KR101427073B1 - 주편의 표면 온도 측정 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 수직 굽힘형을 포함하는 연속 주조기의 2차 냉각대에 있어서, 주편의 복수 위치의 표면 온도를 정밀하고 또한 염가로 측정할 수 있는 방법을 제공하는 것을 주목적으로 한다.
본 발명은, 연속 주조기의 2차 냉각대에 있어서 주편의 표면 온도를 측정하는 방법으로서, 노즐(1) 및 상기 노즐에 접속된 튜브(2)에 광섬유(3)의 일단측을 내장시키고, 상기 노즐을 주편을 지지하는 서포트 롤 사이에 복수 설치하는 단계와, 각 노즐로부터 주편의 표면을 향해 퍼지용 에어를 분출하면서, 주편으로부터의 열 방사광을 각 광섬유의 일단에서 수광하는 단계와, 하우징(4) 내에 각 광섬유(3, 81)의 타단을 다발형상으로 집약시키고, 하우징 내에 배치된 촬상 수단(5)으로 각 광섬유(81)의 타단의 코어상을 포함하는 화상을 촬상하는 단계와, 촬상 화상에 있어서의 각 코어상의 화소 농도에 의거하여 주편의 표면 온도를 산출하는 단계를 포함하는 표면 온도 측정 방법으로 한다.

Description

주편의 표면 온도 측정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING SURFACE TEMPERATURE OF CAST SLAB}

본 발명은, 연속 주조기의 2차 냉각대에 있어서 주편의 표면 온도를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 수직 굽힘형을 포함하는 연속 주조기의 2차 냉각대에 있어서, 주편의 복수 위치의 표면 온도를 정밀하고 또한 염가로 측정하는 것이 가능한 방법 및 장치에 관한 것이다.

강의 연속 주조 공정에서는, 주형 내에서 용강을 냉각함으로써 응고 쉘을 생성시키고, 생성한 응고 쉘을 하방으로 뽑아 2차 냉각대에서 냉각하며, 중심부까지 응고시켜 주편을 제조한다. 이때, 주편의 표면 온도를 적정한 값으로 제어하여, 주편의 표면 균열이나 편석의 발생을 억제하도록, 종래부터, 연속 주조기의 2차 냉각대에서의 주편의 표면 온도 측정이 행해져 왔다.

연속 주조기의 2차 냉각대에서 주편의 표면 온도를 측정해야 할 개소로서는, 주편의 길이 방향(주조 방향) 및 폭 방향에 대해 멀어진 위치에 다수 존재한다. 또, 연속적으로 주편의 표면 온도를 측정하려면, 방사 온도계와 같은 비접촉식의 온도계를 이용하는 것이 바람직하나, 2차 냉각대에서 분사되는 냉각수가 외란 요인이 된다. 이로 인해, 이하와 같은 문제가 존재한다.

<물의 흡수에 기인한 측온 오차>

주편으로부터 방사 온도계까지의 광로 중에 존재하는 물에 의해, 검출해야 할 주편 표면으로부터의 열 방사광이 흡수된다. 이 흡수에 의해, 측온 오차가 발생하거나, 측온 불능이 되는 경우도 있다.

<물방울에 의한 산란에 기인한 측온 오차>

방사 온도계의 광로 중에 존재하는 물방울(주편을 지지하는 서포트 롤에서 떨어진 물, 냉각수가 주편에 직면하여 증발한 후에 결로한 안개형상의 물방울)에 의해, 검출해야 할 주편 표면으로부터의 열 방사광이 산란하여 감쇠한다. 이 산란에 의해, 측온 오차가 발생하거나, 측온 불능이 되는 경우가 있다. 또, 수직 굽힘형의 연속 주조기에 있어서는, 연속 주조 공정의 전반은 수직 패스 라인, 즉 주편의 측정면이 연직이며, 연속 주조 공정의 후반은 수평 패스 라인, 즉 주편의 측정면이 수평이 된다. 그로 인해, 측온 개소에 따라, 냉각수의 측온에 대한 영향의 방식이 상이하다.

<주조 개시시에 대량의 물이 노즐에 침입하는 위구심>

종래, 방사 온도계의 광로 중에 존재하는 물이나 물방울의 영향을 억제하기 위해, 노즐로부터 측온 대상을 향해 퍼지용 에어를 분출하는 방법이 제안되어 있다. 한편, 연속 주조기에 있어서는, 주조 개시 전부터 주조 개시 후의 극초기 등에 대량의 물이 흐른다. 특히, 근년, 연속 주조 공정 전반의 수직 패스 라인에서는, 분사된 냉각수가 대량으로 강하해 온다. 이로 인해, 퍼지용 에어를 분출하는 노즐 내에 물이 침입할 가능성이 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 이하와 같다. 냉각수의 제어로서는, 일반적으로 세그먼트라고 칭해지는 구간마다, 각 세그먼트에 대한 설정에 의거하여 냉각수의 분사를 온/오프하거나, 냉각수의 수량을 조절하고 있다. 이로 인해, 주조 개시 후의 극초기에, 주편의 일부가 어느 세그먼트에 도달했을 때에, 그 세그먼트 전체에 일정 유량의 냉각수가 분출된다. 그리고, 그 세그먼트의 하류 부분에서 아직 주편이 진입하고 있지 않은 부분에서는, 냉각수는 주편에 직면하는 일 없이, 흘러 떨어진다. 예를 들어, 주편이 주형 바로 아래의 탑존으로 칭해지는 냉각대의 최상류로부터 1/3의 영역에 이르고 있는 경우, 탑존의 하류측의 나머지 2/3의 영역은, 주편의 냉각에 기여하고 있지 않다. 이 기여하고 있지 않은 영역에서 분사되는 대량의 물이 이보다 하방에 설치한 방사 온도계의 퍼지용 에어의 노즐에 침입할 가능성이 있다. 특히, 근년, 연속 주조기의 2차 냉각대의 최상부에서 주편을 강랭하는 방법 등이 개발되고 있고, 분사된 냉각수가 대량으로 강하해 오는 영향은, 종래에 없이 커지고 있다.

<다수점 측온에 수반되는 문제>

수직 굽힘형 연속 주조기에 있어서의 Ni강 등으로 이루어지는 주편의 표면 균열을 억제하려면, 상기 연속 주조기의 굽힘부 및 교정부에서의 주편의 변형 속도 및 표면 온도의 조건을 적정하게 제어할 필요가 있다. 변형 속도는, 각 부의 구조(곡률)와 주조 속도로 결정된다. 각 부의 구조는 고정되어 있고, 주조 속도는 생산성을 지배하기 때문에 변경하기 어렵다. 이로 인해, 각 부에 있어서의 주편의 표면 온도를 적정하게 제어할 필요가 있다. 그러나, 2차 냉각대에 있어서의 냉각 스프레이의 열화, 냉각수온이나 냉각수량 등의 열전달 파라미터의 변동, 주편의 성분이나 폭 방향 온도 분포, 용강의 온도 변동이나 주형 내에서의 유동 등, 검출할 수 없는 변동 요인이 다수 존재하기 때문에, 냉각 모델 등에 의해 필요한 부위의 정확한 주편의 표면 온도를 구하는 것은 어렵다. 이로 인해, 각 부 또는 그 근방에서의 고정밀도인 주편의 표면 온도 측정은, 매우 유효한 수단이다.

또, 주편의 1개소에서만 표면 온도를 측정하고, 그 측온값을 냉각 모델에 반영해도 타 부위의 표면 온도를 충분한 정밀도로 구하는 것은 어렵다. 왜냐하면, 1개소의 표면 온도가 상기 서술한 바와 같이 다수의 파라미터에 영향을 받고 있기 때문에, 같은 표면 온도가 검출되었다고 해도 주편 두께 방향의 온도 분포나 응고 쉘의 두께가 상이한 경우가 있고, 이 경우, 표면 온도를 측정한 개소의 하류에 위치하는 주편의 표면 온도는 상이한 것이 되기 때문이다. 이와 같이, 적당한 1개소에 있어서 주편의 표면 온도를 측정하는 것 만으로는 불충분하고, 주조 방향의 복수 개소에 있어서 측온하는 것이 필요하다. 또, 주편의 강종이나 주조시의 인발 속도가 변화하면, 표면 균열 억제를 위해 표면 온도를 측정해야 할 주조 방향의 최적 위치가 변화하는 경우도 생각되며, 이 점으로부터도, 주조 방향으로 복수 개소 측온하는 것이 바람직하다.

또한, 주편의 폭 방향에는 온도 분포가 존재하므로, 각 부에서 폭 방향으로 복수의 표면 온도를 측정하는 것도 필요하다. 주편의 폭 방향에 대해서는, 적어도 주편의 양단 근방 및 중앙부의 측온이 필요하다. 예를 들어, 주편을 지지하는 서포트 롤의 베어링이 주편의 폭 방향 에지로부터 주편폭의 1/3에 상당하는 위치에 존재하는 경우, 폭 방향 2개소의 베어링 근방만 주편의 표면 온도가 상이한 경우가 있다. 또한, 주편의 폭 방향 에지로부터 주편폭의 1/3~1/4에 상당하는 영역이 주위보다 고온이 되는 경우도 있다. 이러한 점으로 보면, 폭 방향으로 5~7개소의 측온이 필요하다. 따라서, 주조 방향으로 2개소, 폭 방향으로 예를 들어 6개소에 대해, 주편의 표리면에서 측온(합계 24개소의 측온)하는 것이 바람직하다. 이상과 같이, 멀어진 위치에서의 다수점의 온도 측정이 필요하다.

