JP7371721B2 - Temperature measurement method, temperature measurement device, temperature control method, temperature control device, steel production method, and steel production equipment - Google Patents

Temperature measurement method, temperature measurement device, temperature control method, temperature control device, steel production method, and steel production equipment Download PDF

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Description

本発明は、温度測定方法、温度測定装置、温度制御方法、温度制御装置、鋼材の製造方法、及び鋼材の製造設備に関する。 The present invention relates to a temperature measurement method, a temperature measurement device, a temperature control method, a temperature control device, a method for manufacturing steel materials, and equipment for manufacturing steel materials.

一般に、熱間圧延に供されるスラブは加熱炉内で目標抽出温度まで加熱された後に熱間圧延に供される。従って、加熱炉内では目標抽出温度となるようにスラブを均一に加熱する必要があり、このためには加熱炉の炉内温度やスラブの抽出温度を随時監視する必要がある。一方で、スラブの加熱炉抽出温度を正確に把握できれば、スラブの温度を予測する温度予測モデルの予測精度を向上させ、スラブの加熱炉抽出温度の精度向上や加熱炉の操業に有用である。このような背景から、スラブの加熱炉抽出温度の測定方法が数多く提案されている。また、スラブの表面にスケールが形成されている場合、スラブの温度を正確に測定することが困難になるために、特許文献１，２にはスラブ表面におけるスケールの有無を判定する方法が提案されている。具体的には、特許文献１には、加熱炉の操業条件から計算された加熱炉抽出温度と実際に測定された加熱炉抽出温度の最大値との差が正の閾値以下であるか否かを判定することによりスケールの有無を判定する方法が記載されている。また、特許文献２には、スケール除去位置でのスラブ温度とスケール除去がされていない位置でのスラブ温度に基づいてスケールの有無を判定する方法が記載されている。 Generally, a slab to be subjected to hot rolling is heated to a target extraction temperature in a heating furnace and then subjected to hot rolling. Therefore, it is necessary to uniformly heat the slab in the heating furnace so as to reach the target extraction temperature, and for this purpose, it is necessary to constantly monitor the temperature inside the heating furnace and the extraction temperature of the slab. On the other hand, if the furnace extraction temperature of the slab can be accurately determined, it will improve the prediction accuracy of the temperature prediction model that predicts the slab temperature, which will be useful for improving the accuracy of the slab heating furnace extraction temperature and for the operation of the heating furnace. Against this background, many methods for measuring the heating furnace extraction temperature of slabs have been proposed. Furthermore, if scale is formed on the surface of the slab, it becomes difficult to accurately measure the temperature of the slab, so Patent Documents 1 and 2 propose methods for determining the presence or absence of scale on the surface of the slab. ing. Specifically, Patent Document 1 describes whether the difference between the heating furnace extraction temperature calculated from the operating conditions of the heating furnace and the maximum value of the heating furnace extraction temperature actually measured is less than or equal to a positive threshold value. A method for determining the presence or absence of scale by determining is described. Further, Patent Document 2 describes a method of determining the presence or absence of scale based on the slab temperature at a scale removal position and the slab temperature at a position where scale is not removed.

特開２０１９－１６７５７４号公報Japanese Patent Application Publication No. 2019-167574 特開２０１７－１０７０号公報JP 2017-1070 Publication 特許第５９８７５６３号公報Patent No. 5987563

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、操業トラブル等によって加熱炉からスラブを抽出した後にスラブの搬送が停止された場合等、加熱炉抽出温度の計算条件と測定状態との間に乖離がある場合、スケールの有無を判定することは難しい。また、スラブの温度測定範囲全体にスケールが存在する場合には、加熱炉抽出温度の最大値に測定誤差が発生することがある。一方、特許文献２に記載の方法では、スケール除去工程の前後でスラブ温度を測定する必要があるので、複数の装置が必要になる、装置の設置環境を準備できない等といった問題がある。また、スケール除去位置にスケール除去工程で用いた水に由来する水乗りがある場合、スラブ温度に測定誤差が発生する可能性がある。以上のことから、スケールや水乗りの有無に関係なくスラブの抽出温度を精度よく測定可能な技術の提供が求められていた。 However, in the method described in Patent Document 1, there is a discrepancy between the calculation conditions and the measurement state of the heating furnace extraction temperature, such as when the conveyance of the slab is stopped after the slab is extracted from the heating furnace due to operational trouble etc. In this case, it is difficult to determine the presence or absence of scale. Furthermore, if scale exists throughout the temperature measurement range of the slab, a measurement error may occur in the maximum value of the heating furnace extraction temperature. On the other hand, in the method described in Patent Document 2, since it is necessary to measure the slab temperature before and after the scale removal process, there are problems such as the need for a plurality of devices and the inability to prepare the installation environment for the devices. Furthermore, if there is water coming from the water used in the scale removal process at the scale removal position, a measurement error may occur in the slab temperature. In view of the above, there has been a need to provide a technology that can accurately measure the extraction temperature of slabs regardless of scale or the presence or absence of waterboards.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、スケールや水乗りの有無に関係なくスラブの温度を精度よく測定可能な温度測定方法及び温度測定装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、スケールや水乗りの有無に関係なくスラブの温度を目標温度に精度よく制御可能な温度制御方法及び温度制御装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、鋼材の製造歩留まりを向上できると共に、鋼材の反りや突っかかりによる設備トラブル及び荷重等の負荷過大による設備破損トラブルを未然に防ぐことができる鋼材の製造方法及び製造設備を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a temperature measuring method and a temperature measuring device that can accurately measure the temperature of a slab regardless of the presence or absence of a scale or a water rider. be. Another object of the present invention is to provide a temperature control method and a temperature control device that can accurately control the temperature of a slab to a target temperature regardless of the presence or absence of a scale or a water rider. Another object of the present invention is to provide a method for producing steel products that can improve the production yield of steel products and also prevent equipment troubles due to warping or jamming of steel products, and equipment damage troubles due to excessive loads. Our goal is to provide manufacturing equipment.

