(57)【要約】【課題】  炉内の被加熱物体の温度をシミュレーションするための計算パラメータを適切に修正することにより、被加熱物体の温度を所望の温度にするための炉の燃焼制御を従来よりも高精度に行うことができるようにする。【解決手段】  バーナー火炎や燃焼ガスに基づく迷光雑音輝度を実用上無視しえる程度に低減すると共に、予熱帯１２の天井面１２ａからの外乱光に基づく迷光雑音輝度の影響を見積もって、スラブ２１自体より発せられる自発光輝度Ｉb（Ｔs）を求め、求めた自発光輝度Ｉb（Ｔs）に基づいて、スラブ２１の表面温度Ｔsを算出する。そして、数値シミュレーションモデル（熱伝導方程式）における「スラブ２１の表面温度に関連するパラメータ（総括熱吸収率φCG）」を、算出したスラブ２１の表面温度Ｔsを用いて修正して、加熱炉１０の燃焼制御を行う。【選択図】  図１
2008275463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物体の加熱温度を制御する温度制御システムであって、
前記被測定物体の表面に入射する外乱光を発生する領域の温度を測定する複数の温度測定手段と、
前記被測定物体から発光される光の発光輝度を測定する発光輝度測定手段と、
前記被測定物体の表面で前記発光輝度測定手段へ反射した迷光雑音輝度を、前記複数の温度測定手段により測定された温度を用いて計算する迷光雑音計算手段と、
前記発光輝度測定手段により測定される発光輝度のうち、前記被測定物体自体から発生している自発光輝度を、前記迷光雑音計算手段により計算された迷光雑音輝度と、前記発光輝度測定手段により測定された発光輝度とを用いて計算する自発光輝度計算手段と、
前記自発光輝度計算手段により計算された自発光輝度を用いて、前記発光輝度測定手段の測定領域における前記被測定物体の表面温度を計算する第１の温度計算手段と、
前記被測定物体の温度を、数値シミュレーションモデルを用いて計算する第２の温度計算手段と、
前記第１の温度計算手段により計算された被測定物体の表面温度を用いて、前記数値シミュレーションモデルにおける、前記被測定物体の温度に関連する計算パラメータを修正するパラメータ修正手段と、
前記第２の温度計算手段により計算された被測定物体の温度に基づいて、前記被測定物体を加熱する加熱手段を制御する制御手段とを有し、
前記第２の温度計算手段は、前記パラメータ修正手段により、前記計算パラメータが修正されると、その修正された計算パラメータを前記数値シミュレーションモデルに適用して、前記被測定物体の温度を計算することを特徴とする温度制御システム。
【請求項２】
前記パラメータ修正手段は、前記第２の温度計算手段により計算された、前記発光輝度測定手段の測定領域における前記被測定物体の表面温度と、前記第１の温度計算手段により計算された被測定物体の表面温度とが、一致する又はそれらの差が所定の範囲内に収まるように、前記計算パラメータを修正することを特徴とする請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項３】
前記被測定物体は、炉内で加熱され、
前記発光輝度測定手段と前記複数の温度測定手段とが、前記炉の長手方向及び幅方向の何れか又は両方にｎ（ｎは２以上の自然数）組み設けられ、
前記第１の温度計算手段は、前記発光輝度測定手段の測定領域における前記被測定物体の表面温度をｎ回計算し、
前記計算パラメータ修正手段は、前記第１の温度計算手段によりｎ回計算された被測定物体の表面温度を用いて、前記計算パラメータを修正することを特徴とする請求項１又は２に記載の温度制御システム。
【請求項４】
前記炉の長手方向に前記被測定物体を搬送する搬送手段を有し、
前記発光輝度測定手段と前記複数の温度測定手段とが、前記炉の長手方向にｎ（ｎは２以上の整数）組み設けられ、
前記第１の温度計算手段は、前記発光輝度測定手段の測定領域に搬送された被測定物体の略同一の領域の表面温度をｎ回計算し、
前記計算パラメータ修正手段は、前記第１の温度計算手段によりｎ回計算された被測定物体の略同一の領域の表面温度を用いて、前記計算パラメータを修正することを特徴とする請求項３に記載の温度制御システム。
【請求項５】
前記発光輝度測定手段と前記複数の温度測定手段とが、前記炉の長手方向又は幅方向にｎ（ｎは２以上の整数）組み設けられ、
前記第１の温度計算手段は、前記発光輝度測定手段の測定領域における前記被測定物体のｎ箇所の領域における略同時刻の表面温度を計算し、
前記計算パラメータ修正手段は、前記第１の温度計算手段により計算された、前記被測定物体のｎ箇所の領域における略同時刻の表面温度を用いて、前記計算パラメータを修正することを特徴とする請求項３に記載の温度制御システム。
【請求項６】
前記複数の温度測定手段により測定された温度に基づいて、前記被測定物体に入射する外乱光を発生する領域の温度分布を計算する温度分布計算手段を有し、
前記迷光雑音計算手段は、前記発光輝度測定手段により測定される発光輝度のうち、前記被測定物体の表面で反射した迷光雑音輝度を、前記温度分布計算手段により計算された温度分布を用いて計算することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の温度制御システム。
【請求項７】
前記迷光雑音計算手段は、前記複数の温度測定手段による温度測定対象領域を含む領域を複数に分割したゾーン毎に、前記被測定物体の表面で反射した迷光雑音輝度を計算するゾーン迷光雑音計算手段を有し、
前記ゾーン迷光雑音計算手段により計算されたゾーン毎の迷光雑音輝度を加算した値を用いて、前記被測定物体の表面で反射した迷光雑音輝度を計算することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の温度制御システム。
【請求項８】
前記発光輝度測定手段の測定領域内の点から、前記発光輝度測定手段の方向に広がる天頂角が４５［°］の円錐があると見なした場合のその円錐の内部の領域内に、前記複数の温度測定手段の温度測定対象領域が存在するように、前記複数の温度測定手段を点在させるようにしたことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の温度制御システム。
【請求項９】
前記被測定物体は、ガス焚き加熱炉内で加熱されている鋼材であり、
前記発光輝度測定手段は、その光の検出面が、前記加熱炉の上方から、加熱炉の天井に開けられた孔を通して、前記加熱炉内にある被測定物体を望む位置に設けられ、
前記複数の温度測定手段は、前記加熱炉の天井の炉壁に設けられ、
前記発光輝度測定手段により測定する特定波長は、略３．９［μｍ］であることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の温度制御システム。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか１項に記載の温度制御システムを有することを特徴とする加熱炉。
【請求項１１】
被測定物体の加熱温度を制御する温度制御方法であって、
前記被測定物体の表面に入射する外乱光を発生する領域の温度を、複数の温度測定手段を用いて測定する温度測定ステップと、
前記被測定物体から発光される光の発光輝度を、発光輝度測定手段により測定する発光輝度測定ステップと、
前記被測定物体の表面で前記発光輝度測定手段へ反射した迷光雑音輝度を、前記温度測定ステップにより測定された温度を用いて計算する迷光雑音計算ステップと、
前記発光輝度測定ステップにより測定される発光輝度のうち、前記被測定物体自体から発生している自発光輝度を、前記迷光雑音計算ステップにより計算された迷光雑音輝度と、前記発光輝度測定ステップにより測定された発光輝度とを用いて計算する自発光輝度計算ステップと、
前記自発光輝度計算ステップにより計算された自発光輝度を用いて、前記発光輝度測定手段の測定領域における前記被測定物体の表面温度を計算する第１の温度計算ステップと、
前記被測定物体の温度を、数値シミュレーションモデルを用いて計算する第２の温度計算ステップと、
前記第１の温度計算ステップにより計算された被測定物体の表面温度を用いて、前記数値シミュレーションモデルにおける、前記被測定物体の温度に関連する計算パラメータを修正するパラメータ修正ステップと、
前記第２の温度計算ステップにより計算された被測定物体の温度に基づいて、前記被測定物体を加熱する加熱手段を制御する制御ステップとを有し、
前記第２の温度計算ステップは、前記パラメータ修正ステップにより、前記計算パラメータが修正されると、その修正された計算パラメータを前記数値シミュレーションモデルに適用して、前記被測定物体の温度を計算することを特徴とする温度制御方法。
【請求項１２】
前記パラメータ修正ステップは、前記第２の温度計算ステップにより計算された、前記発光輝度測定手段の測定領域における前記被測定物体の表面温度と、前記第１の温度計算ステップにより計算された被測定物体の表面温度とが、一致する又はそれらの差が所定の範囲内に収まるように、前記計算パラメータを修正することを特徴とする請求項１１に記載の温度制御方法。
【請求項１３】
前記被測定物体は、炉内で加熱され、
前記発光輝度測定手段と前記複数の温度測定手段とが、前記炉の長手方向及び幅方向の何れか又は両方にｎ（ｎは２以上の自然数）組み設けられ、
前記第１の温度計算ステップは、前記発光輝度測定手段の測定領域における前記被測定物体の表面温度をｎ回計算し、
前記計算パラメータ修正ステップは、前記第１の温度計算ステップによりｎ回計算された被測定物体の表面温度を用いて、前記計算パラメータを修正することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の温度制御方法。
【請求項１４】
前記炉の長手方向に前記被測定物体を搬送する搬送ステップを有し、
前記発光輝度測定手段と前記複数の温度測定手段とが、前記炉の長手方向にｎ（ｎは２以上の整数）組み設けられ、
前記第１の温度計算ステップは、前記発光輝度測定手段の測定領域に搬送された被測定物体の略同一の領域の表面温度をｎ回計算し、
前記計算パラメータ修正ステップは、前記第１の温度計算ステップによりｎ回計算された被測定物体の略同一の領域の表面温度を用いて、前記計算パラメータを修正することを特徴とする請求項１３に記載の温度制御方法。
【請求項１５】
前記発光輝度測定手段と前記複数の温度測定手段とが、前記炉の長手方向又は幅方向にｎ（ｎは２以上の整数）組み設けられ、
前記第１の温度計算ステップは、前記発光輝度測定手段の測定領域における前記被測定物体のｎ箇所の領域における略同時刻の表面温度を計算し、
前記計算パラメータ修正ステップは、前記第１の温度計算ステップにより計算された、前記被測定物体のｎ箇所の領域における略同時刻の表面温度を用いて、前記計算パラメータを修正することを特徴とする請求項１３に記載の温度制御方法。
【請求項１６】
前記発光輝度測定ステップは、７００［℃］以上、１１００［℃］以下に加熱されている被測定物体から入射する光を検出することを特徴とする請求項１１〜１５の何れか１項に記載の温度制御方法。
【請求項１７】
前記複数の温度測定手段により測定された温度に基づいて、前記被測定物体に入射する外乱光を発生する領域の温度分布を計算する温度分布計算ステップを有し、
前記迷光雑音計算ステップは、前記発光輝度測定手段により測定される発光輝度のうち、前記被測定物体の表面で反射した迷光雑音輝度を、前記温度分布計算ステップにより計算された温度分布を用いて計算することを特徴とする請求項１１〜１６の何れか１項に記載の温度制御方法。
【請求項１８】
前記迷光雑音計算ステップは、前記複数の温度測定手段による温度測定対象領域を含む領域を複数に分割したゾーン毎に、前記被測定物体の表面で反射した迷光雑音輝度を計算するゾーン迷光雑音計算ステップを有し、
前記ゾーン迷光雑音計算ステップにより計算されたゾーン毎の迷光雑音輝度を加算した値を用いて、前記被測定物体の表面で反射した迷光雑音輝度を計算することを特徴とする請求項１１〜１７の何れか１項に記載の温度制御方法。
【請求項１９】
前記発光輝度測定手段の測定領域内の点から、前記発光輝度測定手段の方向に広がる天頂角が４５［°］の円錐があると見なした場合のその円錐の内部の領域内に、前記複数の温度測定手段の温度測定対象領域が存在するように、前記複数の温度測定手段を点在させるようにしたことを特徴とする請求項１１〜１８の何れか１項に記載の温度制御方法。
【請求項２０】
前記被測定物体は、ガス焚き加熱炉内で加熱されている鋼材であり、
前記発光輝度測定手段は、その光の検出面が、前記加熱炉の上方から、加熱炉の天井に開けられた孔を通して、前記加熱炉内にある被測定物体を望む位置に設けられ、
前記複数の温度測定手段は、前記加熱炉の天井の炉壁に設けられ、
前記発光輝度測定手段により測定する特定波長は、略３．９［μｍ］であることを特徴とする請求項１１〜１９の何れか１項に記載の温度制御方法。
【請求項２１】
被測定物体から発光される光の発光輝度を測定する発光輝度測定手段と、
前記被測定物体の表面に入射する外乱光を発生する領域の温度を測定する複数の温度測定手段と、における測定値を用いて、被測定物体の加熱温度を制御することをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
前記被測定物体の表面で前記発光輝度測定手段へ反射した迷光雑音輝度を、前記複数の温度測定手段により測定された温度を用いて計算する迷光雑音計算ステップと、
