JP2012072432A - 焼結機の焼成状態の測定方法および焼結鉱の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 焼結機の幅方向の焼成状態をパレットが排鉱部に到達するよりも前に精度良く把握し、焼結機の操業を監視できるようにする。
【解決手段】 焼結機１００のパレット１１０上の焼結層内の複数の高さ位置の温度を、前記パレット１１０上に配設したパレット温度計１５０で時間的に連続して測定する温度取得工程と、前記取得された複数の高さ位置の温度データから最高温度到達時間を測定する到達時間算出工程と、前記複数の高さ位置および各高さ位置の最高温度到達時間の測定値ｔ１、ｔ２に基づき、焼結完了点ＢＴＰまたは赤熱帯終点位置の到達する時間であるＢＴＰ到達時間ｔ３を演算により推定するＢＴＰ推定工程と、を具備する焼結機の焼成状態の測定方法を提供する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、鉄鋼業における高炉による銑鉄の製造に際して使用される焼結鉱の製造工程における操業監視方法に関し、特に、ドワイトロイド式焼結機（ＤＬ式焼結機）において焼結鉱を製造する際、その焼結機内における焼結鉱の焼成状態を監視する方法に関する。

高炉に供給する焼結鉱を生産する焼結機では、銑鉄の主原料である微粉鉄鉱石を燃料となるコークス等とともに焼き固め、その粒度・力学的強度（機械強度）・化学成分を調整して焼結鉱を製造する。図１に示したような焼結機による焼結鉱の生産方法の概要を説明すると、まず、焼結機１００の上側において、微粉鉄鉱石を主原料とする焼結原料を、原料給鉱ホッパ１２０から、無端帯状に連結され移動する複数のパレット１１０上へ、移動方向上流側で給鉱し、給鉱された焼結原料の上部を、点火炉によって着火する。そして、複数のパレット１１０それぞれの下方に配置された複数のウインドボックス（風箱）１４０を介して、焼結原料が積載されたパレット１１０を下方から吸気する。これにより、複数のパレット１１０に積載された焼結原料は、焼結機１００の機長方向に搬送されながら、上方から下方に向けて焼結反応を起こす。そして、焼結原料の焼成が完了すると、焼結鉱が各パレット１１０から順次排鉱される。排鉱されて空になったパレットは、焼結機１００の下側を通って給鉱位置にもどって周回する。

このような焼結機による操業には、以下の（１）〜（３）の事項が求められる。
（１）複数の種類・銘柄の微粉鉄鉱石の配合割合等の原料条件や操業条件の変動を極力少なくする。
（２）原料条件や操業条件の変動に対し、系全体をうまく制御することで、高炉で還元・溶融するための一定の粒度と強度をもつ焼結鉱を連続的に安定して生産する。
（３）鉄鋼需給の変動や製鉄所の方針等、種々の制約条件のもとで、コストの低減・歩留まりの向上等の操業目標値を最大にするように操業する。

また、生産物としての焼結鉱の品質指標には、冷間強度指数（ＳＩ：Shutter Index）、還元粉化性指数（ＲＤＩ：Reduction Disintegration Index）、被還元性指数（ＲＩ：Reducibility Index）があり、焼結鉱には、以下の（１）〜（３）を満足するような品質が求められる。
（１）製造後の搬送時や高炉装入時に粉化しないよう十分に大きい冷間強度（力学的強度）を焼結鉱が有すること。
（２）高炉内での通気性を確保するため、著しい還元粉化を起こさないような十分に小さい還元粉化性指数を焼結鉱が有すること。
（３）高炉装入物として良好な被還元性を保証できるような十分に大きい被還元性指数を焼結鉱が有すること。

焼結機内において、パレット上の微粉鉄鉱石がコークスの燃焼によって適切に溶融・塊成化しているか否かの監視指標として、（焼結層底面における）赤熱帯終点位置を焼結完了点（ＢＴＰ: Burn Through Point）と定義している。一般的に、このＢＴＰが焼結機のどこに位置されているかに基づいて操業管理する。前述したような焼結鉱の品質を満足し、且つ高生産性（高焼結鉱生産量［ton/h］）を実現することを操業目標として、基本的にはＢＴＰがなるべく焼結機の排鉱部側に安定的に存在する範囲でパレット速度を最大化するような操業を行う。
そのために、従来は、ウインドボックスにおける排ガス温度が機長方向で最高となる点がＢＴＰと対応するという仮定にもと、この排ガス温度の変化から、ＢＴＰを予測することが行われている。

また、焼結機の幅方向すなわちパレットの幅方向で焼結原料の焼成状態は一定ではなくバラツキが生じる。この焼結機の幅方向の焼成状態のバラツキを無くすことが焼結鉱の生産効率の向上および品質の安定につながるため、焼結機を操業する上で、焼結機の幅方向の焼成状態のバラツキを正確に把握することは重要視されている。

