JP5777500B2 - 焼結機のパレットのデータ測定装置およびデータ測定方法 - Google Patents

焼結機のパレットのデータ測定装置およびデータ測定方法 Download PDF

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Description

本発明は、鉄鋼業における焼結機のパレットのデータ測定装置およびデータ測定方法に関し、詳しくは、原料を積載して焼結機上をエンドレスに周回している各パレットの温度等の情報を、パレットの位置毎に取得して管理するためのデータ測定装置および測定方法に関するものである。
高炉鉄鋼業で用いられるDL式焼結機1は、図1に示すように、長手方向に多数のパレット2が連結されて矢印の長手方向に移動可能な一連のパレット群P、および、パレット群Pの下方に固定して設けられた複数個のウインドボックス3からなる吸気手段を有する。図1に示すように、パレット群Pは、エンドレスに焼結機1内を周回する。ウインドボックス3は、吸気管4を介してブロア(図示省略)で吸気する。パレット群Pの周回中に、各パレット2に、ホッパ5からコークス粉を含む焼結原料が供給され、積載される。その焼結原料層の表面が点火炉6で着火され、ウインドボックス3を介して吸気される。吸気されることにより、焼結原料層の上側の表面から下方に燃焼帯を進行させ、焼結鉱を連続的に製造する。
このような焼結機1の操業状態を把握し、歩留まりを向上させるためには、焼結機1内における位置毎のパレット2内部の温度等の状態を把握することが重要である。
特許文献1には、焼結機における測定データを収集するために、複数の無線親機を設置し、パレットに設置した無線子機からデータを受信するデータ収集方法が記載されている。
また、特許文献2には、焼結機のパレットの側面に個別にRFIDを設置し、各パレットの識別および焼結機の長手方向の位置検出を行う位置認識装置が記載されている。
特開2011−84758号公報 特開2010−7904号公報
しかしながら、上記特許文献1では、無線親機がパレット個別に対応していないので、パレットの個別管理ができない。また、無線親機を複数台設置しているため、高コストとなるうえ、データ伝送処理も複雑である。また、パレットの位置が焼結機の上側か下側かの判定は、無線状態に左右され、正確に判定できない場合がある、という問題点がある。
また、特許文献2は、位置検出を行うものであるが、焼結機の操業状態と各パレットの情報を把握するために、さらに、温度データに関するデータ収集手段が必要とされていた。
本発明の目的は、高炉鉄鋼業で用いられる焼結機において、エンドレスに周回しているパレットの、焼結機内の位置毎の温度分布等のデータを測定できる焼結機のパレットのデータ測定装置およびデータ測定方法を提供することにある。
上記問題を解決するため、本発明は、焼結原料を積載して移動可能な複数のパレットが移動方向に連結され、その先端と後端とが接続された無端の一連のパレット群と、前記パレット群の下方に配設された複数のウインドボックスと、前記複数のウインドボックスそれぞれの下端部に接続され前記ウインドボックス内のガスを排気するための吸気管とからなる焼結機において、焼結機内を周回する前記パレットそれぞれの焼結機長手方向の位置を検出し、その位置ごとの前記パレット内の測定データを取得する焼結機のパレットのデータ測定装置であって、前記パレットそれぞれのサイドウォールの外側に設置され、識別情報の書き込みおよび読み取りが可能なRFIDタグと、焼結機の筐体に固定され、前記一連のパレット群に対向し、周回する各パレットに設置された前記RFIDタグとの間で電波を所定の時間だけ送受信することが可能な位置に設置されたアンテナと、前記アンテナに接続され、前記各RFIDタグの識別情報を含む信号の書き込みおよび読み取りが可能なRFIDタグのリーダ/ライタと、前記リーダ/ライタから入力されるRFIDタグの識別情報に基づいて、前記アンテナの位置を通過するパレットを識別し、該パレットの位置を検出して認識するデータ処理部と、を備え、さらに、前記複数