(57)【要約】【課題】清浄水を用いる必要が無く、不純物を含む安価な工業用水を用いることができる鋼材の表面温度測定方法及びその装置を提供する。【解決手段】表面温度測定装置１００は、被測温鋼材Ｓ表面と対向する位置に配置された放射温度計１と、被測温鋼材Ｓと放射温度計１との間に光導波路としての水柱Ｗを形成するための水柱形成手段２と、放射温度計１で検出する放射光Ｌの波長帯域に対する前記水の透過率を測定する透過率測定手段３と、透過率測定手段３で測定した透過率を用いて放射温度計１の出力値を補正することにより測温値を算出する演算手段４とを備える。透過率測定手段３は、光源３４と、放射温度計１の検出波長帯域と同等に設定された検出波長帯域を有する光検出器３５とを具備し、光源３４から放出された放射光を前記水を介して光検出器３５で受光することにより透過率を測定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測温鋼材と放射温度計との間に光導波路としての水柱を形成し、当該水柱を介して被測温鋼材表面からの放射光を前記放射温度計で検出することにより、被測温鋼材の表面温度を測定する方法であって、
前記水柱を形成するために供給する水として、不純物を含む水を用い、
前記放射温度計で検出する放射光の波長帯域に対する前記水柱を形成するために供給される不純物を含む水の透過率を、光源から放出された放射光を前記不純物を含む水を介して前記放射温度計の検出波長帯域と同等に設定された検出波長帯域を有する光検出器で受光することにより実際に測定し、当該透過率を用いて前記放射温度計の出力値を補正することにより測温値を算出することを特徴とする鋼材の表面温度測定方法。
【請求項２】
前記放射温度計は、波長０．６５〜０．８５μｍの光を検出することを特徴とする請求項１に記載の鋼材の表面温度測定方法。
【請求項３】
被測温鋼材表面と対向する位置に配置された放射温度計と、被測温鋼材と前記放射温度計との間に光導波路としての水柱を形成するための水柱形成手段とを備え、前記水柱を介して被測温鋼材表面からの放射光を前記放射温度計で検出することにより、被測温鋼材の表面温度を測定する装置であって、
前記水柱形成手段に不純物を含む水を供給するための経路に配置され、前記放射温度計で検出する放射光の波長帯域に対する前記不純物を含む水の透過率を実際に測定する透過率測定手段と、
前記透過率測定手段で測定した透過率を用いて前記放射温度計の出力値を補正することにより測温値を算出する演算手段とを更に備え、
前記透過率測定手段は、光源と、前記放射温度計の検出波長帯域と同等に設定された検出波長帯域を有する光検出器とを具備し、前記光源から放出された放射光を前記不純物を含む水を介して前記光検出器で受光することにより透過率を測定することを特徴とする鋼材の表面温度測定装置。
【請求項４】
被測温鋼材表面と対向する位置に配置された放射温度計と、被測温鋼材と前記放射温度計との間に光導波路としての水柱を形成するための水柱形成手段とを備え、前記水柱を介して被測温鋼材表面からの放射光を前記放射温度計で検出することにより、被測温鋼材の表面温度を測定する装置であって、
前記水柱形成手段に不純物を含む水を供給するための経路から分岐された他の経路に配置され、前記放射温度計で検出する放射光の波長帯域に対する前記不純物を含む水の透過率を実際に測定する透過率測定手段と、
前記透過率測定手段で測定した透過率を用いて前記放射温度計の出力値を補正することにより測温値を算出する演算手段とを更に備え、
前記透過率測定手段は、光源と、前記放射温度計の検出波長帯域と同等に設定された検出波長帯域を有する光検出器とを具備し、前記光源から放出された放射光を前記不純物を含む水を介して前記光検出器で受光することにより透過率を測定することを特徴とする鋼材の表面温度測定装置。
【請求項５】
前記放射温度計は、波長０．６５〜０．８５μｍの光を検出することを特徴とする請求項３又は４に記載の鋼材の表面温度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延工程や連続鋳造工程等の鋼材の製造工程における鋼材の表面温度測定方法及びその装置に関し、特に、冷却工程における鋼材の表面温度を測定するのに好適な表面温度測定方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱延鋼板や厚鋼板の製造工程においては、鋼鈑の表面温度を管理することが重要である。ここで、鋼板の表面温度を放射測温する際に、放射温度計の測定視野内に水や蒸気等が存在すると測温値が大きく変動することから、鋼板からの放射光の光路を安定的に確保する技術が不可欠とされている。一般的には、エアパージなどによって光路を確保する対策が施されているものの、多量の冷却水が存在する環境下では効果に乏しいという問題がある。
【０００３】
そこで、測定対象である鋼板と放射温度計との間に清浄水柱を形成して、鋼板表面からの放射エネルギーを放射温度計で測定する一方、清浄水柱の高さ（長さ）を超音波距離計で測定し、予め設定された単位長さ当たりの清浄水柱の透過率と清浄水柱の長さ測定値とを用いて清浄水柱における放射エネルギー吸収分の補正係数を求め、当該補正係数により前記放射エネルギーの測定値を補正することで鋼板の表面温度を測定する方法が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。斯かる方法によれば、清浄水柱が光導波路の役割を果たすため、多量の冷却水が存在する環境下においても放射光の光路を安定的に確保することができるという利点を有する。
