CN103889616A - 铸坯的表面温度测量方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的主要目的在于提供一种能够在包含竖直带弯型的连铸机的二次冷却带上高精度且廉价地测量铸坯的多个位置的表面温度的方法。本发明为在连铸机的二次冷却带上测量铸坯的表面温度的表面温度测量方法，该方法包括以下步骤：使光纤(3)的一端侧内置于喷嘴(1)和与该喷嘴相连接的管(2)中，将该喷嘴在支承铸坯的支承辊间设置多个；一边从各喷嘴向铸坯的表面喷出净化用空气，一边在各光纤的一端接收来自铸坯的热辐射光；在框体(4)内使各光纤(3、81)的另一端聚集成束状，由配置在框体内的摄像单元(5)拍摄包含各光纤(81)的另一端的纤芯像的图像；以及根据摄像图像中的各纤芯像的像素浓度，计算铸坯的表面温度。

Description

铸坯的表面温度测量方法和装置
技术领域
本发明涉及一种在连铸机的二次冷却带上测量铸坯的表面温度的方法和装置。特别地，本发明涉及一种能够在包含竖直带弯型的连铸机的二次冷却带上高精度且廉价地测量铸坯的多个位置的表面温度的方法和装置。
背景技术
在钢的连续铸造工序中，通过在铸型内使钢水冷却来生成凝固壳体，将所生成的凝固壳体向下方拉拔来通过二次冷却带进行冷却，使其凝固至中心部为止来制造铸坯。此时，为了将铸坯的表面温度控制为适当的值来抑制铸坯的表面破裂、偏析的产生，以往对连铸机的二次冷却带上的铸坯进行了表面温度测量。
作为在连铸机的二次冷却带上要测量铸坯的表面温度的部位，在铸坯的长度方向(铸造方向)和宽度方向上相分离的位置上存在很多的该部位。另外，为了连续地测量铸坯的表面温度，期望使用如放射温度计那样的非接触式的温度计，但是由二次冷却带喷射的冷却水却成为干扰因素。因此，存在如下问题。
<由于水的吸收而引起的温度测量误差>
由于存在于铸坯至放射温度计之间的光路中的水，而来自要检测的铸坯表面的热辐射光被吸收。由于该吸收，也存在产生温度测量误差或不能进行温度测量的情况。
<由于水滴引起散射而产生的温度测量误差>
由于存在于放射温度计的光路中的水滴(从支承铸坯的支承辊滴下的水、冷却水接触铸坯而蒸发之后凝结形成的雾状的水滴)，使来自要检测的铸坯表面的热辐射光发生散射而衰减。由于该散射，存在产生温度测量误差或不能进行温度测量的情况。另外，在竖直带弯型的连铸机中，连续铸造工序的前半部分是垂直轧制线、即铸坯的测量面为铅直，连续铸造工序的后半部分是水平轧制线、即铸坯的测量面为水平。因此，与温度测量部位相应地，冷却水对温度测量的影响方式不同。
<铸造开始时大量的水侵入喷嘴的担心>
以往，提出了如下一种方法：为了抑制存在于放射温度计的光路中的水、水滴的影响，而从喷嘴向温度测量对象喷出净化用空气。另一方面，在连铸机中，在从铸造开始前至铸造开始后的最初期等流动大量的水。特别是近年来，在连续铸造工序前半部分的垂直轧制线处，所喷射的冷却水大量地下降。因此，有可能水侵入到喷出净化用空气的喷嘴内。如果更具体地进行说明，则如下。作为冷却水的控制，一般在每个被称为区段的区间，根据针对各区段的设定来开启/关闭冷却水的喷射、或调节冷却水的水量。因此，在铸造开始后的最初期，在铸坯的一部分到达某个区段时，向该区段整体喷出固定流量的冷却水。而且，在该区段的下游部分在铸坯还未进入的部分中，冷却水不会喷射到铸坯上而落下。例如，在铸坯从铸型正下方的被称为顶部区域的冷却带的最上游起到达了1/3的区域的情况下，顶部区域的下游侧的剩余2/3的区域对铸坯的冷却没有贡献。在该没有贡献的区域喷射的大量的水有可能侵入到设置于其下方的放射温度计的净化用空气的喷嘴。特别地，近年来，开发出了在连铸机的二次冷却带的最上部使铸坯骤冷的方法等，所喷射的冷却水大量下降的影响前所未有地变大。
<多个点的温度测量所引起的问题>
为了抑制竖直带弯型连铸机中的由Ni钢等构成的铸坯的表面破裂，而需要适当地控制在该连铸机的弯曲部和矫正部处的铸坯的应变速度和表面温度的条件。应变速度由各部的构造(曲率)和铸造速度决定。各部的构造固定、铸造速度由于控制生产率而难以变更。因此，需要适当地控制铸坯在各部处的表面温度。然而，由于存在二次冷却带中的冷却喷雾的恶化、冷却水温、冷却水量等热传递参数的变动、铸坯的成分、宽度方向温度分布、钢水的温度变动、铸型内的流动等很多无法检测的变动因素，因此难以通过冷却模型等求出需要的部位的准确的铸坯的表面温度。因此，在各部分或其附近的高精度的铸坯的表面温度测量是非常有效的方法。
另外，仅在铸坯的一个部位测量表面温度，即使将该测量值反映于冷却模型，也很难以足够的精度求出其它部位的表面温度。原因是因为一个部位的表面温度如上述那样受很多的参数影响，因此即使检测出相同的表面温度，有时铸坯厚度方向的温度分布、凝固壳体的厚度也不同，在这种情况下，位于测量出表面温度的部位的下游的铸坯的表面温度不同。这样，仅在适当的一个部位测量铸坯的表面温度是不充分的，需要在铸造方向的多个部位测量温度。另外，还考虑到当铸坯的钢种、铸造时的拉拔速度变化时为了抑制表面破裂而改变要测量表面温度的铸造方向的最佳位置的情况，从该点出发也期望在铸造方向上对多个部位进行温度测量。
并且，由于在铸坯的宽度方向上存在温度分布，因此也需要针对各部分在宽度方向上测量多个表面温度。关于铸坯的宽度方向，至少需要进行铸坯的两端附近以及中央部的温度测量。例如在对铸坯进行支承的支承辊的轴承存在于从铸坯的宽度方向边缘起相当于铸坯宽度的1/3的位置的情况下，存在仅宽度方向的两个部位的轴承附近处铸坯的表面温度不同的情况。并且，还存在从铸坯的宽度方向边缘起相当于铸坯宽度的1/3～1/4的区域的温度高于周围温度的情况。如果从这一点出发，则需要在宽度方向上进行5～7个部位的温度测量。因而，期望在铸坯的正面和背面针对铸造方向上两个部位、宽度方向上例如六个部位进行温度测量(总计24个部位的温度测量)。如上述那样需要对相分离的位置上的多个点进行温度测量。
