JP6747232B2 - Blast furnace raw material mixing ratio estimation method - Google Patents

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Description

本発明は、高炉に複数種の原料を混合して装入する際に、混合原料の混合比率を推定する方法に関する。 The present invention relates to a method of estimating a mixing ratio of mixed raw materials when a plurality of raw materials are mixed and charged into a blast furnace.

一般に、銑鉄の製造における高炉には、炉頂から装入物として、鉱石及びコークス等が順次装入されて堆積し、炉内に鉱石層およびコークス層が形成される。そして、高炉下方にある羽口から吹き込まれる熱風とコークスとの反応によって生じるCOガスにより、鉱石は加熱、還元され、一部はコークスにより直接的に還元されて、軟化融着帯を形成した後、溶滴、すなわち溶銑となる。 Generally, in a blast furnace in the production of pig iron, ore, coke, etc. are sequentially charged and deposited as a charge from the furnace top, and an ore layer and a coke layer are formed in the furnace. After the ore is heated and reduced by the CO gas generated by the reaction between the hot air blown from the tuyere below the blast furnace and the coke, a part of the ore is directly reduced by the coke to form the softening cohesive zone. , Droplets, that is, hot metal.

ここに、鉱石は鉄原料の総称である。日本の高炉操業においては、例えば焼結鉱85%、塊鉱石10%、ペレット5%で構成される。さらにこの鉱石には、種々の目的により、多種の銘柄が混合される。ここでは、これを混合原料と言う。混合原料は炉内に装入され、鉱石層が形成される(特許文献1)。 Here, ore is a general term for iron raw materials. In the Japanese blast furnace operation, for example, it is composed of 85% sinter, 10% lump ore, and 5% pellets. Furthermore, various brands are mixed with this ore for various purposes. Here, this is called a mixed raw material. The mixed raw material is charged into the furnace to form an ore layer (Patent Document 1).

鉱石に添加する原料は、その鉱石の主体となる焼結鉱に対して密度や粒子径が異なる。このため、鉱石層に均一に分散せず偏析が生じる。例えば焼結鉱の還元を促進するための小塊コークスの密度は、鉱石の約1/3である。したがって、鉱石と小塊コークスを高炉に搬送する際には、その搬送途中にあるホッパーへの装入時及び排出時に偏析する。これにより高炉に装入する際には特定の時間帯に装入量が偏ったりしてしまう。 The raw material added to the ore has different density and particle size from the sintered ore, which is the main component of the ore. Therefore, segregation occurs without being uniformly dispersed in the ore layer. For example, the density of small coke to promote the reduction of sinter is about 1/3 of that of ore. Therefore, when the ore and the small coke are transferred to the blast furnace, they are segregated at the time of charging and discharging at the hopper in the middle of the transfer. As a result, when charging the blast furnace, the charging amount becomes uneven in a specific time zone.

特許文献2には、ホッパーから排出される混合原料中の各原料の重量混合度(鉱石と小塊コークスの混合比率)を計測する方法が開示されている。すなわち、この方法では、炉頂ホッパーに設けたロードセルの出力値に基づいて混合原料の総重量を計測し、さらに炉頂ホッパーの排出口に取り付けたコイルセンサーの出力値に基づいて混合原料中の焼結鉱とコークスの各々の重量値を計測して、原料の混合度を推定している。 Patent Document 2 discloses a method of measuring the weight mixing degree (mixing ratio of ore and small coke) of each raw material in the mixed raw material discharged from the hopper. That is, in this method, the total weight of the mixed raw material is measured based on the output value of the load cell provided in the furnace top hopper, and further, based on the output value of the coil sensor attached to the discharge port of the furnace top hopper, The weight of each of the sinter and coke is measured to estimate the mixing degree of the raw materials.

特許第2808343号公報Japanese Patent No. 2808343 特開2007−204791号公報JP, 2007-204791, A

しかしながら、特許文献2に開示された方法を用いた場合、原料の混合度を推定するにあたり、ロードセルとコイルセンサーの2つの計測手段が必要となる。このため、設備コストやメンテナンスコストがかかり、さらに混合度の推定が煩雑になる。 However, when the method disclosed in Patent Document 2 is used, two measuring means, a load cell and a coil sensor, are required to estimate the mixing degree of the raw materials. Therefore, equipment costs and maintenance costs are required, and the estimation of the degree of mixing becomes complicated.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、高炉に複数種の原料を混合して装入する際において、混合原料の混合比率を簡易に推定する方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a method for easily estimating a mixing ratio of mixed raw materials when a plurality of types of raw materials are mixed and charged into a blast furnace. ..

本発明者は、前記の目的を達成するため、ホッパーからの種々の混合粒状体の排出挙動を調査したところ、高炉法(原料装入方法)で採用される原料、その原料の混合比率(配合率)の範囲においては、ホッパーから排出される混合原料の体積流量速度は、鉱石に混合される混合物の種類、その混合比率によらず概ね一定と見做せることを知見した。 In order to achieve the above-mentioned object, the present inventor investigated the discharge behavior of various mixed granules from the hopper, and found that the raw materials adopted in the blast furnace method (raw material charging method) and the mixing ratio of the raw materials (blending ratio) In the range of (rate), it was found that the volumetric flow rate of the mixed raw material discharged from the hopper can be considered to be almost constant regardless of the type of the mixture mixed with the ore and the mixing ratio thereof.