다수가 멀어진 위치에서 표면 온도를 측정하려면, 다수의 방사 온도계가 필요하고, 그 설치 공사를 포함하면 고액의 초기 코스트가 필요하다. 예를 들어, 12개의 방사 온도계를 설치하려면(방사 온도계비＋설치 공사비＋부대 장치비)×12의 고액의 초기 코스트가 필요하다. 또, 12개의 방사 온도계가 고장 날 가능성을 생각하면 예비의 방사 온도계를 준비해야 할 필요가 있기 때문에, 연속 주조기에 실제로 설치하는 수보다 많은 방사 온도계가 필요하다.

또, 방사 온도계가 다수가 되면, 메인터넌스에 시간이 걸려, 러닝 코스트가 증가하는 요인이 된다. 방사 온도계는, 반년 내지 수년 정도의 일정 기간마다 정밀도나 정상 동작의 확인(검정)이 필요하다. 방사 온도계를 검정하려면, 방사 온도계를 설치 개소로부터 떼어내, 시험실에서 흑체로와 기준 방사 온도계를 이용하여 그 정밀도를 확인하는 등의 작업이 필요하다. 검정용의 흑체로의 설정 온도는 측정 대상 온도를 모방한 복수점으로 하는 것이 바람직한데, 다수의 방사 온도계에 대해 이 검정 작업을 행하려면 상응하는 시간이 필요하여, 검정 코스트도 증대한다. 또, 단기간의 연속 주조기의 보전 기간 내로는 모든 방사 온도계의 검정 작업을 끝내는 것은 어려우므로, 이 점을 고려하면, 실제로 설치하는 수와 거의 같은 수의 예비의 방사 온도계가 필요한 것이 추정되며, 보다 한층 비용이 증대한다.

<노즐을 주편의 표면에 근접시킬 경우의 문제>

근년의 연속 주조기가 수직 굽힘형의 구조가 되어 발생한 문제가 있다. 수직 굽힘형 연속 주조기에 있어서는, 주조 개시 전에 더미 바(복수의 강의 블록을 연결한 것)를 내부에 배치하여, 주조 개시시의 바닥 덮개로서 이용하고 있다. 그리고, 주조 개시와 동시에, 더미 바는, 주편의 하방으로의 인발을 유도하는 역할을 담당한다. 더미 바가 인발을 유도할 때, 더미 바에는 핀치 롤에 의해 강력한 장력이 부여된다. 연속 주조기의 굽힘부에 있어서, 더미 바는, 블록의 연결부의 축둘레에 굴곡하면서 통과하므로, 이 굴곡한 부분이, 인접하는 서포트 롤의 외접선(주편측의 외접선)보다 크게 밖으로 일탈하는 경우가 있다. 이로 인해, 주편 표면의 근방에까지 에어 퍼지용의 노즐이 돌출되어 있으면, 더미 바가 노즐에 충돌할 우려가 있다. 더미 바가 노즐에 충돌하면, 노즐이 서포트 롤에 말려 들어감으로써, 노즐이 구부러져 방사 온도계가 망가지거나, 굽혀진 노즐이 서포트 롤에 상처를 내어, 그 상처가 주편에 전사되는 경우가 있다. 이는 주편의 품질이나 생산성에 다대한 악영향을 미치게 된다.

더미 바와 노즐의 충돌을 피하는 대책으로서, 노즐을 퇴피시키는 이동 기구를 설치하는 것이 생각된다. 그러나, 연속 주조기 안은 고온 고습이기 때문에, 이러한 이동 기구는 고장나기 쉽고, 장기에 걸쳐 안정적으로 사용하는 것은 어렵다. 또, 고장을 피하기 위한 충분한 대책이 실시된 대규모인 이동 기구를 설치하는 것은, 스페이스적으로 무리가 있거나, 연속 주조기의 메인터넌스성 등을 저해할 가능성이 있다.

이상에 기술한 각종의 문제점을 감안하여, 예를 들어, 특허 문헌 1에는, 광학 섬유(광섬유)가 삽입된 제1 파이프와, 상기 제1 파이프의 후방 부분을 제2 파이프로 덮음으로써 형성된 냉각수를 순환시키는 공간을 구비하는 슬래브의 표면 온도 측정 장치가 제안되어 있다(특허 문헌 1의 특허 청구의 범위의 란). 그리고, 제1 파이프의 후방에는 압축 공기원에 접속되고, 후방으로부터 보내온 공기를 선단으로부터 분출하는 것이 기재되어 있다(특허 문헌 1의 제2페이지 좌측란 제16행~우측란 제8행). 또, 제1 파이프의 선단 내면에 열전도가 양호한 구리 파이프를 삽입하는 것이 기재되어 있다(특허 문헌 1의 제2페이지 좌측란 제9행~제15행). 또한, 제1 파이프만의 가는 부분을 연속 주조기의 서포트 롤의 간극에 삽입하여, 상기 공간에 냉각수를 순환시킴으로써, 제1 파이프의 선단까지 냉각을 행하는 것이 가능하게 되고, 광학 섬유를 고온도로부터 보호할 수 있는 것이나, 제1 파이프의 선단으로부터 공기를 분출함으로써, 물방울의 침입을 방지함과 더불어, 시야에 존재하는 수증기가 날아가 시야가 열리고, 슬래브의 표면으로부터 복사된 열 방사광을 광학 섬유의 선단에 확실히 입사 가능하다고 기재되어 있다(특허 문헌 1의 제2페이지 좌측란 제19행~우측란 제8행).

그러나, 특허 문헌 1에 기재된 장치는, 주편의 1개소에서만 표면 온도를 측정하는 장치이며, 상기 서술한 다수점 측온에 수반되는 문제를 해결하는 장치는 아니다. 또, 특허 문헌 1에 기재된 발명이 이루어졌을 때는 수직형이나 만곡형의 연속 주조기가 주류이며, 주편의 통과 패스 라인이 곧거나, 혹은, 일정 곡률이었기 때문에, 에어 퍼지용의 노즐과 더미 바의 충돌에 대해서는 어떤 고려도 되어 있지 않다고 생각된다.

또, 특허 문헌 2에는, 연속 주조 설비에 있어서의 2차 냉각대에 있어서, 주편폭 방향의 온도 계측 기구에 의해 표면폭 방향 온도 분포를 검지하고, 이 표면폭 방향 온도 분포값이 목표 온도에 일치하도록 제어하는 연산 장치를 통해 유량 조절 기구에 의해 냉각수의 유량 조절을 자동적으로 행하여, 주편 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 연속 주조의 냉각 제어 방법이 제안되어 있다(특허 문헌 2의 청구항 1). 특허 문헌 2에는, 온도계 자체의 구성에 있어서는 어떤 기재도 되어 있지 않다. 특허 문헌 2에 기재된 방법이 대상으로 하고 있는 연속 주조기는 만곡형이며, 주편의 교정 위치가 프로세스의 종반의 수평 패스 라인에 있어서 주조 방향으로 1개소뿐이다(특허 문헌 2의 제1도 등). 그리고, 이 교정 위치에 온도계를 배치하고, 온도 계측 기구에 의해 온도계를 주편의 폭 방향으로 이동시켜, 표면폭 방향 온도 분포를 측정하고 있다(특허 문헌 2의 제2페이지 좌하측란 제3행~우하측란 제8행).

그러나, 특허 문헌 2에 기재된 방법은, 온도계를 폭 방향으로 이동시키는 기구를 설치하기 때문에, 상기 서술한 바와 같이 노즐을 퇴피시키는 이동 기구를 설치하는 경우와 마찬가지로, 고장이나 스페이스상의 문제가 있다. 특히, 수직 굽힘형의 연속 주조기에 있어서 주편의 표면 온도를 측정하는 경우에는, 수직 패스 라인에 이러한 기구를 설치하면, 주편 표면으로부터 박리한 대량의 산화물 스케일 등의 이물을 포함하는 냉각수에 노출되기 때문에, 보다 한층 이러한 기구의 안정 가동이 방해된다고 생각된다.

또, 특허 문헌 3에는, 롤러 에이프런 내에 설치되고, 슬래브의 표면 온도를 측온하는 카메라형 슬래브 표면 온도계를 냉각하는 장치로서, 카메라형 슬래브 표면 온도계의 주위에 수랭 자켓을 설치함과 더불어, 이 수랭 자켓의 하부에 끝이 넓어지는 스커트를 설치하고, 상기 수랭 자켓 내에 있어서의 카메라형 슬래브 표면 온도계의 상방에, 측면 및 하면에 다수의 분사 구멍을 가지는 링형상의 에어 취출관을 설치하며, 상기 스커트 내에 스커트의 한 변에 장착된 직선형상의 부재로 이루어지고, 측방 또는 사선 하방을 향해 에어막을 형성하는 에어 취출 장치를 설치한 것을 특징으로 하는 카메라형 슬래브 표면 온도계의 냉각 장치가 제안되어 있다(특허 문헌 3의 청구항 1). 이 냉각 장치에 의하면, 카메라형 슬래브 표면 온도계가 균일하게 효율적으로 냉각되어, 부압이 없어지므로, 슬래브 표면으로부터의 수증기의 유도가 억제되는 것이나, 슬래브로부터 올라오는 수증기가 제거되어, 카메라형 표면 온도계의 시야가 확보되고, 슬래브로부터의 복사열도 억제되는 것이 기재되어 있다(특허 문헌 3의 제2페이지 좌측란 제24행~제34행).

그러나, 특허 문헌 3에 기재된 스커트는, 수평에 가까운 패스 라인에서 위에서 아래를 내려다보는 경우에는 적용 가능성이 있지만, 수직 굽힘형 연속 주조기의 수직 패스 라인, 즉, 주편의 표면이 수직에 가깝고, 에어 퍼지 방향이 수평에 가까운 경우에는, 주조 개시 전부터 주조 개시 후의 극초기 등에 대량의 물이 흘러, 스커트 근방은 수몰에 가까운 상태가 된다. 그때, 특허 문헌 3에 기재된 끝이 넓어지는 큰 스커트에서는, 에어 유량의 균일성이 흐트러져, 일부로부터 스커트 내에 물을 끌어들일 가능성이 높다. 또, 이러한 큰 스커트를 설치하는 스페이스가 없는 경우도 있다.