本発明に係る温度測定方法は、同じ温度で分光放射率が異なる少なくとも３つ以上の波長を含むスラブからの分光放射スペクトルを測定する測定ステップと、前記測定ステップにおいて測定された分光放射スペクトルを用いて分光放射スペクトルの測定点におけるスケールの有無及び／又は水乗りの有無を判定する判定ステップと、前記判定ステップの判定結果に基づいて、前記測定ステップにおいて測定された分光放射スペクトルから前記測定点の温度を算出する算出ステップと、を含むことを特徴とする。 The temperature measurement method according to the present invention includes a measurement step of measuring a spectral radiation spectrum from a slab including at least three wavelengths having the same temperature and different spectral emissivities, and a spectral radiation spectrum measured in the measurement step. a determination step of determining the presence or absence of a scale and/or the presence or absence of a water rider at a measurement point of the spectral radiation spectrum; The method is characterized by including a calculation step of calculating the temperature.

本発明に係る温度測定方法は、上記発明において、前記算出ステップは、前記判定ステップにおいてスケール又は水乗りがあると判定された場合、スケール又は水乗りによる放射率変動を受けにくい特徴量を用いることにより測定点の温度を算出するステップを含むことを特徴とする。 In the temperature measurement method according to the present invention, in the above invention, when it is determined in the determination step that scale or water riding is present, the calculating step uses a feature quantity that is not susceptible to emissivity fluctuations due to scale or water riding. The method is characterized in that it includes a step of calculating the temperature at the measurement point.

本発明に係る温度測定装置は、同じ温度で分光放射率が異なる少なくとも３つ以上の波長におけるスラブからの分光放射スペクトルを測定する分光カメラと、前記分光カメラによって測定された分光放射スペクトルを用いて分光放射スペクトルの測定点におけるスケールの有無及び／又は水乗りの有無を判定し、判定結果に基づいて前記分光放射スペクトルから測定点の温度を算出する演算装置と、を備えることを特徴とする。 A temperature measuring device according to the present invention uses a spectroscopic camera that measures the spectral radiation spectrum from a slab at at least three wavelengths having the same temperature and different spectral emissivity, and the spectral radiation spectrum measured by the spectroscopic camera. The present invention is characterized by comprising an arithmetic device that determines the presence or absence of a scale and/or the presence or absence of a water rider at a measurement point of the spectral radiation spectrum, and calculates the temperature of the measurement point from the spectral radiation spectrum based on the determination result.

本発明に係る温度制御方法は、本発明に係る温度測定方法によって算出された測定点の温度に基づいてスラブの温度を制御するステップを含むことを特徴とする。 The temperature control method according to the present invention is characterized by including the step of controlling the temperature of the slab based on the temperature at the measurement point calculated by the temperature measurement method according to the present invention.

本発明に係る温度制御装置は、本発明に係る温度測定装置によって算出された測定点の温度に基づいてスラブの温度を制御する手段を備えることを特徴とする。 The temperature control device according to the present invention is characterized by comprising means for controlling the temperature of the slab based on the temperature at the measurement point calculated by the temperature measuring device according to the present invention.

本発明に係る鋼材の製造方法は、本発明に係る温度制御方法を用いてスラブの温度を制御するステップを含むことを特徴とする。 The method for manufacturing steel materials according to the present invention is characterized by including the step of controlling the temperature of a slab using the temperature control method according to the present invention.

本発明に係る鋼材の製造設備は、本発明に係る温度制御装置を備えることを特徴とする。 A steel manufacturing facility according to the present invention is characterized by being equipped with a temperature control device according to the present invention.

本発明に係る温度測定方法及び温度測定装置によれば、スケールや水乗りの有無に関係なくスラブの温度を精度よく測定することができる。また、本発明に係る温度制御方法及び温度制御装置によれば、スケールや水乗りの有無に関係なくスラブの温度を目標温度に精度よく制御することができる。また、本発明に係る鋼材の製造方法及び製造設備によれば、鋼材の製造歩留まりを向上できると共に、鋼材の反りや突っかかりによる設備トラブル及び荷重等の負荷過大による設備破損トラブルを未然に防ぐことができる。 According to the temperature measuring method and temperature measuring device according to the present invention, it is possible to accurately measure the temperature of a slab regardless of the presence or absence of a scale or a water rider. Further, according to the temperature control method and temperature control device according to the present invention, the temperature of the slab can be accurately controlled to the target temperature regardless of the presence or absence of scale or water riding. Further, according to the method and manufacturing equipment for manufacturing steel materials according to the present invention, it is possible to improve the manufacturing yield of steel materials, and prevent equipment troubles due to warpage or jamming of steel materials, and equipment damage troubles due to excessive loads such as loads. I can do it.

