JP2793461B2 - 高温移動材料の表面温度測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造引抜中の鋳片
(スラブ)，熱延プロセスでの熱間圧延中の鋼板，厚板な
ど移動する高温の材料の表面温度やその幅方向について
の表面温度分布の測定に用いて好適の高温移動材料の表
面温度測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造プロセスにおいて、鋳造中の鋳
片(スラブ)の温度分布(特に矯正前の温度分布)は、品質
管理上、重要な監視項目であり、鋳片の幅方向の温度分
布を連続的に測定し、且つ、その表面状態を観察するこ
とが望まれている。

【０００３】一般に、連続鋳造引抜中の鋳片は０.６〜
２.０ｍ／分程度の速度で移動しているため、その鋳片
の温度や温度分布は非接触式で測定される。接触式で測
温を行なう手段としては、埋込式熱電対法，鋲打ち法な
どがあるが、測定機器が鋳片に付いて移動してしまうた
め、一定位置での連続測定には向かずまた安定性も悪
く、通常、非接触式の測温手段が用いられる。

【０００４】非接触式で測温を行なう手段としては、
鋳片からの赤外線を、鋳片に近接させた光ファイバを通
じて単色または２色の放射温度計に導いて測温するもの
や、汎用の放射温度計の前面をエアパージして周辺の
水蒸気や埃等を排除しながら測温するものなど種々あ
る。前述の手段，で鋳片の幅方向の温度分布を検出
する際には汎用の放射温度計の視野が５°〜７°程度と
狭いので、機械的に走査するか、鋳片の幅方向に素子を
並べた赤外線感知型の１次元ＣＣＤ素子で電子的に走査
するなどの手段をとっている。

【０００５】放射温度計で使われている検出波長として
は、０.９〜１.１μｍ程度がほとんどであるが、これ
は、非接触式の場合、測定対象と測温手段との間にある
水蒸気による吸収を比較的受けにくいことと、中温度域
での検出感度が高いこととによる。

【０００６】次に、連続鋳造工程において生産される鋳
片の表面温度を放射温度計測により測定する際の、従来
の具体的な測温手段を図９〜図１２により説明する。図
９に示す手段では、スポット型放射温度計を用いてお
り、鋳片１からの赤外線を、集光レンズ２および光ファ
イバケーブル３を介して変換器４へ送り、この変換器４
から温度出力を得ている。なお、集光レンズ２には、そ
の測定視野を覆いエアパージすることにより測定視野内
の水蒸気、埃等を排除するパージフード５が取り付けら
れている。

【０００７】このような図９に示す測温手段では、鋳片
１の表面温度がスポット的に測定されるだけで、放射温
度計の測定視野が限定されるため、鋳片１の表面温度を
その全幅にわたり同時に測定することは不可能である。

【０００８】そこで、図１０〜図１２に示すように、例
えば、一次元（もしくは二次元）ＣＣＤ素子（ラインセ
ンサ）６を用いて鋳片１の表面温度をその全幅にわたっ
て測定することが行なわれている。図１０では、鋳片１
からの赤外線を集光レンズ７により一次元ＣＤＤ素子６
の測温面上に集光して、一次元ＣＤＤ素子６による光／
電気信号変換（光電変換）結果を信号処理回路８にて処
理することにより温度出力を得ている。

【０００９】また、図１１、図１２では、基本的には図
１０に示したものと同様に一次元ＣＣＤ素子６を用いて
鋳片１の測温を行なっているが、より広い測定視野を得
るために、一次元ＣＣＤ素子６、集光レンズ７、信号処
理回路８からなる温度測定装置全体を首振り可能にそな
えたもの（図１１）や、集光レンズ７の前に回転可能な
反射鏡９を設置したもの（図１２）が図示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、連続鋳造工
程において鋳片１の測温を行なう場合、図１３（ａ）、
（ｂ）に示すように、図１０〜図１２に示すごとく構成
された測温手段を内蔵するボックス１０は、連続鋳造機
スタンド１１、１１間の非常に狭いスペースに設置され
る。そして、ボックス１０には、一次元ＣＣＤ素子６、
集光レンズ７から鋳片１の表面までの測定視野全幅を覆
うパージフード１２が取り付けられ、このパージフード
１２内にエアを送給し、一次元ＣＣＤ素子６による測定
視野をエアパージすることにより測定視野内の水蒸気、
埃等が排除されるようになっている。

【００１１】しかし、パージフード１２は図１３
（ａ）、（ｂ）に示すように、連続鋳造機スタンド１
１、１１間の非常に狭いスペースに設置するために極め
て薄い構造となっており、パージフード１２の鋳片１側
の開口部１２ａも、図１３、図１４に示すように、鋳片
１の引抜方向に対して直交する方向に細長く配置される
ことになる。

【００１２】一次元ＣＣＤ素子６により、鋳片１の幅方
向の表面温度を正確に測定するためには、一次元ＣＣＤ
素子６の測定視野をパージフード１２の開口部１２ａに
精密にあわせなければならない。一次元ＣＣＤ素子６の
測定視野とパージフード１２の開口部１２ａとの位置
が、図１４に示すようにわずかでもずれ、一次元ＣＣＤ
素子６の測定視野が、鋳片１の引抜方向と直交する方向
に配置されなくなると、一次元ＣＣＤ素子６に、鋳片１
の全幅にわたる赤外線が入射できなくなり、図１５に示
すように、正確な測定は不可能になってしまう。