【特許文献１】特公平３−６９９７４号公報
【特許文献２】特開平８−２９５９５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１又は特許文献２に記載の従来技術には、以下のような問題点がある。すなわち、不純物を含まない純水や不純物の少ない水道水などの清浄水が必要となるため、清浄水の消費によるランニングコストが某大となるという問題がある。
【０００５】
図５は、工業用水を用いて長さ２００ｍｍの水柱を形成し、８００℃に一定制御した鋼板の表面温度を前記水柱及び石英ガラスを介して放射測温した結果を示すグラフである。図５に示すグラフにおいて、横軸は測温開始からの経過時間を、縦軸は測温値をそれぞれ示す。図５に示すように、水柱の長さを一定（２００ｍｍ）としても、測温値は一定とならない。この理由は、工業用水は不純物や気泡を含むため、当該不純物や気泡によって水柱を伝搬する放射光が散乱・吸収されると共に、当該不純物や気泡の密度・大きさ等に応じて検出される放射光量が大きく異なるためだと考えられる。換言すれば、工業用水を用いて水柱を形成する場合には、不純物や気泡の影響により水柱における放射光の透過率が一定とならず時々刻々と変化するため、予め設定した単位長さ当たりの水柱の透過率と水柱の長さ測定値とから透過率（水柱全長の透過率）を算出しようとしても、正確な透過率を算出することができず、放射エネルギーの測定値を適切に補正できない（これにより測温値は一定とならない）。従って、上記特許文献１又は特許文献２に記載の従来技術においては、斯かる透過率の変動（水柱長の変動以外の要因（不純物や気泡）に基づく透過率の変動）を抑制するべく、清浄水柱を用いる必要があり、これにより前述のように清浄水の消費によるランニングコストが某大となるという問題が生じる。
【０００６】
また、清浄水を用いたとしても、昇温したり、或いは、配管経路内で伝搬される過程において、当該清浄水に気泡が含まれる場合がある。この場合、清浄水柱の長さと清浄水柱の透過率との関係が、清浄水に含まれる気泡の密度や大きさによって変動するため、清浄水柱における放射エネルギー吸収分の補正に誤差を生じるという問題もある。
【０００７】
さらに、清浄水柱の長さを測定するための装置を測定対象の近傍に配置する必要があるため保守性が悪いという問題もある。
【０００８】
本発明は、斯かる従来技術の問題を解決するべくなされたものであり、純水や水道水などの清浄水を用いる必要が無く、安価で簡便なフィルタを通しただけの不純物を含む安価な水（例えば、工業用水）を用いることができると共に、水中に含まれる気泡や不純物の影響を受け難い鋼材の表面温度測定方法及びその装置を提供することを第１の課題とする。また、水柱の長さを測定する必要のない表面温度測定方法及びその装置を提供することを第２の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記第１の課題を解決するべく、本発明は、請求項１に記載の如く、被測温鋼材と放射温度計との間に光導波路としての水柱を形成し、当該水柱を介して被測温鋼材表面からの放射光を前記放射温度計で検出することにより、被測温鋼材の表面温度を測定する方法であって、前記水柱を形成するために供給する水として、不純物を含む水を用い、前記放射温度計で検出する放射光の波長帯域に対する前記水柱を形成するために供給される不純物を含む水の透過率を、光源から放出された放射光を前記不純物を含む水を介して前記放射温度計の検出波長帯域と同等に設定された検出波長帯域を有する光検出器で受光することにより実際に測定し、当該透過率を用いて前記放射温度計の出力値を補正することにより測温値を算出することを特徴とする鋼材の表面温度測定方法を提供するものである。
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、放射温度計で検出する放射光の波長帯域に対する前記水柱を形成するために供給される不純物を含む水の透過率を実際に測定し、当該透過率を用いて前記放射温度計の出力値を補正することにより測温値を算出する構成であるため、水柱に含まれる不純物や気泡によって透過率が変動したとしても、当該変動した透過率を実測して補正することになり、精度の良い測温値を得ることが可能である。従って、水柱を形成するために不純物を含まない純水や不純物の少ない水道水などの清浄水を用いる必要が無く、不純物を含む安価な水（例えば、工業用水）を用いることができると共に、水中の気泡の影響を受け難いという利点を有する。熱延鋼板や厚鋼板を製造する製造プラントには、設備の冷却や鋼板の冷却制御のために用いる工業用水、生活用水として用いる水道水、精密計器の冷却のために用いる純水などが供給されているが、これら各水の単価は大きく異なり、水道水や純水などの清浄水の単価に対し、工業用水の単価はその１／３〜１／１０程度である。請求項１に係る発明によれば、上記のように工業用水を用いることができるため、ランニングコストを大幅に低減することが可能である。なお、請求項１に係る発明における「水柱を形成するために供給される不純物を含む水の透過率を測定」の語句は、透過率測定後に水柱を実際に形成することになる不純物を含む水の透過率を測定すること、及び、水柱を形成するために供給される不純物を含む水の一部を分岐して透過率を測定すること（この場合には透過率を測定した水自体は水柱を形成しないことになる）の両方を含む概念として使用している。
