JP3228119B2 - 焼結原料の通気度計測装置と造粒水分制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焼結鉱製造に際し
ての焼結原料の水分添加量の制御、特に焼結原料の通気
度の計測装置とそれを利用した焼結原料の造粒水分制御
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】焼結原料は数種類の鉄鉱石、CaO 源とし
ての石灰石、SiO₂およびMgO 源としての蛇紋粉鉱、燃料
としての粉コークスおよび返鉱等から構成されている。
これらの焼結原料の配合は焼結機の操業者がその設計を
行う。これらの焼結原料およびその他の焼結原料は各焼
結原料槽から定量切り出しされる。通常これらの原料槽
は原料搬送用ベルトコンベアーの上部に直列に配置され
ている。最下流原料槽出側において切り出された焼結原
料 (以下、単に原料とも云う) 全てがベルトコンベアー
上で合流する仕組みになっている。

【０００３】この合流後の原料は造粒機まで搬送され
る。ここで原料に水分が添加されて造粒が行われる。さ
らに造粒後の原料は焼結機に装入され、原料充填層の最
上部が点火される。その後、原料充填層へ大気が下方吸
引されることによって焼結反応が上部から下部へ進行す
る。

【０００４】さて焼結鉱の製造において、原料配合およ
びコークスや水分の添加量が生産性や歩留、さらには焼
結鉱の品質に大きく影響する。したがって原料配合等の
条件をいかに迅速にかつ正確にコントロールするかが焼
結鉱の生産性や歩留の改善のポイントとなる。

【０００５】特に、造粒における水分濃度は、擬似粒度
分布および焼結前原料充填層通気度を介して焼結時の原
料充填層通気度や燃料 (主として粉コークスが使用され
る)の燃焼性に関与する。さらに焼結時の原料充填層通
気度で焼結時間が決定され、この焼結時間で焼結鉱生産
率がほぼ決定される。また燃料の燃焼性は焼結鉱の歩留
に関与する。従って、造粒における水分濃度は焼結鉱の
生産率や歩留にとって重要因子となる。

【０００６】従来、これらの制御方法としては、例えば
特開昭59−222538号公報に開示のごとく、配合する焼結
原料の銘柄別の粒度分布や吸水性等の鉱石性状やその配
合比から理論的に擬似粒子の粒度構成を算出して、これ
に基づいて原料配合条件や焼結操業条件を決定する方法
や、また特開昭61−250119号公報に開示のごとく、配合
する原料の性状のほかに焼結原料装入時の充填層空隙率
や充填層層高や主排風機の吸引圧力を情報として焼結速
度を予測して原料配合条件や焼結操業条件を決定する方
法が知られている。

【０００７】しかしながら、これらの方法は擬似粒子粒
度分布の予測にとどまっており、焼結操業における焼結
鉱の生産率や歩留にとって最適な水分値を直接的に評価
するには至っていない。

【０００８】かかる問題の解決法としては、例えば特開
昭61−34120 号公報に開示のごとく焼結原料の水分量を
段階的に変化させて、パレット上で原料充填層の通気度
を連続的に測定することによって、最適水分量を決定さ
せる方法が知られている。しかし、実機上で水分量を変
化させると実機操業の乱れを誘発する危険性が存在す
る。

【０００９】さらに特開平５−195089号公報や特開平５
−222463号公報では造粒後の原料の一部を採取分割し
て、それぞれにさらに水分や原料等を追加して添加し、
次いで造粒焼結し焼結物の粒度分布を計測し、これら一
連の採取原料処理工程から得られる情報に基づいて生産
率や歩留にとっての適正操業条件 (配合、水分、層厚)
を評価する方法が開示されている。

【００１０】これらの方法は焼結鉱の生産率や歩留を直
接的に評価している。しかし採取原料処理が焼結鉱の粒
度分布測定まで必要としている。そのため、採取原料処
理の工数が多くなり、一定時間内に得られる情報数が少
なくなる。そして情報数が少ないのでデータの信頼度が
低下する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ここで注意すべき点
は、これら従来法は全て方法に関するものであり、焼結
原料の水分添加量を決定するための装置に関するもので
はないのである。しかも、その方法も焼結原料の通気度
をバッチ方式によって計測する方法しか確立されていな
い。

