JPH10206125A

JPH10206125A - 酸化膜厚さ測定装置及び測定方法

Info

Publication number: JPH10206125A
Application number: JP2576797A
Authority: JP
Inventors: Masahito Sugiura; 雅人杉浦; Takanori Kajiya; 孝則加治屋; Shuji Naito; 修治内藤; Mikio Kawamura; 三喜夫川村
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-01-27
Filing date: 1997-01-27
Publication date: 1998-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】熱間圧延及びその後の放冷工程において生成
する約５〜１５μｍ程度の酸化膜を、非破壊・非接触
で、正確かつ簡単に測定することが可能な酸化膜厚さの
測定装置及び測定方法を提供する。【解決手段】酸化膜厚さに対応して反射率が変化する
赤外光を鋼板１の表面に照射するための赤外光源５と、
鋼板１の表面からの反射赤外光強度を測定する赤外分光
放射計１０と、赤外光源５及び赤外分光放射計１０を、
光学的に外部から遮蔽して収納する収納ボックス４と、
赤外分光放射計１０からの出力と、予め測定した酸化膜
厚さと鋼板１の表面の分光反射率の関係とに基づいて酸
化膜厚さを演算する演算装置１５とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱間圧延工程で鋼
材表面に生成する酸化膜の厚さを測定するための酸化膜
厚さ測定装置及び測定方法に関し、特に、非破壊かつ非
接触で測定することができるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】熱間圧延工程では、加熱された鋼板が大
気にさらされるため、鋼板の表面にスケールと呼ばれる
酸化鉄皮膜が生成する。さらに圧延終了後、鋼板はコイ
ル状に巻き取られ、数十時間かけて常温付近まで冷却さ
れるが、この課程でもスケールは成長するとともに、酸
化鉄組成の変態があることが知られている。この結果、
鋼板表面には黒皮といわれるマグネタイト（Fe₃Ｏ₄）
を主成分とした酸化膜が形成される。この酸化膜は、圧
延から冷却にいたる温度履歴・雰囲気、鋼種等の種々の
要因により、その厚さが５〜１５μｍ程度の範囲で異な
ってくる。鋼板は、次の酸洗工程で表面の酸化膜を溶解
し、除去する処理が施されるが、酸化膜が予想以上に厚
い場合には、いわゆるスケール残りという不良品が発生
する。また、必要以上の酸洗は、酸洗液の過剰消費や鋼
板自身の溶損等の問題がある。このため、スケール厚み
を計測した後、計測結果に基づいて酸洗を行うことが望
まれている。

【０００３】従来、鋼板表面に生成したスケール厚を計
測する方法としては、酸洗減量法と断面研磨顕微鏡観察
法という破壊検査による測定方法があった。この酸洗減
量法は、酸性溶液中で鋼板の表面のスケールのみを溶解
させ、スケール溶解後の試験片の重量変化に基づいてス
ケール厚を求める方法である。また、断面研磨顕微鏡観
察法は、樹脂に埋め込んだ試験片の断面を研磨し、これ
を顕微鏡で直接観察してスケール厚を求める方法であ
る。

【０００４】また、上記した破壊検査によるスケール厚
測定方法の他に、非破壊・非接触でスケール厚を測定す
る方法として、Ｘ線回析を利用した測定方法が、特開６
２−９０５２７号公報に開示されている。この測定方法
では、鋼板上にＸ線を照射し、鋼板素地の結晶格子面か
らの回析Ｘ線強度とスケール組織の酸化鉄からの回析Ｘ
線強度を検出し、各々の回析強度と、予め求めたスケー
ル厚さと組成の関係とに基づいて、スケールの厚さと組
成を求めている。さらに、鋼板表面からの自発光を用い
てスケール厚を測定する方法が、特開平７−２７０１３
０号公報に開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の酸洗減量法や、断面研磨顕微鏡観察法という破壊検査
による酸化膜厚さ測定方法では、試験片を切り出すこと
ができる位置が鋼板端部に限定されるので、鋼板全体に
わたっての正確な測定が行えないという問題点があっ
た。

【０００６】さらに、試験片を切り出した後、酸洗を行
ったり、試験片を研磨したりする工程が必要であり、測
定が面倒であるとともに、ある程度の時間を要するとい
う問題点があった。

