JP6298166B2 - Method and probe for determining raw material distribution in a blast furnace - Google Patents

Method and probe for determining raw material distribution in a blast furnace Download PDF

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Description

本発明は、一般的に高炉(溶鉱炉)内の装入物の原料分布を決定するための装置および方法に関する。本発明は、更に詳しくは、測定装置に直接接触することなく、装入物の導電率に基づいて高炉の装入物の原料分布を決定するための装置および方法に関する。   The present invention relates generally to an apparatus and method for determining the feed distribution of charges in a blast furnace (blast furnace). More particularly, the present invention relates to an apparatus and method for determining the feed distribution of a blast furnace charge based on the conductivity of the charge without directly contacting the measuring device.

高炉内の原料分布を決定するための様々な方法および装置が当該技術分野で知られている。高炉内の原料分布の決定は、様々な装入物、例えばコークスおよび鉄鉱石原料の半径方向の分布の定量分析である。高炉は向流反応炉であるので、通気性はプロセスにとって重要である。それに影響を及ぼすために、均質に混合された装入物ではなく、よく定義された構成の異なる層のコークスおよび鉄鉱石原料が装入される。原料分布の決定のおかげで、高炉内の原料層の形状および厚さを決定することができ、必要ならば高炉の性能を向上させるために、調整し、かつ最適化することができる。   Various methods and apparatus are known in the art for determining the feed distribution within a blast furnace. Determination of the raw material distribution within the blast furnace is a quantitative analysis of the radial distribution of various charges, such as coke and iron ore raw materials. Since the blast furnace is a countercurrent reactor, breathability is important for the process. In order to influence it, different layers of coke and iron ore feedstock of well-defined composition are charged rather than a homogeneously mixed charge. Thanks to the determination of the raw material distribution, the shape and thickness of the raw material layer in the blast furnace can be determined and, if necessary, can be adjusted and optimized to improve the performance of the blast furnace.

高炉内の層の構造を決定するための幾つかの方法が知られている。最も一般的な方法は、各原料層の装入後に装入物表面の形状を測定するレーダプロフィロメータである。測定は装入物表面に限定され、したがって装入物表面の下でかつ装入中に発生する動的効果は記録されない。装入物の通気性を監視する代替的方法は、装入物の表面の上または下いずれかの半径方向の温度および気体分布プロファイルの測定である。この方法は、最終結果である半径方向の通気性分布および中央煙突の大きさに直接つながるが、異なる層の詳細な構造が決定されないので、この測定に基づく装入の最適化は困難である。   Several methods are known for determining the structure of the layers in the blast furnace. The most common method is a radar profilometer that measures the shape of the charge surface after each material layer is charged. Measurements are limited to the charge surface, so dynamic effects that occur below and during the charge surface are not recorded. An alternative method of monitoring charge permeability is the measurement of radial temperature and gas distribution profiles either above or below the charge surface. Although this method directly leads to the final radial distribution and central chimney size, the optimization of the charge based on this measurement is difficult because the detailed structure of the different layers is not determined.

異なる手法は、日本国特開2007‐155570号公報によって提案されている。高炉内部の原料の分布を測定する難しさに鑑みて、日本国特開2007‐155570号公報は、ホッパーから高炉内への原料の装入中に装入物の相対量を決定することを提案している。測定方法は、交流電流が印加される中空コイルの内側に電磁特性の異なる物質の混合物を配置すること、またはコイルの軸線方向に混合物を通過させることを特徴とする。コイルによって生じる出力電圧を測定し、その出力電圧に基づいて混合物内の物質の混合率を決定する。   A different method is proposed by Japanese Patent Laid-Open No. 2007-155570. In view of the difficulty of measuring the distribution of the raw material inside the blast furnace, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-155570 proposes to determine the relative amount of the charge during the charging of the raw material from the hopper into the blast furnace. doing. The measuring method is characterized in that a mixture of substances having different electromagnetic characteristics is arranged inside a hollow coil to which an alternating current is applied, or the mixture is passed in the axial direction of the coil. The output voltage generated by the coil is measured, and the mixing ratio of substances in the mixture is determined based on the output voltage.

励磁コイルおよび測定コイルを同一軸線方向に配置し、次いで混合物をコイルの内側に配置するか、あるいは混合物をコイルの軸線方向に通過させ、測定コイルによって発生した出力電圧を測定する。物質の質量とコイルによって発生する出力電圧との間の関係を事前に測定することによって検量線を得、検量線に基づいて混合物内の物質の混合率を算出する。   The exciting coil and the measuring coil are arranged in the same axial direction, and then the mixture is arranged inside the coil, or the mixture is passed in the axial direction of the coil, and the output voltage generated by the measuring coil is measured. A calibration curve is obtained by measuring in advance the relationship between the mass of the substance and the output voltage generated by the coil, and the mixing ratio of the substance in the mixture is calculated based on the calibration curve.

そのような方法および装置は、高炉内への原料の装入中に異なる原料の相対量を決定するには有用であるかもしれないが、装入物が装入された後、高炉の装入物内部で原料が厳密にどのように分散しているかを決定するには有用ではない。実際、原料は異なる密度および/または粒度分布を有するので、装入作業中に偏析することがある。装入物層の形成中に相互作用する物理的現象として、装入物表面上の原料の転動、衝撃力によって生じる下層における原料の浸透、上昇プロセスガスによって生じる原料の撹拌、および以前に装入された原料との混合がある。さらに、高炉内部の装入物は静止せず、下方に移動し、部分的に消費されるので、その表面プロファイルおよび形成される層の形状は時間と共に変化する。   Such a method and apparatus may be useful for determining the relative amounts of different raw materials during the charging of the raw material into the blast furnace, but after the charging is charged, It is not useful for determining exactly how the ingredients are dispersed within the object. In fact, the raw materials have different densities and / or particle size distributions and can segregate during the charging operation. Physical phenomena that interact during the formation of the charge layer include the rolling of the raw material on the charge surface, the penetration of the raw material in the lower layer caused by the impact force, the stirring of the raw material caused by the rising process gas, and the previous loading. There is a mix with the raw materials entered. Furthermore, since the charge inside the blast furnace is not stationary, it moves down and is partially consumed, so its surface profile and the shape of the layer formed will change over time.

高炉内の層の構造を決定するためのより適切な解決策は、欧州特許出願公開第1029085号明細書で提案されている。プローブを水平方向および高炉内の装入物表面の下に繰返し挿入する。プローブの先端に配設された原料検出センサは、コークスまたは鉄鉱石原料いずれかの有無を示す。プローブの高速水平移動と低速垂直装入物下降速度との組み合わせにより、原料分布の像が得られる。   A more suitable solution for determining the structure of the layers in the blast furnace is proposed in EP-A-1029085. Repeatedly insert the probe horizontally and below the charge surface in the blast furnace. The raw material detection sensor disposed at the tip of the probe indicates the presence or absence of either coke or iron ore raw material. An image of the raw material distribution is obtained by a combination of high-speed horizontal movement of the probe and low-speed vertical charge lowering speed.

原料検出センサは、装入物の測定可能な物理的性質に基づいて、装入物の種類を示す。高炉の技術分野では多数の方法が利用可能である。   The raw material detection sensor indicates the type of charge based on the measurable physical properties of the charge. Numerous methods are available in the technical field of blast furnaces.