前記発光輝度測定手段により測定される発光輝度のうち、前記被測定物体自体から発生している自発光輝度を、前記迷光雑音計算ステップにより計算された迷光雑音輝度と、前記発光輝度測定手段により測定された発光輝度とを用いて計算する自発光輝度計算ステップと、
前記自発光輝度計算ステップにより計算された自発光輝度を用いて、前記発光輝度測定手段の測定領域における前記被測定物体の表面温度を計算する第１の温度計算ステップと、
前記被測定物体の温度を、数値シミュレーションモデルを用いて計算する第２の温度計算ステップと、
前記第１の温度計算ステップにより計算された被測定物体の表面温度を用いて、前記数値シミュレーションモデルにおける、前記被測定物体の温度に関連する計算パラメータを修正するパラメータ修正ステップと、
前記第２の温度計算ステップにより計算された被測定物体の温度に基づいて、前記被測定物体を加熱する加熱手段を制御する制御ステップとをコンピュータに実行させ、
前記第２の温度計算ステップは、前記パラメータ修正ステップにより、前記計算パラメータが修正されると、その修正された計算パラメータを前記数値シミュレーションモデルに適用して、前記被測定物体の温度を計算することを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度制御システム、加熱炉、温度制御方法、及びコンピュータプログラムに関し、特に、被測定物体の加熱温度を制御するために用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
熱間圧延を行って薄板鋼板を製造する場合には、熱間圧延を行う前にスラブ等の鋼材を、加熱炉にて加熱するようにしている。その際に、適切なヒートパターンで鋼材を加熱することは、熱間圧延における加工精度の向上や、加熱炉における省エネルギー化や、薄板鋼板の生産効率の向上等を実現するために重要である。
このような加熱炉の燃焼制御を行うために、鋼材の温度を数値シミュレーションにより把握することが行われている。数値シミュレーションを適切に行えば、鋼材の様々な部位の温度を、その履歴を含めて把握することが可能となり、材質や表面品位の均質化を図るために有益な情報を提供することができる。
【０００３】
このような数値シミュレーションモデルでは、種々のパラメータが導入されている。これらのパラメータは、熱電対が埋設された鋼材を加熱炉で加熱して行う実験結果に基づいて決定することが多い。しかしながら、このようにして決定したパラメータは普遍性に乏しい。すなわち、鋼材の装入温度、抽出温度、寸法等が変化したり、前後の材料との間に加熱条件の差がある等の外乱要因があったりすると、決定したパラメータの信頼性が低下してしまう。このようにパラメータの信頼性が低下すると、数値シミュレーションにより得られた鋼材の温度の予測結果の信頼性も低下してしまい、加熱炉の燃焼制御を適切に行うことができなくなってしまう。
【０００４】
そこで、数値シミュレーションにおけるパラメータを補正する技術が、特許文献１で提案されている。この技術では、鋼材の表面温度を時系列的に測定するために離隔して配設された２つの表面温度計から得られた昇温値と、加熱炉内の加熱状況から計算モデルを用いて計算した昇温値との差に基づいて、計算モデル中の、炉内加熱状況により変化するパラメータを補正するようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−１６１１２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、加熱炉の天井面に取り付けられた表面温度計の計測値を、鋼材の表面温度としているに過ぎない。したがって、鋼材の表面温度を精度良く測温することができなかった。また、特許文献１に記載の技術では、２つの表面温度計により時系列的に得られた２つ測温値の差（昇温値）によって、パラメータを補正するようにしている。したがって、２回の測温値の一方の誤差が過大側にずれ、他方の誤差が過小側にずれた場合、２つ測温値の差の誤差が非常に大きくなってしまう。しかも、特許文献１に記載の技術では、この誤差が生じていることを知るすべがない。このため、計算モデル中の、炉内加熱状況により変化するパラメータを精度良く補正することができなかった。よって、鋼材を過剰に加熱してしまうことにより、燃料原単位が悪化する虞があった。更に、鋼材の加熱が不足することにより、圧延ラインの能率の低下や材質不良が生じる虞もあった。
【０００７】
以上のように従来の技術では、加熱炉内の被加熱物体の温度をシミュレーションするための計算パラメータを適切に修正することが困難であるという問題点があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、炉内の被加熱物体の温度をシミュレーションするための計算パラメータを適切に修正することにより、被加熱物体の温度を所望の温度にするための炉の燃焼制御を従来よりも高精度に行うことができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の温度測定システムは、被測定物体の加熱温度を制御する温度制御システムであって、前記被測定物体の表面に入射する外乱光を発生する領域の温度を測定する複数の温度測定手段と、前記被測定物体から発光される光の発光輝度を測定する発光輝度測定手段と、前記被測定物体の表面で前記発光輝度測定手段へ反射した迷光雑音輝度を、前記複数の温度測定手段により測定された温度を用いて計算する迷光雑音計算手段と、前記発光輝度測定手段により測定される発光輝度のうち、前記被測定物体自体から発生している自発光輝度を、前記迷光雑音計算手段により計算された迷光雑音輝度と、前記発光輝度測定手段により測定された発光輝度とを用いて計算する自発光輝度計算手段と、前記自発光輝度計算手段により計算された自発光輝度を用いて、前記発光輝度測定手段の測定領域における前記被測定物体の表面温度を計算する第１の温度計算手段と、前記被測定物体の温度を、数値シミュレーションモデルを用いて計算する第２の温度計算手段と、前記第１の温度計算手段により計算された被測定物体の表面温度を用いて、前記数値シミュレーションモデルにおける、前記被測定物体の温度に関連する計算パラメータを修正するパラメータ修正手段と、前記第２の温度計算手段により計算された被測定物体の温度に基づいて、前記被測定物体を加熱する加熱手段を制御する制御手段とを有し、前記第２の温度計算手段は、前記パラメータ修正手段により、前記計算パラメータが修正されると、その修正された計算パラメータを前記数値シミュレーションモデルに適用して、前記被測定物体の温度を計算することを特徴とする。
本発明の加熱炉は、前記温度制御システムを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の温度測定方法は、被測定物体の加熱温度を制御する温度制御方法であって、前記被測定物体の表面に入射する外乱光を発生する領域の温度を、複数の温度測定手段を用いて測定する温度測定ステップと、前記被測定物体から発光される光の発光輝度を、発光輝度測定手段により測定する発光輝度測定ステップと、前記被測定物体の表面で前記発光輝度測定手段へ反射した迷光雑音輝度を、前記温度測定ステップにより測定された温度を用いて計算する迷光雑音計算ステップと、前記発光輝度測定ステップにより測定される発光輝度のうち、前記被測定物体自体から発生している自発光輝度を、前記迷光雑音計算ステップにより計算された迷光雑音輝度と、前記発光輝度測定ステップにより測定された発光輝度とを用いて計算する自発光輝度計算ステップと、前記自発光輝度計算ステップにより計算された自発光輝度を用いて、前記発光輝度測定手段の測定領域における前記被測定物体の表面温度を計算する第１の温度計算ステップと、前記被測定物体の温度を、数値シミュレーションモデルを用いて計算する第２の温度計算ステップと、前記第１の温度計算ステップにより計算された被測定物体の表面温度を用いて、前記数値シミュレーションモデルにおける、前記被測定物体の温度に関連する計算パラメータを修正するパラメータ修正ステップと、前記第２の温度計算ステップにより計算された被測定物体の温度に基づいて、前記被測定物体を加熱する加熱手段を制御する制御ステップとを有し、前記第２の温度計算ステップは、前記パラメータ修正ステップにより、前記計算パラメータが修正されると、その修正された計算パラメータを前記数値シミュレーションモデルに適用して、前記被測定物体の温度を計算することを特徴とする。
【００１０】
本発明のコンピュータプログラムは、被測定物体から発光される光の発光輝度を測定する発光輝度測定手段と、前記被測定物体の表面に入射する外乱光を発生する領域の温度を測定する複数の温度測定手段と、における測定値を用いて、被測定物体の加熱温度を制御することをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、前記被測定物体の表面で前記発光輝度測定手段へ反射した迷光雑音輝度を、前記複数の温度測定手段により測定された温度を用いて計算する迷光雑音計算ステップと、前記発光輝度測定手段により測定される発光輝度のうち、前記被測定物体自体から発生している自発光輝度を、前記迷光雑音計算ステップにより計算された迷光雑音輝度と、前記発光輝度測定手段により測定された発光輝度とを用いて計算する自発光輝度計算ステップと、前記自発光輝度計算ステップにより計算された自発光輝度を用いて、前記発光輝度測定手段の測定領域における前記被測定物体の表面温度を計算する第１の温度計算ステップと、前記被測定物体の温度を、数値シミュレーションモデルを用いて計算する第２の温度計算ステップと、前記第１の温度計算ステップにより計算された被測定物体の表面温度を用いて、前記数値シミュレーションモデルにおける、前記被測定物体の温度に関連する計算パラメータを修正するパラメータ修正ステップと、前記第２の温度計算ステップにより計算された被測定物体の温度に基づいて、前記被測定物体を加熱する加熱手段を制御する制御ステップとをコンピュータに実行させ、前記第２の温度計算ステップは、前記パラメータ修正ステップにより、前記計算パラメータが修正されると、その修正された計算パラメータを前記数値シミュレーションモデルに適用して、前記被測定物体の温度を計算することを特徴とする。
【００１１】
ここで、本発明では、前記被測定物体自体から発生している光を自発光と称し、その輝度を自発光輝度と称する。前記被測定物体の表面に外部から入射する光を外乱光と称し、その輝度を外乱光輝度と称する。前記被測定物体の表面で反射した光のうち、発光輝度測定手段に入光する光を迷光雑音と称し、その輝度を迷光雑音輝度と称する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、発光輝度測定手段により測定される発光輝度から迷光雑音輝度を除去して、被測定物体自体から発生している自発光輝度を求め、求めた自発光輝度を用いて、発光輝度測定手段の測定領域における被測定物体の表面温度を計算することにより、発光輝度測定手段の測定領域における被測定物体の温度の計算精度を向上させるようにした。そして、この発光輝度測定手段の測定領域における被測定物体の表面温度を用いて、被測定物体の表面温度を計算するための数値シミュレーションモデルにおける計算パラメータを修正するようにした。したがって、数値シミュレーションモデルによる被測定物体の温度の計算精度を向上させることができる。よって、数値シミュレーションモデルによる被測定物体の温度の計算結果に基づいて行われる炉の燃焼制御を従来よりも高精度に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら、本発明の第１の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態の温度制御システムの適用対象の一例である多帯式ウォーキングビーム式連続加熱炉の概略構成の一例を示す図である。尚、図１は、多帯式ウォーキングビーム式連続加熱炉１０を側方から見た図である。また、以下の説明では、多帯式ウォーキングビーム式連続加熱炉１０を、加熱炉１０と略称する。
図１において、加熱炉１０は、非燃焼帯１１と、予熱帯１２と、加熱帯１３と、均熱帯１４とを、被測定物体の一例であるスラブ２１が順番に通過するようにして、スラブ２１を加熱するためのものである。尚、図１では、１５個のスラブ２１が、加熱炉１０内にある場合を例に挙げて示している。
【００１４】
本実施形態では、加熱炉１０に装入されるスラブ２１の長さを６［ｍ］〜１２［ｍ］、幅を０．６［ｍ］〜２．２［ｍ］、厚みを０．２５［ｍ］とした。また、加熱炉１０に装入されるスラブ２１の温度を、常温〜７００［℃］程度とし、加熱炉１０から抽出されるスラブ２１の温度を、１１００［℃］〜１２５０［℃］程度の温度とした。更に、加熱炉１０内におけるスラブ２１の在炉時間を、１４０［分］〜２２０［分］とした。以上のような操業条件に従って、非燃焼帯１１、予熱帯１２、加熱帯１３、及び均熱帯１４の順でスラブ２１を搬送し、加熱炉１０から抽出するようにしている。
【００１５】
予熱帯１２と加熱帯１３とには、軸流バーナー１５ａ、１５ｂが夫々複数（例えば８本）ずつ設置されている。均熱帯１４には、ルーフバーナー１６が複数（例えば２０本）設置されている。更に、予熱帯１２、加熱帯１３、及び均熱帯１４には、それぞれサイドバーナー１７が複数（例えば、予熱帯１２及び加熱帯１３には夫々８本、均熱帯１４には１０本）設置されている。サイドバーナー１７は、予熱帯１２と加熱帯１３の両側部に夫々設けられており、スラブ２１の両側方向から火炎バーナーを発する。
