JP2017128783A - 高炉プロファイルメータの表示方法及び高炉への装入物の装入方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検出した装入物の堆積プロファイルを、高炉の操業に役立つように効果的に表示する方法を提供する。【解決手段】装入物の装入操作毎または装入操作を所定回数行った後に、得られた堆積プロファイルを基にした表面画像及び断面画像を、同一画面に表示する。また、前記の表示方法を基に画像を目視し、高炉への装入物を挿入する際に、装入手段を制御する。【選択図】図４

Description

本発明は、高炉に挿入される鉄鉱石やコークスの堆積状態を検出する高炉プロファイルメータの表示方法に関する。また、本発明は、前記表示方法を反映して高炉への装入物を装入する方法に関する。

鉄鉱石を溶解する高炉では、通常、炉頂から大ベル（ベル式装入装置）やシュータ（ベルレス式装入装置）により鉄鉱石とコークスとを交互に装入して層状に堆積させて操作している。

高炉を安定して操業するための重要な要因の１つに、炉内のガス流の分布がある。このガス流の分布は、鉄鉱石やコークスの堆積状況と密接な関係があり、通常は、実験によりガス流の分布が最適となる堆積状態、即ち堆積物の傾斜面の角度や、鉄鉱石の堆積層とコークスの堆積層との層厚比等が最適となるような理論堆積プロファイルを求め、実際の堆積状態が理論堆積プロファイルと合致するように大ベルやシュータの動作を制御して、鉄鉱石やコークスの投下量を調整している。

理論堆積プロファイルと合致するように堆積されているかを確認にするために、マイクロ波やミリ波を鉄鉱石またはコークスの堆積表面に向けて送信し、鉄鉱石またはコークスの表面で反射された反射波を受信して堆積プロファイルを求めることが行われている。

この堆積プロファイルを検出ための検出装置（プロファイルメータ）として、例えば特許文献１では、図１に示すように、高炉６の内部に挿入されるランス１の先端開口近傍にアンテナ２を通じて、マイクロ波送受信手段３からのマイクロ波を炉内の装入物７（鉄鉱石７ａまたはコークス７ｂ）に向けて送信し、装入物７の表面で反射されたマイクロ波をアンテナ２で受信してマイクロ波送受信手段３で検波し、送信と受信との時間差から装入物７の表面までの距離を求めている。その際、ランス１を炉壁５から、高炉６の軸線４に向かって往復させることにより、装入物７の堆積プロファイルを求めている。装入物７の堆積状態は、図示されるように、高炉６の軸線４上が最も深く、炉壁５に向かって徐々に浅くなる逆釣鐘状を呈しており、走査位置毎に装入物７までの距離を測定することにより、装入物７の堆積プロファイルを線状（２次元的）に検出することができる。

また、本出願人も、先に特許文献２において、図２に示すように、高炉６の炉頂付近に設けた開口部６ａの直上に反射板１２０を配設し、反射板１２０と対向してアンテナ１１１を配設し、マイクロ波送受信手段１１０からの検出波Ｍをアンテナ１１１から送信して反射板１２０で反射して炉内に送り、炉内の装入物７（鉄鉱石７ａやコークス７ｂ）で反射された反射波を反射板１２０で反射してマイクロ波送受信手段１１０に送るとともに、反射板１２０に取り付けた角度可変機構（図示せず）により反射面を互いに直交する２方向に回動させることにより、送信波を装入物７の表面を面状に走査させて、堆積プロファイルを３次元的に検知するプロファイルメータ１００を提案している。

特開平７−３４１０７号公報 特許第５３９１４５８号公報

上記した特許文献１、２に記載されているようなプロファイルメータでは、測定した堆積プロファイルに基づく位置情報（装入物の位置での堆積量）を装入物の供給手段である大ベル（図１の符号８）やシュータ（図２の符号１０）に送り、大ベルからの鉄鉱石やコークスの投下量や、シュータの回動速度等を制御している。具体的には、シュータを用いる場合では、装入物の堆積プロファイルを測定し、理論堆積プロファイルとの違いが大きな領域を検出し、新たな装入操作時に、シュータが乖離量の大きな領域に到達したときに、その回転速度を速めたり、遅くしてシュータからの装入物の供給量を調整している。