【００１２】すなわち、従来は焼結原料をその都度サン
プリングし、造粒機を用いてしかるべき水分を添加後造
粒し、造粒後原料を別に設けた通気度計測装置に移し変
え通気度を計測し、測定後焼結原料を捨てる。次いで、
焼結原料を変更した上で次のしかるべき水分を添加し、
また造粒機で造粒後通気度を計測する。この作業の繰り
返しによって、水分と通気度との関係を調査している。

【００１３】しかしながら、このように造粒機と通気度
計測装置を併用して通気度を計測していくと、数々の問
題点が生じてくる。一番大きな問題点として、造粒し、
通気度を計測する対象となる焼結原料が水分ごとに変わ
っていることである。焼結原料はいくら同じ配合といっ
ても分割した各焼結原料ではそれぞれ厳密には粒度等が
変わっており、通気度を計測してもバラツキが大きくな
り評価が難しい。さらに焼結原料が造粒機と通気度計測
装置との間を移動するわけであるから移動の間に焼結原
料の水分値が変わってしまい、正確な水分値と通気度と
の関係を求めることが困難である。また測定に非常に時
間がかかる。しかも、このような工程を組むと、それは
装置と言うより設備になってしまい、コストはかかる
し、場所も広くとってしまう。

【００１４】したがって、これらの問題から実機で水分
を適正化しようとすると上述したように多少のリスクを
負っても実機で直接水分値を変更し最適点を評価する方
法しかない。

【００１５】その他として、研究所等でオフラインで造
粒機と通気度計測装置を使用して最適点を調査する方法
があるが、そのようにして得たデータも実機操業にオン
ラインでは反映できない。

【００１６】一方、実機操業上原料配合比は一定であっ
ても、厳密には原料の粒度分布や化学成分、水分濃度は
時系列的に変動する。例えば、水分含有量については、
ヤードにおける含水量や返鉱温度等による水分蒸発量等
の影響によって造粒前の含水量が変化するために、その
コントロールが非常に困難であるのが現状である。

【００１７】従って、従来のような配合原料の銘柄別の
鉱石性状等のデータからの理論計算では、生産性にとっ
て最適なる原料配合条件等を決定することは非常に困難
である。また、原料条件をオンラインで、根拠も無しに
盲目的に直接変更するのは、実機操業にとってリスクが
大きい。

【００１８】ここに、本発明の目的は、設備というよう
に大規模なものではなく装置規模で場所もコストもかけ
ず、また水分と通気度との関係を求める上での一番重要
な問題点である同一焼結原料を用いた水分別通気度を連
続的に短時間で計測し、実機操業に影響を与えることな
く実機に反映可能な計測データを得る連続式通気度測定
装置およびそれを利用した造粒における水分制御方法を
提供することである。

【００１９】本発明の別の目的は、実際の焼結原料の特
性変化に十分追従できるような、しかも実機操業には全
く支障をきたさないような焼結原料の通気度計測装置と
それを用いた造粒水分制御方法を提供することである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】しかし、通気度計測と造
粒が別装置であればこの２つの装置間で原料を搬送する
必要性が生じてくる。この搬送過程は１つの水分濃度を
測定するに当たり１往復の搬送が必要となる。そのため
１工程の測定を完了するまでにかなり時間がかかる。さ
らに実操業下で装置間の原料を搬送するためにはベルト
コンベア等を必要とするが、原料を搬送する間に水分が
ベルトコンベア等に吸い取られる可能性が多い。また特
に夏などでは原料搬送中の水分蒸発も考えられる。そし
て搬送時において原料はすでに造粒処理されているので
擬似粒子として存在している。よってこの搬送の際にこ
の擬似粒子が崩壊する。擬似粒子が崩壊すれば、厳密に
水分濃度と原料通気度との関係を評価することができな
い。

【００２１】すなわち、このように装置間の原料搬送が
必要とされる限り、水分濃度と通気度との関係を利用し
た造粒に関する高精度な水分制御ができない。また、一
方で同一原料を再造粒する手法をとらずに原料を予め分
割して各々の水分濃度で通気度を測定する方法では、分
割した原料間で粒度や粘着性に差が生じ、水分濃度差や
水分濃度差に対する通気度の変化が高精度に評価できな
い。