또, 특허 문헌 4에는, 연속 주조기 내의 주편의 표면 온도를, 방사계식 온도계를 이용하여 측정할 때, 주편 표면의 온도 측정 대상 범위로의 2차 냉각수의 분무를 일시적으로 중단하고, 주편 표면의 온도 측정 대상 범위로의 2차 냉각수에 의한 수증기의 발생을 억제한 상태에서, 상기 방사계식 온도계로 주편의 표면 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는, 연속 주조기 내의 주편 표면 온도 측정 방법이 제안되어 있다(특허 문헌 4의 청구항 1).

그러나, 특허 문헌 4에 기재된 방법은, 온도 측정을 할 때에 냉각수의 분무를 중단하기 때문에, 온도 측정시와 비측정시에서 주편 표면으로부터의 발열량이 크게 상이하고, 온도 측정시에 주편의 표면 온도가 높아져 있을 가능성이 있다.

이 온도 측정시와 비측정시의 온도차는, 여러 가지 조건에 따라 상이하다. 즉, 측온값의 대표성이 손상되어 있다. 또, 근래에는, 연속 주조기의 최상부에서 주편을 강랭하는 방법 등이 개발되어 있고, 최상부에서 사용한 대량의 냉각수의 일부가 떨어져 내리는 장소(수직에 가까운 패스 라인)에서는, 특정의 서포트 롤 사이에서의 냉각수의 분무를 일시적으로 중단한 정도로는, 측온값에 영향을 미치는 물이 충분히 없을 경우는 없고, 측정 가능한 조건이 갖추어져 있지 않은 경우가 있다.

일본국 특허 공개소 58－90362호 공보 일본국 특허 공개소 54－32130호 공보 일본국 실용 신안 공고평 6－12508호 공보 일본국 특허 공개 2009－195959호 공보

본 발명은, 이러한 종래 기술을 감안하여 이루어진 것이며, 수직 굽힘형을 포함하는 연속 주조기의 2차 냉각대에 있어서, 주편의 복수 위치의 표면 온도를 정밀하고 또한 염가로 측정할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명자들이 열심히 검토한 결과, 주편으로부터 방사 온도계까지의 광로 중에 존재하는 물의 영향을 저감시키기 위해, 이른바 에어 기둥 온도계, 즉 퍼지용 에어에 의해 형성되는 에어 기둥을 통해 주편으로부터의 열 방사광을 수광하는 구성을 채용하기로 했다. 이때, 퍼지용 에어를 분출하는 노즐(주편으로부터의 열 방사광을 수광하는 광섬유의 일단측을 내장하는 기능도 가진다)의 내단면 형상을 대략 원형으로 함으로써 에어의 유속 분포를 균일화하고, 또한 더욱 그 내경을 30mm 이하로 함으로써, 주조 개시시 등에 노즐 내에 물이 침입할 우려가 저감하는 것을 찾아냈다. 단, 상기 노즐의 내경이 5mm 미만이면, 광섬유의 시야와 내경의 클리어런스가 매우 작아지고, 광섬유의 설치 오차, 진동, 열요동 등에 의해 시야 결함을 일으킬 우려가 있는 것도 유의했다. 또, 주편을 지지하는 서포트 롤 사이에 상기 노즐을 배치하고, 또한, 상기 노즐의 선단이 상기 서포트 롤의 중심축보다 주편의 표면으로부터 멀어지는 측에 위치하도록 설치함으로써, 노즐과 더미 바의 접촉을 확실히 회피할 수 있는 것을 찾아냈다.

또, 주편으로부터의 열 방사광을 복수의 광섬유의 일단에서 수광하고, 복수의 광섬유의 타단을 다발형상으로 집약시킨 후에, 그 집약된 광섬유의 타단의 화상을 2차원 또는 1차원의 촬상 수단(광섬유의 수보다 소수의 촬상 수단)으로 촬상함으로써, 촬상한 각 광섬유의 타단의 화상의 화소 농도에 의거하여, 주편의 복수 개소의 표면 온도를 용이하고 또한 염가로 측정할 수 있는 것을 찾아냈다. 이때, 광섬유의 클래드로 전송되는 열 방사광의 광량은, 광섬유의 굽어짐 등의 영향으로 변동하는 것이 우려되기 때문에, 광섬유의 타단의 상(像) 전체가 아니라, 열 방사광이 안정적으로 전송되는 코어상의 화소 농도에 의거하여 표면 온도를 산출해야 하는 것을 찾아냈다.

본 발명은, 본 발명자들의 상기 지견에 의거하여 완성된 것이다.

즉, 본 발명은, 연속 주조기의 2차 냉각대에 있어서 주편의 표면 온도를 측정하는 방법으로서, 내단면 형상이 대략 원형인 노즐 및 상기 노즐에 접속된 내열성의 튜브에, 광섬유의 일단측을 상기 광섬유의 광축이 노즐의 중심축과 대략 일치하도록 내장시키고, 상기 노즐을, 주편을 지지하는 서포트 롤 사이에 위치하도록 복수 설치하는 단계와, 상기 각 노즐로부터 주편의 표면을 향해 퍼지용 에어를 분출하면서, 주편으로부터의 열 방사광을 상기 퍼지용 에어에 의해 형성되는 에어 기둥을 통해 상기 각 광섬유의 일단에서 수광하는 단계와, 상기 각 튜브에 연통하는 하우징 내에 각 광섬유의 타단을 다발형상으로 집약시키고, 상기 하우징 내에 배치된 2차원 또는 1차원의 촬상 수단으로 상기 다발형상으로 집약된 각 광섬유의 타단의 코어상을 포함하는 화상을 촬상하는 단계와, 상기 촬상한 화상에 있어서의 각 코어상의 화소 농도에 의거하여, 상기 각 코어상에 대응하는 주편의 영역의 표면 온도를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주편의 표면 온도 측정 방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 에어 기둥을 통해 주편으로부터의 열 방사광을 수광하기 때문에, 광로 중에 존재하는 물의 영향을 저감 가능하다. 또한, 주편의 복수 개소의 표면 온도를 용이하고 또한 염가로 측정 가능하다. 따라서, 본 발명에 의하면, 수직 굽힘형을 포함하는 연속 주조기의 2차 냉각대에 있어서, 주편의 복수 위치의 표면 온도를 정밀하고 또한 염가로 측정 가능하다.

본 발명에 있어서, 내경이 5~30mm인 노즐을 이용하는 것이 바람직하다.

이러한 바람직한 양태에 의하면, 노즐 내에 물이 침입할 우려가 저감한다.

본 발명에 있어서, 노즐을, 상기 노즐의 선단이 서포트 롤의 중심축보다 주편의 표면으로부터 멀어지는 측에 위치하도록 설치하는 것이 바람직하다.

이러한 바람직한 양태에 의하면, 노즐과 더미 바의 접촉을 확실히 회피할 수 있다.

본 발명에 있어서, 본건 출원인이 이미 출원한 일본국 특허 출원 2012－116771호의 명세서에 기재된 바와 같이, 주편 표면에 접하는 부분에 있어서의 상기 에어 기둥의 직경을 30~40mm로 하도록, 퍼지용 에어의 유량을 조절하는 것이 바람직하다.

이러한 바람직한 양태에 의하면, 에어 기둥의 주편 표면에 접하는 부분에 있어서의 직경을 30~40mm로 함으로써, 연속 주조기에 있어서의 주편의 냉각을 저해하는 일 없이, 또한, 광로 중에 존재하는 물의 영향을 저감 가능하다. 또한, 에어 기둥의 주편 표면에 접하는 부분에 있어서의 직경을 30~40mm로 하려면, 퍼지용 에어의 유량을 노즐 선단과 주편의 표면의 거리에 따라 조절하면 된다.

본 발명에 있어서, 상기 서포트 롤이 설치된 챔버의 외부에 상기 하우징을 설치하고, 상기 노즐, 상기 튜브 및 상기 하우징의 내부를 정압(正壓) 상태로 하는 것이 바람직하다.

이러한 바람직한 양태에 의하면, 측온 오차나 고장의 원인이 될 수 있는 물이나 분진이, 노즐, 튜브 및 하우징의 내부에 침입하는 것이 효과적으로 방지됨과 더불어, 상기 내부를 효율적으로 냉각하는 것이 가능하다.

본 발명에 있어서, 상기 촬상 수단으로 촬상한 화상에 있어서의 각 코어상의 중심 화소를 검출하고, 상기 각 코어상 내의 상기 중심 화소 근방의 평균 화소 농도에 의거하여, 상기 각 코어상에 대응하는 주편의 영역의 표면 온도를 산출하는 것이 바람직하다.

이러한 바람직한 양태에 의하면, 각 코어상 내의 중심 화소 근방의 화소에 의거하여 표면 온도를 산출하기 때문에, 클래드로 전송되는 열 방사광의 영향을 보다 한층 저감 가능하다. 또, 각 코어상 내의 중심 화소 근방의 평균 화소에 의거하여 표면 온도를 산출하기 때문에, 촬상 수단의 촬상 소자(CCD 등)의 감도 편차의 영향을 저감 가능하다.

본 발명에 있어서, 상기 촬상 수단으로 촬상한 화상에 있어서의 상기 각 광섬유의 타단의 상 이외의 화소 영역의 화소 농도에 의거하여 백그라운드 농도를 산출하고, 상기 각 코어상의 화소 농도로부터 상기 산출한 백그라운드 농도를 감산하며, 상기 감산 후의 각 코어상의 화소 농도에 의거하여, 상기 각 코어상에 대응하는 주편의 영역의 표면 온도를 산출하는 것이 바람직하다.