【００１３】上述のような一次元ＣＣＤ素子６の精密な
設置は非常に難しく手間のかかるものであり、また、一
次元ＣＣＤ素子６等は、その使用環境上どうしても冷却
ケース(ボックス１０)内に収納せざるを得ず、一旦、ケ
ース内に収納すると一次元ＣＣＤ素子６の設置角度の確
認を行なうこともできない。

【００１４】また、パージフード１２については、この
パージフード１２が無ければ、冷却水が蒸発して生じる
水蒸気や、現場で発生する埃などの影響で正確な温度測
定ができなくなるために、必須のものであるが、パージ
フード１２を設置しても、パージフード１２内でのパー
ジエアの流れのアンバランスにより、パージフード１２
内に回転流が生じてパージエアがパージフード１２の内
部側へ入り込み、水蒸気，埃等の排除を行なえなくなる
場合があった。

【００１５】

【００１６】

【００１７】さらに、引抜中の鋳片は、２次冷却水によ
る水蒸気におおわれており、前述のようにパージフード
を設けてエアパージを行なっていても十分ではない。ま
た、鋳片の表面には、鋳型内の潤滑剤として用いられた
フラックスや表面に発生したスケールが付着している。
一次元ＣＣＤ素子(一次元ラインセンサ)の測定視野(光
路)中に漂う水蒸気の層は厚くなると、測温対象から放
射される赤外線を吸収し、測定誤差を生じることにな
る。特に、２色温度計の場合、大きな誤差を生じること
がある。また、スケールは鋳片よりも若干浮き上がった
(剥離した)状態にあるため、温度が低くなり負の誤差を
生じる。たとえ、鋳片に固着した１次スケールであって
も(この場合はスケールと鋳片の温度は近似している)、
鋳片とスケールの放射率の差により測定誤差を生じる。
いずれにせよ、何らかの観測値は必ず得られるが前述の
要因により観測値が瞬間的に大きく変動する。

【００１８】これに対しては、移動平均化処理などデー
タの平滑化を施すことが行なわれているが、果たして鋳
片表面状態が清浄であるのか測定視野(光路)中に水蒸気
の存在はないのかなどの状況がよくわからないため、２
次冷却水量にフィードバックさせると、時には冷却の過
不足を生じ、鋳片品質に悪影響を与える。平均値として
のデータを得るのであれば、移動平均時間を１０〜１５
秒程度とすれば、ある程度の精度は確保されている。し
かし、鋳造速度は０.６〜２.０ｍ／分(１０〜３３mm／
秒)程度のため、１００〜５００mmの間での温度変化が
わからず、鋳片の温度異常を見逃すことになりかねな
い。

【００１９】即ち、測定データの信頼性を上げようとし
て平均値を重視すればミクロ的な観測を行なえず、ミク
ロ的な観測をしようとすればリアルタイムとなりスケー
ルや水蒸気などの外乱の影響を受けやすく、データの信
頼性がなくなってしまうという問題がある。このため、
温度計のデータにより２次冷却水量のフィードバック制
御を行なう場合は少なく、大半は鋳片の凝固冷却モデル
をコンピュータでリアルタイム処理しながらダイナミッ
ク制御を行なっているのが実情である。

【００２０】本発明は、このような課題を解決しようと
するもので、一次元ラインセンサの設置位置の校正を現
場において容易に行なえるようにして正確な測温を可能
とするほか、パージフード内のパージエアの流れを改善
して水蒸気や埃等を確実に排除できるようにし、さら
に、測温時に測温対象の表面状態を直接観測可能にして
測温結果の判断に反映できるようにした、高温移動材料
の表面温度測定装置を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の本発明の高温移動材料の表面温度測
定装置は、パージフードの高温移動材料側の開口部に対
する一次元ラインセンサの測温面の指向方向を遠隔微調
整しうるセンサ位置修正手段をそなえるとともに、前記
パージフード内の前記開口部と前記一次元ラインセンサ
の測温面との間に、前記一次元ラインセンサによる測定
視野全幅にわたって所定温度以上で発光しうる標準光源
をそなえ、前記一次元ラインセンサの校正時には、前記
標準光源を発光させた状態で前記一次元ラインセンサに
よる測温を行ない、前記一次元ラインセンサの位置を、
前記センサ位置修正手段により該測温結果が前記測定視
野全幅にわたって得られる位置に修正することを特徴と
している。

【００２２】なお、請求項１における前記記標準光源
を、通電により所定温度以上で発光するカンタル線から
構成し、前記カンタル線の少なくとも一端側に、該カン
タル線の熱伸縮を吸収しうるバネを介設してもよい(請
求項２)。

【００２３】請求項３記載の本発明の高温移動材料の表
面温度測定装置は、パージフードの高温移動材料側の開
口部に対する一次元ラインセンサの測温面の指向方向を
遠隔微調整しうるセンサ位置修正手段をそなえるととも
に、前記一次元ラインセンサの校正用熱源を、前記パー
ジフードに対して着脱可能に、且つ、前記パージフード
の開口部に沿って前記高温移動材料の幅方向へ移動可能
にそなえ、前記一次元ラインセンサの校正時には、前記
熱源を前記パージフードに挿着し前記パージフードの開
口部に沿って前記高温移動材料の幅方向へ移動させなが
ら前記一次元ラインセンサによる測温を行ない、前記一
次元ラインセンサの位置を、前記センサ位置修正手段に
より該測温結果が前記測定視野全幅にわたって得られる
位置に修正することを特徴としている。