例えば特許文献１にはウインドボックス内でその幅方向に複数の温度計を設置して測定した排ガス温度、および排鉱部に赤外線温度計を設置することによって測定した焼結層断面の温度分布から、焼結機の幅方向の焼成状態のバラツキを把握し、焼結機の幅方向の焼成状態を均一化するための制御を行う焼結機の操業方法が開示されている。

また、特許文献２にはウインドボックスの下部に設置された熱電対で排ガス温度を測定して、給鉱部で焼結パレットへ給鉱する分割ゲートを制御する技術が開示されている。

特開平７−１８０９７２号公報 特開２００６−２０６９７２号公報

しかしながら、特許文献１、２の排ガス温度から焼成状態を推定する方法では、焼結機のパレット上で高さ方向に積み重なっている焼結完了後の焼結鉱、焼結反応により赤熱している鉱石、および未焼結の原料を通過した空気の温度を計るため、焼結層の高さ方向の温度情報が平均化され、焼成状態を正確に把握することができないという問題があった。また、ウインドボックスは焼結機の機長方向に５メートル程度の長さがあるため、焼結機の機長方向での測定の位置分解能が低くなるという問題がある。
また、特許文献１の排鉱部における焼結層断面の温度分布から焼成状態を推定する方法では、パレットが排鉱部に到達するまでは焼結層断面の温度分布を測定することができず、焼成状態を制御するためのアクションが遅れてしまうという問題があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、焼結機内における焼結鉱の温度分布に基づいて焼結機の幅方向の焼成状態を従来よりも精度良く推定し、焼結機の操業状態である焼結状態を測定できるようにすることを第１の目的とする。また、この焼結状態の測定値に基づき従来よりも生産性が高い焼結鉱の製造方法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の如くである。
（１）焼結機のパレット上の焼結層内の複数の高さ位置の温度を、前記パレット上に配設したパレット温度計で時間的に連続して測定して、前記複数の高さ位置の温度データを取得する温度取得工程と、前記取得された複数の高さ位置の温度データそれぞれが最高温度に到達する時間である最高温度到達時間を測定する到達時間算出工程と、前記複数の高さ位置および各高さ位置の最高温度到達時間の測定値に基づき、前記パレット上の焼結層の底面における赤熱帯終点位置である焼結完了点ＢＴＰまたは赤熱帯終点位置に到達する時間であるＢＴＰ到達時間を演算により推定するＢＴＰ推定工程と、を具備することを特徴とする焼結機の焼成状態の測定方法。
（２）前記ＢＴＰ推定工程は、前記複数の高さ位置および各高さ位置の最高温度到達時間の測定値に基づき、高さ位置と最高温度到達時間との関係を表す直線又は曲線を求め、その直線又は曲線から、前記パレット上の焼結層の底面の高さ位置での最高温度到達時間を推定して前記焼結完了点ＢＴＰまたは赤熱帯終点位置の到達する時間であるＢＴＰ到達時間を導出することを特徴とする請求項１に記載の焼結機の焼成状態の測定方法。
（３）前記温度取得工程では、前記パレットの幅方向の複数の位置それぞれに配設した前記パレット温度計で、前記パレットの幅方向の複数の位置で複数の高さ位置の温度を測定し、
前記ＢＴＰ推定工程では、前記パレットの幅方向の複数の位置での前記焼結完了点ＢＴＰまたは赤熱帯終点位置に到達する時間であるＢＴＰ到達時間を導出することを特徴とする（１）または（２）に記載の焼結機の焼成状態の測定方法。
（４）焼結機で焼結原料を燃焼させて焼結鉱を製造する焼結機の製造方法であって、（１）〜（３）のいずれかに記載の焼結機の焼成状態の測定方法で得られる前記最高温度到達時間と、前記ＢＴＰ到達時間の推定値と、前記焼結機の給鉱部端から排鉱部端までの距離とを用いて、前記パレットの進行速度を設定して焼結機を制御することにより焼結鉱を製造することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
（５）焼結機で焼結原料を燃焼させて焼結鉱を製造する焼結機の製造方法であって、（３）に記載の焼結機の焼成状態の測定方法で得られる前記パレットの幅方向の複数の位置でのＢＴＰの推定値と、前記焼結機の操業上設定しているＢＴＰ目標値との差分を用いて、フィードバックコントローラにより、前記パレットに焼結原料を給鉱する原料給鉱ホッパの幅方向に設置された分割ゲートの個々の開度を設定して焼結機を制御することにより焼結鉱を製造することを特徴とする焼結鉱の製造方法。

本発明によれば、焼結機内の焼結鉱の温度分布を直接測定した結果を用いてＢＴＰを推定するため、排ガス温度からＢＴＰを推定するよりも精度良くＢＴＰを推定することが可能となる。また、パレットが焼結機の排鉱部に到達する前に焼結機の幅方向の焼成のバラツキを把握することができるため、焼結鉱の焼成状態の幅方向のバラツキを低減するためのアクションや、焼結鉱の生産効率を最適にするためのアクションを従来よりも早く行うことができる。