为了在多个相分离的位置处测量表面温度，而需要多个的放射温度计，如果包含其设置工作在内则需要高额的初期成本。例如，为了设置12个放射温度计而需要(放射温度计费用+设置工作费用+附带装置费用)×12的高额的初期成本。另外，如果考虑12个放射温度计发生故障的可能性，则需要准备预备的放射温度计，因此需要比在连铸机实际设置的数量更多的放射温度计。
另外，当放射温度计很多时，要花费劳力和时间进行维护，成为营运成本增加的主要原因。放射温度计需要每隔半年至几年左右的固定期间进行精度、正常动作的确认(检查)。为了对放射温度计进行检查，而需要进行将放射温度计从设置部位拆下来在实验室内利用黑体炉和基准放射温度计确认其精度等的作业。期望将检查用的黑体炉的设定温度设为模拟测量对象温度得到的多个点，但是针对多个放射温度计进行该检查作业需要相应的时间，检查成本也增大。另外，很难在短期间的连铸机的保养期间内完成所有放射温度计的检查作业，因此当考虑该点时，估计需要与实际设置的数量大致相同数量的预备的放射温度计，费用更进一步增大。
<使喷嘴靠近铸坯的表面时的问题>
近年来由于连铸机成为竖直带弯型的构造而存在问题。在竖直带弯型连铸机中，在铸造开始前将引锭杆(将多个钢块连结而成的部件)配置在内部，用作铸造开始时的底盖。然后，与铸造开始同时地，引锭杆起到对向下方拉拔铸坯进行引导的作用。在引锭杆引导拉拔时，由夹送辊对引锭杆施加强力的张力。在连铸机的弯曲部处，引锭杆绕着块的连结部的轴弯曲并通过，因此存在该弯曲的部分偏离到远离相邻接的支承辊的外切线(铸坯侧的外切线)的地方的情况。因此，如果空气净化用的喷嘴突出至铸坯表面附近，则有可能引锭杆与喷嘴发生碰撞。如果引锭杆与喷嘴发生碰撞，则喷嘴被支承辊卷入，由此存在喷嘴弯曲而损坏放射温度计、弯曲的喷嘴损伤支承辊并将该损伤转印到铸坯上的情况。这会对铸坯的质量、生产率带来巨大的不良影响。
作为避免引锭杆与喷嘴发生碰撞的对策，考虑设置使喷嘴缩回的移动机构。然而，连铸机内是高温高湿，因此这种移动机构容易发生故障，难以长期稳定地使用。另外，设置实施足以避免发生故障的对策的大规模的移动机构存在空间上很勉强、妨碍连铸机的维护性等的可能性。
鉴于如以上记述的那样的各种问题，例如在专利文献1中提出了如下的板坯的表面温度测量装置：其具备插入有光学纤维(光纤)的第一管和通过第二管覆盖该第一管的后方部分而形成的使冷却水循环的空间(专利文献1的权利要求书一栏)。而且，记载了在第一管的后方与压缩空气源连接、将从后方输送的空气从顶端喷出的内容(专利文献1的第二页左栏第16行～右栏第8行)。另外，记载了在第一管的顶端内部插入导热良好的铜管(专利文献1的第二页左栏第9行～第15行)。还记载了以下内容(专利文献1的第二页左栏第19行～右栏第8行)：仅将第一管的较细的部分插入到连铸机的支承辊的间隙，使冷却水在上述空间循环，由此能够冷却直至第一管的顶端，从而能够保护光学纤维免受高温损坏，通过从第一管的顶端喷出空气，来防止水滴侵入，并且使存在于视野的水蒸气消散来使视野开阔，从而能够将从板坯的表面辐射出的热辐射光可靠地入射到光学纤维的顶端。
然而，专利文献1所记载的装置是仅在铸坯的一个部位测量表面温度的装置，不是对进行前述的多点温度测量所产生的问题进行解决的装置。另外，在完成专利文献1所记载的发明时垂直型、弯曲型的连铸机是主流，由于铸坯的通过轧制线笔直或是固定曲率，因此认为完全没有考虑到空气净化用的喷嘴与引锭杆的碰撞。
另外，在专利文献2中，提出了如下一种连续铸造的冷却控制方法(专利文献2的权利要求1)，其特征在于，在连续铸造设备中的二次冷却带上，通过铸坯宽度方向的温度测量机构检测表面宽度方向温度分布，通过进行控制以使该表面宽度方向温度分布值与目标温度一致的运算装置来利用流量调节机构自动进行冷却水的流量调节，对铸坯温度进行控制。在专利文献2中，完全没有记载温度计自身的结构。将专利文献2所记载的方法设为对象的连铸机是弯曲型，铸坯的矫正位置为在工艺的最后阶段的水平轧制线上在铸造方向上仅一个部位(专利文献2的图1等)。而且，在该矫正位置配置温度计，通过温度测量机构使温度计沿铸坯的宽度方向移动，来测量表面宽度方向温度分布(专利文献2的第二页左下栏第三行～右下栏第八行)。
然而，专利文献2所记载的方法由于设置使温度计在宽度方向上移动的机构，因此与如上述那样设置使喷嘴缩回的移动机构的情况同样地，存在故障、空间上的问题。特别是在竖直带弯型的连铸机中测量铸坯的表面温度的情况下，当在垂直轧制线上设置这种机构时，暴露在包含从铸坯表面剥离掉的大量的氧化皮等异物的冷却水中，因此认为更加妨碍这种机构的稳定运转。
另外，在专利文献3中，提出了一种相机型板坯表面温度计的冷却装置(专利文献3的权利要求1)，该装置设置在轧辊挡板(roller apron)内，使对板坯的表面温度进行测量的相机型板坯表面温度计冷却，该装置的特征在于，在相机型板坯表面温度计的周围设置水冷套，并且在该水冷套的下部设置逐渐扩展的裙板，在上述水冷套内的相机型板坯表面温度计的上方设置有空气吹出装置，该空气吹出装置设置在侧面和下面具有大量的喷射孔的环状的空气吹出管，由安装于上述裙板内裙板的一边的直线状的部件构成，朝向侧方或斜下方形成空气膜。根据该冷却装置，记载了以下内容(专利文献3的第二页左栏第24行～第34行)：将相机型板坯表面温度计均匀地高效地进行冷却，不存在负压，因此还能够抑制来自板坯表面的水蒸气的卷入，从板坯上升过来的水蒸气被去除，能够确保相机型表面温度计的视野，还能够抑制来自板坯的辐射热。
然而，专利文献3所记载的裙板虽然有在以接近水平的轧制线从上向下看的情况下应用的可能性，但是在竖直带弯型连铸机的垂直轧制线、即铸坯的表面接近垂直、空气净化方向接近水平的情况下，在从铸造开始前至铸造开始后的最初期等流动大量的水，裙板附近形成接近淹没的状态。此时，如果是如专利文献3所记载那样的逐渐扩展的较大的裙板，则空气流量的均一性紊乱，导致将水从一部分卷入到裙板内的可能性高。另外，还存在没有设置这样的较大的裙板的空间的情况。
