JP6798346B2

JP6798346B2 - 温度測定方法および温度測定装置

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Publication number: JP6798346B2
Application number: JP2017028018A
Authority: JP
Inventors: 真臣村松; 本田　達朗; 達朗本田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2017-02-17
Filing date: 2017-02-17
Publication date: 2020-12-09
Anticipated expiration: 2037-02-17
Also published as: JP2018132490A

Description

本発明は、温度測定方法および温度測定装置に関し、加熱炉内に並べられたビレットの温度を測定する際に適用して好適なものである。

連続鋳造プロセスにおいて、鋳造中のビレットやブルーム等の鋼片の表面温度分布を管理することは、製品の品質管理上で重要な監視項目である。近年では、加熱炉内において高温の状態にある鋼片の表面温度を測定する方法として、輝度に基づいて温度測定することも考えられている（例えば、特許文献1参照）。

例えば、特許文献1では、温度既知物体の輝度と、迷光の影響が実質的にない加熱炉内の輝度と、の同一温度での差から迷光の影響ΔBを得て、温度測定対象物の輝度を迷光の影響ΔBに基づいて補正し、このときの輝度に対応する黒体炉内の温度を、温度測定対象物の温度としている。

特開２００５−１３４１５３号公報

ところで、連続鋳造プロセスによってビレット等の鋼片を製造する際には、加熱炉内に複数の鋼片が並べられた状態になる。このように、複数の鋼片が並べられた加熱炉内においては、温度測定対象物である鋼片の上面や側面等の位置によっても、バーナーや加熱炉内の炉壁から入射される迷光量が異なっている。このため、特許文献1のように、鋼片における迷光の影響について、鋼片とは異なる位置に配置した温度既知物体における迷光の影響△Bと同一視することはできず、加熱炉内の鋼片について正確な温度を測定することは難しいという問題があった。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、加熱炉内における温度測定対象物の温度を、従来よりも正確に測定することができる温度測定方法および温度測定装置を提供することを目的とする。

本発明の温度測定方法は、加熱炉内に所定の間隔を設けて並んで配置された、複数の直方体状の温度測定対象物の温度を測定する温度測定方法であって、前記加熱炉内の天井炉壁、側面炉壁および床炉壁の炉壁輝度を測定する炉壁輝度測定ステップと、隣接する前記温度測定対象物間の隙間内に位置した一方の前記温度測定対象物の側面の点を温度測定点とし、前記温度測定点の輝度を測定する輝度測定ステップと、前記温度測定点における、隣接する前記温度測定対象物間の隙間で規定される４つの開口面がなす立体角を算出し、算出した前記立体角に基づいて、前記温度測定点における前記開口面からの迷光寄与率を算出し、算出した前記迷光寄与率と前記炉壁輝度とに基づいて、前記温度測定点における、前記加熱炉内の炉壁からの迷光輝度量を算出する迷光輝度量算出ステップと、前記温度測定点の輝度から前記迷光輝度量を差し引き、前記温度測定点の測定輝度における迷光の影響を補正し、前記温度測定点の真の輝度を算出する輝度補正ステップと、前記輝度補正ステップで得られた前記真の輝度から、前記温度測定点の温度を算出する温度算出ステップと、を備えることを特徴とする。

本発明の温度測定装置は、加熱炉内に所定の間隔を設けて並んで配置された、複数の直方体状の温度測定対象物の温度を測定する温度測定装置であって、隣接する前記温度測定対象物間の隙間内に位置した一方の前記温度測定対象物の側面の点を温度測定点とし、前記温度測定点の輝度を測定する輝度測定部と、前記加熱炉内の天井炉壁、側面炉壁および床炉壁の炉壁輝度を測定し、前記温度測定点における、隣接する前記温度測定対象物間の隙間で規定される４つの開口面がなす立体角を算出し、算出した前記立体角に基づいて、前記温度測定点における前記開口面からの迷光寄与率を算出し、算出した前記迷光寄与率と前記炉壁輝度とに基づいて、前記温度測定点における、前記加熱炉内の炉壁からの迷光輝度量を算出する迷光輝度量算出部と、前記温度測定点の輝度から前記迷光輝度量を差し引き、前記温度測定点の測定輝度における迷光による影響を補正し、前記温度測定点の真の輝度を算出する輝度補正部と、前記輝度補正部で得られた前記真の輝度から、前記温度測定点の温度を算出する温度算出部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、迷光による影響を考慮して温度測定点における温度を測定でき、加熱炉内における温度測定対象物の温度を、従来よりも正確に測定することができる。

