JP3053906B2 - 分級装置の位置制御方法 - Google Patents

分級装置の位置制御方法

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JP3053906B2
JP3053906B2 JP3158631A JP15863191A JP3053906B2 JP 3053906 B2 JP3053906 B2 JP 3053906B2 JP 3158631 A JP3158631 A JP 3158631A JP 15863191 A JP15863191 A JP 15863191A JP 3053906 B2 JP3053906 B2 JP 3053906B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は分級装置の位置制御方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、高炉の炉内装入物分布による炉
内ガス流分布改善の方法としては、装入物を粒度により
分級し、異なった粒度の原料を別個に堆積させる粒度別
装入方法がある。装入物を粒度により分級する方法に
は、スクリーンにより整粒してから分級する方法と、コ
ンベアより落下する原料を原料粒度分級装置にて分級す
る方法がある。
【0003】ところが、スクリーンによる原料分級方法
は、粒度分級性が良いものの、分級された大塊、小塊の
重量の制御が不可能であり、また分級粒度の調整が篩目
の交換によってしか行えず、粒度変更に手間を要しラン
ニングコストが嵩むなどの不具合があった。そのため、
従来からこのような不具合のないコンベアより落下する
原料を原料粒度分級装置にて分級する方法が用いられて
いる。
【0004】このようなコンベヤを用いた原料分級方法
では、例えば、特開平2ー213405号公報や特開平
2ー214580号公報に開示されているものがある。
かかる原料分級方法では、高炉の炉頂ホッパに粒度別に
装入する際に、図4に示すようにコンベヤ101による
搬送過程で生じる原料102の偏析を利用し、コンベヤ
101のヘッド部下方に配置した原料粒度分級装置10
0によって二種類以上の粒度の異なる原料103,10
4に分級している。
【0005】すなわち、コンベヤ101にて搬送される
原料は、粒度の小さいものほど下へ、粒度の大きいもの
ほど上に分かれて搬送されるという性質を利用して分級
される。また、コンベヤ101と原料粒度分級装置10
0で分級された粒度の異なる大塊、小塊鉱石は、原料粒
度分級装置100の下方に位置された各貯鉱槽に貯えら
れる。
【0006】一方、この原料分級方法には、各貯鉱槽の
大塊、小塊鉱石のそれぞれの在庫量の確保を図るため、
各貯鉱槽の大塊、小塊鉱石の重量比率を各ベルトウェヤ
などで測定し、その重量比率にて分級できる位置に原料
粒度分級装置を固定する制御方法が用いられている。こ
の制御方法では、例えば分級装置の位置と各貯鉱槽の大
塊、小塊鉱石の重量比率との関係をマイクロコンピュー
タのメモリ・テーブルを参照して原料粒度分級装置の固
定位置を規定する場合と、実際の重量比率よりメモリ・
テーブルのデータに補正を加えた後にそのテーブルデー
タを参照して原料粒度分級装置の固定位置を規定する場
合などがある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この種の制御
方法では、図4のコンベヤ101上の原料102の層厚
が不規則に変化した場合に図5に示すようにコンベヤの
表側落下軌跡aと裏側落下軌跡cに対して一点破線で示
すように分級装置の分級点bが固定されるため、分級点
bが点線で示す粒度区分の境界ラインd,e,fのいず
れにも分級点位置(縦軸)に追従することができなかっ
た。
【0008】そのため、従来の制御方法では、分級粒度
が分級点bに対して大きく変化してしまい、安定した粒
