(57)【要約】【課題】冷却水を噴射しながら高温体の表面温度を測定する際の水煙および水のりの両方の影響を低減すること。【解決手段】本発明の温度測定装置１１は、第１測定光を用いて高温体を撮像する第１撮像手段１０ａ１と、第２測定光を用いて高温体を撮像する第２撮像手段１０ａ２と、第１撮像手段１０ａ１および第２撮像手段１０ａ２が撮像したそれぞれの画像の輝度を高温体の表面温度に変換する温度変換手段１２ａと、第２撮像手段１０ａ２が撮像した画像の輝度から変換された第２表面温度分布を用いて、第１撮像手段１０ａ１が撮像した画像の輝度から変換された第１表面温度分布を校正する校正手段１２ｂとを備える。【選択図】図４
2014206418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水を噴射しながら高温体の表面温度を測定する温度測定装置であって、
波長０．８５μｍ〜１．０μｍの範囲に属する第１測定光を用いて前記高温体を撮像する第１撮像手段と、
波長８μｍ〜１２μｍの範囲に属する第２測定光を用いて前記高温体を撮像する第２撮像手段と、
前記第１撮像手段および前記第２撮像手段が撮像したそれぞれの画像の輝度を前記高温体の表面温度に変換する温度変換手段と、
前記第２撮像手段が撮像した画像の輝度から変換された第２表面温度分布を用いて、前記第１撮像手段が撮像した画像の輝度から変換された第１表面温度分布を校正する校正手段と、
を備えることを特徴とする温度測定装置。
【請求項２】
前記校正手段は、前記第２表面温度分布の代表値が前記第１表面温度分布の代表値に一致するように、第１表面温度分布を校正することを特徴とする請求項１に記載の温度測定装置。
【請求項３】
前記代表値は、温度分布の平均値であることを特徴とする請求項２に記載の温度測定装置。
【請求項４】
前記校正手段は、前記第２表面温度分布の平均値を前記第１表面温度分布の平均値で除して求めた補正係数を、前記第１表面温度分布に掛けることにより、前記第１表面温度分布を校正することを特徴とする請求項１に記載の温度測定装置。
【請求項５】
冷却水を噴射しながら高温体の表面温度を測定する温度測定方法であって、
波長０．８５μｍ〜１．０μｍの範囲に属する第１測定光を用いて前記高温体を撮像する第１撮像ステップと、
波長８μｍ〜１２μｍの範囲に属する第２測定光を用いて前記高温体を撮像する第２撮像ステップと、
前記第１撮像ステップおよび前記第２撮像ステップにて撮像したそれぞれの画像の輝度を前記高温体の表面温度に変換する温度変換ステップと、
前記第２測定光を用いて撮像された画像の輝度から変換された第２表面温度分布を用いて、前記第１測定光を用いて撮像された画像の輝度から変換された第１表面温度分布を校正する校正ステップと、
を含むことを特徴とする温度測定方法。
【請求項６】
前記校正ステップは、前記第２表面温度分布の代表値が前記第１表面温度分布の代表値に一致するように、第１表面温度分布を校正することを特徴とする請求項５に記載の温度測定方法。
【請求項７】
前記代表値は、温度分布の平均値であることを特徴とする請求項６に記載の温度測定方法。
【請求項８】
前記校正ステップは、前記第２表面温度分布の平均値を前記第１表面温度分布の平均値で除して求めた補正係数を、前記第１表面温度分布に掛けることにより、前記第１表面温度分布を校正することを特徴とする請求項５に記載の温度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度測定装置および温度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所における製造工程では、製造物等の高温体に冷却水を噴射しながら冷却中の温度監視を行う工程が多く存在する。例えば、連続鋳造プロセスにおける鋳片の冷却は、その典型例であり、冷却中の鋳片の表面温度は製造物の品質に大きな影響を与える。したがって、連続鋳造プロセスでは、鋳片表面の全域における温度分布が重要な監視項目であり、鋳片表面の全域における高精度な温度測定が求められている。
【０００３】
