JP2010007904A - 焼結機のパレット位置認識装置および漏風検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】焼結機上パレットの位置を、長期間に亘って安定的に、かつ精度よく認識するパレット位置認識装置、および、当該装置を具え、パレットに起因する漏風を精度よく検知することが可能な焼結機の漏風検知装置を提供する。
【解決手段】パレット１それぞれのサイドウォール８の外側に設置されたＲＦＩＤタグ１１と、一連のパレットＰに対向し、周回する各パレット１に設置されたＲＦＩＤタグ１１との間で電波を送受信することが可能なアンテナ１２と、アンテナ１２に接続されたＲＦＩＤタグ１１のリーダ／ライタ１３と、リーダ／ライタ１３から入力されるＲＦＩＤタグ１１の識別情報に基づき、パレット１の位置を検出して認識する信号処理部１４と具備するパレット位置認識装置３２、およびこのパレット位置認識装置３２を具備する焼結機の漏風検知装置３３。
【選択図】図３

Description

本発明は、焼結機の漏風防止方法に係わり、詳しくは、原料を載せて該原料の充填層を形成し、焼結機上をエンドレスに周回している各パレットの位置を正確に認識し、これに適切な漏風検知方法を組み合わせることにより、焼結機のパレットに起因する漏風を検知するのに用いて好適な技術である。

高炉鉄鋼業において、焼結機は、図９に示すように、焼結機５の長手方向に多数個のパレット１が連接して長手方向に移動可能な一連のパレットＰと、一連のパレットＰの下方に並列に固定して設けられた複数個のウインドボックス２からなる吸気手段とを具備する。各パレット１は、図１０に示した斜視図のように、底面にグレートバー７を並べ、グレートバー７を挟んで両側面に配置されるサイドウォール８の外側に車輪１０を備えている。図９（ｂ）に示すように、一連のパレットＰは先端と後端とが連接されており、エンドレスに焼結機５の筐体３１内を周回する構造になっている。なお、図９（ａ）は焼結機５の平面図、（ｂ）は側面図である。各ウインドボックス２は吸気管１７を介してブロア（図示省略）で吸気／排気して減圧される。そして、一連のパレットＰの周回中に、各パレット１に、原料供給ホッパー３からコークス粉を含む焼結原料が供給され、積載される。その焼結原料層の表面が点火炉４で着火され、同時にウインドボックス２を介して吸気される。こうして吸気されることにより、焼結原料層３０（図１１）の上側の表面から下方に燃焼帯を進行させ、焼結鉱を連続的に製造する。図１１ は、焼結機５の長手方向から見た、パレット１およびウインドボックス２、すなわち焼結機５の断面図を示している。一連のパレットＰは、焼結機５の筐体３１内の両側に固定して設けられた２本の軌条２６上を、各パレット１に備えられた車輪１０が転がることにより、焼結機５の長手方向に移動する。

ところで、この焼結機５は、焼結鉱を連続して生産できるという長所があるが、パレット１底面に装備されたグレートバー７の破損、隣り合うパレット１間のサイドウォール８の連接部の隙間、さらにパレットシールバー６（図１１参照）の磨耗などにより、密閉構造にするのが難しいという短所がある。つまり、そこには隙間が生じ、焼結原料層３０を経由しない、焼結に寄与しない無駄な空気（漏風）が大量にウインドボックス２内に流れ込むという問題がある。この漏風が多いと焼結鉱の製造にそれだけ無駄な動力が消費されることになり、経済的に大きな損失となる。

そのため、従来から、漏風を検知する方法として例えば特許文献１や特許文献２に開示されているように種々の方法が考えられてきたが、これらは、二つの漏風検知方法に分類される。一つは、ウインドボックスから排出された排ガス中の酸素濃度を測定する方法であり、もう一つは、排ガスの流量（流速）を測る方法である。しかし、焼結機の一連のパレットにおいてパレットに起因する漏風を検知するためには、パレットの位置を正確に把握し、適切な漏風検知方法と組み合わせなければ、一連のパレットの中から漏風しているパレットを特定することはできない。以下、漏風しているパレットを特定するために不可欠なパレットの位置を正確に認識する従来の方法について説明する。なお、本願において「パレットの位置を正確に認識する」とは、一連のパレットのうちの特定の１つのパレットを識別すること、および、例えば焼結機の長手方向において設定したある位置に対する当該パレットの位置を、高精度に測定することを意味する。

特許文献３には、焼結燃焼前線グレート到達位置検出方法の発明が開示されている。特許文献３に記載された焼結機のパレット位置認識方法は、マイクロスイッチ等を利用したパレットセンサを用いたパレット位置の認識方法である。焼結機のパレットが上側を通過する特定の位置にパレットセンサが配置されており、このパレットセンサ上を通過する各パレットの特定部位、例えば進行方向前端を検知する。最初に、パレットセンサ上にあるパレットの番号を記憶させ、次のパレットがパレットセンサにより検出されると、あらかじめ記憶させたパレット番号順リストのパレット番号を更新するとともにそのときの時刻を記憶する。これを繰り返し、通過時刻の差とパレット一個あたりの長さからパレットの移動速度を算出する。この移動速度をもとに、特定のパレット位置を、例えば点火炉からの距離として求めるものである。