尚、本実施形態では、軸流バーナー１５、ルーフバーナー１６、及びサイドバーナー１７からバーナー火炎を発生させるための燃料として、例えばＬＮＧを用い、支燃剤として空気又は酸素富化空気を用いている。尚、各バーナー１５〜１７に送られる支燃剤は、４００［℃］〜６００［℃］程度に予熱されている。
【００１６】
非燃焼帯１１、予熱帯１２、加熱帯１３、及び均熱帯１４には、スラブ２１を支持する固定スキッドビームと、スラブ２１を搬送方向（図１の矢印の方向）に搬送するためのウォーキングビームとを備えた搬送装置が設けられている。加熱炉１０に装入されたスラブ２１は、搬送装置によって間欠的に搬送方向に搬送され、非燃焼帯１１、予熱帯１２、加熱帯１３、及び均熱帯１４を順次通過して、加熱炉１０から抽出される。加熱炉１０から抽出されたスラブ２１は、熱間圧延ラインに搬送される。
【００１７】
また、加熱炉１０の炉壁には、熱電対７００が取り付けられている。この熱電対７００は、操業時の温度を把握する等の目的で従来から設けられているものである。尚、図１では、予熱帯１２の炉壁に熱電対７００が取り付けられている場合を例に挙げて示しているが、熱電対７００の設置箇所は、図１に示したものに限定されない。すなわち、予熱帯１２における熱電対７００の設置箇所は、図１に示したものに限定されない。また、予熱帯１２の炉壁以外にも、熱電対７００が取り付けられている。尚、以下の説明では、後述する熱電対２００（図２を参照）と区別するために、熱電対７００を、必要に応じて既存熱電対７００と称する。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態の温度制御システムは、放射温度計１００と、複数の熱電対２００（図２を参照）と、測温計算装置５００と、数値シミュレーション装置６００と、バーナー制御装置４００とを備えて構成される。本実施形態では、予熱帯１２に、温度制御システムの構成の一部である放射温度計１００と、複数の熱電対２００（図２を参照）とを設けるようにしている。測温計算装置５００と、数値シミュレーション装置６００とは、有線又は無線による通信が可能である。また、数値シミュレーション装置６００と、バーナー制御装置４００も、有線又は無線による通信が可能である。
【００１９】
放射温度計１００は、予熱帯１２の上方から、予熱帯１２の天井の一部に形成された孔１２ｂを通して、予熱帯１２内を搬送されるスラブ２１の表面を望む位置に設置されている。このように、放射温度計１００は、その入光面（検出面）が、予熱帯１２内を搬送されるスラブ２１の表面と、予め設定された間隔を有して正対する位置に設置されている。尚、本実施形態では、表面温度が９００［℃］前後となっているスラブ２１に対して放射温度計１００が測温できるように、予熱帯１２の天井のうち、加熱帯１３に近い領域に孔１２ｂを形成するようにしている。
【００２０】
本実施形態の放射温度計１００は、その入光面に入光される光のうち、略３．９［μｍ］を中心とする狭帯域の波長を有する光のみを検出し、その光の分光発光輝度（放射強度）Ｉb（Ｔm）［Ｗ・ｍ-2・ｓｒ-1・μｍ-1］を求める。ここで、放射温度計１００が検出する光の波長を、略３．９［μｍ］の波長としたのは、次の理由による。すなわち、本願発明者らは、加熱炉１０（予熱帯１２）内のバーナー火炎や燃焼ガスに対する放射と吸収とが他よりも低くなる特定波長が、３．９［μｍ］であるという従来からの知見に基づき、この特定波長が測温誤差への影響をほとんど生じさせないという知見を実験的に得たからである。
【００２１】
したがって、本実施形態では、加熱炉１０（予熱帯１２）内のバーナー火炎や燃焼ガス等、加熱に寄与しているガスに対する放射と吸収とが著しく小さい特定波長として略３．９［μｍ］（例えば中心波長３．９［μｍ］で半値幅が０．４［μｍ］以下、好ましくは中心波長３．９［μｍ］で半値幅が０．２［μｍ］以下）の光のみを放射温度計１００が検出するようにしている。これにより、放射温度計１００で求められる発光輝度に含まれる「バーナー火炎や燃焼ガスに基づく迷光雑音の輝度（放射強度）」を低減することができる。尚、以下の説明では、迷光雑音の輝度を、必要に応じて迷光雑音輝度と称する。
以上のように本実施形態では、例えば、放射温度計１００を用いて、発光輝度測定手段が実現される。
【００２２】
熱電対２００は、予熱帯１２の天井面に取り付けられている。図２は、予熱帯１２に取り付けられている熱電対２００ａ〜２００ｌの様子の概略を示す図である。具体的に、図２（ａ）は、予熱帯１２における、熱電対２００ａ〜２００ｌが取り付けられている部分を斜め上方から見た斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＩ−Ｉ´方向から見た断面図である。尚、図１は、図２（ａ）のＩＩ−ＩＩ´方向から見た断面図であるので、図１には、熱電対２００ａ〜２００ｌが現れない。
図２に示すように、本実施形態では、１２個の熱電対２００ａ〜２００ｌを、予熱帯１２の天井面１２ａに取り付けている。具体的に本実施形態では、１２個の熱電対２００ａ〜２００ｉを、概ね、１［ｍ］間隔で点在させている。
【００２３】
図３は、１２個の熱電対２００ａ〜２００ｌが取り付けられる範囲の一例を説明する図である。
図３に示すように、本実施形態では、スラブ２１表面上の点であって、放射温度計１００の入光面１００ａの中心１００ｂと正対する位置にある点２１ａから、放射温度計１００の方向に広がる天頂角θが４５［°］（広がり角が９０［°］）の仮想の円錐４１があると見なした場合に、その仮想の円錐４１の内部に入るように、１２個の熱電対２００ａ〜２００ｌが、予熱帯１２の天井面１２ａに取り付けられるようにしている。
【００２４】
より具体的に説明すると、放射温度計１００の入光面１００ａの中心１００ｂと正対する位置にある点２１ａを頂点とし、天頂角θを４５［°］（広がり角が９０［°］）とする円錐であって、予熱帯１２の天井面１２ａに底面４１ａを有する仮想の円錐４１があると見なした場合に、その仮想の円錐４１の底面４１ａの内部に、１２個の熱電対２００ａ〜２００ｊが取り付けられるようにしている。尚、以下の説明では、スラブ２１表面上の点であって、放射温度計１００の入光面１００ａの中心１００ｂと正対する位置にある点２１ａを、必要に応じて、温度測定中心点２１ａと称する。
【００２５】
このようにして、仮想の円錐４１の内部に入るように、１２個の熱電対２００ａ〜２００ｌが、予熱帯１２の天井面１２ａに取り付けられるようにするのは、本願発明者らによって得られた次の知見を理由とするものである。
本願発明者らは、加熱炉１０による加熱によって表面が酸化したスラブ２１の放射率εsは、温度によらず概ね０．８５で一定となるという知見を得た。したがって、予熱帯１２の天井面１２ａから発せられる「波長が３．９［μｍ］の光」の二方向性反射率ρ´´（θ）の天井面１２ａ全体における積分値は、温度によらず概ね０．１５（１−０．８５）になる。ここで、二方向性反射率ρ´´（θ）とは、例えば、予熱帯１２の天井面１２ａの点（例えば、熱電対２００ｈの中心位置である点１２ｃ）から、スラブ２１の被測定領域に入射した光のうち、放射温度計１００の入光面１００ａの方向（法線方向）に反射する光がどの位あるのかを示すものである。尚、スラブ２１の被測定領域とは、温度測定中心点２１ａを中心とする領域であって、放射温度計１００の入光面１００ａと正対する領域である。
【００２６】
そして、本願発明者らは、波長が３．９［μｍ］の光の入射角（天頂角）θと、その光の二方向性反射率ρ´´（θ）の相対値との関係を、実験的に調べた。その結果を図４に示す。
更に、本願発明者らは、図４に示すグラフ５１を表す関数を積分した結果（図４に示したグラフ５１の面積）が０．１５となるように、グラフ５１の縦軸の値を相対値から実際の値に変更する計算をコンピュータに行わせた。その結果、本願発明者らは、波長が３．９［μｍ］の光の入射角（天頂角）θと、二方向性反射率ρ´´（θ）の実際の値との関係を示す二方向性反射率ρ´´（θ）の関数を得た。
そして、本願発明者らは、コンピュータを用いて、次の（１）式の演算を行った。
【００２７】
【数１】
2008275463.tif 000003
【００２８】
（１）式において、φは、方位角［°］を表す。（１）式から明らかなように、予熱帯１２の天井面１２ａから発せられる光のうち、スラブ２１の被測定領域で反射して放射温度計１００に入光する光の約７０［％］は、図３に示した仮想の円錐４１の内部の領域から発せられる光となる。言い換えると、予熱帯１２の天井面１２ａから発せられる光のうち、スラブ２１の被測定領域で反射して放射温度計１００の入光面１００ａに入光する光の約３０［％］は、図３に示した仮想の円錐４１の内部の領域外から発せられる光となる。
【００２９】
更に、本願発明者らは、仮想の円錐４１の領域外の温度が実際の温度と１００［℃］異なったとしても、放射温度計１００で求められる発光輝度の誤差は、２０［％］程度であることを確認した。
以上のことから、本願発明者らは、予熱帯１２の天井面１２ａ全体から発せられる光の全てではなく、仮想の円錐４１の内部の領域から発せられる光に基づいて、予熱帯１２の天井面１２ａから発せられる外乱光に基づく迷光雑音輝度を求めたとしても、その迷光雑音輝度の誤差は、以下の（２）式に示すように、１［％］未満となるという知見を得た。
０．３×０．１５×０．２×１００＝０．９［％］  ・・・（２）
【００３０】
この０．９［％］の誤差を、温度の誤差に換算すると、約５［℃］となる。したがって、仮想の円錐４１の内部の領域から発せられる光に基づいて、予熱帯１２の天井面１２ａから発せられる外乱光に基づく迷光雑音輝度を求めたとしても、そのことによるスラブ２１の表面温度の誤差は、５［℃］程度となり、実用上十分な精度を確保できる。
【００３１】
以上のことから本実施形態では、図３に示した仮想の円錐４１の内部の領域に、１２個の熱電対２００ａ〜２００ｌを、その仮想の円錐４１の底面の形状に合わせて点在させて、その領域における温度を出来るだけ正確に測定すると共に、その領域外の温度を、例えば、１２個の熱電対２００ａ〜２００ｌの測定結果等から大まかに推定するようにしている。このようにすることによって、予熱帯１２の天井面１２ａ全体に熱電対２００を配置しなくても、スラブ２１の表面温度を、実用上十分な精度で求めることができる。
【００３２】
更に、本実施形態では、熱電対２００の設置位置に基づいて定められる「熱電対２００の温度測定対象領域２１０」を分割して、熱電対２００の設置数と同数のゾーンを定義する。図２に示す例では、１２個の熱電対２００ａ〜２００ｌの設置位置に基づいて定まる十字状の領域を「熱電対２００の温度測定対象領域２１０」として定義し、この熱電対２００の温度測定対象領域２１０を１２個に分割して１２個のゾーンＡ〜Ｌを定義している。
【００３３】
より具体的に説明すると、本実施形態では、各熱電対２００ａ〜２００ｌの設置位置を中心位置とする矩形状の１２個のゾーンＡ〜Ｌを定義している。そして、各ゾーンＡ〜Ｌの大きさを、温度が均一と見なせる大きさとしている。すなわち、本実施形態では、温度が均一と見なせる大きさのゾーンＡ〜Ｌを定義している。
【００３４】
ここで、温度が均一と見なせるか否かは、後述するようにして行われるスラブ２１の表面温度の測定誤差が、実用上要求される精度の範囲内となるか否かによって定められる。後述するように、本実施形態では、予熱帯１２の天井面１２ａから発せられる外乱光に基づく迷光雑音輝度を、ゾーンＡ〜Ｌ毎に計算するようにしている。そして、ゾーンＡ〜Ｌの大きさが大きくなればなる程、そのゾーンＡ〜Ｌ内の温度の最高値と最低値との差が大きくなる。よって、前述したようにして迷光雑音輝度をゾーンＡ〜Ｌ毎に計算した場合、ゾーンＡ〜Ｌの大きさが大きくなればなる程、そのゾーンＡ〜Ｌから発せられる外乱光に基づく迷光雑音輝度の算出精度が低下し、スラブ２１の表面温度の測定誤差が大きくなる。
【００３５】
そこで、本実施形態では、スラブ２１の表面温度の測定誤差が実用上要求される精度の範囲内となるになるように、温度が均一であると見なせる範囲で、各ゾーンＡ〜Ｌの大きさを定義している。このように本実施形態では、スラブ２１の表面温度の測定誤差が実用上要求される精度の範囲内となるように、ゾーンＡ〜Ｌの大きさを定義すればよい。したがって、本実施形態では、スラブ２１の表面温度の測定誤差が実用上要求される精度の範囲内であれば、ゾーンＡ〜Ｌの温度は、ある程度の温度範囲を有していても、均一と見なせることになる。
【００３６】
尚、本実施形態では、以上のようにして定義される１２個のゾーンＡ〜Ｌは、夫々同じ大きさを有しているものとしている。また、ゾーンＡ〜Ｌの境界を、熱電対２００ａ〜２００ｌの中間位置としている。
以上のように本実施形態では、例えば、１２個の熱電対２００ａ〜２００ｌを用いて複数の温度測定手段が実現される。
【００３７】
図１に説明を戻し、測温計算装置５００は、放射温度計１００で求められた発光輝度と、熱電対２００で測定された「予熱帯１２の天井面１２ａの温度」とを用いて、スラブ２１の表面温度Ｔsを計算する。尚、以下の説明では、スラブ２１の表面温度Ｔsを、必要に応じて、パラメータ修正用スラブ表面温度Ｔsと称する。
【００３８】
数値シミュレーション装置６００は、既存熱電対７００で測定された炉壁の温度等を使って、熱伝導方程式を用いた数値シミュレーションを行い、加熱炉１０内における「スラブ２１の現時刻及び加熱終了時の温度」を計算する。そして、数値シミュレーション装置６００は、計算した結果に応じて、加熱炉１０の設定温度を求め、求めた加熱炉１０の設定温度を、バーナー制御装置４００に送信する。尚、以下の説明では、スラブ２１の現時刻及び加熱終了時の温度を、必要に応じて、スラブシミュレーション温度と称する。