のパレットのうち少なくとも1台のパレットの内部に設置された温度計と、前記温度計が取り付けられた温度測定パレットのサイドウォールの外側に設置され、前記温度計の測定データを取りこむ無線子機と、前記焼結機の筐体に固定され、前記無線子機からのデータを受信する1台の無線親機と、を備え、前記温度測定パレットよりも所定台数前方のパレットの前記RFIDタグが前記リーダ/ライタに認識されると、温度測定が開始され、前記温度測定パレットよりも所定台数後方のパレットの前記RFIDタグが前記リーダ/ライタに認識されると、温度測定が終了し、前記データ処理部は、前記リーダ/ライタが認識した前記RFIDタグを備えたパレットから、そのときの前記温度測定パレットの位置を特定して、前記温度測定パレットの位置毎の温度測定データを取得することを特徴とする、焼結機のパレットのデータ測定装置を提供する。
前記温度計は、前記温度測定パレットの移動方向に対して垂直方向に複数並べられていてもよい。前記無線子機に傾きセンサが備えられ、前記傾きセンサが所定角度の傾斜を感知することにより、無線子機がONまたはOFFに切り替えられることが好ましい。また、前記無線子機は、断熱性能を有する容器に収納され、前記容器には、前記温度測定パレットの外部から前記容器内に通じる吸気口と、前記容器内から前記ウインドボックスへ通じる排気管とを備えていてもよい。前記温度測定パレットのサイドウォールの外側に、前記無線子機に電源を供給するための、排熱発電装置を用いた蓄電池が設けられていてもよい。
前記ウインドボックスの焼結機長手方向と直交する向きに対向した壁の上部に、発光器と受光器とがそれぞれ前記パレットの幅方向に対向して配設され、前記発光器からレーザ光を出射し前記受光器で受光して光路中の酸素濃度を測定する1又は複数のレーザ式酸素濃度計と、前記レーザ式酸素濃度計で測定したウインドボックス中の酸素濃度の値に基づき、前記一連のパレット群のパレットそれぞれについて漏風の有無と大きさとを検知するデータ処理装置とを備えた漏風検知装置をさらに有してもよい。
また、本発明によれば、上記の焼結機のパレットのデータ測定装置を用いたデータ測定方法であって、前記温度測定パレットよりも所定台数前方のパレットの前記RFIDタグが前記リーダ/ライタに認識されると、温度測定が開始され、前記温度測定パレットよりも所定台数後方のパレットの前記RFIDタグが前記リーダ/ライタに認識されると、温度測定が終了し、前記リーダ/ライタが認識した前記RFIDタグを備えたパレットから、そのときの前記温度測定パレットの位置を特定して、前記温度測定パレットの位置毎の温度測定データを取得することを特徴とする、焼結機のパレットのデータ測定方法が提供される。
また、本発明によれば、上記の漏風検知装置を有するデータ測定装置を用いたデータ測定方法であって、前記発光器と前記受光器とを設置する位置は、前記リーダ/ライタが前記RFIDタグを認識する位置に対して、前記パレットM台分前方もしくは後方とし、前記リーダ/ライタが認識した前記RFIDタグを備えたパレットよりもM台前方もしくは後方のパレットが、前記漏風検知装置により漏風が監視されていると特定することを特徴とする、焼結機のパレットのデータ測定方法が提供される。
本発明によれば、焼結機上をエンドレスに周回しているパレットの温度データを収集し、焼結機上におけるパレットの位置認識情報と温度測定データとを照合することにより、パレットの位置毎の温度分布を把握することができる。これにより、適正な操業管理、設備管理の実施が行える。
本発明にかかる焼結機の側面図である。 本発明にかかる焼結機およびデータ測定装置の構成の概略を示す平面図である。 パレットの斜視図である。 無線子機および電池の取り付け例を示すパレットの側面図である。 無線子機および電池の容器の取り付け例を示す断面図である。 本発明にかかる温度測定装置の構成を示すブロック図である。 無線子機のON、OFFのタイミングの例を示す図である。 温度測定開始および終了のタイミングの例を示す図である。
以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。