本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、高炉に複数種の原料を混合して装入する際において、混合原料の混合比率を推定する方法であって、前記混合原料は、母相原料と一種の添加原料からなり、ホッパーから排出される前記混合原料の体積流量速度を決定する第1の工程と、前記ホッパーから前記混合原料を連続的に排出する際、当該ホッパーの重量を測定する第2の工程と、前記第2の工程で測定された前記ホッパーの重量に基づいて、所定時刻における前記混合原料の質量流量速度を求める第3の工程と、前記第1の工程で決定した前記混合原料の体積流量速度を一定とし、前記第3の工程で求めた前記混合原料の質量流量速度に基づいて、前記添加原料の混合比率を推定する第4の工程と、を有し、前記第4の工程は、所定時刻tにおける前記母相原料と前記添加原料の質量流量速度W A,t 、W B,t をそれぞれ下記式(1)、(2)により算出し、前記添加原料の混合比率M を下記式(3)で推定する工程であることを特徴としている。
A,t =(ρ ρ V−ρ )/(ρ −ρ ) ・・・・(1)
B,t =W −W A,t ・・・・(2)
=W B,t /W ・・・・(3)
但し、W A,t :所定時刻tにおける母相原料の質量流量速度、W B,t :所定時刻tにおける添加原料の質量流量速度、W :所定時刻tにおける混合原料の質量流量速度、ρ :母相原料の嵩密度、ρ :添加原料の嵩密度、V:混合原料の体積流量速度、M :混合比率
別の観点による本発明は、高炉に複数種の原料を混合して装入する際において、混合原料の混合比率を推定する方法であって、前記混合原料は、母相原料と複数種の添加原料からなり、ホッパーから排出される前記混合原料の体積流量速度を決定する第1の工程と、前記ホッパーから前記混合原料を連続的に排出する際、当該ホッパーの重量を測定する第2の工程と、前記第2の工程で測定された前記ホッパーの重量に基づいて、所定時刻における前記混合原料の質量流量速度を求める第3の工程と、前記第1の工程で決定した前記混合原料の体積流量速度を一定とし、前記第3の工程で求めた前記混合原料の質量流量速度に基づいて、前記添加原料の混合比率を推定する第4の工程と、を有し、前記第4の工程は、前記複数種の添加原料のうち、前記母相原料の嵩密度から最も離れた嵩密度を有する一の添加原料の質量流量速度W B,t を下記式(2)により算出すると共に、前記母相原料と、前記複数種の添加原料のうち前記一の添加原料以外の他の添加原料と、を混合した状態の原料の質量流量速度W A,t を下記式(1)により算出する第5の工程と、前記一の添加原料の混合比率M を下記式(3)で推定する第6の工程を有することを特徴としている。
A,t =(ρ ρ V−ρ )/(ρ −ρ ) ・・・・(1)
B,t =W −W A,t ・・・・(2)
=W B,t /W ・・・・(3)
但し、W A,t :所定時刻tにおける母相原料と他の添加原料とを混合した状態の原料の質量流量速度、W B,t :所定時刻tにおける一の添加原料の質量流量速度、W :所定時刻tにおける混合原料の質量流量速度、ρ :母相原料と他の添加原料とを混合した状態の原料の嵩密度、ρ :一の添加原料の嵩密度、V:混合原料の体積流量速度、M :混合比率
前記別の観点による本発明において、前記第4の工程は、前記他の添加原料のうち、前記母相原料の嵩密度から離れた嵩密度を有する順に、前記他の添加原料の質量流量速度を算出する第7の工程をさらに有し、前記第6の工程において前記他の添加原料の混合比率を推定してもよい。
The present invention has been made on the basis of such findings, and is a method of estimating a mixing ratio of a mixed raw material when mixing and charging a plurality of raw materials into a blast furnace, wherein the mixed raw material is a mother material. The first step of determining the volumetric flow rate of the mixed raw material discharged from the hopper, which comprises a phase raw material and a kind of additive raw material, and the weight of the hopper when continuously discharging the mixed raw material from the hopper. Determined in the second step of measuring, the third step of obtaining the mass flow rate of the mixed raw material at a predetermined time based on the weight of the hopper measured in the second step, and the first step the volumetric flow rate of the mixed raw material is constant with, based on the mass flow rate of the mixed raw material obtained in the third step, prior to chromatic Ki添 a fourth step of estimating the mixing ratio of the pressurized material, the Then, in the fourth step, the mass flow rates W A,t and W B,t of the mother phase raw material and the additive raw material at a predetermined time t are calculated by the following formulas (1) and (2), respectively, It is characterized in that it is a step of estimating the mixing ratio M t of the added raw material by the following formula (3) .
W A,t =(ρ A ρ B V−ρ A W t )/(ρ B −ρ A )... (1)
W B, t = W t -W A, t ···· (2)
M t =W B,t /W t ··· (3)
Where W A,t is the mass flow rate of the mother phase raw material at the predetermined time t, WB ,t is the mass flow rate of the added raw material at the predetermined time t , W t is the mass flow rate of the mixed raw material at the predetermined time t, ρ A : bulk density of mother phase raw material, ρ B : bulk density of additive raw material, V: volumetric flow rate of mixed raw material, M t : mixing ratio
The present invention according to another aspect is a method of estimating a mixing ratio of a mixed raw material when a plurality of raw materials are mixed and charged into a blast furnace, and the mixed raw material is a mother phase raw material and a plurality of types of additions. A first step of determining a volumetric flow rate of the mixed raw material made of raw materials and discharged from the hopper, and a second step of measuring the weight of the hopper when continuously discharging the mixed raw material from the hopper. And a third step of obtaining the mass flow rate of the mixed raw material at a predetermined time based on the weight of the hopper measured in the second step, and the volume of the mixed raw material determined in the first step. A fourth step of estimating the mixing ratio of the additive raw material based on the mass flow rate of the mixed raw material obtained in the third step with the flow rate kept constant; Among the plurality of types of additive raw materials, the mass flow rate W B,t of one additive raw material having a bulk density farthest from the bulk density of the mother phase raw material is calculated by the following formula (2), and A fifth step of calculating a mass flow rate W A,t of a raw material in a state in which a phase raw material and an additive raw material other than the one additive raw material among the plurality of types of additive raw materials are mixed by the following formula (1): And the sixth step of estimating the mixing ratio M t of the one additive raw material by the following equation (3).
W A,t =(ρ A ρ B V−ρ A W t )/(ρ B −ρ A )... (1)
W B, t = W t -W A, t ···· (2)
M t =W B,t /W t ··· (3)
Where W A,t is the mass flow rate of the raw material in a state in which the mother phase raw material and the other additive raw material are mixed at a predetermined time t , WB ,t is the mass flow rate of one additive raw material at the predetermined time t, W t : mass flow rate of the mixed raw material at a predetermined time t, ρ A : bulk density of the raw material in a state where the mother phase raw material and another additive raw material are mixed, ρ B : bulk density of one additive raw material, V: mixed raw material Volumetric flow rate, M t : mixing ratio
In the present invention according to the another aspect, in the fourth step, among the other additive raw materials, the mass flow rate of the other additive raw materials is set in order of having a bulk density separated from the bulk density of the mother phase raw material. You may further have the 7th process of calculating and may estimate the mixing ratio of the said other additive raw material in the said 6th process.

前記母相原料は焼結鉱、あるいは、鉱石であってもよい。 The mother phase raw material may be sinter or ore.

また、前記第2の工程における前記ホッパーの重量の測定は、当該ホッパーに設けられたロードセルを用いて行われてもよい。 The weight of the hopper in the second step may be measured using a load cell provided in the hopper.

本発明によれば、第1の工程〜第4の工程を行うことによって、混合原料の混合比率(添加原料の混合比率)を適切に推定することができる。しかも、この混合比率の推定にあたり、実際に測定が必要となるものはホッパーの重量のみであり、従来のように2つの重量測定手段、特にコイルセンサーは不要となる。したがって、混合比率の推定を簡易に行うことができる。 According to the present invention, by performing the first step to the fourth step, it is possible to appropriately estimate the mixing ratio of the mixed raw material (mixing ratio of the added raw material). Moreover, in estimating the mixing ratio, the only thing that actually needs to be measured is the weight of the hopper, and the two weight measuring means, particularly the coil sensor, are not required as in the conventional case. Therefore, the mixture ratio can be easily estimated.

本実施の形態で用いられる原料装入装置の構成の概略を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the outline of a structure of the raw material charging apparatus used by this Embodiment. ホッパーから排出される原料の挙動のシミュレーション結果を示し、(a)は混合原料の体積流量速度の経時変化を示し、(b)は焼結鉱の質量流量速度の経時変化を示し、(c)は小塊コークスの質量流量速度の経時変化を示している。The simulation result of the behavior of the raw material discharged from the hopper is shown, (a) shows the change over time of the volumetric flow rate of the mixed raw material, (b) shows the change over time of the mass flow rate of the sinter, (c). Shows the change over time in the mass flow rate of small coke. 第1の実施の形態にかかる高炉の原料混合比率推定方法の工程の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of a process of the raw material mixing ratio estimation method of the blast furnace concerning 1st Embodiment. 第2の実施の形態にかかる高炉の原料混合比率推定方法の工程の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of a process of the raw material mixing ratio estimation method of the blast furnace concerning 2nd Embodiment. 実施例1について実施例における混合原料の質量流量速度の経時変化を示す。About Example 1, the time-dependent change of the mass flow rate of the mixed raw material in an Example is shown. 実施例1について実施例における小塊コークスの質量流量速度の経時変化を示す。About Example 1, the time-dependent change of the mass flow rate of the small coke in an Example is shown. 実施例1について比較例における小塊コークスの質量流量速度の経時変化を示す。About Example 1, the time-dependent change of the mass flow rate of the small coke in a comparative example is shown. 実施例2において小塊コークスの混合比率の実績値及び推定値の経時変化を示す。In Example 2, the change over time of the actual value and estimated value of the mixing ratio of small coke is shown. 実施例2において硅石の混合比率の実績値及び推定値の経時変化を示す。In Example 2, the time-dependent change of the actual value and estimated value of the silica mixing ratio is shown.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this specification and the drawings, components having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.

<1.原料装入装置>
先ず、本実施の形態で用いられる原料装入装置について説明する。図1は、ベルレス式の原料装入装置の構成の概略を模式的に示す説明図である。以下、並列ホッパー方式の原料装入装置で説明するが、本発明は垂直型など、その他の原料装入装置へ適用できる。
<1. Raw material charging device>
First, the raw material charging device used in the present embodiment will be described. FIG. 1 is an explanatory view schematically showing the outline of the configuration of a bellless-type raw material charging device. Hereinafter, the raw material charging device of the parallel hopper type will be described, but the present invention can be applied to other raw material charging devices such as a vertical type.