特開昭６１−１９５９２９号公報 特開平１１−２６４０２７号公報 特開昭５９−１８５７３９号公報 クリモト技報ＮＯ．５６、１７−１８頁

しかしながら、特許文献３に記載の「焼結機のパレット位置認識方法」では、マイクロスイッチ等を利用したパレットセンサのため、一度何らかの理由によりパレット認識漏れや二重読み込みが生じると、パレット一台丸ごと分以上、認識する位置がずれてしまい、結果として漏風していないパレットを補修し、逆に補修しなければならないパレットをそのままオンラインに残すことになり、漏風が解消されないという問題が発生する。

実際、通常焼結機の一連のパレットは１００個以上のパレットで構成されており、それが約９０分周期で焼結機内を一周することから、パレットセンサは１日に少なくとも１６００回以上、パレットの通過を検知する必要がある。焼結機は、通常３０日間以上連続稼動するため、１か月ではその認識回数は５００００回にもおよび、機械的動作によりスイッチのＯＮ−ＯＦＦを繰り返すマイクロスイッチ等を用いたパレットセンサでは、耐久性の点から問題がある。又、焼結機周りの環境は、高温、多湿、高粉塵とセンサ環境上は極めて過酷なため、従来のようなパレットセンサを長期に亘って高感度で正常な状態に維持するのは容易ではない。

以上の従来の焼結機のパレット位置認識装置の問題点に鑑みて、本発明は、焼結機上をエンドレスに周回しているパレットの位置を、長期間に亘って安定的に、かつ精度よく認識することが可能な焼結機のパレット位置認識装置を提供することを第１の目的とし、当該パレット位置認識装置を具備し、パレットに起因する漏風を、長期間に亘って安定的に、かつ精度よく検知することが可能な焼結機の漏風検知装置を提供することを第２の目的とする。

本発明の要旨とするところは、以下に記載する如くである。

本発明の焼結機のパレット位置認識装置は、焼結原料を積載して移動可能な複数のパレットが移動方向に連接し、その先端部と後端部とが接続されたエンドレスの一連のパレットと、筐体に固定して前記一連のパレットの下に配設された複数のウインドボックスと、該複数のウインドボックスそれぞれの下端部に接続され前記ウインドボックス内のガスを排気するための吸気管とからなる焼結機の漏風検知装置において、焼結機内を周回する前記パレットそれぞれの焼結機長手方向の位置を検出する焼結機のパレット位置認識装置であって、前記パレットそれぞれのサイドウォールの外側に設置され、識別情報の書き込みおよび読み取りが可能なＲＦＩＤタグと、前記焼結機の筐体に固定され、前記一連のパレットに対向し、周回する各パレットに設置された前記ＲＦＩＤタグとの間で電波を所定の時間だけ送受信することが可能な位置に設置されたアンテナと、前記アンテナに接続され、前記各ＲＦＩＤタグの識別情報を含む信号の書き込みおよび読み取りが可能なＲＦＩＤタグのリーダ／ライタと、前記リーダ／ライタから入力されるＲＦＩＤタグの識別情報に基づいて、前記アンテナの位置を通過するパレットを識別し、該パレットの位置を検出して認識する信号処理部とを具備することを特徴とする。

又、本発明の焼結機のパレット位置認識装置は、前記ＲＦＩＤタグのリーダ／ライタは、前記ＲＦＩＤタグに前記識別情報を要求するプローブ信号をアンテナ経由で所定の時間周期で送信し、ＲＦＩＤタグから返信された受信波から識別情報を得て、該識別情報を前記信号処理部に識別信号として出力し、前記信号処理部は、該所定の時間周期で入力された識別信号に基づき、各パレットの番号および焼結機長手方向の位置を、予め設定された前記一連のパレットの配置状態の情報を用いて導出することを特徴とする。

さらに、本発明の焼結機のパレット位置認識装置は、各パレットの移動速度を検出する速度検出器を具備し、前記信号処理部は、前記速度検出器から入力されるパレットの移動速度、および前記一連のパレットの配置状態の情報に基づき、各パレットの番号および焼結機長手方向の位置を導出することを特徴とする。

本発明の焼結機の漏風検知装置は、上記の焼結機のパレット位置認識装置を具備する焼結機の漏風検知装置であって、前記ウインドボックスの焼結機長手方向と直交する向きに対向した壁の上部に、発光器と受光器とがそれぞれ前記パレットの幅方向に対向して配設されており、該発光器からレーザ光を出射し該受光器で受光して光路中の酸素濃度を測定する１又は複数のレーザ式酸素濃度計と、前記レーザ式酸素濃度計で測定したウインドボックス中の酸素濃度の値に基づき、前記一連のパレットそれぞれについて漏風の有無と大きさとを検知するデータ処理装置とを具備することを特徴とする。

以上に記載した本発明のパレット位置認識装置によれば、焼結機上をエンドレスに周回しているパレットの位置を、長期間に亘って安定的に、かつ精度よく認識することが可能となる。また、当該パレット位置認識装置を具備する焼結機の漏風検知装置によれば、パレットに起因する漏風を、長期間に亘って安定的に、かつ精度よく検知することが可能となる。

また、本発明のパレット位置測定装置を用いた漏風検知によれば、パレットの底面に装備されたグレートバーの破損などからの漏風、隣り合うパレット間のサイドウォールの連接部からの漏風、さらにパレットシールバーの磨耗による漏風を正確に検知することが可能となり、漏風しているパレットを確実に特定することができる。したがって、特定された漏風のあるパレットを交換および補修することにより、従来に比べ大幅に、かつ安定して漏風を低減することが可能となる。その結果、焼結主排風機の電力消費量の削減ばかりでなく、焼結パレットを介して正常に吸引する風量が増えることに起因し、焼結鉱の増産も可能となる。

