JP2002302707A

JP2002302707A - ベルレス高炉用並列バンカの測定重量補正に適用する影響係数の補正方法

Info

Publication number: JP2002302707A
Application number: JP2001105513A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Miyata; 淳宮田
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2001-04-04
Filing date: 2001-04-04
Publication date: 2002-10-18
Anticipated expiration: 2021-04-04
Also published as: JP4613437B2

Abstract

(57)【要約】【課題】炉頂装入設備として並列バンカを有するベル
レス高炉において、バンカの重量測定におけるバンカ間
の影響係数の補正に関する。【解決手段】バンカへの原料受け入れの前後、また
は、バンカの排圧／均圧の前後に、各バンカ重量と圧力
を測定し、測定した各重量値と圧力値から、それぞれの
バンカへの原料受け入れ前後、または、排圧／均圧の前
後の各バンカの重量値と圧力値それぞれの変化率を演算
し、演算して求めたそれらの変化率から、バンカ間の重
量補正演算用の影響係数を演算し、該影響係数を、それ
までの影響係数と置き換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、並列バンカ型ベル
レス高炉におけるバンカ重量測定方法に関し、特に、測
定した重量をバンカ間で補正する際の補正に適用する影
響係数の補正に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１に示すように、高炉14の炉頂装入設
備１は、原料設備２でバッチ単位に秤量された原料（鉱
石、コークス等）を、装入コンベア３を介して受け入れ
て高炉14の炉内に装入する設備である。高炉炉内は、通
常、250kPa前後の高圧に保って操業されている。一方、
原料は、大気圧中で炉頂装入ホッパ11に装入されてい
る。そのため、並列バンカのいずれかのバンカ５へ原料
を投入する際には、均圧／排圧配管12を介して当該バン
カ５の排圧が行われ、バンカ圧を大気圧と等しくしてか
ら上部シール弁４を開けて原料受入が行われる。

【０００３】バンカ５に原料が装入された後は、再び高
炉炉内の圧力と等しくなるように均圧され、下部シール
弁10を開けて排出ゲート８を介して高炉14炉内に排出、
すなわち、炉内への装入が行われる。なお、排出ゲート
８と下部シール弁10の間には、伸縮自在のエキスパンシ
ョン９が介装されている。炉内に送給された原料は、分
配シュート13によって炉内挿入位置の制御を行いながら
分配投入される。この分配投入に際しては、排出ゲート
８の開度によって原料の投入速度が制御されている。

【０００４】この投入速度は、バンカ５に設けたバンカ
重量計（ロードセル）７で測定したバンカ重量をベース
にして決められる。更に、このバンカ重量計（ロードセ
ル）７は、原料投入完了の検出用、あるいはまた、原料
設備から炉頂装入設備の間での原料漏出の検知用等にも
用いられている。すなわち、並列バンカの各バンカ重量
を正確に測定することは、原料の炉内への投入速度制御
において極めて重要であり、その重量を高精度に測定す
ることが求められる。また、この重量測定は、炉頂機器
のシーケンス制御、設備診断からも極めて重要である。

【０００５】炉頂設備として単独バンカを有するベルレ
ス高炉では、従来から、バンカ内原料重量の測定に際
し、ロードセル等で風袋重量を除いたバンカ重量Ｗを測
定する一方、圧力計等でバンカ内圧力Ｐを測定し、下記
（１）式に基づき、バンカ内原料重量Ｗ_oを求めること
が行われてきた。Ｗ_o＝Ｗ＋ｋ×Ｐ …（１）ここで、ｋは、バンカに接続された均圧配管、シール弁
部エキスパンション等の取付位置と径、および、それら
の鉛直方向に対する取付角度等から一意的に求められる
係数である。

【０００６】一方、並列バンカ型ベルレス高炉における
それぞれのバンカ重量測定も、上記と同様にして行われ
てきた。なお、以下では、説明を簡単にするため、並列
バンカの台数を３台として説明する。また、それぞれの
バンカを No.１〜３とナンバリングする。ただし、バン
カの台数は３台に限定されるものではなく、２台以上、
何台であっても良いことは言うまでもない。

【０００７】並列バンカにおいて、３台のバンカ内原料
重量Ｗ_o1、Ｗ_o2、Ｗ_o3は、単独バンカの場合と同様に、Ｗ_o1＝Ｗ₁＋ｋ₁×Ｐ₁ …（１a ）Ｗ_o2＝Ｗ₂＋ｋ₂×Ｐ₂ …（１b ）Ｗ_o3＝Ｗ₃＋ｋ₃×Ｐ₃ …（１c ）として与えられる。