図１は、本発明の一実施形態である温度測定方法、温度測定装置、温度制御方法、及び温度制御装置が適用される熱延鋼板の製造設備の構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a hot-rolled steel sheet production facility to which a temperature measuring method, a temperature measuring device, a temperature controlling method, and a temperature controlling device according to an embodiment of the present invention are applied. 図２は、本発明の一実施形態である温度測定装置の構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a temperature measuring device that is an embodiment of the present invention. 図３は、分光画像の撮像範囲の一例を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of an imaging range of a spectral image. 図４は、分光画像及び分光放射スペクトルの一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a spectral image and a spectral radiation spectrum. 図５は、本発明の一実施形態である温度測定処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing the flow of temperature measurement processing according to an embodiment of the present invention. 図６は、スケール及び水乗りがない場合、水乗りがある場合、及びスケールがある場合における分光放射スペクトルの一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of the spectral radiation spectrum in the case where there is no scale and water ride, when there is water ride, and when there is scale. 図７は、スラブの測定点毎の放射率スペクトルの一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of an emissivity spectrum for each measurement point of the slab. 図８は、図７に示す放射率スペクトルから求められた主成分を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing principal components determined from the emissivity spectrum shown in FIG. 7. 図９は、従来手法を用いて測定点の温度を算出した結果を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the results of calculating the temperature at a measurement point using the conventional method. 図１０は、提案手法を用いて測定点の温度を算出した結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the results of calculating the temperature at the measurement point using the proposed method. 図１１は、図９と図１０におけるスラブの幅方向中心位置の温度分布を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the temperature distribution at the center position in the width direction of the slab in FIGS. 9 and 10.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である温度測定方法、温度測定装置、温度制御方法、及び温度制御装置について説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, with reference to drawings, the temperature measurement method, temperature measurement apparatus, temperature control method, and temperature control apparatus which are one embodiment of this invention are demonstrated.

〔熱延鋼板の製造設備〕
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態である温度測定方法、温度測定装置、温度制御方法、及び温度制御装置が適用される熱延鋼板の製造設備の構成について説明する。 [Hot-rolled steel sheet production equipment]
First, with reference to FIG. 1, the configuration of a hot-rolled steel sheet production facility to which a temperature measuring method, a temperature measuring device, a temperature controlling method, and a temperature controlling device, which are one embodiment of the present invention, are applied will be described.

図１は、本発明の一実施形態である温度測定方法、温度測定装置、温度制御方法、及び温度制御装置が適用される熱延鋼板の製造設備の構成を示す模式図である。図１に示すように、熱延鋼板の製造設備１は、並列に設けられた複数の加熱炉２、搬送ライン３、及び粗圧延機、仕上圧延機、ランナウトテーブル、及び巻取り機等を有する圧延設備４を備えている。この製造設備１では、スラブＳが、加熱炉２内で目標温度まで加熱された後、複数の加熱炉２のうちのいずれかから搬送ライン３に抽出される。そして、スラブＳは、搬送ライン３を介して圧延設備４に搬送され、圧延設備４において熱間圧延に供される。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a hot-rolled steel sheet production facility to which a temperature measuring method, a temperature measuring device, a temperature controlling method, and a temperature controlling device according to an embodiment of the present invention are applied. As shown in FIG. 1, a hot rolled steel plate manufacturing facility 1 includes a plurality of heating furnaces 2 installed in parallel, a conveyance line 3, a rough rolling mill, a finishing rolling mill, a runout table, a winding machine, etc. It is equipped with rolling equipment 4. In this manufacturing facility 1 , a slab S is heated to a target temperature in a heating furnace 2 and then extracted from one of the plurality of heating furnaces 2 to a conveyance line 3 . The slab S is then transported to the rolling equipment 4 via the transport line 3, and subjected to hot rolling in the rolling equipment 4.

〔温度測定装置〕
次に、図２～図４を参照して、本発明の一実施形態である温度測定装置の構成について説明する。 [Temperature measuring device]
Next, with reference to FIGS. 2 to 4, the configuration of a temperature measuring device that is an embodiment of the present invention will be described.

図２は、本発明の一実施形態である温度測定装置の構成を示す模式図である。図２に示すように、本発明の一実施形態である温度測定装置１０は、分光カメラ１１及び演算装置１２を備えている。 FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a temperature measuring device that is an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, a temperature measuring device 10, which is an embodiment of the present invention, includes a spectroscopic camera 11 and a calculation device 12.

分光カメラ１１は、加熱炉２から抽出されたスラブＳの分光画像を撮影することによりスラブＳの分光放射スペクトル（波長と分光輝度との関係）を測定し、測定された分光放射スペクトルのデータを演算装置１２に出力する。なお、分光画像の撮像範囲がライン状である場合、図３に示すようにスラブＳの上方から板幅方向の領域Ｒの分光画像を撮影するように分光カメラ１１を設置するとよい。これにより、スラブＳが搬送ライン３に沿って搬送されることにより、スラブＳの表面全面で分光画像を撮影することができる。 The spectroscopic camera 11 measures the spectral radiation spectrum (relationship between wavelength and spectral brightness) of the slab S by taking a spectral image of the slab S extracted from the heating furnace 2, and stores the data of the measured spectral radiation spectrum. It is output to the arithmetic unit 12. In addition, when the imaging range of the spectral image is linear, it is preferable to install the spectral camera 11 so as to capture the spectral image of the area R in the board width direction from above the slab S, as shown in FIG. Thereby, by conveying the slab S along the conveyance line 3, a spectral image can be photographed on the entire surface of the slab S.