第1の例は透磁率である。鉱石様原料の透磁率は高い一方、コークスは、空気の透磁率と同様に低い透磁率を有する。原料分布について結論を出すべく高炉内の原料の透磁率を決定する幾つかの方法が開発されている。英国特許第2205162号明細書では、単一コイルに高炉内部の管内を移動させて、原料の透磁率を測定する。コイルのオートインダクタンスをセンサコイルで測定する。この値は、前記コイルの磁力線内の透磁性原料の存在下で増加し、この値が増加すると、鉱石が検出される。独国特許出願公開第2655297号明細書では、永久磁石を磁界センサと整列させて、高炉内に設置する。透磁性原料が永久磁石の磁力線内に存在すると、磁束は増加する。磁界センサが磁束のこの増加を示す場合、鉱石が検出される。   The first example is magnetic permeability. While the magnetic permeability of the ore-like raw material is high, coke has a low magnetic permeability as well as the magnetic permeability of air. Several methods have been developed to determine the permeability of the raw material in the blast furnace to conclude the raw material distribution. In GB 2205162, the permeability of a raw material is measured by moving the inside of a blast furnace tube into a single coil. Measure the auto inductance of the coil with the sensor coil. This value increases in the presence of magnetically permeable raw material within the field lines of the coil, and when this value increases, ore is detected. In German Offenlegungsschrift 2655297, a permanent magnet is aligned with a magnetic field sensor and installed in a blast furnace. When the magnetically permeable material is present in the magnetic field lines of the permanent magnet, the magnetic flux increases. If the magnetic field sensor indicates this increase in magnetic flux, ore is detected.

独国特許出願公開第2655297号明細書のような原料分布測定における透磁率の問題は、通常、高炉炉壁付近の100℃から高炉中心の900℃以上までの大きい温度範囲が存在することである。この温度時に、原料温度はキュリー点を超えるので、鉄鉱石の透磁率は消失する。鉄鉱石III(Fe)の場合、キュリー点は675℃であり、鉄鉱石II‐III(Fe)の場合、キュリー点は585℃である。したがって、原料を区別する特性は消失している。キュリー点付近の温度範囲、特にキュリー点より上の温度範囲では、高炉内の原料分布を測定するために透磁率を使用することはできない。 The problem of permeability in raw material distribution measurement as in DE 2655297 is that there is usually a large temperature range from 100 ° C. near the blast furnace wall to 900 ° C. or more at the blast furnace center. . At this temperature, since the raw material temperature exceeds the Curie point, the magnetic permeability of the iron ore disappears. In the case of iron ore III (Fe 2 O 3 ), the Curie point is 675 ° C., and in the case of iron ore II-III (Fe 3 O 4 ), the Curie point is 585 ° C. Therefore, the characteristic which distinguishes a raw material has lose | disappeared. In the temperature range near the Curie point, particularly in the temperature range above the Curie point, the magnetic permeability cannot be used to measure the raw material distribution in the blast furnace.

装入物の種類を決定するための第2の特性例は鉄鉱石の残留磁気である。独国特許出願公開第2637275号明細書では、鉱石の自己磁性を励磁するために強い磁界を発生させる。次いでこの磁界をスイッチオフし、検知装置は残留磁界を介して鉱石を検出することができる。しかし、キュリー点より上では、鉱石の自己磁性も消失するので、前述と同じ問題が生じる。   A second example characteristic for determining the type of charge is the remanence of iron ore. In German Offenlegungsschrift 2637275, a strong magnetic field is generated to excite the self-magnetism of the ore. The magnetic field is then switched off and the sensing device can detect the ore via the residual magnetic field. However, above the Curie point, the self-magnetism of the ore also disappears, causing the same problem as described above.

第3の例は、欧州特許出願公開第0101219号明細書に提示されている鉱石のレーダ波吸収(radar wave absorption)である。鉱石のレーダ波吸収はコークスのそれより高い。レーダ波を放出しかつ受信するためのレーダ波アンテナを高炉内に配設する。レーダ波アンテナ間に位置する原料を、レーダ波の反射および吸収に基づいて識別する。レーダに基づく測定の不利点は、レーダ装置、特に導波管およびアンテナ部品が脆弱であり、装入物プローブの下に設置することが技術的に非常に難しいことである。   A third example is the radar wave absorption of ore presented in EP-A-0101219. The ore's radar absorption is higher than that of coke. A radar wave antenna for emitting and receiving radar waves is disposed in the blast furnace. The raw material located between the radar wave antennas is identified based on the reflection and absorption of the radar wave. The disadvantage of radar-based measurements is that radar devices, especially waveguides and antenna components, are fragile and technically very difficult to install under charge probes.

第4の例は、欧州特許出願公開第1029085号明細書および独国特許出願公開第3105380号明細書に記載されるように、コークスおよび鉄鉱石の導電率に基づく。コークスの導電率は1300℃以上の温度まで持続することが知られているので、導電率は好ましい方法である。   A fourth example is based on the conductivity of coke and iron ore as described in EP-A-1029085 and DE-A-3105380. Since conductivity of coke is known to persist to temperatures above 1300 ° C., conductivity is a preferred method.

現在、欧州特許出願公開第1029085号明細書に記載されるように、プローブを高炉内に水平に装入することによって、原料分布が測定される。プローブの先端または先端付近に2つの電極が、アイソレータによって互いに離れて、かつ電気測定回路によって相互に接続された状態で、配設される。センサの先端が高炉内に挿入されたときに、電気測定回路は電気回路の信号品質を決定する。信号品質は高炉内のセンサの周囲の装入物の導電率に依存する。電極が導電性原料の層を介してつながるときに、電気回路は閉じる。センサの先端が非導電性原料の層を通過するときに、電極はつながらない。導電性原料および非導電性原料の測定間の相違のため、プローブはどの原料が近くに存在するかを決定することができる。   Currently, the raw material distribution is measured by loading the probe horizontally into a blast furnace as described in EP-A-1029085. Two electrodes are disposed at or near the tip of the probe, separated from each other by an isolator and connected to each other by an electrical measurement circuit. The electrical measurement circuit determines the signal quality of the electrical circuit when the sensor tip is inserted into the blast furnace. The signal quality depends on the conductivity of the charge around the sensor in the blast furnace. The electrical circuit closes when the electrodes are connected through a layer of conductive material. The electrode does not connect when the sensor tip passes through the layer of non-conductive material. Because of the difference between measurements of conductive and non-conductive raw materials, the probe can determine which raw materials are nearby.