本発明の焼結機のパレット位置測定装置および当該パレット位置測定装置を具備する焼結機の漏風検知装置の実施の形態を、以下に図を用いて詳細に説明する。なお、各図において同じ機能を有する部分等については同一の符号を付記して、図の記載を簡単・明瞭にして説明する。

＜第１の実施の形態＞
本発明の焼結機のパレット位置認識装置の実施の形態の概略構成を、図１、図２、および図３に示す。図１は、本発明にかかる位置認識装置が設けられた焼結機５を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。焼結機５は、図１に示すように、長手方向に多数個のパレット１が連結されて長手方向に移動可能な一連のパレットＰと、一連のパレットＰの下方に固定して設けられた複数個のウインドボックス２からなる吸気手段とを具備する。各パレット１は、図１０に示すように、底面にグレートバー７を並べ、グレートバー７を挟んで両側面に配置されるサイドウォール８の外側に、車輪１０を備えている。図１（ｂ）に示すように、一連のパレットＰは先端と後端とが連接されており、エンドレスに焼結機５の筐体３１内を周回する。各ウインドボックス２は、吸気管１７を介してブロア（図示省略）で吸気／排気して減圧される。一連のパレットＰの周回中に、各パレット１に、原料供給ホッパー３からコークス粉を含む焼結原料が供給され、積載される。その焼結原料層３０の表面が点火炉４で着火され、ウインドボックス２を介して吸気される。図２は、図１のＡ−Ａ線から見た断面図である。パレット１は、焼結機５の筐体３１内の両側に固定して設けられた２本の軌条２６上を、各パレット１に備えられた車輪１０が転がることにより移動する。

本発明では、図１、図２に示すように、焼結機５の全てのパレット１の側面部に、市販のＲＦＩＤタグ１１をそれぞれ１個ずつ装着する。ＲＦＩＤタグ１１の装着位置は、例えば、高さ方向についてはサイドウォール８よりも下側の台車９に、走行方向については焼結機５の長手方向に隣接する二つの車輪１０、１０の間の中央にするのが好ましい。本実施の形態において、ＲＦＩＤタグ１１は、パッシブタイプを用いると良い。その選択理由は、電源が不要のため電池交換の煩わしさが無いためである。そして、パッシブタイプのＲＦＩＤタグ１１としては、装着するパレット１が鋼製のためオンメタル状態で通信距離の長いＵＨＦ帯のＲＦＩＤタグ１１を用いると良い。各パレット１に装着されたＲＦＩＤタグ１１それぞれには、予め当該パレット番号等の識別情報を保持させておく。

なお、ＲＦＩＤとはＲａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎの略であり、内蔵メモリに記録したＩＤ情報を埋め込んだタグ（ＩＣチップからなるタグ）から、電波などを用いた近距離の無線通信によって所望の情報を送受信するものを言う。このＲＦＩＤタグに対して、無線通信によって外部の送受信装置を用いて、所望の情報をＲＦＩＤタグ内のメモリに読み書きをすることが可能である。

一方、図１、図２に示すように、ＲＦＩＤタグ１１との間で電波を送受信する情報読み書き用アンテナ１２を、パレット１の側面部に装着されたＲＦＩＤタグ１１に正対する向きに、情報読み書き用アンテナ（以下ではアンテナとも記す）１２の指向方向を向けて、焼結機５の筐体３１側に固定して設置する。パレット１に装着されているＲＦＩＤタグ１１がアンテナ１２のちょうど正面を通過するときのＲＦＩＤタグ１１とアンテナ１２の距離は、例えば約１ｍとする。図３に示したように、アンテナ１２は、信号線ＲＦ１８を介して、ＲＦＩＤタグ１１への情報の書込みおよび読み取りを実行するリーダ／ライタ１３を経由し信号処理部１４に接続されている。アンテナ１２の正面近くを、ＲＦＩＤタグ１１を設置したパレット１が通過する際に、リーダ／ライタ１３が読み取ったＲＦＩＤタグ１１の例えば番号の信号に基づいて、パレット１の番号を信号処理部１４が認識する。本実施の形態では、ＲＦＩＤタグ番号はパレット番号と同じになるようにＲＦＩＤタグ番号を決めて、両方の番号をつき合わせる手間を省くようにする。

図３に示すパレット位置認識装置３２の構成を詳細に説明する。本実施の形態においては、例えば１秒周期でリーダ／ライタ１３からＲＦＩＤタグ１１の上記の識別情報に基づく識別信号をリクエストするためのプローブ信号がアンテナ１２へ向けて出力され、アンテナ１２からプローブ信号の送信波を発信する。この送信波がＲＦＩＤタグ１１で受信された後、応答信号としてＲＦＩＤタグ１１から返ってくる送信波をアンテナ１２で受信する。そしてアンテナ１２からリーダ／ライタ１３へ受信信号が入力される。次にリーダ／ライタ１３から信号処理部１４のＲＦＩＤ入力部１９へ番号等の識別信号が出力される。信号処理部１４のＲＦＩＤ入力部１９は、識別信号に含まれる情報から、ＲＦＩＤタグ番号すなわちパレット番号を認識する。さらに、ＲＦＩＤ入力部１９は、当該パレット番号等の識別信号と入力された時刻とを紐つけて、内蔵するメモリに保存する。このとき、保存する各識別信号に、リーダ／ライタ１３から入力された信号の順番を付記すると、その後の信号処理において有用であり好ましい。なお、信号処理部１４は時計機能部を内蔵している（図示省略）。本実施の形態においては、焼結機５の操業状態におけるパレット１の移動速度（パレット速度）を２５００ｃｍ／分程度とする。また、このときのパレット１一台当たりの読み取り回数を１０〜１４回程度とする。この場合、送・受信周期（１秒）およびパレット速度から換算すると、ＲＦＩＤタグ１１がアンテナ１２の中心から左右（すなわち焼結機長手方向）約２０〜３０（２５００／（１０〜１４））ｃｍの移動範囲にあるＲＦＩＤタグ１１を読み取る。各パレット１の長手方向の長さが通常１．５ｍであることから、隣のパレット１に装着されたＲＦＩＤタグ１１を誤って読み取ることはないと判断される。なお、上記のリーダ／ライタ１３、ＲＦＩＤ入力部１９、および、以下で説明する信号処理部１４に含まれる各部が備える測定のための機能は、測定制御部２４による制御に基づいて実行される。

