被測定点の表面に対して13度以上であり、
条件3:被測定点から火炎の端までの水平距離をX1、被測定点から火炎までの高さをY1、被測定点から温度既知物体までの水平距離をX0、高さをY0とするとき上記式119を満たすように設定される。
次に、このような方法を実際に実行する本実施形態に係る温度測定装置例について説明する。
図13に示すように、温度測定装置100は、加熱炉1内に配置された鋼材Fの温度を測定する。図13では、加熱炉1として、バーナ2(リジェネバーナ、サイドバーナ、ルーフバーナ、軸流バーナ等の様々なバーナの例。)によって加熱を行う炉を例示しているが、本実施形態に係る温度測定装置100を適用可能な加熱炉1は、この例に限定されるものではない。なお、上記本発明の実施形態に温度測定装置100を使用する場合、撮像装置110及び温度既知物体120は、炉側壁又は炉天井から挿入等することが望ましい。つまり、この場合、図13に示す横方向が炉幅方向に相当することになる。
次に、本発明の実施形態に係る温度測定方法及び温度測定装置により、金属材として、燃焼炉(加熱炉1の一例)内に配置された鋼材F表面温度を測定した例を示す。ここで使用した燃焼炉は、長さ8m(上記加熱炉1の場合の炉幅方向に相当)、幅2m、高さ2mであり、LNG(Liquefied Natural Gas)により鋼材Fを加熱する。鋼材Fは、およそ5m、厚み50mmである。撮像装置110は、画素38万個のCCDカメラを用いた。CCDカメラは波長フィルタ機能を有しており、この波長フィルタ機能により、波長1.0±0.2μmの単波長の放射光を測定した。なお、この際、波長フィルタ機能は、±0.2μm程度の幅を有しているため、撮像装置110は、実際には波長0.8〜1.2μの放射光のみを計測することになるが、この程度の幅の波長は、実用上及び工業上、単波長とみなすことができる。従って、撮像装置110は、厳密な単波長光を撮像する必要はなく、工業的に単波長とみなせる程度の波長の光を撮像すればよい。
最後に、本発明の実施形態で使用される温度測定方法等による効果が判りやすいように、上記特許文献3〜5に対する有利な効果の例を説明する。ただし、ここで説明する効果は、あくまで一例であって、本実施形態に係る温度測定方法等による効果を限定するものではないことは言うまでもない。
上記特許文献3に記載の温度測定方法では、温度測定物体の表面に遮蔽板を設けて炉内迷光を遮断する。そして、遮蔽板は、水冷して遮蔽板自体からの熱放射を防いでいる。遮蔽板の発する放射による誤差は、遮蔽板の温度T2を実測し、見掛け放射エネルギーG1から下記の式22により補正後真温度T1を得る。なお、Eb(T)は温度Tにおける放射エネルギーを表す。
特許文献4に記載の温度測定方法では、炉壁の実測温度Twと炉壁実効温度Tw’を用い、輝度Lを表す下記の式によって放射温度計の見掛け温度Sから補正した表面温度Tを得る。
特許文献5については、上記関連技術で説明した通りであり、上記の説明において詳しく本発明の一実施形態による効果等を説明したが、本発明の実施形態に係る温度測定装置は、更に、温度既知物体を鋼材から離れたカメラの近傍に設置し、炉内ガスによる吸収及び放射が起こらない波長の単色輝度を撮像する等によって、上記特許文献3で説明した鋼材の移動による種々の障害を回避するとともに、通常小さな物体である温度既知物体の画角を大きくして十分な画素数を得、かつ、迷光補正精度を高めることが可能である。
2 バーナ
10 加熱制御装置
11 位置決定部
12 管理点特定部
13 管理点記憶部
14 判定部
15 加熱炉制御部
16 炉温制御部
17 搬送速度制御部
100 温度測定装置
110 撮像装置
120 温度既知物体
130 演算部
131 画像解析部