図1および図2は、本発明にかかる焼結機の概要を示す。高炉鉄鋼業の焼結機1においては、長手方向に多数、例えば100〜200台程度のパレット2が無端状に連結された一連のパレット群Pを形成している。パレット群Pは、矢印の長手方向に移動可能であり、焼結機1内をエンドレスに周回する。各パレット2は、図3に示すように、底面にグレートバー11とスタンドを並べ、左記を挟んで両側面に配置されるサイドウォール12の外側に、車輪13を備えている。パレット群Pは、焼結機1内に固定して設けられた軌条上を、各パレット2に備えられた車輪13が転がることにより、焼結機1の長手方向に移動する。
パレット群Pの下方に固定して設けられた複数個のウインドボックス3は、吸気管4を介してブロア(図示省略)で吸気される。パレット群Pの周回中に、各パレット2に、ホッパ5からコークス粉を含む焼結原料が供給され、積載される。その焼結原料層の表面が点火炉6で着火され、同時にウインドボックス3を介して吸気される。それにより、焼結原料層の上側の表面から下方に燃焼帯を進行させ、焼結鉱を連続的に製造する。製造された焼結鉱は、パレット2が図1に示す排鉱部8の位置に到達したときに排出され、空のパレット2が図1に示すホッパ5の位置の給鉱部9に到達すると、再び焼結原料が供給される。
本実施形態では、全てのパレット2の側面部に、市販のRFIDタグ14がそれぞれ1個ずつ装着されている。RFIDタグ14は、電池交換の不要なパッシブタイプを用いることが好ましい。そして、装着するパレット2が鋼製のため、オンメタル状態で通信距離の長いUHF帯のRFIDタグを用いると良い。各パレット2に装着されたRFIDタグ14それぞれには、予め当該パレット番号等の識別情報を保持させておく。なお、RFIDとは、Radio Frequency Identificationの略であり、内蔵メモリに記録したID情報を埋め込んだタグ(ICチップからなるタグ)から、電波などを用いた近距離の無線通信によって所望の情報を送受信するものをいう。このRFIDタグ14に対して無線通信可能な外部の送受信装置を用いることで、所望の情報をRFIDタグ内のメモリに読み書きすることができる。
RFIDタグ14との間で電波を送受信する情報読み書き用アンテナ15を、図2に示すように、パレット2の側面に装着されたRFIDタグ14に正対する向きに、焼結機1の筐体10側に固定して設置する。パレット2に装着されているRFIDタグ14がアンテナ15のちょうど正面を通過するときのRFIDタグ14とアンテナ15との距離は、例えば約1mとする。図2に示すように、アンテナ15は、信号線16を介して、RFIDタグ14への情報の書き込みおよび読み取りを実行するリーダ/ライタ17を経由し、データ処理部18に接続される。アンテナ15の正面近くを、RFIDタグ14を設置したパレット2が通過する際に、リーダ/ライタ17が読み取ったRFIDタグ14の信号に基づいて、パレット2の番号をデータ処理部18が認識する。
さらに、焼結機1の筐体10に、パレット2の移動速度を測定するために、例えばPLGで構成した速度検出器を設置してもよい。その場合、速度検出器から出力される例えばパルス信号を、データ処理部18に入力する。これにより、隣り合ったRFIDタグ14がリー/ライタ17を通過する時間からパレット2の移動速度が算出される。また、RFIDタグ14の不良などの原因で、パレット番号を含む識別信号を読み飛ばすことがあったとしても、予め登録されたRFIDタグのパレット番号の並びに基づき、読み飛ばした不良なRFIDタグのパレット番号を特定し、当該RFIDタグの前後のRFIDタグがリー/ライタを通過する時間及びパレットの寸法からパレットの移動速度を算出することができる。
以上の位置認識装置19は、本出願人が上記の特許文献2で開示しているものであり、本発明は、この位置認識装置19を備えている。