原料装入装置10は、並列ホッパー方式の原料装入装置であり、高炉20に原料を装入する。原料装入装置10は、複数、例えば2つの炉頂ホッパー11a、11b、集合シュート12、垂直シュート13、及び旋回シュート14を有している。炉頂ホッパー11a、11b、集合シュート12、垂直シュート13、旋回シュート14は、上方から下方に向けてこの順で配置されている。 The raw material charging device 10 is a parallel hopper type raw material charging device and charges the raw material into the blast furnace 20. The raw material charging device 10 has a plurality of, for example, two furnace top hoppers 11a and 11b, a collecting chute 12, a vertical chute 13, and a swirling chute 14. The furnace top hoppers 11a and 11b, the collecting chute 12, the vertical chute 13, and the turning chute 14 are arranged in this order from the upper side to the lower side.

炉頂ホッパー11a、11bは、並列に対向配置され、且つ各炉頂ホッパー11a、11bの排出口が垂直シュート13の中心軸から偏心して配置されている。各炉頂ホッパー11a、11bの排出口には、原料の流量を調整する流量調整ゲート15a、15bが設けられている。炉頂ホッパー11a、11bには、当該炉頂ホッパー11の重量を測定するロードセル16a、16bが設けられている。なお、炉頂ホッパー11の重量を測定する荷重測定器は、ロードセル16に限定されず、他の荷重測定器を任意に用いることができる。各炉頂ホッパー11a、11bには、装入1回分の原料Rが一時的に保管される。一方の炉頂ホッパー11a内の原料Rを炉内に装入する間に、もう一方の炉頂ホッパー11bに原料Rを受け入れる。これを交互に繰り返すことで、原料Rの受け入れ、装入にかかる時間を短縮している。 The furnace top hoppers 11a and 11b are arranged in parallel and opposite to each other, and the discharge ports of the furnace top hoppers 11a and 11b are arranged eccentrically from the central axis of the vertical chute 13. Flow rate adjusting gates 15a and 15b for adjusting the flow rate of the raw material are provided at the discharge ports of the respective furnace top hoppers 11a and 11b. Load cells 16a, 16b for measuring the weight of the furnace top hopper 11 are provided in the furnace top hoppers 11a, 11b. The load measuring device that measures the weight of the furnace top hopper 11 is not limited to the load cell 16, and any other load measuring device can be used. Raw material R for one charging is temporarily stored in each of the furnace top hoppers 11a and 11b. While the raw material R in one furnace top hopper 11a is charged into the furnace, the raw material R is received in the other furnace top hopper 11b. By repeating this alternately, the time required for receiving and charging the raw material R is shortened.

なお、炉頂ホッパー11aの原料Rは、例えば高炉20内で鉱石層を形成するための混合材料である。本実施の形態では混合材料として、母相材料である鉱石と、当該母相材料に添加される添加材料である小塊コークスとが混合された材料を用いる例について説明する。また、炉頂ホッパー11bの原料Rは、例えば高炉20内でコークス層を形成するためのコークスである。 The raw material R of the furnace top hopper 11a is, for example, a mixed material for forming an ore layer in the blast furnace 20. In this embodiment, an example will be described in which a material obtained by mixing an ore, which is a matrix material, and a small coke, which is an additive material added to the matrix material, is used as the mixed material. The raw material R of the furnace top hopper 11b is, for example, coke for forming a coke layer in the blast furnace 20.

集合シュート12は、炉頂ホッパー11a、11bから排出された原料Rを集めて垂直シュート13に流す。 The collecting chute 12 collects the raw material R discharged from the furnace top hoppers 11 a and 11 b and flows it to the vertical chute 13.

垂直シュート13は略円筒形状を有し、集合シュート12の下面に接続されて、当該集合シュート12から排出された原料Rを旋回シュート14に流す。 The vertical chute 13 has a substantially cylindrical shape, is connected to the lower surface of the collecting chute 12, and causes the raw material R discharged from the collecting chute 12 to flow to the swirling chute 14.

旋回シュート14は、垂直シュート13から排出された原料Rを受け、その先端から高炉20内に原料Rを装入する。旋回シュート14は、図示しない駆動機構によって、垂直シュート13を中心に高炉20の円周方向に回転自在に構成されている。また旋回シュート14は、垂直シュート13を中心に上下方向に傾動(回動)自在に構成されており、旋回シュート14の回転半径を任意に変更できる。 The swirling chute 14 receives the raw material R discharged from the vertical chute 13 and loads the raw material R into the blast furnace 20 from its tip. The turning chute 14 is configured to be rotatable in the circumferential direction of the blast furnace 20 about the vertical chute 13 by a drive mechanism (not shown). Further, the turning chute 14 is configured to be tiltable (rotatable) in the vertical direction about the vertical chute 13, and the turning radius of the turning chute 14 can be arbitrarily changed.

そして、原料装入装置10では、炉頂ホッパー11a、11b内の原料Rが、流量調整ゲート15a、15bで流量調整されて、集合シュート12に排出される。原料Rは、集合シュート12、垂直シュート13を経て旋回シュート14上に落下し、当該旋回シュート14の先端から高炉20内に装入される。 Then, in the raw material charging device 10, the raw material R in the furnace top hoppers 11a and 11b is subjected to flow rate adjustment by the flow rate adjusting gates 15a and 15b, and is discharged to the collecting chute 12. The raw material R falls on the swirling chute 14 through the collecting chute 12 and the vertical chute 13, and is charged into the blast furnace 20 from the tip of the swirling chute 14.

なお、以下の説明においては、上述した炉頂ホッパー11を単にホッパーという場合がある。 In the following description, the furnace top hopper 11 described above may be simply referred to as a hopper.

<2.ホッパーからの混合原料の挙動>
本発明にかかる高炉の原料混合比率推定方法は、ホッパーから排出される混合原料の体積流量速度を一定と見做すことができるという新たな知見に基づくものである。かかる知見を得るにあたり、本発明者は以下のシミュレーションを行い、ホッパーからの原料の挙動を調査した。
<2. Behavior of mixed raw materials from hopper>
The raw material mixing ratio estimation method of the blast furnace according to the present invention is based on the new finding that the volumetric flow rate of the mixed raw materials discharged from the hopper can be regarded as constant. In order to obtain such knowledge, the present inventor conducted the following simulation to investigate the behavior of the raw material from the hopper.

シミュレーションは、密度が異なる2種類の原料、すなわち焼結鉱と小塊コークスをホッパー内で混合し、さらにこの混合原料をホッパーから排出するという条件において、離散要素法(DEM:Discrete Element Method)を用いて行った。また、このシミュレーションの計算条件として、焼結鉱の平均粒子径を25mm、焼結鉱の重量を28tonとし、小塊コークスの平均粒子径を35mm、小塊コークスの重量を1.8tonとした。 The simulation was carried out by using the discrete element method (DEM) under the condition that two kinds of raw materials having different densities, that is, sinter and small coke were mixed in the hopper, and the mixed raw material was discharged from the hopper. It was done using. As the calculation conditions of this simulation, the average particle diameter of the sinter ore was 25 mm, the weight of the sinter was 28 ton, the average particle diameter of the small lump coke was 35 mm, and the weight of the small lump coke was 1.8 ton.

シミュレーション結果を図2に示す。図2(a)は、ホッパーから排出される混合原料の体積流量速度の経時変化を示し、図2(b)は、ホッパーから排出される焼結鉱の質量流量速度の経時変化を示し、図2(c)は、ホッパーから排出される小塊コークスの質量流量速度の経時変化を示している。図2(a)〜(c)において横軸は経過時間を示し、ホッパーからの原料排出開始時間を“0”とし、原料排出完了時間を“1”として無次元化している。 The simulation result is shown in FIG. FIG. 2(a) shows a change over time in the volumetric flow rate of the mixed raw material discharged from the hopper, and FIG. 2(b) shows a change over time in the mass flow rate of the sintered ore discharged from the hopper. 2(c) shows the change over time in the mass flow rate of the small coke discharged from the hopper. 2A to 2C, the horizontal axis represents the elapsed time, and the raw material discharge start time from the hopper is set to "0" and the raw material discharge completion time is set to "1" to make it dimensionless.

