JP2018062681A - Method of estimating mixture ratio of raw material in blast furnace - Google Patents

Method of estimating mixture ratio of raw material in blast furnace Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of simply estimating a mixture ratio of raw materials when the mixed raw materials are blended in a blast furnace.SOLUTION: A volume flow rate of a mixed raw material discharged from a hopper is determined (step S1). When continuously discharging the mixed raw material from the hopper, the weight of the hopper is measured (step S2). Based on the weight of the hopper measured in step S2, the mass flow rate of the mixed raw material at the predetermined time is obtained (step S3). Making the volume flow rate of the mixed raw material determined in step S1 constant, a mixture ratio of a raw material to be added to the matrix material in the mixed material is estimated based on the mass flow rate of the mixed raw material obtained in step S3 (steps S4 and S5).SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、高炉に複数種の原料を混合して装入する際に、混合原料の混合比率を推定する方法に関する。   The present invention relates to a method for estimating a mixing ratio of mixed raw materials when a plurality of types of raw materials are mixed and charged in a blast furnace.

一般に、銑鉄の製造における高炉には、炉頂から装入物として、鉱石及びコークス等が順次装入されて堆積し、炉内に鉱石層およびコークス層が形成される。そして、高炉下方にある羽口から吹き込まれる熱風とコークスとの反応によって生じるCOガスにより、鉱石は加熱、還元され、一部はコークスにより直接的に還元されて、軟化融着帯を形成した後、溶滴、すなわち溶銑となる。   Generally, in a blast furnace in the production of pig iron, ore and coke are sequentially charged and deposited as charges from the top of the furnace, and an ore layer and a coke layer are formed in the furnace. After the ore is heated and reduced by the CO gas generated by the reaction between the hot air blown from the tuyere below the blast furnace and the coke, a part is directly reduced by the coke to form a softened cohesive zone. It becomes a droplet, that is, molten iron.

ここに、鉱石は鉄原料の総称である。日本の高炉操業においては、例えば焼結鉱85%、塊鉱石10%、ペレット5%で構成される。さらにこの鉱石には、種々の目的により、多種の銘柄が混合される。ここでは、これを混合原料と言う。混合原料は炉内に装入され、鉱石層が形成される(特許文献1)。   Here, ore is a general term for iron raw materials. In blast furnace operation in Japan, for example, it is composed of 85% sintered ore, 10% lump ore, and 5% pellets. Further, various kinds of brands are mixed into this ore for various purposes. Here, this is called a mixed raw material. The mixed raw material is charged into the furnace to form an ore layer (Patent Document 1).

鉱石に添加する原料は、その鉱石の主体となる焼結鉱に対して密度や粒子径が異なる。このため、鉱石層に均一に分散せず偏析が生じる。例えば焼結鉱の還元を促進するための小塊コークスの密度は、鉱石の約1/3である。したがって、鉱石と小塊コークスを高炉に搬送する際には、その搬送途中にあるホッパーへの装入時及び排出時に偏析する。これにより高炉に装入する際には特定の時間帯に装入量が偏ったりしてしまう。   The raw material added to the ore is different in density and particle size from the sintered ore which is the main component of the ore. For this reason, segregation occurs without being uniformly dispersed in the ore layer. For example, the density of the small coke to promote the reduction of the sintered ore is about 1/3 that of the ore. Therefore, when the ore and the small coke are transported to the blast furnace, they are segregated at the time of charging and discharging into the hopper in the middle of the transport. As a result, when charging the blast furnace, the charging amount is biased in a specific time zone.

特許文献2には、ホッパーから排出される混合原料中の各原料の重量混合度(鉱石と小塊コークスの混合比率)を計測する方法が開示されている。すなわち、この方法では、炉頂ホッパーに設けたロードセルの出力値に基づいて混合原料の総重量を計測し、さらに炉頂ホッパーの排出口に取り付けたコイルセンサーの出力値に基づいて混合原料中の焼結鉱とコークスの各々の重量値を計測して、原料の混合度を推定している。   Patent Document 2 discloses a method of measuring the weight mixing degree (mixing ratio of ore and small coke) of each raw material in the mixed raw material discharged from the hopper. That is, in this method, the total weight of the mixed raw material is measured based on the output value of the load cell provided in the furnace top hopper, and further, based on the output value of the coil sensor attached to the discharge port of the furnace top hopper, By measuring the weight value of each of the sintered ore and coke, the mixing degree of the raw materials is estimated.

特許第2808343号公報Japanese Patent No. 2808343 特開2007−204791号公報JP 2007-204791 A

しかしながら、特許文献2に開示された方法を用いた場合、原料の混合度を推定するにあたり、ロードセルとコイルセンサーの2つの計測手段が必要となる。このため、設備コストやメンテナンスコストがかかり、さらに混合度の推定が煩雑になる。   However, when the method disclosed in Patent Document 2 is used, two measuring units, a load cell and a coil sensor, are required to estimate the mixing degree of the raw materials. For this reason, equipment cost and maintenance cost are required, and estimation of the degree of mixing becomes complicated.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、高炉に複数種の原料を混合して装入する際において、混合原料の混合比率を簡易に推定する方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such points, and an object of the present invention is to provide a method for easily estimating a mixing ratio of mixed raw materials when charging a blast furnace with a mixture of plural types of raw materials. .

本発明者は、前記の目的を達成するため、ホッパーからの種々の混合粒状体の排出挙動を調査したところ、高炉法(原料装入方法)で採用される原料、その原料の混合比率(配合率)の範囲においては、ホッパーから排出される混合原料の体積流量速度は、鉱石に混合される混合物の種類、その混合比率によらず概ね一定と見做せることを知見した。   In order to achieve the above object, the present inventor investigated the discharge behavior of various mixed granules from the hopper, and found that the raw materials used in the blast furnace method (raw material charging method), the mixing ratio of the raw materials (compounding) In the range of the ratio, the volume flow rate of the mixed raw material discharged from the hopper was found to be almost constant regardless of the type and mixing ratio of the mixture mixed in the ore.

本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、高炉に複数種の原料を混合して装入する際において、混合原料の混合比率を推定する方法であって、ホッパーから排出される前記混合原料の体積流量速度を決定する第1の工程と、前記ホッパーから前記混合原料を連続的に排出する際、当該ホッパーの重量を測定する第2の工程と、前記第2の工程で測定された前記ホッパーの重量に基づいて、所定時刻における前記混合原料の質量流量速度を求める第3の工程と、前記第1の工程で決定した前記混合原料の体積流量速度を一定とし、前記第3の工程で求めた前記混合原料の質量流量速度に基づいて、前記混合原料のうち母相原料に添加される添加原料の混合比率を推定する第4の工程と、を有することを特徴としている。   The present invention has been made on the basis of such knowledge, and is a method for estimating the mixing ratio of mixed raw materials when mixing and charging a plurality of types of raw materials into a blast furnace, which is discharged from a hopper. The first step of determining the volume flow rate of the mixed raw material, the second step of measuring the weight of the hopper when the mixed raw material is continuously discharged from the hopper, and the second step. Further, based on the weight of the hopper, a third step of obtaining a mass flow rate of the mixed raw material at a predetermined time, and a volume flow rate of the mixed raw material determined in the first step are constant, and the third step And a fourth step of estimating a mixing ratio of the additive raw material added to the parent phase raw material among the mixed raw materials based on the mass flow rate of the mixed raw material obtained in the step.

前記母相原料は焼結鉱、あるいは、鉱石であってもよい。   The matrix phase raw material may be sintered ore or ore.

