JP2783006B2 - ベルレス高炉装入装置における原料装入時間の測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はベルレス高炉装入装置に
おける原料装入時間の測定方法に関し、より詳細には炉
内への原料装入分布を制御するために装入時間を測定す
るベルレス高炉装入装置における原料装入時間の測定方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ベルレ
ス高炉装入装置には原料を貯留する複数のホッパーであ
る炉頂バンカーが並列に配設された「並列ホッパー型」
の装置と、ホッパーが上、下２段に配設されたいわゆる
「センターフィード型」の装置とがある。

【０００３】並列ホッパー型ベルレス高炉装入装置にお
いては、図６に示したように炉頂バンカー１１ａ、１１
ｂにそれぞれ貯留された鉱石１２ａ、コークス１２ｂ
は、下部シール弁１３ａ，１３ｂが開となり原料コント
ロールゲート１４ａ、１４ｂにより原料の流量がコント
ロールされて下方の集合ホッパー１５へと交互に流出す
る。そして原料は集合ホッパー１５の下方に配設された
センタリングシュート１６及び垂直シュート１７を通
り、さらに一定速度で旋回する分配シュート１８を通過
することによって、炉内ストックライン１９上方より炉
２０内へ装入される。従って分配シュート１８の傾動角
度やその角度における旋回数等を調節することにより所
望の任意の装入分布を形成し得る点で、他のベル式装入
装置に比べると有利である。しかしこの装置の場合、上
記したように装入の自由なコントロールが容易な反面、
分配シュート１８の傾動角度や旋回速度の違いがそのま
ま原料の装入分布の差として現れるので的確な制御が必
要である。特に特定の分配シュート１８旋回速度のもと
での実際の装入時間がいくらであるかは重要で、その少
しの違いが装入物偏析の原因ともなり、ひいては炉況を
悪化させることになる。

【０００４】従来、かかる装入時間は装入開始点とその
終了点とを例えば以下の４つの方法で特定し、それに基
づいて算出していた。１つは分配シュート１８の上方に
配設されている炉頂バンカー１１ａ、１１ｂに貯留され
た原料の鉱石１２ａまたはコークス１２ｂが下部シール
弁１３ａ、１３ｂ及び原料コントロールゲート１４ａ、
１４ｂを解放することにより炉２０内に装入されるとき
の炉頂バンカー１１ａ、１１ｂの重量変化を、ロードセ
ル２１ａ、２１ｂでそれぞれ測定して各装入タイミング
（開始点、終了点）を検知し、測定時間算定の基礎とす
る方法である。しかしながら、図６で明らかなように原
料は原料コントロールゲート１４ａ、１４ｂ、集合ホッ
パー１５、センタリングシュート１６及び垂直シュート
１７を通ってから分配シュート１８に達するので途中で
の滞留や堆積などによって時間的後れが生じてしまい、
この方法では分配シュート１８の原料挙動をつかむこと
ができないという課題があった。しかもこの時間的遅れ
は原料の種類、大きさ、流出速度により変化するもので
あるから、単に時間についての補正をするだけでは正確
な装入タイミングを知ることは困難であった。

【０００５】また図７（ａ）はロードセル２１ａ、２１
ｂにより測定した炉頂バンカー１１ａ、１１ｂ内原料の
重量変化を示したものであるが、この図から明らかなよ
うに炉頂バンカー１１ａ、１１ｂ内原料の重量変化量Ａ
は炉頂バンカー１１ａ、１１ｂ内原料の装入末期Ｂでは
やや緩やかとなり、装入終了点Ｃにおいてはロードセル
２１ａ、２１ｂによる検知が明確でないという課題も有
していた。これは鉱石や焼結鉱に比べて装入重量が少な
い、例えば鉱石量の約１／４と装入重量が少ないコーク
スの場合において顕著であり、装入終了点の判断が曖昧
となっていた。