しかし、プローブが高炉内に挿入されると、アイソレータ上に粉塵堆積物が必然的に形成される。これらの粉塵堆積物は導電性であり、電極間の短絡を形成し、正確な測定を不可能にする。大量のコークス、高ガス流速、およびおそらく追加的な燃料粒子噴射のため、高炉内には常に粉塵が存在するので、解決策は軟質セラミックスをアイソレータとして使用することである。これらのセラミックアイソレータは特定の摩耗率を有するので、測定が行われるときに、粉塵堆積物は形成されない。実際、高炉内の装入物は高温でありかつ摩耗性であるので、プローブの導入および回収時の装入物に対するアイソレータの摩擦は、測定が行われるたびにアイソレータを摩耗させ、したがって粉塵堆積物は形成されない。特定の回数の測定後に、少なくともアイソレータを交換しなければならない。これは結果的にコストを上げ、かつ定期的な保守が必要になる。
したがって、原料が高炉内に装入された後、高炉の装入物内部の原料分布を測定するためのより効率的な方法または装置が必要である。
However, when the probe is inserted into the blast furnace, dust deposits are inevitably formed on the isolator. These dust deposits are conductive and create a short circuit between the electrodes, making accurate measurements impossible. The solution is to use soft ceramics as an isolator because there is always dust in the blast furnace due to the large amount of coke, high gas flow rates, and possibly additional fuel particle injection. Because these ceramic isolators have a specific wear rate, no dust deposit is formed when the measurement is made. In fact, because the charge in the blast furnace is hot and wearable, the friction of the isolator against the charge during probe introduction and recovery wears the isolator every time a measurement is made, and therefore dust deposits. Is not formed. After a specific number of measurements, at least the isolator must be replaced. This results in increased costs and requires regular maintenance.
Therefore, there is a need for a more efficient method or apparatus for measuring the raw material distribution within the blast furnace charge after the raw material is charged into the blast furnace.

日本国特開第2007‐155570号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-155570 欧州特許出願公開第1029085号明細書European Patent Application No. 1029085 英国特許第2205162号明細書British Patent No. 2205162 独国特許出願公開第2655297号明細書German Patent Application Publication No. 2655297 独国特許出願公開第2637275号明細書German Patent Application Publication No. 2,637,275 欧州特許出願公開第0101219号明細書European Patent Application No. 0101219 独国特許出願公開第3105380号明細書German Patent Application Publication No. 3105380

本発明の目的は、任意の温度時の高炉内の装入物における装入原料の原料分布を決定するための方法およびプローブを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method and a probe for determining a raw material distribution of a raw material in a charge in a blast furnace at an arbitrary temperature.

この目的は、請求項1に記載の方法および請求項11に記載のプローブによって達成される。   This object is achieved by the method according to claim 1 and the probe according to claim 11.

この目的を達成するために、本発明は、プローブを高炉内部の装入物内に挿入することによって直接接触することなく、高炉内において、鉄鉱石及びコークスを含む装入物における原料分布を決定するための測定プローブを提案する。
To achieve this objective, the present invention determines the feed distribution in the charge containing iron ore and coke in the blast furnace without direct contact by inserting the probe into the charge inside the blast furnace. We propose a measurement probe for this purpose.

測定プローブは、以下の構成要素を備えている。即ち、
‐少なくとも1つのセンサであって、
・送信面を有する送信コイル、及び、
・受信面を有する受信コイル、を含むセンサ;
‐センサを収容し、送信コイルおよび受信コイルを熱および摩耗から保護する保護シェル;
‐送信コイルに、0.5〜5MHzの周波数および約1〜10mAの振幅を持つ交流電流を印加する交流電源;
‐送信コイルは一次交流磁界を放出し、それは装入物の導電性原料内に渦電流を誘導すること。渦電流は二次交流磁界を発生し、受信コイルは、一次交流磁界および二次交流磁界によって生じる電流を測定すること;
‐電流は高炉内の装入物の原料分布を示すものであって、測定された電流を評価するための制御および評価ユニット。
The measurement probe includes the following components. That is,
-At least one sensor,
A transmission coil having a transmission surface, and
A sensor comprising a receiving coil having a receiving surface;
A protective shell that houses the sensor and protects the transmitter and receiver coils from heat and wear;
An alternating current power source for applying an alternating current having a frequency of 0.5 to 5 MHz and an amplitude of about 1 to 10 mA to the transmission coil;
The transmitting coil emits a primary alternating magnetic field, which induces eddy currents in the conductive material of the charge. The eddy current generates a secondary AC magnetic field and the receiver coil measures the current produced by the primary AC magnetic field and the secondary AC magnetic field;
-Current is a control and evaluation unit for evaluating the measured current, which indicates the raw material distribution of the charge in the blast furnace.

測定は導電率に基づいているので、プローブは、高炉の装入物内部の原料分布を、キュリー点より上または下の原料の任意の温度時に、またはキュリー点時に、いわば実時間で決定することができる。原料の透磁率とは対照的に、導電率は、高炉内の温度範囲全体を通して信頼できる適切な特性である。   Since the measurement is based on conductivity, the probe must determine the raw material distribution inside the blast furnace charge at any temperature above or below the Curie point, or at the Curie point, in real time. Can do. In contrast to raw material permeability, conductivity is a suitable property that can be trusted throughout the temperature range in the blast furnace.

誘導される渦電流の検出のおかげで、センサは、装入物に直接接触することなく、原料分布を決定することができる。センサは保護シェル内部に配置されるので、熱および摩耗から保護される。したがってセンサは過酷な高炉の状況に直接さらされず、したがって長持ちする。寿命に影響する主な要因は、大量の粉塵、化学反応性および腐食性雰囲気、極度の熱、および摩耗または破壊にいたる装入物からの力である。例えば欧州特許出願公開第1029085号明細書に記載されているような先行技術のセンサと比較して、測定プローブの寿命は増大する。   Thanks to the detection of induced eddy currents, the sensor can determine the raw material distribution without directly contacting the charge. Since the sensor is located inside the protective shell, it is protected from heat and wear. The sensor is therefore not directly exposed to the harsh blast furnace situation and therefore lasts longer. The main factors affecting lifespan are large amounts of dust, chemically reactive and corrosive atmospheres, extreme heat, and forces from charges leading to wear or destruction. The lifetime of the measuring probe is increased compared to prior art sensors, for example as described in EP-A-1029085.

本発明に係る測定プローブは粉塵に対し、特にセンサの前の保護シェル上の粉塵堆積物に対して感応しない。粉塵粒子は、非常に微弱でほとんど検出されない渦電流を生じるだけであり、それは測定結果を混乱させない。欧州特許出願公開第1029085号を実施するために必要な粉塵堆積物を除去するための摩耗の解決策は、もはや必要でない。   The measuring probe according to the invention is insensitive to dust, in particular to dust deposits on the protective shell in front of the sensor. The dust particles only produce very weak and hardly detectable eddy currents, which do not disturb the measurement results. A wear solution for removing dust deposits necessary to implement EP-A-1029085 is no longer necessary.

さらに、日本国特開2007‐155570号公報とは対照的に、原料は中空コイルの内側を通過しない。本発明の好適な実施形態によれば、センサは保護シェルの内部に直接当着させることができる。代替的に、センサは、保護シェルの内側に当着された支持体または支持層に当着させることができる。この場合、センサは保護シェルと支持層との間に配設される。支持体は耐熱性でなければならず、かつ例えば石鹸石または雲母のように非導電性でなければならない。   Furthermore, in contrast to Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-155570, the raw material does not pass inside the hollow coil. According to a preferred embodiment of the invention, the sensor can be applied directly to the inside of the protective shell. Alternatively, the sensor can be applied to a support or support layer applied to the inside of the protective shell. In this case, the sensor is disposed between the protective shell and the support layer. The support must be heat resistant and non-conductive, such as soapstone or mica.

本発明の好適な実施形態によれば、前記保護シェルは、導電性ではないセラミック材を含む。センサはそれによって高炉内部の熱および摩耗に対して充分によく保護される。10〜25mmの範囲の厚さを持つ保護シェルにより、優れた測定結果が得られる。シェルは環状円筒体であることが好ましい。   According to a preferred embodiment of the present invention, the protective shell comprises a ceramic material that is not electrically conductive. The sensor is thereby well protected against heat and wear inside the blast furnace. Excellent measurement results are obtained with a protective shell having a thickness in the range of 10-25 mm. The shell is preferably an annular cylinder.