図2を参照すると、混合原料の体積流量速度は時間が経過してもほぼ一定であることが確認でき、新たな知見を得るに至った。 With reference to FIG. 2, it was confirmed that the volumetric flow rate of the mixed raw material was substantially constant over time, and new knowledge was obtained.

なお、三輪茂雄著「粉体流体工学(1972年)」のP.212−213には、下記式(4)で定義される粉体(以下、混合原料に置き換えて説明する)の質量流量速度Wが一定であることが記載されている。 In addition, P. of "Powder Fluid Engineering (1972)" by Shigeo Miwa. 212-213, it is described that the mass flow rate W of the powder defined by the following formula (4) (hereinafter, it is replaced with the mixed raw material for description) is constant.

但し、W:混合原料の質量流量速度、ρ:混合原料の嵩密度、D:混合原料の粒子径、f:摩擦係数、φ:ホッパーの開き角度、D:ホッパーの排出口の径 However, W: mass flow rate of mixed raw material, ρ: bulk density of mixed raw material, D p : particle diameter of mixed raw material, f: friction coefficient, φ: opening angle of hopper, D 0 : diameter of discharge port of hopper

ここで、混合原料の体積流量速度Vは、下記式(5)で表される。そうすると、上述した混合原料の体積流量速度Vが一定であるという新たな知見は、換言すれば、混合原料の嵩密度ρが一定であるともいえる。すなわち、ホッパー内で複数種の原料が流動していても、ホッパーから排出される際の混合原料の嵩密度ρは一定と見做すことができる。
V=W/ρ ・・・・(5)
但し、V:混合原料の体積流量速度、W:混合原料の質量流量速度、ρ:混合原料の嵩密度
Here, the volumetric flow rate V of the mixed raw material is represented by the following equation (5). Then, the above-mentioned new finding that the volumetric flow velocity V of the mixed raw material is constant can be said in other words that the bulk density ρ of the mixed raw material is constant. That is, even if a plurality of types of raw materials flow in the hopper, the bulk density ρ of the mixed raw material when discharged from the hopper can be regarded as constant.
V=W/ρ (5)
However, V: volumetric flow rate of the mixed raw material, W: mass flow rate of the mixed raw material, ρ: bulk density of the mixed raw material

一方、従来、原料の質量流量速度Wは一定であると考えられていたが、例えば本発明のように複数種の原料を混合する場合、その混合原料の嵩密度ρが一定として扱えることは全く想定されていなかった。したがって、混合原料の体積流量速度Vが一定であることは従来にはない、極めて新しい知見なのである。 On the other hand, it has been conventionally considered that the mass flow rate W of the raw materials is constant, but when a plurality of types of raw materials are mixed as in the present invention, for example, the bulk density ρ of the mixed raw materials can be treated as constant. It was not supposed. Therefore, the volume flow rate V of the mixed raw material is not constant, which is an extremely new finding.

翻ってみても、上記式(4)は単一原料を想定した式であり、複数種の原料が混合された混合原料を想定していなかった。かかる観点からも、混合原料の体積流量速度Vが一定であるという知見は新しいものであると言える。 Looking back, the above formula (4) is a formula assuming a single raw material, and a mixed raw material in which a plurality of types of raw materials are mixed was not assumed. From this point of view, it can be said that the finding that the volumetric flow rate V of the mixed raw material is constant is new.

<3.第1の実施の形態にかかる高炉の原料混合比率推定方法>
次に、上述した知見に基づいてなされた、第1の実施の形態にかかる高炉の原料混合比率推定方法について説明する。図3は、かかる高炉の原料混合比率推定方法の工程の例を示すフローチャートである。
<3. Method for Estimating Raw Material Mixing Ratio of Blast Furnace According to First Embodiment>
Next, a method for estimating the raw material mixture ratio of the blast furnace according to the first embodiment, which is made based on the above-described knowledge, will be described. FIG. 3 is a flowchart showing an example of the steps of the method for estimating the raw material mixture ratio of the blast furnace.

(ステップS1)
先ず、ホッパーから排出される混合原料の体積流量速度を決定する。この混合原料の体積流量速度は種々の方法で決定でき、例えば実測値を用いて決定してもよいし、理論式を用いて決定してもよいし、混合原料の排出時間を用いて推定してもよい。
(Step S1)
First, the volumetric flow rate of the mixed raw material discharged from the hopper is determined. The volumetric flow rate of the mixed raw material can be determined by various methods, for example, it may be determined using an actual measurement value, a theoretical formula, or estimated using the discharge time of the mixed raw material. May be.

理論式を用いる場合、例えば下記式(6)を用いて混合原料の体積流量速度Vを決定する。この式(6)は、上述したように式(4)において混合原料の嵩密度ρを一定と見做せるため、当該式(4)を嵩密度ρで除することにより導出される。なお、混合原料の粒子径Dは、当該バッチの混合原料をホッパーに投入する前にサンプリングし、その粒度を篩で測定することにより決定できる。摩擦係数fは、混合原料の安息角を測定することで推定できる。 When the theoretical formula is used, the volume flow rate V of the mixed raw material is determined using, for example, the following formula (6). This expression (6) is derived by dividing the expression (4) by the bulk density ρ, because the bulk density ρ of the mixed raw material can be regarded as constant in the expression (4) as described above. The particle diameter D p of the mixed raw material can be determined by sampling the mixed raw material of the batch before introducing it into the hopper and measuring the particle size with a sieve. The friction coefficient f can be estimated by measuring the angle of repose of the mixed raw material.

但し、W:混合原料の質量流量速度、ρ:混合原料の嵩密度、D:混合原料の粒子径、f:摩擦係数、φ:ホッパーの開き角度、D:ホッパーの排出口の径 However, W: mass flow rate of mixed raw material, ρ: bulk density of mixed raw material, D p : particle diameter of mixed raw material, f: friction coefficient, φ: opening angle of hopper, D 0 : diameter of discharge port of hopper

また、混合原料の排出時間を用いる場合、例えば式(7)を用いて混合原料の体積流量速度Vを決定する。具体的には、ホッパーに投入した混合原料の重量Qと全量排出に要した時間θを求め、式(7)から混合原料の体積流量速度Vを決定する。なお、排出時間θはゲート開度が同一条件であれば、当該バッチの排出時間に代えて、前バッチにおける混合原料の排出時間を用いてもよい。
V=Q/ρθ ・・・・(7)
When the discharge time of the mixed raw material is used, the volume flow rate V of the mixed raw material is determined by using, for example, formula (7). Specifically, the weight Q of the mixed raw material charged into the hopper and the time θ required for discharging the total amount are obtained, and the volume flow rate V of the mixed raw material is determined from the equation (7). Note that the discharge time θ may be the discharge time of the mixed raw material in the previous batch, instead of the discharge time of the batch, as long as the gate opening degree is the same.
V=Q/ρθ (7)

(ステップS2)
次に、ホッパーに設けられたロードセルにより、内容物である混合原料を含むホッパーの重量Qを連続的に測定する。
(Step S2)
Next, the load cell provided in the hopper continuously measures the weight Q h of the hopper containing the mixed raw material as the content.

(ステップS3)
次に、ステップS2で測定されたホッパーの重量Qに基づいて、所定時刻tにおけるホッパーの重量Qの変化量dQ/dtを求める。このdQ/dtを、所定時刻tにおける混合原料の質量流量速度Wとする。
(Step S3)
Then, based on the weight Q h hopper measured in step S2, obtaining a change amount dQ h / dt of the weight Q h hopper at a given time t. This dQ h /dt is the mass flow rate W t of the mixed raw material at the predetermined time t.