また、前記第2の工程における前記ホッパーの重量の測定は、当該ホッパーに設けられたロードセルを用いて行われてもよい。   Moreover, the weight of the hopper in the second step may be measured using a load cell provided in the hopper.

さらに、前記第4の工程において、所定時刻tにおける前記母相原料と前記添加原料の質量流量速度WA,t、WB,tをそれぞれ下記式(1)、(2)により算出し、前記添加原料の混合比率Mを下記式(3)で推定してもよい。
A,t=(ρρV−ρ)/(ρ−ρ) ・・・・(1)
B,t=W−WA,t ・・・・(2)
=WB,t/W ・・・・(3)
但し、WA,t:所定時刻tにおける母相原料の質量流量速度、WB,t:所定時刻tにおける添加原料の質量流量速度、W:所定時刻tにおける混合原料の質量流量速度、ρ:母相原料の嵩密度、ρ:添加原料の嵩密度、V:混合原料の体積流量速度、M:混合率
Further, in the fourth step, the mass flow rate of the additive material and the matrix material in a predetermined time t W A, t, W B , t and the following formulas (1), calculated by (2), wherein the mixing ratio M t of added material may be estimated by the following equation (3).
W A, t = (ρ A ρ B V-ρ A W t) / (ρ B -ρ A) ···· (1)
W B, t = W t −W A, t (2)
M t = W B, t / W t (3)
Where W A, t is the mass flow rate of the parent phase raw material at a predetermined time t, W B, t is the mass flow rate of the added raw material at the predetermined time t, W t is the mass flow rate of the mixed raw material at the predetermined time t, and ρ. A : Bulk density of parent phase raw material, ρ B : Bulk density of additive raw material, V: Volume flow rate of mixed raw material, M t : Mixing ratio

また、前記添加原料が複数種ある場合、前記第4の工程は、前記複数種の添加原料のうち、前記母相原料の嵩密度から最も離れた嵩密度を有する一の添加原料の質量流量速度を算出すると共に、前記母相原料と、前記複数種の添加原料のうち前記一の添加原料以外の他の添加原料と、を混合した状態の原料の質量流量速度を算出する第5の工程と、前記母相原料の質量流量速度と前記他の添加原料の質量流量速度を算出する第6の工程と、前記第5の工程及び前記第6の工程をそれぞれこの順で1回以上行い、各々の前記添加原料の質量流量速度を算出し、当該各々の添加原料の混合比率を推定する第7の工程と、を有していてもよい。   In addition, when there are a plurality of additive raw materials, the fourth step includes a mass flow rate of one additive raw material having a bulk density farthest from the bulk density of the matrix raw material among the plurality of additive raw materials. A fifth step of calculating a mass flow rate of the raw material in a state where the matrix raw material and the additional raw material other than the one additional raw material among the plurality of additional raw materials are mixed, The sixth step of calculating the mass flow rate of the matrix raw material and the mass flow rate of the other additive raw materials, the fifth step and the sixth step are each performed one or more times in this order, And a seventh step of calculating a mass flow rate of the additive raw material and estimating a mixing ratio of the respective additive raw materials.

本発明によれば、第1の工程〜第4の工程を行うことによって、混合原料の混合比率(添加原料の混合比率)を適切に推定することができる。しかも、この混合比率の推定にあたり、実際に測定が必要となるものはホッパーの重量のみであり、従来のように2つの重量測定手段、特にコイルセンサーは不要となる。したがって、混合比率の推定を簡易に行うことができる。   According to the present invention, the mixing ratio of the mixed raw materials (mixing ratio of the additive raw materials) can be appropriately estimated by performing the first to fourth steps. In addition, in estimating the mixing ratio, only the weight of the hopper actually needs to be measured, and two weight measuring means, particularly a coil sensor, is not required as in the prior art. Therefore, it is possible to easily estimate the mixing ratio.

本実施の形態で用いられる原料装入装置の構成の概略を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the outline of a structure of the raw material charging device used by this Embodiment. ホッパーから排出される原料の挙動のシミュレーション結果を示し、(a)は混合原料の体積流量速度の経時変化を示し、(b)は焼結鉱の質量流量速度の経時変化を示し、(c)は小塊コークスの質量流量速度の経時変化を示している。The simulation result of the behavior of the raw material discharged from the hopper is shown, (a) shows the change over time of the volume flow rate of the mixed raw material, (b) shows the change over time of the mass flow rate of the sintered ore, (c) Indicates the time course of the mass flow rate of the small coke. 第1の実施の形態にかかる高炉の原料混合比率推定方法の工程の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of the process of the raw material mixing ratio estimation method of the blast furnace concerning 1st Embodiment. 第2の実施の形態にかかる高炉の原料混合比率推定方法の工程の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of the process of the raw material mixing ratio estimation method of the blast furnace concerning 2nd Embodiment. 実施例1について実施例における混合原料の質量流量速度の経時変化を示す。About Example 1, the time-dependent change of the mass flow rate of the mixed raw material in an Example is shown. 実施例1について実施例における小塊コークスの質量流量速度の経時変化を示す。About Example 1, the time-dependent change of the mass flow rate of the small coke in an Example is shown. 実施例1について比較例における小塊コークスの質量流量速度の経時変化を示す。About Example 1, the time-dependent change of the mass flow rate of the small coke in a comparative example is shown. 実施例2において小塊コークスの混合比率の実績値及び推定値の経時変化を示す。In Example 2, the time-dependent change of the actual value and estimated value of the mixing ratio of the small coke is shown. 実施例2において硅石の混合比率の実績値及び推定値の経時変化を示す。In Example 2, the time-dependent change of the actual value and estimated value of the mixing ratio of the meteorite is shown.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

<1.原料装入装置>
先ず、本実施の形態で用いられる原料装入装置について説明する。図1は、ベルレス式の原料装入装置の構成の概略を模式的に示す説明図である。以下、並列ホッパー方式の原料装入装置で説明するが、本発明は垂直型など、その他の原料装入装置へ適用できる。
<1. Raw material charging device>
First, the raw material charging apparatus used in the present embodiment will be described. FIG. 1 is an explanatory view schematically showing the outline of the configuration of a bell-less type raw material charging apparatus. The parallel hopper type raw material charging apparatus will be described below, but the present invention can be applied to other raw material charging apparatuses such as a vertical type.

原料装入装置10は、並列ホッパー方式の原料装入装置であり、高炉20に原料を装入する。原料装入装置10は、複数、例えば2つの炉頂ホッパー11a、11b、集合シュート12、垂直シュート13、及び旋回シュート14を有している。炉頂ホッパー11a、11b、集合シュート12、垂直シュート13、旋回シュート14は、上方から下方に向けてこの順で配置されている。   The raw material charging device 10 is a parallel hopper type raw material charging device, and charges the blast furnace 20 with the raw material. The raw material charging apparatus 10 includes a plurality of, for example, two furnace top hoppers 11 a and 11 b, a collecting chute 12, a vertical chute 13, and a turning chute 14. The furnace top hoppers 11a and 11b, the collecting chute 12, the vertical chute 13, and the turning chute 14 are arranged in this order from the upper side to the lower side.