【００２２】ここに、本発明者らは、水分濃度と通気度
との関係を厳密に評価できる手段について種々検討し、
例えばミキサーとして焼結原料を造粒する機能を備え、
かつそのミキサー自体が略90度傾動可能な通気度計測装
置は非常に有効な装置であることを知り、本発明を完成
した。

【００２３】すなわち、ミキサーとして焼結原料を造粒
する機能を備え、かつそのミキサー自体が90度以上傾動
可能な通気度計測装置は、同一焼結原料を用いて複数の
水分濃度における原料通気度を測定できるため、その焼
結原料に対する水分濃度と原料通気度との関係が非常に
精度よく確認することができるのである。

【００２４】ここに、本発明の要旨とするところは、次
の通りである。 (1) 焼結原料の一部をサンプリングした焼結原料に水分
を添加し造粒する機能、およびサンプリングした当該焼
結原料の充填層の通気度を計測する機能を兼備した手段
を備えたことを特徴とする造粒機能一体型の通気度測定
装置。

【００２５】(2) 焼結原料を造粒し、かつ通気度を計測
する機能を兼備した前記手段がドラムミキサーであっ
て、該ドラムミキサーが焼結原料の加水造粒時は水平状
態を、またその焼結原料の通気度計測時は垂直状態をと
る傾動機構を備えた上記(1) 記載の通気度計測装置。

【００２６】(3) ＤＬ式焼結機において、原料槽出口か
ら点火炉までの間で、焼結原料の一部を採取すること、
採取された焼結原料に対して、焼結原料を造粒する機能
を兼ね備えた通気度計測装置において水分を添加し該通
気度計測装置を用いて造粒した後、通気度を測定する一
連の操作を繰り返すこと、および得られた情報に基づい
て、実機操業の造粒における水分添加量を決定すること
を特徴とする焼結原料の造粒水分制御方法。

【００２７】(4) ＤＬ式焼結機において、造粒機出口か
ら点火炉までの間で、造粒後の焼結原料の一部を採取す
ること、採取された焼結原料に対して、焼結原料を造粒
する機能を兼ね備えた通気度計測装置を用いて通気度計
測を行い、さらに、この採取され通気度計測を行った焼
結原料に水分を添加し該通気度計測装置を用いて造粒し
た後、通気度を測定する一連の操作を繰り返すこと、お
よび得られた情報に基づいて、実機操業の造粒における
水分添加量を決定することを特徴とする焼結原料の造粒
水分制御方法。

【００２８】

【発明の実施の形態】ここで、添付図面を参照しなが
ら、本発明の態様についてさらに具体的に説明する。

【００２９】なお、添付図面に示す例では焼結原料を造
粒する機能を有するとともに、その充填層の通気度を計
測できる機能を有する手段としてドラムミキサーを用い
ているが、そのような機能を兼備できるものであれば、
例えば垂直状態で造粒を行うアイリッヒミキサー (商品
名) 、パンペレタイザー等を使用してもよく、特に制限
されない。

【００３０】図１は、焼結原料を造粒する機能を兼ね備
え、かつドラムミキサー (以下、単にミキサーという)
自体が略90度傾動可能な本発明にかかる通気度計測装置
の一例を示す。図１(a) はミキサーが立ち上がった状態
のときの全体構成図であり、図１(b) は水平状態におい
たミキサーの模式図である。

【００３１】図示のように、本発明にかかる通気度計測
装置は、原料を装入するミキサー１、このミキサーを90
度傾動させ原料の通気度を測定する時に使用する空気を
ミキサー内に送風するための送風機２、ミキサーと送風
機とを接続する配管３、原料の造粒時は水平状態を、ま
た原料の通気度の測定時は垂直状態をミキサーに与える
ためのミキサーを傾転させるシリンダー４、そして焼結
原料にしかるべき水分を添加するための水分添加ノズル
５から主に構成されている。

【００３２】通気口 (ロストル) 6aの目詰まりを防止す
るためには、垂直時に通気度を測定した後、ミキサーを
水平にしたと同時に通気度を測定するために使用してい
るエアを用いてパージを行うパージ機能を設けている。

【００３３】このように焼結原料を造粒する機能を兼ね
備え、かつミキサー自体が略90度傾動可能な通気度計測
装置を使用してその焼結原料の水分に対する通気度の相
関を計測していく方法について以下に記載する。