【０００８】ところが、並列バンカの各バンカは、それ
ぞれ 100ｔ前後の原料を受け入れるため、その重量によ
ってバンカを支える構造物の弾性変形、すなわち、撓み
が生じ、また、その伸縮のためエキスパンションに反力
変動が生じる。そのため、あるバンカの原料受け入れ時
に、原料を受け入れていないバンカの測定重量値まで変
動することになり、バンカ内原料の測定を精度良く行う
ことができなかったのが実状である。

【０００９】その結果、炉内原料分布制御上重要である
投入速度制御の精度が低下し、また、原料投入完了の正
確な検出ができなくなり、炉頂機器全体の運転シーケン
ス制御が順調に進行しなくなり、しばしば渋滞を発生さ
せて操業に支障を来す原因となっていた。これを解決す
る手段として、例えば、特公平7-33529 号公報では、並
列バンカの互いのバンカ重量、バンカ圧力を用いて、相
互に重量補正する方法が提案されている。

【００１０】この方法では、バンカ相互の重量と圧力の
影響係数を行列化し、下記（２）式を用いて測定した重
量を補正し、バンカ内原料重量Ｗ_o1、Ｗ_o2、Ｗ_o3を求め
るものである。

【００１１】

【数１】

【００１２】ここで、Ｗ_iは、風袋重量を除いたNo.iバ
ンカの重量であり、Ｐ_iは、No.iバンカの内部圧力であ
る。また、Ａ_ijは、No.iとNo.jのバンカ間の重量影響係
数であり、Ｂ_ijは、No.iとNo.jのバンカ間の圧力影響係
数である。ここで、Ａ_ij、Ｂ_ijは、実原料受け入れ、均
圧実施等の負荷試験を個別に実施してあらかじめ求めて
いた。特公平7-33529 号公報では、上記（２）式の補正
式によって、原料重量による撓み等の影響を相殺するこ
とが可能となり、バンカ内の原料重量を正確に求めるこ
とができるようになったとしている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、バンカ間の
影響度は、エキスパンションの熱負荷等の操業状態、経
年的な特性変化等によっても大きく変化する。また、摩
耗・損耗等の補修を目的とした構成部材の取り替えに起
因する変化分も考慮することが必要となる。ところが、
特公平7-33529 号公報に開示の方法では、このような特
性変化に対応することはできず、バンカ内原料の重量を
正確に測定することができなくなり、上述のような、高
炉への原料投入速度制御の制御異常や運転シーケンス制
御の渋滞等の各種の支障が生じていた。

【００１４】しかしながら、従来は、この変化してしま
った影響係数（Ａ_ij、Ｂ_ij）の修正を、高炉の休風時等
の定期メンテナンス時まで実施することができなかっ
た。そのため、休風時まで手動介入操作をするなどして
操業をしのがざるを得なくなり、オペレータに大きな負
担がかかる一因となっていた。本発明は、操業中におい
ても影響係数の見直しを可能とすることで、影響係数見
直しのチャンスフリー化を実現し、オペレータの手動介
入操作を一切不要とするものである。また、バンカ内原
料重量の測定精度の低下を防止可能とし、原料投入速度
制御を高精度に維持し、炉内原料分布を適正にして安定
操業を可能とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、炉頂装入設備
として並列バンカを有するベルレス高炉において、いず
れか一つのバンカと他のバンカ間の重量影響係数を補正
するベルレス高炉用並列バンカの重量補正に適用する影
響係数の補正方法であって、バンカへの原料受け入れ前
に、あらかじめ各バンカを排圧しておき、前記の一つの
バンカへの原料受け入れの前後に、各バンカ重量を測定
し、測定した各重量値から、前記一つのバンカへの原料
受け入れ前後の各バンカ重量値の変化率を演算し、演算
して求めたそれらの変化率から、原料を受け入れた前記
一つのバンカと他のバンカとの重量影響係数を演算し、
該重量影響係数を、それまでの重量影響係数と置き換え
ることを特徴とするベルレス高炉用並列バンカの測定重
量補正に適用する影響係数の補正方法によって上記課題
を解決した。