炉頂ホッパー11a、11bは、並列に対向配置され、且つ各炉頂ホッパー11a、11bの排出口が垂直シュート13の中心軸から偏心して配置されている。各炉頂ホッパー11a、11bの排出口には、原料の流量を調整する流量調整ゲート15a、15bが設けられている。炉頂ホッパー11a、11bには、当該炉頂ホッパー11の重量を測定するロードセル16a、16bが設けられている。なお、炉頂ホッパー11の重量を測定する荷重測定器は、ロードセル16に限定されず、他の荷重測定器を任意に用いることができる。各炉頂ホッパー11a、11bには、装入1回分の原料Rが一時的に保管される。一方の炉頂ホッパー11a内の原料Rを炉内に装入する間に、もう一方の炉頂ホッパー11bに原料Rを受け入れる。これを交互に繰り返すことで、原料Rの受け入れ、装入にかかる時間を短縮している。   The furnace top hoppers 11 a and 11 b are arranged to face each other in parallel, and the discharge ports of the furnace top hoppers 11 a and 11 b are arranged eccentrically from the central axis of the vertical chute 13. Flow rate adjusting gates 15a and 15b for adjusting the flow rate of the raw material are provided at the discharge ports of the furnace top hoppers 11a and 11b. Load cells 16a and 16b for measuring the weight of the furnace top hopper 11 are provided in the furnace top hoppers 11a and 11b. In addition, the load measuring device which measures the weight of the furnace top hopper 11 is not limited to the load cell 16, Other load measuring devices can be used arbitrarily. In each furnace top hopper 11a, 11b, the raw material R for one charge is temporarily stored. While the raw material R in one furnace top hopper 11a is charged into the furnace, the raw material R is received by the other furnace top hopper 11b. By repeating this alternately, the time required for receiving and charging the raw material R is shortened.

なお、炉頂ホッパー11aの原料Rは、例えば高炉20内で鉱石層を形成するための混合材料である。本実施の形態では混合材料として、母相材料である鉱石と、当該母相材料に添加される添加材料である小塊コークスとが混合された材料を用いる例について説明する。また、炉頂ホッパー11bの原料Rは、例えば高炉20内でコークス層を形成するためのコークスである。   In addition, the raw material R of the furnace top hopper 11a is a mixed material for forming an ore layer in the blast furnace 20, for example. In this embodiment, an example in which a material in which ore that is a matrix material and a small coke that is an additive material added to the matrix material are mixed is described as the mixed material. Moreover, the raw material R of the furnace top hopper 11b is coke for forming a coke layer in the blast furnace 20, for example.

集合シュート12は、炉頂ホッパー11a、11bから排出された原料Rを集めて垂直シュート13に流す。   The collecting chute 12 collects the raw material R discharged from the furnace top hoppers 11 a and 11 b and flows it to the vertical chute 13.

垂直シュート13は略円筒形状を有し、集合シュート12の下面に接続されて、当該集合シュート12から排出された原料Rを旋回シュート14に流す。   The vertical chute 13 has a substantially cylindrical shape, is connected to the lower surface of the collective chute 12, and flows the raw material R discharged from the collective chute 12 to the turning chute 14.

旋回シュート14は、垂直シュート13から排出された原料Rを受け、その先端から高炉20内に原料Rを装入する。旋回シュート14は、図示しない駆動機構によって、垂直シュート13を中心に高炉20の円周方向に回転自在に構成されている。また旋回シュート14は、垂直シュート13を中心に上下方向に傾動(回動)自在に構成されており、旋回シュート14の回転半径を任意に変更できる。   The turning chute 14 receives the raw material R discharged from the vertical chute 13 and charges the raw material R into the blast furnace 20 from its tip. The turning chute 14 is configured to be rotatable in the circumferential direction of the blast furnace 20 around the vertical chute 13 by a drive mechanism (not shown). Further, the turning chute 14 is configured to be tiltable (turnable) in the vertical direction around the vertical chute 13, and the rotation radius of the turning chute 14 can be arbitrarily changed.

そして、原料装入装置10では、炉頂ホッパー11a、11b内の原料Rが、流量調整ゲート15a、15bで流量調整されて、集合シュート12に排出される。原料Rは、集合シュート12、垂直シュート13を経て旋回シュート14上に落下し、当該旋回シュート14の先端から高炉20内に装入される。   In the raw material charging apparatus 10, the raw material R in the furnace top hoppers 11 a and 11 b is adjusted in flow rate by the flow rate adjusting gates 15 a and 15 b and discharged to the collecting chute 12. The raw material R falls on the turning chute 14 via the collecting chute 12 and the vertical chute 13 and is charged into the blast furnace 20 from the tip of the turning chute 14.

なお、以下の説明においては、上述した炉頂ホッパー11を単にホッパーという場合がある。   In the following description, the above-described furnace top hopper 11 may be simply referred to as a hopper.

<2.ホッパーからの混合原料の挙動>
本発明にかかる高炉の原料混合比率推定方法は、ホッパーから排出される混合原料の体積流量速度を一定と見做すことができるという新たな知見に基づくものである。かかる知見を得るにあたり、本発明者は以下のシミュレーションを行い、ホッパーからの原料の挙動を調査した。
<2. Behavior of mixed raw material from hopper>
The blast furnace raw material mixing ratio estimation method according to the present invention is based on the new knowledge that the volume flow rate of the mixed raw material discharged from the hopper can be considered constant. In obtaining such knowledge, the present inventor conducted the following simulation to investigate the behavior of the raw material from the hopper.

シミュレーションは、密度が異なる2種類の原料、すなわち焼結鉱と小塊コークスをホッパー内で混合し、さらにこの混合原料をホッパーから排出するという条件において、離散要素法(DEM:Discrete Element Method)を用いて行った。また、このシミュレーションの計算条件として、焼結鉱の平均粒子径を25mm、焼結鉱の重量を28tonとし、小塊コークスの平均粒子径を35mm、小塊コークスの重量を1.8tonとした。   In the simulation, a discrete element method (DEM: Discrete Element Method) is used under the condition that two kinds of raw materials having different densities, that is, sintered ore and small coke are mixed in a hopper and the mixed raw material is discharged from the hopper. Used. The calculation conditions for this simulation were as follows: the average particle diameter of the sintered ore was 25 mm, the weight of the sintered ore was 28 ton, the average particle diameter of the small coke was 35 mm, and the weight of the small coke was 1.8 ton.

シミュレーション結果を図2に示す。図2(a)は、ホッパーから排出される混合原料の体積流量速度の経時変化を示し、図2(b)は、ホッパーから排出される焼結鉱の質量流量速度の経時変化を示し、図2(c)は、ホッパーから排出される小塊コークスの質量流量速度の経時変化を示している。図2(a)〜(c)において横軸は経過時間を示し、ホッパーからの原料排出開始時間を“0”とし、原料排出完了時間を“1”として無次元化している。   The simulation result is shown in FIG. FIG. 2 (a) shows the change over time of the volume flow rate of the mixed raw material discharged from the hopper, and FIG. 2 (b) shows the change over time of the mass flow rate of the sintered ore discharged from the hopper. 2 (c) shows the change with time of the mass flow rate of the small coke discharged from the hopper. 2A to 2C, the horizontal axis indicates the elapsed time, and the material discharge start time from the hopper is set to “0”, and the material discharge completion time is set to “1”.

図2を参照すると、混合原料の体積流量速度は時間が経過してもほぼ一定であることが確認でき、新たな知見を得るに至った。   Referring to FIG. 2, it was confirmed that the volume flow rate of the mixed raw material was almost constant over time, and new knowledge was obtained.

なお、三輪茂雄著「粉体流体工学(1972年)」のP.212−213には、下記式(4)で定義される粉体(以下、混合原料に置き換えて説明する)の質量流量速度Wが一定であることが記載されている。   In addition, P. of Shigeo Miwa "Powder Fluid Engineering (1972)". In 212-213, it is described that the mass flow rate W of the powder defined by the following formula (4) (hereinafter, described by replacing with a mixed raw material) is constant.

