JP7276515B2 - 表面温度計測方法、表面温度計測装置、亜鉛系溶融めっき鋼板の製造方法、及び亜鉛系溶融めっき鋼板の製造設備 - Google Patents

Description

本発明は、表面温度計測方法、表面温度計測装置、亜鉛系溶融めっき鋼板の製造方法、及び亜鉛系溶融めっき鋼板の製造設備に関する。

鉄鋼プロセスにおける亜鉛系溶融めっきライン（以下、ＣＧＬと表記）では、材質の作りこみ及びめっきの品質管理において温度管理が非常に重要な作業である。特に亜鉛付着後の鋼板加熱による合金化過程においては、鋼板温度が高すぎるとパウダリングが発生し、鋼板温度が低すぎると合金化が不十分になる。さらに、高強度材では、鋼板温度が高すぎると結晶粒径が粗大化して材質特性が低下する。このため、ＣＧＬでは、非常に厳格な温度管理が求められている。

ここで、鋼板の加熱方法としては、電磁誘導加熱（以下、ＩＨと表記）や輻射熱による伝熱等の方法がある。また、その温度管理の方法としては、ＩＨや直接加熱の出力と鋼板の搬送速度や板サイズ及び溶融亜鉛ポッドの温度とから伝熱計算や電磁界シミュレーションにより加熱直後の鋼板温度を計算する方法がある。ところが、この方法では、鋼板の厚みやパスラインのわずかなばらつきによって鋼板温度の計算結果がばらつく。このため、やはり重要なのが鋼板温度を直接計測することである。

そこで、鋼板温度を直接計測する方法として、放射測温法や測温ロール法（非特許文献１参照）等が提案されている。しかしながら、亜鉛系溶融めっき鋼板の製造中では合金化の進捗具合に応じて鋼板表面の放射率が大きく変動するため、予め放射率を固定値として設定する放射温度計では大きな計測誤差が発生する。そこで、放射測温法に必要な放射率設定の課題に対する対策として幾つかの取り組みがなされている。

具体的には、放射光が多重反射することにより放射率が１に近づくことを利用する多重反射型放射温度計が発明されている。また、ロールと鋼板が等温であると仮定しその隙間で発生する多重反射を利用した楔型放射温度計（特許文献１参照）や、金めっき等の反射率が高い凹形状の部材を計測対象物に近接させるお椀型放射温度計（特許文献２参照）等が開発されている。

さらに、計測対象物の積分球反射率と放射率との和が１となる法則を利用して計測対象物の反射特性を計測し、積分球反射率を推定して放射率を推定する手法（特許文献３参照）も提案されている。また、計測対象物の表面の放射率を多波長あるいは異なる偏光条件で計測し、事前学習により合金化による表面の変化の情報と温度を同時に推定するトレース温度計と呼ばれる手法（非特許文献２参照）も存在する。

特公平４－５８５６８号公報 特開平１０－１８５６９３号公報 特開平５－２０９７９２号公報

鉄と鋼 ７９（７），７６５－７７１，１９９３ 鉄と鋼 ７９（７），７７２－７７８，１９９３ ＪＩＳ Ｃ １６１２ 放射温度計の性能試験方法通則

しかしながら、鋼板表面が高温である場合、溶融亜鉛が鋼板表面に付着した状態では、鋼板とロールとを接触させることができない。このため、鋼板のパスラインの後段となるまでロールがなく、鋼板温度の計測に測温ロール等の手法を用いることができない。

一方、鋼板の種類やサイズ、搬送条件によって合金化反応の進み具合にばらつきが生じる。例えば、合金化を目的として鋼板を加熱する場合、目標とする鋼板温度は４５０～５５０℃程度であり、放射測温法に適したＩｎＧａＡｓ素子を用いて鋼板温度を計測した場合、合金化前後で鋼板表面の放射率が０．２～０．７程度に変化する。これは、温度に換算すると６０℃以上の差であり、鋼板温度を正確に計測できない。

また、この放射率変動の課題を解決するために上述したような様々な方法が提案されているが、楔型放射温度計は測温ロールと同様に測温ニーズのある加熱直後に適用することはできない。また、お椀型放射温度計も、パスラインのリフトオフを非常に小さくする必要があるが、ＣＧＬの溶融亜鉛付着後はロールによるパスラインの変動抑制ができないため、リフトオフにより適用は困難である。

また、積分球反射率を推定して放射率を推定する手法は、他の冷延鋼板プロセスでの適用事例はあるものの、合金化過程では鋼板表面の拡散性が非常に高くなるため、積分球反射率及び放射率の推定精度が低くなる。さらに、トレース温度計は、物理モデルに基づいていないため想定外の外乱や現象に弱く、実用は限定的である。

このため、亜鉛系溶融めっき鋼板の製造途中における、亜鉛系溶融めっき鋼板表面の放射率の変動によらず、亜鉛系溶融めっきラインにおける鋼板温度を精度よく計測可能な技術の提供が期待されていた。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、計測対象物の表面の放射率の変動によらず計測対象物の表面温度を精度よく計測可能な表面温度計測方法及び表面温度計測装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、合金化過程によらず亜鉛系溶融めっきラインにおける鋼板温度を精度よく計測して歩留まりよく亜鉛系溶融めっき鋼板を製造可能な亜鉛系溶融めっき鋼板の製造方法及び製造設備を提供することにある。

本発明に係る表面温度計測方法は、計測対象物の表面の放射光量を取得する第１撮像ステップと、前記計測対象物の表面に正反射条件で光を照射し、正反射光量を取得する第２撮像ステップと、前記計測対象物の表面に拡散反射条件で光を照射し、拡散反射光量を取得する第３撮像ステップと、前記計測対象物の表面の放射率と正反射率及び拡散反射率との関係を示すモデルと、前記第２撮像ステップにおいて取得された正反射光量と、前記第３撮像ステップにおいて取得された拡散反射光量とを用いて、前記計測対象物の表面の放射率を算出する放射率算出ステップと、前記第１撮像ステップにおいて取得された放射光量と、前記放射率算出ステップにおいて算出された放射率とを用いて、前記計測対象物の表面温度を算出する測温ステップと、を含む。

前記放射率算出ステップは前記第２撮像ステップにおいて取得された正反射光量が所定値未満である場合に実行し、前記第２撮像ステップにおいて取得された正反射光量が所定値以上である場合には前記測温ステップにおいて固定値を放射率として用いるとよい。

