TW201843432A - 鏽皮組成判定系統、鏽皮組成判定方法、及程式 - Google Patents

鏽皮組成判定系統、鏽皮組成判定方法、及程式 Download PDF

Info

Publication number
TW201843432A
TW201843432A TW107114093A TW107114093A TW201843432A TW 201843432 A TW201843432 A TW 201843432A TW 107114093 A TW107114093 A TW 107114093A TW 107114093 A TW107114093 A TW 107114093A TW 201843432 A TW201843432 A TW 201843432A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
wavelengths
scale
aforementioned
spectral emissivity
hematite
Prior art date
Application number
TW107114093A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI651527B (zh
Inventor
杉浦雅人
多根井寬志
山崎修一
近藤泰光
Original Assignee
日商新日鐵住金股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商新日鐵住金股份有限公司 filed Critical 日商新日鐵住金股份有限公司
Publication of TW201843432A publication Critical patent/TW201843432A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI651527B publication Critical patent/TWI651527B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3563—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing solids; Preparation of samples therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/71—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/08—Optical arrangements
    • G01J5/0846—Optical arrangements having multiple detectors for performing different types of detection, e.g. using radiometry and reflectometry channels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/20—Metals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/20—Metals
    • G01N33/202—Constituents thereof
    • G01N33/2028—Metallic constituents
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J2005/0074—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry having separate detection of emissivity

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)

Abstract

藉由分光發射率測量用輻射計所測量到之一個波長及其他波長中的分光發射率至少其中任一者不在包含一個波長及其他波長中的FeO之分光發射率之規定的範圍内時，鏽皮組成判定裝置會判定為在鏽皮之最表層上生成有Fe2O3，並非如此時，會判定為在鏽皮之最表層上未生成有Fe2O3。