高温の対象物の表面温度を計測する方法としては、対象物の表面に熱電対等を接触させて行う接触式の方法と、放射温度計等を用いて対象物から放射される放射エネルギー（赤外線）を検出することで行う非接触式の方法との２種類が主に知られている。このうち接触式の方法は、連続鋳造中の鋳片のように測定対象物が移動する場合に適用するのが難しいので、鋳片の表面温度の測定には、放射温度計が用いられるのが一般的である。代表的な放射温度計としては、サーモグラフィが挙げられる。
【０００４】
しかしながら、このような放射温度計を鋳片表面の温度計測に用いる場合、鋳片を冷却するため噴射された冷却水が水煙となり、この水煙が放射温度計による測定を阻害してしまう。また、この冷却水が鋳片表面に残留していわゆる水のりを形成することにより赤外線の散乱や吸収を引き起こし、表面温度の計測精度が低下する問題がある。
【０００５】
この種の問題を解決するため、これまでに様々な提案がされている。例えば、測定対象物と放射温度計との間に光導波路としての水柱を形成し、この水柱を介して放射光を検出する測定方法（特許文献１参照）、また、光ファイバを用いて光学系を測定対象物に近づけるとともに、測定領域に気体を噴射することにより冷却水や蒸気の影響を排除する測定方法（特許文献２参照）などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１６４６２６号公報
【特許文献２】特開２０１２−０７１３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記説明したような従来技術では、特殊な装置構成を必要とし、尚且つ、測定対象物中の１点を測定する方法であるので、鋳片の表面全域に亘って温度分布を取得するには、別途の走査装置を必要とする。したがって、上記説明したような従来技術では、装置構成の煩雑さを招き、更には、操作時に測定対象物と測定装置の接触事故などが発生する虞がある。よって、上記説明したような従来技術は、冷却水を噴射しながら高温体の表面温度を測定する際の水煙および水のりの問題を十分に解決したものとは言えないものであった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、冷却水を噴射しながら高温体の表面温度を測定する際の水煙および水のりの両方の影響を低減することができる温度計測装置および温度計測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる温度計測装置は、冷却水を噴射しながら高温体の表面温度を測定する温度測定装置であって、波長０．８５μｍ〜１．０μｍの範囲に属する第１測定光を用いて前記高温体を撮像する第１撮像手段と、波長８μｍ〜１２μｍの範囲に属する第２測定光を用いて前記高温体を撮像する第２撮像手段と、前記第１撮像手段および前記第２撮像手段が撮像したそれぞれの画像の輝度を前記高温体の表面温度に変換する温度変換手段と、前記第２撮像手段が撮像した画像の輝度から変換された第２表面温度分布を用いて、前記第１撮像手段が撮像した画像の輝度から変換された第１表面温度分布を校正する校正手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる温度計測方法は、冷却水を噴射しながら高温体の表面温度を測定する温度測定方法であって、波長０．８５μｍ〜１．０μｍの範囲に属する第１測定光を用いて前記高温体を撮像する第１撮像ステップと、波長８μｍ〜１２μｍの範囲に属する第２測定光を用いて前記高温体を撮像する第２撮像ステップと、前記第１撮像ステップおよび前記第２撮像ステップにて撮像したそれぞれの画像の輝度を前記高温体の表面温度に変換する温度変換ステップと、前記第２測定光を用いて撮像された画像の輝度から変換された第２表面温度分布を用いて、前記第１測定光を用いて撮像された画像の輝度から変換された第１表面温度分布を校正する校正ステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる温度計測装置および温度計測方法は、冷却水を噴射しながら高温体の表面温度を測定する際の水煙および水のりの両方の影響を低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施形態にかかる温度計測装置を適用する連続鋳造機を示す概略図である。