前記第２撮像ステップ及び前記第３撮像ステップはそれぞれ、前記第１撮像ステップにおいて取得された放射光量を減算することにより前記正反射光量及び前記拡散反射光量を補正するステップを含むとよい。

前記第１撮像ステップ、前記第２撮像ステップ、及び前記第３撮像ステップは、計測対象物の搬送方向に沿って前記放射光量、前記正反射光量、及び前記拡散反射光量の取得範囲が割り当てられて複数の視野を有する受光素子を用いて光を受光するステップを含むとよい。

前記計測対象物が亜鉛系溶融めっき鋼板であるとよい。

本発明に係る表面温度計測装置は、計測対象物の表面の放射光量を取得する第１撮像手段と、前記計測対象物の表面に正反射条件で光を照射し正反射光量を取得する第２撮像手段と、前記計測対象物の表面に拡散反射条件で光を照射し拡散反射光量を取得する第３撮像手段と、前記計測対象物の表面の放射率と正反射率及び拡散反射率との関係を示すモデルと、前記第２撮像手段が取得した正反射光量と、前記第３撮像手段が取得した拡散反射光量とを用いて、前記計測対象物の表面の放射率を算出する放射率算出手段と、前記第１撮像手段が取得した放射光量と、前記放射率算出手段が算出した放射率とを用いて、前記計測対象物の表面温度を算出する測温手段と、を備える。

前記計測対象物が亜鉛系溶融めっき鋼板であるとよい。

本発明に係る亜鉛系溶融めっき鋼板の製造方法は、亜鉛系溶融めっき鋼板を製造する製造ステップを含む亜鉛系溶融めっき鋼板の製造方法であって、前記亜鉛系溶融めっき鋼板を製造する製造ステップは、本発明に係る表面温度計測方法により前記亜鉛系溶融めっき鋼板の表面温度を計測する温度計測ステップと、前記温度計測ステップにより計測された前記表面温度を用いて前記製造ステップの製造条件を制御するステップと、を含む。

本発明に係る亜鉛系溶融めっき鋼板の製造設備は、本発明に係る表面温度計測装置と、前記表面温度計測装置によって計測された亜鉛系溶融めっき鋼板の表面温度に基づいて亜鉛系溶融めっき鋼板を製造する設備と、を備える。

本発明に係る表面温度計測方法及び表面温度計測装置によれば、計測対象物の表面の放射率の変動によらず計測対象物の表面温度を精度よく計測することができる。また、本発明に係る亜鉛系溶融めっき鋼板の製造方法及び製造設備によれば、合金化過程によらず亜鉛系溶融めっきラインにおける鋼板温度を精度よく計測して歩留まりよく亜鉛系溶融めっき鋼板を製造することができる。

図１は、本発明の一実施形態である実験装置の構成を示す図である。 図２は、放射率と正反射率（正反射輝度値）及び拡散反射率（拡散反射輝度値）との関係の一例を示す図である。 図３は、本発明例及び単色放射温度計における熱電対温度と放射測温結果との関係を示す図である。 図４は、本発明の一実施形態である温度計測装置の実ラインへの適用事例を示す図である。 図５は、図４に示す適用事例の変形例を示す図である。 図６は、図４に示す適用事例の変形例を示す図である。 図７は、正反射用光源の設置条件を説明するための図である。 図８は、拡散反射用光源の設置条件を説明するための図である。 図９は、フィルタリング前後の実際の温度計測結果を示す図である。 図１０は、本発明の一実施形態である温度計測装置の第１変形例の構成を示す図である。 図１１は、本発明の一実施形態である温度計測装置の第２変形例の構成を示す図である。 図１２は、自発光、平均化した正反射光、及び拡散反射光の輝度値の変化を示す図である。 図１３は、本発明例及び比較例１，２によって計測された表面温度を示す図である。 図１４は、本発明例及び比較例２における合金化度と表面温度との関係を示す図である。

放射測温法は、温度と放射率によって計測対象物の輻射量が理論的に決まることを利用して、計測された輻射量と予め設定された放射率を用いて計測対象物の表面温度を算出する手法である。ここで、計測対象物の放射率は計測対象物の表面の状態や形状に依存して０～１の範囲内で変化する。このため、計測対象物の表面温度を精度よく計測するためには、計測対象物の放射率を正しい値に設定する必要がある。そこで、一般に用いられている多くの放射温度計は、計測対象物の放射率を予め計測して又は計測対象物に対する既知の放射率を使って、放射率を固定値として予め設定する。その上で、放射光量を計測して検量線から計測対象物の表面温度を求める。なお、ここで述べる放射率の計測手法としては、放射率が既知な黒体塗料を塗布して計測対象部位との放射光量比を計測したり、熱電対等の他の計測手法で得られた表面温度値を理論的に輻射量に換算して比較したりするといった手法がある。

一方、予め放射率を固定値として設定する一般的な放射温度計において、実際の放射率が設定した放射率から大きく乖離した場合には、大きな計測誤差が発生する。特に亜鉛ポッド後のＩＨ加熱による合金化過程出側では、鋼板表面が合金化していない鏡面に近い状態から合金化が進捗し粗面に近い状態まであらゆる状態を取り得るため、予め固定値として放射率を設定すると必ず実際の放射率と大きな乖離が発生する。また、成分や製造条件により合金化度の進捗は大きく変化するので、予め表面状態及び放射率を予測することも困難である。そこで、放射測温を精度よく実施するためには、変動する計測対象物の表面性状に対してリアルタイムに放射率を正しく推定し、推定した放射率で放射輝度を温度に変換することを発明者らは検討した。ここで、放射率を推定する方法として、放射率と積分級反射率の和が１となるキルヒホッフの法則に着目する。特許文献３には、反射分布の情報から積分級反射率を算出する手法が記載されているが、精度に大きく寄与する鏡面反射成分の広がりのパラメータを正確に計測することは難しく十分な精度を得ることができない。しかしながら、計測対象物の反射特性は、放射率と深い物理的な関係性を有し、亜鉛系溶融めっき鋼板が合金化する過程において変化する表面に対しても放射率を推定する上で重要な手掛かりとなることが考えられる。

