(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延された圧延鋼材をミスト冷却する冷却プロセスにおいて、ミスト冷却中の前記圧延鋼材の表面温度を測定する鋼材温度測定装置であって、
ミスト冷却に供される直前の前記圧延鋼材の表面温度を測定する放射温度計と、
ミスト冷却に供される直前、及び、ミスト冷却中の前記圧延鋼材から放射されるマイクロ波〜ミリ波帯域に属する電磁波の強度を測定する電磁波強度測定装置と、
ミスト冷却中の前記圧延鋼材の表面温度を、測定された前記マイクロ波〜ミリ波帯域に属する電磁波の強度を利用して算出する演算処理装置と、
を備え、
前記演算処理装置は、
前記電磁波強度測定装置により測定された、ミスト冷却に供される直前の前記圧延鋼材の電磁波の強度と、前記放射温度計による前記圧延鋼材の表面温度と、前記電磁波強度測定装置により測定された、ミスト冷却中の前記圧延鋼材の電磁波の強度と、を利用して、ミスト冷却中の前記圧延鋼材の表面温度を算出する表面温度算出部を有する、鋼材温度測定装置。
【請求項２】
前記表面温度算出部は、ミスト冷却に供される直前の前記圧延鋼材の電磁波の強度をＳ０とし、ミスト冷却中の前記圧延鋼材の電磁波の強度をＳｃとし、前記放射温度計による前記圧延鋼材の表面温度をＴ０としたときに、ミスト冷却中の前記圧延鋼材の表面温度Ｔｃを、Ｔｃ＝Ｓｃ×（Ｔ０／Ｓ０）いう演算処理により算出する、請求項１に記載の鋼材温度測定装置。
【請求項３】
前記表面温度算出部は、
ミスト冷却に供される直前の前記圧延鋼材の電磁波の強度をＳ０とし、前記放射温度計による前記圧延鋼材の表面温度をＴ０としたときに、Ａ＝（Ｔ０／Ｓ０）で表わされる補正係数Ａを算出し、
ミスト冷却中の前記圧延鋼材の電磁波の強度をＳｃとしたときに、ミスト冷却中の前記圧延鋼材の表面温度Ｔｃを、Ｔｃ＝Ａ×Ｓｃいう演算処理により算出する、請求項１に記載の鋼材温度測定装置。
【請求項４】
前記電磁波強度測定装置は、前記マイクロ波〜ミリ波帯域に属する電磁波として、１ＧＨｚ〜２００ＧＨｚの周波数を有する電磁波を検波し、当該１ＧＨｚ〜２００ＧＨｚの周波数を有する電磁波の強度を測定する、請求項１〜３の何れか１項に記載の鋼材温度測定装置。
【請求項５】
前記放射温度計、及び、前記電磁波強度測定装置は、前記圧延鋼材におけるそれぞれの測定範囲が略一致するように配置される、請求項１〜４の何れか１項に記載の鋼材温度測定装置。
【請求項６】
前記電磁波強度測定装置は、直接検波方式又はヘテロダイン方式を利用した電磁波検波装置である、請求項１〜５の何れか１項に記載の鋼材温度測定装置。
【請求項７】
前記圧延鋼材は、軌条である、請求項１〜６の何れか１項に記載の鋼材温度測定装置。
【請求項８】
熱間圧延された圧延鋼材をミスト冷却する冷却プロセスにおいて、ミスト冷却中の前記圧延鋼材の表面温度を測定する鋼材温度測定方法であって、
ミスト冷却に供される直前の前記圧延鋼材の表面温度を、前記圧延鋼材から放射されるマイクロ波〜ミリ波帯域に属する電磁波の強度を測定する電磁波強度測定装置、及び、放射温度計の双方で測定し、
ミスト冷却中の前記圧延鋼材から放射されるマイクロ波〜ミリ波帯域に属する電磁波の強度を、前記電磁波強度測定装置により測定し、
前記電磁波強度測定装置により測定された、ミスト冷却に供される直前の前記圧延鋼材の電磁波の強度と、前記放射温度計による前記圧延鋼材の表面温度と、前記電磁波強度測定装置により測定された、ミスト冷却中の前記圧延鋼材の電磁波の強度と、を利用して、ミスト冷却中の前記圧延鋼材の表面温度を算出する、鋼材温度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材温度測定装置及び鋼材温度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
着目する物体の温度を非接触で測定するために、各種の電磁波を用いた温度測定方法が各種提案されている。
【０００３】
例えば、以下の特許文献１では、タイヤ内部の温度を測定するために、タイヤ内部の温度情報を含むマイクロ波帯域の電磁波の放射信号強度と、タイヤ表面の温度情報を得る赤外帯域の電磁波の放射信号強度と、タイヤ形状と、に基づいて、タイヤ内部の温度を算出する技術が提案されている。
【０００４】
また、以下の特許文献２では、マイクロ波〜ミリ波帯域の電磁波を利用し、鋼材表面に存在するスケールが所定の厚さ以上になった状態で鋼材表面を測定することで、ダスト、ミスト、蒸気等が存在するような悪環境下であっても、鋼材表面の放射率の影響を受けないようにしながら鋼材表面の温度を非接触で測定可能な技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−３９５１４号公報
【特許文献２】特開２０１３−１１５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者は、上記特許文献２で提案されている技術を用い、様々な製造プロセスで製造される様々な鋼材の温度測定を検討した。その結果、本発明者は、以下で改めて説明するように、特定の製造プロセスにより製造された鋼材についてミスト冷却中に表面温度を測定する場合には、鋼材表面に生成されるスケールの状態が安定せず、上記特許文献２で提案されている技術を用いた場合であっても、温度測定値に誤差が多く含まれることを初めて知見した。鋼材表面に生成されるスケールの状態が安定しないということは、鋼材表面の放射率が変動して安定しないことを意味するため、本発明者は、上記のような状況において、測定値に含まれる誤差を取り除くための何らかの処理が必要であるとの結論に達した。
【０００７】
ここで、上記特許文献１に提案されている技術では、赤外帯域の電磁波を利用して得られたタイヤの表面温度の測定値は、マイクロ波帯域の電磁波を利用して得られたタイヤ内部の温度を補正する手段として用いられている。しかしながら、上記特許文献１では、タイヤ表面とタイヤ内部という異なる対象物の温度を測定し、一方の測定温度を基にもう一方の測定温度を補正するものであって、測定対象物の放射率の変動を補正する技術ではない。そのため、上記特許文献１に提案されている技術を上記特許文献２に提案されている技術に組み合わせたとしても、放射率の変動に起因する測定誤差を取り除くことはできない。
【０００８】
本発明は、上記のような状況に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、鋼材表面に生成されるスケールの状態が変動する場合であっても、ミスト冷却中の鋼材の表面温度をより正確に測定することが可能な、鋼材温度測定装置及び鋼材温度測定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】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、熱間圧延された圧延鋼材をミスト冷却する冷却プロセスにおいて、ミスト冷却中の前記圧延鋼材の表面温度を測定する鋼材温度測定装置であって、ミスト冷却に供される直前の前記圧延鋼材の表面温度を測定する放射温度計と、ミスト冷却に供される直前、及び、ミスト冷却中の前記圧延鋼材から放射されるマイクロ波〜ミリ波帯域に属する電磁波の強度を測定する電磁波強度測定装置と、ミスト冷却中の前記圧延鋼材の表面温度を、測定された前記マイクロ波〜ミリ波帯域に属する電磁波の強度を利用して算出する演算処理装置と、を備え、前記演算処理装置は、前記電磁波強度測定装置により測定された、ミスト冷却に供される直前の前記圧延鋼材の電磁波の強度と、前記放射温度計による前記圧延鋼材の表面温度と、前記電磁波強度測定装置により測定された、ミスト冷却中の前記圧延鋼材の電磁波の強度と、を利用して、ミスト冷却中の前記圧延鋼材の表面温度を算出する表面温度算出部を有する鋼材温度測定装置が提供される。