以上で説明したように、ＲＦＩＤタグ１１とアンテナ１２との間で信号を送受信する際に、隣接するＲＦＩＤタグ１１からの信号が重畳しないようにする必要がある。よって、隣接するＲＦＩＤタグ１１の間隔Ｌには、設置可能な最小値Ｌ０がある。この最小間隔Ｌ０は、アンテナ１２およびＲＦＩＤタグ１１の電波を送受信する指向性、および、アンテナ１２と移動するＲＦＩＤタグ１１との最短間隔によって決まる。そして、ＲＦＩＤタグ１１の間隔Ｌやアンテナ１２の一連のパレットＰとの間隔を、（間隔Ｌ＞最小間隔Ｌ０）となる範囲で適宜決めればよい。

本実施の形態においては、パレット１がアンテナ１２の前を通過するとき、設置されたＲＦＩＤタグ１１一つ当たりの読取回数は、前述の通り１０回以上としたことから、ＲＦＩＤタグ１１の識別信号を一度も読み取れずに読み飛ばすことはない。

さらに、本実施の形態においては、焼結機５の筐体３１に、パレット１の移動速度（パレット速度）を測定するために、例えばＰＬＧで構成した速度検出器１５を設置する（図３参照）。そして、例えばＰＬＧから出力されるパルス信号を、図３に示したように、信号処理部１４の速度信号入力部２０に入力する。ＲＦＩＤタグ１１の不良などの原因で、パレット番号を含む識別信号を読み飛ばすことがあったとき、速度検出器１５から出力されるパレット速度から算出されるタイミングでパレット番号の入力が無いことが検知され、さらに、当該ＲＦＩＤタグ１１の前後のＲＦＩＤタグ１１のパレット番号に基づき、読み飛ばした不良なＲＦＩＤタグ１１のパレット番号を特定することが可能となる。例えば、不良なＲＦＩＤタグ１１の後のパレット１に装着されているＲＦＩＤタグ１１の番号が読み取られれば、あらかじめパレット番号の配置順を信号処理部１４に記憶させておくことにより、ＲＦＩＤタグ１１一個を読み飛ばしたとしても、番号を補間することが可能である。本実施の形態においては、速度検出器１５を上記のように用いて、パレット速度を信号処理部１４に並行して取り込んでおり、パレット速度とＲＦＩＤタグ１１からの番号（すなわちパレット番号）を照らし合わせる機能を有する誤認識防止部２２を信号処理部１４内に備えて、読み飛ばし等のパレット番号の誤認識を防止している。

また、図３のパレット位置演算部２３において、あらかじめ記憶したパレット１の配置順およびパレット番号の配列順と一連のパレットＰの操業の初期状態である初期位置とを基に、速度検出器１５によるパレット速度に基づいて、各パレット１の焼結機５の長手方向における位置を認識する。例えば、一連のパレットＰが１００台のパレットで構成され、それぞれのパレット１に順に１番から１００番までの番号付けをしておく。そして、操業の初期状態として、ある時刻Ｔ０に１番パレットの前端が焼結機５の入り側（原料供給ホッパー３側）の基準位置にあるとする。以上の一連のパレットＰの配置状態の情報を基にして、ある時刻Ｔｍにおいてパレット１に装着しているＲＦＩＤタグ１１による位置認識を実施するのに際して、速度検出器１５による速度検出値Ｖｍと時間（Ｔｍ−Ｔ０）とから、当該パレットの焼結機５内での進行距離Ｌｍ（Ｌｍ＝Ｖｍ×（Ｔｍ−Ｔ０））が算出でき、進行距離Ｌｍと１番パレットと当該パレットとの距離とから、上記基準位置に対する当該パレット１の位置を導出することができる。当該算出した位置と、当該パレット１に装着されたＲＦＩＤタグ１１から入力される識別信号に基づき、以下で説明するような処理で導出されるパレット１の位置との導出値の差が１０ｃｍ以上ずれた場合には、本実施の形態では、ＲＦＩＤタグ１１からの識別信号に基づく位置の測定値を正として、パレット１の位置を補正する方式を採用する。なお、上記の基準位置の代わりに、アンテナ１２の焼結機５長手方向の設置位置の中心を基準位置としても良い。

上記した速度検出器１５によるパレット速度の検出値Ｖｍと時刻Ｔｍを用いて各パレット１の位置を認識する方法は、焼結機５の構造上の理由からスリップやガタなどを避けるのが難しいという測定精度上の問題を有することから、安定して精度のよいパレット位置認識方法としては好ましくない。例えば、誤差が蓄積して、パレット１一台分（１．５ｍ）ずれるようなことになれば、前述の特許文献１に記載の方法と同様の問題が発生することになる。そのために、ＲＦＩＤタグ１１から入力される識別信号に基づくパレット１の位置を推定する本発明のパレット位置認識方法を用いる。