【００３９】
数値シミュレーション装置６００は、このようにして数値シミュレーションを行うに際し、測温計算装置５００からパラメータ修正用スラブ表面温度Ｔsが送信されると、そのパラメータ修正用スラブ表面温度Ｔsと、数値シミュレーションにより得られるスラブ２１の表面温度とが、互いに対応する位置において、一致、又はそれらの差が所定の範囲内になるように、後述する（１３）式で与えられる総括熱吸収率φCGを修正する。そして、修正した総括熱吸収率φCGを適用して熱伝導方程式による数値シミュレーションを行って、スラブシミュレーション温度を計算する。ここで、総括熱吸収率φCGは、加熱炉１０からの熱エネルギーが被測定物体（スラブ２１）の表面に伝達される際の熱輻射特性を示すものである。すなわち、総括熱吸収率φCGは、後述する（１３）式（熱伝導方程式の境界条件）において、被測定物体（スラブ２１）の温度に関連する計算パラメータ（本発明の計算パラメータの一例）として与えられるものである。
【００４０】
バーナー制御装置４００は、数値シミュレーション装置６００から送信された「加熱炉１０の設定温度」になるように、軸流バーナー１５、ルーフバーナー１６、及びサイドバーナー１７の少なくとも何れか１つの燃焼量を制御する。これにより、加熱炉１０の排出口における「スラブ２１の表面温度」を所望の温度にすることができる。尚、バーナー１５〜１７による燃焼量は、例えば、バーナー１５〜１７への燃料の供給量や、燃焼空気の流量等によって定められるものである。
以上のように本実施形態では、例えば、軸流バーナー１５、ルーフバーナー１６、サイドバーナー１７、及びバーナー制御装置４００を用いて加熱手段が実現される。
【００４１】
バーナー制御装置４００、測温計算装置５００、及び数値シミュレーション装置６００のハードウェアは、パーソナルコンピュータ等、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク、画像入出力ボード、各種インターフェース、及びインターフェースコントローラ等を備えた情報処理装置を用いて実現することができる。
【００４２】
図５は、測温計算装置５００の機能構成の一例を示すブロック図である。尚、特に断りのない限り、図５に示す各ブロックは、ＣＰＵが、ＲＯＭやハードディスクに記憶されている制御プログラムを、ＲＡＭを用いて実行することにより実現される。そして、例えば、図５に示す各ブロック間で、信号のやり取りを行うことにより、以下の処理が実現される。
【００４３】
発光輝度取得部３０１は、放射温度計１００で求められた発光輝度Ｉb（Ｔm）の信号を入力してＲＡＭに記憶させるためのものである。
ゾーン迷光雑音輝度計算部３１７は、各ゾーンＡ〜Ｌにおける迷光雑音輝度を計算するためのものであり、外乱光輝度計算部３１５と、迷光雑音パラメータ計算部３１６と、ゾーン単位迷光雑音輝度計算部３１３とを有している。
外乱光輝度計算部３１５は、外乱光輝度を計算するためのものであり、熱電対温度取得部３０２、熱電対位置記憶部３０３、及び第１の発光輝度算出部３０８を備えている。
熱電対温度取得部３０２は、１２個の熱電対２００ａ〜２００ｌで測定された温度の信号を入力してＲＡＭに記憶させるためのものである。このとき熱電対温度取得部３０２は、どの熱電対２００ａ〜２００ｌが測定した温度であるのかを識別できるようにして、その温度をＲＡＭに記憶させる。
【００４４】
熱電対位置記憶部３０３は、予熱帯１２の天井面１２ａに取り付けられている１２個の熱電対２００ａ〜２００ｌの設置位置を記憶するためのものである。本実施形態では、熱電対位置記憶部３０３は、１２個の熱電対２００ａ〜２００ｌと、熱電対２００ａ〜２００ｌが属するゾーンＡ〜Ｌと、ゾーンＡ〜Ｌの位置とが互いに対応付けられたテーブルを有している。熱電対位置記憶部３０３は、例えば、ハードディスクやＲＯＭを用いて構成することができる。
【００４５】
第１の発光輝度算出部３０８は、熱電対温度取得部３０２により取得された温度Ｔijに基づいて、各ゾーンＡ〜Ｌから発光される外乱光の輝度Ｉb（Ｔij）を、以下の（３）式を用いて計算する。尚、以下の説明では、外乱光の輝度を、必要に応じて外乱光輝度と称する。
【００４６】
【数２】
2008275463.tif 000004
【００４７】
λ：放射温度計１００で検出される光の波長（本実施形態では、３．９［μｍ］）
Ｃ1、Ｃ2：物理定数（Ｃ1＝３．７４１９×１０-16［ｗｍ2］、Ｃ2＝１．４３８８×１０-2［ｍＫ］）
Ｔij：各ゾーンＡ〜Ｌの代表点の温度［Ｋ］
【００４８】
迷光雑音パラメータ計算部３１６は、迷光雑音輝度等を求めるためのパラメータを計算して記憶するためのものであり、放射率記憶部３０４、二方向性反射率導出部３０５、パラメータ算出部３０６、及びパラメータ記憶部３０７を備えている。
放射率記憶部３０４は、ユーザによるユーザインターフェース（キーボードやマウス）等の操作に基づいて、加熱炉１０による加熱によって表面が酸化されたスラブ２１の放射率εsのデータを外部から取得して記憶するためのものである。尚、以下の説明では、必要に応じて、加熱炉１０による加熱によって表面が酸化されたスラブ２１の放射率εsを、必要に応じて、スラブ２１の放射率εs又は単に放射率εsと略称する。
【００４９】
前述したように、本願発明者らは、スラブ２１の放射率εsは概ね０．８５で一定となるという知見を得た。したがって、本実施形態では、放射率記憶部３０４は、スラブ２１の放射率εsとして０．８５を外部から取得して記憶している。このように、本実施形態では、スラブ２１の放射率εsを、スラブ２１の表面温度を測定する前に、オフラインでコンピュータにより求めて放射率記憶部３０４に記憶させるようにしている。放射率記憶部３０４は、例えば、ＣＰＵが、ＲＯＭやハードディスクに記憶されている制御プログラムを、ＲＡＭを用いて実行し、放射率εsをハードディスクやＲＯＭに記憶することにより実現することができる。
【００５０】
二方向性反射率導出部３０５は、ユーザによるユーザインターフェース（キーボードやマウス）等の操作に基づいて、波長が３．９［μｍ］の光の二方向性反射率ρ´´（θ）の測定データを外部から取得する。そして、二方向性反射率導出部３０５は、その波長が３．９［μｍ］の二方向性反射率ρ´´（θ）の測定データに基づいて、波長が３．９［μｍ］の光の入射角（天頂角）θと、その光の二方向性反射率ρ´´（θ）の相対値との関係を表す関数を求める。すなわち、二方向性反射率導出部３０５は、例えば図４に示したようなグラフ５１を表す関数を求める。そして、二方向性反射率導出部３０５は、求めた関数を積分した結果（図４に示したグラフ５１の面積）が、「１」から「放射率記憶部３０４により記憶された放射率εs」を減算した値となるように、グラフ５１の縦軸の値を相対値から実際の値に変更し、縦軸の値を変更したグラフ５１に基づく二方向性反射率ρ´´（θ）の関数を求める。本実施形態では、スラブ２１の放射率εsとして０．８５が、放射率記憶部３０４により記憶されているので、求めた関数を積分した結果（図４に示したグラフ５１の面積）が、０．１５（＝１−０．８５）となるように、グラフ５１の縦軸の値を相対値から実際の値に変更することになる。
【００５１】
パラメータ算出部３０６は、各ゾーンＡ〜Ｌの代表点と、スラブ２１における温度測定中心点２１ａとの幾何学的関係から定まる「温度測定中心点２１ａから各ゾーンＡ〜Ｌの代表点を見る立体角」と、二方向性反射率導出部３０５で求められた二方向性反射率ρ´´（θ）とに基づいて、ゾーン内迷光雑音パラメータを算出する。
具体的にパラメータ算出部３０６は、各ゾーンＡ〜Ｌの代表点の位置と、温度測定中心点２１ａの位置と、各ゾーンＡ〜Ｌの面積Ａijとを、立体角のデータとしてユーザインターフェースから入力する。すると、パラメータ算出部３０６は、ゾーンＡ〜Ｌの代表点（例えば図２の点１２ｃ）と温度測定中心点２１ａとを結ぶ直線の長さｌijを、各ゾーンＡ〜Ｌについて算出する。また、パラメータ算出部３０６は、ゾーンＡ〜Ｌの代表点と温度測定中心点２１ａとを結ぶ直線と、温度測定中心点２１ａと放射温度計１００の入光面１００ａの中心１００ｂとを結ぶ直線とがなす角度θijを、各ゾーンＡ〜Ｌについて算出する（図２を参照）。そして、各ゾーンＡ〜Ｌについて、以下の（４）式を用いて、ゾーン内迷光雑音パラメータを各ゾーンＡ〜Ｌについて計算する。尚、前記において、添字ｉｊは、ゾーンＡ〜Ｌを識別するための変数である。
【００５２】
【数３】
2008275463.tif 000005
【００５３】
θij：ゾーンＡ〜Ｌの代表点と温度測定中心点２１ａとを結ぶ直線と、温度測定中心点２１ａと放射温度計１００の入光面１００ａの中心１００ｂとを結ぶ直線とがなす角度［°］
Ａij：各ゾーンＡ〜Ｌの面積［ｍ2］
ρ´´（θij）：二方向性反射率
尚、本実施形態では、（４）式において、（ｃｏｓθij・Ａij／ｌij2）が、温度測定中心点２１ａから各ゾーンＡ〜Ｌの代表点を見る立体角である。
【００５４】
更に、パラメータ算出部３０６は、以上のようにして計算したゾーン内迷光雑音パラメータを用いて、ゾーンＡ〜Ｌ以外の「天井面１２ａの領域」の迷光雑音パラメータ（ゾーン外迷光雑音パラメータ）を計算する。ここで、仮に、天井面１２ａ全体に亘ってゾーンを定義した場合、各ゾーンにおけるゾーン内迷光雑音パラメータ（（４）式の右辺）を加算した値は「１−εs」になる。したがって、ゾーン外迷光雑音パラメータは、「１−εs」から、各ゾーンＡ〜Ｌにおけるゾーン内迷光雑音パラメータの加算値を減算したものとなる。すなわち、パラメータ算出部３０６は、以下の（５）式を用いて、ゾーン外迷光雑音パラメータを計算する。
【００５５】
【数４】
2008275463.tif 000006
【００５６】
θij：ゾーンＡ〜Ｌの代表点と温度測定中心点２１ａとを結ぶ直線と、温度測定中心点２１ａと放射温度計１００の入光面１００ａの中心１００ｂとを結ぶ直線とがなす角度［°］
Ａij：各ゾーンＡ〜Ｌの面積［ｍ2］
ρ´´（θij）：二方向性反射率
【００５７】
パラメータ記憶部３０７は、パラメータ算出部３０６で計算された迷光雑音パラメータ（ゾーン内迷光雑音パラメータ及びゾーン外迷光雑音パラメータ）を記憶するテーブルを有する。図６は、パラメータ記憶部３０７の記憶内容の一例を示す図である。
パラメータ記憶部３０７は、例えば、ハードディスクやＲＯＭを用いて構成することができる。
【００５８】
ゾーン単位迷光雑音輝度計算部３１３は、外乱光輝度計算部３１５で得られた外乱光輝度Ｉb（Ｔij）と、迷光雑音パラメータ計算部３１６で得られたゾーン内迷光雑音パラメータとを乗算して、ゾーン毎の迷光雑音輝度を計算する。具体的にゾーン単位迷光雑音輝度計算部３１３は、以下の（６）式を用いて、ゾーン毎の迷光雑音輝度を計算する。
【００５９】
【数５】
2008275463.tif 000007
【００６０】
加算部３１４は、ゾーン単位迷光雑音輝度計算部３１３が、ゾーン毎の迷光雑音輝度を、全てのゾーンＡ〜Ｌについて計算すると、それら全てのゾーンＡ〜Ｌにおける「ゾーン毎の迷光雑音輝度」を加算して、全てのゾーンＡ〜Ｌにおける迷光雑音輝度（全ゾーン迷光雑音輝度）を計算する。具体的に加算部３１４は、以下の（７）式を用いて、全ゾーン迷光雑音輝度を計算する。
【００６１】
【数６】
2008275463.tif 000008
【００６２】
尚、（７）式において、添字ｉｊは、ゾーンＡ〜Ｌを識別するための変数である。
第２の発光輝度算出部３０９は、１２個の熱電対２００ａ〜２００ｌのうち、外側にある熱電対２００ａ、２００ｄ、２００ｅ、２００ｈ〜２００ｌの温度を、熱電対温度取得部３０２から入力する。そして、第２の発光輝度算出部３０９は、入力した温度の平均値を、ゾーンＡ〜Ｌ以外の「天井面１２ａの領域」の温度Ｔoとして計算する。そして、第２の発光輝度算出部３０９は、ゾーンＡ〜Ｌ以外の「天井面１２ａの領域」から発光された光に基づく外乱光輝度Ｉo（Ｔo）を、以下の（８）式を用いて計算する。
【００６３】
【数７】
2008275463.tif 000009
【００６４】
λ：放射温度計１００で検出される光の波長（本実施形態では、３．９［μｍ］）
Ｃ1、Ｃ2：物理定数（Ｃ1＝３．７４１９×１０-16［ｗｍ2］、Ｃ2＝１．４３８８×１０-2［ｍＫ］）
Ｔo：ゾーンＡ〜Ｌ以外の「天井面１２ａの領域」の温度［Ｋ］
【００６５】
尚、ゾーンＡ〜Ｌ以外の「天井面１２ａの領域」の温度Ｔoは、前述した方法以外にも種々の方法により求めることができる。例えば、加熱炉１０には、熱電対２００以外にも、操業に必要な既存熱電対７００が設けられているので、その既存の熱電対の値を用いて、ゾーンＡ〜Ｌ以外の「天井面１２ａの領域」の温度Ｔoを求めるようにしてもよい。
【００６６】
第３の発光輝度算出部３１０は、パラメータ記憶部３０７に記憶されたゾーン外迷光雑音パラメータ（（５）式を参照）と、第２の発光輝度算出部３０９により計算された「ゾーンＡ〜Ｌ以外の「天井面１２ａの領域」から発光された光に基づく外乱光輝度Ｉo（Ｔo）」とを読み出して乗算して、「ゾーンＡ〜Ｌ以外の「天井面１２ａの領域」から発光された光に基づく迷光雑音輝度」（ゾーン外迷光雑音輝度）を算出する。具体的に第３の発光輝度算出部３１０は、以下の（９）式の計算を行う。
【００６７】
【数８】
2008275463.tif 000010
【００６８】