加熱炉内におけるビレットの状態を示す概略図である。ビレット間の隙間の説明に供する概略図である。点cに対してxy平面Aがなす立体角の説明に供する概略図である。温度測定面における真の輝度を算出する際の説明に供する概略図である。図５Ａは、第1分割領域がなす立体角の求め方の説明に供する概略図であり、図５Ｂは、第2分割領域がなす立体角の求め方の説明に供する概略図である。温度測定面の迷光輝度量の分布状態を表した迷光輝度分布のシミュレーション結果である。温度測定面の測定輝度、迷光輝度量および補正輝度の分布状態を示したシミュレーション結果である。温度測定装置の構成を示すブロック図である。温度測定処理手順を示すフローチャートである。

＜本発明の温度測定方法の概要＞
図１は、連続鋳造プロセスにおける加熱炉2内のビレット3を示した概略図である。ここでは先ず始めに、複数のビレット3がどのような状態で加熱炉2内に配置されているかについて簡単に説明する。図１に示すように、加熱炉2内では、直方体状でなる複数のビレット3が所定間隔を設けて並んで配置されており、これらビレット3を加熱しながら搬送方向X1に向けて搬送し得る。これらビレット3は長手方向が揃っており、隣接するビレット3間に所定幅の隙間Gが形成されている。

図１において、一のビレット3aに着目し、このビレット3aを、側面の温度を測定する温度測定ビレット3aとし、温度測定ビレット3aと隣接して隙間Gを形成するビレット3bを隣接ビレット3bとして以下説明する。また、温度測定ビレット3aおよび隣接ビレット3b間の隙間Gに配置された、温度測定ビレット3aの側面を、温度を測定する温度測定面4aとして以下説明する。

なお、ビレット3aのうち隙間G側の側面を温度測定面4aとしている理由は、本発明では、後述する様に迷光の影響を低減させるための補正を行うが、当該補正を行うにしても、できるだけ迷光の影響が少ない箇所を選択することが、ノイズ等の悪影響を排除するために有効であるためである。即ち、上記温度測定面4aは、隣接するビレット3bの陰に入るため、加熱炉2内では相対的に暗くなっており、迷光の影響が相対的に少ないと考えられるためである。

ここで、ビレット3における見かけの温度Ta[K]、このときの黒体放射輝度La(Ta)[K](表記La(Ta)は、温度Taのときの黒体放射輝度Laを示す）は、温度測定面4aの真の温度をTr[K]、このときの温度測定面4aの真の黒体放射輝度をLr(Tr)[K](表記Lr(Tr)は、温度Trのときの黒体放射輝度Lrを示す）、迷光の温度をTe[K]、このときの迷光による黒体放射輝度をLe(Te)[K](表記Le(Te)は、温度Teのときの黒体放射輝度Leを示す）とし、さらにビレット3の放射率をε、迷光寄与率をf₁とすると、下記の（1）式のように表される。なお、（1）式では、ビレット3の表面を完全拡散面と仮定している。

上記(1)式のεLa(Ta)は測定輝度を示す。ここで、迷光による黒体放射輝度Le（Te）に迷光寄与率f₁を掛けたf₁Le（Te）を迷光寄与量と呼び、迷光寄与量f₁Le（Te）に（1-ε）を掛けた、f₁（1-ε）Le（Te）を迷光輝度量と呼ぶ。図２に示すように、温度測定ビレット3aの上面4cでは炉壁を見込む立体角ω＝2πであるため、迷光寄与率f₁＝1となり、単純に放射温度計で温度を測定する場合、実際の温度よりも高い温度が検出されてしまい、誤差が大きくなる。一方、温度測定ビレット3aおよび隣接ビレット3bが隣接する隙間Gでは、温度測定ビレット3aおよび隣接ビレット3bが迷光の一部を遮るため迷光寄与率f₁が小さくなる。