【０００７】また、上記したＸ線回析による測定方法
は、回析Ｘ線強度が微弱であるため原理的に測定精度が
低くなるとともに、複数の解析方向に検出器を配置する
必要があるため、装置が大型化するだけではなく、光軸
の調整、検出器の校正等のメンテナンスが煩雑であると
いう問題点が予想される。

【０００８】また、上記した鋼板表面からの自発光を用
いたスケール厚の測定方法は、熱間圧延中あるいは圧延
直後の鋼板が６００℃以上の高温にある場合のスケール
厚の測定方法であり、本発明が意図するような放冷後に
鋼板表面に生成する約５〜１５μｍ程度のスケールを冷
間で測定する方法は確立されていない。

【０００９】そこで、本発明は、上記した従来の技術の
有する問題点に鑑み提案されたもので、熱間圧延とその
後の放冷工程において生成する約５〜１５μｍ程度の酸
化膜を、非破壊・非接触で、正確かつ簡単に測定するこ
とが可能な酸化膜厚さの測定装置及び測定方法を提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

（構成）本発明は、上記した目的を達成するためのもの
であり、以下にその内容を説明する。請求項１〜請求項
４は、鋼板表面に生成した酸化膜の厚さを測定するため
の測定装置に関する発明であり、請求項５から請求項８
は、鋼板表面に生成した酸化膜の厚さを測定するための
測定方法に関する発明である。

【００１１】請求項１記載の発明は、酸化膜厚さに対応
して反射率が変化する赤外光を鋼板表面に照射するため
の赤外光源と、鋼板表面からの反射赤外光強度を測定す
る赤外分光放射計と、赤外光源及び赤外分光放射計を、
光学的に外部から遮蔽して収納する収納ボックスと、赤
外分光放射計からの出力と、予め測定した酸化膜厚さと
鋼板表面の分光反射率の関係とに基づいて酸化膜厚さを
演算する演算装置とを備えている。

【００１２】請求項２記載の発明は、上記した請求項１
記載の発明の構成に加えて、赤外光源と鋼板表面との間
に、赤外光源からの赤外光を立体角１５度以上で鋼板表
面に入射させるための集光ミラーを配置してある。

【００１３】請求項３記載の発明は、上記した請求項１
または請求項２記載の発明の構成に加えて、赤外光源と
鋼板表面との間に、赤外光源からの赤外光を遮蔽可能な
シャッターを設けてある。

【００１４】請求項４記載の発明は、上記した請求項１
〜請求項３のいずれか１項記載の発明の構成に加えて、
赤外分光放射計が検出する赤外光は、波長８μｍ以上と
なっている。

【００１５】請求項５記載の発明は、酸化膜厚さに対応
して反射率が変化する赤外光を鋼板表面に照射して、鋼
板表面からの反射赤外光強度を測定し、当該反射赤外高
強度と、予め測定した酸化膜厚さと鋼板表面の分光反射
率の関係とに基づいて酸化膜厚さを演算する。

【００１６】請求項６記載の発明は、上記した請求項５
記載の発明の構成に加えて、赤外光を立体角１５度以上
で鋼板表面に入射させる。

【００１７】請求項７記載の発明は、上記した請求項５
または請求項６記載の発明の構成に加えて、赤外光が照
射されていない鋼板表面温度を測定して、反射赤外光強
度の測定値を補正する。

【００１８】請求項８記載の発明は、請求項５〜請求項
７のいずれか１項記載の発明の構成に加えて、赤外光の
波長帯域は、８μｍ以上である。

【００１９】（作用）本発明は、上記した構成からなる
ので、以下に説明するような作用を奏する。請求項１ま
たは請求項５記載の発明では、赤外光源により発生する
赤外光は、酸化膜厚さに対応して反射率が変化する帯域
の赤外光であり、この赤外光を鋼板表面に照射する。

【００２０】鋼板表面に照射された赤外光は、半透明の
酸化膜の吸収を受けながら酸化膜を透過し、不透明の地
鉄の表面で反射された後、再び酸化膜による吸収を受け
ながら進行して、鋼板外部に出射される。鋼板外部に出
射された反射赤外光強度は、赤外分光放射計により測定
される。