【００１６】また、本発明は、炉頂装入設備として並列
バンカを有するベルレス高炉において、いずれか一つの
バンカと他のバンカ間の圧力影響係数を補正するベルレ
ス高炉用並列バンカの測定重量補正に適用する影響係数
の補正方法であって、バンカへの原料受け入れ前に、あ
らかじめ前記の他のバンカを排圧／均圧しておき、前記
一つのバンカの排圧／均圧の前後に、当該一つのバンカ
のバンカ重量とバンカ圧力とを測定し、更に、前記他の
バンカのバンカ重量を測定し、測定した各重量値と圧力
値から、前記一つのバンカの排圧／均圧前後の各バンカ
の重量値の変化率と、前記一つのバンカの圧力値の変化
率を演算し、演算して求めたそれらの変化率から、排圧
／均圧した前記一つのバンカと前記他のバンカとの圧力
影響係数を演算し、該圧力影響係数を、それまでの圧力
影響係数と置き換えることを特徴とするベルレス高炉用
並列バンカの測定重量補正に適用する影響係数の補正方
法によって上記課題を解決した。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明のベルレス高炉用並列バン
カの測定重量補正に適用する影響係数の補正方法におけ
る好適な実施の形態の代表的な処理フローを図２〜３に
示す。なお、バンカ内原料重量の測定は、上記（２）式
を適用して実施する。図２は、重量影響の補正を行う処
理フロー図であり、 No.１バンカの原料受入に伴う重量
影響係数Ａ_i1の補正を行う場合のフローを示している。

【００１８】ここで、 No.１バンカの原料受入前後の N
o.１〜３バンカの重量値と圧力値の変化は、図４に示す
ようになる。但し、この場合、 No.１〜３バンカを排圧
状態としておき、圧力値が変化しないようにしておく。
図２のフローについて説明する。測定開始の指令が与え
られると、まず、 No.１バンカから炉内に原料を装入
（205 ）して空にし、炉頂装入待ち（210 ）の状態とす
る。そして、 No.１〜３バンカを排圧（215 ）して大気
圧とする。この状態で原料設備から炉頂設備へ原料排出
が開始（220 ）されて原料が炉頂に到達（225 ）する。
この時点が、 No.１バンカの原料受入直前の状態であ
る。本発明では、この時点で、 No.１〜３バンカ重量読
み込み（230 ）を行い、読込値Ｗ_1b、Ｗ_2b、Ｗ_3bを得る
ことを特徴とする。

【００１９】そして、 No.１バンカの原料受入終了（23
5 ）後、再度 No.１〜３バンカ重量読み込み（240 ）を
行い、読込値Ｗ_1a、Ｗ_2a、Ｗ_3aを得る。次に、No.１〜
３バンカそれぞれについて重量変化率計算（245 ）を行
い、変化率ΔＷ₁〜ΔＷ₃を求め、それらの変化率から
重量影響係数を演算（250 ）してＡ_i1′をもとめ、係数
書き換え（255 ）処理で、そのＡ_i1′をＡ_i1に上書きし
て新しい係数とする。その後、 No.１〜３バンカを均圧
（260 ）し、炉頂装入待ち状態を解除（265 ）して一連
のフローを完了する。

【００２０】なお、ここでは説明を省略するが、同様の
処理を No.２〜３バンカに対しても行い、以上の一連の
処理によって、重量影響係数の更新が完了する。次に、
図３の圧力影響係数の補正について説明する。図３は、
No.１バンカの排圧前後の測定値に応じ、圧力影響係数
Ｂ_i1の補正を行うものである。ここで、No. １バンカの
排圧前後における No.１〜３バンカの重量値と圧力値の
変化は、図５に示すようになる。図５において、 No.２
〜３バンカはあらかじめ排圧しているため、その圧力値
は一定である。また、 No.１バンカの排圧が No.２〜３
バンカの重量測定値に与える影響は比較的小さいため、
図５に示すスケールではその変化が図示されない。

【００２１】図３のフローについて説明する。測定開始
の指令が与えられると、まず、 No.１バンカから炉内に
原料を装入（305 ）し、炉頂装入待ち（310 ）の状態と
する。そして、 No.２〜３バンカを排圧（315 ）し、大
気圧に等しくする。この状態で No.１〜３バンカの重量
読み込みと No.１バンカの圧力読込（320 ）を行い、読
込値Ｗ_1b、Ｗ_2b、Ｗ_3b、Ｐ_1bを得る。

【００２２】そして、 No.１バンカ排圧を開始（325 ）
し、 No.１バンカ排圧完了（330 ）時点で、再度 No.１
〜３バンカの重量読み込みと No.１バンカの圧力読込
（335）を行い、読込値Ｗ_1a、Ｗ_2a、Ｗ_3a、Ｐ_1aを得
る。次に、No.１〜３バンカ重量変化率計算（340 ）を
行い、変化率ΔＷ₁〜ΔＷ₃ とΔＰ₁を求め、それらの
変化率から影響係数を演算（345 ）してＢ_i1′を求め、
係数書き換え（350 ）処理で、そのＢ_i1′をＢ_i1に上書
きして新しい係数とする。