각 광섬유의 타단의 상 이외의 화소 영역의 화소 농도에는, 다른 광섬유로부터의 열 방사광인 미광이나, 촬상 수단의 촬상 소자나 신호 처리계에 포함되는 노이즈 등에 기인한 화소 농도가 포함된다. 그리고, 이 화소 농도는, 각 코어상의 화소 농도에도 포함된다고 생각된다. 이로 인해, 상기의 바람직한 양태와 같이, 각 광섬유의 타단의 상 이외의 화소 영역의 화소 농도에 의거하여 백그라운드 농도를 산출하고, 각 코어상의 화소 농도로부터 상기 산출한 백그라운드 농도를 감산함으로써, 감산 후의 각 코어상의 화소 농도는, 코어로 전송되는 열 방사광의 광량에만 따른 화소 농도가 되므로, 보다 한층 정밀하게 주편의 표면 온도를 산출할 수 있는 것을 기대할 수 있다.

여기서, 주편의 표면 온도에 따라, 주편으로부터의 열 방사광의 광량은 크게 변화한다. 예를 들어, 주편의 표면 온도가 600℃~1000℃의 범위에서 변화하는 경우, 열 방사광을 검출하는 다이나믹 레인지로서, 1×10⁵ 정도의 다이나믹 레인지가 필요하다. 촬상 수단의 촬상 소자로서 CCD를 이용하는 경우를 생각하면, CCD의 유효한 검출 광량의 다이나믹 레인지는, 통상 그 레지스터의 양자 우물로서의 용량(광전 변환 후의 전하를 모을 수 있는 양)으로 결정되고, 안정된 출력이 얻어지는 것은 유효 8비트(256) 내지 10비트(1024) 정도이며, 상기에 미치지 않는다. 이로 인해, 광범위의 표면 온도를 측정하려면, 노광 시간 및 게인의 조합 조건을 변경하여 촬상하는 것이 필요하다.

따라서, 본 발명에 있어서, 상기 촬상 수단의 노광 시간 및 게인의 조합 조건을 미리 복수 설정하고, 상기 설정한 조건을 순차 주기적으로 반복하여 상기 다발형상으로 집약된 각 광섬유의 타단의 코어상을 포함하는 화상을 복수회 촬상하며, 상기 촬상한 복수의 화상으로부터 각 코어상의 화소 농도가 미리 정한 소정의 범위 내에 있는 화상을 각 코어상마다 선택하고, 상기 선택한 화상에 있어서의 각 코어상의 화소 농도에 의거하여, 상기 각 코어상에 대응하는 주편의 영역의 표면 온도를 산출하는 것이 바람직하다.

이러한 바람직한 양태에서는, 미리 설정한 촬상 수단의 노광 시간 및 게인의 조합 조건을 주기적으로 반복하여 각 광섬유의 타단의 코어상을 포함하는 화상을 복수회 촬상하게 된다. 촬상 수단의 노광 시간 및 게인의 조합 조건은, 측정하려고 하는 주편의 표면 온도의 범위에 따라 미리 설정해 두면 된다. 이에 의해, 촬상한 복수의 화상에는, 측정하려고 하는 주편의 표면 온도에 대해 적절한 촬상 수단의 노광 시간 및 게인의 조합 조건으로 촬상한 화상도 포함되게 된다. 그리고, 상기의 바람직한 양태에서는, 촬상한 복수의 화상으로부터 각 코어상의 화소 농도가 미리 정한 소정의 범위 내(예를 들어, 8비트의 촬상 수단의 경우에는, 50~200의 화소 농도)에 있는 화상을 각 코어상마다 선택하고, 상기 선택한 화상에 있어서의 각 코어상의 화소 농도에 의거하여, 상기 각 코어상에 대응하는 주편의 영역의 표면 온도를 산출하게 된다. 이로 인해, 주편으로부터의 열 방사광의 광량에 따른 적절한 화소 농도가 얻어지는 것을 기대할 수 있고, 나아가서는 주편의 표면 온도를 정밀하게 측정 가능하다.

본 발명에 있어서, 상기 촬상 수단의 렌즈와 촬상 소자 사이에, 0.9μm보다 짧은 파장만을 투과하는 광학 필터를 배치하고, 상기 광학 필터를 투과한 광을 상기 촬상 수단으로 촬상하는 것이 바람직하다.

이러한 바람직한 양태에 의하면, 주편의 표면에 물이 존재하고 있어도, 측온 오차를 억제하기 쉬워진다.

또, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 연속 주조기의 2차 냉각대에 있어서 주편의 표면 온도를 측정하는 장치로서, 주편을 지지하는 서포트 롤 사이에 복수 설치되고, 또한, 주편의 표면을 향해 퍼지용 에어를 분출하는 내단면 형상이 대략 원형인 노즐과, 각 노즐에 접속된 내열성의 튜브와, 광축이 상기 노즐의 중심축과 대략 일치하도록 상기 각 노즐 및 상기 각 튜브에 일단측이 내장되고, 상기 퍼지용 에어에 의해 형성되는 에어 기둥을 통해 상기 일단에서 주편으로부터의 열 방사광을 수광하는 광섬유와, 상기 각 튜브에 연통하고, 또한, 각 광섬유의 타단이 다발형상으로 집약되어 내부에 배치된 하우징과, 상기 하우징 내에 배치되고, 상기 다발형상으로 집약된 각 광섬유의 타단의 코어상을 포함하는 화상을 촬상하는 2차원 또는 1차원의 촬상 수단과, 상기 촬상한 화상에 있어서의 각 코어상의 화소 농도에 의거하여, 상기 각 코어상에 대응하는 주편의 영역의 표면 온도를 산출하는 연산 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 주편의 표면 온도 측정 장치로서도 제공된다.

본 발명의 주편의 표면 온도 측정 장치에 의하면, 에어 기둥을 통해 주편으로부터의 열 방사광을 수광하기 때문에, 광로 중에 존재하는 물의 영향을 저감 가능하다. 또한, 주편의 복수 개소의 표면 온도를 용이하고 또한 염가로 측정 가능하다. 따라서, 본 발명의 주편의 표면 온도 측정 장치에 의하면, 수직 굽힘형을 포함하는 연속 주조기의 2차 냉각대에 있어서, 주편의 복수 위치의 표면 온도를 정밀하고 또한 염가로 측정 가능하다.

본 발명의 주편의 표면 온도 측정 장치에 있어서, 노즐의 내경이 5~30mm인 것이 바람직하다.

이러한 바람직한 양태에 의하면, 노즐 내에 물이 침입할 우려가 저감한다.

본 발명의 주편의 표면 온도 측정 장치에 있어서, 노즐은, 상기 노즐의 선단이 상기 서포트 롤의 중심축보다 상기 주편의 표면으로부터 멀어지는 측에 위치하도록 설치되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 바람직한 양태에 의하면, 노즐과 더미 바의 접촉을 확실히 회피할 수 있다.

본 발명의 주편의 표면 온도 측정 장치에 있어서, 본건 출원인이 이미 출원한 일본국 특허 출원 2012－116771호의 명세서에 기재된 바와 같이, 주편의 표면에 접하는 부분에 있어서의 상기 에어 기둥의 직경이 30~40mm인 것이 바람직하다.

이러한 바람직한 양태에 의하면, 연속 주조기에 있어서의 주편의 냉각을 저해하는 일 없이, 또한, 광로 중에 존재하는 물의 영향을 저감 가능하다. 또한, 에어 기둥의 주편 표면에 접하는 부분에 있어서의 직경을 30~40mm로 하려면, 퍼지용 에어의 유량을 노즐 선단과 주편의 표면의 거리에 따라 조절하면 된다.

본 발명의 주편의 표면 온도 측정 장치에 있어서, 상기 하우징이, 상기 서포트 롤이 설치된 챔버의 외부에 설치되고, 상기 노즐, 상기 튜브 및 상기 하우징의 내부가 정압 상태가 되는 것이 바람직하다.

이러한 바람직한 양태에 의하면, 측온 오차나 고장의 원인이 될 수 있는 물이나 분진이, 노즐, 튜브 및 하우징의 내부에 침입하는 것이 효과적으로 방지됨과 더불어, 상기 내부를 효율적으로 냉각하는 것이 가능하다.

본 발명의 주편의 표면 온도 측정 장치에 있어서, 상기 촬상 수단의 렌즈와 촬상 소자 사이에, O.9μm보다 짧은 파장만을 투과하는 광학 필터가 배치되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 바람직한 양태에 의하면, 주편의 표면에 물이 존재하고 있어도, 측온 오차를 억제하기 쉬워진다.

본 발명에 의하면, 수직 굽힘형을 포함하는 연속 주조기의 2차 냉각대에 있어서, 주편의 복수 위치의 표면 온도를 정밀하고 또한 염가로 측정 가능하다.