132 迷光算出部
133 迷光補正部
134 温度算出部
135 放射率変更部
136 記憶部
141 表示部
142 記憶部
F 鋼片
Claims (15)
- 質量%でC=0.0005〜0.25%、Si≦0.5%、Mn=0.1〜1.5%、P=0.005〜0.03%、S≦0.03%、Al=0.005〜0.18%、N≦0.02%(残りはFeを除いて不可避的に含有される元素である。)を含有する鋼材を、1150℃以上の前記鋼材表面温度をTs1(℃)とし、Ts1が1150℃以上における加熱時間をt1(分)とした場合、以下の式1を満たす条件で加熱することを特徴とする、鋼材加熱方法。
Ts1+0.857×t1 < 1270 ・・・(式1)
- 1075℃以上の前記鋼材温度をTs2(℃)とし、Ts2が1075℃以上における加熱時間をt2(分)とした場合に、前記鋼材を以下の式2を満たす条件で加熱することを特徴とする、請求項1に記載の鋼材加熱方法。
1175 ≦ Ts2+0.857×t2 ・・・(式2)
- 1115℃以上の前記鋼材温度をTs2(℃)とし、Ts2が1115℃以上における加熱時間をt2(分)とした場合に、前記鋼材を以下の式3を満たす条件で加熱することを特徴とする、請求項1に記載の鋼材加熱方法。
1215 ≦ Ts2+0.857×t2 ・・・(式3)
- 前記鋼材は、質量%で、Ti≦0.15%、B≦0.006%、Nb≦0.1%およびCr≦0.1%の少なくとも何れかの成分を更に含有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の鋼材加熱方法。
- 加熱炉で加熱中の前記鋼材の表面温度を測定し、
測定した表面温度に基づいて、前記条件を満たすように、前記加熱炉の炉温と、前記鋼材の前記加熱炉中の搬送速度との少なくとも一方を制御することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の鋼材加熱方法。 - 前記加熱炉内の迷光を補正するための温度既知物体を、輝度計測部の近傍に設置しておき、
前記鋼材の表面温度測定では、
前記輝度計測部を用いて、炉内ガスによる吸収及び放射が起こらない波長を有する単色輝度により、前記鋼材及び前記温度既知物体の放射エネルギーを計測し、
計測した前記単色輝度を迷光補正して、前記鋼材の温度を求めることを特徴とする、請求項5に記載の鋼材加熱方法。 - 前記鋼材の温度を求める際に、
前記温度既知物体の放射エネルギーと、当該温度既知物体の温度とに基づいて、迷光量を算出し、
算出した前記迷光量と、前記鋼材の放射エネルギーとに基づいて、当該鋼材の温度を算出することを特徴とする、請求項6に記載の鋼材加熱方法。 - 前記輝度計測部は、前記鋼材及び前記温度既知物体の放射エネルギーの単色輝度分布を所定の画素数の画像として撮像する撮像装置であり、
前記温度既知物体は、前記撮像装置が撮像する画像中を占める領域が25画素以上となる位置に配置されることを特徴とする、請求項6または7に記載の鋼材加熱方法。 - 前記温度既知物体は、前記撮像装置が撮像する画像中を占める領域が100画素以上となる位置に配置されることを特徴とする、請求項8に記載の鋼材加熱方法。
- 前記温度既知物体の放射率は、前記鋼材の放射率に対して前後0.1の範囲内であることを特徴とする、請求項6〜9のいずれか一項に記載の鋼材加熱方法。
- 前記輝度計測部を用いて、前記加熱炉の炉内壁の放射エネルギーを更に計測し、
当該炉内壁と前記温度既知物体との放射エネルギーの差を記録し、
記録した前記放射エネルギーの差に基づいて、前記温度既知物体の放射率の経時変化の有無を把握することを特徴とする、請求項6〜10のいずれか一項に記載の鋼材加熱方法。 - 前記温度既知物体の放射率の経時変化が生じた場合、経時変化後の放射率を算出し、
