JP5103820B2

JP5103820B2 - 焼結鉱の製造方法

Info

Publication number: JP5103820B2
Application number: JP2006215141A
Authority: JP
Inventors: 秀紀角谷; 和呂津田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2006-08-08
Filing date: 2006-08-08
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2026-08-08
Also published as: JP2008038210A

Description

本発明は、高炉等の主原料として用いられる焼結鉱の製造装置であるドワイトロイド式焼結機を用いた焼結鉱の製造方法に関する。

高炉の主原料である焼結鉱は、一般に以下のようにして製造される。まず、粉鉄鉱石、炭材、ＣａＯ含有副原料等を配合した焼結原料を、ドワイトロイド式焼結機のパレット上に所定の厚さに充填し、この充填された焼結原料層の表層部の炭材に着火後、下方に向けて空気を吸引しながら焼結原料層内部の炭材を燃焼させ、その燃焼熱により焼結原料を焼結させて焼結ケーキとする。そして、この焼結ケーキを粉砕・整粒することにより焼結鉱が得られる。

製造される焼結鉱の品質向上のためには、パレット幅方向における焼成ムラを小さくすることが重要であり、焼結原料のパレットへの装入部分にパレット幅方向に分割して設置した分割ゲートを用いて、分割ゲートの開度を調整することでパレット幅方向の焼結原料層の装入量を制御して、パレット幅方向の焼結原料層厚を調整している。このような分割ゲートを用いた従来の焼結機の制御方法としては、例えば、下記（イ）〜（ハ）のような技術が知られている。

（イ）焼結ベッド上の幅方向の温度ムラを解消するために、機幅方向複数箇所で測定する風箱温度あるいは赤外線温度計で測定した温度を均一にするための分割ゲート操作方法（例えば、特許文献１参照。）。

（ロ）パレットの側壁部分の排風温度が全体の平均排風温度より低くなるように分割ゲートを操作する幅方向の温度分布制御（例えば、特許文献２参照。）。

（ハ）焼成状態の幅方向均一化に加え、冷却状態の幅方向均一化を目的とする分割ゲート操作方法（例えば、特許文献３参照。）。

（イ）、（ロ）、（ハ）いずれの方法においても、焼結機の機長方向同一箇所に設置された、焼結機幅方向複数箇所の風箱温度そのものを基準に分割ゲートを操作しており、パレット幅方向の焼成ムラ発生の問題を上手く回避している。これらの方法では、風箱温度そのものを基準として分割ゲート操作を行なっている。しかし、本来基準とすべきは、焼成状態そのものである。焼成状態そのものを基準として焼結機を制御している好適な例として、機長方向複数箇所の排ガス温度を測定し、機長方向位置と排ガス温度の関係を推定し、推定結果に基づいてパレットスピードを制御する方法があげられる（例えば、特許文献４参照。）。
特開平７−１８０９７２号公報特開平６−３３０１９３号公報特開平６−３３０１９４号公報特開２００５−１８７８４１号公報

特許文献４においては、機長方向複数箇所に設置された風箱温度計により排ガス温度を測定し、測定温度の時間遅れ特性を逆フィルタにより補償し、機長方向位置と排ガス温度との関係を推定し、推定結果に基づきパレット速度を制御している。その際に、排ガス温度曲線式を求め、その極大値をとる機長方向位置を焼成完了点（ＢＴＰ）として、そのＢＴＰがある管理範囲になるようにパレットスピードを制御している。風箱で測定される温度そのものは、各種焼結原料配合率や各々の水分率、擬似粒子径などの原料性状にも大きく左右されるため、温度自体を用いて焼成状態を判断することは好ましくないため、ＢＴＰが所定位置となるように制御を行なうものである。

したがって、風箱温度自体を基準に用いて行なう操業方法は、分割ゲートを有する焼結機の操業においても、機幅方向の一部で生焼けや焼き過ぎ等が生じてしまい、生産性の低下、焼結鉱品質の低下が発生する場合があり、好ましくない。

以上のことから本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、焼結パレット内の焼結原料の温度そのものを用いることなく分割ゲート制御を行ない、焼結パレット幅方向における焼成ムラを小さくして、焼結鉱の歩留まりを改善できる、焼結鉱の製造方法を提供することにある。

このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）焼結原料を焼結パレット上に供給して充填した焼結原料層を焼成して焼結鉱を製造する焼結機が前記焼結パレット幅方向の焼結原料の供給量を調整する分割ゲートを有し、前記焼結パレットの進行方向である機長方向複数箇所において前記焼結パレット幅方向複数箇所の排ガス温度を測定し、前記焼結パレット幅方向各位置において、前記各機長方向複数箇所の排ガス温度から機長方向の各排ガス温度曲線式を求め、該温度曲線式から求められる排ガス温度が最高となる機長方向温度最高点位置を求め、前記焼結パレット幅方向各位置における前記機長方向温度最高点位置が同一設定位置±０．４ｍの範囲になるように焼結パレット幅方向各位置に対応する分割ゲートの開度を制御することを特徴とする、焼結鉱の製造方法。
（２）前記各位置における機長方向温度最高点位置が前記同一設定位置に対して焼結機の上流側にある場合には、前記各位置に対応する分割ゲートの開度を大として焼結原料の焼結パレットへの供給量を増やし、前記各位置における機長方向温度最高点位置が設定位置に対して焼結機の下流側にある場合には、前記各位置に対応する分割ゲートの開度を小として焼結原料の焼結パレットへの供給量を減らすことを特徴とする請求項１に記載の焼結鉱の製造方法。

本発明によれば、焼結機幅方向の焼成点の変動が小さくなり、幅方向での焼成状態を均質化できるので、焼成ムラを小さくすることが出来、焼結鉱の品質の向上が可能になり、焼結鉱の歩留まりが向上する。

本発明では、焼結原料を焼結パレット上に供給して充填した焼結原料層を焼成して焼結鉱を製造する焼結機が、焼結原料の供給部分に焼結原料の供給量を調整する分割ゲートを有し、焼結パレット幅方向で分割された各ゲートの開閉を制御することにより焼結パレット幅方向の焼結原料の供給量を調整するものであり、焼結パレットの進行方向である機長方向複数箇所において焼結パレット幅方向複数箇所の排ガス温度を測定し、各パレット幅方向位置において、各機長方向の測定温度から機長方向の温度曲線式を求め、該温度曲線式から求められる排ガス温度が最高となる機長方向温度最高点位置を求め、各パレット幅方向位置における機長方向温度最高点位置が同一設定位置になるように分割ゲートを制御する。機長方向温度最高点位置が同一設定位置になるように分割ゲートを制御することで、焼成状態を全ての幅方向位置で同一とすることができ、焼結パレット幅方向での焼成ムラの発生を防止することができる。

各分割ゲートの開度を制御する際には、各分割ゲートに対応する位置で求めた機長方向温度最高点位置が設定位置に対して焼結機の上流側（原料装入部寄り）にある場合には分割ゲートの開度を大として焼結原料の焼結パレットへの供給量を増やし、機長方向温度最高点位置が設定位置に対して焼結機の下流側（排鉱部寄り）にある場合には分割ゲートの開度を小として焼結原料の焼結パレットへの供給量を減らすことが好ましい。

各機長方向温度最高点位置を、全ての幅方向位置において同一設定位置とする際の同一の範囲としては、各機長方向温度最高点位置が、設定位置±０．１ｍに位置する場合とすれば、十分に焼成ムラを小さくして、焼結鉱の歩留まりを向上させることができる。