本発明の実施形態を示し、焼結機の概略構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態を示し、パレット温度計が設置されたパレットの概略構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態を示し、パレット温度計の概略構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態を示し、パレット温度計で測定した焼結層内の温度の時間変化（ヒートパターン）の一例を示す図である。 本発明の実施形態を示し、最高温度となった高さ位置と所要時間との関係を示すグラフの一例を示す図である。 本発明の実施形態を示し、パレット温度計の測定値に基づいてＢＴＰを推定する手順の一例を示す図である。 本発明の実施形態を示し、焼結機幅方向のＢＴＰのバラツキの推定結果の一例を示す図である。 本発明の実施形態を示し、焼結機幅方向のＢＴＰを均一にするための原料装入量の制御ブロック線図である。

本発明の焼結機の焼成状態の測定方法および焼結鉱の製造方法を実施するための形態を図面を用いて詳細に説明する。
＜焼結機＞
まず、本発明を適用する、ドワイトロイド式焼結機の一例の概略構成について説明する。
図１は、焼結機の概略構成の一例を示す図であって、焼結機１００をその側方（機長方向に直交する方向）から見た図である。また、図１では、必要な部分のみを簡略化して示している。
図１において、焼結機１００は、複数のパレット１１０からなるパレット群と、原料給鉱ホッパ１２０と、点火炉１３０と、ウインドボックス１４０とを備えて構成される。

パレット群は、焼結原料を積載して搬送する複数のパレット１１０を焼結機１００の長手方向（機長方向：ｙ軸方向）に移動可能に連結して構成される。図１に示すように、各パレット１１０は、先端と後端とが連接されて全体として無端帯状になっており、駆動ローラ１０２ａ、１０２ｂの回転にしたがって焼結機１００内をエンドレスに周回する。図１では、駆動ローラ１０２ａ、１０２ｂが時計回りに回転することによって、パレット群は時計回りに周回している。駆動ローラは焼結機のパレット進行速度の制御装置（図示せず）によって、所定の回転速度に制御される。パレット群を構成するパレット１１０のうち少なくとも１つのパレット１１０に、パレット１１０上に積載された焼結原料の温度を測定するパレット温度計１５０（図２を参照）が設けられる。

原料給鉱ホッパ１２０は、焼結鉱の原料となる焼結原料を供給する。原料給鉱ホッパ１２０は、焼結機の上側において、点火炉１３０の位置を基準としてパレット群の周回方向の上流側に設けられている。原料給鉱ホッパ１２０から供給された焼結原料（燃料を含む）は、原料給鉱ホッパ１２０の下方を通過するパレット１１０の収容空間に所定の量を収容されて焼結層（焼結原料層）となり、パレット群の進行方向へ搬送される。
点火炉１３０は、パレット１１０上に積載された焼結層に上側から着火する点火装置である。点火炉１３０と対向するパレット１１０上に積載された焼結原料に着火して、焼結原料の焼結過程を開始させる。

ウインドボックス１４０は、焼結原料が積載されたパレット１１０を下方から吸気するための減圧空間を構成する。ウインドボックス１４０は、パレット１１０の下方に設けられた空間であり、ウインドボックス１４０の上部は、パレット１１０の底面下部と連通し、ウインドボックス１４０の下部は、吸気管１４５に連通している。ウインドボックス１４０は、吸気管１４５を介してブロア（図示せず）と接続されており、ブロアによって吸気／排気されることでウインドボックス１４０の内部空間が減圧される。

パレット群の周回中、まず、各パレット１１０に原料給鉱ホッパ１２０から焼結原料が供給され、焼結原料の搬送が開始される。次いで、パレット１１０の積載する焼結原料の上部が点火炉１３０により着火されると共に、ウインドボックス１４０及び吸気管１４５を介してブロアにより吸気される。これにより、パレット群が移動する間に焼結層の上側表面から下方に燃焼帯を進行させ、焼結鉱を連続的に生産する。生産された焼結鉱は、排鉱部にパレット１１０が到達すると、パレット１１０上から排出される。そして、焼結鉱が排出されたパレット１１０は、原料給鉱ホッパ１２０まで周回して搬送される。

＜パレットの構成＞
次に、パレット温度計が設置されたパレットの構成の概略について説明する。
図２は、パレット温度計が設置されたパレットの概略構成の一例を示す図である。
図２において、パレット温度計１５０を備えるパレット１１０は、複数のグレートバー１１２と、サイドウォール１１４と、車輪１１６と、パレット温度計１５０とを備えて構成される。