さらに、本発明では、図4に示すような温度測定装置20を有している。本実施の形態では、パレット群Pのうち、いずれか1つのパレット2aの内部に、複数の温度計が、例えば図2および図3に示すようにスタンドに設置される。4つの熱電対21は、焼結層内の幅方向の温度分布を得るために、パレット2の移動方向に対して垂直の向きに並べて配置される。そして、熱電対21が設置されたパレット2a側面のサイドウォール12に、無線子機22が設置され、各熱電対21と無線子機22とが接続される。なお、無線自体には、指向性は必要ない。さらに、焼結機1の長手方向中程に、1台の無線親機23が筐体10に固定設置される。これにより、パレット2aの内部に設置された複数の熱電対21による焼結層内の温度データが、無線子機22からアンテナ24を介して、無線親機23で受信される。無線親機23で受信された温度データは、データ処理部18でデータの管理が行われる。データ処理部18は、例えばパソコン等のコンピュータを備えている。
無線子機22を設けたパレット2aのサイドウォール12には、図4、図5に示すように、乾電池26および従来公知の排熱発電による熱電モジュール27を用いた蓄電池28が取り付けられ、無線子機22は、乾電池26および蓄電池28から電源が供給される。
無線子機22および電池26、28は、耐熱性および断熱性を有する容器31内に収納されてサイドウォール12に取り付けられる。さらに、図6に示すように、容器31には、パレット2aの外部から容器31内へ通じる吸気口32が形成されるとともに、容器31内からパレット2aの下方のウインドボックス3へ通じる排気管33が設けられている。ウインドボックス3は、前述のように、焼結機1の操業中はパレット2の下方を吸気しているため、容器31の排気管33を介して容器31内の空気が排出される。したがって、吸気口32から排気管33に向けて空気が流動するため、パレット2aの外部の空気が容器31内を通過し、容器31内の過熱を防ぐことができる。
さらに、無線子機22は、傾きセンサ34を内蔵している。そして、無線子機22が設置されたパレット2aが、焼結機1下部から給鉱部9、すなわち図1の右上部分の、ホッパ5から焼結原料が供給される位置に到達する途中で、予め設定した角度、例えば図7に示すように+45°に傾いたことを傾きセンサが感知すると、無線子機22がONとなる。また、排鉱部8でパレット2が傾き始めて焼結機1下部に向かう途中で、予め設定した角度、例えば−45°に傾いたことを傾きセンサが感知すると、無線子機22がOFFになるスリープ機能を有している。
さらに、本実施形態では、パレット2の直下に位置するウインドボックス3の側壁に、パレット2の幅方向に対向して、ウインドボックス3内の酸素濃度の変動を検知するために、漏風検知装置40が設置されている。漏風検知装置40は、レーザ式酸素濃度計41のレーザ光を発射する発光器42とレーザ光を検知する受光器43を有し、ウインドボックス3の側壁の対向位置に貫通するパージ管44の一端に発光器42、他端に受光器43が接続されている。この漏風検知装置40も、本出願人が上記の特許文献2で開示しているものである。漏風検知装置40は、リーダ/ライタ17でRFIDタグ14が認識されるパレット2の位置から、パレット2の移動方向においてM台前方もしくは後方のパレット2の位置に設置する。
以上のように、本実施形態では、データ測定装置は、位置認識装置19、温度測定装置20、漏風検知装置40から構成される。これらを備えた焼結機1において、温度測定は、温度測定パレット2aに給鉱部9で焼結原料が供給されてから排鉱部8で排出されるまでの間行われ、温度測定の開始および終了のタイミングは、RFIDタグ14のリーダ/ライタ17により、所定のパレット2が認識されたときに判定される。すなわち、図8に示すように、パレット2aの温度測定の開始は、パレット2aが、RFIDタグ14のリーダ/ライタ17で読み取られたパレット2の位置から−X台の位置に到達したときとする。言い換えれば、パレット2aよりも、進行方向においてX台前方のパレット2のRFIDタグ14がリーダ/ライタ17で読み取られると、パレット2aの温度測定が開始される。また、温度測定の終了は、パレット2aが、RFIDタグ14のリーダ/ライタ17で読み取られたパレット2の位置から+N台の位置に到達したときとする。