【０００６】原料装入時間の測定方法の２つ目は例えば
特公昭５７−５３４０６号公報に開示されている方法で
あり、原料の装入開始点を分配シュート１８の旋回駆動
用モータの電流値の上昇によって検知する一方、電流値
の下降により装入終了点を検知し、これらの検知結果に
基づいて装入時間を求める方法である。この方法では、
分配シュート１８自体にかかる作動負荷を分配シュート
１８の旋回駆動用モータ電流値によって検知しており、
嵩比重が大きい焼結鉱を分配する場合等は嵩比重の大き
さに伴って作動負荷も大きくなって図７（ｃ）に示した
ように電流値の変化量も大きくなるため、各装入タイミ
ングの検知を比較的正確に行うことができる。しかしな
がら、焼結鉱に比べて嵩比重が約１／３．５のコークス
を分配する場合には作動負荷も小さいので、図７（ｃ）
のＤに示したように電流値の変化量も小さくなり特に装
入終了点Ｃの判定が曖昧となって的確な装入終了検知が
できないという課題があった。そしてこのことが測定誤
差を生む原因となっていた。図８にコークス装入の場合
と焼結鉱装入の場合の旋回駆動用モータ電流値の測定結
果の実例を示す。図８からも明らかなように焼結鉱に比
べてコークスの場合は装入終了検知が不明確であること
がわかる。

【０００７】原料装入時間の測定方法の３つ目は、例え
ば特開昭５６−１６９７１３号公報及び特開昭５４−１
２０２０６号公報に開示されている方法であり、図６に
示したごとく音響センサ又は振動計の装入時間検出器２
２を集合ホッパー１５に取り付けて原料の落下音又は落
下振動を検知し、この検知結果に基づいて装入時間を求
めるものである。ところがこの音響センサ又は振動計の
装入時間検出器２２を用いた方法では、他の雑音が入り
易い環境では装入中の原料の性状が変化したときなど雑
音と原料の落下音又は落下振動との区別が難しく調整が
しづらいという課題があった。また特開昭５７−１０４
６０７号公報では分配シュート１８の振動を振動検出器
（図示せず）により検知して装入時間を求める方法が開
示されているが、この場合においても上記と同様の課題
を有していた。

【０００８】原料装入時間の測定方法の４つ目は、例え
ば実公昭６３−７５３号公報に開示されている方法であ
り、図６に示したように炉芯軸上の集合ホッパー１５と
分配シュート１８とを結ぶ集合ホッパー１５の上部に非
接触式距離計２３を配設し、非接触式距離計２３によっ
て傾動スロート（図示せず）通過中の原料までの距離及
び分配シュート１８までの距離を測定してその距離差よ
り原料装入開始点から終了点までの時間を測定する方法
である。しかしながらこの方法では、原料装入終了時点
に炉頂バンカー１１ａ、１１ｂの内壁に付着あるいは滞
留している原料又は炉頂バンカー１１ａ、１１ｂ内に設
置されている原料反撥板（図示せず）上に残留している
原料が何らかの振動で落下したときには非接触式距離計
２３に誤検知されてしまい外乱となって正確な測定距離
信号とならず、装入終了点を正確に検知することができ
ない場合があった。

【０００９】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、原料装入開始点及び装入終了点を的確に検知するこ
とができ、原料装入開始から装入終了点までの装入時間
を正確に求めることができるベルレス高炉装入装置にお
ける原料装入時間の測定方法を提供することを目的とし
ている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係るベルレス高炉装入装置における原料装入
時間の測定方法は、ホッパー内の原料を集合ホッパー、
分配シュートを介して、炉内へ装入するベルレス高炉装
入装置における原料装入時間の測定方法において、前記
集合ホッパーに落下する前記原料流れと略直交して非接
触式のマイクロ波発振器及びその受信器を配設し、前記
原料の通過に伴って前記マイクロ波発振器からのマイク
ロ波の強度を前記受信器で受信し、その検知結果に基づ
いて原料の装入開始点から終了点までの実装入時間を求
めることを特徴としている。