本実施の形態のパレット位置認識装置において、各パレット１から、番号等からなる識別信号を得て、当該識別信号を基にして信号処理部１４で実行されるパレット位置認識処理のフローの一例を、図４に基づいて以下に説明する。

Ｓ１００：識別データ取得処理
まず、ＲＦＩＤ入力部１９の制御の下にリーダ／ライタ１３から出力される、識別信号をリクエストするプローブ信号に基づき、アンテナ１２からパレット１側面に向けて、一定周期ΔＴの送信（又は受信）時刻Ｔｍ（ｍ＝０、１、２、・・・）に、例えば１秒間隔でプローブ信号の送信波を送信する。次に、アンテナ１２から送信したプローブ信号の送信波に対する、ＲＦＩＤタグ１１からの応答としての受信波をアンテナ１２が一定周期ΔＴで受信し、リーダ／ライタ１３へ伝送する。リーダ／ライタ１３は受信波の信号から、パレット番号等の識別情報を含む応答信号を検出し、当該応答信号をＲＦＩＤ入力部１９に入力する。ただし、アンテナ１２に対向した位置に正常なＲＦＩＤタグ１１が無いときには、リーダ／ライタ１３から応答信号は出力されず、ＲＦＩＤ入力部１９に識別情報を含む応答信号は入力されない。このとき、ＲＦＩＤ入力部１９へは識別情報を含まないＮＵＬＬ信号が、一定周期ΔＴで入力される。ＲＦＩＤ入力部１９では、上記の入力された応答信号からパレット番号等の識別信号、又は、ＮＵＬＬ信号から非検知信号（例えば「ＮＵＬＬ」）を、上記の送信時刻信号Ｔｍと紐つけて識別データＤｍとして、順次内蔵するメモリに記録する。このとき、送信時刻信号Ｔｍと識別信号等の各組に連番Ｎを付すと良い。さらに、識別データＤｍを順次、誤認識防止部２２およびパレット位置演算部２３に入力する。なお、以上の処理は、測定制御部２４に内蔵する時計機能部から出力される時刻信号（タイミング信号）に同期して実行してもよい。

Ｓ１０１：パレット通過検出処理
ＲＦＩＤ入力部１９では、さらに、上記「ＮＵＬＬ」が所定の回数、例えば３回連続して入力されたときには、１台のパレット（設置されたＲＦＩＤタグ）が通過完了したとして、パレット通過信号Ｖｐｓを作成する。次に、ＲＦＩＤ入力部１９は、パレット通過信号Ｖｐｓを順次、誤認識防止部２２に入力する。また、パレット通過信号Ｖｐｓをパレット位置演算部２３にも入力してもよい。なお、以上の処理は、測定制御部２４に内蔵する時計機能部から出力される時刻信号（タイミング信号）に同期して実行してもよい。

Ｓ１０２：パレット位置演算処理
パレット位置演算部２３では、ＲＦＩＤ入力部１９から順次入力される連続した識別データＤｍに基づいて、１台のパレットのＲＦＩＤタグからの識別データＤｍを用いて、例えば、最初の受信時刻と最終の受信時刻とから二つの中間の時刻を求め、その時刻にＲＦＩＤタグ１１が装着されたパレット１のライン長手方向の中心がアンテナ１２の正面に位置していたと認識する。なお、当該処理に際して、パレット通過信号Ｖｐｓをトリガー信号等として用いてもよい。

Ｓ１０３：パレット位置誤差演算処理
一方、パレット位置演算部２３では、速度検出器１５による速度検出値Ｖｍを速度信号入力部２０に入力し、当該速度検出値Ｖｍと測定開始からの時間（Ｔｍ−Ｔ０）とから、１番パレット（一連のパレットの先頭）の焼結機内での進行距離Ｌｍ（Ｌｍ＝Ｖｍ×（Ｔｍ−Ｔ０））が算出でき、進行距離Ｌｍと１番パレットと各パレットとの距離とから、上記基準位置に対する各パレットの位置を算出する。このようにパレット速度から算出した、あるパレットについてそのパレット位置と、Ｓ１０２で認識したパレット位置との誤差を演算し、誤差が±Ｘｃｍ未満である場合には、パレット速度から算出したパレット位置を正として出力する。又、誤差が許容範囲±Ｘｃｍ以上である場合には、Ｓ１０２で認識したパレット位置を正として、パレット速度から算出した焼結機上にある現時点における各パレットの位置を、誤差分だけ補正する。本実施の形態では、例えばＸ＝１０ｃｍとしたが、所望の位置検出精度に基づき適宜設定する。

Ｓ１０４：パレット番号の誤認識処理
誤認識防止部では、速度検出器１５によるパレット速度の測定値に基づきＳ１０３で導出したパレット位置の測定値と、Ｓ１００で得られた識別データＤｍとを照らし合わせて、ＲＦＩＤタグとリーダ／ライタ１３との間の送受信エラー等による応答信号の読み飛ばし等による、パレット速度に基づくパレット番号の導出をするときの誤認識を防止する処理を実行する。なお、当該誤認識処理は、速度検出器１５によるパレット速度に基づくパレット番号の導出を主たる位置検出手段とするときに用いるとよい。ＲＦＩＤタグからの応答信号を主たる位置検出手段とするときには、必ずしも用いる必要はない。