言い換えれば、パレット2aよりも進行方向においてN台後方のパレット2のRFIDタグ14がリーダ/ライタ17で読み取られると、パレット2aの温度測定が終了する。さらに、温度測定中のパレット2aの位置は、リーダ/ライタ17で読み取られるパレット2の番号とパレット2aとの距離によって算出されるので、焼結機1の位置毎の温度測定データが取得できる。これにより、焼結機1の給鉱部9から排鉱部8までの間の長手方向の温度分布が得られる。また、本実施形態では、パレット2aの幅方向に複数の熱電対21を設置しているので、各位置での幅方向の温度分布も取得できる。
また、漏風検知装置40によるデータは、RFIDタグ14のリーダ/ライタ17で読み取られたパレット2よりもM台前方もしくは後方のパレットの測定結果として取得する。これにより、漏風が検知されたパレットを正確に把握できる。
以上のように、本発明では、RFIDタグ14によるパレット位置の認識に基づいて温度等の測定データを追跡することにより、これらの測定データを、パレットの位置毎の測定データとして取得できる。また、測定中のパレットの位置が、リーダ/ライタ17で読み取られたパレット2のRFIDタグ14から特定できる。したがって、焼結プロセスの温度等の測定データを正確に収集して監視することで、操業状態および設備状態を把握し、操業の改善を行って歩留まり向上や設備のメンテナンスに反映させることができるので、高度な操業を実現できる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、パレット内の温度測定は4箇所に限らず、1箇所でも構わない。また、無線子機へ測定データを送信できる温度測定手段であれば、熱電対以外でも構わない。さらに、温度測定を行うパレットは、焼結機のパレット群のうち1つのパレットではなく、複数のパレットについて行ってもよい。通常、無線親機は、複数の無線子機からのデータを受信できるため、無線親機の性能に応じて、複数のパレットについて測定を行うことが可能である。
本発明は、焼結鉱を製造する焼結プロセスにおいて、周回するパレットの位置毎の温度測定の他、鉄鋼業の他プロセスや他産業の同様なプロセス等において、移動する装置の位置毎の各種測定データの検出にも適用可能である。
1 焼結機
2 パレット
2a 温度測定パレット
3 ウインドボックス
4 吸気管
5 ホッパ
6 点火炉
8 排鉱部
9 給鉱部
10 筐体
11 グレートバー
12 サイドウォール
13 車輪
14 RFIDタグ
15 アンテナ
17 リーダ/ライタ
18 データ処理部
19 位置認識装置
20 温度測定装置
21 熱電対
22 無線子機
23 無線親機
31 容器
32 吸気口
33 排気管
40 漏風検知装置

Claims (8)

  1. 焼結原料を積載して移動可能な複数のパレットが移動方向に連結され、その先端と後端とが接続された無端の一連のパレット群と、前記パレット群の下方に配設された複数のウインドボックスと、前記複数のウインドボックスそれぞれの下端部に接続され前記ウインドボックス内のガスを排気するための吸気管とからなる焼結機において、焼結機内を周回する前記パレットそれぞれの焼結機長手方向の位置を検出し、その位置ごとの前記パレット内の測定データを取得する焼結機のパレットのデータ測定装置であって、
    前記パレットそれぞれのサイドウォールの外側に設置され、識別情報の書き込みおよび読み取りが可能なRFIDタグと、
    焼結機の筐体に固定され、前記一連のパレット群に対向し、周回する各パレットに設置された前記RFIDタグとの間で電波を所定の時間だけ送受信することが可能な位置に設置されたアンテナと、
    前記アンテナに接続され、前記各RFIDタグの識別情報を含む信号の書き込みおよび読み取りが可能なRFIDタグのリーダ/ライタと、
    前記リーダ/ライタから入力されるRFIDタグの識別情報に基づいて、前記アンテナの位置を通過するパレットを識別し、該パレットの位置を検出して認識するデータ処理部と、を備え、さらに、