另外，在专利文献4中提出了具有如下特征的连铸机内的铸坯表面温度测量方法(专利文献4的权利要求1)：在使用放射计式温度计测量连铸机内的铸坯的表面温度时，暂时中断向铸坯表面的温度测量对象范围的二次冷却水的喷雾，在抑制了铸坯表面的温度测量对象范围内的二次冷却水产生水蒸气的状态下，用上述放射计式温度计测量铸坯的表面温度。
然而，专利文献4所记载的方法由于在进行温度测量时中断冷却水的喷雾，因此来自铸坯表面的排热量在温度测量时与非测量时有很大不同，在温度测量时铸坯的表面温度有可能变高。该温度测量时与非测量时的温度差根据各种条件而不同。即，温度测量值的代表性被破坏。另外，近年来，开发出了在连铸机的最上部使铸坯骤冷的方法等，在最上部使用的大量的冷却水的一部分落下来那样的场所(接近垂直的轧制线)，如果是暂时中断特定的支承辊间的冷却水的喷雾的程度，则不会完全不存在对温度测量值产生影响的水，有时可测量的条件不协调。
专利文献1：日本特开昭58-90362号公报
专利文献2：日本特开昭54-32130号公报
专利文献3：日本实公平6-12508号公报
专利文献4：日本特开2009-195959号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明是鉴于所述现有技术而完成的，其目的在于提供一种能够在包含竖直带弯型的连铸机的二次冷却带上高精度且廉价地测量铸坯的多个位置的表面温度的方法和装置。
用于解决问题的方案
为了解决上述课题，本发明人潜心研究的结果为，为了降低存在于从铸坯到放射温度计的光路中的水的影响，采用了通过所谓的空气柱温度计、即经由由净化用空气形成的空气柱接收来自铸坯的热辐射光的结构。此时，发现通过将喷出净化用空气的喷嘴(还起到内置接收来自铸坯的热辐射光的光纤的一端侧的功能)的内截面形状设为大致圆形，来使空气的流速分布均一化，并且将其内径设为30mm以下，由此在铸造开始时等水侵入到喷嘴内的可能性降低。但是，还注意到了当喷嘴的内径小于5mm时，光纤的视野与内径的间隙非常小，有可能由于光纤的设置误差、振动、热波动等而产生视野缺口。另外，发现通过设置成在支承铸坯的支承辊间配置上述喷嘴且该喷嘴的顶端位于与该支承辊的中心轴相比距铸坯的表面更远的一侧，能够可靠地避免喷嘴与引锭杆的接触。
另外，发现在多个光纤的一端接收来自铸坯的热辐射光并将多个光纤的另一端聚集成束状，之后由二维或一维的摄像单元(数量少于光纤数量的摄像单元)拍摄该被聚集得到的光纤的另一端的图像，由此能够根据拍摄到的各光纤的另一端的图像的像素浓度，容易且廉价地测量铸坯的多个部位的表面温度。此时，担心由光纤的包覆层传输的热辐射光的光量由于光纤的弯曲等的影响而发生变动，因此发现应该根据热辐射光被稳定传输的纤芯像的像素浓度而不是光纤的另一端的像整体来计算表面温度。
本发明是基于本发明人的上述见解而完成的。
即，本发明提供一种铸坯的表面温度测量方法，在连铸机的二次冷却带上测量铸坯的表面温度，该方法的特征在于，包括以下步骤：使光纤的一端侧以该光纤的光轴与内截面形状为大致圆形的喷嘴的中心轴大致一致的方式内置于上述喷嘴和与该喷嘴相连接的耐热性的管中，将该喷嘴以位于支承铸坯的支承辊间的方式设置多个；一边从各上述喷嘴向铸坯的表面喷出净化用空气，一边在各上述光纤的一端经由由上述净化用空气形成的空气柱接收来自铸坯的热辐射光；在与各上述管相连通的框体内使各上述光纤的另一端聚集成束状，由配置在该框体内的二维或一维的摄像单元拍摄包含被聚集成束状的各上述光纤的另一端的纤芯像的图像；以及根据所拍摄到的上述图像中的各纤芯像的像素浓度，计算铸坯的与该各纤芯像对应的区域的表面温度。
根据本发明，由于通过空气柱来接收来自铸坯的热辐射光，因此能够降低存在于光路中的水的影响。并且，能够容易且廉价地测量铸坯的多个部位的表面温度。因而，根据本发明，能够在包含竖直带弯型的连铸机的二次冷却带上高精度且廉价地测量铸坯的多个位置的表面温度。
在本发明中，优选的是，使用内径为5mm～30mm的喷嘴。
根据所述优选的方式，降低水侵入到喷嘴内的可能性。
在本发明中，优选的是，将喷嘴设置成该喷嘴的顶端位于与支承辊的中心轴相比距铸坯的表面更远的一侧。
根据所述优选的方式，能够可靠地避免喷嘴与引锭杆的接触。
在本发明中，优选的是，如本案申请人已经申请的日本特愿2012-116771号的说明书所记载的那样，调节净化用空气的流量以使接触铸坯表面的部分处的上述空气柱的直径为30mm～40mm。
根据所述优选的方式，通过将空气柱的接触铸坯表面的部分的直径设为30mm～40mm，不会妨碍连铸机中的铸坯的冷却，并且能够降低存在于光路中的水的影响。此外，为了将空气柱的接触铸坯表面的部分的直径设为30mm～40mm，只要根据喷嘴顶端与铸坯的表面之间的距离调节净化用空气的流量即可。
在本发明中，优选的是，在配设有上述支承辊的腔室的外部设置上述框体，使上述喷嘴、上述管以及上述框体的内部成为正压状态。
根据所述优选的方式，能够有效地防止可能成为温度测量误差、故障的原因的水、粉尘侵入到喷嘴、管以及框体的内部，并且能够高效地使该内部冷却。
在本发明中，优选的是，检测由上述摄像单元拍摄到的图像中的各纤芯像的中心像素，根据该各纤芯像内的该中心像素附近的平均像素浓度，计算铸坯的与上述各纤芯像对应的区域的表面温度。
根据所述优选的方式，根据各纤芯像内的中心像素附近的像素来计算表面温度，因此能够更进一步地降低被包覆层传输的热辐射光的影响。另外，由于根据各纤芯像内的中心像素附近的平均像素来计算表面温度，因此能够降低摄像单元的摄像元件(CCD等)的灵敏度偏差的影响。
在本发明中，优选的是，根据由上述摄像单元拍摄到的图像中的各上述光纤的另一端的像以外的像素区域的像素浓度计算背景浓度，从上述各纤芯像的像素浓度减去计算出的该背景浓度，根据该减法运算后的各纤芯像的像素浓度计算铸坯的与该各纤芯像对应的区域的表面温度。
各光纤的另一端的像以外的像素区域的像素浓度中包含由于来自其它光纤的热辐射光即杂散光、摄像单元的摄像元件、信号处理系统中包含的噪声等所产生的像素浓度。而且，认为该像素浓度也包含在各纤芯像的像素浓度中。因此，通过如上述优选的方式那样根据各光纤的另一端的像以外的像素区域的像素浓度计算背景浓度，并从各纤芯像的像素浓度减去计算出的该背景浓度，由此减法运算后的各纤芯像的像素浓度为仅与通过纤芯传输的热辐射光的光量相应的像素浓度，因此能够期待更高精度地计算铸坯的表面温度。
