JP5703755B2 - 焼結機の焼結原料層厚制御方法及び装置 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、点火炉の前後の装入層厚を検出することにより、焼結機入側の焼結原料の装入層厚を適正に制御することができる焼結機の焼結原料層厚制御方法及び装置を提供することを目的としている。
また、本発明の他の形態に係る焼結機の焼結原料層厚制御方法は、前記第2の開度補正値を、点火・吸引開始時の焼結原料層の嵩目減り量に、装入量影響補正パラメータを乗じて算出することを特徴としている。
本発明の他の形態に係る焼結機の焼結原料層厚制御方法は、前記点火炉入側層厚レベル及び点火炉出側層厚レベルの検出が、レーザ距離計により行われることを特徴としている。
また、本発明の他の形態に係る焼結機の焼結原料層厚制御装置は、前記レーザ距離計は、幅方向に所定間隔を保って配設された複数の首振り式レーザ距離計で構成されていることを特徴としている。
図1は、焼結機における焼結原料装入部を示したものであり、焼結原料はパレット1によって同図の矢印方向に搬送される。この矢印方向と交差する方向を焼結機の幅方向と定義する。パレット1には、焼結原料を貯留するサージホッパー2から切出された焼結原料がドラムフィーダ3によって、パレット1上に装入され焼結原料装入層を形成する。サージホッパー2の排出部であるドラムフィーダ3の装入部には、焼結機の幅方向に計7個の分割ゲート4が等間隔に配設されている。
本実施形態では、この点火炉7の入側に、パレット1の上面から所定距離離れて計6個の焼結原料装入層10の表面までの距離を検出して入側焼結原料層厚レベルLv1を検出する例えば超音波距離計等で構成される点火炉入側層厚レベル計8Uを焼結機の幅方向に等間隔に配設し、点火炉7の出側にも、パレット1の上面から所定距離離れて計6個の焼結原料装入層10の表面までの距離を検出して出側焼結原料層厚レベルLv2を検出する点火炉入側層厚レベル計8Uと同様の出側層厚レベル計8Lを焼結機の幅方向に等間隔に配設している。
Go(t)=α[(S−Lv1(t))L1・L2・Ds+a{β(1−1/Vp)−γ(1−Vd)}] ……(1)
α:質量−ゲート開度変換係数〔%/kg〕
S:レベル設定値〔m〕
Lv1(t):t秒後のレベル測定値〔m〕
L1:点火炉前の各点火炉入側層厚レベル計間隔〔m〕
L2:装入部から点火炉前設置の点火炉入側層厚レベル計までの距離〔m〕
Ds:原料嵩密度〔kg/m3〕
Vp:パレット搬送速度〔m/s〕
Vdはドラムフィーダ回転速度〔min−1〕
a:重み付けパラメータ
β:開度変換係数〔%/m/s〕
γは開度変換係数〔%/m/s〕
また、(1)式における右辺の〔 〕内の第2項は、パレット搬送速度Vpとフィーダ回転速度Vdとに基づいてパレット1上に装入される焼結原料における装入量の変動の影響を補正する第1の開度補正値となる。つまり、第2項は、後述する基準開度Gb(t)導出における焼結機速度・ドラムシュート回転数の影響を考慮した項である。
Go′(t)=α[(S−Lv1(t))L1・L2・Ds+a{β(1−1/Vp)−γ(1−Vd)}
+b(Lv1(t)−Lv2(t+T))L3・L4・Ds+a{β(1−1/Vp)−γ(1−Vd)}]
………………(2)
α:質量−ゲート開度変換係数〔%/kg〕
S:レベル設定値〔m〕
Lv1(t):t秒後のレベル測定値〔m〕
L1:点火炉前の各点火炉入側層厚レベル計間隔〔m〕
L2:装入部から点火炉前設置の点火炉入側層厚レベル計までの距離〔m〕
Lv2(t+T):点火・吸引開始時の焼結原料層厚レベル
L3:点火炉後設置の各レベル計間隔〔m〕
L4:点火炉前設置の点火炉入側層厚レベル計から点火炉後設置の点火炉出側層厚レベル計までの距離〔m〕 b: 装入量影響補正パラメータ
Ds:原料嵩密度〔kg/m3〕
Vp:パレット搬送速度〔m/s〕
Vdはドラムフィーダ回転速度〔min−1〕
a:重み付けパラメータ
β:開度変換係数〔%/m/s〕
γは開度変換係数〔%/m/s〕
したがって、パレット1上の装入部で装入される焼結原料を適正に制御することができる。
さらに、基本ゲート開度指令値Gb(t)とゲート開度補正値Ga(t)との夫々に、パレット搬送速度Vp及びドラムフィーダのフィーダ回転速度Vdの変動による装入層厚変動とを考慮した第1の開度補正値ga1(t)を加えているので、装入層厚変動の影響を受けることなく、装入時の焼結原料層厚を正確に制御することができる。