【００１０】
前記表面温度算出部は、ミスト冷却に供される直前の前記圧延鋼材の電磁波の強度をＳ０とし、ミスト冷却中の前記圧延鋼材の電磁波の強度をＳｃとし、前記放射温度計による前記圧延鋼材の表面温度をＴ０としたときに、ミスト冷却中の前記圧延鋼材の表面温度Ｔｃを、Ｔｃ＝Ｓｃ×（Ｔ０／Ｓ０）いう演算処理により算出してもよい。
【００１１】
前記表面温度算出部は、ミスト冷却に供される直前の前記圧延鋼材の電磁波の強度をＳ０とし、前記放射温度計による前記圧延鋼材の表面温度をＴ０としたときに、Ａ＝（Ｔ０／Ｓ０）で表わされる補正係数Ａを算出し、ミスト冷却中の前記圧延鋼材の電磁波の強度をＳｃとしたときに、ミスト冷却中の前記圧延鋼材の表面温度Ｔｃを、Ｔｃ＝Ａ×Ｓｃいう演算処理により算出してもよい。
【００１２】
前記電磁波強度測定装置は、前記マイクロ波〜ミリ波帯域に属する電磁波として、１ＧＨｚ〜２００ＧＨｚの周波数を有する電磁波を検波し、当該１ＧＨｚ〜２００ＧＨｚの周波数を有する電磁波の強度を測定することが好ましい。
【００１３】
前記放射温度計、及び、前記電磁波強度測定装置は、前記圧延鋼材におけるそれぞれの測定範囲が略一致するように配置されることが好ましい。
【００１４】
前記電磁波強度測定装置は、直接検波方式又はヘテロダイン方式を利用した電磁波検波装置であることが好ましい。
【００１５】
前記圧延鋼材は、軌条であってもよい。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、熱間圧延された圧延鋼材をミスト冷却する冷却プロセスにおいて、ミスト冷却中の前記圧延鋼材の表面温度を測定する鋼材温度測定方法であって、ミスト冷却に供される直前の前記圧延鋼材の表面温度を、前記圧延鋼材から放射されるマイクロ波〜ミリ波帯域に属する電磁波の強度を測定する電磁波強度測定装置、及び、放射温度計の双方で測定し、ミスト冷却中の前記圧延鋼材から放射されるマイクロ波〜ミリ波帯域に属する電磁波の強度を、前記電磁波強度測定装置により測定し、前記電磁波強度測定装置により測定された、ミスト冷却に供される直前の前記圧延鋼材の電磁波の強度と、前記放射温度計による前記圧延鋼材の表面温度と、前記電磁波強度測定装置により測定された、ミスト冷却中の前記圧延鋼材の電磁波の強度と、を利用して、ミスト冷却中の前記圧延鋼材の表面温度を算出する鋼材温度測定方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明によれば、鋼材表面に生成されるスケールの状態が変動する場合であっても、ミスト冷却中の鋼材の表面温度を、より正確に測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】プランクの輻射法則について説明するためのグラフ図である。
【図２】マイクロ波〜ミリ波帯域の電磁波と温度との関係を示したグラフ図である。
【図３】電磁波の受信強度について説明するための説明図である。
【図４】マイクロ波〜ミリ波帯域の電磁波を用いた温度測定に関する検討結果を説明するための説明図である。
【図５】マイクロ波〜ミリ波帯域の電磁波を用いた温度測定に関する検討結果を説明するための説明図である。
【図６】本発明の実施形態に係る鋼材温度測定装置の構成を模式的に示した説明図である。
【図７Ａ】同実施形態に係る電磁波強度測定装置の構成の一例を示したブロック図である。
【図７Ｂ】同実施形態に係る電磁波強度測定装置の構成の一例を示したブロック図である。
【図８】同実施形態に係る演算処理装置の構成の一例を示したブロック図である。
【図９】同実施形態に係る電磁波強度測定方法の流れの一例を示した流れ図である。
【図１０】同実施形態に係る演算処理装置のハードウェア構成の一例を示したブロック図である。
【図１１】実施例について説明するための説明図である。
【図１２】実施例で得られた補正前の測定結果を示したグラフ図である。
【図１３】実施例で得られた補正後の測定結果を示したグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２０】
（マイクロ波〜ミリ波帯域の電磁波に対する検討）
以下では、本発明の実施形態に係る鋼材温度測定方法及び鋼材温度測定装置について説明するに先立ち、図１〜図５を参照しながら、本発明者らが行ったマイクロ波〜ミリ波帯域の電磁波に対する検討内容について詳細に説明する。
図１は、プランクの輻射法則について説明するためのグラフ図である。図２は、マイクロ波〜ミリ波帯域の電磁波と温度との関係を示したグラフ図である。図３は、電磁波の受信強度について説明するための説明図である。図４及び図５は、マイクロ波〜ミリ波帯域の電磁波を用いた温度測定に関する検討結果を説明するための説明図である。
【００２１】
物体は、その温度に応じた波長及び強度を有する電磁波を放射していることが知られている。従って、物体から放射される電磁波を利用することで、着目している物体の温度を測定することが可能となる。このような放射測温技術における測定原理は、プランクの輻射法則に基づいており、以下の式１に示すように、黒体からの電磁波の放射量は温度と波長とに依存することを示した理論式が存在する。
【００２２】
【数１】
0006520618.tif 000002
【００２３】
ここで、上記式１において、
Ｂｖ：完全放射体の分光放射輝度［Ｗ・ｓｒ−１・ｍ−３］
ｈ：プランク定数［Ｊ・ｓ］
ν：振動数［Ｈｚ］
ｃ：光速［ｍ／ｓ］
ｋ：ボルツマン定数［Ｊ／Ｋ］
Ｔ：温度［Ｋ］
である。
【００２４】
図１は、温度Ｔを１００℃〜１０００℃まで変化させた場合における分光放射輝度Ｂｖの値を図示したグラフ図である。図１から明らかなように、可視光〜近赤外光帯域（波長１μｍ〜１０μｍ程度の範囲）については強い輻射が存在するため、従来の放射測温技術では、可視光〜近赤外光帯域の光を用いて、温度の測定がなされている。
【００２５】
図１において斜線で示した領域に該当するマイクロ波帯域では、赤外光帯域に比べて１０−１０程度の分光放射輝度しか存在していない。また、式１に示したプランクの輻射式は、マイクロ波〜ミリ波帯域のような長波長帯域では、以下の式２で表されるような近似式（レイリー・ジーンズの式）が成立することが知られており、かかる波長帯域では、図２に示したように、分光放射輝度の大きさが温度に比例して増加する放射が発生する。ここで、下記式２において、λは、振動数ν［Ｈｚ］を有する電磁波の波長［ｍ］を表している。
【００２６】
【数２】