そして、第３の発光輝度算出部３１０は、発光輝度取得部３０１により取得された「放射温度計１００の測定値（発光輝度Ｉb（Ｔm））」と、放射率記憶部３０４に記憶された「スラブ２１の放射率εs」と、加算部３１４により計算された「全ゾーン迷光雑音輝度」と、前述したようにして計算した「ゾーン外迷光雑音輝度」とを、以下の（１０）式に代入する。（１０）式は、以下の（１１）式のように変形できる。そこで、第３の発光輝度算出部３１０は、（１１）式により、スラブ２１自体より発せられる自発光の輝度Ｉb（Ｔs）を算出する。尚、以下の説明では、スラブ２１自体より発せられる自発光の輝度を、必要に応じてスラブ２１自体より発せられる自発光輝度、又は単に自発光輝度と称する。
【００６９】
【数９】
2008275463.tif 000011
【００７０】
εs：スラブ２１の放射率
Ｉb（Ｔm）：放射温度計１００で求められた発光輝度［Ｗ・ｍ-2・ｓｒ-1・μｍ-1］
Ｉb（Ｔij）：各ゾーンＡ〜Ｌから発光される外乱光輝度［Ｗ・ｍ-2・ｓｒ-1・μｍ-1］
Ｉo（Ｔo）：ゾーンＡ〜Ｌ以外の「天井面１２ａの領域」から発光された光に基づく外乱光輝度Ｉo（Ｔo）［Ｗ・ｍ-2・ｓｒ-1・μｍ-1］
θij：ゾーンＡ〜Ｌの代表点と温度測定中心点２１ａとを結ぶ直線と、温度測定中心点２１ａと放射温度計１００の入光面１００ａの中心１００ｂとを結ぶ直線とがなす角度［°］
Ａij：各ゾーンＡ〜Ｌの面積［ｍ2］
ρ´´（θij）：二方向性反射率
Ｔij：各ゾーンＡ〜Ｌの代表点の温度［Ｋ］
Ｔo：ゾーンＡ〜Ｌ以外の「天井面１２ａの領域」の温度［Ｋ］
【００７１】
尚、（１０）式において、右辺第１項が自発光輝度であり、右辺第２項がゾーンＡ〜Ｌ内からの迷光雑音による寄与分（全ゾーン迷光雑音輝度）であり、右辺第３項がゾーンＡ〜Ｌ外からの迷光雑音による寄与分（ゾーン外迷光雑音輝度）であり、これらを加算したものが左辺（放射温度計１００で得られる発光輝度）となる。
【００７２】
以上のように本実施形態では、例えば、ゾーン迷光雑音輝度計算部３１７、加算部３１４、第２の発光輝度算出部３０９、及び第３の発光輝度算出部３１０を用いて、迷光雑音計算手段が実現され、第３の発光輝度算出部３１０を用いて、自発光輝度計算手段が実現される。
【００７３】
表面温度算出部３１１は、第３の発光輝度算出部３１０により計算された「スラブ２１自体より発せられる自発光輝度Ｉb（Ｔs）」と、放射率記憶部３０４に記憶された「スラブ２１の放射率εs」とを、以下の（１２）式に代入して、スラブ２１の被測定領域の表面温度（パラメータ修正用スラブ表面温度）Ｔs［Ｋ］を絶対温度で計算する。そして、表面温度算出部３１１は、計算したパラメータ修正用スラブ表面温度Ｔsを、数値シミュレーション装置６００に送信する。
【００７４】
【数１０】
2008275463.tif 000012
【００７５】
λ：放射温度計１００で検出される光の波長（本実施形態では、３．９［μｍ］）
Ｃ1、Ｃ2：物理定数
εsＩb（Ｔs）：スラブ２１自体より発せられる自発光輝度［Ｗ・ｍ-2・ｓｒ-1・μｍ-1］
以上のように本実施形態では、例えば、表面温度算出部３１１を用いて、第１の温度計算手段が実現される。
【００７６】
図７は、以上のようにして得られるパラメータ修正用スラブ表面温度Ｔs（算出したスラブの表面温度）と、スラブ２１の表面に取り付けられた熱電対で計測された「スラブ２１の表面温度」（熱電対で計測したスラブの表面温度）との関係の一例を示す図である。図７では、比較例として、予熱帯１２の天井面１２ａの温度が一様であるとして、（１０）式〜（１２）式の計算を行うことにより得られた「スラブ２１の被測定領域の表面温度」も併せて示している。
【００７７】
図７において、測温計算装置５００により得られるパラメータ修正用スラブ表面温度Ｔs（◆）と、スラブ２１の表面に取り付けられた熱電対で測定された「スラブ２１の表面温度」を表すグラフ１１０１との差は、絶対値で１０［℃］以下であった。このことから、パラメータ修正用スラブ表面温度Ｔsは、実用上十分な精度を有していることが分かる。
【００７８】
これに対して、「予熱帯１２の天井面１２ａの温度が、炉温制御用に既設の炉温計１点の値で一様であるとして得られたスラブ２１の表面温度」（×）と、スラブ２１の表面に取り付けられた熱電対で測定された「スラブ２１の被測定領域の表面温度」を表すグラフ１１０１との差は、絶対値で３０［℃］〜５０［℃］程度あった。このことから、迷光雑音の原因となる予熱帯１２の天井面１２ａの温度を一定としてスラブ２１の表面温度を計算する手法では、実用上要求される精度を得ることが困難であるということが分かる。
【００７９】
図８は、数値シミュレーション装置６００及びバーナー制御装置４００の機能構成の一例を示すブロック図である。尚、図８に示す各ブロックは、ＣＰＵが、ＲＯＭやハードディスクに記憶されている制御プログラムを、ＲＡＭを用いて実行することにより実現される。そして、例えば、図８に示す各ブロック間で、信号のやり取りを行うことにより、以下の処理が実現される。
【００８０】
計算パラメータ修正部８２１は、測温計算装置５００から、パラメータ修正用スラブ表面温度Ｔsが送信されると、そのパラメータ修正用スラブ表面温度ＴsをＲＡＭに一時的に記憶する。そして、計算パラメータ修正部８２１は、数値シミュレーション部８２２が後述するようにして算出した「放射温度計１００の測定領域におけるスラブ２１の表面温度」と、パラメータ修正用スラブ表面温度Ｔsとが、一致、又はそれらの差が所定の範囲内になるように、総括熱吸収率φCGを修正する。
【００８１】
計算パラメータ修正部８２１は、測温計算装置５００から送信されたパラメータ修正用スラブ表面温度Ｔsを、熱伝導方程式の境界条件式である（１３）式の「スラブ表面温度Ｔst」に代入する。更に、放射温度計１００の測定領域における鋼材熱流束ｑと、予熱帯１２の炉壁の温度ＴGと、シュテファンボルツマン定数σとを（１３）式に代入する。これにより、総括熱吸収率φCGが算出される。この算出値が、総括熱吸収率φCGの修正値となる。ただし、総括熱吸収率φCGを修正する方法は、このようなものに限定されない。
【００８２】
ｑ＝φCG×σ×（ＴG4−Ｔst4）  ・・・（１３）
ｑ：鋼材熱流束［Ｗ／ｍ2］
φCG：総括熱吸収率
σ：シュテファンボルツマン定数［Ｗ／（ｍ2・Ｋ4）］
ＴG：炉壁の温度［Ｋ］
Ｔst：スラブ表面温度［Ｋ］
【００８３】
以上のように本実施形態では、総括熱吸収率φCGが、被測定物体の温度に関連する計算パラメータ（被測定物体の温度に影響を受ける計算パラメータ）として用いられる。そして、例えば、計算パラメータ修正部８２１を用いて、パラメータ修正手段が実現される。
【００８４】
数値シミュレーション部８２２は、計算パラメータ修正部８２１により総括熱吸収率φCGが修正されるまでは、ＲＯＭに予め記憶されている総括熱吸収率φCGと、既存熱電対７００で測定された炉壁の温度ＴGとを用いて、（１３）式の計算を行って、各解析時間における鋼材熱流束ｑを算出する。
【００８５】
一方、計算パラメータ修正部８２１により総括熱吸収率φCGが修正された場合、数値シミュレーション部８２２は、その修正された総括熱吸収率φCGを用いて、（１３）式の計算を行って、鋼材熱流束ｑを算出する。
【００８６】
そして、数値シミュレーション部８２２は、算出した鋼材熱流束ｑを境界条件として熱伝導方程式を解いて、スラブシミュレーション温度（スラブ２１の現時刻及び加熱終了時の温度）を導出する。
以上のように本実施形態では、例えば、数値シミュレーション部８２２を用いて、第２の温度計算手段が実現される。
【００８７】
炉温設定部８２３は、数値シミュレーション部８２２で導出したスラブシミュレーション温度に基づいて、加熱炉１０の設定温度を求め、求めた加熱炉１０の設定温度を、バーナー制御装置４００に送信する。例えば、炉温設定部８２３は、加熱炉１０で加熱中のスラブ２１の残加熱時間で、そのスラブ２１が所望の加熱温度に達するように、加熱炉１０の設定温度を求める。
【００８８】
バーナー制御装置４００の燃焼制御部８２４は、数値シミュレーション装置６００（炉温設定部８２３）から、加熱炉１０の設定温度が送信されると、その加熱炉１０の設定温度をＲＡＭに一時的に記憶する。そして、燃焼制御部８２４は、加熱炉１０の設定温度に合わせて、軸流バーナー１５、ルーフバーナー１６、及びサイドバーナー１７の少なくとも何れか１つの燃焼量を制御する。
【００８９】
次に、図９のフローチャートを参照しながら、測温計算装置５００における処理動作の一例を説明する。
まず、ステップＳ１において、発光輝度取得部３０１は、放射温度計１００で求められた発光輝度Ｉb（Ｔm）の信号を取得するまで待機する。そして、放射温度計１００で求められた発光輝度Ｉb（Ｔm）の信号を取得すると、ステップＳ２に進む。ステップＳ２に進むと、発光輝度取得部３０１は、放射温度計１００で求められた発光輝度Ｉb（Ｔm）をＲＡＭに記憶させる。
【００９０】
次に、ステップＳ３において、熱電対温度取得部３０２は、１２個の熱電対２００ａ〜２００ｌで測定された温度Ｔijの信号を取得するまで待機する。そして、１２個の熱電対２００ａ〜２００ｌで測定された温度Ｔijの信号を取得すると、ステップＳ４に進む。ステップＳ４に進むと、熱電対温度取得部３０２は、１２個の熱電対２００ａ〜２００ｌで測定された温度ＴijをＲＡＭに記憶させる。このとき熱電対温度取得部３０２は、どの熱電対２００ａ〜２００ｌが測定した温度であるのかを識別できるようにして、その温度をＲＡＭに記憶させる。
【００９１】
次に、ステップＳ５において、第１の発光輝度算出部３０８は、熱電対温度取得部３０２により取得された温度Ｔijに基づいて、各ゾーンＡ〜Ｌから発光される外乱光輝度Ｉb（Ｔij）を、（３）式を用いて算出する。
【００９２】
次に、ステップＳ６において、ゾーン単位迷光雑音輝度計算部３１３は、ゾーンＡ〜Ｌを識別するための変数ｉｊを「１」に設定する。尚、ここでは、変数ｉｊとして「１」〜「１２」が設定されると、夫々ゾーンＡ〜Ｌが指定されるようにしている。
次に、ステップＳ７において、ゾーン単位迷光雑音輝度計算部３１３は、変数ｉｊで指定されるゾーンのゾーン内迷光雑音パラメータを、パラメータ記憶部３０７から読み出す。
次に、ステップＳ８において、ゾーン単位迷光雑音輝度計算部３１３は、変数ｉｊで指定されるゾーンから発光される外乱光輝度Ｉb（Ｔij）を、ステップＳ５で第１の発光輝度算出部３０８により算出された外乱光輝度Ｉb（Ｔij）の中から取得する。そして、ゾーン単位迷光雑音輝度計算部３１３は、ステップＳ７で読み出したゾーン内迷光雑音パラメータと、第１の発光輝度算出部３０８から取得した外乱光輝度Ｉb（Ｔij）とを乗算して（（６）式を参照）、計算対象のゾーンから発光される光に基づく迷光雑音輝度（ゾーン毎の迷光雑音輝度）を算出する。
【００９３】
次に、ステップＳ９において、ゾーン単位迷光雑音輝度計算部３１３は、変数ｉｊが「１２」であるか否かを判定する。この判定の結果、変数ｉｊが「１２」でない場合には、全てのゾーンＡ〜Ｌについて迷光雑音輝度を算出していないので、ステップＳ１０に進み、変数ｉｊに「１」を加算する。そして、次のゾーンに対してステップＳ７〜Ｓ９の処理を行う。
【００９４】
一方、変数ｉｊが「１２」である場合には、全てのゾーンＡ〜Ｌについて迷光雑音輝度を算出したと判定し、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１に進むと、加算部３１４は、ステップＳ８で算出された「各ゾーンＡ〜Ｌの迷光雑音輝度」（ゾーン毎の迷光雑音輝度）を加算して、全てのゾーンＡ〜Ｌにおける迷光雑音輝度（全ゾーン迷光雑音輝度）を計算する（（７）式を参照）。
【００９５】
次に、ステップＳ１２において、第２の発光輝度算出部３０９は、熱電対２００ａ、２００ｄ、２００ｅ、２００ｈ〜２００ｌの温度の平均値を、ゾーンＡ〜Ｌ以外の「天井面１２ａの領域」の温度Ｔoとして算出する。そして、第２の発光輝度算出部３０９は、ゾーンＡ〜Ｌ以外の「天井面１２ａの領域」から発光された光に基づく外乱光輝度Ｉo（Ｔo）を、（８）式を用いて算出する。
【００９６】
次に、ステップＳ１３において、第３の発光輝度算出部３１０は、パラメータ記憶部３０７に記憶されたゾーン外迷光雑音パラメータを読み出す（（５）式を参照）。そして、第３の発光輝度算出部３１０は、読み出したゾーン外迷光雑音パラメータと、ステップＳ１２で算出された「ゾーンＡ〜Ｌ以外の「天井面１２ａの領域」から発光された光に基づく外乱光輝度Ｉo（Ｔo）」とを乗算して、「ゾーンＡ〜Ｌ以外の「天井面１２ａの領域」から発光された光に基づく迷光雑音輝度」（ゾーン外迷光雑音輝度）を算出する。これにより、（９）式が算出される。
【００９７】
次に、ステップＳ１４において、第３の発光輝度算出部３１０は、放射率記憶部３０４に記憶された「スラブ２１の放射率εs」を読み出す。
次に、ステップＳ１５において、第３の発光輝度算出部３１０は、ステップＳ１１で算出された全ゾーン迷光雑音輝度（（１０）式の右辺第２項）と、ステップＳ１３で算出されたゾーン外迷光雑音輝度（（１０）式の右辺第３項））と、ステップＳ１４で読み出された「スラブ２１の放射率εs」と、ステップＳ２で記憶された「放射温度計１００で求められた発光輝度Ｉb（Ｔm）」とを、（１０）式（又は（１１）式）に代入して、スラブ２１自体より発せられる自発光輝度εsＩb（Ｔs）を算出する。
【００９８】
次に、ステップＳ１６において、表面温度算出部３１１は、ステップＳ１５で算出された「スラブ２１自体より発せられる自発光輝度εsＩb（Ｔs）」と、ステップＳ１４で読み出された「スラブ２１の放射率εs」とを、（１２）式に代入して、スラブ２１の被測定領域の表面温度（パラメータ修正用スラブ表面温度）Ｔsを絶対温度で算出する。