隙間G内にある温度測定面4aには、隣接ビレット3bの側面が対向配置されており、温度測定ビレット3aや隣接ビレット3bによって一部の迷光の入射が妨げられている。しかしながら、温度測定面4aでは、隙間Gの開口面S1,S2,S3,S4から、加熱炉2内における側面炉壁W1,W2、天井炉壁W3、および床炉壁W4からの輻射熱を受けており、実際よりも輝度が高くなっている。そのため、温度測定面4aの輝度を測定した測定輝度εLa(Ta)（実測値）には、側面炉壁W1,W2、天井炉壁W3、および床炉壁W4から入射される迷光による迷光輝度量f₁（1-ε）Le（Te）が含まれている。

図２に示すように、温度測定面4aにおける所定の温度測定点Qの輝度を観測する際には、例えば所定の観測方向から隙間G内の温度測定面4aを撮像し、得られた温度測定面画像の輝度を解析することで温度を特定することができる。このように温度測定面画像から得られた輝度は、迷光による影響を受けている測定輝度εLa(Ta)である。温度測定点Qでの迷光輝度量f₁（1-ε）Le（Te）を求める場合には、隙間Gの開口面S1,S2,S3,S4から入射する各迷光による迷光寄与率f₁を算出する。

ここで、隙間Gが直方体形状であるとした場合には、開口面として、隙間Gで規定される四つの開口面S1、S2、S3、S4が考えられる。隙間Gの開口面S1は、温度測定ビレット3aの一方の端面4bと面一の面であり、隙間Gの開口面S1と対向する開口面S2は、温度測定ビレット3aの一方の端面4bと対向する他方の端面と面一の面である。また、隙間Gの開口面S3は、温度測定ビレット3aの上面4cと面一の面であり、隙間Gの開口面S3と対向する開口面S4は、温度測定ビレット3aの下面と面一の面である。

なお、ここでは、温度測定ビレット3aの一方の端面4bと下面と温度測定面4aとが交わる、温度測定面4aの角部を基準点（0,0,0）とし、互いに直交するX軸、Y軸、Z軸の3軸を基準点（0,0,0）に設け、3軸座標で温度測定点Qの位置を表す。X軸は、温度測定ビレット3aの基準点（0,0,0）から隣接ビレット3b側に向けて、当該隣接ビレット3bの端面の下辺に沿って延びている。Y軸は、X軸と直交し、かつ温度測定ビレット3aの基準点（0,0,0）から温度測定ビレット3aの他方の端面側に向けて、当該温度測定面4aの長手下辺に沿って延びている。また、Z軸は、X軸およびY軸と直交し、かつ温度測定ビレット3aの基準点（0,0,0）から温度測定ビレット3aの上面4c側に向けて、温度測定ビレット3aの端面4bの側辺に沿って延びている。

ここで、温度測定ビレット3aの高さは、Z軸上で規定することができ、高さHとする。また、温度測定ビレット3aの長手方向（奥行方向）の長さは、Y軸上で規定することができ、長さLとする。また、温度測定ビレット3aおよび隣接ビレット3b間の隙間Gの幅は、X軸上で規定することができ、幅Dとする。温度測定面4a上における任意の温度測定点Qは、基準点（0,0,0）から延びるX軸、Y軸、およびZ軸を基に、（0,l,h）と表すことができる（lは0≦l≦L、hは0≦h≦H）。

温度測定ビレット3aおよび隣接ビレット3bの一方の端面と面一となる隙間Gの開口面S1に着目し、当該開口面S1から温度測定点Qへの迷光寄与率f_S1について説明する。例えば、開口面S1の温度測定点Qへの迷光寄与率f_S1は、温度測定点Qに対して開口面S1がなす立体角をω_S1とすると、f_S1＝ω_S1／2πと表すことができる。

ここで、例えば、図３に示すように、互いに直交するx軸y軸で長さa,bのxy平面Aにおいて、x軸y軸の交点を基準点0としてx軸y軸と直交する方向に延びたz軸上に点cがあるとき、点cに対してxy平面Aがなす立体角ωは、一般的に下記の（2）式で表すことができる。

αは、ac辺と、xy平面Aに対する垂線に相当するz軸と、がなす角であり、βは、bc辺とz軸とがなす角である。ここで、上記（2）式を利用することで、温度測定点Qに対して、隙間Gの開口面S1がなす立体角ω_S1についても同様に求めることができる。

具体的には、図４、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、温度測定点Qから開口面S1に向けてZ軸およびX軸と直交する垂線L1を引く。垂線L1のZ軸上の値は、温度測定点Qと同じhであり、垂線L1とZ軸とが交差するp1は（0,0,h）となる。次いで、開口面S1内に、垂線L1およびZ軸と直交し、かつX軸と平行な分割線L2を引く。これにより、分割線L2を境界とした第1分割領域S1aと第1分割領域S1bとの2領域に開口面S1を分割する。

