JP6297257B2 - 焼結原料の水分量変動抑制方法 - Google Patents

Description

本発明は、焼結鉱の製造において、焼結鉱の品質に影響する焼結原料の水分量の変動を抑制する方法に関するものである。

高炉操業において製鉄原料として用いる焼結鉱は、主原料の鉄鉱石と、副原料の燃料（粉コークス）や石灰石等、その他、返鉱を配合して造粒した焼結原料を、焼結機に装入し、焼結原料層の表面に着火し、下方から空気を吸引して焼結して製造する。

造粒工程では、焼結原料中の水分を媒介として擬似粒子を形成するが、焼結原料中の水分は、焼結機における焼結の進行状況と焼結鉱の品質に影響するので、焼結機に装入する焼結原料の水分量は、焼結原料の性状に応じ、所定の範囲に維持する必要がある。そのため、焼結機に装入する焼結原料の水分量を測定し、水分量が目標範囲に収まるように、造粒時に添加する水分量を調整する。

従来、焼結機に装入する焼結原料の水分量の測定は、作業員が、装入ホッパーからロールフィーダーを経て焼結機に装入される焼結原料を、例えば１時間毎に採取して行っていた。この方法では、水分量を調整した焼結原料が実際に焼結機に装入される時期が、水分量の測定時期より大幅に遅れてしまい、焼結機に装入する焼結原料の水分量は大きく変動することになる。

そこで、搬送中の焼結原料の水分量を測定して調整する方法が幾つか提案されている（例えば、特許文献１〜４、参照）。しかし、焼結原料中の水分は時々刻々変化するので、搬送中に測定した水分量は、実際に焼結機に装入する焼結原料の水分量と異なる場合がある。結局、焼結原料の水分量の変動を適確に抑制することは難しい。

特開平０４−０８３８１４号公報 特開平０６−０３４５３２号公報 特開平１０−０１７９４６号公報 特開２０１０−０９１３７６号公報

前述したように、焼結機に装入する焼結原料の水分量は変動する。従来法では、前述したように、焼結鉱の品質に影響する水分量の変動を抑制することは難しい。そこで、本発明は、焼結機に装入する焼結原料の水分量を所定の範囲内に維持し、水分量の変動を極力抑制することを課題とし、該課題を解決する水分量変動抑制方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決する手法について鋭意検討した。その結果、水分量測定手段として、絶乾式自動水分計を用い、焼結機の装入ホッパーに投入する焼結原料の水分量を短周期で測定して移動平均値を算出し、該移動平均値に基づいて水分量の調整を直ちに行えば、装入ホッパーから焼結機に装入する焼結原料の水分量の変動を極力抑制できることを見いだした。

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。

（１） 焼結機で焼結する焼結原料の水分量の変動を抑制する方法において、
（a1）焼結機の装入ホッパーに投入する焼結原料を、投入する直前に、装入ホッパーの上部に配置した絶乾式自動水分計で、２０分以内で連続して定期的に採取して、水分量を測定し、
（a2）上記測定値に基づいて、上記焼結原料の水分量の移動平均値を算出し、
（ｂ）上記移動平均値に基づいて、上記装入ホッパーに投入する焼結原料の水分量を目標水分量に維持する
ことを特徴とする焼結原料の水分量変動抑制方法。

（２）前記水分量の移動平均値を、少なくとも２つ以上の測定値に基づいて算出することを特徴とする前記（１）に記載の水分量変動抑制方法。

本発明によれば、装入ホッパーから焼結機に装入する焼結原料の水分量の変動を極力抑制して、焼結鉱の品質のばらつきを小さくすることができる。

焼結原料の製造から焼結機への装入までの工程を示す図である。 水分量の測定と調整を、本発明と従来法で対比して示す図である。 焼結原料の造粒時の水分量の調整に本発明を適用したことによる水分量変動抑制効果を示す図である。 焼結原料の水分量のバラツキを示す標準偏差σと、焼結機上の焼結原料の焼成点のバラツキを示す標準偏差σの相関を示す。 水分量のバラツキを示す標準偏差σと、焼結鉱の冷間強度ＩＳＯ−ＴＩのバラツキを示す標準偏差σの相関を示す図である。

本発明は、焼結機で焼結する焼結原料の水分量の変動を抑制する方法において、
（a1）焼結機の装入ホッパーに投入する焼結原料を、投入する直前に、装入ホッパーの上部に配置した絶乾式自動水分計で、２０分以内で連続して定期的に採取して、水分量を絶乾式自動水分計で測定し、
（a2）上記測定値に基づいて、上記焼結原料の水分量の移動平均値を算出し、
（ｂ）上記移動平均値に基づいて、上記装入ホッパーに投入する焼結原料の水分量を目標水分量に維持する
ことを特徴とする。