本発明の一実施形態を以下に図面を用いて詳細に説明する。

図１は焼結鉱製造ラインの概略図であり、本発明の一実施形態を示す説明図である。図１において、焼結原料はサージホッパー１からロールフィーダー２を用いて焼結パレット３上に装入される。焼結パレット３上の焼結原料層４のパレット幅方向の原料層厚は、サージホッパー１の下部に設置されたパレット幅方向に複数個に分割された分割ゲート５を用い、ロールフィーダー２と分割ゲート４の間隔を制御することにより調整する。６は点火炉である。７は風箱であり、各風箱７の下部には熱電対８が設置されている。熱電対８により必要な焼結原料層箇所の排ガス温度を測定する。測定された排ガス温度を用いてＢＴＰ推定部９において焼成完了点（以下ＢＴＰとして記載する。）位置を算出する。１１はＰＩＤコントローラであり、１０のＢＴＰ目標値と、９のＢＴＰ推定部で算出されたＢＴＰとの差を、対応する分割ゲートの操作量にフィードバックするコントローラである。分割ゲートのゲート分割数がｎ個の場合、熱電対８は機幅方向にｎ個設置し、ＢＴＰの推定は機幅方向別にｎ箇所推定し、ＰＩＤコントローラ１１もｎ個設置してフィードバック制御するものとする。ゲートの分割数と幅方向測定位置個数は同数が望ましいが、必ずしも同数でなくても良い。ゲートの分割数が幅方向測定位置個数より多い場合は、隣接した複数のゲートを一組として、幅方向最も近接した位置のＢＴＰ推定結果を基に制御する。また、逆に、幅方向測定位置個数がゲート分割数より多い場合は、幅方向隣接した複数のＢＴＰ推定結果の平均値等を対応する分割ゲート操作に反映させる方法が考えられる。また、ＰＩＤコントローラはあくまで１例であり、適切に設計されたフィードバックコントローラであれば、特にＰＩＤコントローラに限定されるものではない。また、熱電対を用いた風箱温度計で排ガス温度を測定する替わりに、パレット直下に温度計を設置して焼結原料層の温度を測定して、この温度を用いて分割ゲートの制御を行なうことも可能である。

一般に焼成完了点（ＢＴＰ）を算出する際は、機幅方向（焼結パレット幅方向）位置は一定として、機長方向（ライン方向）においてＢＴＰ近傍の風箱位置３点（Ｐｉ：ｉ＝１〜３）と、その点での風箱温度（Ｔｉ：ｉ＝１〜３）３点から、ＢＴＰ近傍の排ガス温度推定曲線である、Ｔｉ＝ＡｉＰｉ²＋ＢｉＰｉ＋Ｃｉの係数Ａｉ、Ｂｉ、Ｃｉを求め、該二次関数が極大値を取る機長方向位置をＢＴＰと決めている。また、一般に焼結機の操業においては、上記ＢＴＰが機長方向位置で所定の管理範囲内になるように焼結機のパレットスピードを制御している。したがって、上記のように操業を行なう場合、ＢＴＰは機幅方向において同一位置ではなく、機幅方向では焼成ムラが発生する場合がある。

本発明では、機長方向および機幅方向に配置された複数の風箱温度計（熱電対）を用いて、機幅方向複数位置における上記ＢＴＰを演算し、その機幅方向別ＢＴＰがすべて所定管理範囲内になるよう、分割ゲートを操作する。分割ゲート操作により、焼結原料の焼結パレットへの供給量を焼結パレット幅方向で変化させ、焼結パレット上の原料層厚が変化し、燃焼空気の通気性が変化することにより、焼成完了点ＢＴＰが前後し、機幅方向別ＢＴＰ制御が可能となる。

以上の制御により、幅方向で品質のムラがない焼結機操業が可能となる。

図２は、焼結パレット上面から見た場合の風箱温度計、パレット直下温度計等の温度計の配置例を示す図である。黒丸が温度計の配置位置であり、分割ゲートが５つに分割されて、機幅方向５箇所においてＢＴＰを測定する場合である。ＢＴＰは、通常二次関数近似で算出するので、その場合は機長方向、少なくとも３点の風箱温度計或いはパレット直下温度計は必要である。風箱温度は排鉱部近で、急上昇、急降下するので、温度計は特に排鉱部近くに３点配置されることが望ましい。

［参考例］
図１に示すものと同様の焼結鉱製造ラインにおいて、５分割の分割ゲート（Ｎｏ．１〜５）を用い、機幅方向２箇所（幅方向北側端部から１／４、および南側端部から１／４の位置）において排ガス温度の測定を行ない、それぞれＢＴＰを算出し、算出したＢＴＰが機長方向で同位置になるように分割ゲートを制御しながら焼結原料を焼結パレットに装入した。図３にその結果を示す。図３において、ＢＴＰ位置は点火炉からの機長距離で示しており、ライン全長は約９０ｍである。ＢＴＰは、機長方向のＮｏ．２０、２１、２２、２３の風箱位置（点火炉からの機長距離がそれぞれ７８ｍ、８２ｍ、８６ｍ、９０ｍ）において機長方向で４点、機幅方向北側端部、南側端部それぞれから１．２５ｍの位置で２点、計８点測定した温度を、２次曲線で近似して、その極大値から算出した。図３において、図中に太線（点線）で示した時刻以降、上記の機幅方向別に算出したＢＴＰを基に分割ゲートを操作する制御を行なった結果、図中の矢印の時刻に北側と南側のＢＴＰ位置が揃い、これにより製造される焼結鉱のタンブラー強度が６８．０％から６８．１％へ向上し、焼結鉱の歩留まりが８５．８％から８５．９％へ向上した。