グレートバー１１２は、パレット１１０の底面部を構成する部材である。隣接するグレートバー１１２の間には焼結原料が落下しない程度の空隙がある。複数のグレートバー１１２のうち、１又は２以上のグレートバー１１２の代わりにパレット温度計１５０が配置される。
サイドウォール１１４は、複数のグレートバー１１２によって構成された底面部の、ｘ軸方向における両側に設けられた壁板である。サイドウォール１１４は、パレット１１０上に積載された焼結原料や生成された焼結鉱がパレット１１０の進行方向に対して側方向（ｘ軸方向）に落下するのを防止する。

車輪１１６は、パレット１１０を焼結機１００の長手方向（ｙ軸方向）に移動させるための部材である。図２に示す例では、車輪１１６は、１つのパレット１１０に対して各サイドウォール１１４の外側面にそれぞれ２つずつ設けられる。
パレット温度計１５０は、パレット１１０に積載された焼結層内の温度を測定する装置である。パレット温度計１５０は、前述したように、パレット１１０の底面部を構成するために配列されたグレートバー１１２と共に配列されている。図２に示す例では、ｙ軸正方向側のグレートバー列のパレット幅方向（ｘ軸方向）中央付近にパレット温度計１５０を設けるようにしている。尚、図２では、パレット温度計１５０を１つのみ設けた場合を例に挙げて示しているが、１つのパレット１１０に、２以上のパレット温度計１５０を、間隔をおいて設けてもよい。また、パレット温度計１５０は、全てのパレット１１０に設けても、一部のパレット１１０に設けてもよい。なお、パレット温度計１５０の設置位置は、パレット幅方向（ｘ軸方向）の中心付近のほか、焼結層内の温度が測定可能な位置であれば良いことは明らかである。

＜パレット温度計の構成＞
図３は、パレット温度計１５０の概略構成の一例を示す図である。具体的に図３は、パレット温度計１５０をｙ軸方向及びｚ軸方向の双方に平行な切断面で切ったときの断面図である。
パレット温度計１５０は、温度測定部１７０ａ、１７０ｂを保持する筐体（スタンド）１６０と、パレット１１０上に積載された焼結層内の温度を測定する温度測定部１７０ａ、１７０ｂとを備えて構成される。

筐体１６０は、グレートバー１１２の基台部と共にパレット１１０の底面を構成する基台部１６１と、基台部１６１からパレット１１０の収容空間に向かってｚ軸正方向に突出する突出部１６２と、グレートバー１１２と共に筐体１６０をパレット１１０の底面部に配列するための脚部１６３ａ、１６３ｂとを備えて構成される。筐体１６０は、焼結操業時の高温環境下においても十分な剛性を有する例えば鋳鉄系の耐熱鋳物であって、各部が一体に形成してもよい。
突出部１６２の内部には、温度測定部１７０ａ、１７０ｂが挿通される空間が形成される。すなわち、突出部１６２の内部には、温度測定部１７０ａ、１７０ｂが挿入される水平孔１６４ａ、１６４ｂと、水平孔１６４ａ、１６４ｂと突出部１６２の底面とを連結する垂直孔１６５とが形成される。

水平孔１６４ａ、１６４ｂに挿入された温度測定部１７０ａ、１７０ｂの先端部は、パレット１１０の進行方向に向かって筐体１６０から突出している。水平孔１６４ａ、１６４ｂに設けられた温度測定部１７０ａ、１７０ｂによって、パレット１１０に積載された焼結層内の温度を測定することができる。尚、ここでは、パレット１１０の収納空間の底面（グレートバー１１２の上面）１１３からｚ軸正方向に向かってｚ１[ｍ]およびｚ２[ｍ]の位置に、水平孔１６４ａ、１６４ｂ（温度測定部１７０ａ、１７０ｂ）を設けるようにした場合を例に挙げて示しているが、温度測定部の数は必ずしも２点である必要は無く、高さ方向の任意の位置に任意の数の温度測定部を設けて焼結層内の温度を測定しても構わない。

温度測定部１７０ａ、１７０ｂは、焼結層内の温度を測定する測温体と、測温体を包囲する保護管とを備える。測温体は、例えばシース熱電対である。測温体の後端側には、測定結果を出力するためのリード線１７８が連結されている。保護管は、測温体の損傷を防止するためのものであり、焼結原料および焼結鉱との接触及び衝突がある環境下で、望ましくは１ヶ月程度以上の長期の連続使用に耐え得る高温耐摩耗性のある材質から形成され、例えば鉄系合金を用いて形成される。また、保護管の厚みは、測温体の感温部のある先端部分が、他の部分よりも薄くなっている。保護管による測温体の感度への影響を低減するためである。

水平孔１６４ａ、１６４ｂの他端側は、ｚ軸方向に延びる垂直孔１６５に連結されている。垂直孔１６５の一端側は、基台部１６１の底面において外部と連通している。垂直孔１６５は、水平孔１６４ａ、１６４ｂ及び外部と連通し、水平孔１６４ａ、１６４ｂに挿入された温度測定部１７０ａ、１７０ｂのリード線１７８をパレット温度計１５０（筐体１６０）の外部へ引き出すための孔である。なお、パレット温度計１５０で測定された温度のデータは、焼結機１００の外部にデータ伝送部（図示せず）により取り出される。