【００１１】

【作用】上記方法によれば、前記ホッパーから流出した
原料が前記集合ホッパーの上部に配設された前記マイク
ロ波発振器近傍を通過すると、該マイクロ波発振器から
放射されるマイクロ波が通過中の原料の流れに干渉して
吸収されるか反射されて大きく減衰し、前記受信器の受
信感度が低下する。そしてこの受信感度が低下する時点
が装入開始点として正確に検知される。また原料装入終
了近くとなり、前記マイクロ波発振器近傍を原料が通過
しなくなると、前記マイクロ波発振器からのマイクロ波
が原料によって吸収あるいは反射されなくなるため、前
記マイクロ波は殆ど減衰せずに前記受信器に到達する。
そしてこの時点が装入終了点として正確に検知される。
従って、これら検知結果により装入開始から装入終了ま
での実装入時間が正確に求められ、さらにこの正確な実
装入時間と前記ホッパーの原料秤量値とに基づいて前記
分配シュートの旋回回転数が決定されるため、装入分布
が原料の種類、性状、貯蔵高さの変化に影響されること
なく適切に制御されることとなる。また前記マイクロ波
発振器及びその受信器を前記集合ホッパーの上部に配設
しており、該集合ホッパーの上部近傍は構造が簡単で、
かつ常時駆動される装置が少ないので、メンテナンスを
安全、かつ容易に行い得ることとなる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明に係るベルレス高炉装入装置に
おける原料装入時間の測定方法の実施例を図面に基づい
て説明する。なお、従来例と同一機能を有する構成部品
には同一符号を付することとする。図１は実施例に係る
ベルレス高炉装入装置における原料装入時間の測定方法
を実施するための「並列ホッパー型」ベルレス高炉装入
装置を示した概略断面図であり、図２は図１における側
面断面図である。従来と同様に、原料である鉱石１２
ａ、コークス１２ｂをそれぞれ貯留する炉頂バンカー１
１ａ、炉頂バンカー１１ｂの底部には、流出する原料の
流量を調節する原料コントロールゲート１４ａ、１４ｂ
及び炉頂バンカー１１ａ、１１ｂ底部の開閉を行うため
の下部シール弁１３ａ、１３ｂが順次取り付けられてお
り、炉頂バンカー１１ａ、１１ｂの下方には集合ホッパ
ー１５が配設されている。そして集合ホッパー１５の底
部にはセンタリングシュート１６が配設されておりセン
タリングシュート１６の下方には垂直シュート１７、分
配シュート１８が順次配設されている。また垂直シュー
ト１７の周りには分配シュート１８を駆動するための分
配シュート用駆動装置２４が設置されており、分配シュ
ート用駆動装置２４の上方の集合ホッパー１５の上部側
壁には原料の流れ２５と略直交するようにマイクロ波発
振器３１及び受信器３２が互いに対向して取り付けられ
ている。

【００１３】図３は図１におけるマイクロ波発振器３１
及び受信器３２の取り付け状況を概略的に示した部分拡
大断面図であり、図３に示したように例えばマイクロ波
発振器３１及び受信器３２はそれぞれ、集合ホッパー１
５の側壁に対向して取り付けられた取り付けノズル３
３、３４を介して設置されている。このノズル３３、３
４は中空金属製であり、中にはセラミックやモルタルな
どの非導電性絶縁物３５が充填されている。つまり集合
ホッパー１５は鋼板製で導電性でありマイクロ波を透過
させないため取り付けノズル３３、３４内の非導電性絶
縁物３５を介してマイクロ波発振器３１及び受信器３２
からのマイクロ波の発信、受信が感度良く行われるよう
になっている。尚集合ホッパー１５内部の原料の流れ２
５がある所は粉塵雰囲気であるので取り付けノズル３
３、３４の集合ホッパー１５内側の端部３６は平滑にし
てダストや粉塵が付着してマイクロ波の発信、受信時の
感度影響がないようにすることが肝要である。