送信コイルおよび受信コイルは、送信コイルの磁束が受信コイルの磁束と同心になるように配設されることが好ましい。   The transmitting coil and the receiving coil are preferably arranged so that the magnetic flux of the transmitting coil is concentric with the magnetic flux of the receiving coil.

複数のセンサをプローブの先端に配設することが可能である。好適な実施形態では、コイルは、それらの磁界が周縁部だけで干渉するように設計される。その場合、同一保護シェル内部のプローブの先端に幾つかの独立センサを配設することができる。これは原料分布決定の分解能をかなり向上させる。さらに、複数のセンサのそのような配設は、先行技術で要求されるようなプローブの高速の水平速度の必要性を低減させる。   A plurality of sensors can be arranged at the tip of the probe. In a preferred embodiment, the coils are designed so that their magnetic fields interfere only at the periphery. In that case, several independent sensors can be arranged at the tip of the probe inside the same protective shell. This significantly improves the resolution of the raw material distribution determination. Furthermore, such an arrangement of multiple sensors reduces the need for a high horizontal velocity of the probe as required in the prior art.

欧州特許出願公開第1029085号に使用されるような接触電極は、高炉装入物の力を支持するのに充分な強度でなければならない。したがって、プローブ上の電極は、高温装入物に暴露される大型鋼製リングである。プローブ先端には1つの測定センサしか配置することができない。1つの測定信号しか得られないので、これは測定分解能の限界およびプローブの高い水平速度の必要性につながる。   The contact electrode as used in EP-A-1029085 must be strong enough to support the force of the blast furnace charge. Thus, the electrodes on the probe are large steel rings that are exposed to high temperature charges. Only one measurement sensor can be placed at the probe tip. Since only one measurement signal can be obtained, this leads to limited measurement resolution and the need for high horizontal velocity of the probe.

送信コイルは1〜20cmの範囲の送信面を有することが有利である。送信面の大きさは、装入物内の渦電流を励起する磁界を形成することによって、測定スポットを決定する。送信面が大きければ大きいほど、測定スポットは大きくなる。 Advantageously, the transmission coil has a transmission surface in the range of 1 to 20 cm 2 . The size of the transmission surface determines the measurement spot by creating a magnetic field that excites eddy currents in the charge. The larger the transmission surface, the larger the measurement spot.

受信コイルは5〜50cmの範囲の受信面を有することが好ましい。受信信号は一次磁界によってあまり影響されず、渦電流からの二次磁界によってより大きく影響されるので、サイズが大きいほど信号強度が増大する。 Receiving coil preferably has a receiving surface in the range of 5 to 50 cm 2. Since the received signal is not significantly affected by the primary magnetic field and is more greatly affected by the secondary magnetic field from the eddy current, the signal strength increases as the size increases.

0.5〜5MHzの周波数および1〜10mAの大きさを持つ交流電流が送信コイルに印加されることが有利である。300℃時に2〜6Ω・cm、1300℃時に0.5〜2Ω・cmの抵抗率を有することが知られているコークスに充分な渦電流が発生するように、充分高い周波数が選択される。この周波数範囲で、送信コイルの信号を制御ユニットに送信するために、かなり長いケーブルを使用することができる。5MHzより高い周波数の場合、送信コイルによって発生する信号は、かなり長いケーブルを介して電子制御ユニットに確実に送信されないことがあり得る。   Advantageously, an alternating current having a frequency of 0.5 to 5 MHz and a magnitude of 1 to 10 mA is applied to the transmitting coil. A sufficiently high frequency is selected so that sufficient eddy currents are generated in coke known to have a resistivity of 2-6 Ω · cm at 300 ° C. and 0.5-2 Ω · cm at 1300 ° C. In this frequency range, fairly long cables can be used to transmit the transmit coil signal to the control unit. For frequencies higher than 5 MHz, the signal generated by the transmitter coil may not be reliably transmitted to the electronic control unit via a fairly long cable.

妥当な信号対雑音比に対し、充分に高い大きさ(magnitude)が選択される。10mAを上回る大きさは、センサが誤作動した場合、理論的に電気火花を発生させることがあるので、安全リスクとみることができる。   A sufficiently high magnitude is selected for a reasonable signal to noise ratio. A size exceeding 10 mA can be regarded as a safety risk because an electrical spark may theoretically be generated if the sensor malfunctions.

送信コイルおよび受信コイルは円形または矩形であることが好ましい。しかし、当業者はその必要性に応じて、送信コイルおよび受信コイルを形成することができる。   The transmission coil and the reception coil are preferably circular or rectangular. However, those skilled in the art can form the transmission coil and the reception coil according to the necessity.

プローブは、高炉内の原料分布を決定するためにプローブが高炉内に挿入されるように、高炉シェルに対して水平方向に移動可能に配設することができる。移動可能な構成のため、欧州特許出願公開第1029085号明細書に記載されるように、高炉に配設されるプローブの位置を変えることによって、高炉内の様々な水平位置の原料分布を決定することができる。反復移動中にデータを収集することによって装入物の組成(すなわち半径方向の原料分布)を測定することができるように、水平移動速度は装入物の下降速度より高いことが好ましい。   The probe can be arranged movably in a horizontal direction with respect to the blast furnace shell so that the probe is inserted into the blast furnace in order to determine the raw material distribution in the blast furnace. Due to the movable configuration, the raw material distribution at various horizontal positions in the blast furnace is determined by changing the position of the probe disposed in the blast furnace, as described in EP-A-1029085. be able to. The horizontal movement speed is preferably higher than the lowering speed of the charge so that the composition of the charge (ie radial feed distribution) can be measured by collecting data during repeated movement.

さらなる実施形態では、プローブは高炉内部で高炉シェルに、装入物の頂面より下に、固定的に配置される。プローブは高炉炉壁から短い距離に位置することが好ましく、プローブのセットアップは、独国特許出願公開第3105380号明細書に記載された「サイトブロック(citoblock)」システムと同様とすることができる。そのようなプローブは次いで、高炉内部の固定半径位置で原料の適時の展開を測定することができる。目標は、1つの半径方向位置における量および原料の種類(すなわち原料分布)を時間の関数として得ることである。   In a further embodiment, the probe is fixedly disposed in the blast furnace shell and below the top surface of the charge inside the blast furnace. The probe is preferably located at a short distance from the blast furnace wall, and the probe setup may be similar to the “site block” system described in DE 3105380. Such a probe can then measure the timely development of the raw material at a fixed radius position inside the blast furnace. The goal is to obtain the quantity and raw material type (ie raw material distribution) at one radial position as a function of time.