(ステップS4)
このとき、下記(8)、(9)の関係式が成立する。式中の添え字A、Bは粒子銘柄であり、Aは母相原料である鉱石を示し、Bは添加原料である小塊コークスを示している。
=WA,t+WB,t ・・・・(8)
V=WA,t/ρ+WB,t/ρ ・・・・(9)
但し、W:所定時刻tにおける混合原料の質量流量速度、WA,t:所定時刻tにおける鉱石の質量流量速度、WB,t:所定時刻tにおける小塊コークスの質量流量速度、V:混合原料の体積流量速度、ρ:鉱石の嵩密度、ρ:小塊コークスの嵩密度
(Step S4)
At this time, the following relational expressions (8) and (9) are established. The subscripts A and B in the formula are particle brands, A indicates ore which is a raw material for the mother phase, and B indicates small coke which is a raw material for addition.
Wt =WA ,t +WB ,t ...(8)
V=W A,tA +W B,tB ... (9)
However, W t : mass flow rate of the mixed raw material at a predetermined time t, W A,t : mass flow rate of ore at a predetermined time t, WB ,t : mass flow rate of small coke at a predetermined time t, V: Volumetric flow rate of mixed raw material, ρ A : bulk density of ore, ρ B : bulk density of small coke

上記式(8)、(9)を解くことにより、下記式(1)、(2)が求まる。そして、ステップS1で決定した混合原料の体積流量速度Vを一定とし、ステップS3で算出した混合原料の質量流量速度Wに基づいて、鉱石の質量流量速度WA,tと小塊コークスの質量流量速度WB,tを算出する。
A,t=(ρρV−ρ)/(ρ−ρ) ・・・・(1)
B,t=W−WA,t ・・・・(2)
The following equations (1) and (2) are obtained by solving the above equations (8) and (9). Then, the volumetric flow rate V of the mixed raw material determined in step S1 is made constant, and the mass flow rate W A,t of the ore and the mass of the small coke are calculated based on the mass flow rate W t of the mixed raw material calculated in step S3. The flow rate W B,t is calculated.
W A,t =(ρ A ρ B V−ρ A W t )/(ρ B −ρ A )... (1)
W B, t = W t -W A, t ···· (2)

(ステップS5)
次に、ステップS3で算出した混合原料の質量流量速度Wと、ステップS4で算出した小塊コークスの質量流量速度WB,tとに基づき、下記式(3)を用いて、混合原料における添加原料の混合比率Mを推定する。
=WB,t/W ・・・・(3)
(Step S5)
Next, based on the mass flow rate W t of the mixed raw material calculated in step S3 and the mass flow rate W B,t of the small coke calculated in step S4, the following equation (3) is used to calculate the mixed raw material The mixing ratio M t of the added raw material is estimated.
M t =W B,t /W t ··· (3)

以上の実施の形態によれば、ステップS1〜S5を行うことによって、混合原料における小塊コークスの混合比率を適切に推定することができる。しかも、この混合比率の推定にあたり、実際に測定が必要となるものはロードセルによるホッパーの重量のみであり、従来のように2つの重量測定手段、特にコイルセンサーは不要となる。したがって、混合比率の推定を簡易に行うことができる。 According to the above embodiment, by performing steps S1 to S5, it is possible to appropriately estimate the mixing ratio of the small coke in the mixed raw material. Moreover, in estimating the mixing ratio, the only thing that actually needs to be measured is the weight of the hopper by the load cell, and the two weight measuring means, particularly the coil sensor, are not required as in the conventional case. Therefore, the mixture ratio can be easily estimated.

そして、このように適切に推定された混合比率は、高炉の原料装入工程において、次のように活用することができる。 Then, the mixing ratio thus properly estimated can be utilized as follows in the raw material charging process of the blast furnace.

例えば原料装入装置には、炉頂ホッパーへ混合原料を投入する際、その混合原料の偏析を調整する偏析調整装置が設けられる。そこで、本発明の方法で推定される混合比率の経時的変化が均一になるように、偏析調整装置を制御することができる。 For example, the raw material charging device is provided with a segregation adjusting device that adjusts the segregation of the mixed raw material when the mixed raw material is charged into the furnace top hopper. Therefore, the segregation adjusting device can be controlled so that the change with time of the mixing ratio estimated by the method of the present invention becomes uniform.

また、例えば本発明の方法で推定される混合比率に基づいて、混合原料を高炉内に装入する際に、旋回シュートの角度を適宜制御する。そうすると、高炉内において、炉半径方向で小塊コークスの消耗が大きい位置に、小塊コークスの混合比率が高い混合原料を装入することができる。 In addition, for example, when the mixed raw material is charged into the blast furnace, the angle of the swirling chute is appropriately controlled based on the mixing ratio estimated by the method of the present invention. Then, in the blast furnace, a mixed raw material having a high mixing ratio of small coke can be charged at a position where the small coke is consumed in the radial direction of the furnace.

なお、以上の実施の形態では、母相原料が鉱石であり、添加原料が小塊コークスである場合について説明したが、母相原料と添加原料はこれに限定されない。本実施の形態は、母相原料として、種々の比率で構成される焼結鉱、塊鉱石、ペレットの混合物に適用できる。また本実施の形態は、添加原料として、フェロコークス、含炭塊成鉱、還元鉄粉、スクラップ成鉱等の高炉用原料や、石灰石、蛇紋岩、橄欖岩、硅石等の副原料を用いた場合にも適用することができる。すなわち、添加原料の粒子が、母相原料の粒子と密度差があれば、本実施の形態を適用して添加原料の混合比率を推定することができる。 In the above embodiment, the case where the mother phase raw material is ore and the additive raw material is small coke has been described, but the mother phase raw material and the additive raw material are not limited thereto. The present embodiment can be applied to a mixture of sinter, lump ore, and pellets having various ratios as a mother phase raw material. Further, in the present embodiment, as additive raw materials, ferrocoke, coal-bearing agglomerated ore, reduced iron powder, scrap ore and other blast furnace materials, and auxiliary materials such as limestone, serpentine, apatite, and silica are used. It can also be applied in cases. That is, if the particles of the additive raw material have a density difference from the particles of the mother phase raw material, the present embodiment can be applied to estimate the mixing ratio of the additive raw material.

<4.第2の実施の形態にかかる原料混合比率推定方法>
次に、第2の実施の形態にかかる2種類以上の添加原料がある場合の原料混合比率推定方法について説明する。図4は、かかる高炉の原料混合比率推定方法の工程の例を示すフローチャートである。本実施の形態では、母相原料A(鉱石)、添加原料B(小塊コークス)、添加原料C(硅石)とし、各原料A、B、Cの嵩密度はρ>ρ>ρとする。なお、添加原料Cは硅石でなくてもよい。
<4. Raw Material Mixing Ratio Estimation Method According to Second Embodiment>
Next, a method of estimating a raw material mixture ratio when there are two or more types of additive raw materials according to the second embodiment will be described. FIG. 4 is a flowchart showing an example of the steps of the method for estimating the raw material mixture ratio of the blast furnace. In the present embodiment, the mother phase raw material A (ore), additive raw material B (small lump coke), and additive raw material C (silica) are used, and the bulk density of each raw material A, B, C is ρ ACB And The additive raw material C does not have to be silica.

(ステップS1〜S3)
第2の実施の形態におけるステップS1〜S3は、それぞれ上述した第1の実施の形態におけるステップS1〜S3と同様であるので、説明を省略する。
(Steps S1 to S3)
Steps S1 to S3 in the second embodiment are the same as steps S1 to S3 in the above-described first embodiment, respectively, and therefore description thereof will be omitted.