また、筐体１６０には、水平孔１６４ａ、１６４ｂの一部と交わるようにｘ軸方向に延びる貫通孔１６６ａ、１６６ｂが形成される。貫通孔１６６ａ、１６６ｂには、水平孔１６４ａ、１６４ｂに挿入された温度測定部１７０ａ、１７０ｂを固定する固定部材１８０ａ、１８０ｂが挿入されている。温度測定部１７０ａ、１７０ｂの、筐体１６０から突出する部分には、焼結原料の荷重から多大な荷重がかかる。このとき、温度測定部１７０ａ、１７０ｂが筐体１６０から脱落しないように、筐体１６０と、温度測定部１７０ａ、１７０ｂとが固定部材１８０ａ、１８０ｂによって固定されるようにしている。

＜パレット温度計の測定データによるＢＴＰの推定手順＞
図４は、パレット温度計によって測定データを基にした、焼結層内の温度の時間変化（すなわちヒートパターン）の例を示す図である。温度測定部１７０ａによる測定データが実線で示したヒートパターン２０１であり、温度測定部１７０ｂによる測定データが破線で示したヒートパターン２０２である。また、ヒートパターン２０１が始点から最高温度に達するまでの所要時間がｔ１［ｓｅｃ］であり、ヒートパターン２０２が始点から最高温度に達するまでの所要時間がｔ２［ｓｅｃ］である。以下では、ヒートパターンが始点から最高温度に達するまでの所要時間を最高温度到達時間と記す。なお、図４におけるヒートパターンの始点（ｔ＝０の点）は、焼結機１００の給鉱部端にパレット温度計１５０が位置する時とする。
パレット１１０の収納空間の底面（グレートバー１１２の上面）１１３をパレット底面１１３と以下では記す。パレット底面１１３をｚ軸のゼロ点とすると、温度測定部１７０ａはパレット底面１１３からｚ１［ｍ］の高さにあり、温度測定部１７０ｂはパレット底面１１３からｚ２［ｍ］の高さにある。図５は、温度測定部１７０ａ、１７０ｂのパレット底面１１３からの高さを縦軸にとり、測定したヒートパターンが最高温度に達するまでの所要時間（最高温度到達時間）を横軸にとったグラフであって、最高温度となった高さ位置ｚと最高温度到達時間ｔとの関係を示すグラフの一例である。

ところで、パレット底面１１３には空気を下方に吸引して焼結反応を起こす際に通気を確保するための空隙が開いている。この空隙から焼結原料が落下するのを防ぐ目的で、床敷き鉱と呼ばれる鉱石であって、パレット底面１１３の空隙よりも大きな粒径を持つ焼結反応完了後の鉱石をパレット底面１１３に装入し、その上に焼結原料を装入してから焼結鉱の生産を行っている。
そこで、図３では床敷き鉱の高さをｚ３［ｍ］で示しており、本実施形態では、この高さｚ３［ｍ］において床敷き鉱と接している焼結原料のヒートパターンが最高温度に達する時の焼結機１００機長方向の位置を焼結完了点（ＢＴＰ: Burn Through Point）とする。

以下の説明では、ｙ軸（機長方向の座標軸）の原点は、焼結機１００の給鉱部端とし、ｙ＝０にパレット温度計１５０（特に測温部である温度測定部１７０ａ、１７０ｂ）が位置する時刻をｔ＝０とする。
図４に示したような焼結原料のヒートパターンが得られたとき、各温度測定部１７０ａ、１７０ｂによる温度データのヒートパターンから得られる最高温度到達時間ｔ１とｔ２から、ＢＴＰを推定する方法の一例を説明する。

まず、図５において、最高温度となった高さ位置ｚと最高温度到達時間ｔとの関係を表す直線であって、点（ｔ１，ｚ１）と点（ｔ２，ｚ２）を通る近似直線２０３を求めると、式（１）で表わされる。

次に、式（１）において、床敷き鉱の高さｚ（ｔ）をｚ３［ｍ］（ｚ（ｔ）＝ｚ３）とし、この高さｚ３におけるヒートパターンが焼結開始（始点）から最高温度に達するまでの所要時間ｔ３［ｓｅｃ］について解くと式（２）となる。すなわち、式（２）によりＢＴＰに達する時間（以下ではＢＴＰ到達時間と記す）ｔ３を算出することができる。