そこで、本発明の発明者らは、反射特性は一般に鏡面反射と拡散反射の和で表現されることが多いことに着目し、亜鉛系溶融めっき鋼板の合金化過程の表面状態の鏡面反射と拡散反射の２種類の反射特性と放射率との関係を検討した。その結果、後述するように、合金化過程の表面状態には、亜鉛系溶融めっきによって非常に鏡面性が高くなっている状態から徐々に鏡面性が低下しほぼ完全拡散面まで拡散性が高くなるステップＳ１と、完全拡散面になった状態から徐々に拡散反射率が低下していくステップＳ２との２つの過程があることを知見した。また、ステップＳ１では放射率は変動せず、鏡面反射成分のほとんど存在しないステップＳ２においてキルヒホッフの法則に従って拡散反射率の低下に伴い放射率が増加することを知見した。これらのステップは、鏡面反射成分のみ、あるいは拡散反射成分のみのどちらか一方では、合金化過程を追従することは困難であり、両方の反射成分を組み合わせることで合金化の進捗具合及び放射率を正しく推定することができる。そして、本発明の発明者らは、これらの知見に基づき鋭意検討を重ねた結果、亜鉛系溶融めっきラインにおいて正反射条件と拡散反射条件で亜鉛系溶融めっき鋼板の表面画像を撮像し、予めモデル化しておいた放射率と正反射率及び拡散反射率との関係からリアルタイムで放射率を算出することにより、亜鉛系溶融めっき鋼板の表面温度を精度よく計測できるという技術思想を発案するに至った。

具体的には、本発明を用いて亜鉛系溶融めっき鋼板の表面温度を計測する際には、まず、放射温度計の校正及び放射率と正反射率及び拡散反射率との関係のモデル化を予め行っておく。ここで、放射温度計としては、目標とする亜鉛系溶融めっき鋼板の表面温度が４５０～５５０℃程度であることから、ＩｎＧａＡｓ素子を用いることが好ましく、なおかつロングパスフィルタやショートパスフィルタ、バンドパスフィルタを用いて波長感度をなるべく狭帯域にすることが好ましい。また、放射温度計の校正方法には様々な方法があるが、一例として非特許文献３に記載の方法を適応するとよい。ここで述べる放射温度計は、エリア、ラインあるいは単一の素子を有する光学センサであり、黒体条件の各温度で目盛り付けられることにより、放射温度計としての機能を有するようになる。

放射率と正反射率及び拡散反射率との関係は、例えば図１に示すような実験装置により実際に亜鉛系溶融めっき鋼板を加熱した時の正反射光量、拡散反射光量、及び放射光量を計測することによりモデル化することができる。以下、図１に示す実験装置の構成とモデル化の手順について述べる。

図１に示す実験装置を用いて放射率と正反射率及び拡散反射率との関係をモデル化する際は、まず、合金化前の亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓの表面に熱電対１を溶接し、さらに亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓの表面の一部に黒体スプレー２を塗布する。次に、亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓ全体を均一に加熱可能なヒータ３の上に亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓを載置する。加熱方法は、亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓを均一に加熱することができれば伝熱、ＩＨ加熱、及び通電加熱のいずれでもよいが、熱電対１を溶接している場合には、ＩＨ加熱や通電加熱では計測に影響が出ないように工夫する必要がある。

次に、放射温度計４、亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓの表面に正反射条件で光を照射する正反射用光源５、及び亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓの表面に拡散反射条件で光を照射する拡散反射用光源６を設置する。なお、放射温度計４は、正反射用光源５の投光角と受光角を一致させるために亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓの正面に設置することはできないが、設置できる範囲内でなるべく亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓの表面に対して垂直になるように設置することが望ましい。また、拡散反射条件は正反射条件から４５°以上異なる角度にすることが望ましい。また、正反射用光源５及び拡散反射用光源６の点灯／消灯を電源あるいはシャッター等で切り替えることができるようにするとよい。

なお、本明細書における亜鉛系溶融めっき鋼板は、めっき層中に亜鉛を含有するものであればよく、特に制限はない。亜鉛系溶融めっき鋼板としては、溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）、溶融亜鉛めっき鋼板を合金化した合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）、Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇめっき鋼板（例えばＺｎ－６質量％Ａｌ－３質量％Ｍｇ合金めっき鋼板、Ｚｎ－１１質量％Ａｌ－３質量％Ｍｇ合金めっき鋼板）、Ｚｎ－Ａｌめっき鋼板（例えば、Ｚｎ－５質量％Ａｌ合金めっき鋼板、Ｚｎ－５５質量％Ａｌ合金めっき鋼板）等を例示することができる。

さらに、亜鉛系溶融めっき層中に少量の異種金属元素又は不純物として、ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、モリブデン、タングステン、チタン、クロム、アルミニウム、マグネシウム、鉛、アンチモン、錫、銅、ケイ素のうちの一種又は二種以上を含有してもよい。また、亜鉛系溶融めっき層は、上述した亜鉛系溶融めっき層のうち、同種又は異種の亜鉛系溶融めっき層を２層以上形成してなるものでもよい。

次に、上記実験装置を用いて放射率と拡散反射率及び正反射率との関係を示すモデルを生成する。具体的には、亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓを徐々に加熱しながら以下の過程（ａ）～（ｅ）を繰り返し実行する。

（ａ）正反射用光源５及び拡散反射用光源６を消灯あるいはシャッターを閉じて亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓの表面画像を撮像することにより放射光量を取得する。

（ｂ）正反射用光源５のみ点灯あるいはシャッターを開けて亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓの表面画像を撮像することにより正反射光量と放射光量との和を取得する。

（ｃ）拡散反射用光源６のみ点灯あるいはシャッターを開けて亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓの表面画像を撮像することにより拡散反射光量と放射光量との和を取得する。

（ｄ）過程（ｂ），（ｃ）で取得した光量から過程（ａ）で取得した光量を減算することにより正反射光量と拡散反射光量を算出する。この時、表面画像の撮像毎で露光時間が異なる場合には、露光時間の違いによる光量の差を加味して補正を実施する。

（ｅ）熱電対１によって計測された表面温度と校正された放射温度計４によって計測された表面温度とを比較する、あるいは放射温度計４がラインセンサあるいはエリアセンサであれば放射率成分を黒体スプレー２を塗布した箇所の放射率と比較することにより、放射率を算出する。