【００３４】まず対象となる焼結原料を実機ラインから
または別途オフラインでサンプリングし、これを垂直状
態のミキサー１に原料サンプラーを用いて装入した後、
ミキサー１を略90度傾転して水平状態にする。次にその
原料に対して0.2 ％になる水分量を水分添加ノズル５を
用いて原料に均等に水分を添加する。このノズルには細
孔が設けてある。この細孔から水が噴射される仕組みに
なっている。この水分添加ノズル５において単位時間当
たりの水分添加量は一定になるように設計施工されてい
る。よって水分添加量は水分添加時間で一義的に決定さ
れる。一度に添加する水分量はここでは0.2 ％としてい
るが任意で構わない。しかしその後に行う造粒過程を考
えると１回の添加量は2.0 ％程度までである。

【００３５】対象となる原料のイニシャル水分値 (サン
プリングしたときの焼結原料の水分値、以下同じ) は操
業中の焼結原料をサンプリングしている場合にはオンラ
インで測定している水分値が適用できる。

【００３６】イニシャル焼結原料 (サンプリングしたと
きの焼結原料、以下同じ) に水分を添加した後、ミキサ
ー１を25rpm 程度で４分間回転させ造粒工程にはいる。
この造粒工程に費やす時間はここでは４分間としたが１
〜10分程度の任意で構わない。

【００３７】造粒工程終了後、今度は、ミキサー１を略
90度傾動することで水平状態から垂直状態にする。この
ミキサーの傾動作業には傾動機構が採用され、例えば図
１(a) 中に示すように油圧やエアシリンダ４を用いた
り、またミキサー上部をチェーンブロックのようなもの
で傾動させてもよい。かかる傾動機構は、水分添加によ
る造粒と通気度計測を同一装置で行い得るようにするも
のであれば特に制限されない。

【００３８】次に、垂直状態にしたミキサー１の下方部
から送風機２で原料に空気を流し通気度 (冷間ＪＰＵと
いう、以下同じ))を測定する。このときの流れの方向は
高さ方向に対して正の向きでも負の向きでも構わない。
原料層の通気度は配管３の任意の点で計測される圧力お
よび風量からJPU の算出式を用いて評価できる。

【００３９】なお、実際の計測においては圧力を一定に
調整して風量を測定する方法、風量を一定に調整して圧
力を測定する方法、送風機の動力を一定にして風もしく
は圧力を計測する方法等が考えられるが、いずれの方法
でも構わない。

【００４０】また別の装置例として大抵の工場には圧縮
空気があり、これを使用することで送風機を用いないで
通気度を測定することができる。この場合、送風機を使
用しないので設備費およびランニングコストの低減が図
れる。ここで通気度を測定するための気体は空気で構わ
ない。圧力としては数kgf/cm² あれば十分である。

【００４１】このようにして造粒、通気度測定の一連の
作業を終了すると、次にミキサー１を再び水平状態に傾
転させる。この状態ではミキサー内の原料状態が偏って
いるためミキサーを２〜３回だけ回転させミキサー内原
料を均一な状態に戻す。この状態で次回の通気度測定の
ために通気口 (ロストル) 6aの詰まりを防止するため空
気パージを行うのが好ましい。以上の工程が１サイクル
である。

【００４２】次のサイクルの開始に当たって、まず、水
分添加ノズル５で水分を0.2 ％添加する。これでイニシ
ャル水分値＋0.4 ％になるわけである。そしてまた４分
間の造粒を行った後、ミキサー１を再び垂直状態にして
前述と同様にして通気度を測定する。この通気度がイニ
シャル水分値＋0.4 ％時の通気度に相当するわけであ
る。この段階で、全体の制御を行っているコンピュータ
ーには、前回測定した水分値および通気度と、今回測定
した水分値および通気度とから水分値の増加に対する通
気度の変化率を算出し前回測定した水分値に対する通気
度の変化率との関係が記憶される。

【００４３】上述した工程を次々と繰り返すことで図２
(a) 、(b) に示すように原料毎の水分値と冷間ＪＰＵと
の関係を得ることができる。図中、□で示す。また図３
に示すように、水分値と水分値に対する冷間ＪＰＵの変
化率との関係を得ることができる。