度を得ることができなかった。また、このような従来の
制御方法では、分級した原料の重量比も安定しないため
に、装入原料槽の大塊、小塊鉱石のそれぞれの在庫量が
不安定になり、それらの在庫の下限割れが生じることも
あった。
【0009】そこで、本発明は原料の落下軌跡と分級さ
れた大塊、小塊鉱石の重量比率に従い分級装置の位置を
制御して、分級点を原料層厚の一定な位置に追従させる
ことにより、安定した粒度、重量比率の分級ができるよ
うにすることを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
の手段として本発明は、原料を粒度別に層状に分離して
移送するコンベヤから落下する原料を分級する分級装置
の位置制御方法において、前記コンベヤ上の原料層厚と
前記コンベヤの速度とに基づいて粒度別落下軌跡を予測
し、前記分級装置の位置を、前記予測された粒度別落下
軌跡に基づいてフィードフォーワード制御することを特
徴とする。
【0011】
【作用】コンベヤ上の原料層厚とコンベヤの速度とに基
づいて粒度別落下軌跡を予測し、分級装置の位置を、前
記粒度別落下軌跡に基いてフィードフォワード制御する
ことにより、コンベヤ速度の変化や原料層厚の変化を考
慮した安定した位置制御が可能になる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は、本発明の一実施例を示す系統図であっ
て、前段の搬送用ベルトコンベヤ1で搬送された異なる
粒度を含む高炉装入用鉱石が分級用ベルトコンベヤ2に
移載され、この分級用ベルトコンベヤ2から落下する鉱
石が分級装置3によって大塊及び小塊の2つの粒度に分
級されて貯鉱槽(図示せず)に貯えられる。搬送用ベル
トコンベヤ1は、駆動プーリ1aが駆動モータ1bに連
結され、この駆動モータ1bを回転駆動することにより
駆動されている。また、分級用ベルトコンベヤ2は、搬
送用コンベヤ1の下側に配設されたテールプーリ2a
と、これより斜め上方に配設されたヘッドプーリ2bと
の間に掛けわたされており、ヘッドプーリ2bが渦電流
継手2cを介して定速回転駆動される駆動モータ2dに
連結され、渦電流継手2cに供給する電流値を制御する
ことにより、コンベヤ速度が制御される。分級装置3
は、分級用ベルトコンベヤ2の排出側端部から予め設定
された所定垂直方向距離Lだけ下降した位置に水平方向
に移動自在に配設されたチップ台車3aと、このチップ
台車3a上に配設された細粒原料と粗粒原料とを分級す
る直線形分級チップ3bと、チップ台車3aを左右方向
に移動させる、例えば駆動モータ3cの回転軸に取付け
られたピニオンとこれに噛合するラック軸とで構成され
る直線移動機構3dとを備えており、駆動モータ3cを
回転駆動することにより、分級チップ3bの左右方向位
置が制御され、これによって落下してくる原料の分級点
及び重量比率を任意に変更することができる。
【0013】一方、搬送用コンベヤ1の排出側には、そ
の上方位置に、コンベヤ1上の原料層厚を検出する、例
えば超音波センサで構成される層厚センサ4が配設され
ていると共に、分級用コンベヤ2のヘッドプーリ2b側
に同様に、コンベヤ2上の原料層厚を検出する層厚セン
サ5が配設され、また、搬送用コンベヤ1のプーリ1c
にパルスジェネレータ6が連結され、分級用コンベヤ2
のプーリ2aにパルスジェネレータ7が連結され、これ
らパルスジェネレータ6及び7から各コンベヤ1,2の
移送速度に応じたパルス信号が出力される。
【0014】さらに、分級装置3で分級された細粒原料
及び粗粒原料の重量をそれぞれ検出するベルトウェア
8,9が設けられている。そして、分級用コンベヤ2の
速度がコンベヤ速度制御装置10によつて制御されると
共に、分級装置3の水平方向位置が分級位置制御装置2
0によって制御される。
【0015】コンベヤ速度制御装置10は、パルスジェ
ネレータ6,7のパルス信号が入力され、これらをそれ