なお、露光時間と計測時間を加味して、過程（ａ）～（ｃ）において概同一の亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓの表面状態を撮像できるように加熱速度を設定することが好ましい。これにより、例えば図２に示すような、亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓの加熱温度の範囲内において、亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓの表面の放射率と正反射率、及び、当該鋼板Ｓの表面の放射率と拡散反射率との関係をそれぞれ示すモデルを作成することができる。

図２（ａ）及び図２（ｂ）はそれぞれ、上記のモデル化の手順によって得られた放射率と正反射率（正反射輝度値）及び当該放射率と拡散反射率（拡散反射輝度値）との関係モデルの一例を示す。図２に示すように、亜鉛系溶融めっき鋼板の表面状態は、徐々に鏡面性が低下しほぼ完全拡散面まで拡散性が高くなるステップＳ１と、完全拡散面になった状態から徐々に拡散反射率が低下していくステップＳ２との２つの過程で構成されていることがわかる。ここで、放射率を精度良く推定するためには、放射率に１対１で対応する指標が必要である。正反射のみだと放射率が高い領域において正反射光量の変動が無く推定は困難であり、拡散反射のみだと放射率変動に幅広く感度を持つものの１個の拡散反射光量に対し２個の放射率が取りうる場合がある。そこで、正反射の情報を加えることにより、対応する２つの放射率のどちらであるかを決めることができるため、正反射光量と拡散反射光量を組み合わせることにより、精度よく放射率を推定することができる。

このモデルによれば、亜鉛系溶融めっき鋼板の表面の正反射率と拡散反射率を計測することにより亜鉛系溶融めっき鋼板の放射率を精度よく推定できるので、亜鉛系溶融めっき鋼板の製造中における亜鉛系溶融めっき鋼板表面の放射率の変動によらず、放射光量と放射率とを用いて亜鉛系溶融めっき鋼板の表面温度を精度よく算出することができる。また、算出された表面温度に基づいて亜鉛系溶融めっき鋼板を製造することにより、亜鉛系溶融めっき鋼板を歩留まりよく製造することができる。

なお、亜鉛系溶融めっき鋼板の正反射率及び拡散反射率は、通常基準となる反射率が１に近いサンプル片の正反射率及び拡散反射率に対する相対値を計測することによって求めることができる。サンプル片としては、正反射率を求める際は金ミラーやアルミミラー、拡散反射率を求める際は硫酸バリウムを例示できる。また、光源の光量を基準としてその反射光量を用いて上記モデル化を行うこともできる。この場合、感度が変わらない撮像系に照射光量が一定の光源を適用し、得られた輝度値そのものをモデルとするとよい。また、上述したモデル化の手順ではシャッターを用いたが、同一表面状態の正反射画像、拡散反射画像、及び自発光画像を取得できるのであれば必ずしもシャッターを用いる必要はない。また、シャッターを用いずに、異なる合金化度状態のサンプルを複数用意して正反射率及び拡散反射率を測定し、さらに表面状態が変わらない程度にサンプルを加熱し放射率を求めてモデルとしてもよい。

本発明の一実施形態である温度計測方法を実ラインに適用する際には、実ラインの亜鉛系溶融めっき鋼板から放射光量、正反射光量、及び拡散反射光量を取得する。この時、取得した正反射光量及び拡散反射量からモデルを用いて放射率を算出する。放射率の算出方法は様々な方法が考えられる。例えば、実験で求めたモデルの点数をＮ点、正反射光量をｒｓ、拡散反射光量をｒｄ、放射率をｅとすると、モデルは３次元ベクトル（ｒｓ_ｎ、ｒｄ_ｎ、ｅ_ｎ）（ｎ＝１，…，Ｎ)と表現できる。実運用上モデルの点数が不足する場合に
は、補間により点数を増加させてもよい。またｅ_ｎがｒｓ_ｎ、ｒｄ_ｎが決まれば一意に定まる場合、ｅ＝ｆ（ｒｓ，ｒｄ）のようにｅをｒｓ，ｒｄの関数として近似して使用してもよい。

ここで、実際の計測で得られた正反射光量をＲｓ、拡散反射光量をＲｄとすると、以下に示す数式（１）のように距離最小化により計測時のモデル上の座標位置（合金化度）及び放射率を推定することができる。なお、必要に応じて正反射光量と拡散反射光量で重みをつけてもよい。また距離のノルムを変化させても同様の結果が得られるのは言うまでもない。

また、今回の場合、ステップＳ１とステップＳ２とは明らかに異なる物理現象として分離できる。そこで、まずは亜鉛系溶融めっき鋼板の表面状態がステップＳ１とステップＳ２のどちらの過程に分類されるかを選定し、その後各過程内でモデル上の座標位置を算出してもよい。例えば最も簡単な方法としては、正反射率に閾値を設け、正反射率が閾値以上であればステップＳ１、閾値未満であればステップＳ２に分類する。そして、ステップＳ１であれば、放射率はほとんど変動しないので放射率を固定値(およそ０．２)とし、ステップＳ２であれば、拡散反射光量の値からモデル上の座標位置及び放射率を推定可能である。その他、モデル上の最適な座標位置を決定する手法は数多く提案されているので、正しくモデル上の座標位置が求まるのであればどのような手法でもよい。

実際にラボで、正反射率と拡散反射率から放射率を算出し補正して測温した結果（本発明例）と放射率を０．２に固定して測温した結果（単色放射温度計）を、熱電対１で計測した温度との比較で表したものを図３に示す。図３において、縦軸に放射測温結果、横軸に真値として熱電対で測温した結果を記す。本計測では、亜鉛系溶融めっき鋼板を徐々に加熱していき、合金化が進む過程を測温した。亜鉛系溶融めっき鋼板において合金化が進んでいない加熱開始付近の領域では、実際の放射率は０．２程度であるため、放射率を０．２に固定した単色放射温度計でも、各反射率を計測し放射率を０．２程度と推定した本発明例でも、熱電対の測温結果と一致する。その後、加熱するにつれて合金化が進み、実際の放射率が徐々に上昇するにつれて、放射率を０．２と仮定していた単色放射温度計の測温値は熱電対と比較し上方向にずれていき、図３に示すように最終的に６０℃程度の誤差となった。これに対して、本発明例では、各反射率から放射率を推定するため、実際の放射率変化に対して測温時に対応することができる。従って、ステップＳ１及びステップＳ２で発生した表面の放射率の変動に対して、本発明例は熱電対の測温結果とほぼ一致した。実操業においては、合金化の進捗度合いは、様々な操業条件によって変動し、必ずしも温度と相関しない。従って、測温対象域では合金化の進捗度合いによらず、温度を正しく測温することが必要となり、特定の放射率を仮定した単色放射温度計では誤差が大きくなる。これに対して、本発明例では、合金化の進捗度合いによらず放射率を正しく推定できるため、常に精度よく測温することが可能となる。