なお、C1は、基準点であり、開口面S1の四隅の1角で（0,0,0）と表すことができ、d1は、開口面S1の四隅の1角でX軸上にあり（D,0,0）と表すことができる。また、C2は、開口面S1の四隅の1角でZ軸上にあり（0,0,H）と表すことができ、d2は、開口面S1の四隅のうち、C1と対角線上にある残りの1角で（D,0,H）と表すことができる。p2は、開口面S1内を2分する分割線L2の末端で（D,0,h）と表すことができる。

図５Ａに示すように、温度測定点Qに対して、p1、p2、C2およびd2で囲まれた第1分割領域S1aがなす立体角ω_S1aは、上記（2）式と同様に求めることができ、下記の(3)式で表すことができる。

また、図５Ｂに示すように、温度測定点Qに対して、C1、d1、p1およびp2で囲まれた第2分割領域S1bがなす立体角ω_S1bは、上記（2）式と同様に求めることができ、下記の(4)式で表すことができる。

以上より、温度測定点Qに対して開口面S1がなす立体角ω_S1は、ω_S1＝ω_S1a＋ω_S2と表すことができる。すなわち、立体角ω_S1は、下記の（5）式で表すことができる。

同様にして、隙間Gの開口面S1と対向する開口面S2と、温度測定ビレット3aおよび隣接ビレット3bの上面と面一の隙間Gの開口面S3と、隙間Gの開口面S3と対向する下面側の開口面S4と、についても、温度測定点Qに対して開口面S2がなす立体角ω_S2と、温度測定点Qに対して開口面S3がなす立体角ω_S3と、温度測定点Qに対して開口面S4がなす立体角ω_S4とを、下記の（6）式、（7）式および（8）式のように求めることができる。

従って、隙間Gにおける開口面S1,S2,S3,S4の温度測定点Qへの迷光寄与率f₁について、f₁＝（ω_S1／2π）＋（ω_S2／2π）＋（ω_S3／2π）＋（ω_S4／2π）により求めることができる。また、ここで、側面炉壁W1,W2における迷光を、側面炉壁W1,W2の平均の炉壁輝度aであるとし、天井炉壁W3における迷光を、天井炉壁W3の平均の炉壁輝度bであるとし、床炉壁W4における迷光を、床炉壁W4の平均の炉壁輝度cであるとすると、温度測定点Qへの迷光寄与量f₁Le(Te)は下記の（9）式で表すことができる。

この（9）式の迷光寄与量f₁Le(Te)に、（1-ε）を掛けた値が、上記（1）の右辺第二項の「f₁(1-ε)Le(Te)」となり、迷光輝度量となる。上記（1）式から、温度測定面4aの真の輝度εLr(Tr)は、εLr(Tr)＝εLa(Ta)−f₁(1-ε)Le(Te)、と表すことができる。従って、例えば上記（1）式を基に、温度測定点Qの測定輝度εLa(Ta)から、迷光輝度量f₁(1-ε)Le(Te)を差し引き、当該測定輝度εLa(Ta)を補正することで、温度測定点Qの真の輝度εLr(Tr)を算出することができる。

そして、この輝度に対応するビレット3の温度を予め調べておき、輝度と温度との関係を対応付けた輝度・温度変換データを利用することで、温度測定点Qの真の輝度εLr(Tr)に対応した温度を、温度測定点Qにおける真の温度として測定することができる。

＜シミュレーション＞
ここで、図６および図７は、鋼片の放射率εを0.85としてシミュレーションを行ったときの結果を示したグラフである。ここでは、直方体状の鋼片を想定し、当該鋼片の側面を温度測定面4aとしてシミュレーションを行った。図６および図７では、鋼片の温度測定面4aにおいて長手方向（図２中のY軸方向）の長さを画素で表し、鋼片の中心を100画素として当該鋼片の端面4bから中心までシミュレーションを行った。