別の態様によれば、本発明はまた、高炉の装入物内部の原料分布を決定する方法にも関する。この方法は、以下のステップを含む。
‐測定プローブを高炉の装入物内に挿入するステップ。測定プローブは受信コイルと送信コイルとを持つセンサを有し、前記センサは保護シェル内部に収容される。
‐送信コイルによって一次交流磁界が生じるように、送信コイルに、0.5〜5MHzの周波数および約1〜10mAの振幅を持つ交流電流を印加するステップ。一次交流磁界は装入物の導電性原料内に渦電流を誘導する。渦電流は二次交流磁界を発生させる。
‐受信コイルにより一次交流磁界および二次交流磁界によって発生した電流を測定するステップ。
‐受信コイルにおける電流に基づいて、装入物の原料分布を評価するステップ。
According to another aspect, the present invention also relates to a method for determining a feed distribution within a blast furnace charge. The method includes the following steps.
-Inserting the measuring probe into the blast furnace charge. The measurement probe has a sensor having a receiving coil and a transmitting coil, and the sensor is accommodated inside the protective shell.
Applying an alternating current having a frequency of 0.5 to 5 MHz and an amplitude of about 1 to 10 mA to the transmitting coil so that a primary alternating magnetic field is generated by the transmitting coil; The primary alternating magnetic field induces eddy currents in the conductive material of the charge. Eddy currents generate a secondary alternating magnetic field.
Measuring the current generated by the primary and secondary alternating magnetic fields by the receiving coil;
-Evaluating the raw material distribution of the charge based on the current in the receiving coil;

電流の評価は高炉の分配シュート(distributor chute)を制御するために使用されることが好ましい。結果的に、原料の装入は、本発明に係る方法または装置によって実行される測定に基づいて適応させることができる。   The current rating is preferably used to control the blast furnace distributor chute. As a result, the raw material charge can be adapted based on the measurements performed by the method or apparatus according to the invention.

前記プローブおよび前記方法はしたがって、半径方向の原料分布、ならびに/または装入物層の形状、大きさ、および組成を決定することを可能にする。   The probe and the method thus make it possible to determine the raw material distribution in the radial direction and / or the shape, size and composition of the charge layer.

原料の種類を示す信号(すなわち受信コイルにより一次交流磁界および二次交流磁界によって発生する電流)は、モデルを用いて処理することが好ましい。半径全体(プローブの水平方向の移動によるx軸方向、または低コスト固定プローブの場合には1つの固定されたx点)のデータだけでなく、経時的な(垂直方向下方に移動する装入物の下降によるy軸方向の)データも収集することによって、(柱状装入物内部の原料配置という意味で)装入物の分布が測定される。高炉プロセスを理解し、最適化し、かつ必要ならば、装入シュートの原料分布プログラムを調整するために、以下でさらに詳述するようなモデル結果が使用される。
本発明のさらなる詳細および利点は、付の図面に関連する非限定実施形態についての以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
The signal indicating the type of raw material (that is, the current generated by the primary AC magnetic field and the secondary AC magnetic field by the receiving coil) is preferably processed using a model. Not only data for the entire radius (x-axis due to horizontal movement of the probe, or one fixed x point in the case of low-cost fixed probes), but also over time (charge moving downwards vertically) By collecting data (in the y-axis direction due to descent), the distribution of the charge is measured (in the sense of raw material placement inside the columnar charge). Model results, as described in more detail below, are used to understand and optimize the blast furnace process and, if necessary, adjust the feed chute feed distribution program.
Further details and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of non-limiting embodiments in connection with the accompanying drawings.

本発明の好適な実施形態に係る測定プローブの概略図である。It is the schematic of the measurement probe which concerns on suitable embodiment of this invention. 本発明の好適な実施形態に係る複数のセンサ(切断側面図)の配設の概略図である。It is a schematic diagram of arrangement of a plurality of sensors (cutting side view) concerning a suitable embodiment of the present invention. 本発明の好適な実施形態に係る測定の磁束の概略図である。FIG. 3 is a schematic view of a measurement magnetic flux according to a preferred embodiment of the present invention. 導電性物体がプローブに接近したときの本発明の好適な実施形態に係る測定の変形磁束の概略図である。FIG. 5 is a schematic view of a measurement modified magnetic flux according to a preferred embodiment of the present invention when a conductive object approaches a probe. 幾つかの典型的な高炉原料の存在下における室温時のセンサの受信信号の大きさである。The magnitude of the sensor's received signal at room temperature in the presence of some typical blast furnace feeds. 各々が原料分布を決定するためのセンサを備えた2つのプローブ(1つの可動プローブおよび1つの固定プローブ)を持つ高炉の概略図である。1 is a schematic view of a blast furnace with two probes (one movable probe and one fixed probe) each with a sensor for determining the raw material distribution. 高炉における決定された原料分布の概略図である。It is the schematic of the determined raw material distribution in a blast furnace.

本発明の特に好適な実施形態に係る測定プローブ2の概略的構成を図1に示す。測定プローブ2は、センサ、すなわち送信コイル4および受信コイル6と、装入物14とが直接接触することなく、導電率を介して高炉内の装入物の原料の種類を決定することができる。水平および/または垂直次元の多数の測定により、高炉の装入物における原料分布を決定することが可能になる。   A schematic configuration of a measurement probe 2 according to a particularly preferred embodiment of the present invention is shown in FIG. The measurement probe 2 can determine the type of the raw material of the charge in the blast furnace through the electrical conductivity without direct contact between the sensor, that is, the transmission coil 4 and the reception coil 6 and the charge 14. . Numerous measurements in the horizontal and / or vertical dimensions make it possible to determine the feed distribution in the blast furnace charge.

保護シェル8は、過酷な状況、特に温度変化および装入物からの力および高炉内の摩擦に耐えるセラミック材から作られる。保護シェル8は10〜25mmの範囲の厚さを有する。セラミック材は高炉装入物より硬いので、長い動作時間中に摩耗に耐えることができる。測定は高炉の動作中に実行されるので、セラミック保護シェル8は、プローブが装入物内に挿入されあるいはその中を移動されるときに、送信コイル4および受信コイル6の損傷を防止する。   The protective shell 8 is made of a ceramic material that withstands harsh conditions, in particular temperature changes and forces from charges and friction in the blast furnace. The protective shell 8 has a thickness in the range of 10-25 mm. Ceramic materials are harder than blast furnace charges and can withstand wear during long operating times. Since the measurements are performed during blast furnace operation, the ceramic protective shell 8 prevents damage to the transmit coil 4 and the receive coil 6 when the probe is inserted into or moved through the charge.

測定プローブ2は送信コイル4および受信コイル6を含む。動作中に、送信コイル4は一次交流磁界を発生し、受信コイル6は交流磁界を受信する。送信コイル4および受信コイル6は保護シェル8上に直接配設される。プローブは、可動プローブの場合には約5mの長さ、固定プローブの場合には約1mの長さを有する。センサを高炉内に挿入することができるように、センサはプローブの先端付近に配設される。送信コイル4および受信コイル6は、導電性ワイヤ(図示せず)によって高炉の外側に位置する評価および制御ユニット10に電気的に接続される。   The measurement probe 2 includes a transmission coil 4 and a reception coil 6. During operation, the transmitting coil 4 generates a primary alternating magnetic field and the receiving coil 6 receives the alternating magnetic field. The transmission coil 4 and the reception coil 6 are directly disposed on the protective shell 8. The probe has a length of about 5 m for a movable probe and about 1 m for a fixed probe. The sensor is disposed near the tip of the probe so that the sensor can be inserted into the blast furnace. The transmission coil 4 and the reception coil 6 are electrically connected to an evaluation and control unit 10 located outside the blast furnace by a conductive wire (not shown).