【００２１】また、先に説明したように、酸化膜による
赤外光の吸収量は、酸化膜の厚みにより決定されるの
で、予め酸化膜厚さと鋼板表面の分光反射率の関係を求
めておく。

【００２２】そして、演算装置を用いて、測定した反射
赤外光強度と、予め求めた酸化膜厚さと分光反射率との
関係に基づいて演算を行えば、鋼板表面に生成された酸
化膜の厚さを求めることができる。

【００２３】請求項２または請求項６記載の発明では、
集光ミラーを用いて、赤外光源からの赤外光を立体角１
５度以上で鋼板表面に入射させることにより、鋼板の表
面粗さによる散乱で、見かけの反射率が変化することを
防止することができる。

【００２４】請求項３または請求項７記載の発明では、
赤外光が照射されていない鋼板表面温度を測定すること
により、反射赤外光強度の測定値を補正することができ
る。

【００２５】請求項４または請求項８記載の発明では、
赤外光の波長帯域は、８μｍ以上である。

【００２６】これは、測定の対象とする酸化膜の厚さを
５〜１５μｍ程度とした場合には、波長８μ以上の赤外
域付近から酸化膜の厚さと反射率との相関が強く現れれ
るためである。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
実施の形態の一例を説明する。（本発明の原理）まず、図８に基づいて、本発明に係る
酸化膜厚さの測定方法の原理を説明する。なお、以降の
説明および図面中で、酸化膜のことをスケール（マグネ
タイト（Fe₃Ｏ₄）を主成分とした鉄酸化物）と記すこ
とがあり、両者には同一の符号を付して説明する。図８
は、酸化膜を有する鋼板の光学モデルの説明図である。

【００２８】図８に示すように、鋼板（地金）１の表面
に生成された酸化膜２は、例えば、マグネタイトを主成
分としたスケール２からなり、赤外域で半透明であるた
め、赤外光を吸収しながら通過させる。一方、鋼板（地
鉄）１の部分は、不透明でかつ表面反射率が高いため、
酸化膜２を通過してきた赤外光をそのまま反射させる。
このとき、入射赤外光強度をＩi、反射赤外光強度をＩr
とすると、反射率Ｒは、Ｒ＝Ｉr/Ｉi という式で表すことができ、反射率Ｒは、酸化膜２の厚
さに対応して変化する。

【００２９】したがって、測定した反射赤外光強度と、
予め求めた酸化膜２の厚さと分光反射率との関係に基づ
いて演算を行えば、鋼板１の表面に生成された酸化膜２
の厚さを求めることができる。

【００３０】（酸化膜厚さ測定装置）次に、本発明に係
る酸化膜厚さ測定装置を、図１に基づいて説明する。図
１は、本発明に係る酸化膜厚さ測定装置の概略構成図で
ある。

【００３１】本発明に係る酸化膜厚さ測定装置３は、図
１に示すように、酸洗工程手前で通板される鋼板１の上
方に、鋼板１の表面から約９０ｍｍ離れて収納ボックス
４を配置し、収納ボックス４の一側方に、赤外光源５を
配置してある。

【００３２】（赤外光源）上記した赤外光源５は、例え
ば、空洞発熱体を用いた一般的な黒体炉で、最高１，０
００℃程度の温度に設定することができ、実行放射率
が、０．９７〜０．９９で、開口部直径が２５．４ｍｍ
であるものを使用する。

【００３３】本発明で測定の対象とする酸化膜２の厚さ
は、約５〜１５μｍ程度である。このような厚さの範囲
の酸化膜２では、波長８μｍ以上の赤外域付近から、酸
化膜２の厚さと反射率との相関が強く現れることが、発
明者の行った実験により明らかになった。このため、赤
外光源５は、波長８μｍ以上で充分な光量が得られるよ
う、温度を８００℃に設定して使用した。また、波長１
５μｍ以上の赤外域では光が微弱となり、現在のとこ
ろ、常温で使用できる赤外センサがないため装置が複雑
になるが、波長１５μｍ以上の赤外域であっても酸化膜
２の厚さを測定することはできるため、必ずしも波長１
５μｍを上限とする必要はない。