Description

鏽皮組成判定系統、鏽皮組成判定方法、及程式
發明領域
本發明是有關於一種鏽皮(scale)組成判定系統、鏽皮組成判定方法、及程式，尤其是適合用於判定在鋼材之表面上所生成的鏽皮之組成的發明。
發明背景 如專利文獻1所記載，將鋼材加熱後，在表面上會形成鏽皮(鐵氧化物的皮膜)。例如，在將鋼材熱軋(hot rolling)的程序中，會將600[℃]~1200[℃]之燒紅的鋼材在作業線上搬送並以軋輥加以延伸。因此，在熱軋中的鋼材之表面上總是在產生鏽皮。在鏽皮中，依據溫度或氧氣濃度等，有方鐵礦(FeO)、磁鐵礦(Fe3 O4 )及赤鐵礦(Fe2 O3 )3種組成。 鏽皮的密著性與該組成有關。在鏽皮之最表層上生成Fe2 O3 的複層鏽皮會容易剝離。另一方面，鏽皮組成為僅FeO的單層鏽皮的密著性高。 因此，通過被稱為去鏽器(descaler)之鏽皮去除裝置時會容易剝離的鏽皮是較理想的。相反地，在鏽皮不均地剝離的模様會成為表面品質上的問題時，鏽皮會密著於鋼材是較理想的。因此，期望能判別鏽皮之組成，並將該結果活用於作業。
作為判別鏽皮之組成的手法，可以想得到的是X射線繞射量測。在X射線繞射量測中，會製作將鏽皮正在成長之鋼材切斷成數cm左右的大小之試驗片，並量測此試驗片的X射線繞射圖譜。由於鏽皮的晶體結構，會得到不同的X射線繞射圖譜。因此，從X射線繞射圖譜能夠判別在鏽皮之最表層上是否有Fe2 O3 (亦即，是前述之單層鏽皮，或是複層鏽皮)。
然而，在X射線繞射量測中，有必要切斷鋼材來製作試驗片。又，只能夠在鋼材冷卻後來量測X射線繞射圖譜。因此，無法線上(即時)判別在作業中的鋼材之表面上所生成的鏽皮之組成。
因此，在專利文獻1所記載的技術中，是藉由鋼材之表面的氧化速率決定過程是在對鋼板之表面的氧化膜供給氧分子的過程、及鐵原子在鋼材之表面氧化的過程當中的哪一個過程被決定速率，來判別在鏽皮之最表層上是否有Fe2 O3 。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2012-93177號公報
發明概要 發明欲解決之課題 然而，在專利文獻1所記載的技術中，為了判別在鋼材之表面的氧化速率決定過程，有必要使用模型公式。因此，判別的精度會仰賴於模型公式的精度。另外，在熱軋作業線，會以去鏽器對鋼板噴灑高壓水。因此，會變成在熱軋作業線上的鋼板之表面上，部分地存在水或水蒸氣。因此，存在有無法正確了解模型計算所需之氧氣供給過程的情況。如以上所述，在專利文獻1所記載的技術中，存在有：精度良好且線上(即時)判別在作業中的鋼材之表面上所生成的鏽皮之組成並不容易的問題點。
本發明是有鑑於以上之問題點而作成的發明，其目的在於構造成能夠線上且精度良好地判別在作業中的鋼材之表面上所生成的鏽皮之組成。 用以解決課題之手段
本發明之鏽皮組成判定系統是一種判定在鋼材之表面上所生成的鏽皮之組成的鏽皮組成判定系統，其特徵在於：具有：檢測機構，檢測於複數個波長中各自的前述鋼材之分光輻射亮度；溫度取得機構，取得前述鋼材的溫度；分光發射率導出機構，依據藉由前述溫度取得機構所取得之前述鋼材的溫度、及藉由前述檢測機構所檢測到之於前述複數個波長中各自的前述鋼材之分光輻射亮度，來導出於前述複數個波長中各自的前述鋼材之分光發射率；及判定機構，依據藉由前述分光發射率導出機構所導出之於前述複數個波長中各自的前述鋼材之分光發射率，來判定在前述鏽皮之最表層上是否生成有赤鐵礦(Fe2 O3 )，又，於前述複數個波長中各自的前述鋼材之分光發射率至少其中任一個在前述複數個波長中各自所設定好之規定的範圍外時，前述判定機構會判定為在前述鏽皮之最表層上生成有赤鐵礦(Fe2 O3 )，並非如此時，會判定為在前述鏽皮之最表層上未生成有赤鐵礦(Fe2 O3 )，在前述波長中所設定好之前述規定的範圍內，會包含該波長中的方鐵礦(FeO)之分光發射率，前述複數個波長是用如下關係所決定，即，於前述複數個波長中各自的前述赤鐵礦之分光發射率、與作為前述赤鐵礦之厚度所設想之範圍内的赤鐵礦之厚度間的關係，且，前述複數個波長是被決定成：在前述關係中，在前述赤鐵礦的任何厚度下，都會使前述複數個波長至少其中任一個波長中的前述赤鐵礦之分光發射率成為在該波長中所設定好之前述規定的範圍外。
本發明之鏽皮組成判定方法是一種判定在鋼材之表面上所生成的鏽皮之組成的鏽皮組成判定方法，其特徵在於：具有：檢測程序，檢測於複數個波長中各自的前述鋼材之分光輻射亮度；溫度取得程序，取得前述鋼材的溫度；分光發射率導出程序，依據藉由前述溫度取得程序所取得之前述鋼材的溫度、及藉由前述檢測程序所檢測到之於前述複數個波長中各自的前述鋼材之分光輻射亮度，來導出於前述複數個波長中各自的前述鋼材之分光發射率；及判定程序，依據藉由前述分光發射率導出程序所導出之於前述複數個波長中各自的前述鋼材之分光發射率，來判定在前述鏽皮之最表層上是否生成有赤鐵礦(Fe2 O3 )，又，於前述複數個波長中各自的前述鋼材之分光發射率至少其中任一個在於前述複數個波長中各自所設定好之規定的範圍外時，前述判定程序會判定為在前述鏽皮之最表層上生成有赤鐵礦(Fe2 O3 )，並非如此時，會判定為在前述鏽皮之最表層上未生成有赤鐵礦(Fe2 O3 )，在前述波長中所設定好之前述規定的範圍內，會包含該波長中的方鐵礦(FeO)之分光發射率，前述複數個波長是用如下關係所決定，即，於前述複數個波長中各自的前述赤鐵礦之分光發射率、與作為前述赤鐵礦之厚度所設想之範圍内的赤鐵礦之厚度間的關係，且，前述複數個波長是決定成：在前述關係中，在前述赤鐵礦的任何厚度下，都會使前述複數個波長至少其中任一個波長中的前述赤鐵礦之分光發射率成為在該波長中所設定好之前述規定的範圍外。
本發明之程式是一種用於使電腦執行組成判定的程式，該組成判定是判定在鋼材之表面上所生成的鏽皮之組成，其特徵在於：會使電腦執行：分光發射率導出程序，依據前述鋼材的溫度、及於複數個波長中各自的前述鋼材之分光輻射亮度，來導出於前述複數個波長中各自的前述鋼材之分光發射率；及判定程序，依據藉由前述分光發射率導出程序所導出之於前述複數個波長中各自的前述鋼材之分光發射率，來判定在前述鏽皮之最表層上是否生成有赤鐵礦(Fe2 O3 )，又，於前述複數個波長中各自的前述鋼材之分光發射率至少其中任一個在前述複數個波長中各自所設定好之規定的範圍外時，前述判定程序會判定為在前述鏽皮之最表層上生成有赤鐵礦(Fe2 O3 )，並非如此時，會判定為在前述鏽皮之最表層上未生成有赤鐵礦(Fe2 O3 )，在前述波長中所設定好之前述規定的範圍內，會包含該波長中的方鐵礦(FeO)之分光發射率，前述複數個波長是用如下關係所決定，即，於前述複數個波長中各自的前述赤鐵礦之分光發射率、與作為前述赤鐵礦之厚度所設想之範圍内的赤鐵礦之厚度間的關係，且，前述複數個波長是被決定成：在前述關係中，在前述赤鐵礦的任何厚度下，都會使前述複數個波長至少其中任一個波長中的前述赤鐵礦之分光發射率成為在該波長中所設定好之前述規定的範圍外。
用以實施發明之形態 以下，一邊參照圖式，一邊說明本發明的一實施形態。 ＜熱軋作業線之構成的概略＞ 圖1是顯示熱軋作業線之概略構成的一例的圖，該熱軋作業線是鏽皮組成判定裝置10之適用對象的一例。
在圖1中，熱軋作業線具有：加熱爐11、去鏽器12a~12f、寬度方向軋延機13、粗軋延機14、精軋延機15、冷卻裝置(輸出檯(runout table))16、及捲取裝置(捲取機(coiler))17。 加熱爐11會加熱扁胚(鋼材)S。 去鏽器12a~12f會去除在鋼材之表面上所生成的鏽皮。鏽皮之厚度是例如10[μm]~100[μm]。去鏽器12a~12f會藉由例如將加壓水噴灑在鋼材的表面上，來進行去鏽(鏽皮的去除)。再者，由於鋼材是高溫，所以即便將鏽皮去除，鋼材也會立即再氧化。因此，鋼材會在鏽皮總是存在於表面的狀態下被軋延。
寬度方向軋延機13會將以加熱爐11所加熱過的扁胚S在寬度方向上軋延。 粗軋延機14會將以寬度方向軋延機13在寬度方向上被軋延過的扁胚S從上下方向軋延而形成為粗棒。在圖1所示的例子中，粗軋延機14具有：軋台14a，僅由工作輥(work roll)所構成；及軋台14b~14e，具有工作輥與支承輥(back-up roll)。
