JPH0421707A - 高炉への原料装入方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、ホッパから排出される原料を、旋回半径を可
変することのできる旋回シュートを介して高炉内へ装入
する、高炉への原″ｆ４装入方法に係り、特に、高炉内
への原料の装入の均一性を向上させることが可能な高炉
への原料装入方法に関する。

【従来の技術】

ベルレス高炉や一般シャフト炉など炉頂から原料を装入
する高炉においては、原料の流量調整ゲート（以降、流
調ゲー１〜と呼ぶ）の開度を調整しなから旋回動作を行
っている旋回シュートを介して高炉への原料装入か行わ
れている。 このような高炉への原料装入方法においては、従来から
、高炉へ装入される原料の装入総量の制御精度の向上や
、高炉内への原料の装入の均一性の向上や、総装入時間
の制御精度向上のための様々な技術が開示されている６ 特開昭５４−３１００５では、高炉へ装入される原料の
条件と分布パターンと原料流出量特性とを基にして最適
な流調ゲートの開度と旋回シュートの旋回速度とを求め
、これに従ったパルス信号により、流調ゲート開閉機構
に連結されたデジタルアクチュエータと、旋回シュート
の旋回機構に連結されたステラピンクモータとにより、
原料装入制御を行うという高炉への原料装入方法が開示
されている。 特開昭５９−２２９４０７では、過去の複数の装入時に
おける原料排出時間の測定値と設定値との差の平均値並
びに分散値に基づいて次回の原料装入時における流調ゲ
ート開度修正量を求め、方、予め原料の切出し量と銘柄
と装入パターン等から定められている原料の装入量の流
調ゲート開度必要設定量群から次回の原料の装入に対応
する流調ゲート開度必要設定量を決定し、これと前記流
調ゲート開度修正量とから次回の原料の装入時における
流調ゲート開度設定値を求め、これに従って次回の原料
装入時に流調ゲートの開度を制御するという技術が開示
されている。 特開昭６１−２３８９０６では、原料の高炉への装入前
に、前回の原料の装入時における原料の重量実測値及び
上部ホッパからの原料切出し時間実測値に基づいて該装
入期間中の原料排出速度を求め、この排出速度と同じ排
出速度で次回の原料装入時に予定していた重量の原料を
排出するために必要な旋回シュート旋回数を求め、この
旋回数と次回の原料装入時に予定した設定旋回数との差
に応じ流調ゲート開度を設定するという技術か開示され
ている。 特開昭６３−１５０８３では、特に旋回シュート上にあ
る原料の重量測定の精度向上について、旋回シュート上
にある原料の重量を旋回位置と傾動角度による影響を考
慮して補正した値として求め、得られた新型量に基づい
て上部ホッパ下の流調ゲートの開度と旋回シュートの旋
回速度とを調整するという技術が開示されている。 一方、高炉内の原料上面における原料装入分布量の均一
化を図るために、旋回半径を可変することのできる旋回
シュートを用い、この旋回シュートを旋回させながら高
炉内へ原料の装入をしている期間において、この旋回シ
ュートの旋回半径を可変していくという技術がある。 第７図は、旋回半径を可変することのできる旋回シュー
トを用いた従来の高炉への原料装入方法を原料装入装置
に用いたときの装入方法を示す線区であるに の第７図において、上部ホッパ２０には高炉１０へ装入
される原料１が蓄えられている。流調ゲート２２は、排
出速度Ｗに従った開度で、所定時間だけ開くことにより
、旋回シュート２４へ原料１を供給するものである。旋
回シュート２４は、角速度ωで旋回しながら傾動角θを
可変することかできるものであり、これにより高炉内の
原料上面の炉壁側円周部にも炉心部にも原料１を装入で
きるようになっている。