【００３４】（収納ボックス）上記した収納ボックス４
には、赤外光源５に対向する一側面に、赤外光源５の赤
外出射口６に対向した赤外光入口７を設け、鋼板１の表
面に対向する下面に、鋼板１へ赤外光を入射させるとと
もに、鋼板１からの反射赤外光を取り込む赤外光入反射
口８を設けてある。

【００３５】そして、収納ボックス４内には、赤外光源
５からの赤外光を鋼板１に向かって反射させる集光ミラ
ー９と、鋼板１の表面からの反射赤外光強度を測定する
赤外分光放射計１０と、鋼板１からの反射赤外光を反射
して赤外分光放射計１０に導く反射ミラー１１と、赤外
光入口７を開閉して、赤外光源５からの赤外光を遮蔽可
能なシャッター１２とを設けてある。

【００３６】（集光ミラー）上記した集光ミラー９は、
赤外光源５からの赤外光を立体角１５度以上で鋼板１の
表面に入射させるためのミラーであり、赤外用にコーテ
ィング処理が施されたアルミ蒸着凹面ミラーが使用され
る。

【００３７】鋼板１は、その表面粗度が異なるため、鋼
板表面の分光反射率が同じであっても、入射赤外光の立
体角が小さい場合には、散乱による拡散的反射の影響
で、反射赤外光強度が変化する場合がある。したがっ
て、集光ミラー９を用いて、赤外光源５から鋼板１の表
面に入射する赤外光の立体角を大きくすることにより、
散乱に対する影響を除去することができる。

【００３８】集光ミラー９の役割を、図２に基づいて説
明する。図２は、集光ミラーを用いて反射光を安定させ
た様子を示した説明図である。

【００３９】鋼板１の表面の粗度が小さい場合には、散
乱分布が小さく、鋼板１の表面の粗度が大きい場合に
は、散乱分布が大きくなる。したがって、赤外分光放射
計１０が臨む狭い立体角に対して、表面の粗度に基づく
反射赤外光強度の変化を除去するためには、入射赤外光
の立体角を所定値よりも大きくする必要がある。この立
体角の所定値を実験的に調査したところ、反射赤外光強
度の変化を除去するために必要な最低立体角は１５度で
あることがわかった。

【００４０】このように、集光ミラー９を用いて、赤外
光源５からの赤外光を立体角１５度以上で鋼板１の表面
に入射させると、図２に示すように、鋼板１の表面の粗
度の影響を受けることなく、反射赤外光を安定させて赤
外分光放射計１０に導くことができる。

【００４１】また、集光ミラー９は、鋼板１の表面で直
径約２０ｍｍの範囲に赤外光を照射するよう光学的に配
置されている。

【００４２】（赤外分光放射計）上記した赤外分光放射
計１０は、例えば、赤外検出素子として常温使用が可能
な焦電素子を用い、波長選択は内蔵された赤外干渉フィ
ルタ（透過帯域１１〜１３μｍ）で行い、応答時間が最
高５０ｍｓとなっている。また、逆光路に可視光レーザ
を出射して、測定位置の確認を行える機能を備えた装置
であることが好ましい。

【００４３】この赤外分光放射計１０は、図１に示すよ
うに、信号線１３により、Ａ／Ｄ変換器１４を介して演
算装置１５と接続されている。

【００４４】（シャッター）上記したシャッター１２
は、図１に示すように、ソレノイドスイッチ１６により
駆動される装置で、赤外光入口７を開閉して、赤外光源
５からの赤外光を遮蔽することができる。

【００４５】シャッター１２による赤外光の遮蔽を、図
３に基づいて説明する。図３は、シャッターによる赤外
光の遮蔽を説明するための説明図である。

【００４６】シャッター１２はソレノイドスイッチ１６
により駆動されていて、常には、図３中実線で示すよう
に、収納ボックス４の赤外光入口７から待避していて、
赤外光源５からの赤外光は、鋼板１の表面に照射され
る。

【００４７】また、鋼板１は、それ自身約２０〜１００
℃の温度を有していて、僅かながら自発光による赤外を
放射している。したがって、赤外分光放射計１０には、
鋼板１の表面からの赤外反射光と、鋼板１の自発光とが
入射される。