精軋延機15會將以粗軋延機14所製造出的粗棒進一步連續地進行熱精軋至規定厚度。在圖1所示的例子中，精軋延機15具有7個軋台15a~15g。 冷卻裝置16會將藉由精軋延機15進行過熱精軋的熱軋鋼板H藉由冷卻水來冷卻。 捲取裝置17會將藉由冷卻裝置16所冷卻過的熱軋鋼板H捲取成旋管狀。
另外，熱軋作業線能夠以周知的技術來實現，並非限定於圖1所示的構成。例如，精軋延機15的7個軋台15a~15g當中，亦可在上游側的軋台之間(例如軋台15a、15b之間及軋台15b、15c之間)配置去鏽器。
在本實施形態中，對於熱軋作業線，至少會配置1個以3個輻射計為一組的輻射計組。又，3個輻射計皆是以非接觸的方式來檢測鋼材的分光輻射亮度。然而，3個輻射計當中的1個輻射計是用於藉由輻射測溫法來測量鋼材之溫度的輻射計。3個輻射計當中剩餘的2個輻射計是用於測量鋼材之分光發射率的輻射計。
絕對溫度T之黑體所發出的分光輻射亮度Lb (λ，T)是依據普朗克(Planck)的黑體輻射定律(Blackbody radiation law)，用以下之(1)式所表示。再者，分光輻射亮度是波長λ[μm]中的每單位波長、每單位面積、每單位立體角的輻射通量[W‧μm-1 ‧sr-1 ‧m-2 ]。
[數學式1]
在此，c1 、c2 分別是普朗克的黑體輻射公式的第1常數、第2常數。 (1)式是作為理想輻射體的黑體之分光輻射亮度。現實物體之分光輻射亮度L(λ，T)會比相同溫度的黑體之分光輻射亮度Lb (λ，T)更小。因此，會將被測量物之分光發射率ε(λ，T)用以下之(2)式來定義。
[數學式2]
為了如以上所述地測量分光發射率ε(λ，T)，會測量被測量物之分光輻射亮度L(λ，T)。另外會藉由某種方法來得到被測量物之溫度T。並且，會使用被測量物之分光輻射亮度L(λ，T)、與被測量物之溫度T來進行(2)式的計算。
在圖1所示的例子中，顯示在去鏽器12b與軋台14b之間的區域配置一組輻射計20、21a、21b之情況。軋台14b是具有工作輥與支承輥之軋台當中設置於最上游的軋台。在此，輻射計20是設定為用於測量鋼材之溫度的輻射計。又，輻射計21a、21b是設定為用於測量鋼材之分光發射率的輻射計。
圖2是顯示鏽皮組成判定系統之構成的一例的圖。在圖2中，顯示輻射計20、21a、21b之配置、與鏽皮組成判定裝置10之功能性構成的一例。 ＜輻射計20、21a、21b＞ 首先，針對輻射計20、21a、21b之配置的一例進行說明。在圖2中，是舉附加在鋼材SM附近的箭號之方向為鋼材SM的搬送方向的情況為例子來顯示。又，設定為在鋼材SM的表面上生成有鏽皮SC。
在圖2中，是將輻射計20、21a、21b配置成：輻射計20、21a、21b之軸(受光透鏡的光軸)與鋼材SM(之表面)的通過位置間之交點會大致一致。再者，在圖2中，是舉在鋼材SM的搬送方向上排列輻射計20、21a、21b的情況為例子來顯示。然而，只要是構成為輻射計20、21a、21b之軸(受光透鏡的光軸)與鋼材SM(之表面)的通過位置間之交點會大致一致的話，便不需將輻射計20、21a、21b這樣地配置。例如，亦可在鋼材SM的寬度方向上排列輻射計20、21a、21b。
在以下的說明中，會將用於測量鋼材之溫度的輻射計20視必要而稱為溫度測量用輻射計20。又，會將用於測量鋼材之分光發射率的輻射計21a、21b視必要而稱為分光發射率測量用輻射計21a、21b。
接著，針對在溫度測量用輻射計20與分光發射率測量用輻射計21a、21b中所檢測之波長的一例進行說明。再者，此檢測波長會對應於(1)式及(2)式的波長λ。
溫度測量用輻射計20及分光發射率測量用輻射計21a、21b能夠測量的波長，一般是在0.6[μm]~14.0[μm]的區域中，大氣中的二氧化碳或水蒸氣所造成之吸收較小的帶域。 此下限值的0.6[μm]是從在輻射計中能夠測量分光輻射亮度之波長的下限值來決定。此能夠測量分光輻射亮度之波長的下限值是因應於測量對象之鋼材SM的溫度來決定。例如，作為測量對象之鋼材SM的溫度，在要測量900[℃]以上的溫度時，在輻射計中能夠測量分光輻射亮度之波長的下限值會成為0.6[μm]。又，在將測量對象之鋼板SM的溫度的下限值設為600[℃]時，檢測波長的下限值會成為0.9[μm]。 又，波長之上限值的14.0[μm]是從輻射計中之光檢測元件的性能(長波長之紅外線的檢測能力)之限制來決定。 再者，在本實施形態中所設想之鋼材SM之溫度的範圍是600[℃]~1200[℃]。
像這樣，在本實施形態中，作為溫度測量用輻射計20及分光發射率測量用輻射計21a、21b的檢測波長，從0.6[μm]~14.0[μm]的範圍内來選擇是較理想的。
在此，針對鏽皮SC之組成、構造進行說明。例如，如專利文獻1所記載，已知在作為鐵氧化物的鏽皮中，存在有單層鏽皮、及複層鏽皮。單層鏽皮是僅以方鐵礦(FeO)所構成。複層鏽皮是由方鐵礦(FeO)、磁鐵礦(Fe3 O4 )及赤鐵礦(Fe2 O3 )所構成。在複層鏽皮中，會從基材面側依序形成方鐵礦(FeO)、磁鐵礦(Fe3 O4 )及赤鐵礦(Fe2 O3 )為94：5：1左右之厚度比例的層。由於FeO、Fe3 O4 、Fe2 O3 各自具有固有的折射率與衰減係數，所以被期待作為光學特性之一的分光發射率在單層鏽皮與複層鏽皮會不同。因此，本發明者們在3.3[μm]~5.0[μm]之區域中所決定的一個檢測波長(在以下將此波長稱為波長A)、及8.0[μm]~14.0[μm]之區域中所決定的一個波長(在以下稱此波長為波長B)這2個波長中，調查了單層鏽皮(僅由FeO所構成的鏽皮SC)與複層鏽皮(從表層起，以Fe2 O3 、Fe3 O4 、FeO之順序成為夾層構造的鏽皮SC)各自之分光發射率。
分光發射率是如以下所述地實驗性地求出。 將焊接了熱電偶的鋼材樣本在腔室内加熱，在將鋼材樣本保持於規定溫度的狀態下，以輻射計測量鋼材樣本之熱輻射亮度。讀取像這樣進行所得到之輻射計的輸出L(λ，T)。另一方面，將熱電偶的指示溫度代入(1)式中來計算Lb (λ，T)。並且從L(λ，T)及Lb (λ，T)依據(2)式來求出分光發射率ε(λ，T)。此時，藉由調整腔室内的環境氣體來分別做出單層鏽皮與複層鏽皮，並得到各自之鏽皮構造之分光發射率。
圖3A是顯示單層鏽皮(FeO)之厚度與分光發射率間之關係的一例的圖。圖3B是顯示在複層鏽皮之最表層上所生成的Fe2 O3 之厚度與分光發射率間之關係的一例的圖。在圖3A中，所謂的FeO厚度是意指單層鏽皮(整體)之厚度。在圖3B中，所謂的Fe2 O3 厚是意指在複層鏽皮之最表層上所生成的Fe2 O3 之厚度。如前述，在複層鏽皮之最表層上所生成的Fe2 O3 之厚度為鏽皮整體之厚度的100分之1左右。 如圖3A所示，單層鏽皮之分光發射率在波長A、波長B皆無關乎單層鏽皮之厚度，顯示穩定的值。這是因為FeO是不透明的緣故。另一方面，如圖3B所示，複層鏽皮之分光發射率會伴隨Fe2 O3 之厚度的變化(亦即Fe2 O3 的成長)而周期性地變動。該周期是隨波長越長則越長。再者，在專利文獻1中顯示有，在波長3.9[μm]中，複層鏽皮之分光發射率會因應於Fe2 O3 之厚度而變化的模擬結果。 儘管複層鏽皮整體之厚度比波長更大，但Fe2 O3 有透明性，Fe3 O4 能夠看作是不透明的。由此，也如專利文獻1所記載，厚度較薄之Fe2 O3 中的光學性干涉現象會有助於分光發射率。因此，複層鏽皮之分光發射率會因應於Fe2 O3 之厚度而周期性地變動。 再者，針對在複層鏽皮之最表層上所生成的Fe2 O3 之厚度的分光發射率之動作，在波長A或波長B的範圍内(3.3[μm]~5.0[μm]、8.0[μm]~14.0[μm])，已另行確認不會大幅變動。在此，所謂的針對複層鏽皮表層Fe2 O3 厚的分光發射率之動作是例如分光發射率的值以何種厚度來形成山或谷、是單調變化或是具有極值、是朝上凸出或是朝下凸出等動作，且是意指在複層鏽皮之最表層上所生成的Fe2 O3 之厚度與分光發射率間的對應關係中的動作。
在設想鏽皮SC整體之厚度最大為100[μm]時(此時，Fe2 O3 之厚度最大會成為1[μm]左右)，如從圖3A及圖3B所能夠判讀般，在觀測了一個波長的分光發射率時，Fe2 O3 之分光發射率具有類似於FeO之分光發射率的厚度區域。例如，在Fe2 O3 之厚度為0.8[μm]附近，波長A中的Fe2 O3 之分光發射率會成為與FeO之分光發射率同等的0.75附近(再者，在此是設成為Fe2 O3 之厚度的100倍為複層鏽皮(整體)之厚度)。因此，若以1個波長來測量分光發射率的話，將存在有一種無法從該分光發射率來判別在鏽皮SC之最表層上是否有Fe2 O3 (亦即，鏽皮SC為單層鏽皮及複層鏽皮的何者)的厚度區域。因此，為了不管是何種厚度區域都能夠判別鏽皮SC為單層鏽皮及複層鏽皮的何者，在本實施形態中，最終採用了如以下的手法。