【００２４】請求項４記載の本発明の高温移動材料の表
面温度測定装置は、パージフードの内部を、高温移動材
料の移動方向について３層に仕切り、該パージフードの
中央空間を、前記パージフードの開口部へ連通する一次
元ラインセンサの測定視野空間として用いるとともに、
該測定視野空間をはさむ両空間を、それぞれパージエア
の流通するエア流通空間として用い、前記エア流通空間
のパージエアを、前記パージフードの開口部近傍で前記
測定視野空間に合流させ前記開口部から前記高温移動材
料へ向けて流出させることを特徴としている。

【００２５】

【００２６】請求項５記載の本発明の高温移動材料の表
面温度測定装置は、高温移動材料の表面を一次元ライン
センサと同一の測定視野全幅にわたって撮像しうる二次
元視覚センサをそなえ、この二次元視覚センサの撮像視
野内における前記高温移動材料の表面にスポット光を照
射する光源がそなえ、該光源による前記高温移動材料の
表面上のスポット光を前記二次元視覚センサにより撮像
することにより前記高温移動材料の表面上のバルジング
量を連続測定できことを特徴としている。

【００２７】

【００２８】

【作用】上述した請求項１記載の本発明の高温移動材料
の表面温度測定装置では、標準光源を発光させた状態で
一次元ラインセンサによる測温が行なわれ、その測温結
果が一次元ラインセンサの測定視野の全幅にわたって得
られるように、センサ位置修正手段により一次元ライン
センサの位置が修正され、一次元ラインセンサの設置位
置の校正が現場にて行なわれる。標準光源として、通電
により所定温度以上で発光するカンタル線が用いられる
場合には、カンタル線の少なくとも一端側にバネを介設
することで(請求項２)、発光時のカンタル線の熱伸縮が
バネによって吸収される。

【００２９】上述した請求項３記載の本発明の高温移動
材料の表面温度測定装置では、熱源をパージフードに挿
着しこのパージフードの開口部に沿って高温移動材料の
幅方向へ移動させながら一次元ラインセンサによる測温
が行なわれ、その測温結果が一次元ラインセンサの測定
視野の全幅にわたって得られるように、センサ位置修正
手段により一次元ラインセンサの位置が修正され、一次
元ラインセンサの設置位置の校正が現場にて行なわれ
る。

【００３０】上述した請求項４記載の本発明の高温移動
材料の表面温度測定装置では、測定視野空間をはさむ２
層のエア流通空間から独立にパージエアが流し込まれ、
パージエアの出口つまりパージフードの開口部にできる
だけ近い箇所でパージエアが測定視野空間に合流して混
じり合うようになり、パージフード内でパージエアの回
転流が生じにくくなる。万一、回転流が生じても、従来
のごとくパージエアがパージフード内部へ入り込むこと
はない。

【００３１】

【００３２】上述した請求項５記載の本発明の高温移動
材料の表面温度測定装置では、二次元視覚センサによ
り、一次元ラインセンサの測定視野全幅にわたる高温移
動材料の表面状態が撮像され、その撮像結果から高温移
動材料の表面状態をリアルタイムで直接観測することが
できるとともに、光源から二次元視覚センサの撮像視野
内における高温移動材料の表面にスポット光を照射し、
そのスポット光を二次元視覚センサにより撮像し、三角
測量法を適用することにより、高温移動材料の表面上の
バルジング量（表面の浮き上がり量）を連続測定するこ
とができる。

【００３３】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明すると、図１，図２は本発明の第１実施例としての高
温移動材料の表面温度測定装置を示すもので、図１(ａ)
はそのパージフードを模式的に示す縦断面図、図１(ｂ)
はその一次元ＣＣＤカメラおよび位置修正機構を模式的
に示す斜視図、図２はその一次元ＣＣＤカメラの位置校
正時に最適位置設置状態になった場合の測温結果を示す
グラフである。

【００３４】本実施例でも、連続鋳造引抜中の鋳片を被
測温対象である高温移動材料とし、図１(ｂ)に示すよう
に、鋳片の表面温度および幅方向表面温度分布を非接触
で測定する一次元ラインセンサとしては、複数のＣＣＤ
素子〔例えばＭＯＳ型ダイオードアレイ素子(光電変換
素子)〕１３ａからなり電子走査にて鋳片の幅方向の熱
放射エネルギを計測し電気信号に変換する一次元ＣＣＤ
カメラ１３が用いられている。

【００３５】また、従来と同様に、図１(ａ)に示すよう
に、一次元ＣＣＤカメラ１３には、その測温面から鋳片
の表面までの測定視野を覆うとともに一次元ＣＣＤカメ
ラ１３の測定視野をエアパージすることによりその測定
視野内の水蒸気，埃等を排除するパージフード１４が取
り付けられている。

【００３６】そして、本実施例では、図１(ｂ)に示すよ
うに、一次元ＣＣＤカメラ１３には、パージフード１４
の鋳片側の開口部(集光窓)１２ａに対する一次元ＣＣＤ
カメラ１３の測温面の指向方向〔平行方向(ｘ軸方向)の
位置およびθ軸回転方向の角度〕を遠隔微調整しうる位
置修正機構(センサ位置修正手段)が付設されている。