【００１４】ところで、図１に示した「並列ホッパー
型」は炉頂バンカー１１ａ、１１ｂが左右２基あり原料
の流れ２５も２方位となるので、上記の如く取り付けら
れるマイクロ波発振器３１、受信器３２は集合ホッパー
１５の左右に２対配設される。また炉頂バンカー１１
ａ、１１ｂと炉頂バンカー１１ａ、１１ｂの下方に配設
されている固定部材２６との間には、炉頂バンカー１１
ａ、１１ｂ内の原料重量変化を測定するためのロードセ
ル２１ａ、２１ｂが配設されている。

【００１５】このようなベルレス高炉装入装置において
は、従来と同様に炉頂バンカー１１ａ、１１ｂ内の鉱石
１２ａ、又はコークス１２ｂは、下部シール弁１３ａ、
１３ｂが開となって原料コントロールゲート１４ａ、１
４ｂで原料の流量がコントロールされながら集合ホッパ
ー１５へと流出し、センタリングシュート１６及び垂直
シュート１７を通り、さらに分配シュート１８を通過す
ることによって炉内ストックライン１９上方より炉２０
内へ装入される。そして本方法では原料が集合ホッパー
１５を通過する際のマイクロ波発振器３１から発信され
るマイクロ波の強度を受信器３２で受信することによっ
て、原料装入開始点及び装入終了点が正確に検知され、
その検知結果から装入時間が求められる。すなわち、マ
イクロ波発振器３１より発信されたマイクロ波は、原料
コントロールゲート１４ａ、１４ｂが閉のときはまだ障
害物となる原料の流れ２５がないため、減衰することな
くほとんど受信器３２に受信され、図４（ｃ）のａに示
したような出力信号となって表われる。一方、例えば原
料コントロールゲート１４ａが開となると、炉頂バンカ
ー１１ａ内の鉱石１２ａが流下して原料の流れ２５とな
り、マイクロ波発振器３１からのマイクロ波がそれに反
射又は吸収されて大きく減衰し、受信器３２の受信感度
が低下する。この受信感度の低下は図４（ｃ）のｂに示
したような出力信号となって表われ、最初に受信感度が
低下する時点が装入開始点として明確に検出される。ま
た炉頂バンカー１１内の鉱石１２ａの装入が終了する
と、マイクロ波をさえぎるものがなくなるので、マイク
ロ波はほとんど減衰せずに受信器３２に到達する。この
ときの受信器３２の出力信号は再び図４（ｃ）のｃに示
したようになり、初めて減衰せずに受信器３２に到達す
る時点が装入終了点として明確に検知される。そしてこ
の装入終了点は、装入終了点近くにおける受信器３２の
マイクロ波到達出力の感度を調整することにより、より
明確に検知することが可能である。また、従来の方法で
は装入終了点近くでは例えば炉頂バンカー１１ａの内壁
面や炉頂バンカー１１ａ内に設置されている原料反撥板
（ストーンホックス）（図示せず）に付着あるいは滞留
している鉱石１２ａが、何らかの振動、衝撃若しくは炉
頂バンカー１１ａ内の気体の流れの影響等で落下するい
わゆるバラバラ落ち状態が発生すると、それが雑音や外
乱となって装入終了点の識別を困難にしていた。しかし
本方法では上記したように受信器３２のマイクロ波到達
出力の感度を調整することで、バラバラ落ち状態が発生
しても装入終了点を容易に識別することができる。そし
てこのようにして検知した装入開始点から装入終了点ま
での時間Ｔ（図４（ｃ））を測定することにより、正確
な実装入時間を求めることができる。またこの実装入時
間と炉頂バンカー１１ａ、１１ｂの原料秤量値とに基づ
いて分配シュート１８の旋回回転数が決定されるため、
装入分布を原料の種類、性状、貯蔵高さの変化に影響さ
れることなく適切に制御することができる。またマイク
ロ波発振器３１及びその受信器３２を集合ホッパー１５
の上部に配切しており、集合ホッパー１５の上部近傍は
構造が簡単で、かつ常時駆動される装置が少ないので、
メンテナンスを安全、かつ容易に行うことができる。