在此，根据铸坯的表面温度的不同，而来自铸坯的热辐射光的光量有很大变化。例如，在铸坯的表面温度在600℃～1000℃的范围内变化的情况下，作为检测热辐射光的动态范围，需要1×105左右的动态范围。当考虑使用CCD作为摄像单元的摄像元件的情况时，CCD的有效检测光量的动态范围通常由作为其寄存器的量子阱的容量(能够蓄积光电转换后的电荷的量)决定，能够获得稳定的输出的是有效8比特(256)至10比特(1024)左右，达不到上述水平。因此，为了测量大范围的表面温度，需要变更曝光时间和增益的组合的条件来进行摄像。
因而，在本发明中，优选的是，预先设定上述摄像单元的曝光时间和增益的组合的多个条件，依次周期性地重复该设定的条件来多次拍摄包含被聚集成束状的各上述光纤的另一端的纤芯像的图像，从拍摄到的多个该图像中，按各纤芯像选择各纤芯像的像素浓度处于预先决定的规定范围内的图像，根据该选择的图像中的各纤芯像的像素浓度来计算铸坯的与该各纤芯像对应的区域的表面温度。
在所述优选的方式中，通过周期性地重复预先设定的摄像单元的曝光时间和增益的组合的条件来多次拍摄包含各光纤的另一端的纤芯像的图像。只要根据将要测量的铸坯的表面温度的范围来预先设定摄像单元的曝光时间和增益的组合的条件即可。由此，所拍摄到的多个图像中还包含在对于将要测量的铸坯的表面温度来说合适的摄像单元的曝光时间和增益的组合的条件下拍摄到的图像。而且，在上述优选的方式中，从拍摄到的多个图像中，按各纤芯像选择各纤芯像的像素浓度处于预先决定的规定的范围内(例如在8比特的摄像单元的情况下，为50～200的像素浓度)的图像，根据所选择的该图像中的各纤芯像的像素浓度，计算与该各纤芯像对应的铸坯的区域的表面温度。因此，能够期待获得与来自铸坯的热辐射光的光量相应的合适的像素浓度，进而能够高精度地测量铸坯的表面温度。
在本发明中，优选的是，在上述摄像单元的透镜与摄像元件之间配置仅使比0.9μm短的波长透过的光学滤波器，由上述摄像单元对透过该光学滤波器的光进行摄像。
根据所述优选的方式，即使在铸坯的表面存在水，也容易抑制温度测量误差。
另外，为了解决上述课题，本发明还被提供为铸坯的表面温度测量装置，在连铸机的二次冷却带上测量铸坯的表面温度，该铸坯的表面温度测量装置的特征在于，具备：喷嘴，其内截面形状为大致圆形，以位于支承铸坯的支承辊间的方式设置有多个，并且向铸坯的表面喷出净化用空气；与各上述喷嘴相连接的耐热性的管；光纤，其一端侧以光轴与上述喷嘴的中心轴大致一致的方式内置于各上述喷嘴和各上述管中，并且在上述一端经由由上述净化用空气形成的空气柱接收来自铸坯的热辐射光；框体，其与各上述管相连通，并且各上述光纤的另一端被聚集成束状而配置在该框体的内部；二维或一维的摄像单元，其配置在上述框体内，拍摄包含被聚集成上述束状的各上述光纤的另一端的纤芯像的图像；以及运算单元，其根据所拍摄到的上述图像中的各纤芯像的像素浓度，计算铸坯的与该各纤芯像对应的区域的表面温度。
根据本发明的铸坯的表面温度测量装置，通过空气柱接收来自铸坯的热辐射光，因此能够降低存在于光路中的水的影响。并且，能够容易且廉价地测量铸坯的多个部位的表面温度。因而，根据本发明的铸坯的表面温度测量装置，能够在包含竖直带弯型的连铸机的二次冷却带上高精度且廉价地测量铸坯的多个位置的表面温度。
在本发明的铸坯的表面温度测量装置中，优选的是，喷嘴的内径为5mm～30mm。
根据所述优选的方式，降低水侵入到喷嘴内的可能性。
在本发明的铸坯的表面温度测量装置中，优选的是，喷嘴被设置成该喷嘴的顶端位于与上述支承辊的中心轴相比距上述铸坯的表面更远的一侧。
根据所述优选的方式，能够可靠地避免喷嘴与引锭杆的接触。
在本发明的铸坯的表面温度测量装置中，优选的是，如本案申请人已经申请的日本特愿2012-116771号的说明书所记载的那样，接触铸坯的表面的部分处的上述空气柱的直径为30mm～40mm。
根据所述优选的方式，不会妨碍连铸机中的铸坯的冷却，并且能够降低存在于光路中的水的影响。此外，为了使空气柱的接触铸坯表面的部分处的直径为30mm～40mm，只要根据喷嘴顶端与铸坯的表面之间的距离调节净化用空气的流量即可。
在本发明的铸坯的表面温度测量装置中，优选的是，上述框体被设置在配设有上述支承辊的腔室的外部，上述喷嘴、上述管以及上述框体的内部被设为正压状态。
根据所述优选的方式，能够有效地防止可能成为温度测量误差、故障的原因的水、粉尘侵入到喷嘴、管以及框体的内部，并且能够高效地使该内部冷却。
在本发明的铸坯的表面温度测量装置中，优选的是，在上述摄像单元的透镜与摄像元件之间配置有仅使比0.9μm短的波长透过的光学滤波器。
根据所述优选的方式，即使在铸坯的表面存在水，也容易抑制温度测量误差。
发明的效果
根据本发明，能够在包含竖直带弯型的连铸机的二次冷却带上高精度且廉价地测量铸坯的多个位置的表面温度。
附图说明
图1A是表示本发明的一个实施方式所涉及的铸坯的表面温度测量装置的整体概要结构的图。
图1B是图1A所示的表面温度测量装置的喷嘴附近的放大图。
图2A是用于说明由图1A所示的表面温度测量装置测量铸坯的表面温度的部位的图，是表示铸坯整体的图。
图2B是表示由图1A所示的表面温度测量装置测量铸坯的表面温度的部位的图。
图2C是表示图1A所示的表面温度测量装置的喷嘴的配置部位的图。
图3A是说明图1A所示的运算单元所实施的图像处理的内容的图。
图3B是说明图1A所示的运算单元所实施的图像处理的内容的图。
图3C是说明图1A所示的运算单元所实施的图像处理的内容的图。
图4是表示由图1A所示的摄像单元拍摄到的图像的一例的图。
图5是表示由图1A所示的表面温度测量装置同时接收来自1400℃和700℃的黑体炉的热辐射光的情况下的温度测量结果的一例的图。