図６では、上記のようにして温度測定面4aにおける各位置について、側面炉壁W1,W2から受ける迷光輝度量、天井炉壁W3から受ける迷光輝度量、床炉壁W4から受ける迷光輝度量をそれぞれ求めた結果を示し、さらに、これらを合計した迷光輝度量f₁(1-ε)Le(Te)について求めた結果も示す。ここでは、側面炉壁W1,W2の平均の炉壁輝度aは210とし、天井炉壁W3の平均の炉壁輝度bを200とし、床炉壁W4の平均の炉壁輝度cを200として、各迷光輝度量を算出した。

図６から、開口面S1付近では、側面炉壁W1から受ける迷光輝度量が大きいものの、隙間G内にある中心付近では、側面炉壁W1から受ける迷光輝度量が小さくなることが分かる。これに伴い、全体的な迷光輝度量f₁(1-ε)Le(Te)も開口面S1付近では大きいものの、中心付近にゆくに従って小さくなることが分かる。このことから手前側において迷光が隙間G内により多く入射し、鋼片の中心にゆくに従って次第に隙間G内に入射する迷光が低下することが分かる。

図７は、鋼片の端面4bから中心までの測定輝度εLa(Ta)と、図６に示した合計の迷光輝度量f₁(1-ε)Le(Te)と、当該測定輝度εLa(Ta)から迷光輝度量f₁(1-ε)Le(Te)を差し引いた値（すなわち、真の輝度εLr(Tr)であり、図７中、補正輝度と表記する）と、について示したグラフである。図７から、補正輝度では、鋼片の手前側で輝度が抑えられており、迷光の影響が補正されていることが確認できた。従って、このような補正輝度を鋼片における真の輝度εLr(Tr)とすることで、鋼片の温度について高精度な測定が可能となる。なお、図７中に図示した丸と矢印は、参照する縦軸がどちらなのかを示す。

＜温度測定装置について＞
次に、上述した「本発明の温度測定方法の概要」に従って温度測定処理を実行する温度測定装置について以下説明する。図８に示すように、温度測定装置11は、図示しないCPU（Central Processing Unit）、ROM（Read Only Memory）およびRAM（Random Access Memory）等からなるマイクロコンピュータ構成の制御部12と、表示部13と、迷光輝度量算出部14と、輝度補正部15と、温度算出部16と、輝度測定部17と、記憶部18と、画像取得部19と、がバスBを介して相互に接続された構成を有する。また、画像取得部19には、加熱炉2に設置された温度測定面撮像部21と炉壁撮像部22とが接続されている。

制御部12は、図示しない操作部に作業者から各種操作命令が与えられると、ROMに予め格納している温度測定処理プログラム等を、操作命令に基づき適宜読み出してRAMに展開することにより、温度測定処理プログラムに従って各回路部を制御する。制御部12は、温度測定処理プログラムの実行結果を表示部13に表示し、表示部13を介して、温度測定ビレット3aにおける温度測定面4aの温度分布を作業者に把握させ得る。

温度測定面撮像部21は、加熱炉2の所定に設置されており、加熱炉2内に並べられた複数のビレット3のうち、隙間G内にある温度測定ビレット3aの温度測定面4aを撮像し得る。温度測定面撮像部21は、隣接した温度測定ビレット3aおよび隣接ビレット3b間の隙間G内の温度測定面4aを撮像すると、当該温度測定面4aの輝度分布が表された温度測定面画像を画像取得部19に送出する。また、炉壁撮像部22は、例えば4つの撮像装置から構成されており、これら4つの撮像装置によって、加熱炉2内の側面炉壁W1,W2、天井炉壁W3および床炉壁W4をそれぞれ撮像し、各炉壁の輝度分布がそれぞれ表された各炉壁画像を画像取得部19に送出する。

なお、温度測定面撮像部21および炉壁撮像部22は、例えばCCD（Charge Coupled Device）またはCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子等を備えており、動画像または静止画像のいずれかを生成し得る。温度測定面撮像部21および炉壁撮像部22に生成される画像としては、当該画像によって輝度分布を表すことができれば、モノクロ画像やカラー画像であってもよい。

画像取得部19は、温度測定面撮像部21から受け取った温度測定面画像を輝度測定部17に送出し、炉壁撮像部22から受け取った各炉壁画像を迷光輝度量算出部14に送出する。輝度測定部17は、温度測定面画像の明暗から温度測定面4aの各位置における測定輝度を算出してゆき、温度測定面4aにおける測定輝度分布を求める。