(ステップS4’)
母相原料Aと嵩密度が近い添加原料Cを混合した状態を、1つの混合粒子と考え、上記式(8)、(9)を下記式(8’)、(9’)とする。
=WAC,t+WB,t ・・・・(8’)
V=WAC,t/ρAC+WB,t/ρ ・・・・(9’)
但し、WAC,t:所定時刻tにおける鉱石と硅石を混合した状態の質量流量速度、ρAC:鉱石と硅石を混合した状態の嵩密度
(Step S4')
A state in which the mother phase raw material A and the additive raw material C having a close bulk density are mixed is considered as one mixed particle, and the above formulas (8) and (9) are represented by the following formulas (8′) and (9′).
W t =W AC,t +W B,t ... (8')
V=W AC,tAC +W B,tB ... (9')
Where W AC,t : mass flow rate in a state where ore and silica are mixed at a predetermined time t, ρ AC : bulk density in a state where ore and silica are mixed

上記式(8’)、(9’)を解くことにより、下記式(1’)、(2’)が求まる。そして、ステップS1で決定した混合原料の体積流量速度Vを一定とし、ステップS3で算出した混合原料の質量流量速度Wに基づいて、鉱石及び硅石の質量流量速度WAC,tと小塊コークスの質量流量速度WB,tを算出する。
AC,t=(ρACρV−ρAC)/(ρ−ρAC) ・・・・(1’)
B,t=W−WAC,t ・・・・(2’)
By solving the above equations (8′) and (9′), the following equations (1′) and (2′) are obtained. Then, the volumetric flow rate V of the mixed raw material determined in step S1 is set constant, and the mass flow rate W AC,t of the ore and silica and the small coke based on the mass flow rate W t of the mixed raw material calculated in step S3. The mass flow rate W B,t of is calculated.
W AC,t =(ρ AC ρ B V−ρ AC W t )/(ρ B −ρ AC )... (1′)
W B, t = W t -W AC, t ···· (2 ')

(ステップS5’)
次に、ステップS4’で算出した小塊コークスの質量流量速度WB,tを用いて、所定時刻tにおける鉱石及び硅石の体積流量速度VAC,tを、下記式(10)を用いて算出する。
AC,t=V−WB,t/ρ (10)
(Step S5')
Next, using the mass flow velocity W B,t of the small coke calculated in step S4′, the volume flow velocity V AC,t of the ore and silica at a predetermined time t is calculated using the following formula (10). To do.
V AC,t =V−W B,tB (10)

(ステップS6’)
次に、WAC,tから母相原料Aと添加原料Cの質量流量速度をそれぞれ分離し、求める。式(8’)、(9’)は、式(8’’)、(9’’)に変更される。
AC,t=WA,t+WC,t ・・・・(8’’)
AC,t=WA,t/ρ+WC,t/ρ ・・・・(9’’)
但し、WC,t:所定時刻tにおける硅石の質量流量速度
(Step S6')
Next, the mass flow velocities of the mother phase raw material A and the additive raw material C are separated from W AC,t to obtain them. Expressions (8′) and (9′) are changed to expressions (8″) and (9″).
W AC,t =W A,t +W C,t ... (8'')
V AC,t =W A,tA +W C,tC ... (9'')
However, W C,t : Mass flow rate of silica at a predetermined time t

上記式(8’’)、(9’’)を解くことにより、下記式(1’’)、(2’’)が求まり、これらの式から、鉱石の質量流量速度WA,tと硅石の質量流量速度WC,tを求める。
A,t=(ρρAC,t−ρAC,t)/(ρ−ρ) ・・・・(1’’)
C,t=WAC,t−WA,t ・・・・(2’’)
By solving the above equations (8″) and (9″), the following equations (1″) and (2″) are obtained, and from these equations, the mass flow rate W A,t of the ore and the silica stone are obtained. The mass flow rate W C,t of is calculated.
W A,t =(ρ A ρ C VAC ,t −ρ A W AC,t )/(ρ C −ρ A )... (1″)
W C,t =W AC,t −WA ,t ... (2″)

(ステップS7’)
次に、ステップS3で算出した混合原料の質量流量速度Wと、ステップS4’で算出した小塊コークスの質量流量速度WB,tと、ステップS6’で算出した硅石の質量流量速度WC,tに基づき、下記式(3’)、(3’’)を用いて、混合原料における添加原料B、Cの混合比率MB,t、MC,tを推定する。
B,t=WB,t/W ・・・・(3’)
C,t=WC,t/W ・・・・(3’’)
(Step S7')
Next, the mass flow rate W t of the mixed raw material calculated in step S3, the mass flow rate W B,t of the small coke calculated in step S4′, and the mass flow rate W C of silica calculated in step S6′. , t , the mixing ratios M B,t and M C,t of the additive raw materials B and C in the mixed raw material are estimated using the following equations (3′) and (3″).
M B,t =W B,t /W t ... (3')
M C,t =W C,t /W t ... (3'')

以上の実施の形態によれば、ステップS1〜S7’を行うことによって、複数銘柄の混合原料における添加原料の混合比率を適切に推定することができる。 According to the above-described embodiment, by performing steps S1 to S7', it is possible to appropriately estimate the mixing ratio of the additive raw materials in the mixed raw materials of a plurality of brands.

なお、以上の実施の形態では、母相原料Aが鉱石であり、添加原料Bが小塊コークス、添加原料Cが硅石である場合について説明したが、母相原料と添加原料はこれに限定されない。本実施の形態は、母相原料として、種々の比率で構成される焼結鉱、塊鉱石、ペレットの混合物に適用できる。また本実施の形態は、添加原料として、フェロコークス、含炭塊成鉱、還元鉄粉、スクラップ成鉱等の高炉用原料や、石灰石、蛇紋岩、橄欖岩等の副原料を用いた場合にも適用することができる。すなわち、添加原料の粒子が、母相原料の粒子と密度差があれば、本実施の形態を適用して添加原料の混合比率を推定することができ、複数種の添加原料がある場合には、母相原料との密度差が大きいものから順番に質量流量速度を求めていけばよい。 In the above embodiment, the case where the mother phase raw material A is ore, the additional raw material B is small coke, and the additional raw material C is silica is explained, but the mother phase raw material and the additional raw material are not limited to this. .. The present embodiment can be applied to a mixture of sinter, lump ore, and pellets having various ratios as a mother phase raw material. Further, in the present embodiment, as the additive raw material, when ferrocoke, coal-bearing agglomerated ore, reduced iron powder, blast furnace raw material such as scrap ore, and auxiliary raw materials such as limestone, serpentine, and granite are used. Can also be applied. That is, if the particles of the additive raw material have a density difference from the particles of the mother phase raw material, the mixing ratio of the additive raw material can be estimated by applying the present embodiment. Then, the mass flow rate may be obtained in order from the one having the largest density difference from the mother phase raw material.

例えば添加原料がB、C、Dの3種類の場合であって、嵩密度がρ>ρ>ρ>ρの場合、添加原料B、C、Dのうち、母相原料Aと嵩密度が近い添加原料C、Dを混合した状態を1つの混合粒子と考えて、ステップS4’〜S6’を行い、添加原料Bの質量流量速度と、添加原料C、Dを混合した状態の質量流量速度を算出する。その後、添加原料C、Dのうち、母相原料Aと嵩密度が近い添加原料Dを混合した状態を1つの混合粒子と考えて、さらにステップS4’〜S6’を行い、添加原料Cの質量流量速度と添加原料Dの質量流量速度を算出する。そして、ステップS7’において、混合原料における添加原料B、C、Dの混合比率を推定する。 For example, in the case where there are three types of additive raw materials B, C, and D and the bulk density is ρ ADCB , among the additive raw materials B, C, and D, the parent phase raw material A and Considering a state in which the additive raw materials C and D having close bulk densities are mixed as one mixed particle, steps S4′ to S6′ are performed, and the mass flow rate of the additive raw material B and the additive raw materials C and D are mixed. Calculate the mass flow rate. After that, of the additive raw materials C and D, the state in which the mother phase raw material A and the additive raw material D having a close bulk density are mixed is considered as one mixed particle, and steps S4′ to S6′ are further performed to determine the mass of the additive raw material C. The flow rate and the mass flow rate of the added raw material D are calculated. Then, in step S7′, the mixing ratio of the additive raw materials B, C and D in the mixed raw material is estimated.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の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得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。 The preferred embodiment of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such an example. It is obvious to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the idea described in the claims, and naturally, they also belong to the technical scope of the present invention. Understood.

以上の実施の形態では、本発明を炉頂ホッパーに適用した場合について説明したが、他のすべてのホッパー(例えばサージホッパー等)に適用することができる。 In the above embodiments, the case where the present invention is applied to the furnace top hopper has been described, but the present invention can be applied to all other hoppers (for example, surge hopper).