次に、ステップＳ１７において、表面温度算出部３１１は、ステップＳ１６で算出された「スラブ２１の被測定領域の表面温度（パラメータ修正用スラブ表面温度）Ｔs」を、数値シミュレーション装置６００に出力する。尚、このステップＳ１７で算出された「スラブ２１の被測定領域の表面温度（パラメータ修正用スラブ表面温度）Ｔs」を、測温計算装置５００が備える表示装置（例えば液晶ディスプレイ）に表示して、ユーザに報知するようにしてもよい。
【００９９】
ここで、本実施形態では、表面温度が、７００［℃］以上、好ましくは９００［℃］以上となっているスラブ２１からの光を、放射温度計１００で検出するようにしている。このようにするのは、本願発明者らによって得られた次の知見を理由とするものである。
【０１００】
前述したように、加熱炉１０による加熱によって表面が酸化したスラブ２１の放射率εsは概ね０．８５で一定となるという知見を得た。しかしながら、この放射率εsは、完全に一定の値を有するというものではなく、ある程度バラつくものであり、この放射率εsの真の値を知ることはできない。そして、本願発明者らは、この放射率εsが０．８５±０．０２程度バラつくという知見を得た。
【０１０１】
そこで、本願発明者らは、放射率の変動による測温誤差を計算によって調査した。まず、放射率を０．８５と仮定し、次に、実際の放射率が０．８３あるいは０．８７であったときに生じる測温誤差を、プランクの黒体放射理論式に基づき計算した。なお、この計算においては、天井面１２ａの温度分布は１２００［℃］で均一であるとした。図１０は、スラブ２１の表面温度の算出値と真値との差（すなわち、測温誤差）を絶対値で表したものと、スラブ２１の表面温度の真値との関係の一例を示す図である。
【０１０２】
図１０において、グラフ９１は、実際の放射率εsが０．８７であったときの、スラブ２１の表面温度Ｔsの算出値と真値との誤差を示すグラフであり、グラフ９２は、実際の放射率εsが０．８３であったときの、表面温度Ｔsの算出値と真値との誤差を示すグラフである。これらのグラフ９１、９２から明らかなように、スラブの表面温度が７００［℃］以上であれば、放射率εsがバラつくことにより生じる「スラブ２１の表面温度の算出値と真値との誤差」を２０［℃］以下にすることができ、実用上十分な精度で、スラブ２１の表面温度Ｔsを算出することができる。更に、スラブの表面温度が９００［℃］以上であれば、放射率εsがバラつくことにより生じる「スラブ２１の表面温度の算出値と真値との誤差」を１０［℃］以下にすることができ、より高い精度で、スラブ２１の表面温度Ｔsを算出することができる。
【０１０３】
以上のような理由から、本実施形態では、表面温度が、７００［℃］以上、好ましくは９００［℃］以上となっているスラブ２１からの光を、放射温度計１００が検出するようにしている。前述したように、本実施形態の加熱炉１０では、予熱帯１２の出口側（加熱帯１３側）にあるスラブ２１の表面温度は、９００［℃］前後となっている。したがって、図１に示すようにして放射温度計１００を設ければ、表面温度が、７００［℃］以上（好ましくは９００［℃］以上）となっているスラブ２１からの光を、放射温度計１００が検出することができる。尚、本実施形態では、放射温度計１００が検出する表面温度の範囲を、７００［℃］以上（好ましくは９００［℃］以上）、１１００［℃］以下としている。
【０１０４】
次に、図１１のフローチャートを参照しながら、数値シミュレーション装置６００における処理動作の一例を説明する。
まず、ステップＳ２１において、計算パラメータ修正部８２１は、測温計算装置５００から、パラメータ修正用スラブ表面温度Ｔsを受信したか否かを判定する。この判定の結果、パラメータ修正用スラブ表面温度Ｔsを受信していない場合には、総括熱吸収率φCGを修正しないので、ステップＳ２２を省略して、後述するステップＳ２３に進む。
【０１０５】
一方、パラメータ修正用スラブ表面温度Ｔsを受信した場合には、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２に進むと、計算パラメータ修正部８２１は、前述したようにして、総括熱吸収率φCGを修正する。
次に、ステップＳ２３において、数値シミュレーション部８２２は、（１３）式の計算を行って、鋼材熱流束ｑを算出し、導出した鋼材熱流束ｑを境界条件として熱伝導方程式を解いて、スラブシミュレーション温度（スラブ２１の現時刻及び加熱終了時の温度）を求める。
【０１０６】
次に、ステップＳ２４において、炉温設定部８２３は、ステップＳ２３で求められたスラブシミュレーション温度に基づいて、加熱炉１０の設定温度を求め、求めた加熱炉１０の設定温度を、バーナー制御装置４００に送信する。そして、ステップＳ２５に進んで、その他の処理が行われた後、図１１のフローチャートによる処理を終了する。
【０１０７】
次に、図１２のフローチャートを参照しながら、バーナー制御装置４００における処理動作の一例を説明する。
まず、ステップＳ３１において、燃焼制御部８２４は、数値シミュレーション装置６００（炉温設定部８２３）から、加熱炉１０の設定温度を受信したか否かを判定する。この判定の結果、加熱炉１０の設定温度を受信していない場合には、ステップＳ３２を省略して、ステップＳ３３に進み、その他の処理が行われた後、図１２のフローチャートによる処理を終了する。
【０１０８】
一方、加熱炉１０の設定温度を受信した場合には、ステップＳ３２に進む。ステップＳ３２に進むと、燃焼制御部８２４は、加熱炉１０の設定温度に合わせて、軸流バーナー１５、ルーフバーナー１６、及びサイドバーナー１７の少なくとも何れか１つの燃焼量を制御して、加熱炉１０の燃焼制御を行う。そして、ステップＳ３３に進んで、その他の処理が行われた後、図１２のフローチャートによる処理を終了する。
【０１０９】
以上のように本実施形態では、バーナー火炎や燃焼ガスに基づく迷光雑音輝度を実用上無視しえる程度に低減すると共に、予熱帯１２の天井面１２ａからの外乱光に基づく迷光雑音輝度の影響を見積もって、スラブ２１自体より発せられる自発光輝度εsＩb（Ｔs）を求め、求めた自発光輝度εsＩb（Ｔs）に基づいて、スラブ２１の表面温度（パラメータ修正用スラブ表面温度）Ｔsを算出する。そして、数値シミュレーションモデル（熱伝導方程式）における計算パラメータ（総括熱吸収率φCG）を、算出したスラブ２１の表面温度（パラメータ修正用スラブ表面温度）Ｔsを用いて修正する。
【０１１０】
したがって、信頼性の高い「スラブ２１の表面温度（パラメータ修正用スラブ表面温度）Ｔs」を用いて総括熱吸収率φCGを修正することができる。よって、数値シミュレーションを行って算出（予測）する「スラブシミュレーション温度（スラブ２１の現時刻及び加熱終了時の温度）」の精度を、従来よりも向上させることができる。したがって、無駄な加熱を行うことによる燃焼消費を抑制することができると共に、加熱炉１０における加熱時間（在炉時間）を短縮することができる。更に、加熱炉１０における加熱工程の後工程である圧延工程における圧延条件の設定精度を向上させることができ、圧延工程における操業を安定して行うことができる。よって、圧延鋼板の歩留まりが低下してしまうことを抑制でき、圧延鋼板の生産性を向上させることができる。
【０１１１】
また、本実施形態では、放射温度計１００に入光される迷光雑音の７０［％］程度に寄与している領域（熱電対２００の温度測定対象領域２１０）については、温度が均一であると見なせるゾーン毎に迷光雑音輝度を求めて、出来るだけ正確に迷光雑音輝度を求める。一方、それ以外の領域については、経験上妥当な範囲で適当に（大まかに）温度を設定して迷光雑音を求める。このようにすることによって、予熱帯１２の天井面１２ａ全体に熱電対２００を配置しなくても、スラブ２１の表面温度を、実用上十分な精度で求めることができる。また、ゾーン毎に迷光雑音輝度を求めるので、測温計算装置５００における計算負荷をより一層軽減することができる。
【０１１２】
また、本実施形態では、温度測定中心点２１ａから、放射温度計１００の方向に広がる天頂角θが４５［°］の仮想の円錐４１があると見なした場合の、その仮想の円錐４１の内部の領域内に、「熱電対２００の温度測定対象領域２１０」が存在するように、１２個の熱電対２００ａ〜２００ｌを、加熱帯１３の天井面１３ａに概ね格子状に点在させるようにした。したがって、放射温度計１００に入光される迷光雑音の７０［％］程度に寄与している領域の温度分布を正確に求めることができる。よって、スラブ２１の被測定領域の表面温度Ｔsを、従来よりも高精度に且つ大きな計算負荷をかけることなく容易に求めることができる。
【０１１３】
また、本実施形態では、スラブ２１の表面温度を測定する前に（オフラインで）、スラブ２１の放射率εsと、波長が３．９［μｍ］の光の二方向性反射率ρ´´（θ）とを得るようにした。そして、波長が３．９［μｍ］の光の二方向性反射率ρ´´（θ）については、スラブ２１の放射率εsが一定値となるという知見を利用して、相対値ではなく、実際の値で得るようにした。したがって、スラブ２１の放射率εs、及び二方向性反射率ρ´´（θ）を可及的に正確な値とすることができる。よって、スラブ２１の表面温度の算出精度をより向上させることができる。
【０１１４】
また、本実施形態では、表面温度が、７００［℃］以上、好ましくは９００［℃］以上となっているスラブ２１からの光を、放射温度計１００を検出するようにした。したがって、放射率εsがバラつくことにより生じる測温誤差を、より低減することができる。よって、スラブ２１の表面温度の算出精度をより向上させることができる。
【０１１５】
尚、本実施形態では、バーナー１５〜１７による燃焼量を自動的に変更（制御）するようにしたが、オペレータの変更指示に基づいて、バーナー１５〜１７による燃焼量を変更（制御）するようにしてもよい。
また、本実施形態では、軸流バーナー１５、ルーフバーナー１６、及びサイドバーナー１７による燃焼量を変更（制御）するようにしたが、燃焼量を変更（制御）する対象は、これらのバーナー１５〜１７に限定されるものではない。
【０１１６】
また、本実施形態では、温度制御システムの適用対象の一例として、多帯式ウォーキングビーム式連続加熱炉１０を例に挙げて説明した。しかしながら、本実施形態の温度制御システムの適用対象は、多帯式ウォーキングビーム式連続加熱炉１０に限定されない。例えば、真空炉やラジアントチューブ炉等、加熱されている被測定物体が存在する炉であれば、ガス焚き加熱炉以外にも本実施形態の温度制御システムを適用することができる。ガス焚き加熱炉でない真空炉やラジアントチューブ炉に本実施形態の温度制御システムを適用した場合、「バーナー火炎や燃焼ガスに基づく迷光雑音輝度」の影響は無視できるほど小さい（又は存在しない）。したがって、ガス焚き加熱炉でない真空炉やラジアントチューブ炉等に本実施形態の温度制御システムを適用する場合には、３．９［μｍ］以外の波長を放射温度計１００が検出するようにしてもよい。
【０１１７】
また、本実施形態では、予熱帯１２の天井面１２ａに熱電対２００を取り付けるようにしたが、予熱帯１２の天井面１２ａの温度を直接的又は間接的に測定することができれば、必ずしもこのようにしなくてもよい。例えば、予熱帯１２の天井に熱電対を埋め込むようにしてもよい。また、温度を測定するための手段として、必ずしも熱電対を用いる必要はない。
【０１１８】
また、本実施形態のように、仮想の円錐４１の内部に入るように、１２個の熱電対２００ａ〜２００ｌを、予熱帯１２の天井面１２ａに概ね格子状に点在させるようにすれば（熱電対２００の温度測定対象領域２１０を設定するようにすれば）、熱電対２００を広範囲に設置する等の大掛かりな作業を行わずに、実用上十分な精度で、スラブ２１の被測定領域の表面温度Ｔsを求めることができ好ましい。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、スラブ２１の被測定領域の表面温度Ｔsの算出精度をより一層向上させる必要がある場合には、（１）の右辺の値を０．７よりも大きくする必要がある。この場合には、天頂角θが４５［°］よりも大きな円錐の内部に入るように、加熱帯１３の天井面１３ａに熱電対２００を点在させるようにすることができる。
【０１１９】
また、本実施形態では、ゾーンＡ〜Ｌの境界を、熱電対２００ａ〜２００ｌの中間位置としたが、必ずしもこのようにする必要はない。
更に、本実施形態では、ゾーンＡ〜Ｌの中心（重心）に熱電対２００ａ〜２００ｌが設置されるようにしたが、必ずしもこのようにする必要はない。このようにした場合、熱電対２００ａ〜２００ｌの温度を外挿したり、熱電対２００ａ〜２００ｌの温度に基づいて補間を行って必要な位置の温度を求めたりする等して、ゾーンＡ〜Ｌの代表点（例えば中心位置又は重心位置）の温度を求めるようにしてもよい。
【０１２０】
また、本実施形態のように、ゾーンＡ〜Ｌの形状を矩形とすれば、ゾーンＡ〜Ｌの面積Ａijの計算が簡便になるが、ゾーンＡ〜Ｌの形状は、矩形に限定されず、矩形以外の多角形、円形、扇形等とすることができる。
また、本実施形態では、熱電対２００を１［ｍ］間隔で規則的に設置するようにしたが、炉壁温度に分布が見られる位置に熱電対２００を設置していれば、必ずしも熱電対２００を規則的に設置する必要はない。例えば、温度分布の差が大きい領域については、熱電対２００の設置間隔を短くし、温度分布の差が小さい領域については、熱電対２００の設置間隔を長くすることができる。更に、熱電対２００の数、ゾーンＡ〜Ｌの数は、「１２」に限定されるものではない。
【０１２１】
また、本実施形態では、仮想の円錐４１の頂点を、温度測定中心点２１ａとしたが、仮想の円錐４１の頂点を、スラブ２１の被測定領域内の任意の点、又はスラブ２１の被測定領域そのものとしてもよい。