0006520618.tif 000003
【００２７】
このようなマイクロ波〜ミリ波帯域の電磁波は、図３に示したように、アンテナで検波することで測定する。アンテナによって受信されるマイクロ波〜ミリ波帯域の電磁波の強度Ｓは、アンテナの受信面積をＡｅとし、立体角をΩＡとし、黒体放射源からの分光放射輝度をＢｖとすると、以下の式３のように表される。
【００２８】
【数３】
0006520618.tif 000004
【００２９】
上記式３からも明らかなように、検波される信号の強度は、マイクロ波〜ミリ波帯域に属する電磁波の放射率（すなわち、分光放射輝度Ｂｖ）の変化に敏感であり、分光放射輝度がわずかに変化しても、観測される信号強度は大きく変化することとなる。
【００３０】
本発明者は、マイクロ波〜ミリ波帯域に属する電磁波を利用した、上記特許文献２に開示されている技術を利用して、様々な鋼材の様々な状況における表面温度を測定する検討を行っていた。すると、水等の冷却媒を微細な霧の状態にして噴射することで対象材を冷却するミスト冷却プロセスに供される軌条を測定している際に、同一の製造ラインで製造されている軌条であるにも関わらず、測定結果に、測定誤差と考えるには大きすぎる程度の誤差が重畳されていることを初めて知見した。
【００３１】
そこで、本発明者は、かかる誤差の原因を突き止めるために、軌条の冷却プロセスを、放射温度計が利用できないミスト冷却から、放射温度計が利用可能なエアー吹き付けによる空冷に切り替えた上で、放射温度計が与える温度測定結果と、マイクロ波〜ミリ波帯域に属する電磁波を検波する放射波検波装置の出力（すなわち、該当する電磁波の強度を示す信号値（Ｖ））と、の相関を検証した。
【００３２】
その結果、図４に模式的に示したように、同一の製造ラインで製造された軌条であっても、測定開始時の電磁波の検出強度にバラつきが生じていることに気がついた。ここで、図４に模式的に示したように、軌条の測定結果のそれぞれでは、放射温度計が与える温度測定結果と、電磁波の検出強度との間には、直線関係となるような相関が存在していた。そのため、上記特許文献２で開示されているマイクロ波〜ミリ波帯域に属する電磁波を用いた測定方法そのものに原因があるわけではない。一方で、軌条１を測定することで得られた相関関係と、軌条１と同一の製造ラインで製造された軌条２を測定することで得られた相関関係と、を比較すると、直線の傾きに違いが見られることが分かった。
【００３３】
このような知見から、本発明者は、ミスト冷却中の軌条の測定結果に誤差が重畳する原因として、図５に示したようなことを推定した。
すなわち、軌条は、所定の鋼種からなる鋼材を加熱炉で所定温度まで加熱した後、多段階の圧延工程を経て軌条の形状へと成形され、ミスト冷却を用いた強制冷却工程に供される。この際、実際の製造ラインにおいては、鋼種や、各段階での圧延温度等の僅かなバラつき等の影響によって、鋼材表面のスケールの成長速度に僅かなバラつきが生じるものと考えられる。その結果、強制冷却工程の直前において、鋼材表面に存在しているスケールの厚みや、スケールの組成や、スケールの表面粗度等といったスケールの生成状態が各々異なるものとなり、鋼材表面の見かけの放射率σが変化してしまうものと考えられる。
【００３４】
ここで、先だって言及しているように、マイクロ波〜ミリ波帯域に属する電磁波を用いた測定方法は、測定対象物の放射率σの変化に極めて敏感な測定方法である。その結果、スケールの生成状態に起因する鋼材表面の見かけの放射率σの僅かな変動によって、軌条の測定結果に誤差が重畳したものと推定された。
【００３５】
また、以上のような原因による測定誤差の重畳は、軌条に限られるものではなく、軌条以外の熱間圧延によって製造される圧延鋼材をミスト冷却する場合においても、同様に生じるものと考えられる。
【００３６】
本発明者は、このような知見に基づき、スケールの生成状態の変動に伴う放射率σの変化を、補正する必要があるとの結論に達した。
【００３７】
ここで、圧延鋼材が一旦ミスト冷却に供されてしまえば、ミスト冷却プロセスに起因する早い冷却速度によって、圧延鋼材の表面温度は、スケールの成長する温度領域を瞬時に通過するため、ミスト冷却中の鋼材表面の放射率は、ほぼ一定とみなすことができる。そのため、ミスト冷却プロセスの直前における圧延鋼材の放射率σを、スケールの生成状態に応じて適切に補正することが出来れば、ミスト冷却中の圧延鋼材の表面温度を、マイクロ波〜ミリ波帯域に属する電磁波を用いて測定することが可能となると考えられる。
【００３８】
本発明者は、上記のような知見に基づき、更なる検討を行った結果、以下で詳述するような、本発明の実施形態に係る鋼材温度測定装置及び鋼材温度測定方法に想到したのである。
【００３９】
（第１の実施形態）
＜鋼材温度測定装置の構成について＞
続いて、図６を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る鋼材温度測定装置の構成について、詳細に説明する。図６は、本実施形態に係る鋼材温度測定装置の構成を示した説明図である。
【００４０】
本実施形態に係る鋼材温度測定装置１０は、熱間圧延された圧延鋼材をミスト冷却する冷却プロセスにおいて、ミスト冷却中の圧延鋼材の表面温度を測定する装置である。ここで、熱間圧延された圧延鋼材としては、ミスト冷却に供されるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、鋼材の加熱工程、多段階の圧延工程を経てミスト冷却による強制冷却工程が施される軌条など、公知の様々な圧延鋼材を挙げることができる。
【００４１】
軌条等の圧延鋼材は、加熱工程及び多段階の圧延工程を経ることによって、鋼材表面に生成されるスケールの状況が安定せず、鋼材によって鋼材表面の放射率が変動するものであるが、一旦ミスト冷却に供されると、ミスト冷却プロセスに起因する早い冷却速度によってスケールの成長する温度領域を瞬時に通過するため、鋼材表面の放射率は、ほぼ一定とみなすことが可能である。従って、以下で説明するような処理を行うことで、ミスト冷却中の圧延鋼材の表面温度を、マイクロ波〜ミリ波帯域に属する電磁波を利用して、正確に測定することが可能となる。
【００４２】
本実施形態に係る鋼材温度測定装置１０は、図６に例示したように、放射温度計１００と、電磁波強度測定装置２００と、演算処理装置３００と、を主に備える。
【００４３】
放射温度計１００は、赤外帯域に属する電磁波を検波することで、ミスト冷却に供される直前の圧延鋼材の表面温度を測定する装置である。放射温度計１００は、ミストによる影響を受けてしまうため、ミスト冷却中の圧延鋼材の温度を測定するためには用いることができない。しかしながら、本実施形態に係る鋼材温度測定装置１０では、スケールの生成状況が異なることに起因する圧延鋼材の放射率σの変動を補正するために、ミスト冷却に供される直前の圧延鋼材の表面温度が利用される。
【００４４】
放射温度計１００は、ミスト冷却に供される直前の圧延鋼材の表面温度を測定可能であれば、ミスト冷却プロセスの直前の任意の位置に設置することが可能である。また、放射温度計１００の光学的な設置条件についても特に限定されるものではないが、放射温度計１００の測定範囲と、後述する電磁波強度測定装置２００の測定範囲とがほぼ一致するように、設置されることが好ましい。