以下、実施例と比較例に基づいて本発明(第1の実施の形態)の効果について説明する。具体的には、上述した式(3)で推定される添加原料の混合比率Mの基となる、式(2)で算出される小塊コークスの質量流量速度WB,tの検証を行う。 Hereinafter, the effects of the present invention (first embodiment) will be described based on examples and comparative examples. Specifically, the mass flow rate W B,t of the small coke calculated by the equation (2), which is the basis of the mixing ratio M t of the additive raw material estimated by the above equation (3), is verified. ..

実施例においては、実炉(高炉)にて、鉱石80tonと小塊コークス1.9tonを搬送し、混合原料排出時の炉頂ホッパーの重量Qをロードセルにより連続的に測定した。そして、所定時刻における炉頂ホッパーの重量変化量dQ/dt、すなわち所定時刻における混合原料の質量流量速度Wを求めた。このように求められた混合原料の質量流量速度Wを図5に示す。 In the examples, 80 tons of ore and 1.9 tons of small coke were conveyed in an actual furnace (blast furnace), and the weight Q h of the top hopper at the time of discharging the mixed raw materials was continuously measured by a load cell. Then, a weight change amount dQ h /dt of the furnace top hopper at a predetermined time, that is, a mass flow rate W t of the mixed raw material at a predetermined time was obtained. The mass flow rate W t of the raw material mixture obtained in this way is shown in FIG.

また実施例において、炉頂ホッパーから排出される混合原料の体積流量速度Vは、上述した式(6)を用いて求めた。式(6)では、混合原料の粒子径Dを18mmとし、摩擦係数fを0.4とし、炉頂ホッパーの開き角度φを45度とし、ホッパーの排出口の径Dを655mmとした。そうすると、混合原料の体積流量速度Vは0.71m/sと求まった。 Further, in the examples, the volumetric flow rate V of the mixed raw material discharged from the furnace top hopper was obtained by using the above-mentioned formula (6). In the formula (6), the particle diameter D p of the mixed raw material is 18 mm, the friction coefficient f is 0.4, the opening angle φ of the furnace top hopper is 45 degrees, and the diameter D 0 of the discharge port of the hopper is 655 mm. .. Then, the volumetric flow rate V of the mixed raw material was found to be 0.71 m 3 /s.

そして、これら混合原料の質量流量速度Wと混合原料の体積流量速度Vに基づき、上述した式(2)を用いて小塊コークスの質量流量速度WB,tを算出した。この際、鉱石の嵩密度ρを1.8ton/mとし、小塊コークスの嵩密度ρを0.5ton/mとした。その結果、小塊コークスの質量流量速度WB,tが図6に示すように求まった。 Then, based on the mass flow rate W t of the mixed raw material and the volume flow rate V of the mixed raw material, the mass flow rate W B,t of the small coke was calculated using the above equation (2). In this case, the bulk density [rho A ore and 1.8ton / m 3, the bulk density [rho B small lump coke was 0.5 ton / m 3. As a result, the mass flow rate W B,t of the small coke was obtained as shown in FIG.

一方、比較例においては、実炉(高炉)の相似形となる1/5縮尺の試験装置を用いて実験を行った。炉頂ホッパーから排出される混合原料を所定のサンプリング装置で回収し、各時間帯の小塊コークスの重量を測定した。その結果、当該小塊コークスの質量流量速度は図7に示すように求まった。 On the other hand, in the comparative example, an experiment was carried out using a 1/5 scale test apparatus that is similar to an actual furnace (blast furnace). The mixed raw material discharged from the furnace top hopper was collected by a predetermined sampling device, and the weight of the small coke in each time zone was measured. As a result, the mass flow rate of the small coke was obtained as shown in FIG.

実施例の図6と比較例の図7を比較すると、小塊コークスの質量流量速度の経時変化の傾向は非常に良い対応関係にある。したがって、本発明で算出される小塊コークスの質量流量速度は、その精度が極めて高いことが分かった。そして、当該小塊コークスの質量流量速度に基づいて推定される添加原料の混合比率も、その精度が極めて高いことが分かった。 Comparing FIG. 6 of the example and FIG. 7 of the comparative example, the tendency of the change over time of the mass flow rate of the small coke is in a very good correspondence. Therefore, it was found that the mass flow rate of the small coke calculated by the present invention has extremely high accuracy. It was also found that the accuracy of the mixing ratio of the additive raw material estimated based on the mass flow rate of the small coke was extremely high.

以下、本発明(第2の実施の形態)の効果について説明する。具体的には、母相原料A(鉱石)に対して、複数種の添加原料B(小塊コークス)、添加原料C(硅石)を混合した時の質量流量速度WB,tとWC,t(混合比率MB,tとMC,t)の検証を、離散要素法(DEM)を用いて行った。本検証においては、焼結鉱の平均粒子径を25mm、焼結鉱の重量を28tonとし、小塊コークスの平均粒子径を35mm、小塊コークスの重量を1.8ton、硅石の平均粒子径を30mm、硅石の重量を3.0tonとした。混合した全粒子をホッパーに装入し、その後、ホッパーから排出し、排出された粒子の銘柄と重量を調査した。 The effects of the present invention (second embodiment) will be described below. Specifically, mass flow rates W B,t and W C, when a plurality of types of additive raw material B (small lump coke) and additive raw material C (silica) are mixed with the mother phase raw material A (ore) Verification of t (mixing ratios M B,t and M C,t ) was performed using the discrete element method (DEM). In this verification, the average particle size of the sinter ore was 25 mm, the weight of the sinter was 28 ton, the average particle size of the small lump coke was 35 mm, the weight of the small lump coke was 1.8 ton, and the average particle size of silica stone was 30 mm, and the weight of silica stone was 3.0 ton. All the mixed particles were loaded into a hopper, then discharged from the hopper, and the brand and weight of the discharged particles were investigated.

小塊コークスと硅石の混合比率の経時変化をDEMによりシミュレーションした結果(実績値)と、式(3’)、(3’’)による推定値を図8、9に示す。この際、焼結鉱の嵩密度ρを1.8ton/mとし、小塊コークスの嵩密度ρを0.5ton/m、硅石の嵩密度ρを1.15ton/mとした。さらに、焼結鉱と硅石が混合状態にあるときの嵩密度ρACを1.7ton/mとした。 8 and 9 show the results (actual values) of the DEM simulation of changes over time in the mixing ratio of small coke and silica stones, and the estimated values obtained from equations (3′) and (3″). In this case, the bulk density [rho A sinter and 1.8ton / m 3, the bulk density [rho B of 0.5 ton / m 3 of a small lump coke, and 1.15ton / m 3 the bulk density [rho C of Keiseki did. Further, the bulk density ρ AC when the sinter ore and silica were mixed was set to 1.7 ton/m 3 .

図8と図9を確認すると、小塊コークス、硅石の混合比率の時間変化の傾向は、DEMでシミュレートした実績値と、式(3’)、(3’’)による推定値で非常に良い対応関係にある。したがって、本発明で算出される複数の銘柄を添加原料とした場合においても、添加原料の質量流量速度は、その精度が極めて高いことが分かった。 As can be seen from FIGS. 8 and 9, the tendency of the temporal change of the mixing ratio of the small coke and the silica is very large in the actual value simulated by the DEM and the estimated value by the equations (3′) and (3″). Have a good correspondence. Therefore, it was found that the accuracy of the mass flow rate of the additive raw material is extremely high even when a plurality of brands calculated in the present invention are used as the additive raw material.

本発明は、高炉に複数種の原料を混合して装入する場合において、混合原料の混合比率を推定する際に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful in estimating the mixing ratio of mixed raw materials when a plurality of types of raw materials are mixed and charged into a blast furnace.