【図２】図２は、連続鋳造機における隣り合う２つのロールセグメントを拡大した概略構成図である。
【図３】図３は、鋳片の搬送方向から観察したロールセグメントの概略構成図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態にかかる温度計測装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、鋳片の表面温度と画像の輝度との対応データを示すグラフである。
【図６】図６は、温度分布を再構成する仕組みを示す概念図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態にかかる温度計測方法の手順を表すフローチャートである。
【図８】図８は、液体の水の吸収スペクトルを示すグラフである。
【図９】図９は、プランクの放射則を示すグラフである。
【図１０】図１０は、波長０．８５μｍ〜１．０μｍの測定光を用いて鋳片を撮像した画像である。
【図１１】図１１は、波長８μｍ〜1２μｍの測定光を用いて鋳片を撮像した画像である。
【図１２】図１２は、検証実験を２次元画像に再構成した画像および温度分布のグラフである。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態にかかる温度計測装置および温度計測方法を利用して校正した後の温度分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施形態にかかる温度計測装置および温度計測方法を図面に基づいて詳細に説明する。しかしながら、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。以下の説明では、本発明を連続鋳造中の鋳片の表面温度分布の測定に適用した実施形態が利用されるが、本発明は、この実施形態に限定されず、高温体を冷却水を噴射しながら表面温度の測定を行う際に利用可能である。
【００１４】
〔温度測定装置〕
図１は、本発明の実施形態にかかる温度計測装置を適用する連続鋳造機１を示す概略図である。図１に示されるように、本発明の実施形態に係る連続鋳造機１は、溶鋼２が注入されるタンディッシュ３と、タンディッシュ３から浸漬ノズル４を介して注がれた溶鋼２を徐冷する銅製の鋳型５と、鋳型５から引き抜かれた半凝固状態の鋳片６を搬送する複数のロール７とを備える。連続鋳造機１に設けられた複数のロール７は、複数のロールセグメント８にユニット化されている。
【００１５】
連続鋳造機１により鋳造される鋳片６は、これら複数のロール７により連続的に搬送されながら、冷却ノズルにより冷却水が噴射され、適切な温度管理の下で冷却される。
【００１６】
図２は、連続鋳造機１における隣り合う２つのロールセグメント８を拡大した概略構成図であり、図３は、鋳片６の搬送方向から観察したロールセグメント８の概略構成図である。図２および図３に示されるように、ロールセグメント８は、鋳片６を反基準面側（上面側）から支持する上側ロール７ａと、基準面側（下面側）から支持する下側ロール７ｂと、これら複数の上側ロール７ａおよび下側ロール７ｂを保持する上側フレーム９ａおよび下側フレーム９ｂを主要構成として構成されている。
【００１７】
本発明の実施形態にかかる温度計測装置は、例えば２つのロールセグメント８の間隙を利用して鋳片６の表面温度を測定する。図２および図３に示されるように、本発明の実施形態にかかる温度計測装置では、２つのロールセグメント８の間隙付近に撮像手段１０ａ，１０ｂが配置され、撮像手段１０ａ，１０ｂが当該間隙を介して鋳片６の表面温度を測定する。
【００１８】
また、鋳片６の反基準面の表面温度を測定する際には、図３に示されるように、撮像手段１０ａ，１０ｂを鋳片６の両側の斜め上方に配置される。鋳片６から立ち上る水煙が撮像手段１０ａ，１０ｂに直接的影響を及ぼすことを避けるためである。