    前記複数のパレットのうち少なくとも1台のパレットの内部に設置された温度計と、
    前記温度計が取り付けられた温度測定パレットのサイドウォールの外側に設置され、前記温度計の測定データを取りこむ無線子機と、
    前記焼結機の筐体に固定され、前記無線子機からのデータを受信する1台の無線親機と、を備え
    前記温度測定パレットよりも所定台数前方のパレットの前記RFIDタグが前記リーダ/ライタに認識されると、温度測定が開始され、前記温度測定パレットよりも所定台数後方のパレットの前記RFIDタグが前記リーダ/ライタに認識されると、温度測定が終了し、
    前記データ処理部は、前記リーダ/ライタが認識した前記RFIDタグを備えたパレットから、そのときの前記温度測定パレットの位置を特定して、前記温度測定パレットの位置毎の温度測定データを取得することを特徴とする、焼結機のパレットのデータ測定装置。
  2. 前記温度計は、前記温度測定パレットの移動方向に対して垂直方向に複数並べられていることを特徴とする、請求項1に記載の焼結機のパレットのデータ測定装置。
  3. 前記無線子機に傾きセンサが備えられ、前記傾きセンサが所定角度の傾斜を感知することにより、無線子機がONまたはOFFに切り替えられることを特徴とする、請求項1または2に記載の焼結機のパレットのデータ測定装置。
  4. 前記無線子機は、断熱性能を有する容器に収納され、前記容器には、前記温度測定パレットの外部から前記容器内に通じる吸気口と、前記容器内から前記ウインドボックスへ通じる排気管とを備えていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の焼結機のパレットのデータ測定装置。
  5. 前記温度測定パレットのサイドウォールの外側に、前記無線子機に電源を供給するための、排熱発電装置を用いた蓄電池が設けられていることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の焼結機のパレットのデータ測定装置。
  6. 前記ウインドボックスの焼結機長手方向と直交する向きに対向した壁の上部に、発光器と受光器とがそれぞれ前記パレットの幅方向に対向して配設され、
    前記発光器からレーザ光を出射し前記受光器で受光して光路中の酸素濃度を測定する1又は複数のレーザ式酸素濃度計と、
    前記レーザ式酸素濃度計で測定したウインドボックス中の酸素濃度の値に基づき、前記一連のパレット群のパレットそれぞれについて漏風の有無と大きさとを検知するデータ処理装置とを備えた漏風検知装置をさらに有することを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の焼結機のパレットのデータ測定装置。
  7. 請求項1〜6のいずれかに記載の焼結機のパレットのデータ測定装置を用いたデータ測定方法であって、
    前記温度測定パレットよりも所定台数前方のパレットの前記RFIDタグが前記リーダ/ライタに認識されると、温度測定が開始され、前記温度測定パレットよりも所定台数後方のパレットの前記RFIDタグが前記リーダ/ライタに認識されると、温度測定が終了し、
    前記リーダ/ライタが認識した前記RFIDタグを備えたパレットから、そのときの前記温度測定パレットの位置を特定して、前記温度測定パレットの位置毎の温度測定データを取得することを特徴とする、焼結機のパレットのデータ測定方法。
  8. 請求項6に記載の焼結機のパレットのデータ測定装置を用いたデータ測定方法であって、
    前記発光器と前記受光器とを設置する位置は、前記リーダ/ライタが前記RFIDタグを認識する位置に対して、前記パレットM台分前方もしくは後方とし、前記リーダ/ライタが認識した前記RFIDタグを備えたパレットよりもM台前方もしくは後方のパレットが、前記漏風検知装置により漏風が監視されていると特定することを特徴とする、焼結機のパレットのデータ測定方法。
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