【００４５】
放射温度計１００は、ミスト冷却に供される直前の圧延鋼材の表面温度を測定すると、得られた表面温度に関する測定データを、後述する演算処理装置３００に出力する。
【００４６】
なお、本実施形態に係る鋼材温度測定装置１０で用いられる放射温度計１００の種類は、特に限定されるものではなく、公知の放射温度計を適宜利用することが可能である。
【００４７】
電磁波強度測定装置２００は、圧延鋼材から放射される放射波のうち、マイクロ波〜ミリ波帯域の電磁波を検波して、ミスト冷却に供される直前、及び、ミスト冷却中の圧延鋼材から放射されるマイクロ波〜ミリ波帯域に属する電磁波の強度を測定する装置である。電磁波強度測定装置２００は、圧延鋼材から放射されるマイクロ波〜ミリ波帯域の電磁波を受信するアンテナと、アンテナからの出力信号に対して各種の処理を実施する装置群と、を有している。電磁波強度測定装置２００が、マイクロ波〜ミリ波帯域の電磁波を検波する方式は、着目する電磁波の波長又は周波数に応じて適宜選択すればよいが、例えば、直接検波方式やヘテロダイン方式等を利用することが可能である。電磁波強度測定装置２００は、圧延鋼材から放射された放射波に含まれるマイクロ波〜ミリ波帯域の電磁波の検波結果を示した信号を、着目している電磁波の強度として、後述する演算処理装置３００に出力する。
【００４８】
ここで、本実施形態に係る電磁波強度測定装置２００は、上記マイクロ波〜ミリ波帯域の放射電磁波として、１ＧＨｚ〜２００ＧＨｚの周波数を有する電磁波を検波することが好ましい。周波数が１ＧＨｚ未満である電磁波を検波する場合には、電磁波強度測定装置２００に含まれるアンテナサイズが１ｍ以上の大型装置となるとともに、電磁波強度測定装置２００の測定領域も大きくなってしまい、ミスト冷却プロセス内に設置することが困難となってしまう。また、周波数が２００ＧＨｚ超である電磁波は、粒子サイズが数百μｍであるダストや水滴による散乱の影響が大きくなるとともに、電磁波強度測定装置２００を構成する部品のコストも増加することとなり、好ましくない。従って、着目する電磁波の周波数の上限値を２００ＧＨｚ程度とすることで、電磁波の透過性を損なうことなく、測定領域及びアンテナサイズを適度な大きさとすることが可能となる。なお、電磁波強度測定装置２００が検波する電磁波の周波数は、より好ましくは、１０ＧＨｚ〜１００ＧＨｚである。
【００４９】
なお、本実施形態に係る電磁波強度測定装置２００の具体例については、以下で改めて詳細に説明する。
【００５０】
ここで、上記放射温度計１００及び電磁波強度測定装置２００は、ミスト冷却に供される直前の圧延鋼材の表面温度や電磁波の強度を測定するものであるが、各測定機器の測定誤差の影響を低減することを目的として、ミスト冷却に供される直前の各測定値として、ミスト冷却直前における適切な経過時間での平均値を用いても良い。
【００５１】
ここで、ミスト冷却前の圧延鋼材の温度低下は、２０秒間で０．２℃程度であり、時間を掛けて平均温度を求めることによる測定誤差は、問題となるレベルではない。この際、あまりに平均化の時間を長くとると操業サイクルが延び、生産性が低下する。また、平均化処理のために高温での放置時間を長くしすぎると、表面のスケール成長による放射率変化の影響を受けるため、却って測定に誤差を与えることとなる。従って、平均を行う時間（すなわち、上記の経過時間）については短時間とすることが好ましく、具体的には、５秒以内とすることが好ましい。
【００５２】
演算処理装置３００は、ミスト冷却中の圧延鋼材の表面温度を、測定されたマイクロ波〜ミリ波帯域に属する電磁波の強度を利用して算出する。この際、本実施形態に係る演算処理装置３００は、スケールの生成状況が異なることに起因する圧延鋼材の放射率σの変動を、ミスト冷却に供される直前の圧延鋼材の表面温度を利用して補正する。これにより、スケールの生成状況が異なる圧延鋼材であっても、ミスト冷却中の圧延鋼材の表面温度を、マイクロ波〜ミリ波に属する帯域の電磁波を利用して、より正確に測定することが可能となる。
【００５３】
ここで、本実施形態に係る演算処理装置３００の具体的な構成については、以下で改めて詳細に説明する。
【００５４】
なお、図６の記載では、電磁波強度測定装置２００と演算処理装置３００とが異なる装置として実現されているように記載しているが、電磁波強度測定装置２００と演算処理装置３００とは一体に形成されていてもよい。すなわち、電磁波強度測定装置２００が演算処理装置３００により実現される機能を有していてもよく、演算処理装置３００にマイクロ波〜ミリ波に属する帯域の電磁波を検波する装置が実装されていてもよい。
【００５５】
また、放射温度計１００と演算処理装置３００、及び、電磁波強度測定装置２００と演算処理装置３００は、互いに所定のケーブル等を利用して直接接続されていてもよく、インターネットやローカルネットワーク等の各種ネットワークを介して有線通信又は無線通信により接続されていてもよい。
【００５６】
［電磁波強度測定装置の構成について］
続いて、図７Ａ及び図７Ｂを参照しながら、本実施形態に係る電磁波強度測定装置２００の具体例について説明する。図７Ａは、直接検波方式を利用した電磁波強度測定装置２００の構成を示した説明図であり、図７Ｂは、ヘテロダイン方式を利用した電磁波強度測定装置２００の構成を示した説明図である。
【００５７】
○直接検波方式を利用した電磁波強度測定装置
まず、図７Ａを参照しながら、直接検波方式を利用した電磁波強度測定装置２００の構成例について説明する。
直接検波方式による電磁波強度測定装置２００は、アンテナ２０１、アイソレータ２０３、ＳＰＤＴスイッチ２０５、基準温度源２０７、可変減衰器２０９、ドライバ２１１、ＲＦアンプ２１３、フィルタ２１５、検波器２１７、アンプ２１９及びロックインアンプ２２１を主に備える。
【００５８】
アンテナ２０１は、測定対象物である圧延鋼材から放射される放射波のうち、マイクロ波〜ミリ波帯域の電磁波を受信するものである。アンテナ２０１は、着目する電磁波を受信可能なように圧延鋼材に対して設置され、好ましくは、測定対象物である圧延鋼材と対向し、かつ、先だって説明した放射温度計１００とほぼ同一の測定範囲となるように設置される。アンテナ２０１は、圧延鋼材の測定エリアや検波したい電磁波の周波数に応じて設計すればよく、ホーン型やカセグレン型のものを利用することが可能である。アンテナ２０１によって検波されたマイクロ波〜ミリ波帯域の電磁波は、アイソレータ２０３へと出力される。
【００５９】
アイソレータ２０３は、アンテナ２０１により検波された電磁波に関する信号を後述するＳＰＤＴスイッチ２０５へと出力する一方で、電磁波強度測定装置２００内で発生した反射波はアンテナ２０１へと出力させないように機能する素子である。かかるアイソレータ２０３を、アンテナ２０１とＳＰＤＴスイッチ２０５との間に設けることで、アンテナ２０１に反射波というノイズが重畳することを防止することが可能となる。
【００６０】
ＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｏｌｅ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｔｈｒｏｗ：単極双投）スイッチ２０５は、スイッチング素子の一種であり、アンテナ２０１が受信した受信信号と、可変減衰器２０９を介して基準温度源２０７から出力されたノイズ信号とが入力される。かかるＳＰＤＴスイッチ２０５は、後述するドライバ２１１により、受信信号とノイズ信号のどちらを外部へ出力するかが制御される。
【００６１】
基準温度源２０７は、熱雑音の基準となるノイズ信号を出力するものであり、基準温度源２０７から出力された温度基準となるノイズ信号は、可変減衰器２０９へと出力される。可変減衰器２０９は、基準温度源２０７から出力されたノイズ信号を、受信信号と同レベルとなるように調整し、ＳＰＤＴスイッチ２０５へと出力する。
【００６２】
ドライバ２１１は、ＳＰＤＴスイッチ２０５から出力される信号の切り替えを行うデバイスである。ドライバ２１１は、アンテナ２０１が受信した受信信号を後述するＲＦアンプ２１３へと出力させるとともに、可変減衰器２０９から出力されたノイズ信号を、後述するロックインアンプ２２１に参照信号（Ｒｅｆ）として出力する。ＳＰＤＴスイッチ２０５のスイッチング周波数は、着目するマイクロ波〜ミリ波帯域の電磁波の周波数に応じて適宜設定すればよいが、例えば４０Ｈｚ程度と設定することができる。
【００６３】
ＲＦアンプ（高周波アンプ）２１３は、ＳＰＤＴスイッチ２０５から出力された受信信号を増幅させる。ＲＦアンプ２１３により増幅された受信信号は、フィルタ２１５へと出力される。
【００６４】
フィルタ２１５は、ＲＦアンプ２１３から出力された受信信号のうち、特定の周波数範囲の受信信号を透過させるデバイスである。フィルタ２１５によりフィルタリングされた受信信号は、検波器２１７へと出力される。
【００６５】
検波器２１７は、フィルタ２１５から出力された特定の周波数範囲の信号を電圧信号へと変換して、アンプ２１９へと出力する。アンプ２１９は、検波器２１７から出力された電圧信号を増幅して、ロックインアンプ２２１へと出力する。
【００６６】
ロックインアンプ２２１は、アンプ２１９から出力された電圧信号と、ドライバ２１１から出力された参照信号との差分を検出し、この差分に対応する信号を、マイクロ波〜ミリ波帯域の電磁波の検波結果を示す信号として演算処理装置３００へと出力する。
【００６７】
以上説明したようなデバイスが連携して機能することにより、測定対象物である圧延鋼材から放射された放射波のうち、マイクロ波〜ミリ波帯域の電磁波が検波され、演算処理装置３００へと出力されることとなる。
【００６８】
なお、図７Ａに示したような直接検波方式を利用した電磁波強度測定装置２００は、着目する電磁波の周波数が４０ＧＨｚ未満の場合に用いることが好ましい。着目する電磁波の周波数が４０ＧＨｚ以上である場合には、以下で説明するヘテロダイン方式を利用した電磁波強度測定装置２００を用いることが好ましい。
【００６９】
○ヘテロダイン方式を利用した電磁波強度測定装置
次に、図７Ｂを参照しながら、ヘテロダイン方式を利用した電磁波強度測定装置２００の構成例について説明する。
ヘテロダイン方式による電磁波強度測定装置２００は、アンテナ２０１、アイソレータ２０３、ＳＰＤＴスイッチ２０５、基準温度源２０７、可変減衰器２０９、ドライバ２１１、検波器２１７、アンプ２１９、ロックインアンプ２２１、発振器２５１、可変減衰器２５３、ミキサ２５５、フィルタ２５７及びＩＦアンプ２５９を主に備える。
【００７０】
ここで、アンテナ２０１、アイソレータ２０３、基準温度源２０７、可変減衰器２０９、ドライバ２１１、アンプ２１９及びロックインアンプ２２１は、直接検波方式による電磁波強度測定装置２００における各デバイスと同様の機能を有し、同様の効果を奏するものであるため、詳細な説明は省略する。
【００７１】
また、ＳＰＤＴスイッチ２０５は、アンテナ２０１が受信した受信信号を、後述するミキサ２５５に出力する以外は、直接検波方式による電磁波強度測定装置２００のＳＰＤＴスイッチ２０５と同様の機能を有し、同様の効果を奏するものであるため、詳細な説明は省略する。
【００７２】
発振器２５１は、ＳＰＤＴスイッチ２０５から出力される受信信号をダウンコンバートするためのローカル信号を発振する機器である。ローカル信号の周波数は、着目する電磁波の周波数帯域に応じて、適宜設定すればよい。発振器２５１から出力されたローカル信号は、必要に応じて可変減衰器２５３で調整された後に、ミキサ２５５へと入力される。
【００７３】
ミキサ２５５は、ＳＰＤＴスイッチ２０５から出力された受信信号と、発振器２５１から出力されたローカル信号とを混合することで受信信号をダウンコンバートし、フィルタ２５７へと出力する。
【００７４】
フィルタ２５７は、ミキサ２５５から出力された信号のうち、着目する電磁波の周波数帯域に該当する信号を透過させるデバイスである。フィルタ２５７によりフィルタリングされた信号は、ＩＦアンプ２５９へと出力される。
【００７５】
ＩＦアンプ（中間周波数アンプ）２５９は、フィルタ２５７から出力された信号のうち、受信信号とローカル信号との差周波に対応する信号を増幅させる。増幅された信号は、検波器２１７へと出力される。
【００７６】
検波器２１７は、ＩＦアンプ２５９から出力された信号を電圧信号へと変換する以外は、直接検波方式による電磁波強度測定装置２００の検波器２１７と同様の機能を有し、同様の効果を奏するものであるため、詳細な説明は省略する。
【００７７】
以上説明したようなヘテロダイン方式の電磁波強度測定装置２００を利用して、９０ＧＨｚ〜９８ＧＨｚの周波数を有する電磁波を検波する場合を考える。かかる場合、フィルタ２５７が透過させる周波数の帯域は、９０ＧＨｚ〜９８ＧＨｚと設定することができる。また、発振器２５１が発振するローカル周波数を１００ＧＨｚと設定することで、中間周波数ＩＦは、２ＧＨｚ〜１０ＧＨｚとなるため、ＩＦアンプ２５９として、２ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ程度を帯域とするものを利用すればよい。
【００７８】
以上説明したようなデバイスが連携して機能することにより、測定対象物である圧延鋼材から放射された放射波のうち、マイクロ波〜ミリ波帯域の電磁波が検波され、演算処理装置３００へと出力されることとなる。
【００７９】
以上、図７Ａ及び図７Ｂを参照しながら、本実施形態に係る電磁波強度測定装置２００の具体例について説明した。
【００８０】
［演算処理装置の構成について］
続いて、図８を参照しながら、本実施形態に係る演算処理装置３００の構成について説明する。図８は、本実施形態に係る演算処理装置３００の構成の一例を示したブロック図である。
【００８１】
図８に示したように、本実施形態に係る演算処理装置３００は、データ取得部３０１と、表面温度算出部３０３と、算出温度出力部３０５と、表示制御部３０７と、記憶部３０９と、を主に備える。
【００８２】