【００１１】
また、前記第１の課題及び第２の課題の双方を解決するには、請求項２に記載の如く、前記放射温度計は、波長０．６５〜０．８５μｍの光を検出するように構成することが好ましい。
【００１２】
本発明が適用され得る熱延鋼板製造ライン等の冷却帯において、熱延鋼板のパスライン変動（圧延ロールへの板噛み込み時、板抜け時を除く）が３０ｍｍ以上となることは稀である。換言すれば、水柱の長さの変動が３０ｍｍ以上となることは稀であると言える。ここで、図６は、測定対象温度が５００℃以上の場合に使用されるシリコン検出器を用いた一般的な放射温度計（検出波長０．６５〜１．２μｍ）と、水柱の長さ変動による水の透過率変動に基づく測温値の変動が十分小さくなる波長帯域（水の透過率が大きくなる波長帯域）を検出波長として選択した放射温度計（測定対象温度５００℃以上、シリコン検出器使用、検出波長０．６５〜０．８５μｍ）とをそれぞれ使用し、水柱（清浄水）の長さを変動させて水の透過率を測定した結果を示すグラフである。図６に示すように、検出波長０．６５〜１．２μｍの放射温度計の場合、水柱の長さが２００ｍｍから３０ｍｍだけ長くなると、水の透過率は０．０６から０．０４程度に変動する。斯かる透過率の変動を温度に換算すれば±１１℃の大きな測温値変動が生じることになる。一方、検出波長０．６５〜０．８５μｍの放射温度計の場合、水柱の長さが２００ｍｍから３０ｍｍだけ長くなると、水の透過率は０．５５から０．５１程度に変動する。斯かる透過率の変動を温度に換算すれば±２．５℃程度の測温値変動しか生じないことになる。
【００１３】
請求項２に係る発明によれば、放射温度計が波長０．６５〜０．８５μｍの光を検出するように構成されるため、水柱の長さの変動に起因した透過率の変動、ひいては測温値変動（測温値誤差に通じる）を抑制することができる。従って、従来のように水柱の長さの変動に基づく透過率の変動を補正するべく水柱の長さを逐次測定する必要が無いという利点を有する。
【００１４】
また、前記第１の課題を解決するべく、本発明は、請求項３に記載の如く、被測温鋼材表面と対向する位置に配置された放射温度計と、被測温鋼材と前記放射温度計との間に光導波路としての水柱を形成するための水柱形成手段とを備え、前記水柱を介して被測温鋼材表面からの放射光を前記放射温度計で検出することにより、被測温鋼材の表面温度を測定する装置であって、前記水柱形成手段に不純物を含む水を供給するための経路に配置され、前記放射温度計で検出する放射光の波長帯域に対する前記不純物を含む水の透過率を実際に測定する透過率測定手段と、前記透過率測定手段で測定した透過率を用いて前記放射温度計の出力値を補正することにより測温値を算出する演算手段とを更に備え、前記透過率測定手段は、光源と、前記放射温度計の検出波長帯域と同等に設定された検出波長帯域を有する光検出器とを具備し、前記光源から放出された放射光を前記不純物を含む水を介して前記光検出器で受光することにより透過率を測定することを特徴とする鋼材の表面温度測定装置としても提供される。
【００１５】
請求項３に係る発明によれば、透過率測定手段によって、放射温度計で検出する放射光の波長帯域に対する水柱形成手段に供給される不純物を含む水の透過率を実際に測定し、演算手段によって、前記測定した透過率を用いて放射温度計の出力値を補正することにより測温値を算出する構成であるため、水柱に含まれる不純物や気泡によって透過率が変動したとしても、当該変動した透過率を実測して補正することになり、精度の良い測温値を得ることが可能である。従って、水柱を形成するために清浄水を用いる必要が無く、不純物を含む水（工業用水等）を用いることができると共に、水中の気泡の影響を受け難いという利点を有する。また、請求項３に係る発明によれば、透過率測定手段が水柱形成手段に不純物を含む水を供給するための経路に配置される。換言すれば、透過率測定手段を前段に、水柱形成手段を後段にして、両者が直列に配置されることになる。従って、透過率測定手段では、透過率測定後に水柱を実際に形成することになる水の透過率が測定される。このように、請求項３に係る発明によれば、水柱を実際に形成する水の透過率を測定し、当該透過率を用いて放射温度計の出力値が補正されるため、精度の良い測温値を算出することが可能である。
【００１６】
なお、好ましくは、前記水柱形成手段に不純物を含む水を供給するための経路であって且つ前記透過率測定手段の前段に配置され、不純物を含む水中に含まれる気泡を脱気するための脱気槽を更に備えるように構成される。
【００１７】
経路内を伝搬する水中に大きな寸法を有する気泡が局部的に含まれるような場合を想定すれば、透過率測定手段によって測定するタイミングと、水柱を形成するタイミング（放射温度計で測温するタイミング）とで、前記気泡の含有状態が異なることにより、透過率測定手段で測定した透過率と、実際に水柱を形成する水の透過率とに誤差が生じ、当該透過率の誤差に起因した測温誤差が生じてしまう恐れがある。上記の好ましい構成によれば、透過率測定手段によって透過率が測定される水に含まれる気泡が、前段に配置された脱気槽によってある程度除去される（透過率に大きな影響を与える局部的に含まれる大きな寸法の気泡は除去されることが期待できる）と共に、除去された後に後段に配置された水柱形成手段に供給されるため、上記のような問題を回避することができ、ひいては、より一層精度の良い測温値を算出することが可能である。