【００４４】図２に示した水分値と冷間JPU との関係
を、オフラインで求めることは従来法によっても比較的
容易である。しかし、その場合、冷間JPU が最大を示す
水分値を求めるためには高水分値に至るまで原料に水分
を添加しなくてはそのピークは判らない。すなわち、オ
ンラインかつ無人化によるシステムとして使用するには
ミキサー内の原料の水分値が高くなりすぎ原料がベトベ
トの状態になりテスト終了後の原料の排鉱ができなくな
る。

【００４５】しかし、本発明にかかる造粒における水分
制御方法によれば、焼結原料を造粒する機能を兼ね備
え、かつミキサー自体が略90度傾動可能な通気度計測装
置とを用いることで、ミキサー内の原料がベトベトにな
るまで水分を添加しなくても、図３に示す関係中の水分
値に対する冷間JPU の変化率が３〜５近傍の範囲のデー
タにもとづき熱間JPU がピークとなる水分量を予測で
き、これにより造粒に及ぼす焼結原料の最適水分値が推
測できる。そしてミキサー内の原料の排鉱も容易にでき
るため、無人化による制御システムが確立できることに
なる。

【００４６】実操業において本発明によるような通気度
の測定頻度は３回／日程度の測定が望ましく、その都
度、結果によって焼結機自体の水分値を微調整してい
く。ミキサー内の掃除および装置自体のメンテナンスは
１回／月程度で、工場自体の定期修理時で構わない。

【００４７】また同一原料に順次水分を添加して通気度
を測定するため原料の違いによる誤差が生じにくく、水
分量と通気度との関係を厳密に評価できる。次に、上述
のような通気度計測装置を使った焼結原料の造粒水分制
御を以下に詳述する。

【００４８】本発明にかかる通気度の計測は、大きく分
けて原料配合をオフラインで行い、そのとき得られた焼
結原料について行う場合と、実機ラインの原料をサンプ
リングした、その焼結原料について行う場合とがある。

【００４９】まず実機焼結機における原料配合と同一配
合をオフラインで行う場合について説明する。このオフ
ラインで配合された原料の通気度を計測することで水分
と原料通気度との関係を導出する。この情報に基づいて
実機焼結機における造粒時の水分濃度を決定する。実際
の添加水分量は実機焼結機における単位時間当たりの原
料送り量、および水分添加前もしくは水分添加後の水分
濃度、および現状の水分添加量の情報とを併せて決定す
る。

【００５０】ここで、水分の適正化においての評価関数
として通気度を採用した理由は、原料通気度は焼結操業
(焼結生産率、成品歩留、焼結鉱製造コスト) にとって
重要な因子であり、しかも焼結を必要としないので計測
が容易であることからである。

【００５１】次に、実機操業において配合された原料を
サンプリングしてこれにオフライン下による通気度計測
を行ってもよく、かかる造粒における水分制御方法につ
いて以下に詳述する。

【００５２】実機の原料を採取する手段を講じたのは、
実機で使用されている原料そのものから直接的に得られ
る情報であることから情報の信頼性が高いためである。
同一配合で長期間操業する場合もあるが、焼結操業にお
いては配合が同一でも原料条件 (粒度および粘着性) が
経時的に変動する。鉱石条件 (粒度および粘着性) から
適正水分値を予測する方法ではこの経時変動に追従でき
ない。かかる態様における水分の制御方法としては、原
料の採取場所によって２種類の方法がある。

【００５３】第１の方法として、原料槽出側から点火炉
までの間で原料を採取して通気度計測装置を用いて通気
度計測を行い、焼結原料の造粒に及ぼす水分添加量をフ
ィードバックもしくはフィードフォワード制御する方法
である。ここで原料の採取場所を原料槽出側から点火炉
までの間とした理由は、造粒状況に関係のない焼結配合
原料を得るためである。

【００５４】第２の方法として、造粒後の原料を採取し
て通気度計測装置を用いて通気度計測を行い、造粒時に
おける焼結原料への水分添加量フィードバック制御する
方法である。ここで原料の採取場所を造粒機出口から点
火炉までとした理由は、造粒後の焼結配合原料を得るた
めである。

【００５５】上述した各々の方法で通気度計測を行うた
めの原料採取は、実機を流れる原料が数秒ピッチでその
粒度や粘着性が変動することが懸念されることから採取
した原料の代表性を高めるために数秒程度ずらして複数
回行う方が望ましい。また原料採取の量は20〜50kg程度
あれば充分である。次の、本発明の作用効果について実
施例によってさらに具体的に説明する。