도 1A는 본 발명의 일실시 형태에 따른 주편의 표면 온도 측정 장치의 전체의 개략 구성을 도시하는 도이다.
도 1B는 도 1A에 도시하는 표면 온도 측정 장치의 노즐 근방의 확대도이다.
도 2A는 도 1A에 도시하는 표면 온도 측정 장치에 의해 주편의 표면 온도를 측정하는 개소를 설명하기 위한 도이며, 주편의 전체를 도시하는 도이다.
도 2B는 도 1A에 도시하는 표면 온도 측정 장치에 의해 주편의 표면 온도를 측정하는 개소를 도시하는 도이다.
도 2C는 도 1A에 도시하는 표면 온도 측정 장치의 노즐의 배치 개소를 도시하는 도이다.
도 3A는 도 1A에 도시하는 연산 수단이 실시하는 화상 처리의 내용을 설명하는 도이다.
도 3B는 도 1A에 도시하는 연산 수단이 실시하는 화상 처리의 내용을 설명하는 도이다.
도 3C는 도 1A에 도시하는 연산 수단이 실시하는 화상 처리의 내용을 설명하는 도이다.
도 4는 도 1A에 도시하는 촬상 수단에 의해 촬상한 화상의 일례를 도시하는 도이다.
도 5는 도 1A에 도시하는 표면 온도 측정 장치에 의해 1400℃와 700℃의 흑체로로부터의 열 방사광을 동시에 수광한 경우의 온도 측정 결과의 일례를 도시하는 도이다.
도 6A는 도 1A에 도시하는 촬상 수단의 렌즈와 촬상 소자 사이에 배치한 O.9μm보다 짧은 파장만을 투과하는 광학 필터의 효과를 확인한 실험의 개요를 설명하는 도이다.
도 6B는 도 1A에 도시하는 촬상 수단의 렌즈와 촬상 소자 사이에 배치한 0.9μm보다 짧은 파장만을 투과하는 광학 필터의 효과를 확인한 실험에서 사용한 셀의 구조를 설명하는 도이다.
도 6C는 도 1A에 도시하는 촬상 수단의 렌즈와 촬상 소자 사이에 배치한 0.9μm보다 짧은 파장만을 투과하는 광학 필터의 효과를 확인한 실험 결과를 도시하는 도이다.
도 7A는 도 1A에 도시하는 표면 온도 측정 장치로 주편의 표면 온도를 측정한 결과의 일례를 도시하는 도이다.
도 7B는 도 1A에 도시하는 표면 온도 측정 장치로 주편의 표면 온도를 측정한 결과의 다른 일례를 도시하는 도이다.
도 8은 챔버의 개략 구성을 도시하는 도이다.
도 9는 도 1A에 도시하는 촬상 수단의 렌즈와 촬상 소자 사이에 설치한 0.9μm보다 짧은 파장만을 투과하는 광학 필터의 배치예를 도시하는 도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 일실시 형태에 대해 설명한다.

도 1A는 본 발명의 일실시 형태에 따른 주편의 표면 온도 측정 장치의 전체의 개략 구성을 도시하는 도이며, 도 1B는 도 1A에 도시하는 표면 온도 측정 장치의 노즐 근방의 확대도이다. 도 2A는 도 1A에 도시하는 표면 온도 측정 장치에 의해 주편의 표면 온도를 측정하는 개소를 설명하기 위한 도이며, 주편의 전체를 도시하는 도이다. 도 2B는 도 1A에 도시하는 표면 온도 측정 장치에 의해 주편의 표면 온도를 측정하는 개소를 도시하는 도이다. 도 2C는 도 1A에 도시하는 표면 온도 측정 장치의 노즐의 배치 개소를 도시하는 도이며, 노즐로부터 분출된 퍼지용 에어에 의해 형성되는 에어 기둥(도 2C의 「AlR」)도 함께 도시하고 있다.

여기서, 도 1B 및 도 2C에는, 본 발명의 주편의 표면 온도 측정 방법에 있어서의, 「내단면 형상이 대략 원형인 노즐 및 상기 노즐에 접속된 내열성의 튜브에, 광섬유의 일단측을 상기 광섬유의 광축이 노즐의 중심축과 대략 일치하도록 내장시키고, 상기 노즐을 주편을 지지하는 서포트 롤 사이에 위치하도록 복수 설치하는 단계」가 종료되었을 때의 모습도 도시되어 있다. 또, 도 2C에는, 본 발명의 주편의 표면 온도 측정 방법에 있어서의, 「상기 각 노즐로부터 주편의 표면을 향해 퍼지용 에어를 분출하면서, 주편으로부터의 열 방사광을 상기 퍼지용 에어에 의해 형성되는 에어 기둥을 통해 상기 각 광섬유의 일단에서 수광하는 단계」의 모습도 도시되어 있다. 또, 도 1A에는, 본 발명의 주편의 표면 온도 측정 방법에 있어서의, 「각 튜브에 연통하는 하우징 내에 각 광섬유의 타단을 다발형상으로 집약시키고, 상기 하우징 내에 배치된 2차원 또는 1차원의 촬상 수단으로 상기 다발형상으로 집약된 각 광섬유의 타단의 코어상을 포함하는 화상을 촬상하는 단계」 중, 「각 튜브에 연통하는 하우징 내에 각 광섬유의 타단을 다발형상으로 집약시킴」의 모습도 도시되어 있다.

도 1A에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 표면 온도 측정 장치(100)는, 주편(S)의 표면을 향해 퍼지용 에어를 분출하는 복수의 노즐(1)과, 각 노즐(1)에 접속된 내열성의 튜브(2)(이하에 있어서, 「플렉시블 튜브(2)」라고 하는 경우가 있다.)와, 주편(S)으로부터의 열 방사광을 수광하는 광섬유(3)와, 각 플렉시블 튜브(2)에 연통하는 하우징(4)과, 하우징(4) 내에 배치된 2차원 또는 1차원의 촬상 수단(5)과, 주편(S)의 표면 온도를 산출하는 연산 수단(6)을 구비하고 있다. 본 실시 형태에서는, 도 2A에 도시하는 바와 같이, 연속 주조기의 2차 냉각대에 있어서의 굽힘부에 위치하는 주편(S)의 2개소의 단면(A, B)과, 교정부에 위치하는 주편(S)의 2개소의 단면(C, D)에 대해, 표리면의 각 6개소(도 2B의 화살표로 도시하는 개소), 합계 48개소의 표면 온도를 측정하고 있다. 즉, 도 1A 및 도 1B에 도시하는 노즐이 상기 합계 48개소의 주편(S)의 표면에 대향 배치되어 있다.

노즐(1)은, 내단면 형상이 대략 원형이고 또한 내경(r1)이 5mm~30mm(본 실시 형태에서는, 내경(r1)=10mm, 외경 15mm)로 되어 있다. 노즐(1)에는 배관(11)을 통해 건조한 압공(A)이 도입되고, 이에 의해 노즐(1)의 선단으로부터 퍼지용의 에어가 분출된다. 도 1B에 도시하는 바와 같이, 각 노즐(1)에 압공(A)을 도입하는 각 배관(11)에는, 유량 조절 밸브(111) 및 유량계(112)가 장착되어 있다. 이에 의해, 각 노즐(1)에 도입되는 압공(A)의 유량을 개별적으로 조정하는 것이 가능하다. 각 노즐(1)에 도입되는 압공(A)의 유량을 개별적으로 조정 가능하게 하는 것의 이점은 이하와 같다.

상기 서술한 바와 같이, 주조 개시 전부터 주조 개시 후의 극초기 등에 대량의 냉각수가 흐른다. 각 노즐(1)이 설치되어 있는 위치는 상이하기 때문에, 선단이 대량의 냉각수에 노출되는 노즐(1)(이하, 노즐(A)이라고 한다)과, 아주 적은 양의 냉각수에 밖에 노출되지 않는 노즐(1)(이하, 노즐(B)이라고 한다)이 존재하는 경우가 발생한다. 물론, 그 중간 상태의 노즐(1)도 존재할 수 있다. 각 배관(11)마다 유량 조절 밸브(111) 및 유량계(112)가 장착되어 있지 않고, 각 노즐(1)에 도입되는 압공(A)의 토탈 유량만이 조절되고 있는 경우에는, 노즐(A)에 도입되는 압공(A)의 유량과 노즐(B)에 도입되는 압공(A)의 유량의 밸런스가 변화하여, 노즐(A)에 도입되는 압공(A)의 유량이 저하하여 노즐(A) 내에 스케일 등의 오염을 수반한 냉각수가 침입할 우려가 있다. 이 결과, 후술하는 노즐(A)에 내장된 광학창(12)이 오염되거나, 노즐(A) 내에 오염이 퇴적하여, 열 방사광의 검출을 방해하게 된다. 이로 인해, 노즐(A)에 내장된 광섬유(3)를 통해 측정한 온도에 큰 오차가 발생하거나, 측온 불가능하게 될 우려도 있다. 이에 비해, 각 배관(11)마다 유량 조절 밸브(111) 및 유량계(112)를 장착함으로써 각 노즐(1)마다 도입하는 압공(A)의 유량을 조절 가능하게 함으로써, 이러한 문제를 회피하는 것이 가능하다.

이 노즐(1)은, 도 2C에 도시하는 바와 같이, 주편(S)을 지지하는 서포트 롤(R) 사이로서 선단이 서포트 롤(R)의 중심축(RC)보다 주편(S)의 표면으로부터 멀어지는 측에 위치하도록 설치된다. 노즐(1)로부터 분출되는 퍼지용 에어에 의해 형성되는 에어 기둥이 주편(S) 표면에 접하는 부분에 있어서의 직경(에어 기둥의 직경)은, 배관(11)을 통해 도입되는 압공(A)의 유량을 조절함으로써, 30~40mm로 되어 있다.

플렉시블 튜브(2)는, 스테인리스강 등으로 이루어지는 내열성의 플렉시블 튜브이며, 광섬유(3)를 열, 충격, 분진, 물 등으로부터 보호하는 역할을 한다. 플렉시블 튜브(2) 및 노즐(1)에는, 노즐(1)에 연통된 배관(14)을 통해 건조한 압공(A)이 도입되고, 이에 의해 플렉시블 튜브(2) 및 노즐(1)의 내부는 정압 상태로 되어 있다. 이에 의해, 측온 오차나 고장의 원인이 될 수 있는 물이나 분진이, 플렉시블 튜브(2) 및 노즐(1)의 내부에 침입하는 것이 효과적으로 방지됨과 더불어, 상기 내부를 효율적으로 냉각하는 것이 가능하다.