また、v_p1［ｍ／ｓｅｃ］を焼結開始（始点）からｔ１［ｓｅｃ］までのパレット進行速度の実績値の平均（平均パレット進行速度実績値）、v_p2［ｍ／ｓｅｃ］をｔ１［ｓｅｃ］からｔ２［ｓｅｃ］までの平均パレット進行速度実績値、そして、v_p3［ｍ／ｓｅｃ］をｔ２［ｓｅｃ］からｔ３［ｓｅｃ］までの平均パレット進行速度の目標値とするとき、ＢＴＰ（焼結完了点：床敷き鉱の高さ（パレット底面１１３を基準としたときの焼結機１００の高さ方向における床敷き鉱の位置）ｚ３［ｍ］において焼結が完了した時の焼結機１００の機長方向の距離すなわち赤熱帯終点位置）は、式（３）により算出して推定することができる。

ここで、平均パレット進行速度実績値v_p1、v_p2や平均パレット進行速度の目標値v_p3は、パレット進行速度の制御装置における設定値を入力して用いても良い。また、平均パレット進行速度実績値v_p1、v_p2は、例えば駆動ローラ１０２ａ、１０２ｂの回転速度をＰＬＧ（パルスジェネレータ）で検出して、その検出値から導出してもよい。

以上の方法により、温度測定部１７０ａ、１７０ｂが設置された位置のパレット１１０上の焼結原料について、焼結反応開始（ｔ＝０）から時間ｔ２［ｓｅｃ］が経過した後の時点で、ｔ＝ｔ３［ｓｅｃ］におけるパレット１１０の位置であるＢＴＰを前もって推定することができる。

この例では、１つの筐体（スタンド）１６０当たりの温度測定部１７０ａ、１７０ｂをｚ軸方向に離れた２点の位置としたが、焼結原料が積載される範囲において任意の高さｚｍ（ｍ＝１、２、・・・、ｎ）に３点以上の複数位置に温度測定部を設けて、複数位置それぞれの最高温度到達時間ｔｍを測定して、複数点の測定の結果（ｚｍ、ｔｍ）に基づき多項式近似式を用いて、床敷き鉱の高さｚ（ｔ）をｚｎ＋１としてＢＴＰ到達時間ｔｎ＋１を求めるようにしても良い。すなわち、式（３）と同様の式により、各平均パレット進行速度実績値v_pm（ｍ＝１、２、・・・、ｎ）と、ｔｎからｔｎ＋１までの平均パレット進行速度の目標値とを用いてＢＴＰを算出することができる。

以上のＢＴＰを推定する方法の説明から、筐体（スタンド）１６０に配設された複数のパレット温度計１５０の測定値に基づいてＢＴＰを推定する手順のフローは例えばｎ＝２のときには、
（イ）測定ヒートパターンが最高温度に到達するのに要した時間を測定する。
（ロ）温度測定部それぞれの設置高さとヒートパターンが最高温度に到達するのに要した時間（最高温度到達時間）との間の関係を表す近似式（１）を求める。
（ハ）床敷き鉱の上面（ｚ＝ｚ３）の焼結原料が最高温度に到達する時間（ＢＴＰ到達時間）ｔ３（すなわちパレット温度計１５０が設置された位置における焼結原料の焼成が床敷き鉱の上面まで進行し、高さ方向（ｚ軸方向）に堆積した全ての原料中の配合燃料の燃焼が完了した時間）を式（２）により予測計算する。
（ニ）ＢＴＰを式（３）で予測計算する。
で構成される。このフローチャートの一例を図６に示した。

以上で算出されるＢＴＰ到達時間を用いて、式（３）においてＢＴＰを焼結機１００の排鉱部の端部に設定すると、例えば、焼結鉱が生焼けにならない範囲での平均パレット進行速度の目標値v_p3［ｍ／ｓｅｃ］の最大値を計算することができる。この計算した平均パレット進行速度の目標値v_p3［ｍ／ｓｅｃ］を実操業の目標値として用いることで焼結鉱の生産効率を上げることができる。すなわち、焼結機１００の機長（給鉱部端から排鉱部端までの距離）をＬ［ｍ］とすると、平均パレット進行速度の目標値v_p3［ｍ／ｓｅｃ］の最大値は式（４）で算出することができる。

以上の例のように、前記最高温度到達時間ｔ１、ｔ２と、前記ＢＴＰ到達時間（の推定値）ｔ３と、焼結機１００の給鉱部端から排鉱部端までの距離Ｌと、平均パレット進行速度実績値v_p1、v_p2とを用いて、平均パレット進行速度の目標値v_p3を、焼結鉱の製造計画に合うように設定して焼結機１００を制御することが可能となり、焼結鉱の生産性を上げることができる。

＜焼結機幅方向のＢＴＰの変動の推定手順＞
１台のパレット１１０の幅方向に複数のパレット温度計１５０を設置し、それぞれのパレット温度計１５０について上記の手順でＢＴＰを推定し、得られたＢＴＰの推定値それぞれをパレット１１０の幅方向の位置を横軸とするグラフ上にプロットして、その間を曲線で補間してＢＴＰ値の分布曲線を求めることにより、パレット１１０の幅方向すなわち焼結機１００の幅方向の焼成状態の指標として用いる。