ここで、輝度測定部17は、温度測定面画像における温度測定面4aの表示領域内での温度測定点Qの位置を(0,l,h)で表し、各温度測定点Q毎に、測定輝度を求めてゆき、温度測定面4aにおける測定輝度分布を算出する。この場合、輝度測定部17は、温度測定面画像内において、温度測定ビレット3aにおける一方の端面4bと、温度測定ビレット3aの温度測定面4aと、温度測定ビレット3aの下面と、当該端面4bと面一の隙間Gの開口面S1と、が全て交わる温度測定面4aの角部分に相当する位置を特定し、当該位置を基準点（0,0,0）とする。輝度測定部17は、基準点（0,0,0）から、互いに直交するX軸、Y軸、Z軸の3軸座標で各温度測定点Qを定義する。

加熱炉2内に並べられるビレット3は、例えば、端面4bが縦×横150[mm]×150[mm]、長手方向の長さLが7000[mm]に選定されており、直方体状に形成されている。温度測定ビレット3aの温度測定面4aは、隣接ビレット3bとの間の隙間G内にあり、温度測定ビレット3aおよび隣接ビレット3bにより一部の迷光が遮られ、温度測定ビレット3aの上面4cに比べて暗くなっているが、隙間Gを介して各炉壁からの高温の輻射を受けている。従って、輝度測定部17により算出された、温度測定面4aの測定輝度分布は、炉壁等による高温の輻射を、隙間Gから受けている分、実際よりも輝度が高くなっている。

迷光輝度量算出部14は、加熱炉2内の側面炉壁W1,W2、天井炉壁W3および床炉壁W4をそれぞれ撮像した各炉壁画像の明暗から、側面炉壁W1,W2の平均の炉壁輝度aと、天井炉壁W3の平均の炉壁輝度bと、床炉壁W4の平均の炉壁輝度cと、をそれぞれ算出する。側面炉壁W1,W2、天井炉壁W3および床炉壁W4における各炉壁輝度a,b,cは、炉壁画像全体の輝度の平均でも良く、当該炉壁画像内の一部の輝度の平均でもよい。

記憶部18には、上記(5)式、(6)式、(7)式、(8)式、(9)式が予め記憶されているとともに、ビレット3の放射率εが予め記憶されている。また、記憶部18には、ビレット3の長手方向の長さLと、ビレット3の高さHと、隙間Gの幅Dと、が予め記憶されている。

迷光輝度量算出部14は、記憶部18に記憶された、上記(5)式、(6)式、(7)式、(8)式や、ビレット3の長手方向の長さL、高さH、隙間Gの幅Dに基づいて、各温度測定点Q毎に、それぞれ立体角ω_S1、立体角ω_S2、立体角ω_S3、立体角ω_S4を算出してゆく。また、迷光輝度量算出部14は、各温度測定点Q毎にそれぞれ求めた立体角ω_S1、立体角ω_S2、立体角ω_S3、立体角ω_S4に基づいて、各温度測定点Q毎にそれぞれの隙間Gの開口面S1,S2,S3,S4からの迷光寄与率f_S1＝（ω_S1／2π）,f_S2＝（ω_S2／2π）,f_S3＝（ω_S3／2π）,f_S4＝（ω_S4／2π）を算出する。

さらに、迷光輝度量算出部14は、記憶部18に記憶された上記（9）式を基に、迷光寄与率f_S1,f_S2,f_S3,f_S4,と、各炉壁の平均の炉壁輝度a,b,cと、放射率εと、から各温度測定点Q毎にそれぞれ迷光輝度量f₁(1-ε)Le(Te)を算出してゆき、温度測定面4aの迷光輝度量f₁(1-ε)Le(Te)の分布状態を表した迷光輝度分布（図６）を求める。なお、迷光輝度量算出部14は、このような迷光輝度分布を表示部13に送り、当該表示部13において迷光輝度分布を表示させることで、作業者に対して温度測定面4aにおける迷光輝度分布の解析をさせることもできる。

輝度補正部15は、輝度測定部17から、温度測定面4aにおける測定輝度分布を受け取るとともに、迷光輝度量算出部14から、温度測定面4aにおける迷光輝度分布を受け取ると、上記（1）式に基づいて、温度測定面4aにおける測定輝度分布から迷光輝度分布を差し引き、当該測定輝度分布を補正し、温度測定面4aにおける真の輝度分布を算出する。