本発明の一実施形態である温度計測装置の実ラインへの適用事例を図４に示す。図４に示す例では、本発明の一実施形態である温度計測装置１０を、溶融亜鉛ポット１１にて鋼板に溶融亜鉛を付着させた後、加熱炉１２にて合金化目標温度まで加熱した直後（保熱帯１３の入側）に設置した。温度計測装置１０は図１に示す放射温度計４、正反射用光源５、及び拡散反射用光源６を備えている。このとき亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓの表面温度が４５０～５５０℃程度となると、放射光が大きくなるため、正反射用光源５及び拡散反射用光源６は非常に強力なものが必要である。特に正反射光と比較して拡散反射光は光量が弱いため、ハロゲンランプを用いることが最も好ましい。なお、ハロゲンランプは点灯後光量が安定化するまで立ち上がりに数分以上時間が必要なため、常時点灯としてシャッター７を用いて点灯／消灯を切り替えることが好ましい。また、光量の問題に注意すれば赤外ＬＥＤを、対象の反射偏光特性に注意すれば赤外レーザーを、それぞれ用いてもよい。

また、図４に示す例では、拡散反射用光源６に対して亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓの搬送方向下流側に正反射用光源５を設置したが、図５に示すように正反射用光源５及び拡散反射用光源６の設置位置を反転させてもよい。また、図６に示すように亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓのパスラインの同じ位置に正反射用光源５及び拡散反射用光源６を設置してもよい。正反射用光源５及び拡散反射用光源６の設置位置に関しては、パスラインの変動や粉塵の堆積しやすさ、さらには熱影響等の環境的要因を考慮することが好ましい。

なお、ＣＧＬの溶融亜鉛ポットの後段には数十メートルにわたって搬送ロールが存在しないためパスラインが安定しない。電磁石を用いてパスラインの安定化を図る技術（特許文献３参照）も存在するが、基本的に溶融亜鉛の付着量を均一化させるエアナイフの設置位置でのバタつきを抑えることを目的としているため、測温対象となる合金化加熱直後ではパスラインの位置及び傾きに変動が生じる。このため、正反射用光源５及び拡散反射用光源６の設置条件及び照射光を工夫することが好ましい。以下では、図４に示す配置を前提として正反射用光源５及び拡散反射用光源６の設置条件の例を説明するが、他の配置でも考え方は同一である。

いま亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓの長手方向をｙ軸方向、亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓの幅方向をｃ軸方向、亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓのパスライン位置の基準位置からの変動量を±Δｄ、亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓの表面のｘ軸方向の基準角度からの角度変動量を±Δθｘ、ｙ軸方向の基準角度からの角度変動量を±Δθｙとする。

まず、図７（ａ），（ｂ）を参照して正反射用光源５の設置条件を説明する。パスライン変動によらず安定して正反射条件における輝度を計測するためには、亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓのパスラインが変動しても、正反射条件となる位置に正反射用光源５の発光面を設置することが条件となる。つまり、放射温度計４からパスラインまでの距離をＬ、正反射用光源５の入射角及び放射温度計４の受光角をφ１、正反射用光源５からパスラインまでの距離をＬ１とすると、亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓの表面上でｙ軸方向のパスラインの変動量による照射位置の差は±Δｄ×ｓｉｎφ１、また撮像位置の差も±Δｄ×ｓｉｎφ１となる。さらに、ｙ軸角度変動量を±Δθｙとすると、放射温度計４の撮像視野に対して正反射方向となる正反射用光源５の位置は±Ｌ１Δθｙ／ｃｏｓφ変動する。また、ｘ軸方向は照射位置及び撮像位置へのパスライン変動の影響は無いが、ｘ軸角度変動量の±Δθｘを考慮すると、放射温度計４の視野に対して正反射方向となる正反射用光源５の位置は±Ｌ１Δθｘ／ｃｏｓφ１変動する。従って、正反射用光源５の発光面の大きさを、ｘ軸方向±Ｌ１Δθx／ｃｏｓφ１及びｙ軸方向±（２Δｄ×sinφ１＋Ｌ１Δθｙ／ｃｏｓφ)の変動分も含めて、より大きくとることが好ましい。

次に、図８（ａ），（ｂ）を参照して拡散反射用光源６の設置条件を説明する。パスライン変動によらず安定して拡散反射条件の輝度を計測するためには、亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓのパスラインが変動しても、撮像範囲が均一に照射されるように設置することが条件となる。先の正反射用光源５の場合と異なり、拡散反射用の場合は、投受光角が拡散反射光量に与える影響は小さいためである。つまり、拡散反射用光源６からパスラインまでの距離をＬ２とすると亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓの表面上でｙ軸方向のパスラインの変動量による照射位置の差は±Δｄ×ｓｉｎφ２、撮像位置の差は±Δｄ×ｓｉｎφ１となるが、配置上照射位置と撮像位置の変位方向は逆となる。また、ｘ軸方向は照射位置及び撮像位置へのパスライン変動の影響は無い。従って、拡散反射用光源６は距離Ｌ２をｙ軸方向に±Δｄ（ｓｉｎφ２－ｓｉｎφ１)の範囲で均一に照射できる位置に設置することが好ましい。上記設置条件は、その他の設置精度等を考慮してさらに余裕を持ったものにすることがより好ましい。

また、拡散反射用光源は、拡散反射条件という反射率が低い条件の光学系に適用しつつ、自発光に対して十分強い反射光量を確保しなければならないため、非常に強力な照射が必要になる。しかしながら、あまりに強い赤外光源、例えばハロゲン光源を使用した場合、光源そのものが亜鉛系溶融めっき鋼板を加熱してしまい、亜鉛系溶融めっき鋼板の表面温度を変化させてしまう可能性がある。そこで、輻射伝熱の考え方より、以下の数式（２）に示す条件が満足されとよい。ここで、許容される温度変化量をΔＴ（℃）、拡散反射用光源の出力をＰ（Ｗ）、拡散反射用光源の照射領域における亜鉛系溶融めっき鋼板の吸収率（放射率）をε_ｈ、亜鉛系溶融めっき鋼板への拡散反射用光源の照射面積をα（ｍｍ^２）、亜鉛系溶融めっき鋼板の厚みをｔ（ｍｍ）、鉄の比重をρ（ｇ／ｍｍ^３）、鉄の比熱をｃ（Ｊ／ｇ）、亜鉛系溶融めっき鋼板の長手方向における拡散反射用光源の照射領域をｌ（ｍ）、亜鉛系溶融めっき鋼板の搬送ライン速度をｖ（ｍ／ｓ）とする。