【００１６】図５は本発明にかかるベルレス高炉装入装
置における原料装入時間の測定方法を実施するための
「センターフィード型」ベルレス高炉装入装置の一例を
示した概略断面図である。この装置はホッパーが上下２
段に配設されており、つまり原料４２ａを貯留する上段
ホッパー４１ａの下方に上部シール弁４８を介して原料
４２ｂを貯留する下段ホッパー４１ｂが配設されてお
り、下段ホッパー４１ｂの下方には原料コントロールゲ
ート４４、下部シール弁４３、集合ホッパー４５、垂直
シュート４７及び分配シュート１８が順次下方へ向けて
配設されている。また垂直シュート４７の周りには分配
シュート用駆動装置２４が配置されており、分配シュー
ト用駆動装置２４上方かつ下部シール弁４３の下方の集
合ホッパー４５の側壁には、原料の流れ５５と略直交す
るようにマイクロ波発振器３１と受信器３２とが対向し
て１対取り付けられている。また下段ホッパー４１ｂと
固定部材４９との間には、下段ホッパー４１ｂ内の原料
４２ｂの重量変化を測定するためのロードセル２１が配
設されている。

【００１７】このようなベルレス高炉装入装置において
は上段ホッパー４１ａ内の原料４２ａは上部シール弁４
８を介してまず下段ホッパー４１ｂへ装入される。次い
で下段ホッパー４１ｂ内の原料４２ｂは下部シール弁４
３が開となり原料コントロールゲート４４により流量が
コントロールされて、集合ホッパー４５、垂直シュート
４７を通り、さらに分配シュート１８を通過することに
よって炉内ストックライン１９上方より炉２０内へ装入
される。そして原料４２ｂが集合ホッパー４５を通過す
る際のマイクロ波発振器３１から発信されるマイクロ波
の強度を受信器３２で受信することによって、原料装入
開始点及び装入終了点が正確に検知され、その検知結果
から装入時間が求められる。この実施例の場合は、原料
の流れ５５が鉛直方向であるため、装入終了点近くで時
々発生するバラバラ落ち状態での装入終了時点の識別
が、前述した実施例の場合よりも少しは容易である。ま
た上段ホッパー４１ａから下段ホッパー４１ｂへの原料
４２ａの装入完了検知（空検知）について述べると、従
来では炉頂の原料を装入コンベア５０で上段ホッパー４
１ａへ装入する前の打込みホッパー（図示せず）の秤量
値と下段ホッパー４１ｂに配設されている音響センサ又
は振動計の装入時間検出器２２の秤量値との所定許容差
を比較して装入完了検知を確認していた。しかしながら
この実施例では、図５に示したように、上部シール弁４
８と下段ホッパー４１ｂ内原料４２ｂの堆積稜線より上
側との間にマイクロ波発振器３１ａ及び受信器３２ａを
取り付けることによって上段ホッパー４１ａの原料装入
完了検知を行うことが可能である。このように本実施例
においては、マイクロ波発振器３１及び受信器３２で実
装入時間を測定することができ、マイクロ波発振器３１
ａ及び受信器３２ａで上段ホッパー４１ａの原料装入完
了検知を行うことができるので、上記従来法より容易に
原料装入時間を測定することができる。