但し、W:混合原料の質量流量速度、ρ:混合原料の嵩密度、D:混合原料の粒子径、f:摩擦係数、φ:ホッパーの開き角度、D:ホッパーの排出口の径 However, W: Mass flow rate of mixed raw material, ρ: Bulk density of mixed raw material, D p : Particle diameter of mixed raw material, f: Friction coefficient, φ: Opening angle of hopper, D 0 : Diameter of outlet of hopper

ここで、混合原料の体積流量速度Vは、下記式(5)で表される。そうすると、上述した混合原料の体積流量速度Vが一定であるという新たな知見は、換言すれば、混合原料の嵩密度ρが一定であるともいえる。すなわち、ホッパー内で複数種の原料が流動していても、ホッパーから排出される際の混合原料の嵩密度ρは一定と見做すことができる。
V=W/ρ ・・・・(5)
但し、V:混合原料の体積流量速度、W:混合原料の質量流量速度、ρ:混合原料の嵩密度
Here, the volume flow rate V of the mixed raw material is represented by the following formula (5). Then, it can be said that the new knowledge that the volume flow rate V of the mixed raw material described above is constant, in other words, the bulk density ρ of the mixed raw material is constant. That is, even if a plurality of types of raw materials are flowing in the hopper, the bulk density ρ of the mixed raw materials when discharged from the hopper can be considered to be constant.
V = W / ρ (5)
However, V: Volume flow rate of mixed raw material, W: Mass flow rate of mixed raw material, ρ: Bulk density of mixed raw material

一方、従来、原料の質量流量速度Wは一定であると考えられていたが、例えば本発明のように複数種の原料を混合する場合、その混合原料の嵩密度ρが一定として扱えることは全く想定されていなかった。したがって、混合原料の体積流量速度Vが一定であることは従来にはない、極めて新しい知見なのである。   On the other hand, conventionally, the mass flow rate W of the raw material was considered to be constant, but when mixing plural types of raw materials as in the present invention, for example, the bulk density ρ of the mixed raw material can be treated as constant. It was not supposed. Therefore, it is a very new finding that the volume flow rate V of the mixed raw material is constant.

翻ってみても、上記式(4)は単一原料を想定した式であり、複数種の原料が混合された混合原料を想定していなかった。かかる観点からも、混合原料の体積流量速度Vが一定であるという知見は新しいものであると言える。   Even if it turns, the said Formula (4) will be the type | formula which assumed the single raw material, and the mixed raw material with which multiple types of raw material was mixed was not assumed. From this viewpoint, it can be said that the knowledge that the volume flow rate V of the mixed raw material is constant is new.

<3.第1の実施の形態にかかる高炉の原料混合比率推定方法>
次に、上述した知見に基づいてなされた、第1の実施の形態にかかる高炉の原料混合比率推定方法について説明する。図3は、かかる高炉の原料混合比率推定方法の工程の例を示すフローチャートである。
<3. Blast Furnace Raw Material Mixing Ratio Estimating Method According to First Embodiment>
Next, the raw material mixing ratio estimation method for the blast furnace according to the first embodiment, which is made based on the above-described knowledge, will be described. FIG. 3 is a flowchart showing an example of the steps of the blast furnace raw material mixing ratio estimation method.

(ステップS1)
先ず、ホッパーから排出される混合原料の体積流量速度を決定する。この混合原料の体積流量速度は種々の方法で決定でき、例えば実測値を用いて決定してもよいし、理論式を用いて決定してもよいし、混合原料の排出時間を用いて推定してもよい。
(Step S1)
First, the volume flow rate of the mixed raw material discharged from the hopper is determined. The volume flow rate of this mixed raw material can be determined by various methods, for example, it may be determined using actual measurement values, may be determined using a theoretical formula, or may be estimated using the discharge time of the mixed raw material. May be.

理論式を用いる場合、例えば下記式(6)を用いて混合原料の体積流量速度Vを決定する。この式(6)は、上述したように式(4)において混合原料の嵩密度ρを一定と見做せるため、当該式(4)を嵩密度ρで除することにより導出される。なお、混合原料の粒子径Dは、当該バッチの混合原料をホッパーに投入する前にサンプリングし、その粒度を篩で測定することにより決定できる。摩擦係数fは、混合原料の安息角を測定することで推定できる。 When the theoretical formula is used, for example, the volume flow rate V of the mixed raw material is determined using the following formula (6). This formula (6) is derived by dividing the formula (4) by the bulk density ρ because the bulk density ρ of the mixed raw material can be regarded as constant in the formula (4) as described above. The particle diameter D p of the mixed material is sampled before turning the mixed raw material of the batch hopper, the particle size can be determined by measuring a sieve. The friction coefficient f can be estimated by measuring the angle of repose of the mixed raw material.

但し、W:混合原料の質量流量速度、ρ:混合原料の嵩密度、D:混合原料の粒子径、f:摩擦係数、φ:ホッパーの開き角度、D:ホッパーの排出口の径 However, W: Mass flow rate of mixed raw material, ρ: Bulk density of mixed raw material, D p : Particle diameter of mixed raw material, f: Friction coefficient, φ: Opening angle of hopper, D 0 : Diameter of outlet of hopper

また、混合原料の排出時間を用いる場合、例えば式(7)を用いて混合原料の体積流量速度Vを決定する。具体的には、ホッパーに投入した混合原料の重量Qと全量排出に要した時間θを求め、式(7)から混合原料の体積流量速度Vを決定する。なお、排出時間θはゲート開度が同一条件であれば、当該バッチの排出時間に代えて、前バッチにおける混合原料の排出時間を用いてもよい。
V=Q/ρθ ・・・・(7)
Moreover, when using the discharge time of a mixed raw material, the volumetric flow rate V of a mixed raw material is determined using Formula (7), for example. Specifically, the weight Q of the mixed raw material charged into the hopper and the time θ required for discharging the total amount are obtained, and the volume flow rate V of the mixed raw material is determined from the equation (7). As long as the gate opening degree is the same, the discharge time θ may be the mixed material discharge time in the previous batch instead of the batch discharge time.
V = Q / ρθ (7)

(ステップS2)
次に、ホッパーに設けられたロードセルにより、内容物である混合原料を含むホッパーの重量Qを連続的に測定する。
(Step S2)
Next, the weight Q h of the hopper containing the mixed raw material as the contents is continuously measured by a load cell provided in the hopper.

(ステップS3)
次に、ステップS2で測定されたホッパーの重量Qに基づいて、所定時刻tにおけるホッパーの重量Qの変化量dQ/dtを求める。このdQ/dtを、所定時刻tにおける混合原料の質量流量速度Wとする。
(Step S3)
Next, the change amount dQ h / dt of the hopper weight Q h at a predetermined time t is obtained based on the hopper weight Q h measured in step S2. This dQ h / dt is defined as a mass flow rate W t of the mixed raw material at a predetermined time t.