【００３７】さらに、本実施例では、図１(ａ)に示すよ
うに、パージフード１４内の開口部１４ａと一次元ＣＣ
Ｄカメラ１３の測温面との間に、通電により一次元ＣＣ
Ｄカメラ１３による測定視野全幅にわたって所定温度以
上で発光するカンタル線(カンタル電気抵抗材料；Ｎ
ｉ，Ｃｒ等の合金)１６が標準光源としてそなえられて
いる。また、カンタル線１６の一端側(図中右側)に、カ
ンタル線１６の熱伸縮を吸収しうるバネ１７が介設され
ている。なお、カンタル線１６の両端は、通電時の短絡
を防ぐために、回転可能な碍子１８，１８により案内・
支持されている。

【００３８】ここで、カンタル線１６は、一次元ＣＣＤ
カメラ１３の位置校正時に通電されて発光するものであ
る。一次元ＣＣＤカメラ１３により測温しながら位置校
正を行なうためには、この一次元ＣＣＤカメラ１３が感
知できる６００〜１１００℃の赤外線を発光する必要が
あるが、カンタル線１６の最高使用発熱温度が１３７５
℃までであるので、十分にその目的(即ち均一な高温発
光)を通電により実現することができる。

【００３９】また、カンタル線１６は、一次元ＣＣＤカ
メラ１３の測定視野を横切るので、取外し可能な構造に
して必要な時(位置校正時)のみ設置して使用してもよい
が、常時設置構造の方が使用上便利である。常時設置す
る場合、カンタル線１６の分だけ視野面積が小さくなる
が、位置校正時にカンタル線１６を設置したまま校正を
行なうことで、その面積減少の影響をなくすことができ
る。ただし、視野面積に対し、発光面積が小さい分、カ
ンタル線１６の使用時は少なくとも一次元ＣＣＤカメラ
１３が感知できる温度６００℃をクリアするために、９
００〜１０００℃程度までカンタル線１６を加熱する必
要があるが、いずれにしろその加熱温度は、前述したカ
ンタル線１６の最高使用発熱温度以下であり、所望の加
熱温度を得る上で問題はない。

【００４０】上述の構成により、本発明の第１実施例で
は、温度計である一次元ＣＣＤカメラ１３の測定視野の
位置校正を行なう際には、まず、カンタル線１６に通電
し、このカンタル線１６を９００〜１０００℃程度で発
光させた状態で、一次元ＣＣＤカメラ１３による測温を
行なう。

【００４１】そして、その一次元ＣＣＤカメラ１３によ
る測温結果が、図２に示すごとく一次元ＣＣＤカメラ１
３の測定視野の全幅にわたって得られるように、位置修
正機構１５により遠隔操作で一次元ＣＣＤカメラ１３の
位置〔平行方向(ｘ軸方向)の位置およびθ軸回転方向の
角度〕を修正し、一次元ＣＣＤカメラ１３の設置位置の
校正が現場にて行なわれる。

【００４２】このとき、カンタル線１６は通電に伴う発
熱によって伸びることになるが、このカンタル線１６の
伸縮は、カンタル線１６の一端側に介設したバネ１７に
より吸収される。

【００４３】このように、本発明の第１実施例によれ
ば、一次元ＣＣＤカメラ１３の設置位置の校正が現場に
て容易に実施可能となり、正確な測温が可能になり、そ
の測温結果を鋳片製造上重要な操業データとして活用す
ることにより、高品質鋳片の安定生産を実現できるので
ある。

【００４４】次に、図３〜図６により本発明の第２実施
例としての高温移動材料の表面温度測定装置について説
明すると、図３はそのパージフードの断面図、図４はそ
のパージフードの正面図、図５はその校正用熱源をパー
ジフードに挿着した状態を示す正面図、図６はその校正
用熱源をパージフードに挿着した状態を示す側面図であ
る。なお、本実施例においても、第１実施例と同様に、
一次元ラインセンサとして一次元ＣＣＤカメラ(図１の
符号１３参照)を用いるとともに、この一次元ＣＣＤカ
メラの測温面の指向方向を遠隔微調整しうる位置修正機
構(図１の符号１５)がそなえられているが、ここでは図
示を省略している。

【００４５】そして、この第２実施例でも、図３，図４
に示すように、一次元ＣＣＤカメラにはその測定視野を
エアパージすることにより測定視野内の水蒸気，埃等を
排除するパージフード１９が取り付けられているが、本
実施例では、パージフード１９の内部が、仕切り板２
０，２１により鋳片の移動方向について３層に仕切ら
れ、パージフード１９の中央空間が、パージフード１９
の開口部１９ａへ連通する一次元ＣＣＤカメラの測定視
野空間２２として用いられるとともに、この測定視野空
間２２をはさむ両空間が、それぞれパージエアの流通す
るエア流通空間２３，２４として用いられ、パージフー
ド１９の外板が絞られることにより、エア流通空間２
３，２４のパージエアが、パージフード１９の開口部１
９ａ近傍で測定視野空間２２に合流し開口部１９ａから
鋳片へ向けて流出するようになっている。

【００４６】さらに、本実施例では、図３〜図６に示す
ように、開口部１９ａ近傍のパージフード１９の両側外
板には、開口部１９ａの長手方向に平行にレール部２
５，２５がそれぞれ形成されている。このレール部２
５，２５に沿って、一次元ＣＣＤカメラの校正用熱源２
６が、パージフード１９に対して着脱可能に、且つ、鋳
片の幅方向へ移動可能にそなえられる。