大ベルやシュータの制御は、装入物の堆積プロファイルの検出と連動して自動的に行われているが、一方で、堆積プロファイルを目視でも確認したいという要望も強い。そこで本発明は、検出した装入物の堆積プロファイルを、高炉の操業に役立つように効果的に表示する方法、並びに前記表示方法を装入操作に反映させる方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、下記の高炉プロファイルメータの表示方法及び高炉への装入物の装入方法を提供する。
（１）高炉に装入され、堆積している装入物の表面に検出波を送信し、前記装入物の表面で反射された反射波を受信して前記装入物の表面の各位置における堆積量を示す堆積プロファイルを検出する高炉プロファイルメータの表示方法であって、
前記装入物の挿入操作毎に前記堆積プロファイルを検出し、前記装入物の表面を示す表面画像の全部または一部と、前記装入物の表面の任意の位置での断面を示す断面画像とを表示することを特徴とする高炉プロファイルメータの表示方法。
（２）前記表面画像において、その直線に沿って複数に区画する線分を表示するとともに、
前記断面画像において、前記線分に沿った複数の断面画像を表示することを特徴とする上記（１）記載の高炉プロファイルメータの表示方法。
（３）装入作業複数回分の前記堆積プロファイルを基に、複数の前記表面画像と、複数の前記断面画像とを表示することを特徴とする上記（１）または（２）記載の高炉プロファイルメータの表示方法。
（４）前記装入物の堆積状態に異常が見られる場合、異常個所を抽出し、装入操作毎に連続して表示することを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の高炉プロファイルメータの表示方法。
（５）上記（１）〜（４）の何れか１項に記載の表示方法を基に画像を監視し、高炉への装入物を挿入する際に、装入手段を制御することを特徴とする高炉への装入物の装入方法。

本発明によれば、検出した装入物の堆積プロファイルの表面画像及び断面画像を、同時に、あるいは堆積状態の経時変化を目視により確認することができ、シュータ等の装入手段の制御に反映させて安定した操業作業を行うことができる。

プロファイルメータの一例（２次元堆積プロファイル測定）を示す図である。 プロファイルメータの他の例（３次元堆積プロファイル測定）を示す図である。 ２次元堆積プロファイルに基づき求めた、（Ａ）表面画像、（Ｂ）断面画像を示す一例である。 ３次元堆積プロファイルに基づき求めた、（Ａ）表面画像、（Ｂ）断面画像を示す一例である。 ３次元堆積プロファイルに基づき求めた、（Ａ）表面画像、（Ｂ）断面画像を示す他の例である。 大ベルを備える高炉における３次元堆積プロファイルの検出方法を示す図である。 図６の検出方法で得られた堆積プロファイルに基づき求めた、（Ａ）表面画像、（Ｂ）断面画像を示す他の例である。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

本発明において、装入物の堆積プロファイルを検出する方法には制限はなく、例えば図１に示したように、ランス１を往復に移動させながら検出波の送受信を行い、装入物７の表面を線状に走査して２次元堆積プロファイルを検出する。

そして、本発明では、この２次元堆積プロファイルを基に、装入物７の表面を示す画像（表面画像）及び断面を示す画像（断面画像）を外部のモニタ（図示せず）に表示する。断面画像は、図３（Ｂ）に示すように、ランス１の移動経路に沿って装入物７の断面が求められ、高炉の内壁の一端及び他端で堆積量が最大となり、高炉の中心に向かって堆積量が漸次減少する略逆釣鐘状の形状にて表示される。

また、一つの断面しか得られないため、表面画像は、同図（Ａ）に示すように、堆積高さを示す等高線が同心円状を呈する表面画像となる。この表面画像には、等高線を表示することができる。

また、図２に示したように、反射板１２０を回動させることにより、装入物７の表面を面状に走査し、３次元堆積プロファイルを測定してもよい。この３次元堆積プロファイルでは、装入物７の表面の各位置での堆積量を正確に測定することができ、更には装入物７の表面の任意の位置での断面を求めることができる。

図４（Ａ）は、３次元堆積プロファイルから得られた表面画像を示しているが、２次元堆積プロファイルから求めた図３（Ａ）の表面画像よりも、等高線がより詳しく表示されている。そして、表面の任意の位置、例えば同図の水平線（Ｘ＝０°の位置とＸ＝１８０°の位置とを結ぶ線）をＸ１、Ｘ１と直交する線Ｘ２（Ｘ＝９０°の位置とＸ＝２７０°の位置とを結ぶ線）、線Ｘ２の両側にて線Ｘ１と線Ｘ２とを２等分する線Ｘ３（Ｘ＝４５°の位置とＸ＝２２５°の位置とを結ぶ線）及び線Ｘ４（Ｘ＝１３５°の位置とＸ＝３１５°の位置とを結ぶ線）を重ねて表示する。

また、同図（Ｂ）は断面画像を示すが、線Ｘ１〜Ｘ４における各断面が、線種や線色を変えて、重ねて表示されている（図の例では線種を変えて４本）。これにより、堆積箇所毎の装入物７の堆積量を視認することができる。

尚、線Ｘ１〜Ｘ４の間隔、即ち角度差は、上記した４５°以外にも任意に設定可能である。また、表示箇所も線Ｘ１〜Ｘ４の４ヶ所に限らず、増減することができる。更に、図４（Ａ）は、線Ｘ１がＸ＝０°の位置での表面画像を示しているが、線Ｘ１を任意の角度で線Ｘ３側（上方）、あるいは線Ｘ４側（下方）に回転させた表面画像を表示することもできる。