(ステップS4)
このとき、下記(8)、(9)の関係式が成立する。式中の添え字A、Bは粒子銘柄であり、Aは母相原料である鉱石を示し、Bは添加原料である小塊コークスを示している。
=WA,t+WB,t ・・・・(8)
V=WA,t/ρ+WB,t/ρ ・・・・(9)
但し、W:所定時刻tにおける混合原料の質量流量速度、WA,t:所定時刻tにおける鉱石の質量流量速度、WB,t:所定時刻tにおける小塊コークスの質量流量速度、V:混合原料の体積流量速度、ρ:鉱石の嵩密度、ρ:小塊コークスの嵩密度
(Step S4)
At this time, the following relational expressions (8) and (9) are established. The subscripts A and B in the formula are particle brands, A indicates an ore that is a parent phase raw material, and B indicates a small coke that is an additive raw material.
W t = W A, t + W B, t (8)
V = W A, t / ρ A + W B, t / ρ B (9)
Where W t : mass flow rate of the mixed raw material at a predetermined time t, W A, t : mass flow rate of the ore at a predetermined time t, W B, t : mass flow rate of the small coke at the predetermined time t, V: Volume flow rate of mixed raw material, ρ A : Bulk density of ore, ρ B : Bulk density of small coke

上記式(8)、(9)を解くことにより、下記式(1)、(2)が求まる。そして、ステップS1で決定した混合原料の体積流量速度Vを一定とし、ステップS3で算出した混合原料の質量流量速度Wに基づいて、鉱石の質量流量速度WA,tと小塊コークスの質量流量速度WB,tを算出する。
A,t=(ρρV−ρ)/(ρ−ρ) ・・・・(1)
B,t=W−WA,t ・・・・(2)
The following formulas (1) and (2) are obtained by solving the above formulas (8) and (9). The volume flow rate V of the mixed raw material determined in step S1 is constant, and the mass flow rate W A, t of the ore and the mass of the small coke are based on the mass flow rate W t of the mixed raw material calculated in step S3. The flow rate WB , t is calculated.
W A, t = (ρ A ρ B V-ρ A W t) / (ρ B -ρ A) ···· (1)
W B, t = W t −W A, t (2)

(ステップS5)
次に、ステップS3で算出した混合原料の質量流量速度Wと、ステップS4で算出した小塊コークスの質量流量速度WB,tとに基づき、下記式(3)を用いて、混合原料における添加原料の混合比率Mを推定する。
=WB,t/W ・・・・(3)
(Step S5)
Next, based on the mass flow rate W t of the mixed raw material calculated in step S3 and the mass flow rate W B, t of the small coke calculated in step S4, the following formula (3) is used. The mixing ratio M t of the added raw material is estimated.
M t = W B, t / W t (3)

以上の実施の形態によれば、ステップS1〜S5を行うことによって、混合原料における小塊コークスの混合比率を適切に推定することができる。しかも、この混合比率の推定にあたり、実際に測定が必要となるものはロードセルによるホッパーの重量のみであり、従来のように2つの重量測定手段、特にコイルセンサーは不要となる。したがって、混合比率の推定を簡易に行うことができる。   According to the above embodiment, the mixture ratio of the small coke in a mixing raw material can be estimated appropriately by performing step S1-S5. In addition, in estimating the mixing ratio, the only thing that actually needs to be measured is the weight of the hopper by the load cell, and two weight measuring means, particularly a coil sensor, is not required as in the prior art. Therefore, it is possible to easily estimate the mixing ratio.

そして、このように適切に推定された混合比率は、高炉の原料装入工程において、次のように活用することができる。   And the mixing ratio estimated appropriately in this way can be utilized as follows in the raw material charging step of the blast furnace.

例えば原料装入装置には、炉頂ホッパーへ混合原料を投入する際、その混合原料の偏析を調整する偏析調整装置が設けられる。そこで、本発明の方法で推定される混合比率の経時的変化が均一になるように、偏析調整装置を制御することができる。   For example, the raw material charging device is provided with a segregation adjusting device that adjusts the segregation of the mixed raw material when the mixed raw material is charged into the furnace top hopper. Therefore, the segregation adjusting device can be controlled so that the change with time of the mixing ratio estimated by the method of the present invention becomes uniform.

また、例えば本発明の方法で推定される混合比率に基づいて、混合原料を高炉内に装入する際に、旋回シュートの角度を適宜制御する。そうすると、高炉内において、炉半径方向で小塊コークスの消耗が大きい位置に、小塊コークスの混合比率が高い混合原料を装入することができる。   Further, for example, when the mixed raw material is charged into the blast furnace based on the mixing ratio estimated by the method of the present invention, the angle of the turning chute is appropriately controlled. If it does so, the mixing raw material with a high mixing ratio of a small coke can be charged in the position where the consumption of the small coke is large in the furnace radial direction.

なお、以上の実施の形態では、母相原料が鉱石であり、添加原料が小塊コークスである場合について説明したが、母相原料と添加原料はこれに限定されない。本実施の形態は、母相原料として、種々の比率で構成される焼結鉱、塊鉱石、ペレットの混合物に適用できる。また本実施の形態は、添加原料として、フェロコークス、含炭塊成鉱、還元鉄粉、スクラップ成鉱等の高炉用原料や、石灰石、蛇紋岩、橄欖岩、硅石等の副原料を用いた場合にも適用することができる。すなわち、添加原料の粒子が、母相原料の粒子と密度差があれば、本実施の形態を適用して添加原料の混合比率を推定することができる。   In addition, although the above embodiment demonstrated the case where a parent phase raw material was an ore and an additional raw material was a small lump coke, a parent phase raw material and an additional raw material are not limited to this. This embodiment can be applied to a mixture of sintered ore, massive ore, and pellets composed of various ratios as a matrix raw material. In addition, this embodiment uses blast furnace raw materials such as ferro-coke, carbon-containing agglomerated minerals, reduced iron powder, scrap ore, and auxiliary raw materials such as limestone, serpentinite, peridotite, and meteorite as additive raw materials. It can also be applied to cases. That is, if the additive raw material particles have a density difference from the parent phase raw material particles, the mixing ratio of the additive raw materials can be estimated by applying this embodiment.

<4.第2の実施の形態にかかる原料混合比率推定方法>
次に、第2の実施の形態にかかる2種類以上の添加原料がある場合の原料混合比率推定方法について説明する。図4は、かかる高炉の原料混合比率推定方法の工程の例を示すフローチャートである。本実施の形態では、母相原料A(鉱石)、添加原料B(小塊コークス)、添加原料C(硅石)とし、各原料A、B、Cの嵩密度はρ>ρ>ρとする。なお、添加原料Cは硅石でなくてもよい。
<4. Raw Material Mixing Ratio Estimating Method According to Second Embodiment>
Next, the raw material mixture ratio estimation method when there are two or more types of additive raw materials according to the second embodiment will be described. FIG. 4 is a flowchart showing an example of the steps of the blast furnace raw material mixture ratio estimation method. In this embodiment, matrix raw material A (ore), additive raw material B (small coke), and additive raw material C (meteorite) are used, and the bulk density of each of raw materials A, B, and C is ρ A > ρ C > ρ B And Note that the additive material C does not have to be meteorite.

(ステップS1〜S3)
第2の実施の形態におけるステップS1〜S3は、それぞれ上述した第1の実施の形態におけるステップS1〜S3と同様であるので、説明を省略する。
(Steps S1 to S3)
Since Steps S1 to S3 in the second embodiment are the same as Steps S1 to S3 in the first embodiment described above, description thereof will be omitted.