【００４８】一方、図３中点線で示すように、シャッタ
ー１２が収納ボックス４の赤外光入口７を塞ぐと、赤外
分光放射計１０には、鋼板１の自発光のみが入射され
る。したがって、この自発光強度を測定することによ
り、反射赤外光強度の測定値を補正することができる。

【００４９】尚、自発高強度を測定するための他の方法
として、シャッター１２を設けるのではなく、鋼板１の
表面からの自発光のみを測定する放射温度計を別途設け
るようにしてもよい。

【００５０】（自発光強度の補償）次に、自発光強度の
補償の必要性を説明する。本発明で使用する波長域であ
る８〜１５μｍの赤外光の場合には、例えば、８００℃
の黒体炉からの放射強度と、最高で１００℃程度の温度
がある測定対象物からの自発光強度は、せいぜい１０倍
程度の差しかないことが、黒体放射の理論式により計算
される。したがって、測定対象の温度が２０〜１００℃
の間で変化すると、自発光の放射により反射光強度測定
値に誤差が生じることになる。このため、本発明では、
上記した方法により、自発光強度の補償を行う必要があ
る。

【００５１】（赤外光の通過経路）図１に示した酸化膜
厚さ測定装置３では、赤外光源５から発生した赤外光
は、赤外光入口７から収納ボックス４内に入り、集光ミ
ラー９で反射されて、赤外光入反射口８を通って鋼板１
の表面に入射する。

【００５２】この入射赤外光は、酸化膜２により吸収さ
れるとともに、地鉄により反射され、鋼板１の自発光と
ともに赤外光入反射口８を通って、収納ボックス４内に
入る。そして、反射赤外光及び自発光は、反射ミラー１
１により反射されて、赤外分光放射計１０に入射して、
反射赤外光強度が測定される。

【００５３】また、収納ボックス４の赤外光入口７がシ
ャッター１２により遮蔽されている場合には、赤外光源
５からの赤外光は、鋼板１の表面へ到達しない。したが
って、鋼板１の表面からの自発光のみが、反射ミラー１
１により反射されて、赤外分光放射計１０に入射して、
自発光強度が測定される。

【００５４】（演算装置）次に、赤外分光放射計１０か
らの出力と、予め測定した酸化膜２の厚さと鋼板１の表
面の分光反射率の関係とに基づいて酸化膜２の厚さを演
算するための演算装置１５を、図４に基づいて説明す
る。図４は、演算装置の概略ブロック図である。

【００５５】赤外分光放射計１０には、図４に示すよう
に、Ａ／Ｄ変換器１４を介して、演算装置１５が接続さ
れている。

【００５６】この演算装置１５は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，Ｒ
ＡＭ等を備えた小型計算機からなり、黒体炉温度と基準
反射光強度の関係式や、酸化膜（スケール）２の厚さと
反射率の関係式等を記憶した記憶部１７と、反射率の演
算や酸化膜２の厚さの演算を行う演算部１８と、シャッ
ター１２の開閉制御やＡ／Ｄ変換器１４の制御を行う制
御部１９とを備えている。

【００５７】（演算装置の機能）図４に示すように、赤
外分光放射計１０には、鋼板１からの反射赤外光や鋼板
１の自発光が入射され、反射赤外光強度が電圧出力とし
て出力される。そして、赤外分光放射計１０からの電圧
出力は、Ａ／Ｄ変換器１４によりデジタル信号に変換さ
れて演算装置１５に入力される。

【００５８】演算装置１５では、外部記憶装置等に記憶
されたプログラムに従って、演算部１８による演算が行
われ、酸化膜２の厚さが求められる。この測定結果は、
モニタや、プリンタ等の出力装置（図示せず）に出力さ
れる。

【００５９】また、演算装置１５からは、Ａ／Ｄ変換器
１４に対する制御信号と、シャッター１２に対する開閉
制御信号が出力されていて、これらの装置を制御してい
る。

【００６０】（酸化膜厚さの測定方法）次に、図５に基
づいて、上記した酸化膜厚さ測定装置３を用いて、鋼板
１の表面に生成した酸化膜２の厚さを測定する方法を説
明する。図５は、酸化膜厚さ測定方法の手順を示したフ
ローチャートである。