Ｓ１０５：結果出力および記録処理
以上の各処理で得られた算出結果・導出結果は、出力部２５で作業者等に提示するためにコンピュータディスプレー等、又は記録装置へ出力する。

上述の処理によりパレット１の位置認識精度を向上させているが、ＲＦＩＤタグ１１の向きやアンテナ１２の向きおよび両者の高さ位置関係などにより、読み取り状況が微妙に変わることが、あらかじめ実施したオフライン試験により判明した。したがって、本発明を実施する際には、ＲＦＩＤタグ１１とアンテナ１２の据付に当たって、各装置の指向性・配置に細心の注意を払うとよい。

以上で説明したように、信号処理部１４は、ＲＦＩＤ入力部１９、速度信号入力部２０、パレット番号の誤認識防止部２２およびパレット位置演算部２３、測定制御部２４、および出力部２５で構成される（図３参照）。信号処理部１４は、コンピュータシステムで構成することができる。当該コンピュータシステムは、ＣＰＵ、メイン記憶装置、ＨＤＤ等の外部記憶装置、キーボードやマウス等の入力装置、およびコンピュータディスプレーで構成するとよい。また、Ｓ１００〜Ｓ１０５に記載したパレット位置を認識する一連の処理を当該コンピュータシステムに実行させるためのコンピュータプログラムを作成し、上記メイン記憶装置にロードして実行させることによって、本発明の焼結機のパレット位置認識装置を具現化することができる。

＜第２の実施の形態＞
本願の第２の発明である焼結機のパレットの漏風検知装置の実施の形態を、図５〜図８を用いて詳細に説明する。本実施の形態における漏風検知装置には、上記で例示した第１の発明のパレット位置認識装置が具備されている。なお、以下の説明の図面中においては、上記の図面と同一の機能を有す装置・部分の符号は同一の符号を付記して、図面の煩雑さを回避する。

図５は、本発明にかかる漏風検知装置が設けられた焼結機５を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。焼結機５は、図５に示すように、長手方向に多数個のパレット１が連結され、長手方向に移動可能な一連のパレットＰと、一連のパレットＰの下方に固定して設けられた複数個のウインドボックス２からなる吸気手段とを具備する。各パレット１は、図１０に示すように、底面にグレートバー７を並べ、グレートバー７を挟んで両側面に配置されるサイドウォール８の外側に、車輪１０を備えている。図５（ｂ）に示すように、一連のパレットＰは先端と後端とが連接されており、エンドレスに焼結機５の筐体３１内を周回する。各ウインドボックス２は、吸気管１７を介してブロア（図示省略）で減圧される。一連のパレットＰの周回中に、各パレット１に、原料供給ホッパー３からコークス粉を含む焼結原料が供給されて焼結原料層３０が形成される。その焼結原料層３０の表面が点火炉４で着火され、ウインドボックス２を介して吸気される。図６は、図５のＢ−Ｂ線から見た断面図である。また、図５のＡ−Ａ線から見た断面図は図２と同様である。このように、本実施の形態は、上記の第１の実施の形態で説明したパレット位置認識装置３２を具備している。また、パレット１は、焼結機５の筐体３１内の両側に固定して設けられた２本の軌条２６上を、各パレット１の側面に備えられた車輪１０が転がることにより移動する。本実施の形態についての以下の説明では、パレット位置認識装置３２に関する説明は上記第１の実施の形態と同じであるので、省略する。

本実施の形態では、図５、図６に示すように、焼結機５のライン長手方向（パレット１の移動方向）の、パレット１の直下に位置するウインドボックス２の側壁２ａの最上部に、パレット１の幅方向に対向して、ウインドボックス２内の酸素濃度の変動を検知するために、例えば非特許文献１（クリモト技報ＮＯ．５６、１７−１８頁）に記載されているようなレーザ式酸素濃度計１６の、レーザ光を発射する発光器１６ａとレーザ光を検知する受光器１６ｂとを設置する。ウインドボックス２の側壁２ａの上部に設置する理由は、パレット１からウインドボックス２に流入した漏風は、吸気管１７に向かって下方に引きこまれていくにつれて拡散していくので、酸素濃度の測定によってパレット１の漏風箇所を特定するためには、できるだけパレット１に近い方が好ましいためである。この際、パレット１の幅方向での漏風検知感度を揃えるため、発光器１６ａと受光器１６ｂを結ぶ方向に平行なレーザ光の光軸１６ｃが、地上に対し水平で且つパレット１の底面に平行になるようにすると良い。また、漏風しているパレット１の特定を容易とするため、光軸１６ｃが焼結機５のライン長手方向に対して直角になるように、発光器１６ａおよび受光器１６ｂを設置する。

図７は、本実施の形態の漏風検知装置３３の構成を示す。この漏風検知装置３３は、前述の図３で示したパレット位置認識装置３２を具備している。レーザ式酸素濃度計１６は、図７に示すように、酸素濃度信号入力部２１を介して測定制御部２４に接続され、測定制御部２４による制御に基づいて、酸素濃度の測定が実行される。さらに、レーザ式酸素濃度計１６は、酸素濃度の測定値に基づいて、それぞれのパレットについて漏風の有無と大きさとを検知するデータ処理装置４１が接続されている。データ処理装置４１は、例えばパーソナルコンピュータ等からなる。