図４（ａ），（ｂ）にスラブＳの分光画像と分光放射スペクトルの一例を示す。図４（ａ），（ｂ）に示す例の場合、分光カメラ１１の撮像範囲がスラブＳの板幅方向であるので、分光画像の横方向がスラブＳ上の各測定点に相当し、スラブＳ上の各測定点での分光放射スペクトル（図４（ｂ））が測定される。なお、事前に黒体炉等で基準データを取っておき、操業データの計算温度を正とする等すれば、分光放射スペクトルから分光放射率スペクトルを計算することができる。さらに、スケールが剥離された部分における分光放射率等の基準となる分光放射率を設定しておけば、分光放射率スペクトルの変動も計算することができる。 An example of a spectral image and a spectral radiation spectrum of the slab S is shown in FIGS. 4(a) and 4(b). In the case of the examples shown in FIGS. 4(a) and 4(b), since the imaging range of the spectroscopic camera 11 is in the width direction of the slab S, the horizontal direction of the spectroscopic image corresponds to each measurement point on the slab S. The spectral radiation spectrum (FIG. 4(b)) at each measurement point on S is measured. Incidentally, if reference data is obtained in advance from a blackbody furnace or the like, and the calculated temperature of the operation data is set as positive, the spectral emissivity spectrum can be calculated from the spectral radiation spectrum. Furthermore, by setting the spectral emissivity as a reference for the spectral emissivity of the portion where the scale has been peeled off, it is possible to calculate fluctuations in the spectral emissivity spectrum.

演算装置１２は、分光カメラ１１によって測定された分光放射スペクトルのデータを用いて後述する温度測定処理を実行することによりスラブＳの温度を算出する。なお、演算装置１２は、分光放射スペクトルから計算された分光放射率やその変動からスラブＳの温度を測定してもよい。 The arithmetic unit 12 calculates the temperature of the slab S by executing a temperature measurement process to be described later using data of the spectral radiation spectrum measured by the spectroscopic camera 11. Note that the arithmetic device 12 may measure the temperature of the slab S from the spectral emissivity calculated from the spectral radiation spectrum and its fluctuation.

〔温度測定処理〕
次に、図５，図６を参照して、本発明の一実施形態である温度測定処理の流れについて説明する。 [Temperature measurement process]
Next, with reference to FIGS. 5 and 6, a flow of temperature measurement processing according to an embodiment of the present invention will be described.

図５は、本発明の一実施形態である温度測定処理の流れを示すフローチャートである。図５に示すフローチャートは、演算装置１２に対して温度測定処理の実行指令が入力されたタイミングで開始となり、温度制御処理はステップＳ１の処理に進む。 FIG. 5 is a flowchart showing the flow of temperature measurement processing according to an embodiment of the present invention. The flowchart shown in FIG. 5 starts at the timing when a command to execute the temperature measurement process is input to the arithmetic unit 12, and the temperature control process proceeds to step S1.

ステップＳ１の処理では、演算装置１２が、温度を算出するスラブＳの測定点上にスケールがあるか否かを判定する。具体的には、一般に、スケールが無い測定点では、各波長に対してスラブＳの地金の表面性状に応じた分光放射率であると考えられるので、事前にスケールが無いスラブ表面の分光画像を撮影することにより、スケールが無いスラブの分光放射スペクトルを得ることができる。一方、スラブ表面にスケールがある場合には、スケールの組成や厚さに応じて分光放射率が変動することが知られているので、実験や計算によってスケールがある場合のスラブの分光放射スペクトルを得ることができる。図６は、スケール及び水乗りがない場合（線Ｌ１）、水乗りがある場合（線Ｌ２）、及びスケールがある場合（線Ｌ３）における分光放射スペクトルの一例を示す図である。 In the process of step S1, the arithmetic device 12 determines whether or not there is a scale on the measurement point of the slab S whose temperature is to be calculated. Specifically, in general, at a measurement point without a scale, the spectral emissivity for each wavelength is considered to be in accordance with the surface texture of the bare metal of the slab S. By photographing, it is possible to obtain the spectral radiation spectrum of a slab without scale. On the other hand, when there is scale on the slab surface, it is known that the spectral emissivity varies depending on the composition and thickness of the scale. Obtainable. FIG. 6 is a diagram showing an example of the spectral radiation spectrum in the case where there is no scale and water riding (line L1), when there is water riding (line L2), and when there is scale (line L3).