【００１９】
例えば、図３に示されるように、撮像手段１０ａ，１０ｂは、撮像手段１０ａ，１０ｂを基準とした際の鋳片６の手前側端部面となす角が４０度かつ奥側端部面となす角が６５度となる位置に配置される。そのために、撮像手段１０ａ，１０ｂは、鋳片６の反基準面から上方１．８ｍの高さに配置されている。
【００２０】
なお、後に詳述するように、撮像手段１０ａ，１０ｂは、それぞれが内部に第１撮像手段と第２撮像手段とを備えている。これら第１撮像手段と第２撮像手段とは、それぞれ別個のカメラ等として構成しても良く、または内部で光路を分岐することにより物理的に１個の装置構成としても良い。
【００２１】
本発明の実施形態にかかる温度計測装置を適用する連続鋳造機１では、上記のように、設けられた複数のロールセグメント８のうち、適切なロールセグメント８を選択し、そのロールセグメント８の間隙に撮像手段１０ａ，１０ｂが配置される。
【００２２】
図４は、本発明の実施形態にかかる温度計測装置の概略構成を示すブロック図である。なお、以下の説明では簡単のために、鋳片６の両側に配置された撮像手段１０ａ，１０ｂのうち、撮像手段１０ａに関する構成について説明を行うが、撮像手段１０ｂに関する構成についても同様構成となっている。
【００２３】
図４に示されるように、本発明の実施形態にかかる温度計測装置１１は、大きく分けて撮像手段１０ａと画像処理部１２とからなる。さらに、本発明の実施形態にかかる温度計測装置１１は、画像処理部１２の出力を出力するための出力手段１３を備えることが好ましい。
【００２４】
先述のように、撮像手段１０ａは、内部に第１撮像手段１０ａ１と第２撮像手段１０ａ２とを備える。これら第１撮像手段１０ａ１と第２撮像手段１０ａ２とは、それぞれ別個のカメラ等として構成してもよく、または内部で光路を分岐することにより物理的に１個の装置構成とすることも可能である。
【００２５】
第１撮像手段１０ａ１は、波長０．８５μｍ〜１．０μｍの範囲に属する第１測定光を用いて鋳片６の表面を撮像するための撮像装置である。一方、第２撮像手段１０ａ２は、波長８μｍ〜１２μｍの範囲に属する第２測定光を用いて鋳片６の表面を撮像するための撮像装置である。すなわち、第１撮像手段１０ａ１と第２撮像手段１０ａ２とは、それぞれ別個のカメラのレンズに所望のフィルターを設けることにより構成することができる。また、第１撮像手段１０ａ１と第２撮像手段１０ａ２とは、１個のカメラの光学系をハーフミラー等で光路分岐させて所望のフィルターを設けることによっても構成することができる。
【００２６】
第１撮像手段１０ａ１および第２撮像手段１０ａ２が撮像した画像のデータは、それぞれ独立に画像処理部１２の温度変換手段１２ａへ伝送される。
【００２７】
画像処理部１２は、温度変換手段１２ａと校正手段１２ｂとを備える画像処理装置である。温度変換手段１２ａは、第１撮像手段１０ａ１および第２撮像手段１０ａ２が撮像したそれぞれの画像の輝度を鋳片６の表面温度に変換する手段であり、例えばコンピュータプログラムにより実現されている。
【００２８】
例えば、温度変換手段１２ａは、図５に示されるような、鋳片６の表面温度と画像の輝度との対応データを備え、入力された画像の輝度から鋳片６の表面温度に変換する構成とすることができる。なお、図５に示されるような対応データは、事前にたとえば黒体炉を用いて温度と輝度の関係を計測しておくことにより取得することができる。
【００２９】
また、輝度Ｘと温度Ｔとの関係は、定数ＡとＢとを用いて、下記式１のように簡易的に表すことができる。そこで、温度変換手段１２ａは、下記式１を用いて、入力された画像の輝度から鋳片６の表面温度に変換する構成とすることもできる。
【００３０】
【数１】
2014206418.tif 000003
【００３１】
校正手段１２ｂは、第２表面温度分布を用いて、第１表面温度分布を校正する手段であり、例えばコンピュータプログラムにより実現されている。ここで、第２表面温度分布とは、第２撮像手段１０ａ２が撮像した画像の輝度から温度変換手段１２ａが変換して取得した温度分布であり、第１表面温度分布とは、第１撮像手段１０ａ１が撮像した画像の輝度から温度変換手段１２ａが変換して取得した温度分布である。