本実施の形態では、図６、図８（部分拡大図）に示すように、パレット１の車輪１０が転がる両側の軌条２６の架台２６ａと、ウインドボックス２の側壁２ａの対向位置に、それぞれ貫通穴を設け、貫通穴それぞれにパージ管２７を通し、一方のパージ管２７の端部に発光器１６ａ、他方のパージ管２７の端部に受光器１６ｂを、それぞれフランジ２８を介して接続する。発光器１６ａの出射口と受光器１６ｂの受光口には、それぞれの光路に、保護用のシールガラス窓２９が設けられている。シールガラス窓２９の汚れ防止や、排ガス中の粉塵などによるパージ管２７の詰まり防止を目的として、パージ管２７内には、発光器１６ａと受光器１６ｂのシールガラス窓２９からウインドボックス２内部に向けて、パージガスとして窒素ガスの吹き込みを行う。ただし、窒素ガスの吹き込み流量は、吹き込まれた窒素ガスにより排ガスの組成が大きく影響されない程度とする。なお、パージガスは、窒素ガス以外の、酸素濃度測定を妨げない気体であっても良い。

漏風が無い正常時における、焼結機５の各ウインドボックス２内の排ガス中酸素濃度は、図５に示す焼結機５長手方向の焼結原料の供給側（給鉱側：パレット移動の上手側給鉱側）では１７〜２０％近くあり、長手方向の中間部になるにつれて１０％以下にまで徐々に減少し、排鉱側（パレット移動の下手側側）では再度上昇し、２１％近くになる。これは、給鉱側ではまだ焼成反応が燃焼原料層３０の表面付近（上側）のみのため、未反応の酸素がそのままウインドボックス２に到達するためであり、中間部分では焼成反応が本格化し、未反応の酸素が減少し、排鉱側では焼成反応そのものが終了するため酸素濃度が再び上昇するものと考えられる。

したがって、漏風は空気であり酸素濃度が２１％であることから、パレット１の劣化等による漏風が無い正常状態と、漏風がある異常状態との差が出やすい位置、すなわち、酸素濃度が低位で安定している焼結機５長手方向の中間部分に、レーザ式酸素濃度計１６を設置するのが好ましい。ただし、設置スペース上、どうしても中間部に設置が不可能な場合には、酸素濃度が高位でも極力安定している箇所を選んで設置すれば、漏風を検知することが可能である。

さらに、ウインドボックス２の周辺温度は排鉱側に近いほど上昇するため、レーザ式酸素濃度計１６の発光器１６ａと受光器１６ｂの耐熱性およびメンテナンス性から、中間部のなかでも給鉱側に近い方に設置するのが良い。また、ウインドボックス２内の排ガス中の粉塵も給鉱側の方が少なく、粉塵によるレーザ光の減衰による影響やパージ管２７の詰まりも少なく有利である。

一例として、上記の実施形態において、全２６個のウインドボックス２中、給鉱側から７番目のウインドボックス２にレーザ式酸素濃度計１６を設置した。この設置位置での通常操業状態における酸素濃度は７％前後であるが、漏風のあるパレット１通過時には、この値が８〜９％に上昇した。したがって、この場合、酸素濃度が８％以上で警報を出力するようにし、操業オペレータへ漏風を通知する。

ここで用いたレーザ式酸素濃度計１６のレーザ光の径は約２０ｍｍΦと十分小さく、かつ３秒程度の応答性を有する。焼結機５にパレット１それぞれのライン長手方向の位置測定装置を取り付けてパレット１それぞれの位置を測定し、レーザ式酸素濃度計１６で得た酸素濃度測定値を用いることにより、一連のパレットＰのうちの漏風しているパレット１の特定のみならず、特定したパレット１内の進行方向の漏風位置まで特定できる。その際には、パレット位置のデータ、および酸素濃度データを、パーソナルコンピュータ等を用いて構成するデータ処理装置４１に、Ｉ／Ｏボードを介して取り込んで、酸素濃度の異常から漏風を検知し、漏風が発生しているパレット名とともに、コンピュータディスプレー上に表示するようにしても良い。

なお、上記では、レーザ式酸素濃度計１台を用いた構成を説明したが、複数台を用いて漏風検出装置を構成してもよいことは明らかである。

以上で説明したように、本発明の第２の実施の形態である焼結機のパレット漏風検知装置３３によれば、レーザ式酸素濃度計１６を用いて高感度にウインドボックス内の酸素濃度を測定して、レーザ式酸素濃度計１６の発光器１６ａと受光器１６ｂの設置位置を通過するパレットにおける漏風を、高感度に検知することが可能である。さらに、第１の実施の形態で説明したパレット位置認識装置３２を具備しているので、レーザ式酸素濃度計１６の発光器１６ａと受光器１６ｂの設置位置を通過するパレットの番号等を特定し、さらに当該パレット内の焼結機長手方向の漏風位置までも高精度に特定することができる。

さらに、第１の実施の形態および第２の実施の形態では、使用したＲＦＩＤタグ１１はタグへの情報書き込みも可能なことから、アンテナ１２の前をＲＦＩＤタグ１１が通過する度に、ＲＦＩＤタグ１１の番号と共にＲＦＩＤタグ１１に書き込んである稼動回数ｎを読み込み、一回カウントアップした回数ｎ＋１をＲＦＩＤタグ１１に、例えば信号処理部１４で制御して書き込むようにする。これにより焼結機５のオンライン上での各パレット１の稼動回数が分かることからパレット１の保全順番を決定する有効な手段となる。加えて、信号処理部１４に焼結機の操業を管理する上位のコンピュータとネットワークを介して接続したり、信号処理部１４に作業者用の入出力部を設けて、修理履歴などの保全情報も書き込み可能として、操業管理・トラブル予防・装置保全のツールとして用いることも可能となる。