例えば、許容される温度変化量ΔＴ（℃）を１（℃）、ハロゲン光源の出力Ｐ（Ｗ）を１００（Ｗ）、ハロゲン光源の照射領域における亜鉛系溶融めっき鋼板の吸収率（放射率）ε_ｈを０．８、亜鉛系溶融めっき鋼板へのハロゲン光源の照射面積α（ｍｍ^２）を１００００（ｍｍ^２）、亜鉛系溶融めっき鋼板の厚みｔ（ｍｍ）を１（ｍｍ）、鉄の比重ρ（ｇ／ｍｍ^３）を０．７８（ｇ／ｍｍ^３）、鉄の比熱ｃ（Ｊ／ｇ）を０．４３５（Ｊ／ｇ）、亜鉛系溶融めっき鋼板の長手方向におけるハロゲン光源の照射領域ｌ（ｍ）を１００（ｍ）、亜鉛系溶融めっき鋼板の搬送ライン速度ｖ（ｍ／ｓ）を０．５（ｍ／ｓ）としたとき、照射部位の温度上昇は０．４７１（℃）となり、許容される温度変化量１（℃）を下回る。よって、これら条件下で、出力Ｐが１００（Ｗ）のハロゲン光源の使用することは好ましいことになる。

さらに、本実施形態では、移動する亜鉛系溶融めっき鋼板に対して、放射光量、正反射光量、拡散反射光量を切り替えて別々のタイミングで撮像する。この場合、同一の表面性状とみなせる範囲内で、放射光量計測のために１回、正反射光量計測のために１回、拡散反射光量計測のために１回、合計３回の撮像が完了することが最も好ましい。すなわち、本実施形態では、正反射輝度と拡散反射輝度から放射率を推定する際、合金化の進み具合が同一の状態を仮定しているため、正反射光量計測及び拡散反射光量計測が異なる表面性状で実施された場合、モデルによる放射率推定が困難になる。さらに、放射光量計測時の表面性状が放射率を推定したときと異なる場合には、実際の放射率と推定した放射率とが異なる。しかしながら、亜鉛系溶融めっき鋼板の合金化度むらの分布が狭い範囲で変化しており、メカシャッターの応答性や露光時間、亜鉛系溶融めっき鋼板の搬送速度の関係で、同一の表面性状ではない箇所となってしまう場合は、空間方向又は時間方向のフィルタリングを用いて補正することが好ましい。具体的には、ある撮像範囲内又は過去一定期間の放射光量、正反射光量、拡散反射光量、放射率、表面温度の平均値、最大値、最小値、中央値、パーセンタイルを用いてフィルタリングすることにより、合金化度むらの影響を低減することができる。図９（ａ），（ｂ）はそれぞれフィルタリング前とフィルタリング後の実際の温度計測結果を示す。フィルタリングは３０秒とし、放射光量、正反射光量、拡散反射光量の中央値を用いた。すなわち、各計測点において前後１５秒間の計測値全ての中央値を算出し、その算出結果をフィルタリング後の計測点とした。図９（ａ），（ｂ）に示すように、物理的な要因がないのにもかかわらず上下に激しく変動していた温度値がフィルタリングにより変動が抑制できていることが確認できる。

なお、上記フィルタリング処理を用いた場合、その処理により遅延が発生する可能性がある。その場合は、以下に示す変形例の温度計測装置の構成を用いることによって、より遅延なく表面温度を計測することができる。

〔第１変形例〕
図１０は、本発明の一実施形態である温度計測装置の第１変形例の構成を示す。図１０に示すように、本変形例では、亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓの搬送方向に対して直列に、且つ、亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓの同じ幅方向位置に、光源を備えない放射温度計４ａ、正反射用光源５を備える放射温度計４ｂ、及び拡散反射用光源６を備える放射温度計４ｃの３台の放射温度計が設置されている。なお、３台の放射温度計の設置順序は問わないが、光源の照射光が互いに干渉しないよう設置することが好ましい。このような構成によれば、亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓの搬送速度と各放射温度計間の距離に基づいて各放射温度計の撮像データの位置合わせをすることが可能となり、メカシャッターにより光源を切り替えることなく、高撮像周期で強力なハロゲン光源を使用することができる。また、放射温度計の撮像周期で鋼板表面の同一箇所を撮像することができる。

〔第２変形例〕
図１１は、本発明の一実施形態である温度計測装置の第２変形例を示す。本変形例では、亜鉛系溶融めっき鋼板Ｓの搬送方向に沿って長い視野を有するラインセンサあるいはエリアセンサにより放射温度計４を構成する。そして、図１１に示すように、放射温度計４の長手方向の視野を３分割し、遮光板９ａ，９ｂを設置して各視野を放射光領域、正反射光照射領域、及び拡散反射光照射領域として撮像する。この構成により、メカシャッターにより光源を切り替えることなく、高撮像周期で強力なハロゲン光源を使用することができる。なお、光源の照射光が互いに干渉しないよう光源の配置及び遮光板９ａ，９ｂの大きさを選択するのが好ましい。さらに、撮像視野の端部と中央部間における分光感度特性の差を考慮した設計とすることが好ましい。具体的には、放射率に大きく影響する拡散反射条件の視野と、放射光量を計測する視野に関して、視野中心から同程度の距離とすることが好ましい。特にショートパスフィルタ、ロングパスフィルタ、及びバンドパスフィルタを用いる場合、放射温度計への光の入射角が撮像視野の端部と中央部とで異なるため補正することが好ましい。また、正反射光量より拡散反射光量の方が精度に影響するため、放射光及び拡散反射成分の入射位置を撮像視野内の中心位置から同一距離となるような光源とセンサとの配置とすることが好ましい。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、本実施形態は、亜鉛系溶融めっき鋼板を計測対象物したものであるが、計測対象物は亜鉛系溶融めっき鋼板に限定されることはなく、正反射光と拡散反射光から放射率が一義的に求まる物質全般に適用することができる。このように、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