【００３２】
すなわち、校正手段１２ｂは、波長８μｍ〜１２μｍの範囲に属する第２測定光を用いて取得された第２表面温度分布を用いて、波長０．８５μｍ〜１．０μｍの範囲に属する第１測定光を用いて取得された第２表面温度分布を校正することになる。
【００３３】
校正手段１２ｂが行う校正方法は、例えば、第２表面温度分布の代表値が第１表面温度分布の代表値に一致するように、第１表面温度分布を校正する方法が考えられる。この校正の際に用いられる代表値としては、温度分布の平均値を用いることが考えられる。しかしながら、その他、最大値、中央値、または最頻値などの値を用いることも可能である。
【００３４】
また、代表値を定めるための温度分布の範囲は、１次元的な領域とすることもでき、２次元的な領域とすることもできる。連続鋳造機１により鋳造される鋳片６のように搬送中の対測定象物の場合、代表値を定めるための温度分布の範囲は、鋳片６の幅などのように１次元的な領域とすることが好適であるが、搬送中の対測定象物の場合であっても、搬送速度に応じて適切に区分けすれば２次元的な領域とすることができる。
【００３５】
代表値として鋳片６の全幅範囲における温度分布の平均値を用いた場合、校正手段１２ｂは、鋳片６の全幅範囲における第１表面温度分布の平均値と第２表面温度分布の平均値とが一致するように校正することになる。具体的には、校正手段１２ｂは、第２表面温度分布の平均値を第１表面温度分布の平均値で除して求めた補正係数を、第１表面温度分布に掛けることにより、第１表面温度分布を校正する。
【００３６】
上記のように校正手段１２ｂにより校正された第１表面温度分布は、出力手段１３により出力される。例えば、出力手段１３は、画面表示装置であり、校正された鋳片６の温度分布を画像表示、グラフ表示、または数値表示等して、連続鋳造機１のオペレータに情報を提示する。
【００３７】
また、連続鋳造機１により鋳造される鋳片６のような搬送中の対測定象物を１次元的な領域に区分けして温度測定をする場合、出力手段１３は、１次元的な領域で得られた温度分布を鋳片６の表面全体の温度分布に再構成する機能を担う。
【００３８】
図６は、出力手段１３による温度分布を再構成する仕組みを示す概念図である。図６に示されるように、連続鋳造機１により鋳造される鋳片６は、ロールセグメント８の上側フレーム９ａにより妨げられ、間隙から一部のみが測定可能である。したがって、撮像手段１０ａは、この間隙を介して、鋳片６の表面の幅方向の１次元領域またはそれに近い２次元領域を測定する。そして、撮像手段１０ａに測定された測定データは、上述のように画像処理部により処理されて測定領域に対応する温度分布に変換される。
【００３９】
ここで、連続鋳造機１により鋳造される鋳片６は、ロールセグメント８間を刻一刻と搬送されて移動するので、ロールセグメント８の間隙から測定可能な領域も刻一刻と移動する。そこで、出力手段１３は、１次元領域またはそれに近い２次元領域の測定範囲を時間軸方向に並べて鋳片６の表面上の温度分布に再構築する。そして、出力手段１３は、再構築された温度分布を画面表示する。
【００４０】
〔温度計測方法〕
次に、本発明の実施形態にかかる温度計測方法について説明する。以下では、本発明の実施形態にかかる温度計測装置の構成を参照しながら、本発明の実施形態にかかる温度計測方法を説明するが、本発明の実施形態にかかる温度計測方法の実施は、これらの構成により限定されるものではない。
【００４１】
図７は、本発明の実施形態にかかる温度計測方法の手順を表すフローチャートである。図７に示されるように、本発明の実施形態にかかる温度計測方法では、最初に第１撮像手段１０ａ１が波長０．８５μｍ〜１．０μｍの範囲に属する第１測定光を用いて鋳片６を撮像する（ステップＳ１）。
【００４２】
そして、第２撮像手段１０ａ２が波長８μｍ〜１２μｍの範囲に属する第２測定光を用いて鋳片６を撮像する（ステップＳ２）。なお、本発明の実施形態にかかる温度計測方法において、ステップＳ１とステップＳ２とは順序が前後してもよく、同時に実行されてもよい。