なお、第２の実施の形態で説明した焼結機のパレット漏風検知装置３３は、漏風の検知装置として、ウインドボックス２内の酸素濃度をレーザ式酸素濃度計で測定する方式を用いているが、代わりにその他の公知の漏風検知方式を採用して構成することも可能であることは明らかである。

以上では、鉄鋼業の上工程である高炉製鉄における焼結鉱を製造する焼結プロセスにおけるパレットに起因する漏風を検知する例として、本発明のパレット位置認識装置、および当該装置を用いた漏風検知装置を詳細に説明したが、本発明のパレット位置認識装置および漏風検知装置は、鉄鋼業の他プロセスや、他産業の同様なプロセス等において、移動する装置の位置検出や装置の気体流入等の検出にも適用可能であることは明らかである。

本発明のパレット位置認識装置を設けた焼結機を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 図１のＡ−Ａ線から見た断面図である。 本発明のパレット位置認識装置のシステム構成概略を示すブロック図である。 本発明のパレット位置認識装置の測定処理フローチャートである。 本発明のパレット位置認識装置および漏風検知装置を設けた焼結機を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 図５のＢ−Ｂ線から見た断面図である。 本発明の漏風検知装置のシステム構成概略を示すブロック図である。 図６のレーザ式酸素濃度計部分の拡大図である。 従来の焼結機を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 パレットの斜視図である。 図９のＣ−Ｃ線から見た断面図である。

符号の説明

１ パレット
２ ウインドボックス
２ａ 側壁
３ 原料供給ホッパー
４ 点火炉
５ 焼結機
６ パレットシールバー
７ グレートバー
８ サイドウォール
９ 台車
１０ 車輪
１１ ＲＦＩＤタグ
１２ アンテナ
１３ リーダ／ライタ
１４ 信号処理部
１５ 速度検出器
１６ レーザ式酸素濃度計
１６ａ 発光器
１６ｂ 受光器
１６ｃ 光軸
１７ 吸気管
１８ 信号線ＲＦ
１９ ＲＦＩＤ入力部
２０ 速度信号入力部
２１ 酸素濃度信号入力部
２２ 誤認識防止部
２３ パレット位置演算部
２４ 測定制御部
２５ 出力部
２６ 軌条
２７ パージ管
２８ フランジ
２９ シールガラス窓
３０ 焼結原料層
３１ 筐体
３２ パレット位置認識装置
３３ 漏風検知装置
４１ データ処理装置

Claims (4)

1. 焼結原料を積載して移動可能な複数のパレットが移動方向に連接し、その先端部と後端部とが接続されたエンドレスの一連のパレットと、筐体に固定して前記一連のパレットの下に配設された複数のウインドボックスと、該複数のウインドボックスそれぞれの下端部に接続され前記ウインドボックス内のガスを排気するための吸気管とからなる焼結機の漏風検知装置において、焼結機内を周回する前記パレットそれぞれの焼結機長手方向の位置を検出する焼結機のパレット位置認識装置であって、
   前記パレットそれぞれのサイドウォールの外側に設置され、識別情報の書き込みおよび読み取りが可能なＲＦＩＤタグと、
   前記焼結機の筐体に固定され、前記一連のパレットに対向し、周回する各パレットに設置された前記ＲＦＩＤタグとの間で電波を所定の時間だけ送受信することが可能な位置に設置されたアンテナと、
   前記アンテナに接続され、前記各ＲＦＩＤタグの識別情報を含む信号の書き込みおよび読み取りが可能なＲＦＩＤタグのリーダ／ライタと、
   前記リーダ／ライタから入力されるＲＦＩＤタグの識別情報に基づいて、前記アンテナの位置を通過するパレットを識別し、該パレットの位置を検出して認識する信号処理部とを具備することを特徴とする焼結機のパレット位置認識装置。
2. 前記ＲＦＩＤタグのリーダ／ライタは、前記ＲＦＩＤタグに前記識別情報を要求するプローブ信号をアンテナ経由で所定の時間周期で送信し、ＲＦＩＤタグから返信された受信波から識別情報を得て、該識別情報を前記信号処理部に識別信号として出力し、
   前記信号処理部は、該所定の時間周期で入力された識別信号に基づき、各パレットの番号および焼結機長手方向の位置を、予め設定された前記一連のパレットの配置状態の情報を用いて導出することを特徴とする請求項１に記載の焼結機のパレット位置認識装置。
3. 請求項２に記載の焼結機のパレット位置認識装置において、
   さらに、各パレットの移動速度を検出する速度検出器を具備し、
   前記信号処理部は、前記速度検出器から入力されるパレットの移動速度、および前記一連のパレットの配置状態の情報に基づき、各パレットの番号および焼結機長手方向の位置を導出することを特徴とする焼結機のパレット位置認識装置。
4. 請求項１乃至請求項３のうちのいずれか１項に記載の焼結機のパレット位置認識装置を具備する焼結機の漏風検知装置であって、
   前記ウインドボックスの焼結機長手方向と直交する向きに対向した壁の上部に、発光器と受光器とがそれぞれ前記パレットの幅方向に対向して配設されており、該発光器からレーザ光を出射し該受光器で受光して光路中の酸素濃度を測定する１又は複数のレーザ式酸素濃度計と、
   前記レーザ式酸素濃度計で測定したウインドボックス中の酸素濃度の値に基づき、前記一連のパレットそれぞれについて漏風の有無と大きさとを検知するデータ処理装置とを具備することを特徴とする焼結機の漏風検知装置。

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