【００１８】
あるいは、前記第１の課題を解決するべく、本発明は、請求項４に記載の如く、被測温鋼材表面と対向する位置に配置された放射温度計と、被測温鋼材と前記放射温度計との間に光導波路としての水柱を形成するための水柱形成手段とを備え、前記水柱を介して被測温鋼材表面からの放射光を前記放射温度計で検出することにより、被測温鋼材の表面温度を測定する装置であって、前記水柱形成手段に不純物を含む水を供給するための経路から分岐された他の経路に配置され、前記放射温度計で検出する放射光の波長帯域に対する前記不純物を含む水の透過率を実際に測定する透過率測定手段と、前記透過率測定手段で測定した透過率を用いて前記放射温度計の出力値を補正することにより測温値を算出する演算手段とを更に備え、前記透過率測定手段は、光源と、前記放射温度計の検出波長帯域と同等に設定された検出波長帯域を有する光検出器とを具備し、前記光源から放出された放射光を前記不純物を含む水を介して前記光検出器で受光することにより透過率を測定することを特徴とする鋼材の表面温度測定装置としても提供される。
【００１９】
請求項４に係る発明によれば、透過率測定手段によって、放射温度計で検出する放射光の波長帯域に対する水柱形成手段に供給される不純物を含む水の透過率を実際に測定し、演算手段によって、前記測定した透過率を用いて放射温度計の出力値を補正することにより測温値を算出する構成であるため、水柱に含まれる不純物や気泡によって透過率が変動したとしても、当該変動した透過率を実測して補正することになり、精度の良い測温値を得ることが可能である。従って、水柱を形成するために清浄水を用いる必要が無く、不純物を含む水（工業用水等）を用いることができると共に、水中の気泡の影響を受け難いという利点を有する。なお、請求項４に係る発明では、透過率測定手段が水柱形成手段に不純物を含む水を供給するための経路から分岐された他の経路に配置される。換言すれば、透過率測定手段と水柱形成手段とが並列に配置されることになる。従って、透過率測定手段で透過率を測定する水と、水柱形成手段によって形成される水柱の水とは、物理的に全く同一のものとはならない。しかしながら、両者は、分岐前は共に同じ経路を辿る水であり、水中に含まれる不純物や気泡の密度・大きさ等は略同等であると考えられる。このように、請求項５に係る発明によれば、水柱を実際に形成する水と略同等の性質を有する水の透過率を実際に測定し、当該透過率を用いて放射温度計の出力値が補正されるため、精度の良い測温値を算出することが可能である。
【００２０】
なお、好ましくは、前記水柱形成手段に不純物を含む水を供給するための経路であって且つ前記他の経路への分岐点よりも前段に配置され、不純物を含む水中に含まれる気泡を脱気するための脱気槽を更に備えるように構成される。斯かる好ましい構成によれば、透過率測定手段によって透過率が測定される水に含まれる気泡が、他の経路への分岐点よりも前段に（従って、透過率測定手段の前段に）配置された脱気槽によってある程度除去されることになる（透過率に大きな影響を与える局部的に含まれる大きな寸法の気泡は除去されることが期待できる）。一方、前記脱気槽によって、水柱を実際に形成する水に含まれる気泡も同等に除去されることになる。従って、気泡の含有状態が異なることに起因して、透過率測定手段で測定した透過率と、実際に水柱を形成する水の透過率とに誤差が生じ、ひいては測温誤差が生じてしまう恐れを回避することができ、より一層精度の良い測温値を算出することが可能である。
【００２１】
好ましくは、さらに前記第２の課題を解決するべく、本発明は、請求項５に記載の如く、前記放射温度計が波長０．６５〜０．８５μｍの光を検出するように構成される。
【００２２】
請求項５に係る発明によれば、放射温度計が波長０．６５〜０．８５μｍの光を検出するように構成されるため、従来のように水柱の長さの変動に基づく透過率の変動を補正するべく水柱の長さを逐次測定する必要が無いという利点を有する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、放射温度計で検出する放射光の波長帯域に対する前記水柱を形成するために供給される水の透過率を実際に測定し、当該透過率を用いて前記放射温度計の出力値を補正することにより測温値を算出する構成であるため、水柱に含まれる不純物や気泡によって透過率が変動したとしても、当該変動した透過率を実測して補正することになり、精度の良い測温値を得ることが可能である。従って、水柱を形成するために不純物を含まない純水や不純物の少ない水道水などの清浄水を用いる必要が無く、不純物を含む安価な水（例えば、工業用水）を用いることができると共に、水中の気泡の影響を受け難いという利点を有する。従って、安価なランニングコストで被測温鋼材の温度制御が可能になり、ひいては製造コストの低減を図ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について、熱延鋼板製造ラインの冷却帯において表面温度を測定する場合を例に挙げて説明する。