亦即，在作為Fe2 O3 之厚度所設想之厚度的範圍内，會選擇2個波長，且會使該2個波長當中至少任一個波長中的Fe2 O3 之分光發射率與FeO之分光發射率明確地不同。此點是本實施形態的技術性特徴之一。又，Fe2 O3 之分光發射率會因為Fe2 O3 之厚度而變動。因此，為了不會因為Fe2 O3 之厚度而使分光發射率成為類似的值，會以複數個波長來進行測量。此點也是本實施形態的技術性特徴之一。針對此點，一邊參照圖4A及圖4B一邊具體地進行說明。
圖4A是顯示從圖3A及圖3B針對波長A抽出下列關係的圖，即，在複層鏽皮之最表層上所形成的Fe2 O3 之厚度、與FeO之分光發射率及Fe2 O3 之分光發射率間之關係的圖。圖4B是顯示從圖3A及圖3B針對波長B抽出下列關係的圖，即，在複層鏽皮之最表層上所形成的Fe2 O3 之厚度、與FeO之分光發射率及Fe2 O3 之分光發射率間之關係的圖。再者，如圖3A及圖3B所示，FeO之分光發射率無關乎鏽皮SC之厚度而為一定。另一方面，複層鏽皮之分光發射率會因應於Fe2 O3 之厚度而周期性地變動。在圖4A及圖4B中，層厚意指以下內容。亦即，對於FeO之分光發射率，層厚會成為單層鏽皮(整體)之厚度。對於Fe2 O3 之分光發射率，層厚會成為在複層鏽皮之最表層上所生成的Fe2 O3 之厚度。
在圖4A所示的波長A中，作為例子，是在分光發射率成為約0.7~0.8的範圍內，設定有「規定的第1範圍」(參照圖中的灰色區域)。並且，只要所測量到的分光發射率在該規定的範圍内(參照圖中的灰色區域)的話，便會判斷鏽皮SC為FeO。如此一來，只要在複層鏽皮之最表層上所生成的Fe2 O3 之厚度為0.6[μm]以下的話，在測量對象的鏽皮SC為複層鏽皮時，所測量到的分光發射率便會成為前述規定的第1範圍外的值。由此，能夠分辨複層鏽皮與單層鏽皮。
另一方面，不同於圖4A所示的波長A的情況之「規定的第1範圍」，在圖4B所示的波長B中，作為例子，是在分光發射率成為約0.6~0.7的範圍內，設定有「規定的第2範圍」(參照圖中的灰色區域)。並且，只要所測量到的分光發射率在該規定的第2範圍内的話，便會判斷鏽皮SC為FeO。如此一來，只要在複層鏽皮之最表層上所生成的Fe2 O3 之厚度為約0.2[μm]以上的話，在測量對象的鏽皮SC為複層鏽皮時，所測量到的分光發射率便會成為前述規定的第2範圍外的值。由此，能夠分辨複層鏽皮與單層鏽皮。 再者，前述規定的第1範圍只要是包含波長A中的FeO之分光發射率的範圍即可。又，前述規定的第2範圍只要是包含波長B中的FeO之分光發射率的範圍即可。前述規定的第1範圍的上限值及下限值、與前述規定的第2範圍的上限值及下限值，各自能夠考慮測量誤差(輻射計的公差)等來適當設定。
另一方面，依據圖4A，在複層鏽皮之最表層上所生成的Fe2 O3 之厚度高於0.6[μm]時，測量對象的鏽皮SC不管是單層鏽皮或是複層鏽皮，波長A中的分光發射率都會成為前述規定的第1範圍内的值。又，依據圖4B，在複層鏽皮之最表層上所生成的Fe2 O3 之厚度低於0.2[μm]時，測量對象的鏽皮SC不論是單層鏽皮或是複層鏽皮，波長B中的分光發射率都會成為前述規定的第2範圍内的值。
因此，在本實施形態中，會將使用了波長A時的判斷、與使用了波長B時的判斷加以結合。如此一來，能夠互相彌補在單就個別的波長A、B時所無法判斷的範圍。因此，能夠無關乎在複層鏽皮之最表層上所生成的Fe2 O3 之厚度，來分辨複層鏽皮與單層鏽皮。亦即，如從圖4A及圖4B所能夠判讀般，如果做出如下判斷當中至少任一種判斷的話，便能夠判定為在鏽皮SC之最表層上存在Fe2 O3 (亦即，鏽皮SC為複層鏽皮)，該等判斷是波長A中的分光發射率為前述規定的第1範圍外之判斷、與波長B中的分光發射率為前述規定的第2範圍外之判斷。另一方面，如果做出如下兩種判斷的話，便能夠判定為在鏽皮SC之最表層上沒有Fe2 O3 (亦即，鏽皮SC為單層鏽皮)，該等判斷是波長A中的分光發射率為前述規定的第1範圍内之判斷、與波長B中的分光發射率為前述規定的第2範圍内之判斷。
亦即，若只做出圖4A所示之判斷的話，當在鏽皮SC之最表層上所生成的Fe2 O3 之厚度高於0.6[μm]時，便無法判斷鏽皮SC是複層鏽皮或是單層鏽皮。另一方面，若只做出圖4B所示之判斷的話，只要在鏽皮SC之最表層上所生成的Fe2 O3 之厚度低於約0.2[μm]的話，便無法判斷鏽皮SC是複層鏽皮或是單層鏽皮。因此，藉由將各自的判斷加以結合，當在鏽皮SC之最表層上生成有Fe2 O3 時，在波長A或波長B之至少其中任一者的判斷中，分光發射率的值會變得超出前述規定的第1範圍或前述規定的第2範圍。因此，變得能夠無關乎在複層鏽皮之最表層上所生成的Fe2 O3 之厚度，輕易地判定鏽皮SC是複層鏽皮或是單層鏽皮。
如以上所述，波長A、B是被決定成不論在Fe2 O3 的何種厚度下，都會使波長A及波長B之至少其中任一者的波長中的Fe2 O3 之分光發射率成為在該波長中所設定好之規定的範圍外。在此，在波長A中所設定好之規定的範圍是前述規定的第1範圍。在波長B中所設定好之規定的範圍是前述規定的第2範圍。再者，在圖4A及圖4B中，是舉作為Fe2 O3 之厚度被設想為0.0[μm]~1.0[μm]的範圍的情況為例子來顯示。Fe2 O3 之厚度的範圍例如能夠如以下進行來求出。首先，使用去鏽所造成之鏽皮去除時的鋼材SM之溫度與之後的經過時間，從周知的鏽皮厚度計算式來求出鏽皮SC整體之厚度的範圍。鏽皮厚度計算式是從溫度與時間的函數來求出鏽皮SC整體之厚度的式子。並且，求出鏽皮SC整體之厚度的範圍的上限值及下限值的1[%]之厚度，來作為設想會在熱軋作業線中被生成的Fe2 O3 之厚度的範圍。又，Fe2 O3 之厚度的範圍亦可例如藉由進行鏽皮生成的實驗室實驗來求出，該實驗室實驗設想了實際的溫度歷程。
接著，針對測量鋼材SM之溫度T的方法之一例進行說明，該鋼材SM之溫度T是為了求出分光發射率所需的溫度。 在圖1所示之熱軋作業線的線上測量中，使用熱電偶等之接觸式的溫度計是不切實際的。這是因為會有溫度計破損的疑慮。因此，在本實施形態中，會藉由輻射測溫法來測量鋼材SC之溫度。在輻射測溫中，較理想的是分光發射率為已知且為一定。然而，鏽皮SC會由於其組成或光學性的干涉，而被預期有分光發射率在任何波長帶域都會變動的情況。因此，在本實施形態中，會以短波長帶域來進行輻射測溫。另一方面，分光發射率的測量會以紅外線的長波長帶域來進行。
此理由說明如下。圖5是顯示黑體之分光輻射亮度Lb (λ，T)與波長間之關係的一例的圖。在圖5中，是舉黑體的溫度T=700[℃]、900[℃]時的關係為例子來顯示。圖5所示的曲線是從黑體輻射的理論公式(普朗克的輻射定律)所計算的。
如從圖5可以了解到，在比大致2[μm]附近更短波長的區域中，溫度T所造成之分光輻射亮度的變化較大。因此，在短波長的區域中，能夠對於分光發射率的變動進行相對穩定的測溫，適合於溫度的測量。另一方面，如從圖5可以了解到，在比大致4[μm]附近更長波長的區域中，溫度T所造成之分光輻射亮度的變化較小。因此，在長波長的區域中，由於能夠對於溫度的變動進行相對穩定的測量，所以適合於分光發射率的測量。
作為短波長中的溫度量測用的輻射計，一般來說，主要會使用波長0.65[μm]、0.9[μm]及1.55[μm]來作為檢測波長。檢測波長越短，輻射率變動所造成的測溫誤差會變得越小。然而，若是檢測波長為0.65[μm]的輻射計，則僅限於大致900[℃]以上之高溫的被測量物之測溫。因此，在此是舉使用以0.9[μm]作為檢測波長之輻射計的情況為例子來說明。
對於實施輻射測溫之波長λ=0.9[μm]中的分光發射率的變動不會妨礙波長A、波長B中的分光發射率的測量一事，已如下進行而確認過。再者，所謂的分光發射率的變動是意指在進行輻射測溫時所設定的分光發射率與實際的分光發射率間的差異。 在實驗性地求出波長0.9[μm]中的FeO之分光發射率的情況下，是在約0.78保持穩定。另一方面，在測量過此波長的Fe2 O3 之分光發射率的情況下，是在0.78±0.07的範圍內不穩定地變化。推測此Fe2 O3 之分光發射率的變動是起因於Fe2 O3 膜内(層内)的光干渉現象。將輻射計的分光發射率設定成0.78，測量溫度T=900℃之被測量物的溫度後，由於此±0.07之分光發射率的變動，將會產生約±8[℃]的測溫誤差。