10 原料装入装置
11a、11b 炉頂ホッパー
12 集合シュート
13 垂直シュート
14 旋回シュート
15a、15b 流量調整ゲート
16a、16b ロードセル
20 高炉
10 Raw material charging device 11a, 11b Top hopper 12 Collecting chute 13 Vertical chute 14 Swiveling chute 15a, 15b Flow rate adjusting gate 16a, 16b Load cell 20 Blast furnace

Claims (5)

高炉に複数種の原料を混合して装入する際において、混合原料の混合比率を推定する方法であって、
前記混合原料は、母相原料と一種の添加原料からなり、
ホッパーから排出される前記混合原料の体積流量速度を決定する第1の工程と、
前記ホッパーから前記混合原料を連続的に排出する際、当該ホッパーの重量を測定する第2の工程と、
前記第2の工程で測定された前記ホッパーの重量に基づいて、所定時刻における前記混合原料の質量流量速度を求める第3の工程と、
前記第1の工程で決定した前記混合原料の体積流量速度を一定とし、前記第3の工程で求めた前記混合原料の質量流量速度に基づいて、前記添加原料の混合比率を推定する第4の工程と、を有し、
前記第4の工程は、所定時刻tにおける前記母相原料と前記添加原料の質量流量速度W A,t 、W B,t をそれぞれ下記式(1)、(2)により算出し、前記添加原料の混合比率M を下記式(3)で推定する工程であることを特徴とする、高炉の原料混合比率推定方法。
A,t =(ρ ρ V−ρ )/(ρ −ρ ) ・・・・(1)
B,t =W −W A,t ・・・・(2)
=W B,t /W ・・・・(3)
但し、W A,t :所定時刻tにおける母相原料の質量流量速度、W B,t :所定時刻tにおける添加原料の質量流量速度、W :所定時刻tにおける混合原料の質量流量速度、ρ :母相原料の嵩密度、ρ :添加原料の嵩密度、V:混合原料の体積流量速度、M :混合比率
A method of estimating a mixing ratio of mixed raw materials when charging a plurality of kinds of raw materials into a blast furnace,
The mixed raw material consists of a mother phase raw material and a kind of additive raw material,
A first step of determining a volumetric flow rate of the mixed raw material discharged from the hopper;
A second step of measuring the weight of the hopper when continuously discharging the mixed raw material from the hopper,
A third step of obtaining a mass flow rate of the mixed raw material at a predetermined time based on the weight of the hopper measured in the second step,
The volume flow rate of the raw material mixture is determined in the first step is constant, based on the mass flow rate of the mixed raw material obtained in the third step, for estimating the mixing ratio before Ki添 pressurized material and the fourth step, the possess,
In the fourth step, the mass flow rates W A,t and W B,t of the mother phase raw material and the additive raw material at a predetermined time t are calculated by the following formulas (1) and (2), respectively, and the additive raw material is calculated. A method for estimating a raw material mixture ratio of a blast furnace, which is a step of estimating the mixture ratio M t of the above equation (3) .
W A,t =(ρ A ρ B V−ρ A W t )/(ρ B −ρ A )... (1)
W B, t = W t -W A, t ···· (2)
M t =W B,t /W t ··· (3)
Where W A,t is the mass flow rate of the mother phase raw material at the predetermined time t, WB ,t is the mass flow rate of the added raw material at the predetermined time t , W t is the mass flow rate of the mixed raw material at the predetermined time t, ρ A : bulk density of mother phase raw material, ρ B : bulk density of additive raw material, V: volumetric flow rate of mixed raw material, M t : mixing ratio
高炉に複数種の原料を混合して装入する際において、混合原料の混合比率を推定する方法であって、A method of estimating a mixing ratio of mixed raw materials when charging a plurality of kinds of raw materials into a blast furnace,
前記混合原料は、母相原料と複数種の添加原料からなり、The mixed raw material is composed of a mother phase raw material and a plurality of types of additive raw materials,
ホッパーから排出される前記混合原料の体積流量速度を決定する第1の工程と、A first step of determining a volumetric flow rate of the mixed raw material discharged from the hopper;
前記ホッパーから前記混合原料を連続的に排出する際、当該ホッパーの重量を測定する第2の工程と、A second step of measuring the weight of the hopper when continuously discharging the mixed raw material from the hopper,
前記第2の工程で測定された前記ホッパーの重量に基づいて、所定時刻における前記混合原料の質量流量速度を求める第3の工程と、A third step of obtaining a mass flow rate of the mixed raw material at a predetermined time based on the weight of the hopper measured in the second step,
前記第1の工程で決定した前記混合原料の体積流量速度を一定とし、前記第3の工程で求めた前記混合原料の質量流量速度に基づいて、前記添加原料の混合比率を推定する第4の工程と、を有し、A volumetric flow rate of the mixed raw material determined in the first step is constant, and a mixing ratio of the additive raw material is estimated based on the mass flow rate of the mixed raw material obtained in the third step. And a process,
前記第4の工程は、The fourth step is
前記複数種の添加原料のうち、前記母相原料の嵩密度から最も離れた嵩密度を有する一の添加原料の質量流量速度WOf the plurality of types of additive raw materials, the mass flow rate W of one additive raw material having a bulk density farthest from the bulk density of the mother phase raw material. B,tB,t を下記式(2)により算出すると共に、前記母相原料と、前記複数種の添加原料のうち前記一の添加原料以外の他の添加原料と、を混合した状態の原料の質量流量速度WIs calculated by the following formula (2), and the mass flow rate W of the raw material in a state where the mother phase raw material and the additive raw material other than the one additive raw material among the plurality of types of additive raw materials are mixed. A,tA, t を下記式(1)により算出する第5の工程と、And a fifth step of calculating by the following equation (1),
前記一の添加原料の混合比率MMixing ratio M of the one additive material t を下記式(3)で推定する第6の工程を有することを特徴とする、高炉の原料混合比率推定方法。A method for estimating a raw material mixture ratio of a blast furnace, comprising a sixth step of estimating by the following formula (3).
W A,tA, t =(ρ= (Ρ A ρρ B V−ρV-ρ A W t )/(ρ)/(Ρ B −ρ−ρ A ) ・・・・(1))...(1)
W B,tB,t =W=W t −W-W A,tA, t ・・・・(2) ...(2)
M t =W=W B,tB,t /W/W t ・・・・(3) ...(3)
但し、WHowever, W A,tA, t :所定時刻tにおける母相原料と他の添加原料とを混合した状態の原料の質量流量速度、W: Mass flow rate of the raw material in a state in which the mother phase raw material and the other additive raw material are mixed at a predetermined time t, W B,tB,t :所定時刻tにおける一の添加原料の質量流量速度、W: Mass flow rate of one additive raw material at a predetermined time t, W t :所定時刻tにおける混合原料の質量流量速度、ρ: Mass flow rate of the mixed raw material at a predetermined time t, ρ A :母相原料と他の添加原料とを混合した状態の原料の嵩密度、ρ: Bulk density of the raw material in a state where the parent phase raw material and other additive raw materials are mixed, ρ B :一の添加原料の嵩密度、V:混合原料の体積流量速度、M: Bulk density of one additive raw material, V: Volume flow rate of mixed raw material, M t :混合比率: Mixing ratio
前記第4の工程は、前記他の添加原料のうち、前記母相原料の嵩密度から離れた嵩密度を有する順に、前記他の添加原料の質量流量速度を算出する第7の工程をさらに有し、The fourth step further includes a seventh step of calculating a mass flow rate of the other additive raw material in the order of having a bulk density separated from the bulk density of the mother phase raw material among the other additive raw materials. Then
前記第6の工程において前記他の添加原料の混合比率を推定することを特徴とする、請求項2に記載の高炉の原料混合比率推定方法。The method for estimating a raw material mixture ratio of a blast furnace according to claim 2, wherein the mixture ratio of the additional raw material is estimated in the sixth step.
前記母相原料は焼結鉱、あるいは、鉱石であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の高炉の原料混合比率推定方法。 The blast furnace raw material mixing ratio estimation method according to claim 1, wherein the mother phase raw material is sinter or ore. 前記第2の工程における前記ホッパーの重量の測定は、当該ホッパーに設けられたロードセルを用いて行われることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の高炉の原料混合比率推定方法。
The measurement of the weight of the hopper in the second step is performed using a load cell provided in the hopper, and the raw material mixing ratio of the blast furnace according to any one of claims 1 to 4. Estimation method.
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