광섬유(3)는, 그 광축(중심축)이 노즐(1)의 중심축과 대략 일치하도록, 각 노즐(1) 및 각 플렉시블 튜브(2)에 일단측이 내장되어 있다. 또, 노즐(1)에는, 광학창(12), 렌즈(볼록 렌즈)(13)가 내장되어 있다. 광섬유(3)는, 노즐(1)로부터 분출되는 퍼지용 에어에 의해 형성되는 에어 기둥, 광학창(12) 및 렌즈(13)를 통해, 그 일단(31)에서 주편(S)으로부터의 열 방사광을 수광한다. 렌즈(13)로서는, 노즐(1)의 선단에 있어서의 시야가 노즐(1)의 내경보다 작고(예를 들어 5mm 정도), 그 후도 주편(S)의 표면까지 함부로 시야가 확장되지 않는 듯한 초점 거리를 가지는 렌즈가 선택되어 있다.

광섬유(3)로서는, 예를 들어, 석영 제조로 코어 직경이 400μm, 클래드 직경이 500μm, 섬유 직경이 4mm인 것이 이용된다. 그 양단은 평탄면 또는 볼록면으로 연마되어 있다. 코어 직경이 큰 광섬유는 열 방사광을 많이 수광하여, 측온값의 하한을 내리는 것에 기여하지만, 그 한편으로 굽힘에 약하기 때문에, 시공에 주의가 필요하다. 광섬유 외면의 피복재로서는, 100℃ 이상의 내열성을 가지는 것, 예를 들어 150℃의 내열성을 가지는 것을 이용하면 된다.

하우징(4)은, 연속 주조기의 굽힘부 및 교정부에 배치된 서포트 롤(R)이 설치된 챔버(스트랜드 챔버)의 외부에 설치되어 있다. 도 8에, 챔버(X)의 개략 구성을 도시했다. 챔버(X)의 구성을 이해하기 쉽게 하기 위해, 도 8에서는 반복되는 부호의 일부 기재를 생략하고 있고, 노즐(1)을 직선 화살표로 도시하고 있다. 또, 도 8에서는, 하우징(4)을 간략화하여 도시했다. 챔버(X)는, 서포트 롤(R)이나 주편(S) 등의 주위를 덮는 금속제의 부재이다. 챔버(X)에 의해 둘러싸인 공간은, 주편(S)의 복사열에 의해 고온인 환경이다. 또한, 냉각 스프레이 노즐(Y)로부터 주편(S)을 향해 분사된 냉각수가 주편(S)에 닿아 증발함으로써 대량의 수증기가 발생하기 때문에, 챔버(X)에 의해 둘러싸인 공간은 고습의 환경이기도 하다. 챔버(X) 내의 수증기는, 도시하지 않은 배기 수단에 의해 챔버(X) 밖으로 배출된다. 도 8에 도시한 바와 같이, 챔버(X)에 의해 둘러싸인 공간에는, 노즐(1)이 배치되어 있고, 각 노즐(1)은, 도 8에서는 기재를 생략한 플렉시블 튜브를 통해, 챔버(X)의 외부에 배치된 하우징(4)에 접속되어 있다.

도 1A로 돌아와 설명을 계속한다. 하우징(4)에는, 배관(41)을 통해 건조한 압공(A)이 도입되고, 이에 의해 하우징(4)의 내부는 정압 상태로 되어 있다. 하우징(4)의 내부에는, 각 광섬유(3)의 타단이 다발형상으로 집약되어 배치된다. 구체적으로는, 본 실시 형태에서는, FC 커넥터(7) 및 번들 섬유(8)가 이용되고 있다. FC 커넥터(7)는, 각 광섬유(3)의 타단에 접속되어 있다. 번들 섬유(8)를 구성하는 각 광섬유(81)는, 광섬유(3)와 같은 코어 직경이 400μm, 클래드 직경이 500μm의 것이며, 일단측은 서로 분리되어 있고, 타단측만이 묶여져 있다. 각 광섬유(81)의 양단도 평탄면 또는 볼록면으로 연마되어 있다. 번들 섬유(8)를 구성하고, 서로 분리되어 있는 각 광섬유(81)의 일단은, FC 커넥터(7)에 의해, 각 광섬유(3)의 타단에 결합되어 있다. 각 광섬유(81)의 일단 및 각 광섬유(3)의 타단은 평탄면 또는 볼록면으로 연마되어 있기 때문에, FC 커넥터(7)로의 전송 로스는 1~2%로 억제되어, 측온값에 거의 영향을 주지 않는다. 또한, 본 실시 형태에서는, 각 광섬유(3)의 타단을 다발형상으로 집약하는 수단으로서, FC 커넥터(7) 및 번들 섬유(8)를 이용하고 있는데, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 예를 들어, 각 광섬유(3)의 타단측을 금속이나 수지 등으로 고정함으로써 다발형상으로 집약하는 것도 가능하다.

촬상 수단(5)으로서는, 2차원 CCD 카메라, 2차원 CMOS 카메라, CCD 라인 센서, CMOS 라인 센서 등을 이용할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 촬상 수단(5)으로서, 2차원 CCD 카메라를 이용하고 있다. 특히 본 실시 형태에서는, 바람직한 구성으로서, 노광 시간(셔터 속도) 및 게인을 제어 가능한 2차원 CCD 카메라를 이용하고 있다. 촬상 수단(5)은, 다발형상으로 집약된 각 광섬유(3)의 타단의 코어상을 포함하는 화상을 촬상하도록 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 번들 섬유(8)를 구성하는 광섬유(81)의 타단의 코어상을 포함하는 화상을 촬상하도록 배치되어 있다. 구체적으로는, 복수(본 실시 형태에서는 6개)의 광섬유(81)의 타단의 코어상이 하나의 촬상 수단(5)의 촬상 시야 내에 들어가도록 배치되어 있다. 또, 촬상 수단(5)의 렌즈와 촬상 소자 사이에 0.9μm보다 짧은 파장만을 투과하는 광학 필터가 배치되어 있다. 이에 의해 광섬유(3)의 일단과 주편(S) 사이에 개재하는 물에 의한 열 방사광의 흡수에 의한 측온 오차를 억제 가능하다. 검출해야 할 열 방사광은, 광섬유(3), 번들 섬유(8) 및 상기 광학 필터를 통해, 촬상 수단(5)의 촬상 소자상에 결상된다. 도 9에, 촬상 수단(5)의 렌즈와 촬상 소자 사이에 설치되는 광학 필터의 배치예를 도시했다. 도 9에 도시한 바와 같이, 0, 9μm보다 짧은 파장만을 투과하는 광학 필터(51)는, 렌즈(52)와 촬상 소자(53) 사이에 배치되어 있다.

촬상 수단(5)의 촬상 배율은, 상기 서술한 바와 같이, 복수(본 실시 형태에서는 6개)의 광섬유(81)의 타단의 코어상이 하나의 촬상 수단(5)의 촬상 시야 내에 들어가도록 설정되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 후술하는 바와 같이 코어상 내의 중심 화소 근방의 평균 화소 농도를 산출하기 때문에, 코어상 내에 복수의 화소(바람직하게는 9개 이상의 화소)가 포함되도록, 촬상 수단(5)의 촬상 배율이 설정되어 있다.

연산 수단(6)은, 촬상 수단(5)에 의해 촬상한 화상에 있어서의 각 코어상의 화소 농도에 의거하여, 각 코어상에 대응하는 주편의 영역의 표면 온도를 산출한다. 구체적으로는, 연산 수단(6)은, 촬상한 화상에 대해 후술하는 소정의 화상 처리를 실시함과 더불어, 화상 처리 결과에 대해 소정의 연산 처리를 실시하여 표면 온도를 산출하기 위한 소프트웨어가 인스톨된 퍼스널 컴퓨터로 구성되어 있다.

이하, 상기의 구성을 가지는 표면 온도 측정 장치(100)에 의한 주편(S)의 표면 온도의 측정 방법에 대해 구체적으로 설명한다.

도 3A 내지 도 3C는, 도 1에 도시하는 연산 수단이 실시하는 화상 처리의 내용을 설명하는 도이다.

촬상 수단(5)에는, 노광 시간 및 게인의 조합 조건이 미리 복수 설정되어 있다. 그리고, 도 3A에 도시하는 바와 같이, 촬상 수단(5)은, 상기 설정한 조건을 순차 주기적으로 반복하여 각 광섬유(81)의 타단의 코어상을 포함하는 화상(I)을 복수회 촬상한다. 촬상된 각 화상(I)은, 연산 수단(6)에 기억된다. 도 3A에 도시하는 예에서는, 노광 시간 및 게인의 조합 조건이 미리 8개 설정(조건 1~조건 8)되어 있고, 각 조건에서의 촬상이 주기적으로 반복되고 있다.

도 3B에 도시하는 바와 같이, 연산 수단(6)에는, 각 촬상 화상(I)에 대한 검출 화소 영역(D)이 각 광섬유(81)의 타단의 상(81F)마다 미리 설정되어 있다. 도 3B에서는, 편의상 하나의 검출 화소 영역(D)만 도시하고 있는데, 실제로는 6개의 검출 화소 영역(D)이 설정되어 있다. 이 검출 화소 영역(D)은, 촬상 수단(5)의 촬상 시야로부터 상정 가능한 광섬유(81)의 타단의 상(81F)의 화소 영역보다 넓은 화소 영역으로 되어 있다. 연산 수단(6)은, 예를 들어, 검출 화소 영역(D) 내의 화소 농도의 중심을 산출하고, 이 산출한 중심 위치에 있는 화소를 코어상(81C)의 중심 화소(CC)로 한다. 이와 같이 하여 코어상(81C)의 중심 화소(CC)를 검출함으로써, 촬상 수단(5)의 기계적인 위치 변동(촬상 시야의 변동)이나, 온도 변화에 의한 코어상(81C)의 위치 변동의 영향을 억제할 수 있다.