また、本発明を亜鉛系溶融めっき鋼板の製造方法に含まれる温度計測ステップに適用し、公知又は既存の亜鉛系溶融めっき鋼板の製造ステップにおいて、亜鉛系溶融めっき鋼板の温度を計測するようにしてもよい。すなわち、亜鉛系溶融めっき鋼板の製造方法は、本発明に係る亜鉛系溶融めっき鋼板の温度計測方法によって亜鉛系溶融めっき鋼板の表面温度を計測する温度計測ステップと、計測された亜鉛系溶融めっき鋼板の表面温度に基づいて亜鉛系溶融めっき鋼板の製造条件を制御するステップを含む。

この場合、公知、未知、又は既存の製造ステップの途中に、本発明に係る温度計測方法を用いて製造途中の亜鉛系溶融めっき鋼板の温度を計測する温度計測ステップを設けることが好ましい。特に、亜鉛系溶融めっき鋼板において、めっきの合金化度に応じて変動する放射率が未知の鋼板の温度を計測することが好ましい。フィードバック制御を用いる場合は、温度計測ステップは、温度計測ステップで計測した温度を用いて、製造ステップに含まれる工程の内、温度計測ステップより前にある１つ又は複数の工程の条件を制御する。亜鉛が付着又は未付着の鋼板の搬送中の温度を計測する場合に用いれば、本発明の効果を最大限に生かせて最も好ましい。

より具体的には、鋼板表面に亜鉛が付着した後、合金化を進捗させる加熱装置の直後に設置し、適した合金化度となる加熱装置出側の温度となるよう加熱装置の出力をフィードバック制御してもよい。さらに、前工程において中露点等の合金化しやすさに影響を与える因子を制御するアクチュエータにフィードバックし、適した合金化度となるよう制御してもよい。特に、鋼板に亜鉛系溶融めっきを付与するための亜鉛系溶融めっきラインの途中に設けることが最も好ましい。

さらに、誘導加熱炉（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇを略してＩＨ加熱炉とも呼ぶ）で合金化させる場合、亜鉛系溶融めっきラインの中で、めっき後の合金化過程における温度の最高点であるＩＨ加熱炉出側直後で温度を計測することが最も好ましい。合金化の過程における最高温度は、低すぎると合金化が十分進捗せず、高すぎると組織の結晶粒が粗大化し材質に悪影響を与え、且つ、合金化が進捗しすぎる可能性があるため、温度管理が非常に重要である。本装置を用いてＩＨ出側直後の温度を所定の管理範囲内にするようＩＨ加熱炉の出力を制御することにより、目標とする材質及び合金化度となる亜鉛系溶融めっき鋼板を製造することができる。

なお、上記の理由から、亜鉛系溶融めっき鋼板の中でも、合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）の製造に対し、本発明は最も効果を発揮する。

また、本発明を亜鉛系溶融めっき鋼板の製造設備を構成する温度計測装置として適用し、本発明に係る温度計測装置によって計測された亜鉛系溶融めっき鋼板の表面温度に基づいて、製造設備を用いて亜鉛系溶融めっき鋼板を製造するようにしてもよい。この場合、亜鉛系溶融めっき鋼板を製造するための製造設備は、公知、未知、又は既存のいずれかを問わない。また、亜鉛系溶融めっき鋼板を製造するための製造設備は、鋼板に亜鉛系溶融めっきを付与するための亜鉛系溶融めっき設備を備える。そして、本発明に係る温度計測装置は、この搬送設備内に設けられるのが好ましい。さらに、この亜鉛系溶融めっき設備内に設けられた２つの搬送ロール間に設けられるのが最も好ましい。なお、亜鉛系溶融めっき鋼板の中でも、合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）の製造に対し本発明は最も効果を発揮する。

さらに、本発明を鋼板の品質管理方法に適用し、鋼板の温度を計測することにより、鋼板の品質管理を行うようにしてもよい。具体的には、本発明で鋼板の温度を温度計測ステップで計測し、温度計測ステップで得られた計測結果から、鋼板の品質管理を行うことができる。次に続く品質管理ステップでは、温度計測ステップで得られた計測結果に基づき、製造された鋼板が予め指定された基準を満たしているかどうかを判定し、鋼材の品質を管理する。このような鋼板の品質管理方法によれば、高品質の鋼板を提供することができる。なお、亜鉛系溶融めっき鋼板の中でも、合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）の製造に対し、本発明は最も効果を発揮する。

［実施例］
本実施例では、図２に示すモデルを用いて、図４に示す構成により実際のＣＧＬの誘導加熱炉出側亜鉛系溶融めっき鋼板の表面温度を計測した。ＩＨ加熱炉出側では、亜鉛めっきと鋼板との合金化により、表面放射率が大きく変動することが知られている。放射温度計はＩｎＧａＡｓ素子によるエリアセンサを用いて、ロングパスフィルタにより１５５０±５０ｎｍの波長のみ透過するような光学系とした。正反射用光源として赤外ＬＥＤを、拡散反射用光源としてハロゲン光源とメカシャッターを用いた。各撮像の露光時間は放射光量を１５０μｓ、正反射光量及び拡散反射光量を２００μｓとし、正反射光量と拡散反射光量はそれぞれ放射光成分を差し引くことにより補正した。得られた各光量に対して３０秒中央値フィルタリングを実施した。得られた放射光量、補正された正反射光量、補正された拡散反射光量の推移を図１２に示す。図１２の横軸は計測時間（単位は時間）、縦軸は輝度値を示す。そして、図１２の計測結果を用いて、そして、正反射率に閾値を設け、閾値以上であればステップＳ１、閾値未満であればステップＳ２として、ステップＳ１では固定放射率(およそ０．２)、ステップＳ２では拡散反射成分の値を用いてモデル上の座標位置及び放射率を推定した。