図７に、パレット１１０の幅方向にパレット温度計１５０を５つ設置した場合について、焼結機１００の幅方向の焼成状態の推定結果の模式的な図を３例示す。図７は、パレット底面１１３からｚ軸方向にｚ３［ｍ］の高さにおけるｘ-ｙ断面におけるＢＴＰの分布を表している。図７中の×印が、各パレット温度計１５０の測定データから、式（３）を用いて計算して推定したＢＴＰであり、曲線２０４、２０５、２０６が、パレット１１０の幅方向において各ＢＴＰの間を結ぶ（補間する）分布曲線である。図７において、斜線が入っている部分が、焼結反応が未完了の焼結原料がある部分である。図７の（ａ）が、焼結機１００の幅方向の中心部の焼成が両端部に比べて早い場合の例であり、（ｂ）が、焼結機１００幅方向の両端部の焼成が中心部に比べて早い場合の例であり、（ｃ）が、焼結機１００幅方向の片方の端部の焼成がもう片方の端部に比べて早い場合の例である。

以上の方法により焼結機１００幅方向のＢＴＰの変動を推定することができる。
なお、この例ではパレット１１０の幅方向に設置したパレット温度計１５０の数を５つとしたが、任意の数のパレット温度計１５０を任意の間隔で設置しても構わない。

＜焼結機幅方向のＢＴＰを均一にするための原料装入量の制御手順＞
また、上記の手順で推定した焼結機１００の幅方向のＢＴＰの変動を元に、焼結機１００の幅方向のＢＴＰを均一化し、製品である焼結鉱の品質の安定化と生産効率の向上を図ることができる。焼結機１００の幅方向のＢＴＰを均一化する方法としては、例えば、原料給鉱ホッパ１２０の幅方向に設けられた分割ゲートの開度を制御することにより、焼結機１００に装入する焼結原料の幅方向の高さを調節することが知られている。すなわち、装入する焼結原料の高さを高くした位置では通気が悪化し焼成が遅れるためＢＴＰが給鉱部側に移動し、焼結原料の高さを低くした位置では通気が改善し焼成が早まるためＢＴＰが排鉱部側に移動する。これを利用して、焼結機１００の幅方向のＢＴＰが均一になるように給鉱部の幅方向の装入原料の高さを調節する。

図８に、焼結機１００の幅方向のＢＴＰを均一にするための焼結原料の装入量の制御ブロック線図の一例を示す。以下に図８の制御手順の一例を説明する。
（イ）パレット温度計１５０で測定したヒートパターンから、ＢＴＰ計算部３０１で前述した＜パレット温度計の測定データによるＢＴＰの推定手順＞によりＢＴＰを計算する。
（ロ）計算したＢＴＰの値とＢＴＰの目標値との差分を計算する。
（ハ）（ロ）で計算した差分が（例えば閾値や現在値よりも）小さくなるような装入原料高さにするための、原料給鉱ホッパ１２０の分割ゲートの開度をＰＩＤコントローラ３０３により計算する。
（ニ）（イ）から（ハ）の計算を、パレット１１０の幅方向に設置した全てのパレット温度計１５０と、それぞれのパレット温度計１５０の設置位置に対応する分割ゲートとについてそれぞれ行い、原料給鉱ホッパ１２０の分割ゲートの開度を個々に制御する。
ここで、分割ゲートの開度の計算方法の一例としてＰＩＤコントローラ３０３を用いた場合を示したが、適切に設計された、例えばＰＩ制御等のフィードバックコントローラであれば（ハ）の計算を行う装置はＰＩＤコントローラ３０３に限定されない。

また、焼結機１００の幅方向のＢＴＰの制御方法の一例として原料給鉱ホッパ１２０の分割ゲートの開度制御を示したが、焼結機１００の幅方向のＢＴＰを制御できる方法であれば原料給鉱ホッパ１２０の分割ゲートの開度制御に限定されない。例えば、ウインドボックス１４０の幅方向にダンパを複数設け、それぞれのダンパの開度を制御することで焼結機１００の幅方向のＢＴＰの制御を行っても良い（すなわち、ダンパ開度を小さくした位置では通気が悪化し焼成が遅れるためＢＴＰが給鉱部側に移動し、ダンパ開度を大きくした位置では通気が改善し焼成が早まるためＢＴＰが排鉱部側に移動する）。
また、最高温度到達時間、ＢＴＰ、赤熱帯終点位置、及びＢＴＰ到達時間の基準となる点を焼結開始点としたが、基準となる点は焼結開始点に限定されず、焼結が完了する前の位置として想定される所定の点（例えば、初期原料帯、水分凝縮帯、又は乾燥帯として想定される領域の任意の一点）であればよい。また、ＢＴＰ到達時間については時刻で表すこともできる（式（２）を参照）。