当該経時変化後の放射率を使用して、前記迷光補正を行うことを特徴とする、請求項11に記載の鋼材加熱方法。 - 前記温度既知物体は、以下の(A)、(B)及び(C)の条件のうち、少なくともいずれかを満たす位置に配置されることを特徴とする、請求項6〜12のいずれか一項に記載の鋼材加熱方法。
(A)炉内迷光分布上、前記鋼材の位置と迷光量がほぼ同一となる距離だけ炉壁から離隔した位置
(B)前記鋼材の測定表面に対する角度が、鋼材の放射率が変化しない角度以上となる位置
(C)前記鋼材との間に火炎を挟まない位置 - 炉長方向に鋼材を搬送しつつ該鋼材を加熱する加熱炉を制御する加熱制御装置であって、
質量%でC=0.0005〜0.25%、Si≦0.5%、Mn=0.1〜1.5%、P=0.005〜0.03%、S≦0.03%、Al=0.005〜0.18%、N≦0.02%(残りはFeを除いて不可避的に含有される元素である。)を含有する鋼材の搬送方向に沿った複数個所にそれぞれ配置され、通過する前記鋼材表面の温度分布を測定する複数の温度測定装置と、
一の前記温度測定装置が測定した前記鋼材表面の温度分布に基づいて、所定の領域内における最も温度の高い部位を決定し、前記鋼材の温度管理に用いる部位である温度管理点とする位置決定部と、
前記位置決定部により決定された前記温度管理点を基準として、各温度測定装置の測定結果における前記温度管理点の位置および温度を特定する管理点特定部と、
各温度測定装置の測定結果における前記温度管理点を含む前記所定の領域での鋼材の平均温度と、当該平均温度における加熱時間とを判定する判定部と、
判定された前記鋼材の平均温度および当該平均温度における加熱時間に基づいて、下記式1を満たすように前記加熱炉の制御を行う加熱炉制御部と、
を有することを特徴とする、加熱制御装置。
Ts1+0.857×t1 < 1270 ・・・(式1)
ここで、前記式1におけるTs(℃)は、1150℃以上の鋼材の表面温度であり、t1(分)は、Tsが1150℃以上における加熱時間である。
- 質量%でC=0.0005〜0.25%、Si≦0.5%、Mn=0.1〜1.5%、P=0.005〜0.03%、S≦0.03%、Al=0.005〜0.18%、N≦0.02%(残りはFeを除いて不可避的に含有される元素である。)を含有する鋼材を炉長方向に搬送しつつ該鋼材を加熱する加熱炉を制御するとともに、該加熱炉における前記鋼材の搬送方向に沿った複数個所にそれぞれ配置され、通過する前記鋼材表面の温度分布を測定する複数の温度測定装置と通信可能なコンピュータに、
一の前記温度測定装置が測定した前記鋼材表面の温度分布に基づいて、所定の領域内における最も温度の高い部位を決定し、前記鋼材の温度管理に用いる部位である温度管理点とする位置決定機能と、
前記位置決定部により決定された前記温度管理点を基準として、各温度測定装置の測定結果における前記温度管理点の位置および温度を特定する管理点特定機能と、
各温度測定装置の測定結果における前記温度管理点を含む前記所定の領域での鋼材の平均温度と、当該平均温度における加熱時間とを判定する判定機能と、
判定された前記鋼材の平均温度および当該平均温度における加熱時間に基づいて、下記式1を満たすように前記加熱炉の制御を行う加熱炉制御機能と、
を実現させるためのプログラム。
Ts1+0.857×t1 < 1270 ・・・(式1)
ここで、前記式1におけるTs(℃)は、1150℃以上の鋼材の表面温度であり、t1(分)は、Tsが1150℃以上における加熱時間である。
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