【００４３】
次に、本発明の実施形態にかかる温度計測方法では、画像処理部１２の温度変換手段１２ａが、第１測定光および第２測定光を用いて撮像されたそれぞれの画像の輝度を鋳片６の表面温度に変換する（ステップＳ３）。画像処理部１２の温度変換手段１２ａが行う変換処理は、先述のように、事前に測定した対応データを用いる方法または変換公式を用いる方法などが採用される。
【００４４】
そして、本発明の実施形態にかかる温度計測方法では、画像処理部１２の校正手段１２ｂが、第２測定光を用いて取得した第２表面温度分布を用いて、第１測定光を用いて取得した第１表面温度分布を校正する（ステップＳ４）。画像処理部１２の校正手段１２ｂが行う校正方法は、先述のように、例えば、第２表面温度分布の代表値が第１表面温度分布の代表値に一致するように、第１表面温度分布を校正することが考えられる。また、この校正の際に用いられる代表値としては、温度分布の平均値であることが考えられる。具体的には、校正手段１２ｂは、第２表面温度分布の平均値を第１表面温度分布の平均値で除して求めた補正係数を、第１表面温度分布に掛けることにより、第１表面温度分布を校正する。
【００４５】
以上説明した、本発明の実施形態にかかる温度計測方法は、全ての計測範囲を網羅するまで継続して繰り返されるものとする。また、本発明の実施形態にかかる温度計測方法により取得された温度分布は、出力手段１３により適切に再構成され、画面表示等される。
【００４６】
〔作用効果〕
以下、上記説明した本発明の実施形態にかかる温度計測装置および温度計測方法の作用効果について、実験結果を参照しながら説明する。
【００４７】
鋳片の温度計測の主な阻害要因は、先述の水煙と水のりである。このうち水煙は水蒸気が冷やされ非常に小さな水滴となって可視化されたものであり、水のりは冷却水が鋳片上に残留しているものであり、水煙および水のりいずれも液体の水となっている。
【００４８】
図８は、液体の水の吸収スペクトルを示すグラフである(ＢＵＮＳＥＫＩ  ＫＡＧＡＫＵ  Ｖｏｌ．６０，Ｎｏ．１，ｐｐ．１９−３１（２０１１）より掲載)。図８の横軸は、吸収される光（電磁波）の波長を表し、縦軸は、光（電磁波）の吸収度を表し、グラフが下方になる程、光（電磁波）が透過することを意味している。
【００４９】
図８に示されるように、可視光である波長約４００ｎｍ〜１０００ｎｍ（１．０μｍ）付近の光は、液体の水をよく透過する。これに対して、波長１０μｍ前後（例えば８μｍ〜１２μｍ）の赤外線は、液体の水に吸収されてしまう。
【００５０】
そこで、本発明の発明者らは、波長が０．８５μｍより長い光線を透過するロングパスフィルターをＣＣＤカメラの前に設置して、ロールセグメント間から鋳片を撮像する実験を行った。なお使用したＣＣＤカメラは、４００ｎｍから１．０μｍまでの感度を有しているので、上記のフィルタを用いることにより、波長０．８５μｍ〜１．０μｍの測定光を用いて撮像している。
【００５１】
ここで、波長０．８５μｍ以下のフィルタを用いているのには、以下の理由がある。まず、鋳片の想定温度が約７００℃〜９００℃の範囲である。この温度域の物質から輻射される光（電磁波）は、プランクの放射則によれば波長０．８５μｍ以上の赤外線が多く含まれる（図９参照）。そのため、この温度域の温度計測においては波長０．８５μｍ以上の測定光を使用することで外光ノイズの影響を受けず精度よく計測することが可能になるからである。
【００５２】
図１０は、波長０．８５μｍ〜１．０μｍの測定光を用いて鋳片を撮像した画像である。図１０の（ａ）および（ｂ）の画像は、同一の鋳片を異なるタイミングで撮像したものであり、（ａ）は、水煙が発生していないタイミングに撮像された画像であり、（ｂ）は、水煙が発生しているタイミングに撮像された画像である。
【００５３】
図１０の（ａ）および（ｂ）の画像は、同一の鋳片を撮像した画像であるので、鋳片の表面温度はほとんど同一とみなすことができるが、図１０の（ａ）および（ｂ）の比較により解るように、実際は、水煙が発生しているタイミングに撮像された画像では輝度が大幅に低下している。