【発明が達成しようとする課題】

しかしながら、高炉内の原料上面における原料装入分布
量の均一を図るために、前述のような旋回半径を可変す
ることのできる旋回シュートを用いて高炉内へ原料を装
入する高炉への原′ｆ４装入方法においては、この高炉
内の原料上面における炉壁側円周部と炉心部との間に装
入量の偏差が生じてしまうという問題がある。 この旋回半径を可変することのできる旋回シュートを介
して高炉内へ装入する高炉への原料装入方法においては
、１回の原料装入期間中においては常に一定の回転速度
でこの旋回シュートの回転を行っている。従って、この
旋回半径が可変され、原料を高炉内の原料上面における
炉壁側円周部に装入しているときと、原料を高炉内の原
料上面における炉心部に装入しているときとでは、原料
落下点の円軌跡における周速度に大きな違いが生じてし
まう、従って、特に炉心部においては、原料落下点の軌
跡の単位当たりの軌跡長に対する装入量か多くなってし
まうという問題がある。 又、従来、装入総量と装入速度と装入時間に従って旋回
シュートの旋回速度を決める方法が定められていなかっ
た。このため、例えば、装入総量が増加したにも拘らず
同じ装入速度と旋回シュートの旋回速度（同一の原料落
下点の軌跡に対して、同じ旋回速度）とにより原料の装
入を行った場合においては、装入が完了していない原料
があるにも拘らず装入軌跡の装入終了点に達してしまい
、炉内反応が活性である炉心部に残りの原料の装入が行
われてしまうという問題がある。 なお、前述の特開昭５４−３１００５と特開昭５９−２
２９４０７と特開昭６１−２３８９０６と特開昭６３−
１５０８３とに開示さている技術は、特に高炉内の原料
上面の原料装入の均一性を狙ったものではない。 本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたも
ので、高炉内の原料上面における原料装入分布量の均一
化を図るために旋回半径を可変することのできる旋回シ
ュートを介して高炉内へ装入する高炉への原料装入方法
において、高炉内全体を網羅する装入軌跡をばらつきな
く正確に描き一高炉内の各装入位置に安定して原料装入
を行うと共に、特に、高炉の炉心においての正確な装入
量の制御を行い、又、装入量の変更かあっても装入時間
を制御することのできる高炉への原料装入方法を提供す
ることを目的とする。

【課題を達成するための手段】

本発明は、ホッパから排出される原料を、旋回半径を可
変することのできる旋回シュートを介して高炉内へ装入
する、高炉への原料装入方法において、予め決定されて
いる装入総量に従って、装入速度と装入時間とのうち予
め決定されている一方より、他方を求め、前記装入時間
と、前記旋回シュートからの落下点軌跡の合計長に従っ
て該旋回シュートの旋回周速度を求め、前記旋回シュー
トを前記旋回周速度で旋回させながら、前記装入速度で
原料を高炉へ装入するこ〜とにより、前記課題を達成し
たものである。 又、本発明においては、旋回シュートから落下する原料
の位置を検出する反射型距離計を配置し、原料落下点に
おける旋回半径を求め、前記原料落下点における旋回半
径を参照しながら該原料落下点での旋回周速度が前記旋
回周速度となるように制御することにより、同じく、前
記課題を達成したものである。