【０１２２】
また、本実施形態のように、ゾーンＡ〜Ｌ以外の天井面１３ａの領域については、熱電対２００ａ、２００ｄ、２００ｅ、２００ｈ〜２００ｌの温度の平均値を、ゾーンＡ〜Ｌ以外の「天井面１２ａの領域」の温度Ｔoとして用いて、迷光雑音を一括して算出するようにすれば、加熱帯１３の天井面１３ａ全体に熱電対２００を配置しなくても、スラブ２１の表面温度を、実用上十分な精度で求めることができ、好ましい。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、加熱帯１３の天井面１３ａ全体を、「熱電対２００の温度測定対象領域２１０」として定義し、加熱帯１３の天井面１３ａ全体に熱電対２００を点在させてもよい。また、加熱炉１０の操業条件によって、仮想の円錐４１の内部以外にも、迷光雑音の要因となる領域がある場合には、仮想の円錐４１の内部だけでなく、その迷光雑音の要因となる領域にも熱電対２００の温度測定対象領域２１０を定義してもよい。
【０１２３】
また、本実施形態のように、表面温度が、７００［℃］以上、好ましくは９００［℃］以上となっているスラブ２１からの光を、放射温度計１００を検出するようにすれば、スラブ２１の表面温度の算出精度をより向上させることができるので好ましい。しかしながら、スラブ２１の表面温度は、必ずしも、７００［℃］以上でなくてもよい。
【０１２４】
また、本実施形態では、放射温度計１００を用いて、自発光輝度を求める場合を例に挙げて説明したが、発光輝度を求めることができれば、必ずしも放射温度計を用いなくてもよい。例えば、分光輝度計を用いることができる。
また、本実施形態では、１２個の熱電対２００ａ〜２００ｌの設置位置として、熱電対２００ａ〜２００ｌが属するゾーンＡ〜Ｌの位置を記憶するようにしたが、孔１２ｂの中心を原点とするｘｙ座標を、１２個の熱電対２００ａ〜２００ｌの設置位置として記憶してもよい。
【０１２５】
また、本実施形態では、放射温度計１００で発光輝度を求めるようにしたが、必ずしもこのようにする必要はなく、測温計算装置５００が、放射温度計１００で求められた温度から、プランクの法則に基づいて、発光輝度を算出するようにしてもよい。このようにした場合には、発光輝度測定手段が測温計算装置５００内に設けられることになる。
また、本実施形態では、サイドバーナー１７を、スラブ２１よりも下側に設けた場合を例に挙げて説明したが、サイドバーナー１７を、スラブ２１よりも上側に設けてもよい。
【０１２６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。前述した第１の実施形態では、放射温度計１００と、複数の熱電対２００との組みを、予熱帯１２に１組み設け、１つの被測定領域における表面温度（パラメータ修正用スラブ表面温度）Ｔsを求める場合について説明した。これに対し、本実施形態では、放射温度計と、１２個の熱電対との組みを、予熱帯１２と加熱帯１３とに夫々１組みずつ設け、情報処理装置において、スラブ２１の略同一の領域におけるパラメータ修正用スラブ表面温度Ｔsを２回求めるようにする。そして、パラメータ修正用スラブ表面温度Ｔsが求められる度に、スラブ２１の表面温度に関連する計算パラメータ（総括熱吸収率φCG）を修正する。このように前述した第１の実施形態と、本実施形態とは、放射温度計と、１２個の熱電対との組み数及び設置箇所と、測温計算装置５００及び数値シミュレーション装置６００の機能の一部とが主として異なる。従って、本実施形態の説明において、前述した第１の実施形態と同一の部分については、例えば、図１〜図１２に付した符号と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１２７】
図１３は、本実施形態の温度制御システムの適用対象の一例である多帯式ウォーキングビーム式連続加熱炉の概略構成の一例を示す図である。尚、図１３は、加熱炉１０を側方から見た図である。
図１３に示すように、本実施形態の温度制御システムは、放射温度計１００、１１０と、複数の熱電対２００（図２を参照）と、測温計算装置５０１と、数値シミュレーション装置６０１と、バーナー制御装置４００とを備えて構成される。尚、本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、図２に示したようにして、予熱帯１２の天井面１２ａに熱電対２００が取り付けられているようにしている。更に、本実施形態では、加熱帯１３の天井面１３ａにも、図２に示したようにして、熱電対２００が取り付けられているようにしている。すなわち、本実施形態では、各放射温度計１００、１１０に対して、図２に示したような１２個の熱電対２００ａ〜２００ｌが夫々設けられている。したがって、図１３には、熱電対２００が現れない。
【０１２８】
第１の実施形態で説明したように、放射温度計１００は、予熱帯１２の上方から、予熱帯１２の天井面１２ａの一部に形成された孔１２ｂを通して、予熱帯１２内を搬送されるスラブ２１の表面を望む位置に設置されている。
放射温度計１１０は、第１の実施形態で説明した放射温度計１００と同じ構成を有している。放射温度計１１０は、加熱帯１３の上方から、加熱帯１３の天井面１３ａの一部に形成された孔１３ｂを通して、加熱帯１３内を搬送されるスラブ２１の表面を望む位置に設置されている。
【０１２９】
また、第１の実施形態で説明したように、放射温度計１００、１１０の入光面１００ａ、１１０ａの中心１００ｂ、１１０ｂと正対する位置にある点２１ａ１、２１ａ２から、放射温度計１００、１１０の方向に広がる天頂角θが４５［°］の仮想の円錐があると見なした場合に、その仮想の円錐の内部に入るように、１２個の熱電対２００ａ〜２００ｉが、予熱帯１２の天井面１２ａに取り付けられるようにしている。
【０１３０】
本実施形態では、ウォーキングビームは、スラブ２１の表面における略同一の領域が、２つの放射温度計１００、１１０における入光面１００ａ、１１０ａの中心１００ｂ、１１０ｂと正対するように、スラブ２１を搬送させるようにする。例えば、図１３において、スラブ２１表面上の点２１ａ１を、放射温度計１００における入光面１００ａの中心１００ｂと正対させる場合には、その点２１ａ１と略同じ位置が、放射温度計１１０における入光面１１０ａの中心１１０ｂと正対するように、ウォーキングビームの動作を制御する。
【０１３１】
測温計算装置５０１は、このようなウォーキングビームの動作を示す搬送動作情報を予め取得して記憶しておく。そして、測温計算装置５０１は、スラブ２１の搬送が開始することを示す情報を搬送装置から入力した後、記憶しておいた搬送動作情報に従う所定のタイミングになると、そのタイミングで測定された発光輝度を取得する。これにより、スラブ２１の表面における略同一の領域に対して放射温度計１００、１１０が測定した発光輝度が得られる。また、測温計算装置５０１は、そのタイミングで熱電対２００が測定した温度を取得する。
【０１３２】
次に、測温計算装置５０１は、取得した発光輝度と温度とを用いて、前述した第１の実施形態と同様にして、スラブ２１の略同一の被測定領域における表面温度（パラメータ修正用スラブ表面温度）Ｔs［Ｋ］を２回算出する。
そして、数値シミュレーション装置６０１は、測温計算装置５０１でパラメータ修正用スラブ表面温度Ｔsが算出される度に、前述した第１の実施形態と同様にして、総括熱吸収率φCGを修正する。そして、数値シミュレーション装置６０１は、修正した総括熱吸収率φCGを適用した熱伝導方程式による数値シミュレーションを行って、スラブシミュレーション温度（スラブ２１の現時刻及び加熱終了時の温度）を計算し、計算した結果に基づいて加熱炉１０の設定温度を求める。
【０１３３】
以上のように本実施形態では、パラメータ修正用スラブ表面温度Ｔsを、予熱帯１２と加熱帯１３とで２回算出し、パラメータ修正用スラブ表面温度Ｔsが算出される度に総括熱吸収率φCGを修正するようにした。したがって、前述した第１の実施形態で説明した効果に加えて、総括熱吸収率φCGの精度をより向上させることができる。
【０１３４】
尚、本実施形態では、放射温度計と、１２個の熱電対との組みを、予熱帯１２と加熱帯１３とに設けるようにしたが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、予熱帯１２と加熱帯１３とに加え、均熱帯１４にも、放射温度計と、１２個の熱電対との組みを設けるようにしてもよい。また、加熱帯１３と均熱帯１４、又は予熱帯１２と均熱帯１４に、放射温度計と、１２個の熱電対との組みを設けるようにしてもよい。更に、予熱帯１２と加熱帯１３の間や、加熱帯１３と均熱帯１４の間に、放射温度計と、１２個の熱電対との組みを設けるようにしてもよい。
また、本実施形態においても、第１の実施形態で説明した種々の変形例を採ることができる。
【０１３５】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。前述した第１の実施形態では、１つの帯（予熱帯１２）に、放射温度計１００と、複数の熱電対２００との組みを、１組み設け、１つのパラメータ修正用スラブ表面温度Ｔsを求める場合について説明した。これに対し本実施形態では、放射温度計と、１２個の熱電対との組みを、スラブ２１の長手方向（加熱炉１０の幅方向）に２組み設け、２つのパラメータ修正用スラブ表面温度Ｔsを求めるようにする。このように前述した第１の実施形態と、本実施形態とは、放射温度計と、１２個の熱電対との組みの設置位置と、測温計算装置５００及び数値シミュレーション装置６００の機能の一部とが主として異なる。従って、本実施形態の説明において、前述した第１の実施形態と同一の部分については、例えば、図１〜図１２に付した符号と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１３６】
図１４は、本実施形態の温度制御システムの適用対象の一例である多帯式ウォーキングビーム式連続加熱炉の概略構成の一例を示す図である。尚、図１４は、加熱炉１０の非燃焼帯１１側から予熱帯１２を見た図である。また、図１４では、多帯式ウォーキングビーム式連続加熱炉のうち、予熱帯１２の一部分のみを示している。その他の部分の構成は、図１に示したものと同じである。
【０１３７】
図１４に示すように、本実施形態の温度制御システムは、放射温度計１２０、１３０と、複数の熱電対２００（図２を参照）と、測温計算装置５０２と、数値シミュレーション装置６０２と、バーナー制御装置４００とを備えて構成される。尚、本実施形態では、各放射温度計１２０、１３０に対して、図２に示したような１２個の熱電対２００ａ〜２００ｌが夫々設けられている。また、本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、図２に示したようにして、予熱帯１２の天井面１２ａに熱電対２００が取り付けられているようにしている。したがって、図１４には、熱電対２００が現れない。
【０１３８】
放射温度計１２０、１３０は、夫々、第１の実施形態で説明した放射温度計１００と同じ構成を有している。放射温度計１２０、１３０は、スラブ２１の長手方向（搬送方向に対して垂直方向）に並べられている。放射温度計１２０、１３０は、夫々、予熱帯１２の上方から、予熱帯１２の天井面１２ａの一部に形成された孔１２ｂ１〜１２ｂ２を通して、予熱帯１２内を搬送されるスラブ２１の表面を望む位置に設置されている。
【０１３９】
また、本実施形態でも、第１の実施形態で説明したように、放射温度計１２０、１３０の入光面１２０ａ、１３０ａの中心１２０ｂ、１２０ｂと正対する位置にある点２１ａ３、２１ａ４から、放射温度計１２０、１３０の方向に広がる天頂角θが４５［°］の仮想の円錐があると見なした場合に、その仮想の円錐の内部に入るように、１２個の熱電対２００が、予熱帯１２の天井面１２ａに２組取り付けられるようにしている。
【０１４０】
測温計算装置５０２は、２つの放射温度計１２０、１３０で略同じタイミングで測定された発光輝度と、熱電対２００で測定された温度とを取得する。そして、取得した発光輝度と温度とを用いて、前述した第１の実施形態と同様にして、２つの被測定領域の表面温度（パラメータ修正用スラブ表面温度）Ｔs1、Ｔs2［Ｋ］を算出する。尚、パラメータ修正用スラブ表面温度Ｔs1は、放射温度計１２０の測定値を用いて得られた温度であり、スラブ２１の先端側の表面温度を表すものである。また、パラメータ修正用スラブ表面温度Ｔs2は、放射温度計１３０の測定値を用いて得られた温度であり、スラブ２１の尾端側の表面温度を表すものである。
【０１４１】
数値シミュレーション装置６０２は、測温計算装置５０２で算出された２つのパラメータ修正用スラブ表面温度Ｔs1、Ｔs2を用いて、総括熱吸収率φCGを修正する。そして、数値シミュレーション装置６０２は、修正した総括熱吸収率φCGを適用した熱伝導方程式による数値シミュレーションを行って、加熱炉１０の抽出口における「先端側のスラブシミュレーション温度」と、「尾端側のスラブシミュレーション温度」とを計算し、計算した結果に応じて、加熱炉１０の設定温度を求める。
【０１４２】
以上のように本実施形態では、スラブ２１の先端側及び尾端側における略同時刻のパラメータ修正用スラブ表面温度Ｔs1、Ｔs2を算出し、算出したパラメータ修正用スラブ表面温度Ｔs1、Ｔs2を用いて、総括熱吸収率φCGを修正するようにした。したがって、前述した第１の実施形態で説明した効果に加え、スラブ２１の先端側及び尾端側におけるパラメータ修正用スラブ表面温度Ｔs1、Ｔs2を、加熱炉１０の設定温度に反映させることができる。これにより、スラブ２１の先端側及び尾端側の燃焼量を独立して制御することをより適切に行うことが可能になり、スラブ２１の長手方向における表面温度の偏差をより小さくすることができる。