データ取得部３０１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、通信装置等により実現される。データ取得部３０１は、放射温度計１００から出力された、ミスト冷却に供される直前の圧延鋼材の表面温度の測定データと、電磁波強度測定装置２００から出力された、ミスト冷却に供される直前、及び、ミスト冷却中の圧延鋼材についてのマイクロ波〜ミリ波帯域の放射電磁波の検波結果を示したデータ（例えば、上記電磁波の受信電圧を示すデータ等）をそれぞれ取得する。その後、データ取得部３０１は、取得したこれらの測定データを、後述する表面温度算出部３０３へと出力する。
【００８３】
また、データ取得部３０１は、取得した各種の測定データに、当該測定データを取得した日時等の時刻情報を関連付けて、履歴情報として後述する記憶部３０９に記録してもよい。
【００８４】
表面温度算出部３０３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。表面温度算出部３０３は、電磁波強度測定装置２００により測定された、ミスト冷却に供される直前の圧延鋼材の電磁波の強度と、放射温度計１００による圧延鋼材の表面温度と、電磁波強度測定装置２００により測定された、ミスト冷却中の圧延鋼材の電磁波の強度と、を利用して、ミスト冷却中の圧延鋼材の表面温度を算出する。
【００８５】
先ほどから説明しているように、熱間圧延された圧延鋼材は、その製造過程において、圧延鋼材の表面に生成されるスケールの状態が圧延鋼材間で異なるために、ミスト冷却に供される直前の圧延鋼材の放射率は、圧延鋼材毎に異なるものとなる。一方で、ミスト冷却中は、ミスト冷却の速い冷却速度により鋼材表面にスケールが新たに生成することは無いと考えられるため、ミスト冷却中の圧延鋼材の放射率は、一定とみなすことができると考えられる。そこで、ミスト冷却に供される直前の圧延鋼材の放射率を圧延鋼材毎に適切に補正することが出来れば、マイクロ波〜ミリ波帯域に属する電磁波を利用して、ミスト冷却中の圧延鋼材の表面温度を計測することが可能となる。
【００８６】
そこで、本実施形態に係る表面温度算出部３０３では、まず、ミスト冷却に供される直前における、電磁波強度測定装置２００により測定された電磁波の強度と、放射温度計１００による圧延鋼材の表面温度と、を利用して、ミスト冷却に供される直前の圧延鋼材の放射率を補正するための補正係数を算出する。換言すれば、かかる補正係数は、電磁波強度測定装置２００によるミスト冷却中の測定の初期値を、圧延鋼材間でほぼ一定の値とするための補正係数として機能する。
【００８７】
具体的には、表面温度算出部３０３は、電磁波強度測定装置２００により測定された、ミスト冷却に供される直前の圧延鋼材の電磁波の強度をＳ０とし、放射温度計１００による圧延鋼材の表面温度をＴ０としたときに、以下の式１０１に基づいて、補正係数Ａを算出する。この補正係数Ａは、ミスト冷却に供されている圧延鋼材毎に変化する値であり、ミスト冷却に供されている圧延鋼材の表面温度を測定している間は、保持されている。
【００８８】
その後、表面温度算出部３０３は、電磁波強度測定装置２００により測定された、ミスト冷却中の圧延鋼材の電磁波の強度をＳｃとしたときに、算出した補正係数Ａを利用して、以下の式１０３に基づき、ミスト冷却中の圧延鋼材の表面温度Ｔｃを算出する。このようにして得られた表面温度Ｔｃは、放射率の変動に起因する測定誤差を取り除いた、補正後の表面温度（真の表面温度）である。
【００８９】
【数４】
0006520618.tif 000005
【００９０】
なお、表面温度算出部３０３は、補正係数Ａを算出せずに、電磁波強度測定装置２００により測定された、ミスト冷却に供される直前の圧延鋼材の電磁波の強度Ｓ０と、放射温度計１００による圧延鋼材の表面温度Ｔ０と、を、測定の間保持しておき、以下の式１０５に基づいて、表面温度Ｔｃを算出してもよい。
【００９１】
【数５】
0006520618.tif 000006
【００９２】
ただ、補正係数Ａを算出した場合には、以降の表面温度Ｔｃを算出する際は乗算を１回のみ実施すればよいのに対し、補正係数Ａを算出しない場合には、以降の表面温度Ｔｃを算出する際は、乗算を１回と除算を１回実施しなくてはならない。そのため、温度測定処理のより一層の高速化を図るためには、補正係数Ａを算出した上で、式１０３により表面温度Ｔｃを算出する方が好ましい。
【００９３】
表面温度算出部３０３は、着目している圧延鋼材について、ミスト冷却中の表面温度Ｔｃを算出すると、算出結果を示したデータを、後述する算出温度出力部３０５に出力する。また、表面温度算出部３０３は、算出結果を示したデータを、当該データを生成した日時等に関する時刻情報と関連付けて、履歴情報として記憶部３０９に格納してもよい。
【００９４】
算出温度出力部３０５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置等により実現される。算出温度出力部３０５は、表面温度算出部３０３が算出した圧延鋼材の表面温度を示したデータを、例えば後述する表示制御部３０７に出力する。また、算出温度出力部３０５は、インターネットやローカルエリアネットワーク等の各種ネットワークを介して、例えばミスト冷却を利用した冷却プロセスを制御する冷却プロセス制御装置２０等といった外部の装置に対して、算出した圧延鋼材の表面温度を示したデータを出力してもよい。また、算出温度出力部３０５は、算出した圧延鋼材の表面温度を、プリンタ等を利用して印刷物として出力してもよい。
【００９５】
また、算出温度出力部３０５は、算出したミスト冷却中の圧延鋼材の表面温度を示したデータに、当該データを算出した日時等に関する時刻情報を関連づけて、履歴情報として後述する記憶部３０９に記録してもよい。
【００９６】
表示制御部３０７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、出力装置等により実現される。表示制御部３０７は、算出温度出力部３０５から出力された圧延鋼材の表面温度の算出結果を、演算処理装置３００が備えるディスプレイ等の出力装置や演算処理装置３００の外部に設けられた出力装置等に表示する際の表示制御を行う。これにより、鋼材温度測定装置１０の利用者は、ミスト冷却中の圧延鋼材の表面温度に関する測定結果を、その場で把握することが可能となる。
【００９７】
記憶部３０９は、例えば本実施形態に係る演算処理装置３００が備えるＲＡＭやストレージ装置等により実現される。記憶部３０９には、演算処理装置３００が何らかの処理を行う際に保存する必要が生じた様々なパラメータや処理の途中経過等、または、各種のデータベースやプログラム等が、適宜記録されている。この記憶部３０９は、データ取得部３０１、表面温度算出部３０３、算出温度出力部３０５、表示制御部３０７等が、自由にデータのリード／ライト処理を行うことが可能である。
【００９８】
以上、本実施形態に係る演算処理装置３００の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能を、ＣＰＵ等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。
【００９９】
なお、上述のような本実施形態に係る演算処理装置の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。