【作用】

第２図は、旋回半径を可変して原料１を装入したときの
高炉内の原料上面における原料落下点の軌跡の一例を示
す線図である。 この第２図において、高炉内の原料上面における原料落
下点の軌跡は、主に、半径「０と半径２ｒＱと半径３ｒ
ｏとの３つの円によってなされている。この原料落下点
の軌跡において、−ＬＳは装入開始点であり、Ｌｅは装
入終了点である。又、Ｌａは、半径３ｒｏの円軌跡から
半径２ｒｏの円軌跡へ移るときの軌跡の長さである。Ｌ
ｂは、半径２ｒｏの円軌跡から半径ｒｏの円軌跡へ移る
ときの軌跡の長さである。又、Ｌｌは半径３ｒｏの円周
長であり、Ｌ２は半径２ｒｏの円軌跡の円周長であり、
ＬＳは半径「０の円軌跡の円周長である。 この図において、この円周長Ｌ１とＬ２とＬＳは、それ
ぞれ次式で表わすことができる６１、＋　”３ｘ２ｆｆ
ｒ　ｏ　　　　　　−（１）Ｌｚ＝２Ｘ２．ｖｒ　ｏ　
　　　　　−（２）ＬＳ−２π「０　　　　　　　・・
・（３）従って、高炉内の原料上面における原料落下点
の軌跡の合計長ＬＯは、次式で表わすことができる。 Ｌ　ｏ　＝　Ｌ　＋土Ｌ　２　＋　Ｌ　３　ｔ　Ｌ　ａ
　十Ｌ　ｂ３×２πｒ　ｏ＋２Ｘ２π「０ 十２πｒ　ｏ　＋Ｌａ　＋ｔ−ｂ　　・＋＋　（４）前
述の（１）〜〈３）式から明らかなように、円周長Ｌ１
と円周長Ｌ２とはそれぞれ円周長Ｌ３のそれぞれ３倍の
長さと２ｆ＠の長さである。 又、原料落下点の半径「における周速度Ｖ（旋回シュー
ト２４の旋回半径と旋回シュート２４がらの原ｆＪ１の
落下距離との和の円周における周速度）はこの原料落下
点の半径ｒにおける角速度をωとすると次式で表わすこ
とができる。 Ｖ＝ｒ　　ｘω　　　　　　　　　　　　　　　・・・
　（５）更に、原料落下点の軌跡単位長さ当たりの装入
量Ｗ（Ｉは、前述の周速度■と流調ゲート２２の排出速
度Ｗにより、次式から求められる。 Ｗｄ　＝Ｗ／Ｖ　　　　　　　　　・・・（６）旋回シ
ュート２４の旋回を回転速度一定、即ち、角速度ωを原
料装入中一定とした場合においては、前記（６）式から
明らかなように、高炉１０の炉心側に原料１を装入する
時程（原料落下点の半径「か小さくなる程）、原料落下
点の周速度■が遅くなる。従って、高炉１０の炉心はど
原料落下点の軌跡単位長さ当たりの装入量Ｗｄか増大し
ていく。 この様子は第７図下部の装入軌跡りと装入量Ｗｄとの関
係を示すグラフにおける実線に明らかである。即ち、円
周長Ｌ＋の区間と円周長Ｌ２の区間と円周長Ｌ３の区間
を比べると、原料落下点の軌跡単位長さ当たりの装入量
Ｗｄには大きな差かある。なお、このグラフにおいての
斜線部分は原料１の総装入量ＷＯに相当するものである
。 このような高炉１０の炉心部と炉壁側円周部との間の原
料装入分布量の不均一の問題を解決するために、本発明
では、旋回シュート２４の旋回にあたり、旋回の周速度
Ｖが一定になるようにしている。 前述の（６）式から明らかなように、排出速度Ｗと原料
落下点における周速度Ｖとを一定とすることによって、
原料落下点の軌跡単位長さ当たりの装入量Ｗｄを炉心部
においても炉壁側円周部においても等しくすることがで
きる。 ここで、原料工の装入にあたり、原料１の総装入量Ｗｏ
と排出速度Ｗが予め与えられていて、総装入時間Ｔか決
められていなかった場合には、次式によりこの総装入時
間Ｔを求める。 Ｔ＝ＷＯ／Ｗ　　　　　　　　・・・（７）なお、総装
入時間Ｔが予め与えられていた場合においては、この総
装入時間Ｔをそのまま用いる。 旋回半径を可変することのできる旋回シュートを用い、
第２図に示される軌跡のようにこの旋回シュートを旋回
させながら且つ旋回半径を順次小さくしながら原料１を
装入する場合、第３図において、装入開始点Ｌｓ点で装
入を開始し且つ旋回シュートが装入終了点Ｌｅ点に達し
なときに原料ｌの装入を全て終了するためには、落下点
軌跡の合計長Ｌｏと総装入時間Ｔと原料落下点における
周速度Ｖとの間には次式に示されるような関係が成立し
ていなければならない。 Ｖ　＝　Ｌ　ｏ　／′Ｔ　　　　　　　　・・・（８）
つまり、円周長Ｌ１における円軌跡と円周長Ｌ２の円軌
跡と円周長Ｌ３の円軌跡とにおける旋回シュート２４の
角速度ωを、次の３つの式で示されるようにそれぞれω
１とω２とω３とすることにより、第７図下部の装入軌
跡りと装入量Ｗｄとの間の関係を示すグラフにおける破
線に示されるような均一な原料装入を行うことかできる
。 ω１＝Ｖ、／′３　ｒ　ｏ　　　　　　・・・（９）ω
２　＝Ｖ／′２ｒ　ｏ　　　　　　−（１０）にｌ）　
３　＝Ｖ、／ｒ　ｏ　　　　　　　−（１１）この旋回
シュート２４の周速一定の旋回の様子は第３図（Ａ）、
（Ｂ）に示される通りである。 第３図（Ａ）は、旋回シュートの旋回半径「と旋回回転
速度ωとの間の関係を示すグラフである。 又、第３図（Ｂ）は、旋回シュートの旋回半径ｒと、旋
回回転をする原料１の高炉内における落下点の軌跡の周
速度■との間の関係を示すグラフである。 これらの図において、実線Ａ１とＡ２とで本発明の一例
による周速一定のときの特性が示されており、破線Ｂ１
と８２とで比較のため従来の回転速度一定のときの特性
が示されている。 又、この原料落下点の半径ｒにおける周速度■（旋回シ
ュート２４の旋回半径と、旋回シュート２４からの原料
１の落下距離との和ｒの円周における周速度）は、後述
するように、反射型距離計により原料落下点の半径「を
求めることで精度向上を図ることができる。 以上説明した通り、旋回シュート２４の周速度を定め、
原料１の装入中旋回シュート２４をこの周速度で旋回さ
せることにより、旋回シュート２４が装入終了点Ｌｅに
到達した時点で装入すべき原料１の全てを装入終了する
ことができ、更に、高炉内の原料上面における原料装入
分布量の均一性を向上させることができる。 なお、本発明の請求項における周速度とは、前述の原料
落下点の半径ｒにおける周速度■に限定したものではな
く、旋回シュートの旋回周速度としてもよい６ 又、本発明は周速度一定とする周速度に従った制御に限
定したものではなく、高炉内の原料上面における原料装
入分布量を意図的に不均一にするために（ある部分の挿
入量を増加させたりするために）、装入中に周速度を変
更してもよい。このときにおいても、各時点における周
速度の合計（周速度の積分値）は、装入時間終了時にお
いて、落下点軌跡の合計長になるようにする。