【００５４】
この実験は、水の透過率が高いはずの波長０．８５μｍ〜１．０μｍの測定光を用いて鋳片を撮像しても、水煙が発生している場合、撮像された画像の輝度が低下することを意味している。
【００５５】
本発明の発明者らは、その後のさらなる調査により、水煙中の水滴の径が１μｍ〜１０μｍの範囲に分布することを確かめた。そして、波長０．８５μｍ〜１．０μｍの測定光を用いた場合の画像の輝度が低下する現象は、水煙中の水滴によるミー散乱に起因するとの結論に想到した。ミー散乱では波長の逆数に比例して散乱強度が強くなる。このため、波長の短い１μｍ程度の測定光は、ミー散乱により非常に強く散乱される。
【００５６】
上記結論を検証するために、本発明の発明者らは、波長８μｍ〜1２μｍの範囲に感度を持つサーモビューアを用いて、図１０に示される実験と同様の実験を行った。
【００５７】
図１１は、波長８μｍ〜1２μｍの測定光を用いて鋳片を撮像した画像である。図１１の（ａ）および（ｂ）の画像は、同一の鋳片を異なるタイミングで撮像したものであり、（ａ）は、水煙が発生していないタイミングに撮像された画像であり、（ｂ）は、水煙が発生しているタイミングに撮像された画像である。
【００５８】
図１１の（ａ）および（ｂ）の画像は、同一の鋳片を撮像した画像であるので、鋳片の表面温度はほとんど同一とみなすことができる。そして、図１０に示される実験とはことなり、図１１の（ａ）および（ｂ）の画像の比較においては、全体の平均輝度は略同一となっている。
【００５９】
なお、図１１の（ａ）および（ｂ）の画像に表れる斑は、鋳片上の水のりである。本実験で用いられた測定光は、波長が８μｍ〜1２μｍのものであり、液体の水に対する透過率が悪い。その結果、鋳片上の水のりの影響を大きく受けやすく、図１１の（ａ）および（ｂ）の画像では、水のりが斑となって現れている。
【００６０】
図１２は、上記検証実験を２次元画像に再構成した画像および温度分布のグラフである。図１２の（ａ−１）は、サーモビューアを利用して波長８μｍ〜１２μｍの測定光を用いて撮像した鋳片の表面輝度画像であり、（ｂ−１）は、波長０．８５μｍのロングパスフィルターを取り付けたＣＣＤカメラを利用して波長０．８５μｍ〜１μｍの測定光を用いて撮像した鋳片の表面輝度画像である。図１２の（ａ−１）および（ｂ−１）共に、ロールセグメントの間隙を介して撮像された鋳片の表面上の１次元領域を、図６を参照しながら説明した方法で鋳片の表面輝度画像として再構築したものである。
【００６１】
図１２の（ａ−２）および（ｂ−２）は、それぞれ（ａ−１）および（ｂ−１）の画像における破線位置での温度分布の横断方向プロファイルである。図１２の（ａ−１）および（ｂ−１）の画像における（１）〜（６）の破線位置は、（ａ−２）および（ｂ−２）の（１）〜（６）の線種のグラフに対応している。すなわち、（ａ−２）および（ｂ−２）のグラフにおいて、同一番号の線種のグラフは、鋳片の同一位置における温度分布に対応している。
【００６２】
図１２の（ａ−２）および（ｂ−２）のグラフの比較により解るように、波長０．８５μｍ〜１μｍの測定光を用いた温度測定と波長８μｍ〜１２μｍの測定光を用いた温度測定では顕著な違いが存在する。
【００６３】
図１２の（ａ−２）のグラフでは、枠外まで温度低下している箇所が存在するが、（ｂ−２）のグラフでは、このような枠外まで温度低下している箇所が存在しない。図１２の（ａ−２）のグラフに見られる枠外まで温度低下している箇所は、鋳片上の水のりの影響箇所である。
【００６４】
また、図１２の（ｂ−２）のグラフでは、線種（５）および（６）のグラフのように温度分布の全体的な低下が見られるが、（ａ−２）のグラフでは、このような温度分布の全体的な低下は見られない。図１２の（ｂ−２）のグラフに見られるに温度分布の全体的に低下している箇所は、水煙の影響箇所である。
【００６５】