(ステップS4’)
母相原料Aと嵩密度が近い添加原料Cを混合した状態を、1つの混合粒子と考え、上記式(8)、(9)を下記式(8’)、(9’)とする。
=WAC,t+WB,t ・・・・(8’)
V=WAC,t/ρAC+WB,t/ρ ・・・・(9’)
但し、WAC,t:所定時刻tにおける鉱石と硅石を混合した状態の質量流量速度、ρAC:鉱石と硅石を混合した状態の嵩密度
(Step S4 ′)
The state in which the matrix raw material A and the additive raw material C having a close bulk density are mixed is considered as one mixed particle, and the above formulas (8) and (9) are defined as the following formulas (8 ′) and (9 ′).
W t = W AC, t + W B, t (8 ′)
V = W AC, t / ρ AC + W B, t / ρ B (9 ′)
Where, W AC, t : mass flow rate in a state where ore and meteorite are mixed at a predetermined time t, ρ AC : bulk density in a state where ore and meteorite are mixed

上記式(8’)、(9’)を解くことにより、下記式(1’)、(2’)が求まる。そして、ステップS1で決定した混合原料の体積流量速度Vを一定とし、ステップS3で算出した混合原料の質量流量速度Wに基づいて、鉱石及び硅石の質量流量速度WAC,tと小塊コークスの質量流量速度WB,tを算出する。
AC,t=(ρACρV−ρAC)/(ρ−ρAC) ・・・・(1’)
B,t=W−WAC,t ・・・・(2’)
The following formulas (1 ′) and (2 ′) are obtained by solving the above formulas (8 ′) and (9 ′). Then, the volume flow rate V of the mixed raw material determined in step S1 is made constant, and the mass flow rate W AC, t of the ore and meteorite and the small block coke based on the mass flow rate W t of the mixed raw material calculated in step S3. The mass flow rate WB , t of is calculated.
W AC, t = (ρ AC ρ B V−ρ AC W t ) / (ρ B −ρ AC ) (1 ′)
W B, t = W t −W AC, t ... (2 ′)

(ステップS5’)
次に、ステップS4’で算出した小塊コークスの質量流量速度WB,tを用いて、所定時刻tにおける鉱石及び硅石の体積流量速度VAC,tを、下記式(10)を用いて算出する。
AC,t=V−WB,t/ρ (10)
(Step S5 ′)
Next, using the mass flow rate W B, t of the small coke calculated in step S4 ′, the volume flow rate V AC, t of ore and meteorite at a predetermined time t is calculated using the following equation (10). To do.
V AC, t = V−W B, t / ρ B (10)

(ステップS6’)
次に、WAC,tから母相原料Aと添加原料Cの質量流量速度をそれぞれ分離し、求める。式(8’)、(9’)は、式(8’’)、(9’’)に変更される。
AC,t=WA,t+WC,t ・・・・(8’’)
AC,t=WA,t/ρ+WC,t/ρ ・・・・(9’’)
但し、WC,t:所定時刻tにおける硅石の質量流量速度
(Step S6 ′)
Next, the mass flow rates of the matrix raw material A and the additive raw material C are separated from WAC, t , respectively, and obtained. Expressions (8 ′) and (9 ′) are changed to Expressions (8 ″) and (9 ″).
W AC, t = W A, t + W C, t (8 ″)
V AC, t = W A, t / ρ A + W C, t / ρ C (9 ″)
Where W C, t : Mass flow rate of meteorite at a predetermined time t

上記式(8’’)、(9’’)を解くことにより、下記式(1’’)、(2’’)が求まり、これらの式から、鉱石の質量流量速度WA,tと硅石の質量流量速度WC,tを求める。
A,t=(ρρAC,t−ρAC,t)/(ρ−ρ) ・・・・(1’’)
C,t=WAC,t−WA,t ・・・・(2’’)
By solving the above formulas (8 ″) and (9 ″), the following formulas (1 ″) and (2 ″) are obtained. From these formulas, the mass flow rate WA , t of the ore and the meteorite The mass flow rate W C, t of is determined.
W A, t = (ρ A ρ C V AC, t -ρ A W AC, t) / (ρ C -ρ A) ···· (1 '')
W C, t = W AC, t −W A, t (2 ″)

(ステップS7’)
次に、ステップS3で算出した混合原料の質量流量速度Wと、ステップS4’で算出した小塊コークスの質量流量速度WB,tと、ステップS6’で算出した硅石の質量流量速度WC,tに基づき、下記式(3’)、(3’’)を用いて、混合原料における添加原料B、Cの混合比率MB,t、MC,tを推定する。
B,t=WB,t/W ・・・・(3’)
C,t=WC,t/W ・・・・(3’’)
(Step S7 ')
Next, the mass flow rate W t of the mixed raw material calculated in step S3, the mass flow rate W B, t of the small coke calculated in step S4 ′, and the mass flow rate W C of meteorite calculated in step S6 ′. , t , the following formulas (3 ′) and (3 ″) are used to estimate the mixing ratios M B, t and M C, t of the added raw materials B and C in the mixed raw materials.
M B, t = W B, t / W t (3 ′)
M C, t = W C, t / W t (3 ″)

以上の実施の形態によれば、ステップS1〜S7’を行うことによって、複数銘柄の混合原料における添加原料の混合比率を適切に推定することができる。   According to the above embodiment, by performing Steps S1 to S7 ', it is possible to appropriately estimate the mixing ratio of the additive raw material in the mixed raw materials of a plurality of brands.

なお、以上の実施の形態では、母相原料Aが鉱石であり、添加原料Bが小塊コークス、添加原料Cが硅石である場合について説明したが、母相原料と添加原料はこれに限定されない。本実施の形態は、母相原料として、種々の比率で構成される焼結鉱、塊鉱石、ペレットの混合物に適用できる。また本実施の形態は、添加原料として、フェロコークス、含炭塊成鉱、還元鉄粉、スクラップ成鉱等の高炉用原料や、石灰石、蛇紋岩、橄欖岩等の副原料を用いた場合にも適用することができる。すなわち、添加原料の粒子が、母相原料の粒子と密度差があれば、本実施の形態を適用して添加原料の混合比率を推定することができ、複数種の添加原料がある場合には、母相原料との密度差が大きいものから順番に質量流量速度を求めていけばよい。   In the above embodiment, the case where the matrix raw material A is an ore, the additive raw material B is a small coke, and the additive raw material C is a meteorite has been described, but the matrix raw material and the additive raw material are not limited thereto. . This embodiment can be applied to a mixture of sintered ore, massive ore, and pellets composed of various ratios as a matrix raw material. In addition, this embodiment is used in the case of using blast furnace raw materials such as ferro-coke, coal-containing agglomerated mineral, reduced iron powder, scrap ore, and auxiliary raw materials such as limestone, serpentinite and peridotite as additive raw materials. Can also be applied. That is, if the additive raw material particles have a density difference from the parent phase raw material particles, the mixing ratio of the additive raw materials can be estimated by applying this embodiment. What is necessary is just to obtain | require mass flow rate in an order from a thing with a large density difference with a parent phase raw material.

例えば添加原料がB、C、Dの3種類の場合であって、嵩密度がρ>ρ>ρ>ρの場合、添加原料B、C、Dのうち、母相原料Aと嵩密度が近い添加原料C、Dを混合した状態を1つの混合粒子と考えて、ステップS4’〜S6’を行い、添加原料Bの質量流量速度と、添加原料C、Dを混合した状態の質量流量速度を算出する。その後、添加原料C、Dのうち、母相原料Aと嵩密度が近い添加原料Dを混合した状態を1つの混合粒子と考えて、さらにステップS4’〜S6’を行い、添加原料Cの質量流量速度と添加原料Dの質量流量速度を算出する。そして、ステップS7’において、混合原料における添加原料B、C、Dの混合比率を推定する。 For example, when the additive raw materials are three types of B, C, and D and the bulk density is ρ A > ρ D > ρ C > ρ B , among the additive raw materials B, C, and D, the parent phase raw material A and Considering the state in which the additive materials C and D having a close bulk density are mixed as one mixed particle, steps S4 ′ to S6 ′ are performed, and the mass flow rate of the additive material B and the additive materials C and D are mixed. Calculate mass flow rate. Thereafter, among the added raw materials C and D, the mixed raw material A and the added raw material D having a bulk density close to each other are considered as one mixed particle, and steps S4 ′ to S6 ′ are further performed. The flow rate and the mass flow rate of the additive raw material D are calculated. In step S7 ′, the mixing ratio of the additive raw materials B, C and D in the mixed raw material is estimated.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious for those skilled in the art that various modifications or modifications can be conceived within the scope of the idea described in the claims, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. It is understood.