亜鉛系溶融めっき鋼板の同一の計測領域に対し、本発明例、放射率を固定値として表面温度を算出した比較例１（単純放射測測温）、及び伝熱計算を用いて表面温度を算出した比較例２（シミュレーション）による温度計測結果を図１３に示す。図１３は、横軸に計測時間（単位は時間）、縦軸に相対温度（単位は℃）を示す。相対温度は、ある基準温度を０℃として、それから何℃変化したかを示している。図１３に示すように、比較例１の表面温度は比較例２の表面温度から大きく外れているのに対し、本発明例の表面温度はおおよその傾向は比較例２の表面温度と一致していることがわかる。さらに、本発明例の表面温度と比較例２の表面温度とが異なる部分における合金化度を図１４に示す。図１４では、縦軸に相対化された計測温度（単位は℃）を、横軸に相対化された合金化度（単位は質量％）を示す。相対化された計測温度は、ある基準温度を０℃として、そこから何℃変化したかを示している。一方、相対化された合金化度は、ある基準合金化度を０質量％として、そこから何質量％変化したかを示している。また、合金化度は、亜鉛系溶融めっき鋼板について、合金化相全体を１００質量％とした場合におけるＦｅ濃度を、質量パーセント（質量％）で示すものであり、高すぎても低すぎても品質不良となる。合金化度の計測方法は、一般的に化学的に分離して含まれている鉄の質量から算出する方法や、Ｘ線回折（ＸＲＤ）を用いる方法を用いることができる。

亜鉛系溶融めっき鋼板の大きさや搬送速度等は一定であるので、合金化度と表面温度との間には物理的に相関関係があることが予想される。しかしながら、図１４に示すように、比較例２では相関関係がない。これに対して、本発明例では明確な相関関係がみられる。このため、本発明例によれば、比較例２ではとらえられない、放射率変動に関係した温度変化を捉えられていると考えられる。以上のことから、本発明により、合金化過程の亜鉛系溶融めっき鋼板の表面温度を精度よく計測可能できることが明らかになった。

本発明によれば、計測対象物の表面の放射率の変動によらず計測対象物の表面温度を精度よく計測可能な表面温度計測方法及び表面温度計測装置を提供することができる。また、本発明の他の目的は、合金化過程によらず亜鉛系溶融めっきラインにおける鋼板温度を精度よく計測して歩留まりよく亜鉛系溶融めっき鋼板を製造可能な亜鉛系溶融めっき鋼板の製造方法及び製造設備を提供することができる。

１ 熱電対
２ 黒体スプレー
３ ヒータ
４，４ａ，４ｂ，４ｃ 放射温度計
５ 正反射用光源
６ 拡散反射用光源
７ シャッター
９ａ，９ｂ 遮光板
１０ 温度計測装置
１１ 溶融亜鉛ポット
１２ 加熱炉
１３ 保熱帯
Ｓ 亜鉛系溶融めっき鋼板

Claims (8)

1. 計測対象物の表面の放射光量を取得する第１撮像ステップと、
   前記計測対象物の表面に正反射条件で光を照射し、正反射光量を取得する第２撮像ステップと、
   前記計測対象物の表面に拡散反射条件で光を照射し、拡散反射光量を取得する第３撮像ステップと、
   前記計測対象物の表面の放射率と正反射率及び拡散反射率との関係を示すモデルと、前記第２撮像ステップにおいて取得された正反射光量と、前記第３撮像ステップにおいて取得された拡散反射光量とを用いて、前記計測対象物の表面の放射率を算出する放射率算出ステップと、
   前記第１撮像ステップにおいて取得された放射光量と、前記放射率算出ステップにおいて算出された放射率とを用いて、前記計測対象物の表面温度を算出する測温ステップと、
   を含み、
   前記放射率算出ステップは前記第２撮像ステップにおいて取得された正反射光量が所定値未満である場合に実行し、前記第２撮像ステップにおいて取得された正反射光量が所定値以上である場合には前記測温ステップにおいて固定値を放射率として用いる、表面温度計測方法。
2. 前記第２撮像ステップ及び前記第３撮像ステップはそれぞれ、前記第１撮像ステップにおいて取得された放射光量を減算することにより前記正反射光量及び前記拡散反射光量を補正するステップを含む、請求項１に記載の表面温度計測方法。
3. 前記第１撮像ステップ、前記第２撮像ステップ、及び前記第３撮像ステップは、計測対象物の搬送方向に沿って前記放射光量、前記正反射光量、及び前記拡散反射光量の取得範囲が割り当てられて複数の視野を有する受光素子を用いて光を受光するステップを含む、請求項１又は２に記載の表面温度計測方法。
4. 前記計測対象物が亜鉛系溶融めっき鋼板である、請求項１～３のうち、いずれか１項に記載の表面温度計測方法。
5. 計測対象物の表面の放射光量を取得する第１撮像手段と、
   前記計測対象物の表面に正反射条件で光を照射し正反射光量を取得する第２撮像手段と、
   前記計測対象物の表面に拡散反射条件で光を照射し拡散反射光量を取得する第３撮像手段と、
   前記計測対象物の表面の放射率と正反射率及び拡散反射率との関係を示すモデルと、前記第２撮像手段が取得した正反射光量と、前記第３撮像手段が取得した拡散反射光量とを用いて、前記計測対象物の表面の放射率を算出する放射率算出手段と、
   前記第１撮像手段が取得した放射光量と、前記放射率算出手段が算出した放射率とを用いて、前記計測対象物の表面温度を算出する測温手段と、
   を備え、
   前記放射率算出手段は前記第２撮像手段によって取得された正反射光量が所定値未満である場合に放射率を算出し、前記第２撮像手段によって取得された正反射光量が所定値以上である場合には前記測温手段は固定値を放射率として用いる、表面温度計測装置。
6. 前記計測対象物が亜鉛系溶融めっき鋼板である、請求項５に記載の表面温度計測装置。
7. 亜鉛系溶融めっき鋼板を製造する製造ステップを含む亜鉛系溶融めっき鋼板の製造方法であって、
   前記亜鉛系溶融めっき鋼板を製造する製造ステップは、請求項１～４のうち、いずれか１項に記載の表面温度計測方法により前記亜鉛系溶融めっき鋼板の表面温度を計測する温度計測ステップと、前記温度計測ステップにより計測された前記表面温度を用いて前記製造ステップの製造条件を制御するステップと、を含む、亜鉛系溶融めっき鋼板の製造方法。
8. 請求項５又は６に記載の表面温度計測装置と、
   前記表面温度計測装置によって計測された亜鉛系溶融めっき鋼板の表面温度に基づいて亜鉛系溶融めっき鋼板を製造する設備と、
   を備える、亜鉛系溶融めっき鋼板の製造設備。

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