【００４７】校正用熱源２６は、黒鉛ルツボ２８を有す
る黒体炉２７からなり、この黒体炉２７には、黒鉛ルツ
ボ２８を一次元ＣＣＤカメラの測定視野内に露出させる
ための開口部２７ａが形成されている。また、校正用熱
源２６の上部側には、レール部２５，２５にそれぞれ嵌
まり込んで回転しうる左右一対のローラ２９ａ，２９ａ
と、各ローラ２９ａ，２９ａに対向しパージフード１９
の下面に当接しながら回転しうる左右一対のローラ２９
ｂ，２９ｂとが設けられるとともに、各ローラ２９ｂ，
２９ｂの前後には、校正用熱源２６の揺れを防止すべ
く、パージフード１９の下面に当接しながら回転しうる
支持ローラ３０，３０が設けられている。

【００４８】上述の構成により、本発明の第２実施例で
は、一次元ＣＣＤカメラにより測温中には、測定視野空
間２２をはさむ２層のエア流通空間２３，２４から独立
にパージエアが流し込まれ、パージフード１９の外板の
絞りにより、パージエアの出口つまりパージフード１９
の開口部１９ａにできるだけ近い箇所でパージエアが測
定視野空間２２に合流して幅方向に均一に混じり合う。

【００４９】これにより、パージフード１９の内部でパ
ージエアが開口部１９ａに近い箇所でぶつかり合うた
め、パージフード１９内でパージエアの回転流が生じに
くくなり、万一、回転流が生じても、従来のごとくパー
ジエアがパージフード１９内部へ入り込むことはない。

【００５０】従って、パージフード１９内のパージエア
の流れが改善され水蒸気や埃等が確実に排除できるとと
もに、中間の層である測定視野空間２２には、外部から
エアが流れ込まず、一次元ＣＣＤカメラを含むセンサ部
分の汚れを確実に防止できる利点がある。

【００５１】一方、本発明の第２実施例では、温度計で
ある一次元ＣＣＤカメラの測定視野の位置校正を行なう
際には、まず、パージフード１９の開口部１９ａに形成
されたレール部２５，２５にローラ２９ａ，２９ａを嵌
め込むことにより、校正用熱源２６をパージフード１９
に挿着し、ローラ２９ａ，２９ｂ，３０を回転させパー
ジフード１９の開口部１９ａに沿って鋳片の幅方向へ移
動させながら、一次元ラインセンサによる測温を行な
う。

【００５２】このように校正用熱源２６をパージフード
１９に挿着すると、黒体炉２７の開口部２７ａから黒鉛
ルツボ２８が一次元ＣＣＤカメラの測定視野内に露出し
た状態となり、この状態で黒鉛ルツボ２８からの赤外線
を一次元ＣＣＤカメラにて測定し、第１実施例と同様
に、一次元ＣＣＤカメラによる測温結果が、図２に示す
ごとく一次元ＣＣＤカメラの測定視野の全幅にわたって
得られるように、位置修正機構(図１の符号１５参照)に
より遠隔操作で一次元ＣＣＤカメラの位置〔平行方向
(ｘ軸方向)の位置およびθ軸回転方向の角度〕を修正す
る。

【００５３】これにより、一次元ＣＣＤカメラの設置位
置の校正が現場にて容易に行なわれ、第１実施例と同様
に、正確な測温が可能になり、その測温結果を鋳片製造
上重要な操業データとして活用することにより、高品質
鋳片の安定生産を実現できる。

【００５４】

【００５５】

【００５６】

【００５７】

【００５８】

【００５９】

【００６０】

【００６１】

【００６２】

【００６３】次に、図７、図８により本発明の第３実施
例としての高温移動材料の表面温度測定装置について説
明すると、図７はその構成を示すブロック図、図８はそ
のバルジング量算出手段を説明するための模式図であ
る。なお、本実施例においても、第１実施例と同様に、
一次元ラインセンサとして一次元ＣＣＤカメラ１３を用
いるとともに、この一次元ＣＣＤカメラ１３には、その
測温面から鋳片の表面までの測定視野を覆うとともに一
次元ＣＣＤカメラ１３の測定視野をエアパージすること
によりその測定視野内の水蒸気、埃等を除去するパージ
フード１４が取り付けられている。

【００６４】ここで、本発明が解決しようとする課題に
おいても説明した通り、一次元ＣＣＤカメラ１３の光路
(測定視野)中の水蒸気やスケールの影響を受けている赤
外線からのみ温度を測定する限り、信号処理を施しても
鋳片１の表面性状や水蒸気の状態を知ることには限界が
ある。このような課題を解決するには、別の手段で鋳片
１の表面状態や測定視野内の状態を直接観測する必要が
ある。測温対象が移動する鋳片１であること、また、測
温対象に幅方向の広がりがあることを考慮すると、ＩＴ
Ｖなどで鋳片１の表面を直接リアルタイムで観測し、そ
の動きから鋳片１の表面性状を判断する必要がある。

【００６５】測温に用いている一次元ラインセンサであ
る一次元ＣＣＤカメラ１３の信号を時系列的に重ねても
同じ効果が期待できるように考えられるが、測温用のカ
メラ１３では１．０μｍ付近の波長を利用しているた
め、表面観察には不向きである。表面観察には、可視光
などもっと波長の短い方が適し、リアルタイムに鋳片１
の表面の動きを観察するには、通常の２次元視覚センサ
であるビディコンやＣＣＤ素子を用いることが最適であ
る。