［本発明例］
図１に示すものと同様の焼結鉱製造ラインにおいて、５分割の分割ゲート（Ｎｏ．１〜５）を用い、機幅方向３箇所（北側、中央、南側）において排ガス温度の測定を行ない、それぞれＢＴＰを算出し、算出したＢＴＰが機長方向で同位置になるように分割ゲートを制御しながら焼結原料を焼結パレットに装入した。排ガス温度の測定は、焼結パレット下部グレートバーの下に設置した熱電対を用いて行なった。図４に、各操業時刻における分割ゲートの開度、焼結パレット上の装入厚み、ＢＴＰ位置を示す。ＢＴＰ位置は、実施例１と同様に、点火炉からの機長距離で示しており、ライン全長は約９０ｍである。

図４において、図中に太線（点線）で示した時刻以降、上記の機幅方向別に３箇所で算出したＢＴＰを基に分割ゲートを操作する制御を行なった。ＢＴＰは、機長方向のＮｏ．２０、２１、２２、２３の風箱位置（点火炉からの機長距離がそれぞれ７８ｍ、８２ｍ、８６ｍ、９０ｍ）において機長方向で４点、幅方向１．２５ｍ間隔で３点、計１２点測定した温度を、２次曲線で近似して、その極大値から算出した。分割ゲートＮｏ．１、分割ゲートＮｏ．２は、焼結機幅方向の南側に、分割ゲートＮｏ．３は焼結機幅方向中央、分割ゲートＮｏ．４、分割ゲートＮｏ．５は、焼結機幅方向の北側に位置している。ＢＴＰ位置を８４．８ｍに設定し、設定位置±０．４ｍとなるように、分割ゲートの開度を制御した。北側に対応する分割ゲートＮｏ．４、５では開度を大きくし、装入厚みを厚くして、ＢＴＰ位置を焼結機の上流側から下流側寄りとした。分割ゲートＮｏ．１〜３においても、ＢＴＰ位置が上記の範囲となるように、その開度を微調整した。

これにより焼結鉱のタンブラー強度が６８．２％から６８．５％へ向上し、焼結鉱の歩留まりが８６．４％から８６．６％へ向上した。

本発明の一実施形態を示す説明図。焼結パレット上面から見た温度計の配置例。ＢＴＰの制御例であり、ＢＴＰの機長方向位置の変化を示すグラフ。分割ゲート開度、装入厚み、ＢＴＰの機長方向位置の変化を示すグラフ。

符号の説明

１サージホッパー
２ロールフィーダー
３焼結パレット
４焼結原料層
５分割ゲート
６点火炉
７風箱
８熱電対
９ＢＴＰ推定部
１０ＢＴＰ目標値
１１ＰＩＤコントローラ

Claims

焼結原料を焼結パレット上に供給して充填した焼結原料層を焼成して焼結鉱を製造する焼結機が前記焼結パレット幅方向の焼結原料の供給量を調整する分割ゲートを有し、前記焼結パレットの進行方向である機長方向複数箇所において前記焼結パレット幅方向複数箇所の排ガス温度を測定し、
前記焼結パレット幅方向各位置において、前記各機長方向複数箇所の排ガス温度から機長方向の各排ガス温度曲線式を求め、該温度曲線式から求められる排ガス温度が最高となる機長方向温度最高点位置を求め、
前記焼結パレット幅方向各位置における前記機長方向温度最高点位置が同一設定位置±０．４ｍの範囲になるように焼結パレット幅方向各位置に対応する分割ゲートの開度を制御することを特徴とする、焼結鉱の製造方法。
前記各位置における機長方向温度最高点位置が前記同一設定位置に対して焼結機の上流側にある場合には、前記各位置に対応する分割ゲートの開度を大として焼結原料の焼結パレットへの供給量を増やし、
前記各位置における機長方向温度最高点位置が設定位置に対して焼結機の下流側にある場合には、前記各位置に対応する分割ゲートの開度を小として焼結原料の焼結パレットへの供給量を減らすことを特徴とする請求項１に記載の焼結鉱の製造方法。