図1の測定プローブ2を上から見ると、送信コイル4および受信コイル6は円形形状を有し、保護シェル8によって装入物14から分離される。送信コイル4および受信コイル6は、それらの磁界が同心になるように配設されている。送信コイル4の表面は1〜20cmの間であり、受信コイル6の表面は5〜50cmの間である。したがって2つのコイルの表面の比率(送信コイル:受信コイル)は1:1〜1:50の間である。 When the measurement probe 2 of FIG. 1 is viewed from above, the transmitter coil 4 and the receiver coil 6 have a circular shape and are separated from the charge 14 by the protective shell 8. The transmission coil 4 and the reception coil 6 are arranged so that their magnetic fields are concentric. The surface of the transmission coil 4 is between 1 to 20 cm 2, the surface of the receiving coil 6 is between 5 to 50 cm 2. Therefore, the ratio of the surfaces of the two coils (transmitting coil: receiving coil) is between 1: 1 and 1:50.

測定範囲すなわち測定される原料のボリュームは、交流磁界を発生しかつ受信するためのパラメータの一部を変更することによって、適応させることができる。送信コイル4に印加される信号の周波数を増減させることができ、かつ/または送信コイル4および/もしくは受信コイル6の表面を増減させることができる。交流磁界の測定ボリュームは、それに応じて低減、拡大、または調整することができる。本発明のこの特定の好適な実施形態では、測定されるボリュームは大まかに楕円半球に相応する。   The measuring range, ie the volume of raw material to be measured, can be adapted by changing some of the parameters for generating and receiving an alternating magnetic field. The frequency of the signal applied to the transmission coil 4 can be increased or decreased, and / or the surface of the transmission coil 4 and / or the reception coil 6 can be increased or decreased. The measurement volume of the alternating magnetic field can be reduced, enlarged or adjusted accordingly. In this particular preferred embodiment of the invention, the measured volume roughly corresponds to an elliptical hemisphere.

受信コイル6の表面は、装入物14と測定センサとの間に配設された保護シェルを介して装入物の原料分布を決定することができるように選択される。装入物14とコイル4、6との間の最小距離は、保護シェルの厚さによって決定される。感度が充分でない場合、受信コイル6の表面を拡大するか、あるいはシェルの厚さを低減しなければならない。   The surface of the receiving coil 6 is selected so that the raw material distribution of the charge can be determined via a protective shell disposed between the charge 14 and the measurement sensor. The minimum distance between the charge 14 and the coils 4, 6 is determined by the thickness of the protective shell. If the sensitivity is not sufficient, the surface of the receiving coil 6 must be enlarged or the thickness of the shell must be reduced.

高炉における原料分布の決定を向上させるために、プローブの先端付近に複数のセンサを並列して配設することができる。渦電流は局所的な効果にすぎないので、システムの設計が適切であれば、それらは他のコイル104a、104b、104c、または104dによって誘導される渦電流と干渉しない。局所的分解能が高まるように、原料の種類は幾つかの位置で同時に検出される。その結果、測定信号の数および測定分解能を希望通りに増大し、設計することができる。図2で、保護シェル8は環状円筒体であり、その中に4つのセンサが配設される。各個別センサの測定ボリュームは、円筒体外周の約4分の1を網羅する。この特定の実施形態では、環状円筒体が水平プローブの先端に設置される場合、測定スポットは頂部に1つ、中心に2つ、底部に1つ存在する。原料の種類は3つの異なる垂直方向位置で検出され、測定センサが1つだけのプローブと比較して、3倍高い垂直方向の測定分解能に寄与する。   In order to improve the determination of the material distribution in the blast furnace, a plurality of sensors can be arranged in parallel near the tip of the probe. Since eddy currents are only local effects, they do not interfere with eddy currents induced by other coils 104a, 104b, 104c, or 104d if the system design is appropriate. In order to increase local resolution, the type of raw material is detected at several locations simultaneously. As a result, the number of measurement signals and measurement resolution can be increased and designed as desired. In FIG. 2, the protective shell 8 is an annular cylinder in which four sensors are arranged. The measurement volume of each individual sensor covers approximately a quarter of the outer circumference of the cylinder. In this particular embodiment, when an annular cylinder is placed at the tip of a horizontal probe, there are one measurement spot at the top, two at the center, and one at the bottom. The type of raw material is detected at three different vertical positions, which contributes to a three times higher vertical measurement resolution compared to a probe with only one measurement sensor.

図2の送信コイル104a、104b、104c、および104d、ならびに図1の送信コイル4は、図1に示す交流電源12に作動的に接続される。動作中に、送信コイルに印加された交流電流は、図3および図4に示すように一次交流磁界16を放出する。正確な測定値および良好な結果を得るために、周波数が約2MHz、大きさが約5mAの交流電流が印加される。   The transmission coils 104a, 104b, 104c, and 104d in FIG. 2 and the transmission coil 4 in FIG. 1 are operatively connected to the AC power source 12 shown in FIG. During operation, the alternating current applied to the transmit coil emits a primary alternating magnetic field 16 as shown in FIGS. To obtain accurate measurements and good results, an alternating current with a frequency of about 2 MHz and a size of about 5 mA is applied.

図3では、導電性原料は一次交流磁界16の範囲内に持ち込まれておらず、導電性原料に渦電流は誘導されず、二次交流磁界は発生しない。導電性原料の抵抗を測定することができるためには、その前に、導電性物体が一次交流磁界16の範囲内に存在しなければならない。一次交流磁界16はとりわけ送信コイル4の大きさおよび形状によって制限される。   In FIG. 3, the conductive material is not brought into the range of the primary AC magnetic field 16, eddy current is not induced in the conductive material, and no secondary AC magnetic field is generated. Before the resistance of the conductive material can be measured, the conductive object must be in the range of the primary alternating magnetic field 16 before it can be measured. The primary alternating magnetic field 16 is limited, among other things, by the size and shape of the transmitter coil 4.

図4では、装入物14が一次交流磁界16内に持ち込まれている。図5の一次交流磁界16は装入物14内に渦電流18を誘導する。誘導された渦電流18は二次交流磁界20を発生させる。制御および評価ユニット10は、受信コイル6によって測定される一次交流磁界16および二次交流磁界20に基づいて測定値を評価する。受信コイル6における電流量は、装入物14の電気抵抗を示す。   In FIG. 4, the charge 14 is brought into the primary AC magnetic field 16. The primary alternating magnetic field 16 of FIG. 5 induces eddy currents 18 in the charge 14. The induced eddy current 18 generates a secondary alternating magnetic field 20. The control and evaluation unit 10 evaluates the measured values based on the primary AC magnetic field 16 and the secondary AC magnetic field 20 measured by the receiving coil 6. The amount of current in the receiving coil 6 indicates the electrical resistance of the charge 14.

図5に受信コイルの電流出力を提示する。装入物14が鉱石である場合、または装入物が存在しない場合、受信コイル6における測定電流は5mA以上である。コークスが一次交流磁界内に存在する場合、受信コイルにおける電流は5mAより低く、典型的には原料が存在しない場合の値より約10%低く、したがって4.5mAもの低さになる。   FIG. 5 presents the current output of the receiving coil. When the charge 14 is an ore, or when there is no charge, the measured current in the receiving coil 6 is 5 mA or more. When coke is present in the primary alternating magnetic field, the current in the receiving coil is lower than 5 mA, typically about 10% lower than in the absence of raw material, and thus as low as 4.5 mA.