以上の実施の形態では、本発明を炉頂ホッパーに適用した場合について説明したが、他のすべてのホッパー(例えばサージホッパー等)に適用することができる。   Although the case where the present invention is applied to a furnace top hopper has been described in the above embodiment, the present invention can be applied to all other hoppers (for example, a surge hopper).

以下、実施例と比較例に基づいて本発明(第1の実施の形態)の効果について説明する。具体的には、上述した式(3)で推定される添加原料の混合比率Mの基となる、式(2)で算出される小塊コークスの質量流量速度WB,tの検証を行う。 Hereinafter, effects of the present invention (first embodiment) will be described based on examples and comparative examples. Specifically, the mass flow rate WB , t of the small coke calculated by the equation (2), which is the basis of the mixing ratio M t of the added raw material estimated by the equation (3) described above, is verified. .

実施例においては、実炉(高炉)にて、鉱石80tonと小塊コークス1.9tonを搬送し、混合原料排出時の炉頂ホッパーの重量Qをロードセルにより連続的に測定した。そして、所定時刻における炉頂ホッパーの重量変化量dQ/dt、すなわち所定時刻における混合原料の質量流量速度Wを求めた。このように求められた混合原料の質量流量速度Wを図5に示す。 In the embodiment, actual furnace at (blast furnace), and transporting the ore 80ton and small lump coke 1.9Ton, the weight Q h of furnace top hopper during mixing raw materials discharged was continuously measured by the load cell. Then, the weight change amount dQ h / dt of the furnace top hopper at a predetermined time, that is, the mass flow rate W t of the mixed raw material at the predetermined time was obtained. The mass flow rate W t of the raw material mixture obtained in this way is shown in FIG.

また実施例において、炉頂ホッパーから排出される混合原料の体積流量速度Vは、上述した式(6)を用いて求めた。式(6)では、混合原料の粒子径Dを18mmとし、摩擦係数fを0.4とし、炉頂ホッパーの開き角度φを45度とし、ホッパーの排出口の径Dを655mmとした。そうすると、混合原料の体積流量速度Vは0.71m/sと求まった。 Moreover, in the Example, the volume flow rate V of the mixed raw material discharged | emitted from a furnace top hopper was calculated | required using Formula (6) mentioned above. In equation (6), the particle diameter D p of the mixed raw material and 18 mm, the friction coefficient f is 0.4, and 45 degrees opening angle φ of the furnace top hopper, the diameter D 0 of the outlet of the hopper was 655mm . Then, the volume flow rate V of the mixed raw material was found to be 0.71 m 3 / s.

そして、これら混合原料の質量流量速度Wと混合原料の体積流量速度Vに基づき、上述した式(2)を用いて小塊コークスの質量流量速度WB,tを算出した。この際、鉱石の嵩密度ρを1.8ton/mとし、小塊コークスの嵩密度ρを0.5ton/mとした。その結果、小塊コークスの質量流量速度WB,tが図6に示すように求まった。 Then, based on the volume flow rate V of the mass flow rate W t and mixed raw material mixture of these raw materials, the mass flow rate W B of the small lump coke using equation (2) above, was calculated t. In this case, the bulk density [rho A ore and 1.8ton / m 3, the bulk density [rho B small lump coke was 0.5 ton / m 3. As a result, the mass flow rate WB , t of the small coke was determined as shown in FIG.

一方、比較例においては、実炉(高炉)の相似形となる1/5縮尺の試験装置を用いて実験を行った。炉頂ホッパーから排出される混合原料を所定のサンプリング装置で回収し、各時間帯の小塊コークスの重量を測定した。その結果、当該小塊コークスの質量流量速度は図7に示すように求まった。   On the other hand, in the comparative example, it experimented using the test apparatus of 1/5 scale which becomes a similar shape of a real furnace (blast furnace). The mixed raw material discharged from the furnace top hopper was collected by a predetermined sampling device, and the weight of the small coke in each time zone was measured. As a result, the mass flow rate of the small coke was determined as shown in FIG.

実施例の図6と比較例の図7を比較すると、小塊コークスの質量流量速度の経時変化の傾向は非常に良い対応関係にある。したがって、本発明で算出される小塊コークスの質量流量速度は、その精度が極めて高いことが分かった。そして、当該小塊コークスの質量流量速度に基づいて推定される添加原料の混合比率も、その精度が極めて高いことが分かった。   Comparing FIG. 6 of the example and FIG. 7 of the comparative example, the tendency of the mass flow rate of the small coke to change with time is in a very good correspondence. Therefore, it was found that the mass flow rate of the small coke calculated in the present invention is extremely high in accuracy. And it turned out that the accuracy of the mixing ratio of the additive raw material estimated based on the mass flow rate of the small coke is also extremely high.

以下、本発明(第2の実施の形態)の効果について説明する。具体的には、母相原料A(鉱石)に対して、複数種の添加原料B(小塊コークス)、添加原料C(硅石)を混合した時の質量流量速度WB,tとWC,t(混合比率MB,tとMC,t)の検証を、離散要素法(DEM)を用いて行った。本検証においては、焼結鉱の平均粒子径を25mm、焼結鉱の重量を28tonとし、小塊コークスの平均粒子径を35mm、小塊コークスの重量を1.8ton、硅石の平均粒子径を30mm、硅石の重量を3.0tonとした。混合した全粒子をホッパーに装入し、その後、ホッパーから排出し、排出された粒子の銘柄と重量を調査した。 The effects of the present invention (second embodiment) will be described below. Specifically, mass flow rates WB , t and WC , when a plurality of types of additive raw material B (small coke) and additive raw material C (meteorite) are mixed with matrix raw material A (ore) . The verification of t (mixing ratio M B, t and M C, t ) was performed using the discrete element method (DEM). In this verification, the average particle diameter of sintered ore is 25 mm, the weight of sintered ore is 28 ton, the average particle diameter of small coke is 35 mm, the weight of small coke is 1.8 ton, and the average particle diameter of meteorite is The weight of 30 mm and the meteorite was 3.0 ton. All the mixed particles were charged into the hopper, then discharged from the hopper, and the brand and weight of the discharged particles were investigated.

小塊コークスと硅石の混合比率の経時変化をDEMによりシミュレーションした結果(実績値)と、式(3’)、(3’’)による推定値を図8、9に示す。この際、焼結鉱の嵩密度ρを1.8ton/mとし、小塊コークスの嵩密度ρを0.5ton/m、硅石の嵩密度ρを1.15ton/mとした。さらに、焼結鉱と硅石が混合状態にあるときの嵩密度ρACを1.7ton/mとした。 FIGS. 8 and 9 show the results (actual values) obtained by simulating the change over time in the mixing ratio of the small coke and the meteorite by DEM and the estimated values based on the equations (3 ′) and (3 ″). In this case, the bulk density [rho A sinter and 1.8ton / m 3, the bulk density [rho B of 0.5 ton / m 3 of a small lump coke, and 1.15ton / m 3 the bulk density [rho C of Keiseki did. Further, the bulk density [rho AC when sintered ore and Keiseki is in admixture was 1.7ton / m 3.