【００２５】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る表面温度測定装置の概略構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る表面温度測定装置１００は、熱延鋼板Ｓ表面と対向する位置に配置された放射温度計１と、熱延鋼板Ｓと放射温度計１との間に光導波路としての水柱Ｗを形成するための水柱形成手段である水柱ノズル２とを備えている。また、表面温度測定装置１００は、水柱ノズル２に水を供給するための経路に配置され（より具体的には、供給経路を構成する配管Ｐに、後述する透過率測定セル３１が介挿される）、放射温度計１で検出する放射光Ｌの波長帯域に対する前記水の透過率を測定する透過率測定装置３と、透過率測定装置３で測定した透過率を用いて放射温度計１の出力値（放射温度計１で検出した放射光の光量に応じた出力値）を補正することにより測温値を算出する演算装置４とを備えている。さらに、表面温度測定装置１００は、水柱ノズル２に水を供給するための経路であって且つ透過率測定装置３の前段に配置され（より具体的には、透過率測定装置３の前段において、供給経路を構成する配管Ｐに介挿され）、水中に含まれる気泡を脱気するための脱気槽５を備えている。
【００２６】
放射温度計１は、その視野中心が水柱Ｗの略中央部と一致するように設置されており、その周囲は、防水断熱構造のチャンバ（図示せず）で覆われている。放射温度計１の検出波長帯域は、被測温鋼材（本実施形態では熱延鋼板Ｓ）の想定される表面温度に基づいて、波長選択フィルタ等を適宜配置することにより設定すればよいが、本実施形態では、好ましい態様として、波長０．６５〜０．８５μｍの光を検出するように設定されている。このように、本実施形態に係る放射温度計１は、波長０．６５〜０．８５μｍの光を検出するように構成されているため、水柱Ｗの長さの変動に起因した透過率の変動、ひいては測温値変動（測温値誤差に通じる）を抑制することが可能である。従って、従来のように水柱Ｗの長さの変動に基づく透過率の変動を補正するべく水柱Ｗの長さを逐次測定する必要が無いという利点を有する。
【００２７】
水柱ノズル２の放射温度計１側の側面、すなわち、水柱ノズル２の下部面には、放射温度計１の検出波長帯域の光を十分に透過すると共に、光によって変質しない材料（例えば、検出波長帯域が０．５〜１．０μｍの範囲内であれば石英ガラスが好適に用いられる）から形成された光学窓２１が取り付けられており、熱延鋼板Ｓ表面からの放射光Ｌは、前記光学窓２１を介して、放射温度計１に検出される。なお、水柱ノズル２は、供給された水を噴出し水柱Ｗを形成し得る限りにおいて、公知の種々の構成を採用可能であるため、その具体的な構成については説明を省略する。
【００２８】
透過率測定装置３は、水柱ノズル２に水を供給するための経路に配置された透過率測定セル３１と、透過率測定セル３１の両端面に内部を密閉するように取り付けられた光学窓３２、３３と、光学窓３２に対向する位置に取り付けられた光源３４と、光学窓３３に対向する位置に取り付けられた光検出器３５とを備えている。また、後述するように、本実施形態に係る演算装置４においては、光検出器３５の出力値（光検出器３５で検出した放射光の光量に応じた出力値）に基づいて透過率を演算しているため、当該演算装置４も透過率測定装置３の一部を構成することになる。以上の構成を有する透過率測定装置３において、光源３４から放出された放射光は、透過率測定セル３１内の水を介して光検出器３５で受光されることになる。ここで、透過率測定セル３１内の水の透過率に応じて、光検出器３５の受光量ひいては出力値が増減するため、当該出力値に基づき水の透過率を測定することが可能である。
【００２９】
透過率測定セル３１の両端近傍の側面には、それぞれ内部を密閉するように配管Ｐが取り付けられており、一方の配管Ｐを通じて供給された水は、透過率測定セル３１内に導入された後、他方の配管Ｐに排出されることになる。なお、水柱Ｗを形成する水の透過率として、測定した透過率測定セル３１内の水の透過率をそのまま適用できるという観点からは、透過率測定セル３１の長さを水柱Ｗの長さと同等にすることが好ましい。しかしながら、後述するように、水柱Ｗの長さと透過率測定セル３１の長さとの比を用いて、測定した透過率測定セル３１内の水の透過率を、水柱Ｗを形成する水の透過率に換算できるため、必ずしも両者（水柱Ｗの長さと透過率測定セル３１の長さ）を同等にする必要はない。
【００３０】
光学窓３２、３３は、光検出器３５の検出波長帯域の光を十分に透過すると共に、光によって変質しない材料（例えば、検出波長帯域が０．５〜１．０μｍの範囲内であれば石英ガラスが好適に用いられる）から形成されている。
【００３１】
光源３４としては、安定した放射光を放出できる限りにおいて、種々のものを採用可能であるが、好ましくは、熱延鋼板Ｓの想定される表面温度と同程度の温度の黒体炉や、ハロゲンランプ等が用いられる。
【００３２】
光検出器３５の検出波長帯域は、放射温度計１の検出波長帯域と同等に設定される。これは、水の透過率は波長によって大きく異なるため、光検出器３５の検出波長帯域と放射温度計１の検出波長帯域とが異なると、透過率測定装置３で測定した透過率測定セル３１内の水の透過率と、水柱Ｗを形成する水の透過率とが異なることになり、放射温度計１の出力値の補正に誤差を生じるからである。光検出器３５の検出波長帯域を放射温度計１の検出波長帯域と同等に設定するという観点からは、光学窓３３及び光検出器３５の間に、放射温度計１に配置したのと同じ波長選択性を有する波長選択フィルタ３６を配置することが好ましい。また、同様の理由により、光検出器３５としては、放射温度計１と同等の放射温度計を用いることが好ましい。
【００３３】