【００５６】

【実施例】

(実施例１)本例では、本発明にかかる計測装置を用いて
得られた水分値と原料通気度との関係から、造粒時にお
ける焼結原料への水分添加量を決定する方法の一例を具
体的に詳述する。

【００５７】すなわち、水分濃度と焼結前の原料充填層
通気度との関係から焼結時の原料充填層通気度および燃
料燃焼性が最適となる水分を予測するのである。なお、
以下の説明において、原料通気度を焼結前と焼結時とに
区別する。また、これまでの記載における原料通気度と
はすべて焼結前原料充填層通気度を意味する。

【００５８】焼結において高生産性率や高成品歩留を達
成するには、焼結時において通気度を高めてかつ燃料燃
焼性を高めることが重要である。なお、燃料燃焼性とは
単位燃料重量あたりの発熱量を意味する。

【００５９】本例では、配合の異なる原料について数十
kg規模の焼結試験を行った。配合については微粉 (−0.
25mm) 比率が標準的な焼結原料を規定した9.1 wt％と将
来の微粉銘柄の配合上昇を規定した28.2wt％の２種類で
あった。その結果、水分濃度を横軸に焼結前原料充填層
通気度および焼結時原料充填層通気度および燃料燃焼性
を縦軸にとると図２のように表現できた。

【００６０】焼結時の原料充填層通気度や燃料燃焼性の
最高点は焼結前の原料充填層通気度の最高点は一致せず
低水分側に0.3 〜0.8 wt％ずれた。また焼結時の原料充
填通気度が最高となる水分濃度と燃料燃焼性が最高とな
る水分濃度との差は0.2 wt％以下と小さい。

【００６１】従って、採取原料から得られた水分と焼結
前原料充填層通気度との関係を用いて、焼結前原料充填
層通気度が最高となる水分濃度から0.3 〜0.8 wt％低い
水分濃度となるように造粒における水分添加量を制御す
る。焼結時における原料充填層通気度と粉コークスの燃
焼性が改善する。ここで、実際の水分添加量は採取原料
の水分と目標水分との差分および焼結工場を流れる単位
時間当たりの原料重量を用いて求めることができる。

【００６２】しかし、この方法における懸念事項は適正
水分濃度の範囲が0.5 wt％(0.8〜0.3)と高いことであ
る。これは原料配合条件によって焼結前原料充填層通気
度が最高となる水分濃度と焼結における適正水分濃度と
の差分が変化することによる。よって水分添加量制御の
より高精度化が望まれる。

【００６３】次に、図２の結果から、焼結前の原料充填
層通気度を水分で１次微分係数で整理した。これを図３
に示す。原料の配合 (微粉比率) によらず１次微分係数
値３〜５となる水分濃度範囲内に焼結時の原料充填層通
気度や燃料燃焼性が最高となる水分濃度が存在した。

【００６４】また、図３よりこの１次微分係数値３〜５
の範囲は水分濃度に変換すると0.2〜0.4 wt％の範囲に
相当する。またこの適正水分濃度における１次微分係数
値は原料配合条件によらない長所を持つ。

【００６５】(実施例２)本発明法の効果を確認するため
に、実機ラインへ本発明法の制御方法を適応した。制御
方法として、以下の３種類を実施した。

【００６６】(ア) 実機原料と同一配合をオフラインで組
んで、このオフライン配合原料から得られる情報に基づ
いて水分添加量をフィードフォワード制御する方法。 (イ) 造粒後原料の一部を採取し、この採取原料から得ら
れる情報に基づいて水分添加量をフィードバック制御す
る方法。 (ウ) 造粒前原料の一部を採取し、この採取原料から得ら
れる情報に基づいて水分添加量をフィードフォワード制
御する方法。 (エ) 銘柄別の焼結配合原料の吸水性指数から焼結前の原
料充填層通気度の最大となる水分濃度を予測し、この予
測値より0.5 wt％低い水分濃度に制御する方法。

【００６７】情報取得のための装置として以下の２種類
の方法を実施した。 (α) 造粒機能を兼ね備えた焼結原料の通気度計測装置
を使用する方法。 (β) オフラインの造粒機と通気度計測装置を使用する
方法。