도 3C에 도시하는 바와 같이, 연산 수단(6)에는, 검출한 코어상(81C)의 중심 화소(CC) 근방의 화소 영역인 평균 화소 농도 산출 화소 영역(CA)이 미리 설정되어 있다. 예를 들어, 평균 화소 농도 산출 화소 영역(CA)은, 중심 화소(CC)를 중심으로 하는 3×3의 화소 영역으로 되어 있다. 연산 수단(6)은, 평균 화소 농도 산출 화소 영역(CA) 내의 화소 농도를 평균화하여 평균 화소 농도를 산출한다. CCD의A/D 변환 후의 출력은 1~2비트 정도의 랜덤인 편차를 가지는데, 상기와 같이 하여 평균 화소 농도를 산출함으로써, 1비트 미만의 랜덤인 편차로 억제 가능하다.

또, 도 3C에 도시하는 바와 같이, 연산 수단(6)에는, 광섬유(81)의 타단의 상(81F) 이외의 화소 영역(검출한 코어상(81C)의 중심 화소(CC)로부터 소정 거리만큼 멀어진 위치에 있는 화소 영역)인 백그라운드 농도 산출 화소 영역(BA)이 미리 설정되어 있다. 연산 수단(6)은, 백그라운드 농도 산출 화소 영역(BA) 내의 화소 농도를 평균화하여 백그라운드 농도를 산출한다. 연산 수단(6)은, 각 코어상(81C)의 평균 화소 농도로부터 백그라운드 농도를 감산한다. 이와 같이, 각 코어상(81C)의 평균 화소 농도로부터 백그라운드 농도를 감산함으로써, 감산 후의 각 코어상(81C)의 화소 농도는, 미광이나 노이즈 등의 영향이 저감되고, 코어로 전송되는 열 방사광의 광량에만 따른 화소 농도가 되어, 정밀하게 주편(S)의 표면 온도를 산출할 수 있는 것을 기대할 수 있다. 또한, 연산 수단(6)은, 감산 후의 각 코어상(81C)의 화소 농도가 미리 정한 범위(예를 들어, 8비트의 촬상 수단(5)의 경우에는, 50~200의 화소 농도)에 있는지의 여부를 판단한다. 그 결과, 감산 후의 화소 농도가 미리 정한 범위 외인 코어상(81C)에 대해서는, 후술의 연산 처리의 대상으로부터 제외한다.

이상과 같이 하여, 각 촬상 화상(I)의 각 코어상(81C)마다 화소 농도(각 코어상(81C)의 평균 화소 농도로부터 백그라운드 농도를 감산한 것)가 산출된다.

연산 수단(6)에는, 미리 작성한 검량선(코어상(81C)의 화소 농도와 온도의 대응 관계)이 기억되어 있다. 이 검량선은, 노광 시간 및 게인의 조합 조건마다 작성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 노광 시간 및 게인의 조합 조건이 8개 설정되어 있기 때문에, 8개의 조건마다 검량선이 미리 작성되고, 각 조건과 연결되어 연산 수단(6)에 기억되어 있다. 또, 연산 수단(6)에는, 각 촬상 화상(I)이 기억될 때, 각 촬상 화상(I)의 조건(조건 1~조건 8 중 어느 하나)도 함께 기억된다.

연산 수단(6)은, 각 촬상 화상(I)의 각 코어상(81C)의 화소 농도와, 각 촬상 화상(I)의 조건에 연결된 검량선을 이용하여, 각 촬상 화상(I)의 각 코어상(81C)에 대응하는 주편(S)의 영역의 표면 온도를 산출한다. 그리고, 연산 수단(6)은, 미리 정한 소정 시간(예를 들어 1분) 내에 얻어지는 복수의 촬상 화상(I)의 각 코어상(81C)에 대응하는 표면 온도의 최대값 또는 평균값(복수의 촬상 화상(I)에 대한 최대값 또는 평균값)을, 각 코어상(81C)마다 구하고, 이 최대값 또는 평균값을 각 코어상(81C)에 대응하는 주편(S)의 영역의 표면 온도 측정 결과로서 출력한다. 이때, 연산 수단(6)은, 상기 서술한 바와 같이 감산 후의 화소 농도가 미리 정한 범위 외인 코어상(81C)에 대해서는, 최대값 또는 평균값을 구할 때의 대상으로부터 제외한다. 또한, 서포트 롤(R)로부터 떨어진 물의 영향을 억제하려면, 소정 시간 내에 얻어진 표면 온도의 최대값을 표면 온도 측정 결과로서 출력하는 것이 바람직하다.

상기 검량선은, 흑체로와 기준 방사 온도계를 이용하여, 흑체로의 온도를 10~수10℃의 피치로 계속 변화시키면서, 기준 방사 온도계의 출력과 코어상(81C)의 화소 농도의 대응 관계를 구함으로써 작성 가능하다. 상기 검량선은, 각 광섬유(3)(81)마다 작성해도 된다. 이 경우는, 각 광섬유(3)(81)마다 각 조건에 대응하는 검량선(즉, 본 실시 형태에서는, 광섬유(3)의 개수 48×8조건=384개의 검량선)이 연산 수단(6)에 기억되게 된다. 또, CCD의 감도의 편차가 비교적 작기 때문에, 하나의 광섬유(3)(81)에 대해서만 검량선을 작성하고, 이를 그 외의 광섬유(3)(81)에 대해서도 전용하는 것도 생각할 수 있다. 또한, 각 광섬유(3)(81)의 길이가 상이한, 열 방사광의 전송 효율에 편차가 있다고 생각되는 경우에는, 하나의 광섬유(3)(81)를 대표 채널로 하고, 이 대표 채널에 대해서는, 다수의 흑체로 설정 온도로 정밀하게 검량선을 작성하는 한편, 그 외의 광섬유(3)(81)에 대해서는, 소수의 흑체로 설정 온도로 측온함으로써 대표 채널의 검량선과의 상대 관계를 구하고, 이 상대 관계와 대표 채널의 검량선을 이용하여, 그 외의 광섬유(3)(81)에 대한 검량선을 추정하는 것도 가능하다.

이상과 같이 하여, 표면 온도 측정 장치(100)에 의한 주편(S)의 표면 온도 측정이 행해진다.

도 4는, 촬상 수단(5)에 의한 촬상 화상(I)의 일례를 도시하는 도이다. 도 4에 도시하는 예에서는, 6개의 광섬유(81)(CH1~CH6)의 타단을 대략 일직선상에 배열하고 있다. 도 4에 도시하는 CH2, CH4에서는 1400℃의 흑체로로부터의 열 방사광을 검출하고, CH1, CH3, CH5, CH6에서는 상온의 흑체로로부터의 열 방사광을 검출하고 있다. 상기 서술한 바와 같이, 정밀한 측온을 행하려면, 광섬유(81)의 타단의 상 전체가 아니라, 열 방사광이 안정적으로 전송되는 코어상의 화소 농도에 의거하여 표면 온도를 산출할 필요가 있다. 그러나, 각 광섬유(3)에 의해 검출된 열 방사광의 휘도가 크게 상이한 경우, 고온 대상으로부터의 열 방사광이 전송되어 온 광섬유(3)의 타단에서의 출력광이, 번들 섬유(8)의 타단의 고정 부재나 촬상 수단(5)의 렌즈 표면 등에서 반사하여 미광이 된다. 이 미광을 억제하려면, 상기 서술한 바와 같이, 평균 화소 농도 산출 화소 영역(CA)에서 산출한 코어상의 평균 화소 농도로부터, 백그라운드 농도 산출 화소 영역(BA)에서 산출한 백그라운드 농도를 감산하는 처리 이외에, 도 3B에 도시하는 바와 같이, 광섬유(81)의 타단을 지그재그형상으로 배열하고, 각 광섬유(81)를 가능한 한 이격시키는 것이 생각된다. 또, 광섬유(3, 81)의 단면에 무반사 코팅을 실시하는 것 등도 유효하다. 또한, 근년, 2차원 CCD 카메라 등은 비교적 염가이므로, 다양한 측정 개소의 열 방사광을 전송하는 광섬유(3)(81)의 타단을 하나의 촬상 수단(5)으로 결상하는 것보다도, 근접하는 측정 개소(측정 개소가 근접하면, 온도차도 비교적 적다)의 열 방사광을 전송하는 광섬유(3)(81)만을 배열하여, 하나의 촬상 수단(5)으로 결상하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 2A에 도시하는 각 단면(A~D)에, 또한 더욱, 표면·이면에서 각각 다른 촬상 수단(5)(합계 8개의 촬상 수단(5))을 이용함으로써, 미광의 영향을 억제할 수 있는 것을 알았다.

본 실시 형태에 따른 표면 온도 측정 장치(100)에 대해서도, 측온 정밀도 등을 확인하기 위해, 정기적으로 검정 작업이 필요하다. 일반적인 방사 온도계의 검정에서는, 방사 온도계마다 흑체로 온도를 세세하게 변화시켜 확인할 필요가 있다. 그러나, 본 실시 형태에 따른 표면 온도 측정 장치(100)의 측온 정밀도는, 대표 1채널에 의한 측온값의 변동과, 채널 사이의 측온값의 편차 및 편차의 변동으로 나누어 생각할 수 있으므로, 검정 작업을 간략화할 수 있다. 즉, 대표 채널에 있어서는, 통상대로의 검정을 행하는 한편, 다른 채널에 대해서는, 1~수점의 흑체로 온도를 이용하여, 대표 채널에 의한 측온값과의 편차 또는 편차의 변동을 확인하는 것만으로 되기 때문에, 검정 작업을 간략화할 수 있다.