图6A是说明对配置在图1A所示的摄像单元的透镜与摄像元件之间的仅使比0.9μm短的波长透过的光学滤波器的效果进行确认的实验的概要的图。
图6B是说明对配置在图1A所示的摄像单元的透镜与摄像元件之间的仅使比0.9μm短的波长透过的光学滤波器的效果进行确认的实验中所使用的单体结构的图。
图6C是表示对配置在图1A所示的摄像单元的透镜与摄像元件之间的仅使比0.9μm短的波长透过的光学滤波器的效果进行确认的实验结果的图。
图7A是表示由图1A所示的表面温度测量装置测量铸坯的表面温度得到的结果的一例的图。
图7B是表示由图1A所示的表面温度测量装置测量铸坯的表面温度得到的结果的另一例的图。
图8是表示腔室的概要结构的图。
图9是表示设置在图1A所示的摄像单元的透镜与摄像元件之间的仅使比0.9μm短的波长透过的光学滤波器的配置例的图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的一个实施方式。
图1A是表示本发明的一个实施方式所涉及的铸坯的表面温度测量装置整体的概要结构的图，图1B是图1A所示的表面温度测量装置的喷嘴附近的放大图。图2A是用于说明由图1A所示的表面温度测量装置测量铸坯的表面温度的部位的图，是表示铸坯整体的图。图2B是表示由图1A所示的表面温度测量装置测量铸坯的表面温度的部位的图。图2C是表示图1A所示的表面温度测量装置的喷嘴的配置部位的图，还同时示出了由从喷嘴喷出的净化用空气形成的空气柱(图2C的“AIR”)。
在此，在图1B和图2C中还示出了本发明的铸坯的表面温度测量方法中的“使光纤的一端侧以该光纤的光轴与内截面形状为大致圆形的喷嘴的中心轴大致一致的方式内置于喷嘴和与该喷嘴相连接的耐热性的管中，将该喷嘴以位于支承铸坯的支承辊间的方式设置多个的步骤”结束时的情形。另外，在图2C中还示出了本发明的铸坯的表面温度测量方法中的“一边从各上述喷嘴向铸坯的表面喷出净化用空气，一边在各上述光纤的一端经由由上述净化用空气形成的空气柱接收来自铸坯的热辐射光的步骤”的情形。另外，在图1A中还示出了本发明的铸坯的表面温度测量方法中的“在与各管相连通的框体内使各光纤的另一端聚集成束状，由配置在该框体内的二维或一维摄像单元拍摄包含被聚集成束状的各上述光纤的另一端的纤芯像的图像的步骤”中的“在与各管相连通的框体内使各光纤的另一端聚集成束状”的情形。
如图1A所示，本实施方式所涉及的表面温度测量装置100具备：多个喷嘴1，该多个喷嘴向铸坯S的表面喷出净化用空气；与各喷嘴1相连接的耐热性的管2(以下有时称为“挠性管2”。)；光纤3，其接收来自铸坯S的热辐射光；与各挠性管2相连通的框体4；配置在框体4内的二维或一维的摄像单元5；以及运算单元6，其计算铸坯S的表面温度。在本实施方式中，如图2A所示，针对位于连铸机的二次冷却带中的弯曲部处的铸坯S的两个部位的截面A、B以及位于矫正部处的铸坯S的两个部位的截面C、D，测量了正面和背面各六个部位(图2B的箭头符号所示的部位)、总计48个部位的表面温度。即，图1A和图1B所示的喷嘴与上述总计48个部位的铸坯S的表面相对配置。
喷嘴1设为内截面形状为大致圆形且内径r1为5mm～30mm(在本实施方式中，内径r1=10mm、外径15mm)。通过配管11向喷嘴1导入干燥后的压缩空气A，由此从喷嘴1的顶端喷出净化用的空气。如图1B所示，在向各喷嘴1导入压缩空气A的各配管11中安装有流量调节阀111和流量计112。由此，能够个别地调整向各喷嘴1导入的压缩空气A的流量。能够个别地调整向各喷嘴1导入的压缩空气A的流量的优点如下那样。
如上所述，在从铸造开始前至铸造开始后的最初期等流动大量的冷却水。由于各喷嘴1被设置的位置不同，因此产生存在顶端被暴露在大量的冷却水中的喷嘴1(以下称为喷嘴A)和仅被暴露在少量的冷却水中的喷嘴1(以下称为喷嘴B)的情况。当然，还可能存在其中间状态的喷嘴1。在不针对各配管11都安装流量调节阀111和流量计112而仅调节向各喷嘴1导入的压缩空气A的总流量的情况下，向喷嘴A导入的压缩空气A的流量与向喷嘴B导入的压缩空气A的流量的平衡发生变化，有可能向喷嘴A导入的压缩空气A的流量下降而伴随有氧化皮等污垢的冷却水侵入到了喷嘴A内。其结果，后述的内置于喷嘴A的光学窗12弄脏、喷嘴A内堆积了污垢而妨碍热辐射光的检测。因此，还有可能通过内置于喷嘴A的光纤3测量出的温度产生了较大的误差、或者不能通过内置于喷嘴A的光纤3进行温度测量。对于此，通过针对各配管11都安装流量调节阀111和流量计112，能够调节向各喷嘴1导入的压缩空气A的流量，由此能够避免这样的问题。
该喷嘴1如图2C所示那样被设置在支承铸坯S的支承辊R间且被设置成顶端位于与支承辊R的中心轴RC相比距铸坯S的表面更远的一侧。通过调节经由配管11导入的压缩空气A的流量，使由从喷嘴1喷出的净化用空气形成的空气柱接触铸坯S表面的部分处的直径(空气柱的直径)为30mm～40mm。
挠性管2是由不锈钢等构成的耐热性的挠性管，起到保护光纤3免受热、撞击、粉尘、水等影响的作用。通过与喷嘴1相连通的配管14向挠性管2和喷嘴1导入干燥后的压缩空气A，由此使挠性管2和喷嘴1的内部成为正压状态。由此，能够有效地防止可能成为温度测量误差、故障的原因的水、粉尘侵入到挠性管2和喷嘴1的内部，并且能够高效地使该内部冷却。
光纤3以其光轴(中心轴)与喷嘴1的中心轴大致一致的方式将一端侧内置于各喷嘴1和各挠性管2。另外，喷嘴1中还内置有光学窗12、透镜(凸透镜)13。光纤3通过由从喷嘴1喷出的净化用空气形成的空气柱、光学窗12以及透镜13，在其一端31接收来自铸坯S的热辐射光。作为透镜13，选择具有如下焦距的透镜：喷嘴1的顶端处的视野小于喷嘴1的内径(例如5mm左右)，其后面的视野也不会不合理地扩展至铸坯S的表面。
作为光纤3，例如使用石英制造、纤芯直径为400μm、包覆层直径为500μm、纤维直径为4mm的光纤。其两端被研磨成平坦面或凸面。纤芯直径大的光纤接收大量的热辐射光，有助于降低温度测量值的下限，但是其另一方面，弯曲性差，因此在施工时需要小心。作为光纤外面的包覆材料，只要使用具有100℃以上的耐热性的材料、例如具有150℃的耐热性的材料即可。