脱気漕５としては、比較的大きな寸法の気泡を除去し得る限りにおいて、種々の構成のものを採用することができ、例えば、円筒状の配管上部から水を流入させ、配管下部から流出させる簡易な構造の脱気槽を適用することが可能である。好ましくは、配管内流速を一定にするべく、配管内の所定位置に整流用のメッシュ等を配置すればよい。このような簡易な構造の脱気槽を経た水には、微小径の気泡しか含まれないことになる。より具体的に説明すれば、例えば、半径０．１ｍで、高さ１ｍの円筒状配管の上部から１２リットル／分の流量で水を流入させると、配管内の流速は６．４×１０−３ｍ／秒となり、水の粘度η＝５．６×１０−３（水温５０℃）とすると、原理的には半径１２．８μｍよりも大きな気泡は配管内を上昇することになる。実験的にも、半径１００μｍ以上の気泡は円筒内を上昇し除去できることを確認した。従って、配管下部から流出する水には、半径１００μｍ未満の微小な気泡しか含まれないことになる。このような微小な気泡は、放射温度計１や光検出器３５の検出視野径に比べ十分に小さいものとなる。ここで、放射温度計１や光検出器３５の検出視野径に対して無視できないほどの大きな寸法を有する気泡が水中に局部的に含まれる場合には、透過率測定装置３で測定するタイミングと、水柱Ｗを形成するタイミングとで、気泡の含有状態が異なることにより、透過率測定装置３で測定した透過率と、実際に水柱Ｗを形成する水の透過率とに誤差が生じる恐れがある。本実施形態に係る表面温度測定装置１００によれば、透過率測定装置３によって透過率が測定される水に含まれる気泡が、前段に配置された脱気槽５によってある程度除去される（透過率に大きな影響を与える局部的に含まれる大きな寸法の気泡は除去されることが期待できる）と共に、除去された後に後段に配置された水柱ノズル２に供給されるため、上記のような問題を回避することができる。
【００３４】
演算装置４には、放射温度計１の出力値Ｖ１と、光検出器３５の出力値Ｅ１とが入力される。また、演算装置４には、透過率測定セル３１内に水が導入されていない状態における光検出器３５の出力値Ｅ０と、予め設定した水柱Ｗの長さ（パスラインまでの距離）Ｌ０と、透過率測定セル３１の長さＬ１とが記憶されている。また、放射温度計１の出力値を変数として、これを温度に換算する関数Ｆも予め記憶されている。
【００３５】
演算装置４は、光検出器３５の出力値Ｅ１と、予め記憶された出力値Ｅ０、水柱Ｗの長さＬ０及び透過率測定セル３１の長さＬ１とに基づき、下記の（１）式に従って、水柱Ｗを形成する水の透過率αを算出する。
α＝（Ｌ０／Ｌ１）×（Ｅ１／Ｅ０）×β      ・・・（１）
ただし、βは光学窓の透過率補正係数を意味する。
【００３６】
次に、演算装置４は、放射温度計１の出力値Ｖ１を透過率αで補正し、下記の（２）式に従って、測温値Ｔを算出する。
Ｔ＝Ｆ（Ｖ１／α）        ・・・（２）
【００３７】
なお、透過率αで補正する放射温度計１の出力値Ｖ１としては、透過率αを（１）式に基づいて算出するために光検出器３５の出力値Ｅ１が入力されたタイミングと略同じタイミングで演算装置４に入力された放射温度計１の出力値Ｖ１を用いればよい。ただし、特に、透過率測定セル３１と水柱ノズル２とがかなり離間して配置されている場合には、当該離間距離と水の流速とによって決まる時間遅れを考慮することにより、補正の精度を高めることができる。すなわち、光検出器３５の出力値Ｅ１が入力されたタイミングから前記時間遅れ分だけ遅延したタイミングで演算装置４に入力された放射温度計１の出力値Ｖ１を透過率αで補正すればよい。
【００３８】
以上に説明したように、本実施形態に係る表面温度測定装置１００は、透過率測定装置３によって、放射温度計１で検出する放射光の波長帯域に対する水柱ノズル２に供給される水の透過率を実際に測定し、演算装置４によって、前記測定した透過率を用いて放射温度計１の出力値を補正することにより測温値を算出する構成であるため、水柱Ｗに含まれる不純物や気泡によって透過率が変動したとしても、当該変動した透過率を実測して補正することになり、精度の良い測温値を得ることが可能である。従って、水柱Ｗを形成するために清浄水を用いる必要が無く、不純物を含む工業用水を用いることができると共に、水中の気泡の影響を受け難いという利点を有する。また、透過率測定装置３（透過率測定セル３１）が水柱ノズル２に水を供給するための経路に配置される。換言すれば、透過率測定装置３を前段に、水柱ノズル２を後段にして、両者が直列に配置されることになる。従って、透過率測定装置３では、透過率測定後に水柱Ｗを実際に形成することになる水の透過率が測定される。このように、本実施形態に係る表面温度測定装置３によれば、水柱Ｗを実際に形成する水の透過率を測定し、当該透過率を用いて放射温度計１の出力値が補正されるため、精度の良い測温値を算出することが可能である。
【００３９】
なお、本実施形態では、透過率測定セル３１と脱気槽５とを別体に構成し、両者を離間して配置した形態について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、透過率測定セル３１を脱気槽５の一部に取り付ける形態を採用することも可能である。ただし、脱気槽５によって脱気した水を流出させる側に透過率測定セル３１を配置する必要がある。
【００４０】
また、本実施形態では、演算装置４が透過率測定装置３の一部を構成する形態について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、演算装置４とは別個に光検出器３５の出力値等に基づいて透過率を算出する演算手段を設け、当該演算手段の出力値（透過率）を演算装置４に入力し、当該入力された透過率等に基づいて演算装置４で測温値を算出する構成を採用することも可能である。