【００６６】そこで、この第３実施例では、図７に示す
ように、測温用の一次元ラインセンサとしての一次元Ｃ
ＣＤカメラ１３には、鋳片１の表面を一次元ＣＣＤカメ
ラ１３と同一の測定視野全幅にわたって撮像しうる二次
元視覚センサ３６が並設されている。特に、本実施例で
は、鋳片１の全幅が大きい場合の装置が示されており、
その全幅に応じて、鋳片１の幅方向に、一次元ＣＣＤカ
メラ１３および二次元視覚センサ３６が２組そなえら
れ、各組ごとにパージフード１４が取り付けられてい
る。

【００６７】一次元ＣＣＤカメラ１３は、例えば１０２
４素子のＭＯＳ型ＣＣＤ素子を使用したものであり、二
次元視覚センサ３６は、例えばＣＣＤ素子を用いたＣＣ
Ｄカメラとして構成され、ズーム調整、ピント調整、光
軸調整、首振りを遠隔操作によって行なえるようになっ
ている。また、図７には図示しないが、図８に示すよう
に、二次元視覚センサ３６には、例えば出力２ｍＷのヘ
リウム−ネオン（Ｈｅ−Ｎｅ）レーザ光源３７が並設さ
れている。このＨｅ−Ｎｅレーザ光源３７は、二次元視
覚センサ３６の撮像視野内における鋳片１の表面にスポ
ット光を照射するもので、その光源３７からのレーザ光
は、モータ駆動されるミラー３８を介して、鋳片１の表
面上の適当な幅方向位置に照射されるようになってい
る。

【００６８】さて、一次元ＣＣＤカメラ１３からの信号
は、コントローラ３９を介して温度表示用ＣＲＴ４０に
送られ、一次元ＣＣＤカメラ１３による測温結果がＣＲ
Ｔ４０上に表示されるようになっている。また、二次元
視覚センサ３６からの信号は、コントローラ３９を介し
て表面観察用モニタ(ＩＴＶ)４１に送られ、二次元視覚
センサ３６による撮像結果がモニタ４１上に表示される
ようになっている。なお、ＣＲＴ４０およびモニタ４１
は、オペレイティング・ルームにおいて並設されてい
る。なお、４２はＣＲＴ４０上に表示された測温結果を
印刷するためのプリンタである。

【００６９】上述の構成により、本発明の第３実施例で
は、二次元視覚センサ３６により、一次元ＣＣＤカメラ
１３の測定視野全幅にわたる鋳片１の表面状態が撮像さ
れ、その撮像結果から鋳片１の表面性状をリアルタイム
で直接かつ確実にモニタ４１にて観測することができ
る。

【００７０】もし、鋳片１の表面がモニタ４１上で鮮明
に見えていれば、パージフード１４内の水蒸気や埃等は
問題のない程度であり、また、鋳片１の表面にスケール
が付着していれば、そのスケールは鋳片１の移動に伴い
一定の速度で移動することになり、モニタ４１上の目視
で極めて容易に判断することができる。

【００７１】ＣＲＴ４０上の一次元ＣＣＤカメラ１３に
よる測温結果だけを見ていると、鋳片１の温度が実際に
低下したり不均一になっているのか、あるいは、スケー
ルの生成や水蒸気の溜りによる温度低下であるのかは、
全く判断することができないが、二次元視覚センサ３６
による撮像結果をモニタ４１で観察することにより、前
述のように水蒸気や埃の状態さらにスケールの状態を判
断でき、一次元ＣＣＤカメラ１３の測温データの検証を
容易に行なうことができ、測温時に鋳片１の表面状態を
直接観測可能にして測温結果の判断に反映できるのであ
る。

【００７２】なお、モニタ４１上に表示された二次元視
覚センサ３６による撮像データを、画像処理装置に接続
・入力し、撮像結果を自動判定するように構成してもよ
い。また、二次元視覚センサ３６による撮像結果に基づ
いて検証された測温結果は、例えば２次元冷却制御用プ
ロセスコンピュータへ送られ、鋳片１の温度を冷却制御
するためのダイナミック冷却コントローラでのフィード
バックデータとして用いられる。

【００７３】一方、図８に示すように、二次元視覚セン
サ３６の側方にはＨｅ−Ｎｅレーザ光源３７がそなえら
れており、遠隔操作でミラー３８を駆動して鋳片１の幅
方向にスポット光をスキャン照射できるようになってい
る。このレーザ光のスポットは１０００℃前後の赤熱状
態の鋳片１上でも明瞭に観察することができる。

【００７４】この鋳片１の表面上に照射されたスポット
光を二次元視覚センサ３６により撮像し、レーザ光の照
射角度θと画像上のスポットの位置とから一般的な三角
測量法により鋳片１と二次元視覚センサ３６との距離ｘ
を測定することができる。つまり、図８に示すように、
二次元視覚センサ３６とミラー３８との間隔ａは既知で
あるから、距離ｘはａ／ｔａｎθとして得ることができ
る。ここで、距離分解能は、２ｍｍ程度であるため、鋳
片１の表面上のバルジング量（表面の浮き上がり量）を
連続測定することができる。