一邊參照圖6A及圖6B，一邊說明測溫誤差會對Fe2 O3 之分光發射率造成的影響。圖6A是顯示在複層鏽皮之最表層上所生成的Fe2 O3 之厚度、與波長A中的Fe2 O3 之分光發射率間之關係的一例的圖。圖6B是顯示在複層鏽皮之最表層上所生成的Fe2 O3 之厚度、與波長B中的Fe2 O3 之分光發射率間之關係的一例的圖。在圖6A及圖6B中，所謂的Fe2 O3 厚是意指在複層鏽皮之最表層上所生成的Fe2 O3 之厚度。
在圖6A及圖6B中，以實線所示的曲線是圖4A及圖4B中所示者。由於前述之±8[℃]的測溫誤差，在分光發射率中，會相對於此以實線所示的曲線，在圖6A及圖6B中產生以虛線所示的曲線之範圍的不確定度。即便產生這種溫度測量的不確定度，對於前述之鏽皮之組成的判別也不會成為問題。亦即，如前述般，會判定波長A的分光發射率、波長B的分光發射率各自是否在前述規定的第1範圍、前述規定的第2範圍(圖4A、圖4B所示之灰色的區域)。此時，即便在圖6A、圖6B中產生以虛線所示的曲線之範圍的不確定度，只要鏽皮SC之最表層為Fe2 O3 的話，將會產生如下情況當中至少任一種情況，該等情況是波長A的分光發射率成為前述規定的第1範圍外之情況、與波長B的分光發射率成為前述規定的第2範圍外之情況。
由於以上因素，在本實施形態中，較理想的是將溫度測量用輻射計20的檢測波長設成0.9[μm]。作為溫度測量用輻射計20中的分光輻射亮度的檢測元件，較理想的是例如使用矽檢測元件。又，如前述般，波長λ=0.9[μm]中的Fe2 O3 之分光發射率會在0.78±0.07的範圍內變動。因此，在本實施形態中，可以設想使用0.78，來作為在導出鋼材SM之溫度T時所使用的分光發射率εTH 。
另一方面，將分光發射率測量用輻射計21a的檢測波長設成在3.3[μm]~5.0[μm]之範圍內的波長A。又，將分光發射率測量用輻射計21b的檢測波長設成在8.0[μm]~14.0[μm]之範圍內的波長B。作為分光發射率測量用輻射計21a，能夠藉由例如在以MCT(HgCdTe)檢測元件為檢測元件的輻射計上安裝濾光器來實現。作為分光發射率測量用輻射計21b，能夠藉由例如在以熱電元件為檢測元件的輻射計上安裝濾光器來實現。這些輻射計(溫度測量用輻射計20、分光發射率測量用輻射計21a、21b)在被測量物的溫度為600[℃]以上時，能夠穩定地觀測熱輻射。
＜鏽皮組成判定裝置10＞ 接著，針對鏽皮組成判定裝置10之詳細的一例進行說明。鏽皮組成判定裝置10的硬體能夠藉由例如使用資訊處理裝置或專用的硬體來實現，該資訊處理裝置具備CPU、ROM、RAM、HDD、及各種介面。
圖7是說明鏽皮組成判定裝置10之動作的一例的流程圖。一邊參照圖2及圖7，一邊說明鏽皮組成判定裝置10之功能的一例。再者，每當藉由溫度測量用輻射計20及分光發射率測量用輻射計21a、21b來檢測鋼材SM之分光輻射亮度時，圖7的流程圖就會被執行。
在步驟S701中，分光輻射亮度取得部201會取得藉由溫度測量用輻射計20及分光發射率測量用輻射計21a、21b所檢測到的鋼材SM之分光輻射亮度。
接著，在步驟S702中，溫度導出部202會進行以下之(3)式的計算，藉此導出鋼材SM之溫度T。
[數學式3]
在此，λTH 是溫度測量用輻射計20的檢測波長。LTH 是藉由溫度測量用輻射計20所檢測到的鋼材SM之分光輻射亮度。此鋼材SM之分光輻射亮度LTH 是在步驟S701所取得。又，εTH 是在導出鋼材SM之溫度T時所使用的分光發射率。如前述般，在本實施形態中，作為分光發射率εTH 能夠使用0.78。
接著，在步驟S703中，分光發射率導出部203會藉由進行以下之(4)式、(5)式的計算，來導出波長A(在(4)式中為λA )、波長B(在(5)式中為λB )中的分光發射率εA 、εB 。
[數學式4]
在此，T是在步驟S702中所導出的鋼材SM之溫度。LA 是藉由分光發射率測量用輻射計21a所檢測到的鋼材SM之分光輻射亮度。LB 是藉由分光發射率測量用輻射計21b所檢測到的鋼材SM之分光輻射亮度。這些鋼材SM之分光輻射亮度LA 、LB 是在步驟S701所取得者。
接著，在步驟S704中，判定部204會判定波長A中的分光發射率εA 是否為前述規定的第1範圍内。如前述般，在本實施形態中，前述規定的第1範圍是0.70~0.80(參照圖4A)。 此判定的結果，在波長A中的分光發射率εA 並非前述規定的第1範圍内時，會判斷在鏽皮SC之最表層上生成有Fe2 O3 (亦即，會判斷在鋼材SM之表面上生成有複層鏽皮)。因此，在步驟S705中，輸出部205會輸出顯示在鏽皮SC之最表層上生成有Fe2 O3 (在鋼材SM之表面上生成有複層鏽皮)的資訊。並且，結束依據圖7之流程圖的處理。
另一方面，在步驟S704中，在判定了波長A中的分光發射率εA 為前述規定的第1範圍内時，會前進至步驟S706。前進至步驟S706後，判定部204會判定波長B中的分光發射率εB 是否為前述規定的第2範圍内。如前述般，在本實施形態中，前述規定的第2範圍是0.60~0.70(參照圖4B)。 此判定的結果，在波長B中的分光發射率εB 並非前述規定的第2範圍内時，會判斷在鏽皮SC之最表層上生成有Fe2 O3 (亦即，會判斷在鋼材SM之表面上生成有複層鏽皮)。因此，在步驟S705中，輸出部205會輸出顯示在鏽皮SC之最表層上生成有Fe2 O3 (在鋼材SM之表面上生成有複層鏽皮)的資訊。並且，結束依據圖7之流程圖的處理。
另一方面，在步驟S706中，在判定了波長B中的分光發射率εB 為前述規定的第2範圍内時，會判斷在鏽皮SC之最表層上未生成有Fe2 O3 (亦即，會判斷在鋼材SM之表面上生成有單層鏽皮)。因此，在步驟S707中，輸出部205會輸出顯示在鏽皮SC之最表層上未生成有Fe2 O3 (在鋼材SM之表面上生成有單層鏽皮)的資訊。並且，結束依據圖7之流程圖的處理。
再者，作為以輸出部205所進行之前述資訊的輸出形態，例如能夠採用下列至少其中任一者，即，對電腦顯示器的顯示、對外部裝置的發送、及對鏽皮組成判定裝置10的内部或外部之記憶媒體的記憶。
圖8是顯示鏽皮組成判定裝置10的硬體之構成的一例的圖。 在圖8中，鏽皮組成判定裝置10具有：CPU801、主記憶裝置802、輔助記憶裝置803、通訊電路804、訊號處理電路805、圖像處理電路806、I/F電路807、使用者介面808、顯示器809、及匯流排810。
CPU801會總括控制鏽皮組成判定裝置10整體。CPU801會將主記憶裝置802作為工作區(work area)使用，而執行在輔助記憶裝置803中所記憶的程式。主記憶裝置802會暫時性地收容資料。輔助記憶裝置803除了藉由CPU801所執行的程式外，還會記憶各種資料。輔助記憶裝置803會記憶前述之規定的第1範圍及規定的第2範圍等，對於圖7所示之流程圖的處理所需的資訊。
通訊電路804是用於進行與鏽皮組成判定裝置10之外部間的通訊之電路。 訊號處理電路805會針對以通訊電路804所接收到的訊號，或是遵從以CPU801進行之控制所輸入的訊號，進行各種訊號處理。分光輻射亮度取得部201例如會藉由使用CPU801、通訊電路804、及訊號處理電路805，來發揮其功能。又，溫度導出部202、分光發射率導出部203及判定部204例如會藉由使用CPU801及訊號處理電路805，來發揮其功能。
圖像處理電路806會針對遵從以CPU801進行之控制所輸入的訊號，進行各種圖像處理。此進行過圖像處理的訊號會被輸出至顯示器809。 使用者介面808是操作人員對於鏽皮組成判定裝置10進行指示的部分。使用者介面808例如具有按鍵、開關、及刻度盤等。又，使用者介面808亦可具有使用了顯示器809的圖形化使用者介面。
顯示器809會顯示依據從圖像處理電路806所輸出之訊號的圖像。I/F電路807會在與連接於I/F電路807的裝置之間進行資料的傳遞。在圖8中，作為連接於I/F電路807的裝置，是顯示使用者介面808及顯示器809。然而，連接於I/F電路807的裝置並不限定於這些。例如，亦可將可移型的記憶媒體連接於I/F電路807。又，使用者介面808的至少一部分及顯示器809亦可在鏽皮組成判定裝置10的外部。 輸出部205例如會藉由使用通訊電路804及訊號處理電路805、圖像處理電路806、I/F電路807、及顯示器809之至少其中任一者，來發揮其功能。