本発明の実施形態にかかる温度計測装置および温度計測方法では、上記のような波長０．８５μｍ〜１μｍの測定光を用いた温度測定と波長８μｍ〜１２μｍの測定光を用いた温度測定での顕著な特徴の違いを利用して、水煙および水のりの両方の影響を低減するよう温度分布を校正している。すなわち、本発明の実施形態にかかる温度計測装置および温度計測方法は、水煙による影響が少ない波長８μｍ〜１２μｍの測定光を用いて得られた温度分布を用いて、水のりによる影響が少ない波長０．８５μｍ〜１μｍの測定光を用いて得られた温度分布を校正することにより、水煙および水のりの両方の影響を低減する。
【００６６】
図１３は、本発明の実施形態にかかる温度計測装置および温度計測方法を利用して校正した後の温度分布を示すグラフである。なお、図１３に示されるグラフにおける（１）〜（６）の線種は、図１２の（ａ−２）および（ｂ−２）に示されるグラフにおける（１）〜（６）の線種と対応している。したがって、図１３に示される温度分布は、本発明の実施形態にかかる温度計測装置および温度計測方法を利用して図１２の（ａ−１）および（ｂ−１）に示される鋳片の表面画像における（１）〜（６）の破線位置での温度分布を示している。
【００６７】
図１３に示される温度分布は、具体的には、以下のように計算された。
【００６８】
まず、波長８μｍ〜１２μｍの範囲の測定光を用いて取得した１次元表面温度分布の平均値を算出し、これをＭ２とする。ただし、波長８μｍ〜１２μｍの範囲の測定光を用いて取得した１次元表面温度分布には、水のりの影響により大幅な温度低下が発生するので、鋳片の想定温度範囲の下限値である５００度以下の値は棄却して平均値を算出する。
【００６９】
一方、波長０．８５μｍ〜１μｍの測定光を用いて取得した１次元表面温度分布の平均値を算出し、これをＭ１とする。
【００７０】
そして、平均値Ｍ２を平均値Ｍ１で除して求めた補正係数αを波長０．８５μｍ〜１μｍの測定光を用いて取得した１次元表面温度分布に掛けることにより、第１表面温度分布を校正する。
【００７１】
以上の計算を図１２の（ａ−１）および（ｂ−１）に示される鋳片の表面画像における（１）〜（６）の破線位置において行って得られた温度分布が図１３に示される温度分布のグラフである。
【００７２】
図１３に示される温度分布のグラフから解るように、本発明の実施形態にかかる温度計測装置および温度計測方法によれば、水煙および水のりの両方の影響を低減することができる。
【００７３】
以上、本発明の実施形態にかかる温度計測装置および温度計測方法について説明したが、本発明の実施は上記実施形態に限定されない。例えば、第１測定光の波長の範囲を波長０．８９５μｍ〜０．９０５μｍの範囲に限定すること、または、第２測定光の波長の範囲を波長９．５μｍ〜１０．５μｍの範囲に限定することなどによっても、本発明を適切に実施することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１  連続鋳造機
２  溶鋼
３  タンディッシュ
４  浸漬ノズル
５  鋳型
６  鋳片
７  ロール
８  ロールセグメント
９ａ  上側フレーム
９ｂ  下側フレーム
１０ａ，１０ｂ  撮像手段
１０ａ１  第１撮像手段
１０ａ２  第２撮像手段
１１  温度計測装置
１２  画像処理部
１２ａ  温度変換手段
１２ｂ  校正手段
１３  出力手段
【図１】
2014206418.tif 000004
【図２】
2014206418.tif 000005
【図３】
2014206418.tif 000006
【図４】
2014206418.tif 000007
【図５】
2014206418.tif 000008
【図６】
2014206418.tif 000009
【図７】
2014206418.tif 000010
【図８】
2014206418.tif 000011
【図９】
2014206418.tif 000012
【図１３】
2014206418.tif 000013
【図１０】
2014206418.tif 000014
【図１１】
2014206418.tif 000015
【図１２】
2014206418.tif 000016