ぞれコンベヤ速度に変換する速度変換部11,12と、
層厚センサ4の層厚検出値hF と速度変換部11から出
力されるコンベヤ速度検出値VCFとが入力され、これら
に基づいて分級用コンベヤ2の速度設定値VCRT を演算
する速度設定値演算部13と、この速度設定値演算部1
3の速度設定値VCRT と速度変換部12から出力される
実際の分級用コンベヤ2の速度検出値VCRとの偏差を算
出する減算器14と、この減算器14の偏差信号に基づ
いてPID制御演算を行って渦電流継手2cに対する駆
動電流値を得る速度制御部15とを備えている。
【0016】速度設定値演算部13は、分級用コンベヤ
の速度設定値VCRT を下記(1)式で表される関数に
し、分級用コンベヤ2上の原料層厚hR を最大許容層厚
max に略一致させるように算出する。 VCR=f1 (hF,CF,WF,R,max ) (1) ここで、VCFは搬送用コンベヤ1の速度、WF は搬送用
コンベヤ1のベルト幅、WR は分級用コンベヤ2のベル
ト幅、hmax は分級用コンベヤ2の最大許容層厚であ
る。
【0017】分級位置制御装置20は、層厚センサ5か
ら出力される分級用コンベヤ2の原料層厚検出値hR
びコンベヤ速度制御装置10の速度変換部12から出力
される分級用コンベヤ2のコンベヤ速度VCRが入力さ
れ、これらに基づいて粒度別原料飛距離LS ,LL を算
出し、これら粒度別原料飛距離LS ,LL に基いて分級
位置指令値LP を算出する分級位置演算部21と、この
分級位置演算部21で演算した分級位置指令値LP を実
際の細粒原料と粗粒原料との重量比率と設定重量比率と
の偏差によって補正する分級位置補正部22と、この分
級位置補正部22から出力される分級位置指令値LA
実際の分級位置検出値LP1との偏差に応じて電動モータ
3cをPID制御するモータ制御部23とを備えてい
る。
【0018】分級位置演算部2は、層厚センサ5から
出力される分級用コンベヤ2の原料層厚検出値hR
びコンベヤ速度制御装置10の速度変換部12から出力
される分級用コンベヤ2のコンベヤ速度VCRが入力さ
れ、これらに基づいて下記(2)式の関数演算をおこな
って粒度別原料飛距離LL ,LS を算出する原料軌跡演
算部24と、分級設定重量比率αを設定する分級重量比
率設定器25と、この分級重量比率設定器25の分級設
定重量比率αと原料軌跡演算部24で算出した飛距離L
L ,LS とに基づいて下記(3)式の関数演算を行って
分級位置指令値LP を算出する分級位置指令演算部26
とで構成されている。
【0019】 LL =f2 (r,hR ,VCR,t)(2) LS =f3 (r,hR ,VCR,t)(3) LP =f4 (LL ,LS ,α) (4) ここで、rはヘッドプーリ2bの半径、hR は分級用コ
ンベヤ2の原料層厚、V CRは分級用コンベヤ2のコンベ
ヤ速度、tは原料の垂直落下距離、αは予め設定された
分級設定重量比率である。
【0020】分級位置補正部22は、ベルトウェア8,
9から出力される実際の細粒原料重量検出値及び粗粒原
料重量検出値が入力され、これに基いて両者の重量比率
を演算する実重量比率演算部27、該実重量比率演算部
27の重量比率αR と分級重量比率設定器25から出力
される分級設定重量比率αとの偏差εを算出する減算器
28と、この減算器28から出力される重量比率偏差ε
に基づいてPID演算を行って分級位置指令値LPAを算
出する補正値演算部29と、この補正値演算部29から
出力される分級位置指令値LPAとを加算して分級位置指
令値LA を算出する加算器30とを備えている。
【0021】モータ制御部23は、シンクロ3eから出
力される電動モータ3cの回転角に応じた検出信号が入
力され、これに基づいて分級装置3の現在位置を検出す
る現在位置検出器31と、この現在位置検出器31の現
在位置と分級位置補正部22から出力される分級位置補
正指令値LA との偏差を算出する減算器32と、この減