そこで、演算装置１２は、温度を算出するスラブＳの測定点における分光反射スペクトルの形状と予め得られたスケールがある場合及びない場合における分光反射スペクトルの形状とを比較することにより、測定点上にスケールがあるか否かを判定する。なお、演算装置１２は、分光反射スペクトルの特定の波長における分光輝度の大小や比等の条件等からスケールの有無を判定してもよい。また、スケールがある場合及びない場合における分光反射スペクトルを機械学習することにより、測定点上にスケールがあるか否かを判定してもよい。例えば、特定の３つの波長λ１，λ２，λ２の分光放射率ε（λ１），ε（λ２），ε（λ３）について、ε（λ１）＞ａ、且つ、ε（λ２）＞ｂ、且つ、ε（λ３）＞ｃである場合（ａ，ｂ，ｃは正の定数）は測定点上にスケールがない、ε（λ１）＞ａ、且つ、ε（λ２）＞ｂ、且つ、ε（λ３）≦ｃである場合は測定点上にスケールがあると判定するようにしてもよい。また、特定の波長範囲（λ１～λ２）の分光放射率ε（λ）について、全てのε（λ）＜ｄである場合（ｄは正の定数）は測定点上にスケールがあると判定したり、ε（λ）の最大値又は最小値＜ｄである場合は測定点上にスケールがあると判定したりするようにしてもよい。判定の結果、スケールがある場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、演算装置１２は温度測定処理をステップＳ５の処理に進める。一方、スケールがない場合には（ステップＳ１：Ｎｏ）、演算装置１２は温度測定処理をステップＳ２の処理に進める。 Therefore, the calculation device 12 compares the shape of the spectral reflection spectrum at the measurement point of the slab S whose temperature is to be calculated with the shape of the spectral reflection spectrum with and without a scale obtained in advance. Determine whether or not there is a scale. Note that the arithmetic device 12 may determine the presence or absence of a scale based on conditions such as the magnitude or ratio of spectral brightness at a specific wavelength of the spectral reflection spectrum. Alternatively, it may be determined whether or not there is a scale on the measurement point by machine learning the spectral reflection spectra with and without the scale. For example, for the spectral emissivity ε(λ1), ε(λ2), ε(λ3) of three specific wavelengths λ1, λ2, λ2, ε(λ1)>a, and ε(λ2)>b, and, If ε(λ3)>c (a, b, c are positive constants), there is no scale on the measurement point, ε(λ1)>a, ε(λ2)>b, and ε(λ3 )≦c, it may be determined that there is a scale on the measurement point. Also, for the spectral emissivity ε(λ) in a specific wavelength range (λ1 to λ2), if ε(λ) < d (d is a positive constant), it is determined that there is a scale on the measurement point. Alternatively, if the maximum value or minimum value of ε(λ)<d, it may be determined that there is a scale on the measurement point. As a result of the determination, if there is a scale (step S1: Yes), the arithmetic device 12 advances the temperature measurement process to step S5. On the other hand, if there is no scale (step S1: No), the arithmetic device 12 advances the temperature measurement process to step S2.

ステップＳ２の処理では、演算装置１２が、温度を算出するスラブＳの測定点上に水乗りがあるか否かを判定する。具体的には、スラブ表面に水乗りがある場合、水乗りによって分光放射率が変動することが知られているので、実験や計算によって水乗りがある場合のスラブの分光放射スペクトルを得ることができる。そこで、演算装置１２は、ステップＳ１の処理と同様の考え方により、温度を算出するスラブＳの測定点における分光反射スペクトルの形状と予め得られた水乗りがある場合及びない場合における分光反射スペクトルの形状とを比較することにより、測定点上に水乗りがあるか否かを判定する。なお、演算装置１２は、分光反射スペクトルの特定の波長における分光輝度の大小や比等の条件等から水乗りの有無を判定してもよい。また、水乗りがある場合及びない場合における分光反射スペクトルを機械学習することにより、測定点上に水乗りがあるか否かを判定してもよい。例えば、特定の３つの波長λ１，λ２，λ２の分光放射率ε（λ１），ε（λ２），ε（λ３）について、ε（λ１）＞ｅ、且つ、ε（λ２）＞ｆ、且つ、ε（λ３）＞ｇである場合（ｅ，ｆ，ｇは正の定数）は測定点上に水乗りがない、ε（λ１）＞ｅ、且つ、ε（λ２）＞ｆ、且つ、ε（λ３）≦ｇである場合は測定点上に水乗りがあると判定するようにしてもよい。また、特定の波長範囲（λ１～λ２）の分光放射率ε（λ）について、全てのε（λ）＜ｈである場合（ｈは正の定数）は測定点上に水乗りがあると判定したり、ε（λ）の最大値又は最小値＜ｈである場合は測定点上に水乗りがあると判定したりするようにしてもよい。判定の結果、水乗りがある場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、演算装置１２は温度測定処理をステップＳ４の処理に進める。一方、水乗りがない場合には（ステップＳ２：Ｎｏ）、演算装置１２は温度測定処理をステップＳ３の処理に進める。 In the process of step S2, the arithmetic device 12 determines whether there is water riding on the measurement point of the slab S whose temperature is to be calculated. Specifically, it is known that when there is water riding on the slab surface, the spectral emissivity changes due to the water riding, so it is possible to obtain the spectral radiation spectrum of the slab when there is water riding through experiments and calculations. can. Therefore, based on the same concept as the processing in step S1, the calculation device 12 calculates the shape of the spectral reflection spectrum at the measurement point of the slab S where the temperature is to be calculated and the spectral reflection spectrum obtained in advance with and without water riding. By comparing the shape with the shape, it is determined whether or not there is a water rider on the measurement point. Note that the arithmetic device 12 may determine the presence or absence of water riding based on conditions such as the magnitude or ratio of spectral brightness at a specific wavelength of the spectral reflection spectrum. Alternatively, it may be determined whether or not there is water riding on the measurement point by machine learning the spectral reflection spectra when there is water riding and when there is no water riding. For example, for the spectral emissivity ε(λ1), ε(λ2), ε(λ3) of three specific wavelengths λ1, λ2, λ2, ε(λ1)>e, and ε(λ2)>f, and, If ε(λ3)>g (e, f, g are positive constants), there is no water riding on the measurement point, ε(λ1)>e, ε(λ2)>f, and ε( If λ3)≦g, it may be determined that there is a water rider on the measurement point. Also, for the spectral emissivity ε(λ) in a specific wavelength range (λ1 to λ2), if ε(λ) < h (h is a positive constant), it is determined that there is water riding on the measurement point. Alternatively, if the maximum value or minimum value of ε(λ)<h, it may be determined that there is a water rider on the measurement point. As a result of the determination, if there is water riding (step S2: Yes), the arithmetic device 12 advances the temperature measurement process to step S4. On the other hand, if there is no water riding (step S2: No), the arithmetic device 12 advances the temperature measurement process to step S3.