Go″(t)=α(S−Lv1(t))L1・L2・Ds …………(3)
このため、前述した(1)式に示すように、パレット搬送速度Vp及びフィーダ回転速度Vdに基づいてパレット1への焼結原料の装入量変動を考慮した第2のゲート開度指令値Go(t)を演算することにより、点火炉7の入側の入側焼結原料層厚レベルLv1を一定にすることが可能となる。
ここで、制御装置11は、例えば図3に示すように、前記(1)式及び前記(2)式における〔 〕内の第1項の演算を行うゲート開度基準値演算部としてのゲート開度基準値演算回路21と、前記(1)式及び前記(2)式における〔 〕内の第2項と前記(2)式における[ ]内の第4項の演算を行う第1の補正値演算部としての第1の補正値演算回路22と、前記(2)式における〔 〕内の第3項の演算を行う第2の補正値演算部としての第2の補正値演算回路23とを備えている。
gb(t)=(S−Lv1(t))L1・L2・Ds ……(4)
ga1(t)=a{β(1−1/Vp)−γ(1−Vd)} ……(5)
さらに、第2の補正値演算回路23では、点火炉入側層厚レベル計8Uで検出した入側焼結原料層厚レベルLv1及び点火炉出側層厚レベル計8Lで検出した出側焼結原料層厚レベルLv2に基づいて下記(6)式の演算を行って、点火炉出側焼結原料層質量誤差を表す第2の開度補正値ga2(t)を演算する。
ga2(t)=b(Lv1(t)−Lv2(t+T))L3・L4・Ds ……(6)
P1={Pw1(t)+Pw1(t+1)+………+Pw1(L2+L4)/Vp}/(L2+L4)/Vp…(7)
Go′(t)=α(Gb(t)+Ga(t)) ……(8)
さらに、基本ゲート開度指令値Gb(t)とゲート開度補正値Ga(t)との夫々に、パレット搬送速度及びドラムフィーダのフィーダ回転速度の変動による装入層厚変動とを考慮した第1の開度補正値を加えているので、装入層厚変動の影響を受けることなく、装入時の焼結原料層厚を正確に制御することができる。
このステップS4では、点火炉下圧力検出値Pw1(t)の読込回数を表す変数nを“1”だけインクリメントしてからステップS5に移行する。このステップS5では、現在シフトレジスタ領域に記憶されている各転圧炉した圧力検出値Pw1(t)、Pw1(t+1)……Pw1(t+n)を読込み、これらの加算値を変数nで除して点火炉下圧力の移動平均値P1を算出してからステップS7に移行する。
P1={Pw1(t)+Pw(t+1)+……+Pw1((L2+L4)/Vp)}/(L2+L4)/Vp
…………(9)
ステップS8では、前記(2)式の演算を行って第1のゲート開度指令値Go′(t)を算出してからステップS10に移行し、ステップS9では、前記(1)式の演算を行って第2のゲート開度指令値Go(t)を算出してからステップS10に移行する。
ステップS10では、ステップS8又はステップS9で算出された第1のゲート開度指令値Go′(t)又は第2のゲート開度指令値Go(t)を対象とする分割ゲート4のアクチュエータ5に出力してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
さらには、制御装置11全体をマイクロコンピュータ等の演算処理装置で構成し、上記した図4の指令値選択処理に、前記前記(1)式の演算処理及び前記(2)式の演算処理を加えるようにしてもよい。
Gb(t)=(S−Lv1(t))L1・L2・Ds
+a{β(1−1/Ps)−γ(1−Dd)}…………(10)
ゲート開度補正値演算回路32では、入側焼結原料層厚レベルLv1、出側焼結原料層厚レベルLv2、パレット搬送速度Vp及びフィーダ回転速度Vdに基づいて下記(11)式の演算を行ってt秒後のゲート開度補正値Ga(t)を演算する。
Ga(t)=b(Lv1(t)−Lv2(t+T))L3・L4・Ds
+a{β(1−1/Vp)−γ(1−Vd) …………(11)
ここで、レーザ距離計LD1〜LD5としては、固定点で首振り式に走査するようにしている。首振り式とは、固定位置に設置したレーザ距離計を幅方向断面内で回動させて、レーザ光の投射位置をかえながら、線上に走査する方式であり、この方式のレーザ距離計を首振り式レーザ距離計と称する。この首振り式レーザ距離計は、固定位置で回動するだけであるため、装置駆動系への負荷が小さく耐久的に非常に有利となる。さらに、幅方向の区間を分割して複数のレーザ距離計を同調させて、固定点で首振り式に走査することも可能である。1つのレーザ距離計で首振りさせる場合、焼結機パレット1の全幅を走査させるには、レーザ距離計を焼結機上方の高い位置に設置することが必要となる。その理由は、低い位置からレーザ光を投射すると、装入原料の形成する斜面の角度により、レーザ光の当たらない影の部分を生じ、測定不能となる箇所が生じるためである。