【００６１】鋼板１の表面に生成した酸化膜２の厚さを
測定するには、図５に示すように、まず、演算装置１５
に接続されたキーボード等の入力装置から、測定条件を
入力する（Ｓ１）。入力する測定条件は、黒体炉の設定
温度（Ｔｂ），測定時間（Ｓ），サンプリング周期等で
ある。具体的に入力される値は、例えば、黒体炉の設定
温度（Ｔｂ）が８００℃、測定時間（Ｓ）が６００秒、
サンプリング周期が０．１秒等である。

【００６２】次に、基準反射強度（Ｅｂ）を計算する
（Ｓ２）。具体的な計算式は、Ｅｂ＝ｇ（Ｔｂ）である。この基準反射強度（Ｅｂ）は、各黒体炉温度毎
のテーブルとして記憶される。

【００６３】次に、シャッター１２を閉じて（Ｓ３）、
鋼板１の表面の自発光強度（Ｅｓ）を測定する（Ｓ
４）。

【００６４】次に、シャッター１２を開いて（Ｓ５）、
反射赤外光強度（Ｅｍ）を測定する（Ｓ６）。

【００６５】尚、実際には、反射赤外光強度（Ｅｍ）を
５０回測定する間に、自発光強度（Ｅｓ）を１回測定す
るようになっている。

【００６６】次に、予め計算して記憶した基準反射強度
（Ｅｂ）と、測定した自発光強度（Ｅｓ）及び反射赤外
光強度（Ｅｍ）とに基づいて、反射率（ｒ）を計算する
（Ｓ７）。具体的な計算式は、ｒ＝（Ｅｍ−Ｅｓ）／Ｅｂである。

【００６７】次に、予め設定した反射率（ｒ）と酸化膜
２の厚さ（Ｌ）との関係式に基づいて、酸化膜２の厚さ
（Ｌ）を計算し（Ｓ８）、測定結果をモニタ等の出力装
置に出力する（Ｓ９）。

【００６８】尚、０．１秒毎にサンプリングを行ってい
るため、測定結果を逐次出力したのでは、モニタが見難
くなる。したがって、実際には、測定結果の出力は、
０．５秒毎に行い、０．１秒毎の測定結果は、記憶部１
７に記憶するようにしている。

【００６９】そして、測定時間（Ｓ）が経過するまでの
間、サンプリング周期制御タイマを稼働して（Ｓ１
１）、上記した自発光強度（Ｅｓ）を測定するためのシ
ャッター閉処理（Ｓ３）から、測定結果出力処理（Ｓ１
０）までを繰り返して行う。

【００７０】このような連続的な酸化膜厚さの測定を通
板中の鋼板に対して行い、得られた酸化膜厚さの情報に
基づいて、例えば、後の酸洗処理の制御等が行われる。

【００７１】（本発明により測定した酸化膜の厚さの実
験結果）本発明に係る測定装置を用いた酸化膜２の厚さ
の測定の実験結果を、図６，７に基づいて説明する。図
６は、本発明により測定した酸化膜の厚さと分光反射率
との関係を表したグラフであり、図７は、本発明により
測定した酸化膜の厚さと断面顕微鏡観察値との関係を表
したグラフである。

【００７２】本発明に係る測定装置を用いて、酸化膜２
の厚さの測定実験をしたところ、図６に示すように、酸
化膜（スケール）２の厚さと分光反射率とに顕著な相関
関係があることが認められた。

【００７３】また、本発明により測定した酸化膜（スケ
ール）２の厚さと、断面顕微鏡観察値とを比較したとこ
ろ、図７に示すように、両者には顕著な相関関係がある
ことが認められた。

【００７４】したがって、本発明に係る測定装置及び測
定方法が、鋼板１の表面に生成する酸化膜２の厚さを測
定するために有用であり、酸化膜２の厚さを正確に測定
できることがわかる。

【００７５】

【発明の効果】本発明は、上記した構成からなるので、
以下に説明するような効果を奏することができる。請求
項１または請求項５記載の発明では、熱間圧延とその後
の放冷工程において生成する約５〜１５μｍ程度の酸化
膜を、非破壊・非接触で、正確かつ簡単に測定すること
が可能な酸化膜厚さの測定装置及び測定方法を提供する
ことができる。