框体4被设置在配设有被配置于连铸机的弯曲部和矫正部的支承辊R的腔室(股腔室)的外部。图8中示出了腔室X的概要结构。为了易于理解腔室X的结构，而省略图8中重复的附图标记的一部分记载，用直线箭头表示喷嘴1。另外，在图8中，简化示出了框体4。腔室X是覆盖支承辊R、铸坯S等周围的金属制的部件。由腔室X包围的空间由于铸坯S的辐射热而成为高温的环境。并且，从冷却喷涂喷嘴Y向铸坯S喷射的冷却水接触铸坯S而蒸发，由此产生大量的水蒸气，因此由腔室X包围的空间还是高湿的环境。腔室X内的水蒸气通过未图示的排气单元被排出到腔室X外。如图8所示，在由腔室X包围的空间配置有喷嘴1，各喷嘴1通过图8中省略记载的挠性管与配置在腔室X的外部的框体4相连接。
返回图1A继续进行说明。通过配管41向框体4导入干燥后的压缩空气A，由此使框体4的内部成为正压状态。将各光纤3的另一端聚集成束状而配置在框体4的内部。具体地说，在本实施方式中，使用了FC连接器7和光纤束8。FC连接器7与各光纤3的另一端相连接。构成光纤束8的各光纤81是与光纤3相同的纤芯直径为400μm、包覆层直径为500μm的光纤，一端侧相互分离，仅另一端侧被捆住。各光纤81的两端也被研磨成平坦面或凸面。构成光纤束8并相互分离的各光纤81的一端通过FC连接器7与各光纤3的另一端相结合。各光纤81的一端和各光纤3的另一端被研磨成平坦面或凸面，因此FC连接器7中的传输损失被抑制为1%～2%，几乎不影响温度测量值。此外，在本实施方式中，作为将各光纤3的另一端聚集成束状的单元，使用FC连接器7和光纤束8，但是本发明不限于此，例如也能够通过金属、树脂等固定各光纤3的另一端来聚集成束状。
作为摄像单元5，能够使用二维CCD相机、二维CMOS相机、CCD线列传感器、CMOS线列传感器等。在本实施方式中，作为摄像单元5，使用了二维CCD相机。特别是在本实施方式中，作为优选的结构，使用能够控制曝光时间(快门速度)和增益的二维CCD相机。摄像单元5配置成拍摄包含被聚集成束状的各光纤3的另一端的纤芯像的图像。在本实施方式中，被配置成拍摄包含构成光纤束8的光纤81的另一端的纤芯像的图像。具体地说，被配设成多条(在本实施方式中为6条)光纤81的另一端的纤芯像进入一个摄像单元5的摄像视野内。另外，在摄像单元5的透镜与摄像元件之间配置有仅使比0.9μm短的波长透过的光学滤波器。由此，能够抑制存在于光纤3的一端与铸坯S之间的水对热辐射光的吸收所产生的温度测量误差。要检测的热辐射光通过光纤3、光纤束8以及上述光学滤波器被成像在摄像单元5的摄像元件上。图9中示出了被设置在摄像单元5的透镜与摄像元件之间的光学滤波器的配置例。如图9所示，仅使比0.9μm短的波长透过的光学滤波器51配置在透镜52与摄像元件53之间。
摄像单元5的摄像倍率如上述那样被设定成多条(在本实施方式中为6条)光纤81的另一端的纤芯像进入到一个摄像单元5的摄像视野内。并且，在本实施方式中，如后述那样计算纤芯像内的中心像素附近的平均像素浓度，因此将摄像单元5的摄像倍率设定成在纤芯像内包含多个像素(优选为9个以上的像素)。
运算单元6根据由摄像单元5拍摄到的图像中的各纤芯像的像素浓度，计算与各纤芯像对应的铸坯的区域的表面温度。具体地说，运算单元6由安装有如下软件的个人计算机构成，该软件用于针对拍摄到的图像实施后述的规定的图像处理，并且针对图像处理结果实施规定的运算处理来计算表面温度。
下面，具体说明具有上述结构的表面温度测量装置100对铸坯S的测量表面温度的测量方法。
图3A至图3C是说明图1所示的运算单元实施的图像处理的内容的图。
针对摄像单元5，预先设定了曝光时间和增益的组合的多个条件。而且，如图3A所示，摄像单元5依次周期性地重复上述设定的条件来多次拍摄包含各光纤81的另一端的纤芯像的图像I。拍摄到的各图像I被存储到运算单元6中。在图3A所示的例子中，预先设定曝光时间和增益的组合的8个条件(条件1～条件8)，周期性地反复进行各条件下的摄像。
如图3B所示，在运算单元6中，按各光纤81的另一端的像81F的每一个像81F预先设定针对各摄像图像I的检测像素区域D。在图3B中，为了方便，仅图示了一个检测像素区域D，但是实际设定了6个检测像素区域D。该检测像素区域D被设为比基于摄像单元5的摄像视野能够设想的光纤81的另一端的像81F的像素区域大的像素区域。运算单元6例如计算检测像素区域D内的像素浓度的重心，将处于计算出的该重心位置的像素设为纤芯像81C的中心像素CC。通过这样检测纤芯像81C的中心像素CC，能够抑制由于摄像单元5的机械性的位置变动(摄像视野的变动)、或温度变化所引起的纤芯像81C的位置变动的影响。
如图3C所示，在运算单元6中，预先设定了所检测出的纤芯像81C的中心像素CC附近的像素区域即平均像素浓度计算像素区域CA。例如，平均像素浓度计算像素区域CA被设为以中心像素CC为中心的3×3的像素区域。运算单元6将平均像素浓度计算像素区域CA内的像素浓度平均化来计算平均像素浓度。CCD的A/D转换后的输出具有1～2比特左右的随机性的偏差，但是通过如上述那样计算平均像素浓度，能够抑制为小于1比特的随机性的偏差。
另外，如图3C所示，在运算单元6中，预先设定了光纤81的另一端的像81F以外的像素区域(处于与所检测出的纤芯像81C的中心像素CC相距规定距离的位置的像素区域)即背景浓度计算像素区域BA。运算单元6将背景浓度计算像素区域BA内的像素浓度平均化来计算背景浓度。运算单元6从各纤芯像81C的平均像素浓度减去背景浓度。这样，通过从各纤芯像81C的平均像素浓度减去背景浓度，使减法运算后的各纤芯像81C的像素浓度受杂散光、噪声等的影响减少，为仅与通过纤芯传输的热辐射光的光量相应的像素浓度，能够期待能够高精度地计算铸坯S的表面温度。此外，运算单元6判断减法运算后的各纤芯像81C的像素浓度是否处于预先决定的范围(例如在8比特的摄像单元5的情况下，是50～200的像素浓度)。其结果，将减法运算后的像素浓度在预先决定的范围外的纤芯像81C从后述的运算处理的对象中去除。