このため、図6に示すように、焼結機パレット1の装入層10の上方位置に幅方向に延長して架構45を配設し、この架構45の前後面の一方例えば後面に回動機構としてのレーザヘッドLH1〜LH5にレーザ距離計LD1〜LD5を装着し、レーザヘッドLH1〜LH5を距離計制御装置47で所定の角度範囲で同期して回動させる。
このように、複数のレーザ距離計LD1〜LD5で首振り式に走査する場合には、装入層10の上面からの高さは、レーザ光の俯角を大きく取り、且つ距離計の測定レンジの制限に応じて0.8〜4.5m、望むらくは0.8〜2mに設置することが望ましい。
また、複数台で走査する場合は、レーザ距離計の回動動作を同調させ、短時間で全ての区間を一度に走査することにより、走査時間中のパレット進行距離を極短い距離にすることができ、実質的にパレット進行によるズレを無視することができる。1回の走査に要する時間は短い方が良く、現実的には10秒以下が望ましい。
Wk=WBk+Lk*sinθk …………(12)
Hk=HL−Lk*cosθk …………(13)
ここで、WBkは各レーザ距離計LDkの回動中心点の幅方向の基準点となる一端から距離、Lkは各レーザ距離計LDkで計測した計測距離、θkは各レーザヘッドLHkの回動中心を通る垂線に対する仰角であって前記基準点側を負値、基準点とは反対側を正値とする。また、HLはレーザ距離計LD1〜LD5の計測原点すなわちレーザヘッドLH1〜LH5の回動中心の焼結機パレット1の上面からの高さである。
そして、記憶部47aに記憶された層厚Hkの幅方向プロフィールから各分割ゲート4に対応する幅方向領域の平均値を算出し、これを層厚レベルLv1及びLv2として制御装置11に供給する。
Claims (9)
- 焼結原料を貯留するホッパーの排出部に、当該ホッパーから切出された焼結原料をパレット上に装入するドラムフィーダと、焼結機幅方向に分割され且つ個々にゲート開度を調整可能な分割ゲートとを備えた焼結機の焼結原料層厚制御方法であって、
前記パレット上の焼結原料の点火炉前後における点火炉入側層厚レベル及び点火炉出側層厚レベルを検出し、
前記パレットのパレット搬送速度及び前記ドラムフィーダのフィーダ回転速度を検出し、
前記点火炉下の圧力を検出し、検出した点火炉下圧力の移動平均値を求め、
前記点火炉入側層厚レベルに基づいて前記分割ゲートに対するゲート開度基準値を求め、
前記点火炉下圧力移動平均値が所定値以下であるときに、前記ゲート開度基準値と、前記パレット搬送速度及び前記フィーダ回転速度に基づく第1の開度補正値と、前記点火炉入側層厚レベル及び前記点火炉出側層厚レベルから求めた点火・吸引開始時の焼結原料層の嵩目減り量に基づく第2の開度補正値とに基づいて前記分割ゲートに対する第1のゲート開度指令値を求め、当該第1のゲート開度指令値に基づいて前記分割ゲートの開度を制御し、
前記点火炉下圧力移動平均値が所定値を超えたときに、前記ゲート開度基準値と前記第1の開度補正値とに基づいて第2のゲート開度指令値を求め、当該第2のゲート開度指令値に基づいて前記分割ゲートを制御する
ことを特徴とする焼結機の焼結原料層厚制御方法。 - 前記点火炉入側層厚レベルを、原料層厚の幅方向に所定間隔を保って複数配設された点火炉入側層厚レベル計によって検出し、
前記ゲート開度基準値を、レベル設定値から前記点火炉入側で検出された点火炉入側焼結原料層厚レベルを減算した値に、前記レベル計の間隔と、前記ドラムフィーダの装入部から前記点火炉入側層厚レベル計までの距離と原料嵩密度とを乗算して算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の焼結機の焼結原料層厚制御方法。 - 前記第2の開度補正値を、点火・吸引開始時の焼結原料層の嵩目減り量に、装入量影響補正パラメータを乗じて算出することを特徴とする請求項1又は2に記載の焼結機の焼結原料層厚制御方法。
- 焼結原料を貯留するホッパーの排出部に、当該ホッパーから切出された焼結原料をパレット上に装入するドラムフィーダと、焼結機幅方向に分割され且つ個々にゲート開度を調整可能な分割ゲートとを備えた焼結機の焼結原料層厚制御方法であって、