算器32から出力される偏差に基づいてPID制御演算
を行ってモータ駆動電流を算出し、この駆動電流を電動
モータ3cに出力するモータ駆動回路33とを備えてい
る。
【0022】次に、本発明の実施例の動作について説明
する。搬送用コンベヤ1で搬送された原料は、その終端
位置で分級用コンベヤ2上に落下され、この分級用コン
ベヤ2で斜めに上方のヘッドプーリ2b側の落下位置に
搬送される。その搬送過程では、パーコレーシヨンによ
って下層に細粒原料、上層に粗粒原料が偏析して存在す
ることになり、ヘッドプーリ2b側から落下する際に、
慣性飛行により質量の大きい粗粒原料は、細粒原料より
もより遠く落下軌跡を描いて落下することになり、さら
に粗粒原料と細粒原料とに飛距離の差が生じる。
【0023】このとき、分級用コンベヤ2は、コンベヤ
速度制御装置10における速度設定値演算部13で前記
(1)式の演算を行い、原料層厚R を最大許容層厚h
max に略一致するように速度制御される。従って、分級
コンベヤ2のヘッドプーリ2bの位置で落下する落下原
料幅が大きく且つ、略一定にすることができ、分級効率
を向上させることができる。
【0024】このように、落下原料幅を大きくかつ、略
一定にするためには、分級用コンベヤ2のコンベヤ速度
CRをそれぞれ層厚センサ5及びパルスジェネレータ7
で検出し、これら原料層厚検出値hR 及びコンベヤ速度
検出値VCRを落下軌跡演算部24で、上述の(2)及び
(3)式の演算を行い粒度別飛距離LL ,LS を算出す
ることにより、分級用コンベヤ2から実際に落下する原
料の粒度別到達位置を予測する。
【0025】そして、この粒度別飛距離LL ,LS と分
級重量比率設定器25で予め設定した分級設定重量比率
αとを分級位置指令演算部26に入力し、その分級位置
指令演算部26で上述した(4)式の演算を行うことに
より、所定の分級精度を得るための分級装置3の分級位
置指令値LP が算出される。このとき、分級重量比率設
定器25で設定した分級設定重量比率αと実際の重量比
率αR とが略一致しているものとすると、分級位置指令
補正部22からの分級位置補正値LPAが略零であるの
で、位置指令値LP がそのままモータ制御部23に供給
される。
【0026】そのため、モータ制御部23では、位置指
令値LP と実際の分級装置3の位置検出値LPAとの偏差
に応じてPID制御を行い、モータ駆動電流を電動モー
タ3cに供給することにより、電動モータ3cが正逆転
駆動されて、分級装置3が所定の分級精度を維持する最
適位置にフィードフオーワード制御される。そのため、
そのモータ制御部23からの制御信号に基づいて電動モ
ータ3cの駆動を制御することにより、コンベヤ速度の
変化、原料層厚の変化による落下軌跡の変化を補償する
ことができるので、図3に示すように落下軌跡b,c間
の分級装置3の分級点aの位置を各粒度区分の境界d,
e,fに追従した安定した位置に制御することができ
る。
【0027】このように、分級装置3の位置をフィード
フォーワード制御している状態で、分級重量比率設定器
25で設定した分級設定重量比率αと実際の重量比率α
R とにずれが生じると、これらの偏差εが減算器28か
ら補正値演算部29に出力されるので、その補正値演算
部29で偏差εに応じた分級装置3の分級位置補正値L
PAを算出し、これが加算器30で分級位置演算部21の
分級位置指令値LP に加算されて分級位置指令補正値L
A が算出される。
【0028】このため、例えば、細粒原料(又は粗粒原
料)が少なくなって、重量比率αR が設定重量比率αよ
り大きく(小さく)なり、補正値演算部28で算出され
る分級位置補正値が、例えば負(又は正)の値になり、
これが加算器30で分級位置指令値LP に加算されるの
で、分級位置指令値LA が小さい(又は大きく)なり、
電動モータ3cが逆転(又は正転)駆動され、これに応
じて分級装置3が右側(又は左側)に移動することによ