通过以上内容，针对各摄像图像I的各纤芯像81C计算像素浓度(从各纤芯像81C的平均像素浓度减去背景浓度后的浓度)。
在运算单元6中存储有预先生成的检量线(纤芯像81C的像素浓度与温度的对应关系)。该检量线按曝光时间和增益的组合的每个条件来生成。在本实施方式中，设定了曝光时间和增益的组合的8个条件，因此按8个条件预先生成检量线，与各条件相关联地存储在运算单元6中。另外，在运算单元6中存储各摄像图像I时，还同时存储各摄像图像I的条件(条件1～条件8中的任一个)。
运算单元6使用各摄像图像I的各纤芯像81C的像素浓度和与各摄像图像I的条件相关联的检量线来计算与各摄像图像I的各纤芯像81C对应的铸坯S的区域的表面温度。而且，运算单元6针对各纤芯像81C求出与在预先决定的规定时间(例如1分钟)内获得的多个摄像图像I的各纤芯像81C对应的表面温度的最大值或平均值(关于多个摄像图像I的最大值或平均值)，将该最大值或平均值作为与各纤芯像81C对应的铸坯S的区域的表面温度测量结果进行输出。此时，运算单元6如上述那样将减法运算后的像素浓度在预先决定的范围外的纤芯像81C从求最大值或平均值时的对象中去除。此外，为了抑制从支承辊R滴下的水的影响，而优选将在规定时间内获得的表面温度的最大值作为表面温度测量结果进行输出。
能够使用黑体炉和基准放射温度计，通过使黑体炉的温度以10℃～几十℃的间隔变化并且求出基准放射温度计的输出与纤芯像81C的像素浓度的对应关系，来生成上述检量线。也可以针对各光纤3(81)生成上述检量线。在该情况下按各光纤3(81)将与各条件对应的检量线(即，在本实施方式中，光纤3的条数48×8条件=384条检量线)存储到运算单元6中。另外，由于CCD的灵敏度的偏差比较小，因此还考虑仅针对一条光纤3(81)生成检量线，还将其转用于其它光纤3(81)。并且，在考虑到各光纤3(81)的长度不同等、热辐射光的传输效率产生偏差的情况下，还能够将一条光纤3(81)设为代表信道，针对该代表信道，以多个黑体炉设定温度精密地生成检量线，另一方面针对其它光纤3(81)，通过在少量的黑体炉设定温度下进行温度测量，来求出与代表信道的检量线的相对关系，使用该相对关系和代表信道的检量线，估计关于其它光纤3(81)的检量线。
如上那样进行，通过表面温度测量装置100进行铸坯S的表面温度测量。
图4是表示由摄像单元5得到的摄像图像I的一例的图。在图4所示的例子中，将6个光纤81(CH1～CH6)的另一端排列在大致一条直线上。在图4所示的CH2、CH4中检测出来自1400℃的黑体炉的热辐射光，在CH1、CH3、CH5、CH6中检测出来自常温的黑体炉的热辐射光。如上所述，为了进行高精度的温度测量，需要根据热辐射光被稳定传输的纤芯像的像素浓度而非光纤81的另一端的像整体来计算表面温度。然而，在由各光纤3检测出的热辐射光的亮度有很大不同的情况下，将来自高温对象的热辐射光传输过来的光纤3的另一端的输出光被光纤束8的另一端的固定部件、摄像单元5的透镜表面等反射而成为杂散光。为了抑制该杂散光，除了如上述那样从根据平均像素浓度计算像素区域CA计算出的纤芯像的平均像素浓度减去根据背景浓度计算像素区域BA计算出的背景浓度的处理之外，还考虑如图3B所示那样将光纤81的另一端交错地排列，使各光纤81尽可能地分离。另外，对光纤3、81的端面实施无反射涂布等也是有效的。并且，近年来，由于二维CCD相机等比较廉价，因此与通过一个摄像单元5对传输各种测量部位的热辐射光的光纤3(81)的另一端进行成像相比，更期望仅将对相邻近的测量部位(当测量部位相邻近时，温度差也比较少)的热辐射光进行传输的光纤3(81)排列并通过一个摄像单元5进行成像。例如可知，通过针对图2A所示的各截面A～D、即在正面和背面使用各自不同的摄像单元5(总计8个摄像单元5)，能够抑制杂散光的影响。
关于本实施方式所涉及的表面温度测量装置100，为了确认温度测量精度等，也需要定期地进行检查作业。在一般的放射温度计的检查中，需要针对各放射温度计使黑体炉温度细微地变化来进行确认。但是，本实施方式所涉及的表面温度测量装置100的温度测量精度能够划分为代表一个信道的温度测量值的变动以及信道间的温度测量值的偏差和偏差的变动来进行考虑，因此能够简化检查作业。即，只要针对代表信道进行通常那样的检查，而针对其它信道，利用一点～多点的黑体炉温度确认与代表信道的温度测量值的偏差或偏差的变动即可，因此能够简化检查作业。
图5是表示与图4所示的情况同样地将6个光纤81(CH1～CH6)的另一端排列在大致一条直线上来由摄像单元5拍摄并同时接收来自1400℃和700℃的黑体炉的热辐射光的情况下的温度测量结果的一例的图。在CH1中，接收700℃的热辐射光，在CH3中，接收1400℃的热辐射光。如上所述，能够确认通过进行从纤芯像的平均像素浓度减去背景浓度的处理，能够抑制杂散光的影响，从而两者都能够以足够的精度进行测量。
图6A是说明对配置在摄像单元5的透镜与摄像元件之间的仅使比0.9μm短的波长透过的光学滤波器的效果进行确认的实验的概要的图。图6B是说明图6A中示出概要的实验所使用的单体结构的图，图6C是表示图6A中示出概要的实验的结果的图。在本实验中，如图6A所示，在本实施方式所涉及的表面温度测量装置100与设定温度为810℃的黑体炉之间插入单体，确认插入时的温度测量值的变化。如图6C所示，在单体内存在厚度为20mm的水的情况下和不存在厚度为20mm的水的情况下，单体插入后的温度测量值仅产生1℃之差。在除了不存在水之外与图6B所示的单体同样地构成的无水单体的情况下，由于石英窗的界面有4个部位，因此产生该部位处的反射所引起的温度测量误差。当考虑该点时，由于厚度为20mm的水的吸收所引起的温度测量误差能够估计为大约4.5℃。根据该情形，可以说即使在铸坯S表面流动着水，只要其厚度小于20mm，就能够抑制为5℃左右的温度测量误差。