ステップＳ３の処理では、演算装置１２は、分光反射スペクトルから所定波長におけるスラブＳの分光放射率を算出し、算出された分光放射率及び事前に想定した所定波長における分光放射率を用いて測定点における温度を算出する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、一連の温度制御処理は終了する。 In the process of step S3, the calculation device 12 calculates the spectral emissivity of the slab S at a predetermined wavelength from the spectral reflection spectrum, and uses the calculated spectral emissivity and the spectral emissivity at the predetermined wavelength assumed in advance to calculate the spectral emissivity of the measurement point. Calculate the temperature at . Thereby, the process of step S3 is completed, and the series of temperature control processes ends.

ステップＳ４の処理では、演算装置１２は、測定点における分光反射スペクトルから予め設定された水乗りによる放射率変動を受けにくい波長におけるスラブＳの分光放射率を算出し、算出された分光放射率を用いて測定点における温度を算出する。上記波長は、本発明に係る特徴量に対応する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、一連の温度制御処理は終了する。 In the process of step S4, the calculation device 12 calculates the spectral emissivity of the slab S at a preset wavelength that is not susceptible to emissivity fluctuations due to water riding from the spectral reflection spectrum at the measurement point, and uses the calculated spectral emissivity as the to calculate the temperature at the measurement point. The above wavelength corresponds to the feature amount according to the present invention. Thereby, the process of step S4 is completed, and the series of temperature control processes ends.

ステップＳ５の処理では、演算装置１２は、測定点における分光反射スペクトルから予め設定されたスケールによる放射率変動を受けにくい波長におけるスラブＳの分光放射率を算出し、算出された分光放射率を用いて測定点における温度を算出する。なお、演算装置１２は、特許文献３に記載の主成分を用いる方法を利用することにより、放射率変動の影響が少ない温度測定値を算出するようにしてもよい。上記波長や上記主成分は、本発明に係る特徴量に対応する。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、一連の温度制御処理は終了する。 In the process of step S5, the calculation device 12 calculates the spectral emissivity of the slab S at a wavelength that is not susceptible to emissivity fluctuation according to a preset scale from the spectral reflection spectrum at the measurement point, and uses the calculated spectral emissivity. Calculate the temperature at the measurement point. Note that the arithmetic device 12 may calculate a temperature measurement value that is less affected by emissivity fluctuations by using a method using principal components described in Patent Document 3. The wavelength and the main component correspond to the feature amount according to the present invention. Thereby, the process of step S5 is completed, and the series of temperature control processes ends.

なお、ステップＳ３の処理では、指定した１つの波長λの輝度から予め規定した放射率εを用いてプランクの放射率より温度を算出する単色放射温度計方式で温度を算出し、ステップＳ４の処理では、指定した２つの波長λ１,λ２の輝度から予め規定した放射率比ε１／ε２を用いてプランクの放射率より温度を算出する２色温度計方式で温度を算出し、ステップＳ５の処理では、特許文献３に記載の方式で温度を算出するようにしてもよい。また、ステップＳ３の処理では、波長λ１を用いた単色放射温度計方式で温度を算出し、ステップＳ４の処理では、波長λ２を用いた単色放射温度計方式で温度を算出し、ステップＳ５の処理では、波長λ３を用いた単色放射温度計方式で温度を算出するようにしてもよい。すなわち、ステップＳ３～ステップＳ５の処理で場合分けをしてそれぞれ誤差の小さい温度算出方式を選択してもよい。以後、制御装置は、演算装置１２によって算出されたスラブＳの温度に基づいて加熱炉２を制御することにより、スラブＳの加熱炉抽出温度を目標温度に制御する。 Note that in the process of step S3, the temperature is calculated using a monochromatic radiation thermometer method that calculates the temperature from Planck's emissivity using a predefined emissivity ε from the luminance of one specified wavelength λ, and then the process of step S4 Then, the temperature is calculated using a two-color thermometer method that calculates temperature from Planck's emissivity using a predefined emissivity ratio ε1/ε2 from the luminance of the two specified wavelengths λ1 and λ2, and in the process of step S5 , the temperature may be calculated using the method described in Patent Document 3. In addition, in the process of step S3, the temperature is calculated using a monochromatic radiation thermometer method using the wavelength λ1, and in the process of step S4, the temperature is calculated using the monochromatic radiation thermometer method using the wavelength λ2, and the temperature is calculated using the monochromatic radiation thermometer method using the wavelength λ2. In this case, the temperature may be calculated using a monochromatic radiation thermometer method using the wavelength λ3. That is, the temperature calculation method with a small error may be selected in each case in the processing of steps S3 to S5. Thereafter, the control device controls the heating furnace extraction temperature of the slab S to the target temperature by controlling the heating furnace 2 based on the temperature of the slab S calculated by the calculation device 12.