上記は、個々の装入操作時の表面画像及び断面画像を表示しているが、装入操作を複数回行い、複数回分の表面画像及び断面画像を同時に表示することにより、装入物７の表面状態及び堆積状態を時系列的に知ることもできる。即ち、装入操作毎に２次元堆積プロファイルまたは３次元堆積プロファイルを測定し、それぞれの表面画像及び断面画像を記憶しておき、装入操作複数回分をまとめて同一画面に表示することもできる。

例えば、４回の装入操作を行い、装入操作毎に３次元堆積プロファイルを測定し、それぞれの表面画像及び断面画像を記憶しておき、図５に示すように、装入操作４回分の画像（Ｔｉ、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）を、同時に表示することができる。尚、図示は省略するが、２次元堆積プロファイルを測定した場合は、図３に示したような表面画像及び断面画像を、装入操作４回分をまとめて同一画面上に表示する。

また、２次元堆積プロファイルまたは３次元堆積プロファイルを基にした表面画像や断面画像を観察し、堆積のバランスが悪い部分や、降下量が他の部分に比べて極端に多い部分など、堆積状態に異常が見られることを発見した場合、堆積異常部分を指定して時系列的に連続して表示することにより、堆積状態の変化、並びに新たな装入操作により堆積異常部分が修正されているかを知ることもできる。

ところで、図６に示すように、装入手段として大ベル８を備える高炉６において、図２に示すような３次元堆積プロファイルを測定すると、大ベル８が検出波Ｍの伝搬経路を妨げて、符号Ａ２で示す領域を走査することができない。また、プロファイルメータ１００の設置位置によっては、符号Ａ１で示す炉壁側の一部の堆積プロファイルが測定できないことがある。装入物７の堆積状態は、炉壁側が重要である。

その結果、得られる表面画像及び断面画像は、図７に示すようになる。図２に示した装入手段としてシュータ１０を備える高炉６では、図４に示したように装入物７の全面における表面画像及び断面画像が得られるが、図７に示す表面画像及び断面画像ではＡ１及びＡ２に相当する領域の表面画像及び断面画像が得られない。比較のために、図７の表面画像（Ａ）において、図４（Ａ）の表面画像に相当する部分を点線で示す。

しかしながら、線Ｘ２に沿った断面画像は高炉６の全内径にわたって得られ、またＡ１とＡ２との間の領域における表面画像及び断面画像が得られ、更には線Ｘ３と線Ｘ４に沿って高炉６の内径の半径部分の表面画像及び断面画像が得られるため、これらの画像から、装入物７の全面の表面画像及び断面画像を近似的に求めることができる。線Ｘ２，線Ｘ３及び線Ｘ４に沿った表面画像及び断面画像は、炉壁近傍の堆積状態を示すものであり、これを検知できることは装入操作に大いに役立つ。

そして、上記の如く得られた表面画像及び断面画像を、装入手段である大ベル８やシュータ１０の制御に役立ることにより、装入操作をより安定して行うことができる。

１ ランス
２ アンテナ
３ マイクロ波送受信手段
６ 高炉
７ 装入物
７ａ 鉄鉱石
７ｂ コークス
８ 大ベル
１０ シュータ
１１０ マイクロ波送受信手段
１１１ アンテナ
１２０ 反射板

Claims (5)

1. 高炉に装入され、堆積している装入物の表面に検出波を送信し、前記装入物の表面で反射された反射波を受信して前記装入物の表面の各位置における堆積量を示す堆積プロファイルを検出する高炉プロファイルメータの表示方法であって、
   前記装入物の挿入操作毎に前記堆積プロファイルを検出し、前記装入物の表面を示す表面画像の全部または一部と、前記装入物の表面の任意の位置での断面を示す断面画像とを表示することを特徴とする高炉プロファイルメータの表示方法。
2. 前記表面画像において、その直線に沿って複数に区画する線分を表示するとともに、
   前記断面画像において、前記線分に沿った複数の断面画像を表示することを特徴とする請求項１記載の高炉プロファイルメータの表示方法。
3. 装入作業複数回分の前記堆積プロファイルを基に、複数の前記表面画像と、複数の前記断面画像とを表示することを特徴とする請求項１または２記載の高炉プロファイルメータの表示方法。
4. 前記装入物の堆積状態に異常が見られる場合、異常個所を抽出し、装入操作毎に連続して表示することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の高炉プロファイルメータの表示方法。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の表示方法を基に画像を監視し、高炉への装入物を挿入する際に、装入手段を制御することを特徴とする高炉への装入物の装入方法。

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