再者，CPU801、主記憶裝置802、輔助記憶裝置803、訊號處理電路805、圖像處理電路806、及I/F電路807會連接於匯流排810。這些構成要素間的通訊會透過匯流排810來進行。又，只要能夠實現前述之鏽皮組成判定裝置10的功能的話，鏽皮組成判定裝置10的硬體就不限定於圖8所示的裝置。
如以上所述，在本實施形態中，在藉由分光發射率測量用輻射計21a、21b所測量到之波長A及波長B中的分光發射率之至少其中任一者並非在波長A及波長B中各自所設定好之規定的範圍内時，鏽皮組成判定裝置10會判定為在鏽皮SC之最表層上生成有Fe2 O3 ，並非如此時，會判定為在鏽皮SC之最表層上未生成有Fe2 O3 。在此，在波長A及波長B中各自所設定好之規定的範圍(前述規定的第1範圍及前述規定的第2範圍)中，包含該波長A、B中的FeO之分光發射率。因此，藉由進行不同之波長中的分光輻射亮度之檢測，能夠線上且正確地判別在作業中的鋼材SM之表面上所生成的鏽皮SC是單層鏽皮或是複層鏽皮。藉此，例如能夠迅速且正確地進行作業上的管理，或是使鏽皮SC之組成的判別結果迅速且正確地反映於作業中。
＜變形例＞ [變形例1] 在本實施形態中，是舉溫度測量用輻射計20的檢測波長為0.9[μm]的情況為例子進行了說明。然而，作為溫度測量用輻射計20的檢測波長，依據圖5所示的結果，能夠採用波長為約2.0[μm]以下者。再者，即便將溫度測量用輻射計20的檢測波長例如設成1.6[μm]，與一邊參照圖6A及圖6B一邊說明過的內容也可說是同樣的。亦即，即便由於溫度測量用輻射計20所造成的測溫誤差，而在藉由分光發射率測量用輻射計21a、21b所測量的分光發射率中產生不確定度，至少其中任一個波長中的Fe2 O3 之分光發射率也會成為在該波長中所設定好之前述規定的範圍外。又，如本實施形態，若將用於求出分光發射率之波長的數量設成2個的話，能夠減少輻射計的數量。又，能夠使處理簡便化。然而，用於求出分光發射率之波長的數量亦可為3個以上。在這種情況下，也如圖4A及圖4B所示，會將該複數個波長與該規定的範圍決定成：在作為Fe2 O3 之厚度所設想之厚度的範圍内，使複數個波長當中至少任一個之波長中的Fe2 O3 之分光發射率成為在該波長中所設定好之規定的範圍外。如前述般，是構成為在複數個波長中各自所設定之規定的範圍內，會包含該波長中的FeO之分光發射率。
[變形例2] 在本實施形態中，是舉使用3個輻射計20、21a、21b的情況為例子進行了說明。然而，只要是構成為會檢測至少3個不同之波長的分光輻射亮度的話，就並非一定需要如此構成。例如，將從同一個受光透鏡入光的光藉由半反射鏡(half mirror)分成3道。並且，使已分光的光通過3個波長選擇濾光器其中任一者，該等波長選擇濾光器僅容相互不同之波長的光通過。針對已通過此波長選擇濾光器的光來檢測分光輻射亮度。這樣進行，便能夠圖求輻射計的省空間化。
[變形例3] 在本實施形態中，是舉在去鏽器12b與軋台14b之間的區域配置一組輻射計20、21a、21b的情況為例子來顯示，該軋台14b是具有工作輥與支承輥之軋台當中設置於最上游的軋台。然而，只要是熱軋程序之比最上游的去鏽器12a更下游側的場所的話(只要有在測量從加熱爐11被抽出，且至少進行過1次去鏽之鋼板的溫度的話)，配置輻射計組的場所就不限定於此場所。例如，能夠在去鏽器與相對於該去鏽器在下游側中位於最近之位置的軋台之間的場所，配置輻射計組。又，亦可在這種場所的複數個位置，分別配置輻射計組(亦即，亦可配置複數個輻射計組)。此時，鏽皮組成判定裝置10會對於各個輻射計組，進行圖7所示的流程圖，在輻射計組所配置的各個場所中，判定在鏽皮SC之最表層上是否生成有Fe2 O3 。
[變形例4] 在本實施形態中，是舉將鏽皮組成判定裝置10適用於熱軋作業線的情況為例子進行了說明。然而，鏽皮組成判定裝置10的適用對象並不限定於熱軋作業線。例如，亦可將鏽皮組成判定裝置10適用於專利文獻1所記載的加熱爐。在這種情況下，也如圖4A及圖4B所示，會將該複數個波長與該規定的範圍決定成：在作為Fe2 O3 之厚度所設想之厚度的範圍内，使複數個波長當中至少任一個之波長中的Fe2 O3 之分光發射率成為在該波長中所設定好之規定的範圍外。如前述般，是構成為在複數個波長中各自所設定之規定的範圍內，會包含該波長中的FeO之分光發射率。
[變形例5] 在本實施形態中，是舉使用輻射計20來測量鋼材SM之溫度的情況為例子進行了說明。然而，並非一定需要使用輻射計20來求出鋼材SM之溫度。例如，亦可藉由進行熱傳計算來線上導出鋼材SM之溫度。又，在能夠精度良好地從過去的作業實際成績得到鋼材SM之溫度時，亦可使用該鋼材SM之溫度。若溫度計無破損的疑慮，亦可使用接觸式的溫度計。
[變形例6] 如本實施形態般，由於只要判別複數個波長中的分光發射率是否在該複數個波長中各自所設定好之規定的範圍内，就能夠無關乎鋼材之溫度，輕易且高精度地判定在鏽皮SC之最表層上是否生成有Fe2 O3 ，所以是較理想的。然而，在像是鋼材之溫度保持在大致一定之規定溫度的狀況下，並非一定需要求出分光發射率。像這樣進行時，例如，只要判定複數個波長中的分光輻射亮度是否在該複數個波長中各自所設定好之規定的範圍内即可。像這樣進行時，也與一邊參照圖4A及圖4B一邊說明過的內容同樣地，會將該複數個波長與該規定的範圍決定成：在作為Fe2 O3 之厚度所設想之厚度的範圍内，使複數個波長當中至少任一個之波長中的Fe2 O3 之分光輻射亮度成為在該波長中所設定好之規定的範圍外。又，是構成為在複數個波長中各自所設定之規定的範圍內，會包含該波長中的FeO之分光輻射亮度。
[其他的變形例] 再者，以上說明過之本發明的實施形態能夠藉由電腦執行程式來實現。又，記錄有前述程式且電腦能夠讀取的記錄媒體及前述程式等的電腦程式產品也能夠作為本發明的實施形態來適用。作為記錄媒體，例如能夠使用軟性磁碟、硬碟、光碟、磁光碟、CD-ROM、磁帶、不變性記憶卡、ROM等。 又，以上所說明之本發明的實施形態都僅是表示實施本發明時之具體化的例子，並非是要藉由此等來限定性地解釋本發明之技術性範圍者。即，本發明可在不脫離其技術思想或是其主要特徵之情形下，以各種形式來加以實施。 産業上之可利用性
本發明能夠利用於製造鋼材等。
10‧‧‧鏽皮組成判定裝置
11‧‧‧加熱爐
12a~12f‧‧‧去鏽器
13‧‧‧寬度方向軋延機
14‧‧‧粗軋延機
14a~14e‧‧‧軋台
15‧‧‧精軋延機
15a~15g‧‧‧軋台
16‧‧‧冷卻裝置
17‧‧‧捲取裝置
20、21a、21b‧‧‧輻射計
201‧‧‧分光輻射亮度取得部
202‧‧‧溫度導出部
203‧‧‧分光發射率導出部
204‧‧‧判定部
205‧‧‧輸出部
801‧‧‧CPU
802‧‧‧主記憶裝置
803‧‧‧輔助記憶裝置
804‧‧‧通訊電路
805‧‧‧訊號處理電路
806‧‧‧圖像處理電路
807‧‧‧I/F電路
808‧‧‧使用者介面
809‧‧‧顯示器
810‧‧‧匯流排
H‧‧‧熱軋鋼板
S‧‧‧扁胚
SC‧‧‧鏽皮
SM‧‧‧鋼材
S701~S707‧‧‧步驟
圖1是顯示熱軋作業線之概略構成的一例的圖。 圖2是顯示鏽皮組成判定系統之構成的一例的圖。 圖3A是顯示單層鏽皮之厚度與分光發射率間之關係的一例的圖。 圖3B是顯示在複層鏽皮之最表層上所生成的Fe2 O3 之厚度與分光發射率間之關係的一例的圖。 圖4A是顯示波長A中的單層鏽皮之分光發射率與複層鏽皮之分光發射率間之差異的圖。 圖4B是波長B中的單層鏽皮之分光發射率與複層鏽皮之分光發射率間之差異的圖。 圖5是顯示黑體(black body)之分光輻射亮度與波長間之關係的一例的圖。 圖6A是顯示在複層鏽皮之最表層上所生成的Fe2 O3 之厚度、與波長A中的Fe2 O3 之分光發射率間之關係的一例的圖。 圖6B是顯示在複層鏽皮之最表層上所生成的Fe2 O3 之厚度、與波長B中的Fe2 O3 之分光發射率間之關係的一例的圖。 圖7是說明鏽皮組成判定裝置之動作的一例的流程圖。 圖8是顯示鏽皮組成判定裝置的硬體之構成的一例的圖。