【００７５】Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源３７からのレーザ光
の波長は、６３２８オングストロームであり、一般の画
像処理装置では赤熱状態の鋳片１上のレーザスポットは
識別が困難であるが、モニタ４１上に写った画像上では
レーザ光（赤)と鋳片(黄)との色調の差により目視で十
分に識別することができる。また、このレーザスポット
は、温度検出用の一次元ＣＣＤカメラ１３には何の影響
も及ぼさない。これは、一次元ＣＣＤカメラ１３の検出
波長は例えば０．９５μｍで、レーザ光の波長は例えば
０．６３２８μｍで、全く波長が異なるからである。

【００７６】なお、上記実施例では、高温移動材料が連
続鋳造抜中の鋳片１である場合について説明したが、本
発明はこれに限定されるものではない。

【００７７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の高温移動
材料の表面温度測定装置(請求項１〜３)によれば、標準
光源を発光させた状態で、もしくは、熱源を高温移動材
料の幅方向へ移動させながら一次元ラインセンサによる
測温を行ない、その測温結果が一次元ラインセンサの測
定視野の全幅にわたって得られるように、センサ位置修
正手段により一次元ラインセンサの位置を修正すること
で、一次元ラインセンサの設置位置の校正が現場にて行
なわれ、極めて正確な測温を実現できる。

【００７８】また、測定視野空間をはさむ２層のエア流
通空間から独立にパージエアを流し込み、パージフード
の開口部にできるだけ近い箇所でパージエアを測定視野
空間に合流させることにより(請求項４)、パージフード
内でパージエアの回転流が生じにくくなり、パージフー
ド内のパージエアの流れが改善され、水蒸気や埃等を確
実に排除できる。

【００７９】

【００８０】さらに、請求項５では、二次元視覚センサ
にて一次元ラインセンサの測定視野全幅にわたる高温移
動材料の表面状態を撮像することにより、その撮像結果
から高温移動材料の表面状態をリアルタイムで直接観測
し、その表面状態を測温結果の判断に反映することで、
測温結果の検証を行なうことができ、さらに、光源から
二次元視覚センサの撮像視野内における高温移動材料の
表面にスポット光を照射し、そのスポット光を二次元視
覚センサにより撮像し、三角測量法を適用すれば、高温
移動材料の表面上のバルジング量（表面の浮き上がり
量）を連続測定できる効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例としての高温移動材料の表
面温度測定装置を示すもので、図１（ａ）はそのパージ
フードを模式的に示す縦断面図、図１（ｂ）はその一次
元ＣＣＤカメラおよび位置修正機構を模式的に示す斜視
図である。

【図２】第１実施例の一次元ＣＣＤカメラの位置校正時
に最適位置設置状態になった場合の測温結果を示すグラ
フである。

【図３】本発明の第２実施例としての高温移動材料の表
面温度測定装置のパージフードの断面図である。

【図４】第２実施例のパージフードの正面図である。

【図５】第２実施例の校正用熱源をパージフードに挿着
した状態を示す正面図である。

【図６】第２実施例の校正用熱源をパージフードに挿着
した状態を示す側面図である。

【図７】本発明の第３実施例としての高温移動材料の表
面温度測定装置の構成を示すブロック図である。

【図８】第３実施例におけるバルジング量算出手段を説
明するための模式図である。

【図９】スポット型放射温度計を用いた従来の測温手段
を模式的に示す斜視図である。

【図１０】一次元ＣＣＤ素子を用いた従来の測温手段を
模式的に示す正面図である。

【図１１】一次元ＣＣＤ素子に首振り機構を適用した従
来の測温手段を模式的に示す正面図である。

【図１２】一次元ＣＣＤ素子にミラー回転機構を適用し
た従来の測温手段を模式的に示す正面図である。

【図１３】連続鋳造工程における測温手段およびパージ
フードの設置状態を示すもので、（ａ）はその設置部分
を示す正面図、（ｂ）はその設置部分を示す側面図であ
る。

【図１４】一次元ＣＣＤ素子の測定視野とパージフード
の開口部とがずれた状態を示す模式図である。

【図１５】一次元ＣＣＤ素子の測定視野とパージフード
の開口部とがずれた場合の測温結果を正常な場合と比較
して示すグラフである。

【符号の説明】 １ 鋳片（高温移動材料） １３ 一次元ＣＣＤカメラ（一次元ラインセンサ） １３ａ ＣＣＤ素子（アレイ素子） １４ パージフード １４ａ 開口部 １５ 位置修正機構（センサ位置修正手段） １６ カンタル線（標準光源） １７ バネ １８ 碍子 １９ パージフード １９ａ 開口部 ２０、２１ 仕切り板 ２２ 測定視野空間 ２３、２４ エア流通空間 ２５ レール部 ２６ 校正用熱源 ２７ 黒体炉 ２７ａ 開口部 ２８ 黒鉛ルツボ ２９ａ、２９ｂ ローラ３０ 支持ローラ ３６ 二次元視覚センサ ３７ ヘリウム−ネオンレーザ光源 ３８ ミラー ３９ コントローラ ４０ 温度表示用ＣＲＴ ４１ 表面観察用モニタ ４２ プリンタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−134524（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−51381（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−49236（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01J 5/10 G01J 5/02 G01J 5/06