図8と図9を確認すると、小塊コークス、硅石の混合比率の時間変化の傾向は、DEMでシミュレートした実績値と、式(3’)、(3’’)による推定値で非常に良い対応関係にある。したがって、本発明で算出される複数の銘柄を添加原料とした場合においても、添加原料の質量流量速度は、その精度が極めて高いことが分かった。   8 and 9 confirm that the tendency of the change in the mixing ratio of the small coke and the meteorite with the actual values simulated by the DEM and the estimated values based on the equations (3 ′) and (3 ″) are very high. Good correspondence. Therefore, even when a plurality of brands calculated in the present invention are used as additive raw materials, it has been found that the accuracy of the mass flow rate of the additive raw materials is extremely high.

本発明は、高炉に複数種の原料を混合して装入する場合において、混合原料の混合比率を推定する際に有用である。   The present invention is useful for estimating the mixing ratio of mixed raw materials when a plurality of types of raw materials are mixed and charged into a blast furnace.

10 原料装入装置
11a、11b 炉頂ホッパー
12 集合シュート
13 垂直シュート
14 旋回シュート
15a、15b 流量調整ゲート
16a、16b ロードセル
20 高炉
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Raw material charging device 11a, 11b Top hopper 12 Collecting chute 13 Vertical chute 14 Turning chute 15a, 15b Flow control gate 16a, 16b Load cell 20 Blast furnace

Claims (5)

高炉に複数種の原料を混合して装入する際において、混合原料の混合比率を推定する方法であって、
ホッパーから排出される前記混合原料の体積流量速度を決定する第1の工程と、
前記ホッパーから前記混合原料を連続的に排出する際、当該ホッパーの重量を測定する第2の工程と、
前記第2の工程で測定された前記ホッパーの重量に基づいて、所定時刻における前記混合原料の質量流量速度を求める第3の工程と、
前記第1の工程で決定した前記混合原料の体積流量速度を一定とし、前記第3の工程で求めた前記混合原料の質量流量速度に基づいて、前記混合原料のうち母相原料に添加される添加原料の混合比率を推定する第4の工程と、を有することを特徴とする、高炉の原料混合比率推定方法。
When mixing and charging a plurality of types of raw materials into a blast furnace, a method for estimating the mixing ratio of the mixed raw materials,
A first step of determining a volume flow rate of the mixed raw material discharged from the hopper;
A second step of measuring the weight of the hopper when continuously discharging the mixed raw material from the hopper;
A third step of determining a mass flow rate of the mixed raw material at a predetermined time based on the weight of the hopper measured in the second step;
Based on the mass flow rate of the mixed raw material obtained in the third step, the volume flow rate of the mixed raw material determined in the first step is constant, and is added to the parent phase raw material among the mixed raw materials. And a fourth step of estimating a mixing ratio of the added raw material. A method for estimating a raw material mixing ratio of a blast furnace.
前記母相原料は焼結鉱、あるいは、鉱石であることを特徴とする、請求項1に記載の高炉の原料混合比率推定方法。 The blast furnace raw material mixing ratio estimation method according to claim 1, wherein the parent phase raw material is sintered ore or ore. 前記第2の工程における前記ホッパーの重量の測定は、当該ホッパーに設けられたロードセルを用いて行われることを特徴とする、請求項1又は2に記載の高炉の原料混合比率推定方法。 The method for estimating a raw material mixture ratio of a blast furnace according to claim 1 or 2, wherein the weight of the hopper in the second step is measured using a load cell provided in the hopper. 前記第4の工程において、所定時刻tにおける前記母相原料と前記添加原料の質量流量速度WA,t、WB,tをそれぞれ下記式(1)、(2)により算出し、前記添加原料の混合比率Mを下記式(3)で推定することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の高炉の原料混合比率推定方法。
A,t=(ρρV−ρ)/(ρ−ρ) ・・・・(1)
B,t=W−WA,t ・・・・(2)
=WB,t/W ・・・・(3)
但し、WA,t:所定時刻tにおける母相原料の質量流量速度、WB,t:所定時刻tにおける添加原料の質量流量速度、W:所定時刻tにおける混合原料の質量流量速度、ρ:母相原料の嵩密度、ρ:添加原料の嵩密度、V:混合原料の体積流量速度、M:混合率
In the fourth step, the matrix material and the mass flow rate W A of the additive material at a predetermined time t, t, W B, t and the following formulas (1), calculated by (2), the added material The raw material mixing ratio estimation method for a blast furnace according to any one of claims 1 to 3, wherein the mixing ratio Mt is estimated by the following equation (3).
W A, t = (ρ A ρ B V-ρ A W t) / (ρ B -ρ A) ···· (1)
W B, t = W t −W A, t (2)
M t = W B, t / W t (3)
Where W A, t is the mass flow rate of the parent phase raw material at a predetermined time t, W B, t is the mass flow rate of the added raw material at the predetermined time t, W t is the mass flow rate of the mixed raw material at the predetermined time t, and ρ. A : Bulk density of parent phase raw material, ρ B : Bulk density of additive raw material, V: Volume flow rate of mixed raw material, M t : Mixing ratio
前記添加原料が複数種ある場合、
前記第4の工程は、
前記複数種の添加原料のうち、前記母相原料の嵩密度から最も離れた嵩密度を有する一の添加原料の質量流量速度を算出すると共に、前記母相原料と、前記複数種の添加原料のうち前記一の添加原料以外の他の添加原料と、を混合した状態の原料の質量流量速度を算出する第5の工程と、
前記母相原料の質量流量速度と前記他の添加原料の質量流量速度を算出する第6の工程と、
前記第5の工程及び前記第6の工程をそれぞれこの順で1回以上行い、各々の前記添加原料の質量流量速度を算出し、当該各々の添加原料の混合比率を推定する第7の工程と、を有することを特徴とする、請求項4に記載の高炉の原料混合比率推定方法。
When there are a plurality of the additive raw materials,
The fourth step includes
While calculating the mass flow rate of one additional raw material having the bulk density farthest from the bulk density of the matrix phase raw material among the multiple types of additive raw materials, the matrix phase raw material and the multiple types of additive raw materials A fifth step of calculating the mass flow rate of the raw material in a mixed state with the other additive raw material other than the one additive raw material,
A sixth step of calculating a mass flow rate of the matrix phase raw material and a mass flow rate of the other additive raw materials;
Performing the fifth step and the sixth step one or more times in this order, calculating a mass flow rate of each of the additive materials, and estimating a mixing ratio of each of the additive materials; The blast furnace raw material mixing ratio estimation method according to claim 4, wherein:
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007204791A (en) * 2006-01-31 2007-08-16 Jfe Steel Kk Method and instrument for measuring mixing degree of blast furnace raw materials
JP2010150646A (en) * 2008-12-26 2010-07-08 Jfe Steel Corp Method for charging raw material into blast furnace
JP2014214331A (en) * 2013-04-23 2014-11-17 新日鐵住金株式会社 Method of charging raw material into blast furnace

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007204791A (en) * 2006-01-31 2007-08-16 Jfe Steel Kk Method and instrument for measuring mixing degree of blast furnace raw materials
JP2010150646A (en) * 2008-12-26 2010-07-08 Jfe Steel Corp Method for charging raw material into blast furnace
JP2014214331A (en) * 2013-04-23 2014-11-17 新日鐵住金株式会社 Method of charging raw material into blast furnace

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019189128A1 (en) 2018-03-28 2019-10-03 ホーチキ株式会社 Fire detection device
CN116759032A (en) * 2023-08-16 2023-09-15 安徽慕京信息技术有限公司 Optimization method for blast furnace steelmaking raw material proportion and application system thereof
CN116759032B (en) * 2023-08-16 2023-10-31 安徽慕京信息技术有限公司 Optimization method for blast furnace steelmaking raw material proportion and application system thereof

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