【００２３】その後、 No.１〜３バンカを均圧（355 ）
し、炉頂装入待ち状態を解除（360）して一連のフロー
を完了する。ここでは説明を省略するが、同様の処理を
No.２〜３バンカに対しても行うことで、圧力影響係数
の更新が完了する。なお、以上では、排圧前後での変化
率から圧力影響係数算出を実施したが、均圧前後での変
化率からも同様に圧力影響係数を算出することができ
る。

【００２４】

【実施例】並列バンカ型ベルレス高炉において適用され
る上記（２）式における影響係数の補正方法として、本
発明の補正方法を適用した。本発明では、本発明の補正
方法による自動補正が８週間に１度自動的に実施される
ように設定した。一方、本発明適用前の従来例では、初
期状態で影響係数を調整した後は、そのままの係数が継
続して使用され、休風時まで変更が実施されることはな
い。

【００２５】図６に、本発明適用前と、適用後の両方に
ついて、１週間当たりのシーケンス渋滞発生回数を時系
列的に示す。図６に示すように、本発明を適用する前は
シーケンス渋滞が頻繁に発生していたが、本発明の適用
によってシーケンス渋滞が大幅に減少している。なお、
本発明適用後も、時間の経過に伴いシーケンス渋滞がわ
ずかに発生するが、８週毎の自動調整が行われることに
よって、そのわずかの渋滞発生も解消されている。

【００２６】

【発明の効果】本発明によって、並列バンカの重量測定
の誤差を解消し、正確な重量測定が可能となり、オペレ
ータの手動介入操作を不要とするとともに、原料投入速
度制御を高精度に維持し、かつ、炉内原料分布を適正に
して安定操業を可能とすることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用するベルレス高炉の炉頂装入設備
の模式図である。

【図２】本発明において重量影響の補正を行う処理フロ
ー図である。

【図３】本発明において圧力影響の補正を行う処理フロ
ー図である。

【図４】並列バンカの各バンカ重量の変化を模式的に示
すグラフである。

【図５】並列バンカの各バンカ圧力と重量の変化を模式
的に示すグラフである。

【図６】本発明実施前後のシーケンス渋滞発生回数の推
移を示すグラフである。

【符号の説明】

１炉頂装入設備２原料設備３装入コンベア４上部シール弁５バンカ６バンカ圧力計７バンカ重量計（ロードセル）８排出ゲート９エキスパンション 10 下部シール弁 11 炉頂装入ホッパ 12 均圧／排圧配管 13 分配シュート 14 ベルレス高炉

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉頂装入設備として並列バンカを有する
ベルレス高炉において、いずれか一つのバンカと他のバ
ンカ間の重量影響係数を補正するベルレス高炉用並列バ
ンカの重量補正に適用する影響係数の補正方法であっ
て、バンカへの原料受け入れ前に、あらかじめ各バンカ
を排圧しておき、前記の一つのバンカへの原料受け入れ
の前後に、各バンカ重量を測定し、測定した各重量値か
ら、前記一つのバンカへの原料受け入れ前後の各バンカ
重量値の変化率を演算し、演算して求めたそれらの変化
率から、原料を受け入れた前記一つのバンカと他のバン
カとの重量影響係数を演算し、該重量影響係数を、それ
までの重量影響係数と置き換えることを特徴とするベル
レス高炉用並列バンカの測定重量補正に適用する影響係
数の補正方法。
【請求項２】炉頂装入設備として並列バンカを有する
ベルレス高炉において、いずれか一つのバンカと他のバ
ンカ間の圧力影響係数を補正するベルレス高炉用並列バ
ンカの測定重量補正に適用する影響係数の補正方法であ
って、バンカへの原料受け入れ前に、あらかじめ前記の
他のバンカを排圧／均圧しておき、前記一つのバンカの
排圧／均圧の前後に、当該一つのバンカのバンカ重量と
バンカ圧力とを測定し、更に、前記他のバンカのバンカ
重量を測定し、測定した各重量値と圧力値から、前記一
つのバンカの排圧／均圧前後の各バンカの重量値の変化
率と、前記一つのバンカの圧力値の変化率を演算し、演
算して求めたそれらの変化率から、排圧／均圧した前記
一つのバンカと前記他のバンカとの圧力影響係数を演算
し、該圧力影響係数を、それまでの圧力影響係数と置き
換えることを特徴とするベルレス高炉用並列バンカの測
定重量補正に適用する影響係数の補正方法。