【００６８】また制御方法(ア) 、(イ) 、(ウ) において、
造粒における水分値の決定方法として、焼結前の原料充
填層通気度の水分に対する変化率が４となる水分濃度に
制御する方法を採用した。上述の制御方法 (ア〜エ) お
よび情報取得のための装置 (α、β) を組み合わせて以
下のケース設定を行った。

【００６９】

【数１】

【００７０】まず、全体の制御フローのフィードバック
制御については図４に示す。

【００７１】図４に示すように、原料槽６から切り出さ
れ、造粒機７で造粒処理された焼結原料の一部を、焼結
機８の上部に設置されている点火炉９で点火される前に
サージホッパー10の入口で採取した。採取原料処理工程
11にて、通気度の計測、水分添加、造粒を繰り返し計測
した。

【００７２】ここで水分添加量は操作室のオペレーター
によって設定される仕組みになっているが、今回は原料
に対して0.2 ％に設定した。計測された通気度に基づい
て、操作室のオペレーターが注水コントローラー12を使
用してミキサーの注水量を変更した。この一連の作業に
要する時間は平均20分であった。またこの一連の作業を
１時間ごとに行った。フィードフォワード制御について
も図４とほぼ同一であった。相違点は原料採取場所を原
料槽６と造粒機７との間で実施した点であった。

【００７３】情報採取のための装置として、図５に示し
た造粒機能を兼ね備えた焼結原料の通気度測定装置を、
オフラインの造粒機と通気度測定装置を組み合わせて使
用する従来方法については図６に示す装置を使用した。
図５において、図５(a) はミキサーが立ち上がった状態
のときの全体構成図であり、図５(b) は水平状態におい
たミキサーの模式図である。

【００７４】ここで図５の装置を使用する場合、水分の
添加量は以下のように算出した。まず、操作室のオペレ
ーターが操作室内の制御専用コンピューターに設定条件
を入力する。コンピューターは具体的な水分添加量を演
算し、その演算値を水分添加ノズル15に伝送する。水分
添加ノズルから原料へ添加される単位時間当たりの水分
量は500cc/min 一定に設定した。通気度を計測する原料
の重量は一定、かつ単位時間当たりの水分量も一定であ
った。従って、水分添加ノズル15において水分添加量は
水分添加時間で抑制された。

【００７５】このように造粒と焼結前原料充填層通気度
計測を繰り返し操作を焼結前原料充填層通気度の水分に
対する変化率で４を下回るまで実施した。また、原料に
ついては実機ラインから10秒ピッチで５kgずつ合計50kg
採取し、ドラムミキサー12に蓄えた。

【００７６】計測後、原料通気度の計測値は操作室内の
制御室内の制御専用コンピューターへ伝送された。さら
に制御専用コンピューターで水分と通気度との関係を２
次関数で回帰分析し、焼結前原料充填層通気度の水分に
対する変化率が４となる水分濃度を最適水分濃度と評価
した。

【００７７】次に、図６に示した従来法のオフラインの
造粒機を通気度計測装置を組み合わせて使用する方法に
ついて以下に詳述する。円柱型円筒16は配管17を通じて
送風機18と接続されている。配管17には開度調整弁19お
よびオリフィス20が、円柱型円柱16の下部の風箱21には
圧力計22が装備されている。通気度計測時にはこの開度
調整弁19は圧力計22が1000mmAqを表示するように調整さ
れる。

【００７８】円柱型円筒16に原料を装入してから送風機
18を駆動させて風箱21内圧力1000mmAqにおいて配管17を
通る風量をオリフィス20で計測した。計測時間は10秒間
であった。

【００７９】さらにこの円柱型円筒16を傾転しドラム型
造粒機23に原料を装入し水分を添加し１分間転動造粒処
理を行った。ここで水分の添加量については図５の装置
を使用した場合と同様である。

【００８０】さらに造粒後原料をベルトコンベア24上を
搬送し再度円柱型円筒16に装入した後通気度を測定し
た。これら一連の水分添加および造粒、および通気度計
測を複数回繰り返した。この繰り返し操作は焼結前原料
充填層通気度の水分に対する変化率で４を下回るまで実
施した。また最適水分濃度の導入方法は図５の本発明に
かかる装置を使用した場合と同様である。