【００１８】以上説明したように本実施例においては、
マイクロ波発振器３１及び受信器３２によって炉頂バン
カー１１ａ、１１ｂの原料又は下段ホッパー４１ｂの原
料４２ｂを炉２０内に装入するときの装入開始点及び終
了点を明確に検知することができ、正確な実装入時間を
測定することができる。従って、この実装入時間とロー
ドセル２１ａ、２１ｂ又はロードセル２１による秤量値
とに基づいて分配シュート１８の的確な旋回回転数を決
定することができ、又原料コントロールゲート４４によ
る装入速度のコントロールを的確に行うことができるの
で、炉２０内における装入物分布を適正に制御すること
ができる。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明に係るベルレス高炉装入装置における原料装入時間の
測定方法にあっては、集合ホッパーに落下する原料流れ
と略直交して非接触式のマイクロ波発振器及びその受信
器を配設し、前記原料の通過に伴って前記マイクロ波発
振器からのマイクロ波の強度を前記受信器で受信し、そ
の検知結果に基づいて原料の装入開始点から終了点まで
の実装入時間を求めるので、原料の種類、性状、貯蔵高
さの変化に影響されることなく常に炉内への原料実装入
時間を正確に求めることができる。従ってこの正確な実
装入時間と前記ホッパーの原料秤量値とに基づき、原料
流料及び分配シュートの旋回回転数を決定することがで
き、この結果、装入物分布を適切に制御して安定した高
炉の操業を確保することができる。また前記マイクロ波
発振器及びその受信器を前記集合ホッパーの上部に配設
しており、該集合ホッパーの上部近傍は構造が簡単で、
かつ常時駆動される装置が少ないので、メンテナンスを
安全、かつ容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るベルレス高炉装入装置における原
料装入時間の測定方法を実施するための「並列ホッパ
ー」ベルレス高炉装入装置の一例を示した概略断面図で
ある。

【図２】図１における側面断面図である。

【図３】図１におけるマイクロ波発振器及び受信器の取
り付け状態を概略的に示した部分拡大断面図である。

【図４】（ａ）は原料コントロールゲートの開度と時間
との関係を示したグラフであり、（ｂ）は（ａ）におけ
るロードセルによる炉頂バンカー重量と時間との関係を
示したグラフであり、（ｃ）は（ａ）におけるマイクロ
波受信器出力と時間との関係を示したグラフである。

【図５】本発明に係るベルレス高炉装入装置における原
料装入時間の測定方法を実施するための「センターフィ
ード型」ベルレス高炉装入装置の一例を示した概略断面
図である。

【図６】従来の「並列ホッパー型」ベルレス装入装置の
一例を示した概略断面図である。

【図７】（ａ）はロードセルによる炉頂バンカーの重量
測定と分配シュート旋回数及び時間との関係を示したグ
ラフであり、（ｂ）は原料コントロールゲートの開度と
時間との関係を示したグラフであり、（ｃ）はコークス
及び焼結鉱を装入した場合の旋回駆動用モータ電流値と
時間との関係を示したグラフである。

【図８】コークス及び焼結鉱を装入した場合の旋回駆動
用モータ電流値の測定例を示したグラフである。

【符号の説明】

１１ａ、１１ｂ 炉頂バンカー（ホッパー） １２ａ 鉱石（原料） １２ｂ コークス（原料） １８ 分配シュート ２０ 炉 ２４ 分配シュート用駆動装置 ２５、５５ 原料の流れ ３１、３１ａ マイクロ波発振器 ３２、３２ａ 受信器 ４１ａ 上段ホッパー ４１ｂ 下段ホッパー ４２ａ、４２ｂ 原料

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホッパー内の原料を集合ホッパー、分配
   シュートを介して、炉内へ装入するベルレス高炉装入装
   置における原料装入時間の測定方法において、前記集合
   ホッパーに落下する前記原料流れと略直交して非接触式
   のマイクロ波発振器及びその受信器を配設し、前記原料
   の通過に伴って前記マイクロ波発振器からのマイクロ波
   の強度を前記受信器で受信し、その検知結果に基づいて
   原料の装入開始点から終了点までの実装入時間を求める
   ことを特徴とするベルレス高炉装入装置における原料装
   入時間の測定方法。