【０１００】
＜鋼材温度測定方法について＞
次に、図９を参照しながら、本実施形態に係る鋼材温度測定方法の流れの一例について、簡単に説明する。図９は、本実施形態に係る鋼材温度測定方法の流れの一例を示した流れ図である。
【０１０１】
本実施形態に係る鋼材温度測定方法では、ミスト冷却に供される熱間圧延された圧延鋼材について、ミスト冷却直前の圧延鋼材を、放射温度計１００及び電磁波強度測定装置２００の双方を用いて測定する（ステップＳ１０１）。この際、放射温度計１００及び電磁波強度測定装置２００は、圧延鋼材のほぼ同一の領域についての測定を実施するように、設置位置が予め調整されていることが好ましい。
【０１０２】
次に、電磁波強度測定装置２００を用いて、ミスト冷却中の圧延鋼材の表面から放射される電磁波を測定する（ステップＳ１０３）。
【０１０３】
その後、演算処理装置３００は、ミスト冷却直前の放射温度計１００の測定値と、ミスト冷却直前の電磁波強度測定装置２００の測定値と、ミスト冷却中の電磁波強度測定装置２００の測定値と、を利用して、ミスト冷却中の圧延鋼材の表面温度を随時算出する（ステップ１０５）。具体的には、演算処理装置３００の表面温度算出部３０３は、ミスト冷却に供される直前の圧延鋼材の電磁波の強度をＳ０とし、ミスト冷却中の圧延鋼材の電磁波の強度をＳｃとし、放射温度計１００による圧延鋼材の表面温度をＴ０としたときに、ミスト冷却中の圧延鋼材の表面温度Ｔｃを算出する。
【０１０４】
これにより、材表面に生成されるスケールの状態が変動する場合であっても、ミスト冷却中の鋼材の表面温度を、より正確に測定することが可能となる。
【０１０５】
（ハードウェア構成について）
次に、図１０を参照しながら、本発明の実施形態に係る演算処理装置３００のハードウェア構成について、詳細に説明する。図１０は、本発明の実施形態に係る演算処理装置３００のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
【０１０６】
演算処理装置３００は、主に、ＣＰＵ９０１と、ＲＯＭ９０３と、ＲＡＭ９０５と、を備える。また、演算処理装置３００は、更に、バス９０７と、入力装置９０９と、出力装置９１１と、ストレージ装置９１３と、ドライブ９１５と、接続ポート９１７と、通信装置９１９とを備える。
【０１０７】
ＣＰＵ９０１は、演算処理装置及び制御装置として機能し、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１３、又はリムーバブル記録媒体９２１に記録された各種プログラムに従って、演算処理装置３００内の動作全般又はその一部を制御する。ＲＯＭ９０３は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ９０５は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。これらはＣＰＵバス等の内部バスにより構成されるバス９０７により相互に接続されている。
【０１０８】
バス９０７は、ブリッジを介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ／Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バスなどの外部バスに接続されている。
【０１０９】
入力装置９０９は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチ及びレバーなどユーザが操作する操作手段である。また、入力装置９０９は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段（いわゆる、リモコン）であってもよいし、演算処理装置３００の操作に対応したＰＤＡ等の外部接続機器９２３であってもよい。更に、入力装置９０９は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路などから構成されている。ユーザは、この入力装置９０９を操作することにより、演算処理装置３００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。
【０１１０】
出力装置９１１は、取得した情報をユーザに対して視覚的又は聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、ＣＲＴディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ＥＬディスプレイ装置及びランプなどの表示装置や、スピーカ及びヘッドホンなどの音声出力装置や、プリンタ装置、携帯電話、ファクシミリなどがある。出力装置９１１は、例えば、演算処理装置３００が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、演算処理装置３００が行った各種処理により得られた結果を、テキスト又はイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。
【０１１１】
ストレージ装置９１３は、演算処理装置３００の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置９１３は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、又は光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置９１３は、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データ、及び外部から取得した各種のデータなどを格納する。
【０１１２】
ドライブ９１５は、記録媒体用リーダライタであり、演算処理装置３００に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ９１５は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２１に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ９０５に出力する。また、ドライブ９１５は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２１に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体９２１は、例えば、ＣＤメディア、ＤＶＤメディア、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）メディア等である。また、リムーバブル記録媒体９２１は、コンパクトフラッシュ（登録商標）（ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ：ＣＦ）、フラッシュメモリ、又は、ＳＤメモリカード（Ｓｅｃｕｒｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ  ｍｅｍｏｒｙ  ｃａｒｄ）等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体９２１は、例えば、非接触型ＩＣチップを搭載したＩＣカード（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  ｃａｒｄ）又は電子機器等であってもよい。