【００８１】最後に水分添加量の導入方法を説明する。
制御法(イ) のフィードバック制御においては操作室内の
制御専用コンピューターを用いて最適水分濃度と現在
(原料採取時) の水分濃度との差分と実機での原料送り
量から実機造粒機における水分添加量差を算出した。こ
の水分添加量差値だけ実機造粒機での水分添加量を変更
した。

【００８２】制御法(ウ) のフィードフォワード制御にお
いては操作室内の制御専用コンピューターを用いて、最
適水分濃度における情報取得のための装置において添加
した水分量を算出し、この水分量の値に原料送り量を乗
じた。この乗じた結果の値を水分添加量とした。

【００８３】制御法(ア) および(エ) においては原料配合
が変化しない限り最適水分濃度は一定である。焼結機に
設置している水分計の値がこの最適水分濃度となるよう
にオペレーターが水分添加量を手動で調整した。なお、
テスト期間中は実操業において燃料層厚、吸引圧、原料
中に占める燃料比率は一定とした。

【００８４】図７は本例の結果を示すもので、生産率お
よび成品歩留の推移をグラフに示す。生産率は10時間ご
との生産量を単位焼結面積当たりの日生産量に換算し
た。本発明による場合、いずれの方法によっても生産率
および歩留は従来法のそれと比較してすぐれており、特
に実機の原料を採取して水分と焼結前原料充填層通気度
との関係を導入した場合に、生産率や成品歩留に対する
効果がさらに大きいことが分かる。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したごとく本発明による焼結原
料の造粒および通気度測定装置による水分濃度制御は焼
結生産性や成品歩留の改善に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】焼結原料を造粒する機能を兼ね備え、かつミキ
サー自体が90度傾動する通気度計測装置の概略図であ
り、図１(a) はミキサーが立ち上がった状態のときの全
体構成図であり、図１(b) は水平状態においたミキサー
の模式図である。

【図２】図２(a) 、(b) は、原料毎の通気度 (焼結前、
焼結中) および燃料燃焼率と水分との関係を示すグラフ
である。

【図３】焼結前通気度を水分量で一次微分した結果を示
すグラフである。

【図４】本発明に基づいた一例の制御フロー図である。

【図５】実施例における本発明に基づいた通気度計測装
置の略式説明図であり、図５(a) はミキサーが立ち上が
った状態のときの全体構成図であり、図５(b) は水平状
態においたミキサーの模式図である。

【図６】実施例における従来の通気度計測装置の略式説
明図である。

【図７】実施例における生産率および成品歩留の経時変
化を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−195089（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−48605（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22B 1/00 - 61/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼結原料の一部をサンプリングした焼結
   原料に水分を添加し造粒する機能、およびサンプリング
   した当該焼結原料の充填層の通気度を計測する機能を兼
   備した手段を備えたことを特徴とする造粒機能一体型の
   通気度測定装置。
2. 【請求項２】 焼結原料を造粒し、かつ通気度を計測す
   る機能を兼備した前記手段がドラムミキサーであって、
   該ドラムミキサーが焼結原料の加水造粒時は水平状態
   を、またその焼結原料の通気度計測時は垂直状態をとる
   傾動機構を備えた請求項１記載の通気度計測装置。
3. 【請求項３】 ＤＬ式焼結機において、原料槽出口から
   点火炉までの間で、焼結原料の一部を採取すること、採
   取された焼結原料に対して、焼結原料を造粒する機能を
   兼ね備えた通気度計測装置において水分を添加し該通気
   度計測装置を用いて造粒した後、通気度を測定する一連
   の操作を繰り返すこと、および得られた情報に基づい
   て、実機操業の造粒における水分添加量を決定すること
   を特徴とする焼結原料の造粒水分制御方法。
4. 【請求項４】 ＤＬ式焼結機において、造粒機出口から
   点火炉までの間で、造粒後の焼結原料の一部を採取する
   こと、採取された焼結原料に対して、焼結原料を造粒す
   る機能を兼ね備えた通気度計測装置を用いて通気度計測
   を行い、さらに、この採取され通気度計測を行った焼結
   原料に水分を添加し該通気度計測装置を用いて造粒した
   後、通気度を測定する一連の操作を繰り返すこと、およ
   び得られた情報に基づいて、実機操業の造粒における水
   分添加量を決定することを特徴とする焼結原料の造粒水
   分制御方法。