原料の種類を検出するために、受信コイルの電流は閾値24と比較される。本発明のこの特定の好適な実施形態では、閾値24は4.9mAに設定される。当業者は必要に応じて閾値24を調整することが可能である。これは通常、較正中に行われる。測定プローブを較正するために、一次交流磁界16内に導電性物体は存在しないが、コークス粉塵が存在するときに、AC電流が交流送信コイル4に印加される。これは較正値22につながる。測定ノイズを考慮に入れ、かつ粉塵の影響を防止するために、閾値24は少し低く定義される。閾値24未満の受信コイルの電流の各変化は、一次交流磁界16内の導電性装入物14の存在を示す。   In order to detect the type of raw material, the current in the receiving coil is compared with a threshold 24. In this particular preferred embodiment of the invention, the threshold 24 is set to 4.9 mA. One skilled in the art can adjust the threshold 24 as needed. This is usually done during calibration. In order to calibrate the measuring probe, there is no conductive object in the primary AC magnetic field 16, but AC current is applied to the AC transmitter coil 4 when coke dust is present. This leads to a calibration value 22. In order to take measurement noise into account and prevent the influence of dust, the threshold 24 is defined slightly lower. Each change in the receive coil current below the threshold 24 indicates the presence of a conductive charge 14 in the primary alternating magnetic field 16.

受信コイル6の電流は中でも特に、装入物14の導電率の関数である。導電率は高炉内の温度範囲全体で信頼できる特性である。したがって、それは原料分布を決定するための特性として適している。システムは導電性に対して良好な応答を有するように設計される。程度は劣るが、二次交流磁界20はキュリー点未満の温度で、装入物14の透磁率に依存する。透磁率の影響は較正値22から約+2%以下である。コークスが存在する場合の測定信号は較正値22から0〜−10%の間であるので、この影響は重要でない。温度または一定磁束の変化は測定値に影響しない。小さいコークスおよび粉塵粒子は測定値に対し目立った影響を持たない。   In particular, the current in the receiving coil 6 is a function of the conductivity of the charge 14. Conductivity is a reliable characteristic over the entire temperature range in the blast furnace. It is therefore suitable as a property for determining the raw material distribution. The system is designed to have a good response to conductivity. To a lesser extent, the secondary AC magnetic field 20 depends on the permeability of the charge 14 at a temperature below the Curie point. The effect of permeability is about + 2% or less from the calibration value of 22. This effect is not significant since the measurement signal in the presence of coke is between calibration values 22 and 0-10%. Changes in temperature or constant flux do not affect the measured value. Small coke and dust particles have no noticeable effect on the measurements.

測定を実行するために、図6に示されたプローブは高炉内に挿入される。この高炉では、その中の原料分布を決定するために、可動プローブのみならず固定プローブも使用される。以下では、可動プローブの原理だけを記載する。水平方向に移動可能な測定プローブの先端付近に、少なくとも1つのセンサ2が配設される。プローブは、約10mの直径を有する高炉内に挿入される。測定は、装入物の表面より約4m下で、典型的には原料が軟化し始める前の領域で行われる。高炉シェルから高炉中心に移動して高炉シェルに戻るまで約50秒かかる。高速水平移動が順次繰り返される。同時に、装入物はゆっくりと、しかし約12cm/分の速度で絶えず下降する。   To perform the measurement, the probe shown in FIG. 6 is inserted into the blast furnace. In this blast furnace, not only a movable probe but also a fixed probe is used to determine the raw material distribution in the blast furnace. In the following, only the principle of the movable probe will be described. At least one sensor 2 is disposed in the vicinity of the tip of the measurement probe that can move in the horizontal direction. The probe is inserted into a blast furnace having a diameter of about 10 m. Measurements are made about 4 m below the surface of the charge, typically in the area before the raw material begins to soften. It takes about 50 seconds to move from the blast furnace shell to the center of the blast furnace and return to the blast furnace shell. High-speed horizontal movement is sequentially repeated. At the same time, the charge is lowered slowly but at a rate of about 12 cm / min.

測定信号は至るところで連続的に記録され、閾値24と比較される。このようにして、図7に示すような原料分布の画像が得られる。センサ2から受信したデータは、x軸が高炉の半径を表し、y軸が高炉の高さを表すところの、x−yグラフに配置される。図7における画素は、高炉内の測定された原料分布に対応する。各画素は装入物の約10cm×10cmの範囲を表す。高炉中心から半径1.3mまでは、コークス26だけが存在することを明瞭に認識することができる。プロセスガスは基本的に中央煙突に沿ってコークス26内を上方に通過することができるが、鉱石様装入物28の層を通過することは難しい。これは、上方に逃げるプロセスガスのための中央煙突である。更に(各)層は、プロセスガスが鉱石様原料層の底部と接触することができるように配設される。   The measurement signal is continuously recorded everywhere and compared with a threshold 24. In this way, an image of the raw material distribution as shown in FIG. 7 is obtained. Data received from the sensor 2 is arranged in an xy graph where the x-axis represents the blast furnace radius and the y-axis represents the height of the blast furnace. The pixels in FIG. 7 correspond to the measured raw material distribution in the blast furnace. Each pixel represents a range of about 10 cm × 10 cm of the charge. From the blast furnace center to a radius of 1.3 m, it can be clearly recognized that only the coke 26 exists. The process gas can basically pass up through the coke 26 along the central chimney, but is difficult to pass through the ore-like charge 28 layer. This is the central chimney for the process gas escaping upwards. Furthermore, the (each) layer is arranged so that the process gas can come into contact with the bottom of the ore-like raw material layer.

更に、生の測定信号からより多くの情報を抽出する信号処理法を適用することが可能である。例えば、コークスと鉱石様原料との単なる弁別の代わりに、画素(ピクセル)へのラスタ化処理時に原料混合物値を得ることができる。さらに、受信電流量信号の変動からコークス粒径に関する情報を抽出することができる。   Furthermore, it is possible to apply a signal processing method that extracts more information from the raw measurement signal. For example, instead of simply discriminating between coke and ore-like raw material, raw material mixture values can be obtained during rasterization into pixels. Furthermore, information on the coke particle size can be extracted from the fluctuation of the received current amount signal.

本発明のこの特定の好適な実施形態で原料分布が測定される温度は、高炉炉壁付近の約100℃から高炉中心の900℃またはそれ以上までの範囲である。特に高炉の、内径(内半径)がせいぜい1mまでの中央煙突では、温度は極端なピークに達する。他方、この煙突の大きさは、測定の結果得られる主要な情報の1つである。高炉で使用される典型的な鉄鉱石の場合、キュリー点はこれらの温度より充分に低い。鉱石様原料をコークスから弁別する磁気特性は消失する。しかし、測定は導電率に基づいており、コークスの導電率は現温度で損なわれないので、原料分布はキュリー点、それより上、またはそれより下の温度であって原料の融点より下の温度で決定される。   The temperature at which the feed distribution is measured in this particular preferred embodiment of the present invention ranges from about 100 ° C. near the blast furnace wall to 900 ° C. or higher at the blast furnace center. Especially in the central chimney of the blast furnace with an inner diameter (inner radius) of up to 1 m, the temperature reaches an extreme peak. On the other hand, the size of the chimney is one of the main information obtained as a result of the measurement. For typical iron ores used in blast furnaces, the Curie point is well below these temperatures. The magnetic properties that discriminate ore-like raw materials from coke disappear. However, the measurement is based on conductivity, and the coke conductivity is not compromised at the current temperature, so the material distribution is at the Curie point, above, or below the temperature below the melting point of the material. Determined by

最後に、高炉の装入シュートの原料分布プログラムは、所望の原料分布に従って調整される。望ましくない原料分布が決定された場合、装入シュートの原料分布プログラムは修正される。目標は、装入を最適化することによって、高炉の効率、生産性、および寿命を高めることである。   Finally, the blast furnace charging chute material distribution program is adjusted according to the desired material distribution. If an undesirable feed distribution is determined, the feed chute feed distribution program is modified. The goal is to increase blast furnace efficiency, productivity, and lifetime by optimizing the charging.