Claims (4)

  1. 一種鏽皮組成判定系統，是判定在鋼材之表面上所生成的鏽皮之組成的鏽皮組成判定系統，其特徵在於：具有： 檢測機構，檢測於複數個波長中各自的前述鋼材之分光輻射亮度； 溫度取得機構，取得前述鋼材的溫度； 分光發射率導出機構，依據藉由前述溫度取得機構所取得之前述鋼材的溫度、及藉由前述檢測機構所檢測到之於前述複數個波長中各自的前述鋼材之分光輻射亮度，來導出於前述複數個波長中各自的前述鋼材之分光發射率；及 判定機構，依據藉由前述分光發射率導出機構所導出之於前述複數個波長中各自的前述鋼材之分光發射率，來判定在前述鏽皮之最表層上是否生成有赤鐵礦(Fe2 O3 )， 又，於前述複數個波長中各自的前述鋼材之分光發射率至少其中任一個在前述複數個波長中各自所設定好之規定的範圍外時，前述判定機構會判定為在前述鏽皮之最表層上生成有赤鐵礦(Fe2 O3 )，並非如此時，會判定為在前述鏽皮之最表層上未生成有赤鐵礦(Fe2 O3 )， 在前述波長中所設定好之前述規定的範圍內，會包含該波長中的方鐵礦(FeO)之分光發射率， 前述複數個波長是使用於前述複數個波長中各自的前述赤鐵礦之分光發射率、與作為前述赤鐵礦之厚度所設想之範圍内的赤鐵礦之厚度之間的關係來決定， 且，前述複數個波長是被決定成：在前述關係中，在前述赤鐵礦的任何厚度下，都會使前述複數個波長至少其中任一個波長中的前述赤鐵礦之分光發射率成為在該波長中所設定好之前述規定的範圍外。
  2. 如請求項1之鏽皮組成判定系統，其中前述複數個波長包含從3.3[μm]~5.0[μm]之波長帶域所選擇的波長、及從8.0[μm]~14.0[μm]之波長帶域所選擇的波長。
  3. 一種鏽皮組成判定方法，是判定在鋼材之表面上所生成的鏽皮之組成的鏽皮組成判定方法，其特徵在於： 具有： 檢測程序，檢測於複數個波長中各自的前述鋼材之分光輻射亮度； 溫度取得程序，取得前述鋼材的溫度； 分光發射率導出程序，依據藉由前述溫度取得程序所取得之前述鋼材的溫度、及藉由前述檢測程序所檢測到之於前述複數個波長中各自的前述鋼材之分光輻射亮度，來導出於前述複數個波長中各自的前述鋼材之分光發射率；及 判定程序，依據藉由前述分光發射率導出程序所導出之於前述複數個波長中各自的前述鋼材之分光發射率，來判定在前述鏽皮之最表層上是否生成有赤鐵礦(Fe2 O3 )， 又，於前述複數個波長中各自的前述鋼材之分光發射率至少其中任一個在前述複數個波長中各自所設定好之規定的範圍外時，前述判定程序會判定為在前述鏽皮之最表層上生成有赤鐵礦(Fe2 O3 )，並非如此時，會判定為在前述鏽皮之最表層上未生成有赤鐵礦(Fe2 O3 )， 在前述波長中所設定好之前述規定的範圍內，會包含該波長中的方鐵礦(FeO)之分光發射率， 前述複數個波長是用如下關係所決定，即，於前述複數個波長中各自的前述赤鐵礦之分光發射率、與作為前述赤鐵礦之厚度所設想之範圍内的赤鐵礦之厚度間的關係， 且，前述複數個波長是被決定成：在前述關係中，在前述赤鐵礦的任何厚度下，都會使前述複數個波長至少其中任一個波長中的前述赤鐵礦之分光發射率成為在該波長中所設定好之前述規定的範圍外。
  4. 一種程式，是用於使電腦執行組成判定的程式，該組成判定是判定在鋼材之表面上所生成的鏽皮之組成，其特徵在於： 會使電腦執行： 分光發射率導出程序，依據前述鋼材的溫度、及於複數個波長中各自的前述鋼材之分光輻射亮度，來導出於前述複數個波長中各自的前述鋼材之分光發射率；及 判定程序，依據藉由前述分光發射率導出程序所導出之於前述複數個波長中各自的前述鋼材之分光發射率，來判定在前述鏽皮之最表層上是否生成有赤鐵礦(Fe2 O3 )， 又，於前述複數個波長中各自的前述鋼材之分光發射率至少其中任一個在前述複數個波長中各自所設定好之規定的範圍外時，前述判定程序會判定為在前述鏽皮之最表層上生成有赤鐵礦(Fe2 O3 )，並非如此時，會判定為在前述鏽皮之最表層上未生成有赤鐵礦(Fe2 O3 )， 在前述波長中所設定好之前述規定的範圍內，會包含該波長中的方鐵礦(FeO)之分光發射率， 前述複數個波長是使用於前述複數個波長中各自的前述赤鐵礦之分光發射率、與作為前述赤鐵礦之厚度所設想之範圍内的赤鐵礦之厚度之間的關係來決定， 且，前述複數個波長是被決定成：在前述關係中，在前述赤鐵礦的任何厚度下，都會使前述複數個波長至少其中任一個波長中的前述赤鐵礦之分光發射率成為在該波長中所設定好之前述規定的範圍外。
TW107114093A 2017-04-25 2018-04-25 鏽皮組成判定系統、鏽皮組成判定方法、及程式 TWI651527B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-086174 2017-04-25
JP2017086174 2017-04-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201843432A true TW201843432A (zh) 2018-12-16
TWI651527B TWI651527B (zh) 2019-02-21