前記パレット上の焼結原料の点火炉前後における点火炉入側層厚レベル及び点火炉出側層厚レベルを検出し、
前記パレットのパレット搬送速度及び前記ドラムフィーダのフィーダ回転速度を検出し、
前記点火炉下の圧力を検出し、検出した点火炉下圧力の移動平均値を求め、
前記点火炉入側層厚レベルと、前記パレット搬送速度及び前記フィーダ回転速度とに基づいて前記分割ゲートに対する装入量変化を考慮した基本ゲート開度指令値を求め、さらに前記点火炉入側層厚レベル及び前記点火炉出側層厚レベルから求めた点火・吸引開始時の焼結原料層の嵩目減り量と前記パレット搬送速度及び前記フィーダ回転速度とに基づいてゲート開度補正値を求め、前記基本ゲート開度指令値を前記ゲート開度補正値で補正して前記分割ゲートに対する第1のゲート開度指令値を求め、
前記点火炉下圧力の移動平均値が所定値以下であるときに、前記第1のゲート開度指令値に基づいて前記分割ゲートの開度を制御し、
前記点火炉下圧力の移動平均値が所定値を超えているときに、前記基本ゲート開度指令値に基づいて第2のゲート開度指令値を求め、当該第2のゲート開度指令値に基づいて前記分割ゲートの開度を制御する
ことを特徴とする焼結機の焼結原料層厚制御方法。 - 前記点火炉入側層厚レベル及び点火炉出側層厚レベルの検出が、レーザ距離計により行われることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の焼結機の焼結原料層厚制御方法。
- 焼結原料を貯留するホッパーの排出部に、当該ホッパーから切出された焼結原料をパレット上に装入するドラムフィーダと、焼結機幅方向に分割され且つ個々にゲート開度を調整可能な分割ゲートとを備えた焼結機の焼結原料層厚制御装置であって、
前記パレット上の焼結原料の点火炉前後において原料層厚レベルを検出する点火炉入側層厚レベル計及び点火炉出側層厚レベル計と、
前記パレットのパレット搬送速度を検出する搬送速度検出器及び前記ドラムフィーダのフィーダ回転速度を検出する回転速度検出器と、
前記点火炉下の圧力を検出し、検出した点火炉下圧力の移動平均値を求める点火炉下圧力平均値算出部と、
前記点火炉入側層厚レベルと、前記パレット搬送速度及び前記フィーダ回転速度とに基づいて前記分割ゲートに対する装入量変化を考慮した基本ゲート開度指令値を算出する基本ゲート開度指令値演算部と、
前記点火炉入側層厚レベル及び前記点火炉出側層厚レベルから求めた点火・吸引開始時の焼結原料層の嵩目減り量と前記パレット搬送速度及び前記フィーダ回転速度とに基づいて前記分割ゲートに対するゲート開度補正値を算出するゲート開度補正値演算部と、
前記点火炉下圧力平均値算出部で算出した点火炉下圧力移動平均値が所定値以下であるときに、前記基本ゲート開度指令値及び前記ゲート開度補正値に基づいて前記分割ゲートの開度を制御する第1のゲート開度指令値を演算し、前記点火炉下圧力移動平均値が所定値を超えているときに、前記基本ゲート開度指令値演算部で演算した基本ゲート開度指令値に基づいて前記分割ゲートの開度を制御する第2のゲート開度指令値を演算するゲート開度指令値演算部と
を備えたことを特徴とする焼結機の焼結原料層厚制御装置。 - 前記点火炉入側層厚レベルに基づいて前記分割ゲートに対するゲート開度基準値を求めるゲート開度基準値演算部と、前記パレット搬送速度及び前記フィーダ回転速度に基づいて第1の開度補正値を求める第1の補正値演算部と、前記点火炉入側層厚レベル及び前記点火炉出側層厚レベルから求めた点火・吸引開始時の焼結原料層の嵩目減り量に基づく第2の開度補正値を求める第2の補正値演算部とを備え、
前記基本ゲート開度指令値演算部は、前記ゲート開度基準値及び前記第1の開度補正値に基づいて基本ゲート開度指令値を演算し、前記ゲート開度補正値演算部は、前記第1の開度補正値及び前記第2の開度補正値に基づいて前記ゲート開度補正値を演算する
ことを特徴とする請求項6に記載の焼結機の焼結原料層厚制御装置。 - 前記点火炉入側層厚レベル計が点火炉入側層厚レベルを検出するレーザ距離計であり、
点火炉出側層厚レベル計が点火炉出側層厚レベルを検出するレーザ距離計である
ことを特徴とする請求項6又は7に記載の焼結機の焼結原料層厚制御装置。 - 前記レーザ距離計は、幅方向に所定間隔を保って配設された複数の首振り式レーザ距離計で構成されていることを特徴とする請求項8に記載の焼結機の焼結原料層厚制御装置。
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