本発明について、図面に基づいて説明する。

図１に、焼結原料の製造から焼結機への装入までの工程を示す。原料ホッパー２から、所定量の主原料、副原料、返鉱等が搬送ベルト３上に切り出され、混合・造粒装置４に搬送される。混合・造粒装置４には、演算・制御装置１１で制御される水添加装置５から、所要量の水が添加され、各種原料が混合、造粒されて焼結原料１０となる。

焼結原料１０は、ベルトコンベア６で搬送されて、装入ホッパー７に投入される。装入ホッパー７に一旦貯留された焼結原料１０は、ロールフィーダー８で切り出され、焼結機９に装入される。

本発明は、図１に示す工程において、ベルトコンベア６と装入ホッパー７の間（図では、装入ホッパー７の上部）に、焼結原料採取装置１ａを備える絶乾式自動水分計１を配置し、ベルトコンベア６から装入ホッパー７に投入される焼結原料１０の一部を、投入直前に定期的に採取し、焼結原料１０の水分量を測定する。

測定値は演算・制御装置１１に送られ、焼結原料１０の水分量の移動平均値が算出される。この移動平均値に基づいて、焼結原料１０の水分量が目標水分量となるように、水添加装置５から混合・造粒装置４に添加する水分量を調整する。

本発明においては、焼結原料の水分量を、絶乾式自動水分計で定期的に測定する点が特徴の一つである。

絶乾式水分計は、搬送ラインから採取した焼結原料を乾燥し、乾燥前後の質量から水分量を求めるものであり、測定値は正確で信頼性が高いが、測定値を得るまで、３０分〜１時間（試料採取＋乾燥＋秤量）を要するのが難点である。

本発明者らは、従来の絶乾式水分計を、一回の測定が２０分以内で済むように改良し、絶乾式自動水分計として用いた。本発明者らの改良に係る絶乾式自動水分計を用いると、水分量の測定を短周期（例えば、２０分）で連続して行うことができる。

短周期で連続して測定した水分量の移動平均値は、装入ホッパーに投入する焼結原料の水分量の変動を適確に示す指標となるので、造粒時、焼結原料に添加する水分量の調整を、上記水分量の移動平均値に基づいて行う。この点も、本発明の特徴の一つである。

移動平均値は、連続して測定した少なくとも２つ又は３つの水分量に基づいて算出する。測定値が１つの場合、適確な水分量の調整を行い難く、４つ以上の場合、算出に時間を要して、水分量の調整が遅れがちになる。結局、水分量の移動平均値は、連続して測定した２つ又は３つの水分量に基づいて算出するのが好ましい。

ここで、図２に、焼結原料の基準水分量を７％とし、目標水分量を“７．０±０．２％”とした場合における水分量の測定と調整を、本発明と従来法で対比して示す。図２において、曲線ｘが、本発明における水分量の変動を示し、曲線ｙが、従来法における水分量の変動を示す。

従来法では、２時間毎に、絶乾式自動水分計で焼結原料の水分量を測定した。ｙ1時点で測定した水分量（約７．０％）は、目標水分量（７．０±０．２％）であるが、２時間後のｙ2時点で測定した水分量（７．３〜７．４％）は、目標水分量を超えている。

ｙ2時点で、焼結原料の造粒時に添加する水分量を低減したが、水分量の低減効果が現れるのは１時間後である。この間、焼結原料の水分量は、目標水分量を超えているので、水分量の変動幅は大きいことになる。

本発明では、２０分毎に（図中、△、参照）、絶乾式自動水分計で焼結原料の水分量を測定した。ｘ1時点の水分量は約７．０％であるが、ｘ2時点及びｘ3時点の水分量は、目標水分量の上限（７．２％）を超え、ｘ3時点で、３つの水分量の移動平均値が目標水分量の上限（７．２％）を超えたので、この時点で、焼結原料の造粒時に添加する水分量を低減した。

その結果、２０分後（ｘ4時点）に、水分量の低減効果が現れ、水分量は上限（７．２％）まで低下し、以後、目標水分量が維持されている。

このように、焼結原料の水分量を短周期で定期的に測定し、移動平均値に基づいて、焼結原料の造粒時に添加する水分量を調整すれば、焼結原料の水分量の変動を早期に抑制することができる。

図２には、焼結原料の水分量を２０分間隔で測定（（図中、△、参照）する場合を示したが、測定間隔は２０分に限られない。水分量の測定頻度は、焼結速度を考慮して、適宜設定すればよい。

また、基準水分量は、焼結原料の性状により異なり、７％に限定されないし、許容変動幅も、焼結原料の性状により異なり、±０．２％に限定されない。基準水分量及び許容変動幅は、焼結原料の性状に応じて適宜設定する。