【００７６】請求項２または請求項６記載の発明では、
赤外光源からの赤外光を立体角１５度以上で鋼板の表面
に入射させることにより、鋼板の表面粗さによる散乱
で、見かけの反射率が変化することを防止することがで
きる。

【００７７】請求項３または請求項７記載の発明では、
赤外光が照射されていない鋼板の表面温度を測定するこ
とにより、反射赤外光強度の測定値を補正して、正確な
酸化膜厚さを測定することができる。

【００７８】請求項４または請求項８記載の発明では、
酸化膜厚と赤外光の反射率との相関が強く現れる波長帯
域である８μｍ以上の赤外光を用いて測定を行うことに
より、より正確に酸化膜厚さを測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る酸化膜厚さ測定装置の概略構成図
である。

【図２】集光ミラーを用いて反射光を収束させた様子を
示した説明図である。

【図３】シャッターによる赤外光の遮蔽を説明するため
の説明図である。

【図４】演算装置の概略ブロック図である。

【図５】酸化膜厚さ測定方法の手順を示したフローチャ
ートである。

【図６】本発明により測定した酸化膜の厚さと分光反射
率との関係を表したグラフである。

【図７】本発明により測定した酸化膜の厚さと断面顕微
鏡観察値との関係を表したグラフである。

【図８】酸化膜を有する鋼板の光学モデルの説明図であ
る。

【符号の説明】

１鋼板２酸化膜（スケール）３酸化膜厚さ測定装置４収納ボックス５赤外光源６赤外出射口７赤外光入口８赤外光入反射口９集光ミラー１０赤外分光放射計１１反射ミラー１２シャッター１３信号線１４Ａ／Ｄ変換器１５演算装置１６ソレノイドスイッチ１７記憶部１８演算部１９制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川村三喜夫愛知県東海市東海町５−３新日本製鐵株式会社名古屋製鐵所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼板表面に生成した酸化膜の厚さを測定す
るための装置であって、酸化膜厚さに対応して反射率が変化する赤外光を鋼板表
面に照射するための赤外光源と、鋼板表面からの反射赤外光強度を測定する赤外分光放射
計と、上記赤外光源及び赤外分光放射計を、光学的に外部から
遮蔽して収納する収納ボックスと、上記赤外分光放射計からの出力と、予め測定した酸化膜
厚さと鋼板表面の分光反射率の関係とに基づいて酸化膜
厚さを演算する演算装置と、を備えたことを特徴とする
酸化膜厚さ測定装置。
【請求項２】赤外光源と鋼板表面との間に、赤外光源か
らの赤外光を立体角１５度以上で鋼板表面に入射させる
ための集光ミラーを配置したことを特徴とする請求項１
記載の酸化膜厚さ測定装置。
【請求項３】赤外光源と鋼板表面との間に、赤外光源か
らの赤外光を遮蔽可能なシャッターを設けたことを特徴
とする請求項１または請求項２記載の酸化膜厚さ測定装
置。
【請求項４】赤外分光放射計が検出する赤外光は、波長
８μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜請求項３
のいずれか１項記載の酸化膜厚さ測定装置。
【請求項５】鋼板表面に生成した酸化膜の厚さを測定す
るための方法であって、酸化膜厚さに対応して反射率が変化する赤外光を鋼板表
面に照射して、鋼板表面からの反射赤外光強度を測定
し、当該反射赤外光強度と、予め測定した酸化膜厚さと鋼板
表面の分光反射率の関係とに基づいて酸化膜厚さを演算
することを特徴とする酸化膜厚さ測定方法。
【請求項６】赤外光を立体角１５度以上で鋼板表面に入
射させることを特徴とする請求項５記載の酸化膜厚さ測
定方法。
【請求項７】赤外光が照射されていない鋼板表面温度を
測定して、反射赤外光強度の測定値を補正することを特
徴とする請求項５または請求項６記載の酸化膜厚さ測定
方法。
【請求項８】赤外光の波長帯域は、８μｍ以上であるこ
とを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれか１項記載
の酸化膜厚さ測定方法。