この実施の形態の場合、輝度補正部15は、各温度測定点Q毎にそれぞれ測定輝度εLa(Ta)から迷光輝度量f₁（1-ε）Le(Te)を差し引いてゆき、各温度測定点Q毎に真の輝度εLr(Tr)を算出し、温度測定面4aにおける真の輝度分布を求める。

温度算出部16は、輝度毎に温度が対応付けられた輝度・温度変換データを予め記憶しており、当該輝度・温度変換データに基づいて、輝度補正部15によって、各温度測定点Q毎に算出された真の輝度εLr(Tr)から、対応する温度を算出してゆく。このようにして温度算出部16は、温度測定面4aにおける真の輝度分布と、輝度・温度変換データと、に基づいて、温度測定面4aにおける温度分布を求める。かくして、温度測定装置11は、迷光による影響が少ない真の輝度分布に基づいて、加熱炉2内における温度測定ビレット3aの温度を正確に測定することができる。

＜温度測定処理手順について＞
次に、温度測定装置11にて実行される上述した温度測定処理手順について、図９に示したフローチャートを用いて簡単に説明する。温度測定装置11は、ルーチンRT1の開始ステップから入ってステップSP1に移り、炉壁撮像部22によって各炉壁を撮像した各炉壁画像を取得するとともに、温度測定面撮像部21によって温度測定ビレット3aの温度測定面4aを撮像した温度測定面画像を取得し、次のステップSP2およびステップSP3に移る。ステップSP2において、温度測定装置11は、各炉壁画像から、側面炉壁W1,W2、天井炉壁W3、および床炉壁W4毎にそれぞれ平均の炉壁輝度a,b,cを算出し、次のステップSP4に移る。

ステップSP4において、温度測定装置11は、予め記憶している上記(5)式、(6)式、(7)式、(8)式を基に、各温度測定点Q毎にそれぞれの隙間Gの開口面S1,S2,S3,S4からの迷光寄与率f_S1＝（ω_S1／2π）,f_S2＝（ω_S2／2π）,f_S3＝（ω_S3／2π）,f_S4＝（ω_S4／2π）を算出し、次のステップSP5に移る。ステップSP5において、温度測定装置11は、ステップSP2で求めた側面炉壁W1,W2、天井炉壁W3、および床炉壁W4の各炉壁輝度a,b,cと、ステップSP4で求めた迷光寄与率f_S1＝（ω_S1／2π）,f_S2＝（ω_S2／2π）,f_S3＝（ω_S3／2π）,f_S4＝（ω_S4／2π）と、放射率εと、から、予め記憶している上記（9）式を基に、各温度測定点Q毎に迷光輝度量f₁（1-ε）Le(Te)を算出する。このようにして温度測定装置11は、温度測定面4aにおける迷光輝度量f₁（1-ε）Le(Te)の分布状態を示した迷光輝度分布を算出し、次のステップSP6に移る。

一方、ステップSP3において、温度測定装置11は、温度測定面画像に基づいて温度測定面4a内の各温度測定点Q毎に測定輝度を求めてゆき、温度測定面4aの測定輝度分布を算出し、次のステップSP6に移る。ステップSP6において、温度測定装置11は、上記(1)式を基に、ステップSP3で求めた測定輝度分布を、ステップSP5で求めた迷光輝度分布により補正し、温度測定面4aにおける真の輝度分布を算出して、次のステップSP7に移る。

ステップSP7において、温度測定装置11は、予め記憶している輝度・温度変換データを基に、ステップSP6で求めた温度測定面4aにおける真の輝度分布から温度分布を算出し、次のステップSP8に移って上述した温度測定処理手順を終了する。

＜作用および効果＞
以上の構成において、温度測定装置11では、隣接するビレット3間の隙間G内に位置した、一方のビレット3の側面の点を、温度測定点Qとして、測定輝度εLa(Ta)を測定するとともに、加熱炉2内の炉壁からの迷光が寄与する、温度測定点Qにおける迷光輝度量f₁（1-ε）Le(Te)を算出するようにした。また、温度測定装置11では、迷光輝度量f₁（1-ε）Le(Te)に基づいて、温度測定点Qの測定輝度εLa(Ta)における迷光の影響を補正し、得られた真の輝度εLr(Tr)から、温度測定点Qの温度を算出するようにした。従って、温度測定装置11では、迷光の影響を考慮して温度測定点Qにおける温度を測定でき、加熱炉2内におけるビレット3の温度を、従来よりも正確に測定することができる。