Family

ID=63918593

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107114093A TWI651527B (zh) 2017-04-25 2018-04-25 鏽皮組成判定系統、鏽皮組成判定方法、及程式

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11474032B2 (zh)
EP (1) EP3617693B1 (zh)
JP (1) JP6424998B1 (zh)
KR (1) KR102197962B1 (zh)
CN (1) CN110312927B (zh)
CA (1) CA3057054C (zh)
TW (1) TWI651527B (zh)
WO (1) WO2018199187A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6716964B2 (ja) * 2016-03-03 2020-07-01 日本製鉄株式会社 鋼板の表面組成判別方法、表面組成判別装置、製造方法、および製造装置
FR3102549B1 (fr) * 2019-10-28 2021-11-26 Fives Stein Dispositif et procédé de pilotage d’un four de réchauffage
JP7328548B2 (ja) * 2020-02-12 2023-08-17 日本製鉄株式会社 測温システム及び測温方法
JP7371721B2 (ja) * 2021-04-19 2023-10-31 Ｊｆｅスチール株式会社 温度測定方法、温度測定装置、温度制御方法、温度制御装置、鋼材の製造方法、及び鋼材の製造設備
JP7315064B1 (ja) * 2022-05-19 2023-07-26 Ｊｆｅスチール株式会社 温度測定方法、温度測定装置、温度制御方法、温度制御装置、鋼材の製造方法、及び鋼材の製造設備

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1229392A (en) * 1984-02-28 1987-11-17 Hirosato Yamane Method and apparatus for detection of surface defects of hot metal body
US5314249A (en) * 1991-11-19 1994-05-24 Kawasaki Steel Corporation Surface condition measurement apparatus
US5235840A (en) 1991-12-23 1993-08-17 Hot Rolling Consultants, Ltd. Process to control scale growth and minimize roll wear
AU1254995A (en) * 1993-11-12 1995-05-29 Milan Kosanovich Slab caster and inline strip and plate apparatus
JPH07270130A (ja) * 1994-03-31 1995-10-20 Nippon Steel Corp 酸化膜厚さ測定方法
JPH08219891A (ja) * 1995-02-10 1996-08-30 Kawasaki Steel Corp 鋼板の表面性状測定方法及び鋼板温度測定方法
JPH0933464A (ja) * 1995-07-21 1997-02-07 Kawasaki Steel Corp 鋼板の表面スケール測定方法及び材質測定方法
JPH0933517A (ja) * 1995-07-21 1997-02-07 Kawasaki Steel Corp 鋼板の材質計測方法
DE10028058A1 (de) * 2000-06-06 2001-12-13 Sms Demag Ag Verfahren und Einrichtung zum Beizen eines gewalzten Metallstranges, insbesondere eines Stahlbandes
WO2003073055A1 (fr) * 2002-02-28 2003-09-04 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Systeme de mesure de la temperature, dispositif de chauffage utilisant le systeme, procede de production d'une plaquette a semi-conducteurs, element translucide de protection contre les rayons calorifiques, element reflechissant la lumiere visible, miroir reflechissant utilisant un systeme d'exposition, dispositif a semi-co
EP1455237B1 (en) * 2003-03-07 2011-05-25 Canon Kabushiki Kaisha Toner and two-component developer
US6814815B2 (en) * 2003-04-07 2004-11-09 The Material Works, Ltd. Method of removing scale and inhibiting oxidation in processed sheet metal
JP5640647B2 (ja) 2010-10-26 2014-12-17 新日鐵住金株式会社 炉内における鋼材の表面温度測定方法および表面温度測定装置
KR20140054165A (ko) 2011-09-07 2014-05-08 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 측정 방법 및 측정 장치
TWI472624B (zh) * 2012-07-09 2015-02-11 China Steel Corp 低碳鋼材之製造方法
BR112015001855B1 (pt) * 2012-08-22 2020-10-13 Nippon Steel Corporation método de medição da temperatura da superfície
JP5994502B2 (ja) 2012-09-12 2016-09-21 Ｊｆｅスチール株式会社 分光測定装置および分光測定方法
FR3032265B1 (fr) * 2015-02-04 2017-02-10 Fives Stein Procede de pilotage de four a partir de mesures de la calamine formee
WO2017055895A1 (en) * 2015-09-30 2017-04-06 Arcelormittal Method of online characterization of a layer of oxides on a steel substrate
JP6716964B2 (ja) 2016-03-03 2020-07-01 日本製鉄株式会社 鋼板の表面組成判別方法、表面組成判別装置、製造方法、および製造装置
JP6477984B1 (ja) * 2017-04-25 2019-03-06 新日鐵住金株式会社 スケール組成判定システム、スケール組成判定方法、およびプログラム

Also Published As

Publication number Publication date
JP6424998B1 (ja) 2018-11-21
CN110312927B (zh) 2022-01-04
EP3617693A4 (en) 2021-01-27
JPWO2018199187A1 (ja) 2019-06-27
TWI651527B (zh) 2019-02-21
BR112019016687A2 (pt) 2020-04-07
EP3617693B1 (en) 2021-11-24
US20200033268A1 (en) 2020-01-30
CA3057054C (en) 2021-11-16
WO2018199187A1 (ja) 2018-11-01
EP3617693A1 (en) 2020-03-04
KR20190123766A (ko) 2019-11-01
CN110312927A (zh) 2019-10-08
US11474032B2 (en) 2022-10-18
KR102197962B1 (ko) 2021-01-05
CA3057054A1 (en) 2018-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI651527B (zh) 鏽皮組成判定系統、鏽皮組成判定方法、及程式
US11454542B2 (en) Scale composition determination system, scale composition determination method, and program
US4881823A (en) Radiation thermometry
US10859370B2 (en) Method for the fabrication of a steel product comprising a step of characterization of a layer of oxides on a running steel substrate
JP7518334B2 (ja) 温度測定方法
JP7328548B2 (ja) 測温システム及び測温方法
BR112019016687B1 (pt) Sistema e método de determinação de composição de incrustação, e meio de armazenamento legível por computador
JP2022165402A (ja) 温度測定方法、温度測定装置、温度制御方法、温度制御装置、鋼材の製造方法、及び鋼材の製造設備
JPH1068705A (ja) 鋼材の変態率測定方法および装置
JP6716964B2 (ja) 鋼板の表面組成判別方法、表面組成判別装置、製造方法、および製造装置
JP7315064B1 (ja) 温度測定方法、温度測定装置、温度制御方法、温度制御装置、鋼材の製造方法、及び鋼材の製造設備
JPH0843212A (ja) 多色放射温度計の温度測定方法及び装置
JPS6222089B2 (zh)
JP2002303551A (ja) 炉内金属材の温度測定方法および装置
JPH0711454B2 (ja) ストリップ連続熱処理設備の板温測定方法
JPH0711453B2 (ja) ストリップ連続熱処理設備用冷却ユニットの制御方法
Telejko et al. Modification of charge heating technology in industrial furnaces during rails production
JPH0674830A (ja) 被測定物体の放射率算出方法