도 5는, 도 4에 도시하는 경우와 마찬가지로, 6개의 광섬유(81)(CH1~CH6)의 타단을 대략 일직선상에 배열하여 촬상 수단(5)으로 촬상하고, 1400℃와 700℃의 흑체로로부터의 열 방사광을 동시에 수광한 경우의 온도 측정 결과의 일례를 도시하는 도이다. CH1에서는 700℃의 열 방사광을, CH3에서는 1400℃의 열 방사광을 수광하고 있다. 상기 서술한 바와 같이, 코어상의 평균 화소 농도로부터 백그라운드 농도를 감산하는 처리를 행함으로써, 미광의 영향을 억제하고, 양자 모두 충분한 정밀도로 측정할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

도 6A는, 촬상 수단(5)의 렌즈와 촬상 소자 사이에 배치한 0.9μm보다 짧은 파장만을 투과하는 광학 필터의 효과를 확인한 실험의 개요를 설명하는 도이다. 도 6B는 도 6A에 개요를 도시한 실험에서 사용한 셀의 구조를 설명하는 도이며, 도 6C는 도 6A에 개요를 도시한 실험의 결과를 도시하는 도이다. 본 실험에서는, 도 6A에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 표면 온도 측정 장치(100)와 설정 온도 810℃의 흑체로 사이에, 셀을 삽입하고, 삽입했을 때의 측온값의 변화를 확인했다. 도 6C에 도시하는 바와 같이, 셀 내에 두께 20mm의 물이 있는 경우와 없는 경우에서는, 셀 삽입 후의 측온값에 1℃의 차밖에 발생하지 않았다. 물이 없는 것 외에는 도 6B에 도시한 셀과 마찬가지로 구성되는 물이 없는 셀인 경우, 석영창의 계면이 4개소 있기 때문에, 거기에서의 반사에 의한 측온 오차가 발생한다. 이 점을 고려하면, 두께 20mm의 물의 흡수에 의한 측온 오차는 약 4.5℃로 추측할 수 있다. 이로부터, 주편(S) 표면에 물이 흐르고 있어도, 그 두께가 20mm 미만이면, 5℃ 정도의 측온 오차로 억제하는 것이 가능하다고 할 수 있다.

도 7A는, 본 실시 형태에 따른 표면 온도 측정 장치(100)로 주편(S)의 표면 온도를 측정한 결과의 일례를 도시하는 도이며, 도 2A에 도시하는 단면(A)의 이면측의 6채널 분의 측온 결과를 도시하고 있다. 도 7B는, 본 실시 형태에 따른 표면 온도 측정 장치(100)로 주편(S)의 표면 온도를 측정한 결과의 다른 일례를 도시하는 도이며, 도 2A에 도시하는 단면(B)의 이면측의 6채널 분의 측온 결과를 도시하고 있다. 도 7A 및 도 7B에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 표면 온도 측정 장치(100)에 의하면, 연속 주조기에서 주조 중인 주편(S)에 대해, 다수점에서 또한 안정된 측온이 가능했다. 그 결과, 표면 균열의 발생을 억제하는 것이 가능해졌다. 또, 표면 균열의 발생을 우려한 나머지, 부적정한 생산성의 저하(주조 속도의 저하)를 억제하는 일도 가능해졌다.

AIR…에어 기둥
r1…노즐의 내경
R…서포트 롤
RC…서포트 롤의 중심축
S…주편
X…챔버
1…노즐
2…플렉시블 튜브(튜브)
3, 81…광섬유
4…하우징
5…촬상 수단
6…연산 수단
7…FC 커넥터
8…번들 섬유
51…광학 필터
100…표면 온도 측정 장치

Claims (15)

1. 연속 주조기의 2차 냉각대에 있어서 주편의 표면 온도를 측정하는 방법으로서,
   내단면 형상이 대략 원형인 노즐 및 상기 노즐에 접속된 내열성의 튜브에, 광섬유의 일단측을 상기 광섬유의 광축이 상기 노즐의 중심축과 대략 일치하도록 내장시키고, 상기 노즐을 주편을 지지하는 서포트 롤 사이에 위치하도록 복수 설치하는 단계와,
   상기 각 노즐로부터 주편의 표면을 향해 퍼지용 에어를 분출하면서, 주편으로부터의 열 방사광을 상기 퍼지용 에어에 의해 형성되는 에어 기둥을 통해 상기 각 광섬유의 일단에서 수광하는 단계와,
   상기 각 튜브에 연통하는 하우징 내에 상기 각 광섬유의 타단을 다발형상으로 집약시키고, 상기 하우징 내에 배치된 2차원 또는 1차원의 촬상 수단으로 상기 다발형상으로 집약된 각 광섬유의 타단의 코어상(像)을 포함하는 화상을 촬상하는 단계와,
   상기 촬상한 화상에 있어서의 각 코어상의 화소 농도에 의거하여, 상기 각 코어상에 대응하는 주편의 영역의 표면 온도를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주편의 표면 온도 측정 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   내경이 5~30mm인 상기 노즐을 이용하는 것을 특징으로 하는 주편의 표면 온도 측정 방법.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 노즐을, 상기 노즐의 선단이 상기 서포트 롤의 중심축보다 상기 주편의 표면으로부터 멀어지는 측에 위치하도록 설치하는 것을 특징으로 하는 주편의 표면 온도 측정 방법.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 주편의 표면에 접하는 부분에 있어서의 상기 에어 기둥의 직경을 30~40mm로 하도록, 상기 퍼지용 에어의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 주편의 표면 온도 측정 방법.
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 서포트 롤이 설치된 챔버의 외부에 상기 하우징을 설치하고,
   상기 노즐, 상기 튜브 및 상기 하우징의 내부를 정압(正壓) 상태로 하는 것을 특징으로 하는 주편의 표면 온도 측정 방법.
6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 촬상 수단으로 촬상한 화상에 있어서의 각 코어상의 중심 화소를 검출하고, 상기 각 코어상 내의 상기 중심 화소 근방의 평균 화소 농도에 의거하여, 상기 각 코어상에 대응하는 주편의 영역의 표면 온도를 산출하는 것을 특징으로 하는 주편의 표면 온도 측정 방법.
7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 촬상 수단으로 촬상한 화상에 있어서의 상기 각 광섬유의 타단의 상 이외의 화소 영역의 화소 농도에 의거하여 백그라운드 농도를 산출하고, 상기 각 코어상의 화소 농도로부터 상기 산출한 백그라운드 농도를 감산하며, 상기 감산 후의 각 코어상의 화소 농도에 의거하여, 상기 각 코어상에 대응하는 주편의 영역의 표면 온도를 산출하는 것을 특징으로 하는 주편의 표면 온도 측정 방법.
8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 촬상 수단의 노광 시간 및 게인의 조합 조건을 미리 복수 설정하고, 상기 설정한 조건을 순차 주기적으로 반복함으로써 상기 다발형상으로 집약된 각 광섬유의 타단의 코어상을 포함하는 화상을 복수회 촬상하며, 상기 촬상한 복수의 화상으로부터 각 코어상의 화소 농도가 미리 정한 소정의 범위 내에 있는 화상을 각 코어상마다 선택하고, 상기 선택한 화상에 있어서의 각 코어상의 화소 농도에 의거하여, 상기 각 코어상에 대응하는 주편의 영역의 표면 온도를 산출하는 것을 특징으로 하는 주편의 표면 온도 측정 방법.
9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 촬상 수단의 렌즈와 촬상 소자 사이에, 0.9μm보다 짧은 파장만을 투과하는 광학 필터를 배치하고, 상기 광학 필터를 투과한 광을 상기 촬상 수단으로 촬상하는 것을 특징으로 하는 주편의 표면 온도 측정 방법.
10. 연속 주조기의 2차 냉각대에 있어서 주편의 표면 온도를 측정하는 장치로서,
    주편을 지지하는 서포트 롤 사이에 위치하도록 복수 설치되고, 또한, 주편의 표면을 향해 퍼지용 에어를 분출하는 내단면 형상이 대략 원형인 노즐과,
    상기 각 노즐에 접속된 내열성의 튜브와,
    광축이 상기 노즐의 중심축과 대략 일치하도록 상기 각 노즐 및 상기 각 튜브에 일단측이 내장되고, 또한, 상기 퍼지용 에어에 의해 형성되는 에어 기둥을 통해 상기 일단에서 주편으로부터의 열 방사광을 수광하는 광섬유와,
    상기 각 튜브에 연통하고, 또한, 상기 각 광섬유의 타단이 다발형상으로 집약되어 내부에 배치된 하우징과,
    상기 하우징 내에 배치되고, 상기 다발형상으로 집약된 상기 각 광섬유의 타단의 코어상을 포함하는 화상을 촬상하는 2차원 또는 1차원의 촬상 수단과,
    상기 촬상한 화상에 있어서의 각 코어상의 화소 농도에 의거하여, 상기 각 코어상에 대응하는 주편의 영역의 표면 온도를 산출하는 연산 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 주편의 표면 온도 측정 장치.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 노즐의 내경이 5~30mm인 것을 특징으로 하는 주편의 표면 온도 측정 장치.
12. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 노즐은, 상기 노즐의 선단이 상기 서포트 롤의 중심축보다 상기 주편의 표면으로부터 멀어지는 측에 위치하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 주편의 표면 온도 측정 장치.
13. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 주편의 표면에 접하는 부분에 있어서의 상기 에어 기둥의 직경이 30~40mm인 것을 특징으로 하는 주편의 표면 온도 측정 장치.
14. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 하우징은, 상기 서포트 롤이 설치된 챔버의 외부에 설치되고,
    상기 노즐, 상기 튜브 및 상기 하우징의 내부가 정압 상태가 되는 것을 특징으로 하는 주편의 표면 온도 측정 장치.
15. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 촬상 수단의 렌즈와 촬상 소자 사이에, 0.9μm보다 짧은 파장만을 투과하는 광학 필터가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 주편의 표면 온도 측정 장치.

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