【０１４３】
尚、本実施形態では、放射温度計と、１２個の熱電対との組みを、スラブ２１の長手方向に２組み設けた場合を例に挙げて説明したが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、放射温度計と、１２個の熱電対との組みを、スラブ２１の幅方向（搬送方向）に２組設けるようにしてもよい。また、放射温度計と、熱電対２００との組数は、２つに限定されない。また、第２の実施形態と第３の実施形態とを組み合わせるようにしてもよい。
更に、本実施形態においても、前述した第１及び第２の実施形態で説明した種々の変形例を採ることができる。
【０１４４】
図１５は、以上の第１〜第３の実施形態で説明したようにして総括熱吸収率φCGを修正して加熱炉１０の燃焼制御を行った場合と、総括熱吸収率φCGを修正せずに加熱炉１０の燃焼制御を行った場合の操業結果の比較例を示す図である。
尚、図１５において、抽出温度誤差は、スラブ２１に埋め込まれた熱電対の「加熱終了時間における温度」と、前述したようにして数値シミュレーション装置６０１〜６０２で計算された「加熱終了予定時間におけるスラブシミュレーション温度」との差を示すものである。
【０１４５】
図１５から明らかなように、前述したようにして総括熱吸収率φCGを修正して加熱炉１０の燃焼制御を行うと、在炉時間、燃料原単位、能率、歩留落ちの何れもが改善されることが分かる。特に、第２の実施形態のように、総括熱吸収率φCGを２回修正すると、より一層高い効果が得られることが分かる。
【０１４６】
また、在炉時間、燃料原単位、及び能率の点では、第３の実施形態と第１の実施形態とは同様の結果が得られた。しかしながら、第３の実施形態では、先端側と尾端側との夫々のスラブシミュレーション温度1、Ｔst2を精度良く求めることができるので、スラブ２１の先端部と尾端部の夫々のサーマルランダウン量の予測精度を高めることができ、予測したサーマルランダウン量を補償する加速圧延を適切に実施することが可能になるため、第１の実施形態よりも歩留落ちを改善することができた。
【０１４７】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。前述した第１〜第３の実施形態では、スラブ２１の温度に関連する計算パラメータとして、総括熱吸収率φCGを修正する場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、鋼材熱流束ｑが、炉内のガスの温度（又はその分布）と、炉壁温度（又はその分布）と、炉内のガスの放射とを考慮した形態係数で評価される場合について説明する。このように本実施形態と、前述した第１〜第３の実施形態とでは、鋼材熱流束ｑの算出方法だけが異なる。したがって、前述した第１〜第３の実施形態と同一の部分についての説明を省略する。
【０１４８】
前述したように、本実施形態では、鋼材熱流束ｑを形態係数で評価するようにしている。このような場合、数値シミュレーション部８２２は、前述した（１３）式の代わりに、以下の（１４）式を用いて、鋼材熱流束ｑを算出する。
【０１４９】
【数１１】
2008275463.tif 000013
【０１５０】
ｑ：鋼材熱流束［Ｗ／ｍ2］
Ｆs→w、Ｆs→g：形態係数（添え字ｓはスラブ表面、添え字ｗは炉壁面、ｇは炉内のガスを表す）
κ：放射吸収係数
σ：シュテファンボルツマン定数［Ｗ／（ｍ2・Ｋ4）］
Ｔw：炉壁の温度［Ｋ］
Ｔg：炉内のガスの温度［Ｋ］
Ｔst：スラブ表面温度［Ｋ］
尚、炉内のガスの温度Ｔgは、例えば、既存熱電対７００で測定された炉壁の温度を、経験的に求められている演算式に代入することにより決定することができる。
【０１５１】
また、計算パラメータ修正部８２１は、測温計算装置５００〜５０２から、パラメータ修正用スラブ表面温度Ｔsが送信されると、そのパラメータ修正用スラブ表面温度Ｔsを、（１４）式のスラブ表面温度Ｔstに代入する。更に、放射温度計１００の測定領域における鋼材熱流束ｑと、予熱帯１２の炉壁の温度Ｔwと、予熱帯１２内のガスの温度Ｔgと、シュテファンボルツマン定数σとを（１４）式に代入する。これにより、放射吸収係数κが算出される。この算出値が、放射吸収係数κの修正値となる。ただし、放射吸収係数κを修正する方法は、このようなものに限定されない。
【０１５２】
以上のように、鋼材熱流束ｑを形態係数で評価する場合には、スラブ２１の温度に関連する計算パラメータとして、放射吸収係数κを用いることにより、第１〜第３の実施形態で説明したのと同様の効果を得ることができる。
尚、数値シミュレーションモデルにおいて、スラブ２１の温度に関連する計算パラメータは、（１３）式に示した総括熱吸収率φCGや、（１４）式に示した放射吸収係数κに限定されるものではない。例えば、Discrete Ordinate法等の放射強度を用いた評価方法でも放射吸収係数が使用されるので、Discrete Ordinate法等の放射強度を用いた評価方法では、この放射吸収係数を修正することになる。
【０１５３】
（第１の変形例）
次に、本発明の実施形態の第１の変形例について説明する。前述した各実施形態では、パラメータ修正用スラブ表面温度Ｔsを求めるために設定するゾーンＡ〜Ｌの数と、熱電対２００の設置数とが同じである場合を例に挙げて説明した（図２を参照）。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。
【０１５４】
本変形例では、熱電対２００の設置数よりも多い数のゾーンを定義する。具体的に説明すると、例えば、図２に示した１２個のゾーンＡ〜Ｌを、熱電対２００の設置位置を共有する４つの矩形のゾーンに更に分割して、総計４８個の矩形状のゾーンを定義する。
【０１５５】
このようにした場合、各ゾーンの代表点（例えば中心点）の温度Ｔijとして、熱電対２００ａ〜２００ｌの温度をそのまま用いると、スラブ２１の表面温度（パラメータ修正用スラブ表面温度）Ｔsの算出精度が低下する。そこで、熱電対２００ａ〜２００ｌの温度をそのまま用いずに、熱電対２００ａ〜２００ｌの温度に基づいて、各ゾーンの代表点の温度Ｔijを計算し、計算した温度Ｔijを用いて、ゾーン毎の迷光雑音輝度を算出する。
【０１５６】
以上のように、温度測定対象領域２１０内に、熱電対２００の設置数よりも多い数のゾーンを定義し、それらゾーン毎に迷光雑音輝度を求めるようにすれば、ゾーン毎の迷光雑音輝度の算出精度をより向上させることが可能になる。
尚、熱電対２００の設置数よりも多い数のゾーンを、温度測定対象領域２１０内に定義していれば、ゾーンの分け方や数は、前述したものに限定されない。
【０１５７】
（第２の変形例）
次に、本発明の実施形態の第２の変形例について説明する。
本変形例では、温度測定対象領域２１０内だけでなく、温度測定対象領域２１０外にもゾーンを定義する。具体的に説明すると、例えば、図２に示した温度測定対象領域２１０内に定義されているゾーンＡ〜Ｌのうち、外側にあるゾーンＡ、Ｄ、Ｅ、Ｈ〜Ｌと隣接する位置に、ゾーンＡ〜Ｌと同じ大きさの矩形状の１２個のゾーンを更に定義する。
【０１５８】
このようにした場合、温度測定対象領域２１０内に定義されているゾーンＡ〜Ｌの代表点（例えば中心点）の温度Ｔijについては、熱電対２００ａ〜２００ｌの温度をそのまま用いることができる。これに対し、温度測定対象領域２１０外に定義されているゾーンの代表点（例えば中心点）の温度Ｔijについては、熱電対２００ａ〜２００ｌの温度をそのまま用いると、スラブ２１の表面温度（パラメータ修正用スラブ表面温度）Ｔsの算出精度が低下する。そこで、温度測定対象領域２１０外に定義されているゾーンについては、熱電対２００ａ〜２００ｌの温度に基づいて、各ゾーンの代表点の温度Ｔijを計算し、計算した温度Ｔijを用いて、ゾーン毎の迷光雑音輝度を算出する。
【０１５９】
尚、この他に、ゾーンＡ〜Ｌを設定せずに、熱電対２００や既存熱電対７００の測定温度に基づいて、迷光雑音の発生原因となる炉壁の温度分布を求め、求めた温度分布を用いて、迷光雑音の発生原因となる炉壁全体における積分計算を行って、迷光雑音輝度を算出するようにしてもよい。
【０１６０】
以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体、又はかかるプログラムを伝送する伝送媒体も本発明の実施形態として適用することができる。また、上記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体などのプログラムプロダクトも本発明の実施の形態として適用することができる。上記のプログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。
また、前述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】本発明の第１の実施形態を示し、多帯式ウォーキングビーム式連続加熱炉の概略構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態を示し、加熱帯に取り付けられている熱電対の様子の概略を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態を示し、１２個の熱電対が取り付けられる範囲の一例を説明する図である。
【図４】本発明の第１の実施形態を示し、波長が３．９［μｍ］の光の入射角（天頂角）と、その光の二方向性反射率の相対値との関係の一例を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態を示し、測温計算装置の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施形態を示し、パラメータ記憶部の記憶内容の一例を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態を示し、パラメータ修正用スラブ表面温度と、熱電対で計測したスラブの表面温度との関係の一例を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施形態を示し、数値シミュレーション装置及びバーナー制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図９】本発明の第１の実施形態を示し、測温計算装置における処理動作の一例を説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の第１の実施形態を示し、スラブの表面温度の算出値と真値との差を絶対値で表したものと、スラブの表面温度の真値との関係の一例を示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態を示し、数値シミュレーション装置における処理動作の一例を説明するフローチャートである。
【図１２】本発明の第１の実施形態を示し、バーナー制御装置における処理動作の一例を説明するフローチャートである。
【図１３】本発明の第２の実施形態を示し、多帯式ウォーキングビーム式連続加熱炉の概略構成の一例を示す図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態を示し、多帯式ウォーキングビーム式連続加熱炉の概略構成の一例を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態を示し、総括熱吸収率を修正して加熱炉の燃焼制御を行った場合と、総括熱吸収率を修正せずに加熱炉の燃焼制御を行った場合の操業結果の比較例を示す図である。
【符号の説明】
【０１６２】
１０  加熱炉
１１  非燃焼帯
１２  予熱帯
１２ａ  天井面
１２ｂ  天井面に形成された孔
１２ｃ  天井面の任意の点
１３  加熱帯
１３ａ  天井面
１３ｂ  天井面に形成された孔
１４  均熱帯
１５  軸流バーナー
１６  ルーフバーナー
１７  サイドバーナー
２１  スラブ
２１ａ  温度測定中心点
４１  仮想の円錐
９１  実際の放射率が０．８７であったときの、スラブの表面温度の算出値と真値との誤差を示すグラフ
９２  実際の放射率が０．８３であったときの、スラブの表面温度の算出値と真値との誤差を示すグラフ
１００、１１０、１２０、１３０  放射温度計
１００ａ、１１０ａ、１２０ａ、１３０ａ  放射温度計の入光面
１００ｂ、１１０ｂ、１２０ｂ、１３０ｂ  放射温度計の入光面の中心
２００  熱電対
３０１  発光輝度取得部
３０２  熱電対温度取得部
３０３  熱電対位置記憶部
３０４  放射率記憶部
３０５  二方向性反射率導出部
３０６  パラメータ算出部
３０７  パラメータ記憶部
３０８  第１の発光輝度算出部
３０９  第２の発光輝度算出部
３１０  第３の発光輝度算出部
３１１  表面温度算出部
３１２  表面温度表示部
４００  バーナー制御装置
５００〜５０２  測温計算装置
６００〜６０２  数値シミュレーション装置
７００  既存熱電対
８２１  計算パラメータ修正部
８２２  数値シミュレーション部
８２３  炉温設定部
８２４  燃焼制御部
θ  仮想の円錐の天頂角
φCG  総括熱吸収率
κ  放射吸収係数
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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