通常、焼結原料の水分量の調整は、焼結原料の造粒時に行うので、本発明でも、焼結原料の水分量の調整は、焼結原料の造粒時に行うのが好ましい。

本発明者らは、本発明による焼結原料の水分量の変動抑制効果を、実機で調査した。その結果を、図３、図４、及び、図５に示す。

図３に、焼結原料の造粒時の水分量の調整に本発明を適用したことによる水分量変動抑制効果を示す。焼結原料の目標水分量を（７．０±０．２）％とし、ｄ1日の前日まで、焼結原料の造粒時の水分量を従来法で調整した。

図３に示すように、焼結原料の水分量の上限の平均値は（７．０＋０．２１）％であったが、ｄ1日に、焼結原料の造粒時の水分量の調整を本発明に切り替えた後、焼結原料の水分量の上限の平均値は（７．０＋０．１５）％であった。

図３から、焼結原料の造粒時の水分量の調整を本発明に従って行えば、焼結原料の水分量を、目標水分量（７．０±０．２）％の範囲内に維持できることが解る。

図４に、焼結原料の水分量のバラツキを示す標準偏差σと、焼結機上の焼結原料の焼成点のバラツキを示す標準偏差σの相関を示す。

焼成点は、焼結機の長さ方向に、焼結機パレットの下に設置した温度計で、焼結機の長さ方向の温度を測定し、温度が、例えば、１０５℃に達したときの焼結機の長さの焼結機の全長に対する相対位置である。

○（白丸）が、本発明の導入前の相関を示し、●（黒丸）が、本発明の導入後の相関を示す。図４から、焼成点のσは、焼結原料の水分量のσの減少とともに減少するが、本発明の導入により、従来、０．５〜３．０の範囲で変動する焼成点のσが、本発明の導入により、０．５〜２．０に収まり、安定化することが解る。

これは、焼結原料の水分量の変動を早期に抑制したことで、焼結原料の水分量が安定化し、焼結原料層の通気性の変動が抑制されて、ヒートパターンが安定化したことによると推測される。

図５に、水分量のバラツキを示す標準偏差σと、焼結鉱の冷間強度ＩＳＯ−ＴＩのバラツキを示す標準偏差σの相関を示す。焼結鉱の冷間強度ＩＳＯ−ＴＩは、ＪＩＳ Ｍ８７１２の焼結鉱品質評価方法で評価した強度である。

○（白丸）が、本発明の導入前の相関を示し、●（黒丸）が、本発明の導入後の相関を示す。

図５から、焼結鉱の冷間強度ＩＳＯ−ＴＩのσは、焼結原料の水分量のσの減少とともに減少する傾向にあるが、本発明の導入により、従来、０．３〜１．０の冷間強度ＩＳＯ−ＴＩのσが、０．４〜０．７に収まり、冷間強度ＩＳＯ−ＴＩの変動が抑制されたことが解る。これは、焼成点の位置が安定化して、ヒートパターンが安定化したことによるものと推測される。

次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

（実施例）
表１に成分組成を示す焼結原料を、表２に示す焼結条件で焼結した。焼結鉱強度の標準偏差σTIを表２に併せて示す。

発明例では、焼結鉱強度ＴＩのσが、比較例より狭い範囲に収まっている。即ち、本発明の水分量変動抑制効果が発現していることが解る。

前述したように、本発明によれば、装入ホッパーから焼結機に装入する焼結原料の水分量の変動を極力抑制して、焼結鉱の品質のばらつきを小さくすることができる。よって、本発明は、高炉原料の焼結鉱の品質向上及び増産に寄与するので、鉄鋼産業において利用可能性が高いものである。

１ 絶乾式自動水分計
１ａ 焼結原料採取装置
２ 原料ホッパー
３、６ ベルトコンベア
４ 混合・造粒装置
５ 水添加装置
７ 装入ホッパー
８ ロールフィーダー
９ 焼結機
１０ 焼結原料
１１ 演算・制御装置

Claims (2)

1. 焼結機で焼結する焼結原料の水分量の変動を抑制する方法において、
   （a1）焼結機の装入ホッパーに投入する焼結原料を、投入する直前に、装入ホッパーの上部に配置した絶乾式自動水分計で、２０分以内で連続して定期的に採取して、水分量を絶乾式自動水分計で測定し、
   （a2）上記測定値に基づいて、上記焼結原料の水分量の移動平均値を算出し、
   （ｂ）上記移動平均値に基づいて、上記装入ホッパーに投入する焼結原料の水分量を目標水分量に維持する
   ことを特徴とする焼結原料の水分量変動抑制方法。
2. 前記水分量の移動平均値を、少なくとも２つ以上の測定値に基づいて算出することを特徴とする請求項１に記載の水分量変動抑制方法。

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