り、分級チップ3bで分級される細粒原料(又は粗粒原
料)が増加し、分級装置3の分級位置が重量比率のずれ
を解消するようにフィードバック制御される。
【0029】このように、上記実施例では、分級用コン
ベヤ2から落下する原料の粒度別飛距離に応じて分級装
置3の分級位置をフィードフォーワード制御するように
しているので、分級用コンベヤ2のコンベヤ速度、原料
層厚の変動にかかわらず、安定した分級位置制御を行う
ことでき、分級精度を向上させることができる。また、
細粒原料及び粗粒原料の設定重量比率αと実際の重量比
率αRとの偏差によって分級位置指令値をフィードバッ
ク補正することにより、安定した重量比率制御を行うこ
とができ、かつ貯鉱槽在庫の安定化を図ることができる
利点がある。
【0030】なお、上記実施例では、分級用コンベヤ2
をコンベヤ速度制御装置10で最大許容原料層厚hmax
を維持できるように速度制御する場合について説明した
が、これに限定されるものではなく、分級用コンベヤ2
を定速制御し、原料層厚の変動に応じて分級位置をフィ
ードフォーワード制御するようにしてもよい。また、上
記実施例では、分級装置3の直線駆動機構としてラック
アンドピニオン3dを適用した場合について説明した
が、これに限らずモータで回転駆動されるネジ軸とこれ
に噛合するナットとで構成される直線駆動機構や、一対
のスプロケット間にチェーンを巻き掛けてこのチェーン
を巻き掛けてこのチェーンの一部をカット台車3aに固
定することにより、カット台車3aを往復動させるよう
にしてもよく、その他任意の直線駆動機構を適用するこ
とができる。
【0031】さらに、上記実施例では、分級装置3の分
級位置をシンクロを含む位置検出器で検出する場合につ
いて説明したが、これに限定されるものではなく、ラッ
ク軸の移動量を直接検出するようにしてもよい。さらに
また、分級チップ3bとしては、断面三角形状に限らず
円弧状等の粒度別飛距離に応じた任意の形状を選択する
こともできる。
【0032】
【発明の効果】上記のように本発明によれば、コンベヤ
から落下する原料の粒度別飛距離に応じて分級装置の分
級位置をフィードフォーワード制御するようにしたの
で、コンベヤのコンベヤ速度、原料層厚の変動にかかわ
らず、安定した分級位置制御を行うことができ、分級精
度を向上させることができる効果が得られる。
【0033】従って、高炉の炉頂装入装置を構成する貯
鉱槽の前段の原料分級装置に適用した場合に、貯鉱槽在
庫の安定化及び粒度安定による高炉操業の安定を図るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の全体説明図である。
【図2】この発明の一実施例の制御ブロック図である。
【図3】この発明の一実施例の作用を説明するための図
である。
【図4】従来の分級方法の例を説明するための図であ
る。
【図5】従来の分級方法の作用を説明するための図であ
る。
【符号の説明】 1 コンベヤ 2 コンベヤ 3 分級装置 24 落下軌跡演算部 26 分級位置指令演算部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21B 5/00 311 B07B 13/08 - 13/10 C21B 7/20 306

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原料を粒度別に層状に分離して移送する
    コンベヤから落下する原料を分級する分級装置の位置制
    御方法において、前記コンベヤ上の原料層厚と前記コンベヤの速度とに基
    づいて粒度別落下軌跡を予測し、 前記分級装置の位置
    を、前記予測された粒度別落下軌跡に基づいてフィード
    フォーワード制御することを特徴とする分級装置の位置
    制御方法。
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