上記の方法を用いて実際にスラブの温度を算出した結果の一例を以下に示す。本例では、まず、ステップＳ１の処理において、特定の波長範囲（λ１～λ２）内の全ての分光放射率ε（λ）が正の定数ｈ１未満である場合、測定点上にスケールがあると判定した。次に、ステップＳ２の処理において、別の特定の波長範囲（λ３～λ４）内の全ての分光放射率ε（λ）が正の定数ｈ２未満である場合、測定点上に水乗りがあると判定した。次に、ステップＳ３の温度算出方法Ａでは、測定点上にスケール及び水乗りのどちらもないとして、事前に想定した所定波長λＡと所定波長λＡにおける分光放射率ε（λＡ）を用いて測定点の温度を算出した。続いて、ステップＳ４の温度算出方法Ｂでは、測定点に水乗りがあるとして、水乗りによる放射率変動を受けにくい所定波長λＢとその所定波長λＢおける分光放射率ε（λＢ）を用いて測定点の温度を算出した。そして、最後に、ステップＳ５の温度算出方法Ｃでは、測定点にスケールがあるとして、特許文献３に記載の方式で測定点の温度を算出した。すなわち、スケールによる放射率変動の主成分を主成分分析により求め、それと直交する黒体炉のスペクトルを再度主成分分析することにより、放射率変動を受けにくい主成分により測定点の温度を算出した。 An example of the results of actually calculating the slab temperature using the above method is shown below. In this example, first, in the process of step S1, if all the spectral emissivities ε(λ) within a specific wavelength range (λ1 to λ2) are less than a positive constant h1, it is determined that there is a scale on the measurement point. I judged it. Next, in the process of step S2, if all the spectral emissivities ε(λ) within another specific wavelength range (λ3 to λ4) are less than the positive constant h2, it is determined that there is water riding on the measurement point. I judged it. Next, in temperature calculation method A in step S3, assuming that there is neither a scale nor a sailor on the measurement point, a predetermined wavelength λ A and a spectral emissivity ε (λ A ) at the predetermined wavelength λ A assumed in advance are used. The temperature at the measurement point was calculated. Next, in temperature calculation method B in step S4, assuming that there is water riding at the measurement point, a predetermined wavelength λ B that is not easily affected by emissivity fluctuation due to water riding, and a spectral emissivity ε (λ B ) at the predetermined wavelength λ B are calculated. The temperature at the measurement point was calculated using Finally, in temperature calculation method C in step S5, the temperature at the measurement point was calculated using the method described in Patent Document 3, assuming that the measurement point had a scale. In other words, the principal component of the emissivity variation due to scale was determined by principal component analysis, and the spectrum of the blackbody furnace that is perpendicular to this was analyzed again to calculate the temperature at the measurement point using the principal component, which is less susceptible to emissivity variation. .

スラブの測定点毎の放射率スペクトルの一例を図７、図７に示す放射率スペクトルから主成分分析により求められた主成分を図８に示す。また、同じ放射率スペクトルのデータについて、温度算出方法Ａ（従来手法）を用いて測定点の温度を算出した結果を図９、上記の発明手法（提案手法）を用いて測定点の温度を算出した結果を図１０に示す。また、図９と図１０におけるスラブの幅方向中心位置の温度分布を図１１に示す。図９に示すように、従来手法を用いた場合、水乗りやスケールがあると判定された測定点では温度が低く算出された。これに対して、図１０に示すように、提案手法を用いた場合には、水乗りやスケールの影響が低減され、全体的に温度を均一に算出することができた。また、図１１に示すように、提案手法を用いた場合には、長手方向でスラブの幅方向中心位置の温度が低下している箇所があるが、従来手法を用いた場合と比較して温度低下が小さかった。以上のことから、提案手法を用いて測定点の温度を算出することにより、実際に近い温度分布を算出できることが確認された。 An example of the emissivity spectrum for each measurement point of the slab is shown in FIG. 7, and the principal components determined from the emissivity spectrum shown in FIG. 7 by principal component analysis are shown in FIG. Figure 9 shows the results of calculating the temperature at the measurement point using temperature calculation method A (conventional method) for the same emissivity spectrum data, and the temperature at the measurement point using the above invented method (proposed method) The results are shown in Figure 10. Moreover, the temperature distribution at the center position in the width direction of the slab in FIGS. 9 and 10 is shown in FIG. As shown in FIG. 9, when using the conventional method, the temperature was calculated to be low at measurement points where it was determined that there was water riding or scale. On the other hand, as shown in FIG. 10, when the proposed method was used, the influence of water riding and scale was reduced, and the temperature could be calculated uniformly overall. In addition, as shown in Figure 11, when using the proposed method, there are some locations where the temperature at the center position in the width direction of the slab in the longitudinal direction is lower than when using the conventional method. The decrease was small. From the above, it was confirmed that by calculating the temperature at the measurement point using the proposed method, it is possible to calculate a temperature distribution close to the actual temperature distribution.