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の光電変換素子からなるアレイ素子
   をそなえ、該アレイ素子の各光電変換素子を順次切り換
   えて前記アレイ素子を走査駆動することにより、高温移
   動材料の表面温度および該高温移動材料の幅方向表面温
   度分布を前記アレイ素子にて非接触で測定する一次元ラ
   インセンサと、 前記一次元ラインセンサの測温面から前記高温移動材料
   の表面までの測定視野全幅を覆うとともに、前記一次元
   ラインセンサの測定視野をエアパージすることにより該
   測定視野内の水蒸気、埃等を除去するパージフードとを
   そなえてなる高温移動材料の表面温度測定装置におい
   て、 前記パージフードの前記高温移動材料側の開口部に対す
   る前記一次元ラインセンサの測温面の指向方向を遠隔微
   調整しうるセンサ位置修正手段がそなえられるととも
   に、 前記パージフード内の前記開口部と前記一次元ラインセ
   ンサの測温面との間に、前記一次元ラインセンサによる
   測定視野全幅にわたって所定温度以上で発光しうる標準
   光源がそなえられ、 前記一次元ラインセンサの校正時には、前記標準光源を
   発光させた状態で前記一次元ラインセンサによる測温を
   行ない、前記一次元ラインセンサの位置を、前記センサ
   位置修正手段により該測温結果が前記測定視野全幅にわ
   たって得られる位置に修正することを特徴とする高温移
   動材料の表面温度測定装置。
2. 【請求項２】 前記標準光源が、通電により所定温度以
   上で発光するカンタル線から校正され、前記カンタル線
   の少なくとも一端側に、該カンタル線の熱伸縮を吸収し
   うるバネが介設されていることを特徴とする請求項１記
   載の高温移動材料の表面温度測定装置。
3. 【請求項３】 複数の光電変換素子からなるアレイ素子
   をそなえ、該アレイ素子の各光電変換素子を順次切り換
   えて前記アレイ素子を走査駆動することにより、高温移
   動材料の表面温度および該高温移動材料の幅方向表面温
   度分布を前記アレイ素子にて非接触で測定する一次元ラ
   インセンサと、 前記一次元ラインセンサの測温面から前記高温移動材料
   の表面までの測定視野全幅を覆うとともに、前記一次元
   ラインセンサの測定視野をエアパージすることにより該
   測定視野内の水蒸気、埃等を除去するパージフードとを
   そなえてなる高温移動材料の表面温度測定装置におい
   て、 前記パージフードの前記高温移動材料側の開口部に対す
   る前記一次元ラインセンサの測温面の指向方向を遠隔微
   調整しうるセンサ位置修正手段がそなえられるととも
   に、 前記一次元ラインセンサの校正用熱源が、前記パージフ
   ードに対して着脱可能に、且つ、前記パージフードの開
   口部に沿って前記高温移動材料の幅方向へ移動可能にそ
   なえられ、 前記一次元ラインセンサの校正時には、前記熱源を前記
   パージフードに挿着し前記パージフードの開口部に沿っ
   て前記高温移動材料の幅方向へ移動させながら前記一次
   元ラインセンサによる測温を行ない、前記一次元ライン
   センサの位置を、前記センサ位置修正手段により該測温
   結果が前記測定視野全幅にわたって得られる位置に修正
   することを特徴とする高温移動材料の表面温度測定装
   置。
4. 【請求項４】 複数の光電変換素子からなるアレイ素子
   をそなえ、該アレイ素子の各光電変換素子を順次切り換
   えて前記アレイ素子を走査駆動することにより、高温移
   動材料の表面温度および該高温移動材料の幅方向表面温
   度分布を前記アレイ素子にて非接触で測定する一次元ラ
   インセンサと、 前記一次元ラインセンサの測温面から前記高温移動材料
   の表面までの測定視野全幅を覆うとともに、前記一次元
   ラインセンサの測定視野をエアパージすることにより該
   測定視野内の水蒸気、埃等を除去するパージフードとを
   そなえてなる高温移動材料の表面温度測定装置におい
   て、 前記パージフードの内部が、前記高温移動材料の移動方
   向について３層に仕切られ、該パージフードの中央空間
   が、前記パージフードの開口部へ連通する前記一次元ラ
   インセンサの測定視野空間として用いられるとともに、
   該測定視野空間をはさむ両空間が、それぞれパージエア
   の流通するエア流通空間として用いられ、前記エア流通
   空間のパージエアが、前記パージフードの開口部近傍で
   前記測定視野空間に合流し前記開口部から前記高温移動
   材料へ向けて流出することを特徴とする高温移動材料の
   表面温度測定装置。
5. 【請求項５】 複数の光電変換素子からなるアレイ素子
   をそなえ、該アレイ 素子の各光電変換素子を順次切り換
   えて前記アレイ素子を走査駆動することにより、高温移
   動材料の表面温度および該高温移動材料の幅方向表面温
   度分布を前記アレイ素子にて非接触で測定する一次元ラ
   インセンサと、 前記一次元ラインセンサの測温面から前記高温移動材料
   の表面までの測定視野全幅を覆うとともに、前記一次元
   ラインセンサの測定視野をエアパージすることにより該
   測定視野内の水蒸気、埃等を除去するパージフードとを
   そなえてなる高温移動材料の表面温度測定装置におい
   て、 前記高温移動材料の表面を前記一次元ラインセンサと同
   一の測定視野全幅にわたって撮像しうる二次元視覚セン
   サがそなえられ、 この二次元視覚センサの撮像視野内における前記高温移
   動材料の表面にスポット光を照射する光源がそなえら
   れ、該光源による前記高温移動材料の表面上のスポット
   光を前記二次元視覚センサにより撮像することにより前
   記高温移動材料の表面上のバルジング量を連続測定する
   ことを特徴とする高温移動材料の表面温度測定装置。