上記した「パレット温度計の測定データによるＢＴＰの推定手順」、「焼結機幅方向のＢＴＰの変動の推定手順」、および「焼結機幅方向のＢＴＰを均一にするための原料装入量の制御手順」の本発明の焼結機の焼成状態監視方法を構成する各手順における処理は、例えば、ＬＡＮ等のネットワークＩ／Ｏ等を有し、ＨＤＤやＤＶＤ、キーボード等の入出力装置、およびコンピュータディスプレーを具備したパーソナルコンピュータでハードウエアを構成し、それぞれの信号処理、データ処理を実行するためのコンピュータプログラムを作成し、前記ハードウエアにロードすることにより実現することが可能である。また、これと同等の処理機能を有す専用機器として、ＭＰＵやＰＬＣ等を用い構成してもよい。

尚、以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体、又はかかるプログラムを伝送する伝送媒体も本発明の実施の形態として適用することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体などのプログラムプロダクトも本発明の実施の形態として適用することができる。前記のプログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１００ 焼結機
１０２ 駆動ローラ
１１０ パレット
１１２ グレートバー
１１４ サイドウォール
１１６ 車輪
１２０ 原料給鉱ホッパ
１３０ 点火炉
１４０ ウインドボックス
１４５ 吸気管
１５０ パレット温度計
１６０ スタンド
１６１ スタンド基台部
１６２ スタンド突出部
１６３ スタンド脚部
１６４ 水平孔
１６５ 垂直孔
１６６ 貫通孔
１７０ 温度測定部
１７８ リード線
１８０ 固定部材
２０１ ヒートパターン
２０２ ヒートパターン
２０３ 最高温度となった高さ位置と所要時間との関係を示す近似直線
２０４ 幅方向のＢＴＰの間を結ぶ近似曲線
２０５ 幅方向のＢＴＰの間を結ぶ近似曲線
２０６ 幅方向のＢＴＰの間を結ぶ近似曲線
３０１ ＢＴＰ計算部
３０２ ＢＴＰ目標値
３０３ ＰＩＤコントローラ

Claims (5)

1. 焼結機のパレット上の焼結層内の複数の高さ位置の温度を、前記パレット上に配設したパレット温度計で時間的に連続して測定して、前記複数の高さ位置の温度データを取得する温度取得工程と、
   前記取得された複数の高さ位置の温度データそれぞれが最高温度に到達する時間である最高温度到達時間を測定する到達時間算出工程と、
   前記複数の高さ位置および各高さ位置の最高温度到達時間の測定値に基づき、前記パレット上の焼結層の底面における赤熱帯終点位置である焼結完了点ＢＴＰまたは赤熱帯終点位置に到達する時間であるＢＴＰ到達時間を演算により推定するＢＴＰ推定工程と、
   を具備することを特徴とする焼結機の焼成状態の測定方法。
2. 前記ＢＴＰ推定工程は、前記複数の高さ位置および各高さ位置の最高温度到達時間の測定値に基づき、高さ位置と最高温度到達時間との関係を表す直線又は曲線を求め、その直線又は曲線から、前記パレット上の焼結層の底面の高さ位置での最高温度到達時間を推定して前記焼結完了点ＢＴＰまたは赤熱帯終点位置に到達する時間であるＢＴＰ到達時間を導出することを特徴とする請求項１に記載の焼結機の焼成状態の測定方法。
3. 前記温度取得工程では、前記パレットの幅方向の複数の位置それぞれに配設した前記パレット温度計で、前記パレットの幅方向の複数の位置で複数の高さ位置の温度を測定し、
   前記ＢＴＰ推定工程では、前記パレットの幅方向の複数の位置での前記焼結完了点ＢＴＰまたは赤熱帯終点位置に到達する時間であるＢＴＰ到達時間を導出することを特徴とする請求項１または２に記載の焼結機の焼成状態の測定方法。
4. 焼結機で焼結原料を燃焼させて焼結鉱を製造する焼結鉱の製造方法であって、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の焼結機の焼成状態の測定方法で得られる前記最高温度到達時間と、前記ＢＴＰ到達時間の推定値と、前記焼結機の給鉱部端から排鉱部端までの距離とを用いて、前記パレットの進行速度を設定して焼結機を制御することにより焼結鉱を製造することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
5. 焼結機で焼結原料を燃焼させて焼結鉱を製造する焼結鉱の製造方法であって、
   請求項３に記載の焼結機の焼成状態の測定方法で得られる前記パレットの幅方向の複数の位置でのＢＴＰの推定値と、前記焼結機の操業上設定しているＢＴＰ目標値との差分を演算し、該差分を用いてフィードバックコントローラにより、前記パレットに焼結原料を給鉱する原料給鉱ホッパの幅方向に設置された分割ゲートの個々の開度を設定して焼結機を制御することにより焼結鉱を製造することを特徴とする焼結鉱の製造方法。

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