以上、本発明者ながらによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、分光反射スペクトルは、必ずしも連続した波長範囲のものである必要はなく、同じ温度で分光放射率が異なる少なくとも３つ以上の波長を含むものであればよい。また本実施形態では、測定点におけるスケールの有無及び／又は水乗りの有無の両方を判定したが、測定点におけるスケールの有無及び水乗りの有無の一方のみを判定するようにしてもよい。また例えば、本発明の一実施形態である温度制御方法又は温度制御装置を利用して、スラブの温度を制御しながら鋼材を製造することにより、鋼材の製造歩留まりを向上できる。また、本発明の一実施形態である温度制御方法又は温度制御装置を公知又は既存の製造設備、特にスラブの加熱設備に設けることにより、鋼材の製造歩留まりを向上できる。さらに、鋼材の反りや突っかかりによる設備トラブル及び荷重等の負荷過大による設備破損トラブルを未然に防ぐことができる。このように、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。 Although the embodiments applying the invention made by the present inventors have been described above, the present invention is not limited by the description and drawings that form part of the disclosure of the present invention by the present embodiments. For example, the spectral reflection spectrum does not necessarily have to be in a continuous wavelength range, but may include at least three or more wavelengths with different spectral emissivities at the same temperature. Furthermore, in the present embodiment, both the presence or absence of a scale and/or the presence or absence of a water rider at a measurement point are determined, but only one of the presence or absence of a scale and the presence or absence of a water rider at a measurement point may be determined. Further, for example, by manufacturing steel materials while controlling the temperature of the slab using the temperature control method or temperature control device that is an embodiment of the present invention, the manufacturing yield of steel materials can be improved. Further, by providing the temperature control method or temperature control device according to an embodiment of the present invention in known or existing manufacturing equipment, particularly slab heating equipment, the manufacturing yield of steel materials can be improved. Furthermore, it is possible to prevent equipment troubles due to warpage or jamming of steel materials, and equipment damage troubles due to excessive loads such as loads. In this way, all other embodiments, examples, operational techniques, etc. made by those skilled in the art based on this embodiment are included in the scope of the present invention.

１ 熱延鋼板の製造設備
２ 加熱炉
３ 搬送ライン
４ 圧延設備
１０ 温度測定装置
１１ 分光カメラ
１２ 演算装置
Ｓ スラブ 1 Hot-rolled steel sheet manufacturing equipment 2 Heating furnace 3 Conveyance line 4 Rolling equipment 10 Temperature measuring device 11 Spectroscopic camera 12 Computing device S Slab

Claims (7)

同じ温度で分光放射率が異なる少なくとも３つ以上の波長を含むスラブからの分光放射スペクトルを測定する測定ステップと、
前記測定ステップにおいて測定された分光放射スペクトルを用いて分光放射スペクトルの測定点におけるスケールの有無及び／又は水乗りの有無を判定する判定ステップと、
前記判定ステップの判定結果に基づいて、前記測定ステップにおいて測定された分光放射スペクトルから前記測定点の温度を算出する算出ステップと、
を含むことを特徴とする温度測定方法。 a measurement step of measuring a spectral radiation spectrum from a slab containing at least three or more wavelengths having the same temperature and different spectral emissivities;
a determination step of determining the presence or absence of a scale and/or the presence or absence of a water rider at a measurement point of the spectral radiation spectrum using the spectral radiation spectrum measured in the measurement step;
a calculation step of calculating the temperature of the measurement point from the spectral radiation spectrum measured in the measurement step, based on the determination result of the determination step;
A temperature measuring method characterized by comprising: 前記算出ステップは、前記判定ステップにおいてスケール又は水乗りがあると判定された場合、スケール又は水乗りによる放射率変動を受けにくい特徴量を用いることにより測定点の温度を算出するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の温度測定方法。 The calculating step includes, when it is determined in the determining step that there is a scale or a water rider, calculating the temperature of the measurement point by using a feature quantity that is less susceptible to emissivity fluctuations due to the scale or a water rider. The temperature measuring method according to claim 1. 同じ温度で分光放射率が異なる少なくとも３つ以上の波長におけるスラブからの分光放射スペクトルを測定する分光カメラと、
前記分光カメラによって測定された分光放射スペクトルを用いて分光放射スペクトルの測定点におけるスケールの有無及び／又は水乗りの有無を判定し、判定結果に基づいて前記分光放射スペクトルから測定点の温度を算出する演算装置と、
を備えることを特徴とする温度測定装置。 a spectroscopic camera that measures the spectral radiation spectrum from the slab at at least three or more wavelengths with the same temperature and different spectral emissivity;
Using the spectral radiation spectrum measured by the spectroscopic camera, determine the presence or absence of scale and/or the presence or absence of water riding at the measurement point of the spectral radiation spectrum, and calculate the temperature of the measurement point from the spectral radiation spectrum based on the determination result. a computing device that performs
A temperature measuring device comprising: 請求項１又は２に記載の温度測定方法によって算出された測定点の温度に基づいてスラブの温度を制御するステップを含むことを特徴とする温度制御方法。 A temperature control method comprising the step of controlling the temperature of the slab based on the temperature at the measurement point calculated by the temperature measurement method according to claim 1 or 2. 請求項３に記載の温度測定装置によって算出された測定点の温度に基づいてスラブの温度を制御する手段を備えることを特徴とする温度制御装置。 A temperature control device comprising means for controlling the temperature of the slab based on the temperature at the measurement point calculated by the temperature measurement device according to claim 3. 請求項４に記載の温度制御方法を用いてスラブの温度を制御するステップを含むことを特徴とする鋼材の製造方法。 A method for manufacturing a steel material, comprising the step of controlling the temperature of a slab using the temperature control method according to claim 4. 請求項５に記載の温度制御装置を備えることを特徴とする鋼材の製造設備。 A steel manufacturing facility comprising the temperature control device according to claim 5.
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