【００４１】
＜第２実施形態＞
図２は、本発明の第２実施形態に係る表面温度測定装置の概略構成を示す図である。図２に示すように、本実施形態に係る表面温度測定装置１００Ａも、第１実施形態と同様に、熱延鋼板Ｓ表面と対向する位置に配置された放射温度計１と、熱延鋼板Ｓと放射温度計１との間に光導波路としての水柱Ｗを形成するための水柱形成手段である水柱ノズル２とを備えている。また、第１実施形態と同様に、放射温度計１で検出する放射光Ｌの波長帯域に対する水の透過率を測定する透過率測定装置３Ａを備えているが、その構成が第１実施形態の透過率測定装置３とは異なる。また、第１実施形態と同様の構成を有する脱気槽５Ａを備えているが、透過率測定装置３Ａの構成が異なることに起因して、その配置箇所が第１実施形態に係る脱気槽５とは相違する。さらに、透過率測定装置３Ａで測定した透過率を用いて放射温度計１の出力値（放射温度計１で検出した放射光の光量に応じた出力値）を補正することにより測温値を算出する演算装置（図示せず）を備えている点も第１の実施形態と同様である。
【００４２】
前述のように、放射温度計１、水柱ノズル２及び演算装置（図示せず）については第１実施形態と同様の構成であるので、その詳細な説明は省略し、以下、透過率測定装置３Ａ及び脱気槽５Ａについて、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００４３】
本実施形態に係る透過率測定装置３Ａは、水柱ノズル２に水を供給するための経路から分岐された他の経路に配置されている。より具体的には、水柱ノズル２に水を供給するための経路を構成する配管Ｐ１、Ｐ２から分岐点ＴＰで分岐された配管Ｐ３に、後述するように透過率測定装置３Ａを構成するダミーノズル３１Ａが連結されている。
【００４４】
透過率測定装置３Ａは、配管Ｐ３に連結され、水柱ノズル２と同様に、配管Ｐ３を通じて供給された水を噴出し水柱Ｗ１を形成するためのダミーノズル３１Ａと、ダミーノズル３１Ａの水柱形成方向に向かって熱延鋼板Ｓのパスラインに沿って取り付けられた光学窓３２Ａと、光学窓３２Ａに対向する位置に取り付けられた光源３３Ａと、ダミーノズル３１Ａの水柱形成方向と反対方向に取り付けられた光検出器３４Ａとを備えている。また、本実施形態に係る演算装置（図示せず）においても、光検出器３４Ａの出力値（光検出器３４Ａで検出した放射光の光量に応じた出力値）に基づいて透過率を演算しているため、当該演算装置も透過率測定装置３Ａの一部を構成することになる。なお、透過率を演算するには、演算装置に、水柱Ｗ１が形成されていない状態における光検出器３４Ａの出力値Ｅ０と、予め設定した水柱Ｗの長さＬ０と、水柱Ｗ１の長さＬ１とを記憶しておけばよい。また、放射温度計１の出力値を変数として、これを温度に換算する関数Ｆも予め記憶しておき、第１実施形態と同じ（１）式に従って透過率αを算出すればよい。ただし、本実施形態のように、Ｌ０とＬ１が略同等とみなすことができる場合には、（１）式におけるＬ０／Ｌ１≒１であるため、必ずしもＬ０及びＬ１を記憶しておく必要はない。ダミーノズル３１Ａの水柱形成方向と反対側の側面（ダミーノズル３１Ａの下部面）には、内部を密閉するように光学窓３１１Ａが取り付けられている。以上の構成を有する透過率測定装置３Ａにおいて、光源３３Ａから放出された放射光は、光学窓３２Ａ、ダミーノズル３１Ａによって形成される水柱Ｗ１及び光学窓３１１Ａを介して光検出器３４Ａで受光されることになる。ここで、水柱Ｗ１を形成する水の透過率に応じて、光検出器３４Ａの受光量ひいては出力値が増減するため、当該出力値に基づき水の透過率を測定することが可能である。
【００４５】
なお、光学窓３２Ａ、３１１Ａ、光源３３Ａ、光検出器３４Ａ、及び、光学窓３１１Ａと光検出器３４Ａとの間に配置するのが好ましい波長選択フィルタ３５Ａの具体的構成は、それぞれ第１実施形態における光学窓３２、３３、光源３４、光検出器３５及び波長選択フィルタ３６と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００４６】
本実施形態に係る脱気槽５Ａは、水柱ノズル２に水を供給するための経路であって、他の経路への分岐点よりも前段に配置されている。より具体的には、水柱ノズル２に水を供給する経路（配管Ｐ１、Ｐ２で構成される）であって、他の経路（配管Ｐ３で構成される）への分岐点ＴＰよりも前段にある配管Ｐ１に介挿されている。脱気槽５Ａ自体の具体的構成については、第１実施形態の脱気槽５と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００４７】