【０１１３】
接続ポート９１７は、機器を演算処理装置３００に直接接続するためのポートである。接続ポート９１７の一例として、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート、ＲＳ−２３２Ｃポート等がある。この接続ポート９１７に外部接続機器９２３を接続することで、演算処理装置３００は、外部接続機器９２３から直接各種のデータを取得したり、外部接続機器９２３に各種のデータを提供したりする。
【０１１４】
通信装置９１９は、例えば、通信網９２５に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置９１９は、例えば、有線もしくは無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、又はＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＵＳＢ）用の通信カード等である。また、通信装置９１９は、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）用のルータ、又は、各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置９１９は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばＴＣＰ／ＩＰ等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置９１９に接続される通信網９２５は、有線又は無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内ＬＡＮ、社内ＬＡＮ、赤外線通信、ラジオ波通信又は衛星通信等であってもよい。
【０１１５】
以上、本発明の実施形態に係る演算処理装置３００の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。
【実施例】
【０１１６】
続いて、実施例を示しながら、本発明に係る鋼材温度測定装置及び鋼材温度測定方法について、具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明に係る鋼材温度測定装置及び鋼材温度測定方法のあくまでも一例であって、本発明に係る鋼材温度測定装置及び鋼材温度測定方法が、下記の例に限定されるものではない。
【０１１７】
以下で説明する実施例では、同一の製造ラインで製造されたＪＩＳ  Ｅ１１２０−２００７規格に準拠した軌条（ＨＨ３７０レール）１１本を、測定対象物とした。その上で、かかる軌条の冷却ラインに、放射温度計１００と、電磁波強度測定装置２００のアンテナ２０１とを、図１１に模式的に示したように並列に設置し、冷却過程での温度計測を実施した。この際、アンテナ２０１の視野の中心と、放射温度計１００の視野とが概略一致するように、双方の測定装置の測定位置を調整した。
【０１１８】
なお、放射温度計１００及びアンテナ２０１と、軌条の測定部分との間の離隔距離は、１００ｍｍに設定し、電磁波強度測定装置２００としては、図７Ａに示した直接検波方式のものを利用して、３５ＧＨｚの周波数を有する電磁波を検波することとした。
【０１１９】
ここで、本実施例では、放射温度計１００による測定値との比較を行うために、軌条の冷却は、ミスト冷却ではなくエアー吹き付けによる空気冷却とし、冷却中も放射温度計による計測が可能なようにした。
【０１２０】
得られた軌条１１本分の測定データに対して、上記のような放射率σの補正処理を実施しなかった場合の、放射温度計の計測温度と、電磁波強度と、の関係を、図１２に示した。図１２から明らかなように、１１本分の測定データのそれぞれは、放射温度計の計測温度と電磁波強度との間に、レイリー・ジーンズの式から期待される線形関係が成立していることがわかる。しかしながら、各軌条の電磁波強度は、互いに相違する結果となっており、直線の傾きも、僅かながら互いに相違していることがわかる。このような状態では、何らかの補正処理を行わない限り、マイクロ波〜ミリ波帯域の電磁波を利用して、正確な表面温度を測定することは、困難である。
【０１２１】
続いて、得られた軌条１１本分の測定データに対して、上記のような放射率σの補正処理を実施した場合の、放射温度計の計測温度と、電磁波強度と、の関係を、図１３に示した。本例では、軌条１１本分の測定データそれぞれに対し、上記式１０１で表わされる補正係数Ａを算出し、算出した補正係数Ａを各測定データに乗じる処理を行っている。図１３から明らかなように、軌条１１本分の測定データは、ほぼ一致するように重なっていることがわかる。この場合の軌条１１本分の測定データの測定誤差は、おおよそ±１０℃以下であった。
【０１２２】
以上のような測定結果は、ミスト冷却ではなく空気冷却による冷却プロセスの測定結果であるが、ミスト冷却よりも冷却速度が遅い空気冷却において、図１３に示したような直線関係が満たされていることから考えて、より冷却速度が速くなるミスト冷却においても、測定誤差が±１０℃以下となる範囲で、ミスト冷却中の軌条の表面温度の測定が可能となると言える。
【０１２３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１２４】
１０    鋼材温度測定装置
１００    放射温度計
２００    電磁波強度測定装置
２０１    アンテナ
２０３    アイソレータ
２０５    ＳＰＤＴスイッチ
２０７    基準温度源
２０９，２５３    可変減衰器
２１１    ドライバ
２１３    ＲＦアンプ
２１５，２５７    フィルタ
２１７    検波器
２１９    アンプ
２２１    ロックインアンプ
２５１    発振器
２５５    ミキサ
２５９    ＩＦアンプ
３００    演算処理装置
３０１    データ取得部
３０３    表面温度算出部
３０５    算出温度出力部
３０７    表示制御部
３０９    記憶部
【図１】
0006520618.tif 000007
【図２】
0006520618.tif 000008
【図３】
0006520618.tif 000009
【図４】
0006520618.tif 000010
【図５】
0006520618.tif 000011
【図６】
0006520618.tif 000012
【図７Ａ】
0006520618.tif 000013
【図７Ｂ】
0006520618.tif 000014
【図８】
0006520618.tif 000015
【図９】
0006520618.tif 000016
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0006520618.tif 000020