2 プローブ(探針、探査器)
4 送信コイル
6 受信コイル
8 保護シェル
10 評価および制御ユニット
12 交流電源
14 導電性装入物
16 一次交流磁界
18 渦電流
20 二次交流磁界
22 物体が存在しない状態の信号レベル
24 コークス検出のための信号レベル閾値
26 コークス原料
28 鉱石様原料(ore-like material)
108 保護シェル
104a、104b、104c、104d 送信コイル
106a、106b、106c、106d 受信コイル
2 Probe (probe, probe)
4 Transmitting coil 6 Receiving coil 8 Protective shell 10 Evaluation and control unit 12 AC power supply 14 Conductive charge 16 Primary AC magnetic field 18 Eddy current 20 Secondary AC magnetic field 22 Signal level in the absence of an object 24 Coke detection Signal level threshold 26 Coke raw material 28 Ore-like material
108 Protective shell 104a, 104b, 104c, 104d Transmitting coil 106a, 106b, 106c, 106d Receiving coil

Claims (13)

高炉内における、鉄鉱石及びコークスを含む装入物の内部の原料分布を決定するための測定プローブであって、
送信面を有する送信コイル、及び、受信面を有する受信コイルを含んでなる少なくとも1つのセンサと、
前記少なくとも1つのセンサを収容する保護シェルと、
前記送信コイルに、0.5〜5MHzの周波数および1〜10mAの振幅を持つ交流電流を印加する交流電源であって、
前記送信コイルは一次交流磁界を放出し、前記一次交流磁界は前記一次交流磁界内の装入物の導電性原料に渦電流を誘導し、
前記渦電流は二次交流磁界を発生し、前記受信コイルは前記一次交流磁界および前記二次交流磁界によって発生する電流を測定する、交流電源と、
前記測定された電流を評価するための制御兼評価ユニットであって、前記電流は高炉内部の装入物の前記原料分布を示すものである、制御兼評価ユニットと、
を備えた測定プローブ。
A measurement probe for determining a raw material distribution inside a charge containing iron ore and coke in a blast furnace,
At least one sensor comprising a transmission coil having a transmission surface and a reception coil having a reception surface;
A protective shell containing the at least one sensor;
Said transmission coil, an AC power source for applying an alternating current having an amplitude of frequency Contact and 1~10mA of 0.5~5MHz,
The transmitter coil emits a primary alternating magnetic field, the primary alternating magnetic field induces eddy currents in the conductive material of the charge in the primary alternating magnetic field;
The eddy current generates a secondary AC magnetic field, and the receiver coil measures the current generated by the primary AC magnetic field and the secondary AC magnetic field;
A control and evaluation unit for evaluating the measured current, wherein the current indicates the raw material distribution of the charge in the blast furnace,
Measuring probe with.
前記少なくとも1つのセンサは、前記保護シェル内部の支持体上に配設されている、請求項1に記載の測定プローブ。   The measurement probe according to claim 1, wherein the at least one sensor is disposed on a support inside the protective shell. 前記保護シェルは、セラミック材を含む、請求項1又は2に記載の測定プローブ。   The measurement probe according to claim 1, wherein the protective shell includes a ceramic material. 前記受信コイルの磁界は前記送信コイルの磁界と同心である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の測定プローブ。   The measurement probe according to claim 1, wherein the magnetic field of the reception coil is concentric with the magnetic field of the transmission coil. 前記保護シェルは、10〜25mmの厚さを有する略環状の円筒体または平板である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の測定プローブ。   The measurement probe according to claim 1, wherein the protective shell is a substantially annular cylindrical body or flat plate having a thickness of 10 to 25 mm. 前記送信コイルは1〜20cmの送信面を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の測定プローブ。 The measurement probe according to claim 1, wherein the transmission coil has a transmission surface of 1 to 20 cm 2 . 前記受信コイルは5〜50cmの受信面を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の測定プローブ。 The measurement probe according to claim 1, wherein the reception coil has a reception surface of 5 to 50 cm 2 . 複数のセンサを備えた、請求項1〜7のいずれか一項に記載の測定プローブ。   The measurement probe according to claim 1, comprising a plurality of sensors. 前記コイルは、楕円形、円形、または矩形である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の測定プローブ。   The measurement probe according to claim 1, wherein the coil has an elliptical shape, a circular shape, or a rectangular shape. 高炉内部での、鉄鉱石及びコークスを含む装入物の原料分布を決定するための方法であって、
測定プローブを前記高炉の装入物内に挿入するステップであって、前記測定プローブは受信コイル及び送信コイルを持つセンサを有し、前記センサは保護シェル内部に収容されている、挿入ステップと、
前記送信コイルによって一次交流磁界が発生するように、前記送信コイルに、0.5〜5MHzの周波数および1〜10mAの振幅を持つ交流電流を印加するステップであって、前記一次交流磁界が前記装入物の導電性原料に渦電流を誘導し、前記渦電流が二次交流磁界を発生させる、印加ステップと、
前記一次交流磁界および前記二次交流磁界によって発生した電流を受信コイルにより測定するステップと、
前記電流に基づいて装入物の原料分布を評価するステップと、
を備えてなる方法。
A method for determining a raw material distribution of charges including iron ore and coke inside a blast furnace,
Inserting a measuring probe into the blast furnace charge, the measuring probe having a sensor having a receiving coil and a transmitting coil, the sensor being housed inside a protective shell; and
Wherein such primary alternating magnetic field is generated by the transmitter coil, the transmitter coil, comprising the steps of applying an alternating current having an amplitude of frequency Contact and 1~10mA of 0.5~5MHz, the primary alternating magnetic field wherein Applying an eddy current to the conductive material of the charge, wherein the eddy current generates a secondary alternating magnetic field;
Measuring a current generated by the primary alternating magnetic field and the secondary alternating magnetic field with a receiving coil;
Evaluating the raw material distribution of the charge based on the current;
A method comprising.
前記原料分布の前記評価は、前記高炉の分配シュートを制御するために使用される、請求項10に記載の方法。 The method of claim 10 , wherein the assessment of the feed distribution is used to control a distribution chute of the blast furnace. 前記測定プローブは、前記高炉の前記装入物内に向けて水平方向に移動する、請求項10または11に記載の方法。 The method according to claim 10 or 11 , wherein the measurement probe moves in a horizontal direction into the charge of the blast furnace. 前記測定プローブは、前記高炉の内部で前記装入物の表面より下に固定的に配設される、請求項10または11に記載の方法。 The method according to claim 10 or 11 , wherein the measurement probe is fixedly disposed below the surface of the charge in the blast furnace.
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