以上に説明したように、本実施形態に係る表面温度測定装置１００Ａも、透過率測定装置３Ａによって、放射温度計１で検出する放射光の波長帯域に対する水柱ノズル２に供給される水の透過率を実際に測定し、演算装置によって、前記測定した透過率を用いて放射温度計１の出力値を補正することにより測温値を算出する構成であるため、水柱Ｗに含まれる不純物や気泡によって透過率が変動したとしても、当該変動した透過率を実測して補正することになり、精度の良い測温値を得ることが可能である。従って、水柱Ｗを形成するために清浄水を用いる必要が無く、不純物を含む工業用水を用いることができると共に、水中の気泡の影響を受け難いという利点を有する。なお、本実施形態では、透過率測定装置３Ａが水柱ノズル２に水を供給するための経路から分岐された他の経路に配置される。換言すれば、透過率測定装置３Ａと水柱ノズル２とが並列に配置されることになる。従って、透過率測定装置３Ａで透過率を測定する水と、水柱ノズル２によって形成される水柱Ｗの水とは、物理的に全く同一のものとはならない。しかしながら、両者は、分岐前は共に同じ経路（配管Ｐ１）を辿る水であり、水中に含まれる不純物や気泡の密度・大きさ等は略同等であると考えられる。このように、本実施形態に係る表面温度測定装置３Ａによれば、水柱Ｗを実際に形成する水と略同等の性質を有する水の透過率を実際に測定し、当該透過率を用いて放射温度計の出力値が補正されるため、精度の良い測温値を算出することが可能である。
【００４８】
また、本実施形態に係る表面温度測定装置１００Ａによれば、透過率測定装置３Ａによって透過率が測定される水に含まれる気泡が、他の経路（配管Ｐ３）への分岐点ＴＰよりも前段に（従って、透過率測定装置３Ａの前段に）配置された脱気槽５Ａによってある程度除去（透過率に大きな影響を与える局部的に含まれる大きな寸法の気泡は除去されることが期待できる）されることになる。一方、脱気槽５Ａによって、水柱Ｗを実際に形成する水（配管Ｐ２を流通する水）に含まれる気泡も同等に除去されることになる。従って、気泡の含有状態が異なることに起因して、透過率測定装置３Ａで測定した透過率と、実際に水柱Ｗを形成する水の透過率とに誤差が生じ、ひいては測温誤差が生じてしまう恐れを回避することができ、より一層精度の良い測温値を算出することが可能である。
【００４９】
なお、本実施形態では、演算装置が透過率測定装置３Ａの一部を構成する形態について説明したが、本発明はこれに限るものでない点は、第１実施形態と同様である。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例を示すことにより、本発明の特徴をより一層明らかにする。
【００５１】
＜実施例１＞
第１実施形態で説明した表面温度測定装置（図１参照）と同様の装置構成によって、工業用水を用いて長さ２００ｍｍの水柱を形成し、８００℃に一定制御した鋼板を放射測温するオフライン試験を実施した。図３は、放射測温した結果の一例を示すグラフである。図３に示すグラフにおいて、横軸は測温開始からの経過時間を、縦軸は測温値及び水の透過率をそれぞれ示す。図３に示すように、水柱を形成する水の透過率（図中、○でプロットした）は大きく変動しているが、本発明は、当該変動した透過率を実測して放射温度計の出力値を補正する構成であるため、真温度に近い精度の良い測温値（図中、●でプロットした）を得ることができた。
【００５２】
＜実施例２＞
第１実施形態で説明した表面温度測定装置（図１参照）と同様の装置構成によって、不純物を含む工業用水（８０℃）を用いて長さ２００ｍｍの水柱を形成し、鋼板厚み２ｍｍ、鋼板速度６００〜１１００ｍｍ、鋼板温度６００〜１０００℃の熱延鋼板を被測温対象として放射測温するオンライン試験を実施した。なお、本実施例に係る表面温度測定装置（放射温度計）の設置場所は、精度確認の便宜上、既設の放射温度計（水柱を介さない通常の放射温度計）が設置された冷却水の飛散しない場所（前半冷却バンクと後半冷却バンクの中間地点）とした。熱延鋼板の表面を前記既設の放射温度計によって、裏面を本実施例に係る表面温度測定装置によって、それぞれサンプリング周期０．３秒で測温した。図４は、放射測温した結果の一例を示すグラフである。図４に示すグラフにおいて、横軸は測温開始からの経過時間を、縦軸は測温値をそれぞれ示す。図４に示すように、両者の測温値の差は１０℃以下であった。前述のように、既設の放射温度計は冷却水の飛散しない場所に設置されていることから、その測温精度は比較的良好であると考えて良い。従って、当該既設放射温度計の測温値との差が１０℃以下である本実施例に係る表面温度測定装置の測温精度も良好であると考えることができ、測定視野内に冷却水が飛散したり、水蒸気が存在するような環境下においても十分な精度での測温が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る表面温度測定装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第２実施形態に係る表面温度測定装置の概略構成を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施例１について放射測温した結果の一例を示す。
【図４】図４は、本発明の実施例２について放射測温した結果の一例を示す。
【図５】図５は、工業用水を用いて水柱を形成した場合の従来の放射測温例を示す。
【図６】図６は、水柱の長さと水の透過率との関係を示す。
【符号の説明】
【００５４】
１・・・放射温度計
２・・・水柱ノズル（水柱形成手段）
３，３Ａ・・・透過率測定装置（透過率測定手段）
４・・・演算装置（演算手段）
５，５Ａ・・・脱気槽
Ｓ・・・熱延鋼板（被測温鋼材）
Ｗ・・・水柱
１００，１００Ａ・・・表面温度測定装置
【図１】
2008164626.tif 000003
【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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