また、この温度測定装置11では、加熱炉2内の天井炉壁W3、側面炉壁W1,W2、および床炉壁W4からの各迷光が寄与する、温度測定点Qにおける迷光輝度量f₁（1-ε）Le(Te)を算出するようにした。これにより、温度測定装置11では、天井炉壁W3、側面炉壁W1,W2、および床炉壁W4からの各迷光の影響を考慮して温度測定点Qにおける温度を測定でき、加熱炉2内におけるビレット3の温度を、一段と正確に測定することができる。

＜他の実施の形態＞
なお、上述した実施の形態においては、温度測定対象物として、主にビレット3を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ブルーム等の鋼片を温度測定対象物としてもよく、また、鋼材以外の材料でなる温度測定対象物を適用してもよい。

また、上述した実施の形態においては、温度測定面画像内において、温度測定ビレット3aにおける一方の端面4bと、温度測定ビレット3aの温度測定面4aと、温度測定ビレット3aの下面と、当該端面4bと面一の隙間Gの開口面S1と、が全て交わる温度測定面4aの角部分に相当する位置を基準点（0,0,0）とし、温度測定点Qを規定した場合について述べた。ただし、本発明はこれに限らず、温度測定面画像内において、温度測定面4a内の中心や、他の角部分等に相当する位置を基準点（0,0,0）として、温度測定点Qを規定してもよい。この場合でも、温度測定面4a内の所定位置を基準点（0,0,0）として互いに直交するX軸、Y軸、Z軸の3軸座標で、各温度測定点Qを温度測定面4a内に規定できる。

3 ビレット（温度測定対象物）
4a 温度測定面
11 温度測定装置
14 迷光輝度量算出部
15 輝度補正部
16 温度算出部
17 輝度測定部
Q 温度測定点
W1,W2 側面炉壁
W3 天井炉壁
W4 床炉壁

Claims

加熱炉内に所定の間隔を設けて並んで配置された、複数の直方体状の温度測定対象物の温度を測定する温度測定方法であって、
前記加熱炉内の天井炉壁、側面炉壁および床炉壁の炉壁輝度を測定する炉壁輝度測定ステップと、
隣接する前記温度測定対象物間の隙間内に位置した一方の前記温度測定対象物の側面の点を温度測定点とし、前記温度測定点の輝度を測定する輝度測定ステップと、
前記温度測定点における、隣接する前記温度測定対象物間の隙間で規定される４つの開口面がなす立体角を算出し、算出した前記立体角に基づいて、前記温度測定点における前記開口面からの迷光寄与率を算出し、算出した前記迷光寄与率と前記炉壁輝度とに基づいて、前記温度測定点における、前記加熱炉内の炉壁からの迷光輝度量を算出する迷光輝度量算出ステップと、
前記温度測定点の輝度から前記迷光輝度量を差し引き、前記温度測定点の測定輝度における迷光の影響を補正し、前記温度測定点の真の輝度を算出する輝度補正ステップと、
前記輝度補正ステップで得られた前記真の輝度から、前記温度測定点の温度を算出する温度算出ステップと、
を備えることを特徴とする温度測定方法。
加熱炉内に所定の間隔を設けて並んで配置された、複数の直方体状の温度測定対象物の温度を測定する温度測定装置であって、
隣接する前記温度測定対象物間の隙間内に位置した一方の前記温度測定対象物の側面の点を温度測定点とし、前記温度測定点の輝度を測定する輝度測定部と、
前記加熱炉内の天井炉壁、側面炉壁および床炉壁の炉壁輝度を測定し、前記温度測定点における、隣接する前記温度測定対象物間の隙間で規定される４つの開口面がなす立体角を算出し、算出した前記立体角に基づいて、前記温度測定点における前記開口面からの迷光寄与率を算出し、算出した前記迷光寄与率と前記炉壁輝度とに基づいて、前記温度測定点における、前記加熱炉内の炉壁からの迷光輝度量を算出する迷光輝度量算出部と、
前記温度測定点の輝度から前記迷光輝度量を差し引き、前記温度測定点の測定輝度における迷光による影響を補正し、前記温度測定点の真の輝度を算出する輝度補正部と、
前記輝度補正部で得られた前記真の輝度から、前記温度測定点の温度を算出する温度算出部と、
を備えることを特徴とする温度測定装置。