图7A是表示由本实施方式所涉及的表面温度测量装置100测量铸坯S的表面温度得到的结果的一例的图，示出了图2A所示的截面A的背面侧的6个信道的温度测量结果。图7B是表示由本实施方式所涉及的表面温度测量装置100测量铸坯S的表面温度得到的结果的另一例的图，示出了图2A所示的截面B的背面侧的6个信道的温度测量结果。如图7A和图7B所示，根据本实施方式所涉及的表面温度测量装置100，能够由连铸机针对铸造中的铸坯S进行多点且稳定的温度测量。其结果，能够抑制产生表面破损。另外，也能够抑制过于担心产生表面破损而不适当的生产率的下降(铸造速度的下降)。
附图标记说明
AIR：空气柱；r1：喷嘴的内径；R：支承辊；RC：支承辊的中心轴；S：铸坯；X：腔室；1：喷嘴；2：挠性管(管)；3、81：光纤；4：框体；5：摄像单元；6：运算单元；7：FC连接器；8：光纤束；51：光学滤波器；100：表面温度测量装置。

Claims (15)

1.一种铸坯的表面温度测量方法，在连铸机的二次冷却带上测量铸坯的表面温度，该方法的特征在于，包括以下步骤：
使光纤的一端侧以该光纤的光轴与内截面形状为大致圆形的喷嘴的中心轴大致一致的方式内置于上述喷嘴和与该喷嘴相连接的耐热性的管中，将该喷嘴以位于支承铸坯的支承辊间的方式设置多个；
一边从各上述喷嘴向铸坯的表面喷出净化用空气，一边在各上述光纤的一端经由由上述净化用空气形成的空气柱接收来自铸坯的热辐射光；
在与各上述管相连通的框体内使各上述光纤的另一端聚集成束状，由配置在该框体内的二维或一维的摄像单元拍摄包含被聚集成束状的各上述光纤的另一端的纤芯像的图像；以及
根据所拍摄到的上述图像中的各纤芯像的像素浓度，计算铸坯的与该各纤芯像对应的区域的表面温度。
2.根据权利要求1所述的铸坯的表面温度测量方法，其特征在于，
使用内径为5mm～30mm的上述喷嘴。
3.根据权利要求1或2所述的铸坯的表面温度测量方法，其特征在于，
将上述喷嘴设置成该喷嘴的顶端位于与上述支承辊的中心轴相比距上述铸坯的表面更远的一侧。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的铸坯的表面温度测量方法，其特征在于，
调节上述净化用空气的流量以使接触上述铸坯的表面的部分处的上述空气柱的直径为30mm～40mm。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的铸坯的表面温度测量方法，其特征在于，
在配设有上述支承辊的腔室的外部设置上述框体，
使上述喷嘴、上述管以及上述框体的内部成为正压状态。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的铸坯的表面温度测量方法，其特征在于，
检测由上述摄像单元拍摄到的图像中的各纤芯像的中心像素，
根据该各纤芯像内的该中心像素附近的平均像素浓度，计算铸坯的与上述各纤芯像对应的区域的表面温度。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的铸坯的表面温度测量方法，其特征在于，
根据由上述摄像单元拍摄到的图像中的各上述光纤的另一端的像以外的像素区域的像素浓度计算背景浓度，从上述各纤芯像的像素浓度减去计算出的该背景浓度，根据该减法运算后的各纤芯像的像素浓度计算铸坯的与该各纤芯像对应的区域的表面温度。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的铸坯的表面温度测量方法，其特征在于，
预先设定上述摄像单元的曝光时间和增益的组合的多个条件，依次周期性地重复该设定的条件来多次拍摄包含被聚集成束状的各上述光纤的另一端的纤芯像的图像，
从拍摄到的多个该图像中，按各纤芯像选择各纤芯像的像素浓度处于预先决定的规定范围内的图像，根据该选择的图像中的各纤芯像的像素浓度来计算铸坯的与该各纤芯像对应的区域的表面温度。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的铸坯的表面温度测量方法，其特征在于，
在上述摄像单元的透镜与摄像元件之间配置仅使比0.9μm短的波长透过的光学滤波器，由上述摄像单元对透过该光学滤波器的光进行摄像。
10.一种铸坯的表面温度测量装置，在连铸机的二次冷却带上测量铸坯的表面温度，该铸坯的表面温度测量装置的特征在于，具备：
喷嘴，其内截面形状为大致圆形，以位于支承铸坯的支承辊间的方式设置有多个，并且向铸坯的表面喷出净化用空气；
与各上述喷嘴相连接的耐热性的管；
光纤，其一端侧以光轴与上述喷嘴的中心轴大致一致的方式内置于各上述喷嘴和各上述管中，并且在上述一端经由由上述净化用空气形成的空气柱接收来自铸坯的热辐射光；
框体，其与各上述管相连通，并且各上述光纤的另一端被聚集成束状而配置在该框体的内部；
二维或一维的摄像单元，其配置在上述框体内，拍摄包含被聚集成上述束状的各上述光纤的另一端的纤芯像的图像；以及
运算单元，其根据所拍摄到的上述图像中的各纤芯像的像素浓度，计算铸坯的与该各纤芯像对应的区域的表面温度。
11.根据权利要求10所述的铸坯的表面温度测量装置，其特征在于，
上述喷嘴的内径为5mm～30mm。
12.根据权利要求10或11所述的铸坯的表面温度测量装置，其特征在于，
上述喷嘴被设置成该喷嘴的顶端位于与上述支承辊的中心轴相比距上述铸坯的表面更远的一侧。
13.根据权利要求10至12中的任一项所述的铸坯的表面温度测量装置，其特征在于，
接触上述铸坯的表面的部分处的上述空气柱的直径为30mm～40mm。
14.根据权利要求10至13中的任一项所述的铸坯的表面温度测量装置，其特征在于，
上述框体被设置在配设有上述支承辊的腔室的外部，
上述喷嘴、上述管以及上述框体的内部被设为正压状态。
15.根据权利要求10至14中的任一项所述的铸坯的表面温度测量装置，其特征在于，
在上述摄像单元的透镜与摄像元件之间配置有仅使比0.9μm短的波长透过的光学滤波器。
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