【実施例】

以下、図を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。 第１図は、本発明が実施された高炉への原料装入装置の
構成図である。 この第１図において、上部ホッパ２０には高炉１０へ装
入される原料１か蓄えられている。流調ゲート２２は、
排出速度Ｗに従った開度で、所定時間だけ開くことによ
り、旋回シュート２４へ原料１を供給するものである。 旋回シュート２４は、角速度ωで旋回しながら傾動角θ
を可変することができるものであり、これにより高炉内
の原料上面の炉壁側円周部にも炉心部にも原料１を装入
できるようになっている。 レベル計２６は、例えはマイクロ波測長センサにより、
高炉１０内の原ｆＪ１上面と旋回シュート２４との間の
距離ａ２の測定を行い、この測定された長さ１２を旋回
シュート回転速度演算器５０へ出力する。 傾動制御装置３０は、旋回シュート回転速度演算器５０
からの傾動角指令に従ってサーボモータ３１の位置決め
を行い、これにより、傾動駆動機構３２を介して旋回シ
ュート２４を指令された傾動角にするものである。 旋回制御装置３５は、旋回シュート回転速度演算器５０
から与えられる旋回シュート回転角速度指令に従ってイ
ンダクションモータ３７の速度制御を行い、これにより
、旋回駆動機構３９を介して旋回シュート２４を旋回さ
せるものである。 旋回シュート回転速度演算器５０の内部では、設定器５
２からの原料の総装入量Ｗｏと総装入時間Ｔとの入力に
従って以下に述べるような処理を行い、旋回シュート２
４の傾動制御と旋回制御と、流調ゲート２２の開度の制
御を行う。 この旋回シュート回転速度演算器５０の内部では、ます
、入力された原料１の総装入量ＷＯと総装入時間Ｔと次
式とにより排出速度Ｗを求める。 Ｗ−Ｗｏ／Ｔ　　　　　　　・・・（１２）又、前述の
（８）式と、前記設定器５２から入力された前記総装入
時間Ｔと、予め旋回シュート回転速度演算器５０内部に
設定されている落下点軌跡の合計長Ｌｏとにより、原料
落下点における周速度Ｖか求められる。 旋回シュート２４の角速度ωは、原料落下点における周
速度ｖ等により、次のようにして求められる。 原料落下点の旋回半径ｒは、傾動角θにおける旋回シュ
ート２４の旋回半径を「１とし、旋回シュート２４から
の原料１の落下距離を「２とし、旋回シュート２４の長
さを１１とし、レベル計２６により求められる高炉１０
内の原料上面から旋回シュート２４までの距離を℃２と
すると次式のように求めることかできる。 ｒ　＋　＝ｆ！、　＋　　Ｓｌｎθ　　　　　　　　−
（１３）ｒ　２＝　　４Ｐ　（Ａ２１＋　　ＣＯ３θ）
ｒ　　”ｒ　　＋　　−ｒ　　２ ．９．ｓｉｎθ＋　　４Ｐ（Ｊ２ｚ　　−Ａ　　２　ｃ
ｏｓθ）・・・・・・・・・　（１５） 従って、原料落下点における角速度ωは次の式％式％ 以上のようにして、旋回シュート回転速度演算器５０で
は、原料１の排出速度Ｗと、旋回シュート２４の角速度
ωとを求める。 更に、この旋回シュート回転速度演算器５０は、旋回シ
ュート２４から落下する原料１の軌跡が第２図に示され
るような軌跡となるように、傾動角θと旋回シュートの
旋回角速度ωとを制御しながら原料１を排出速度Ｗで排
出させる制御を行う。 ここで、前述の（１４）式では、係数Ｐが用いられてい
るが、これは、旋回シュート２４から落下する原料の排
出速度Ｗや、旋回シュート２４の回転角速度ωや、装入
される原料１の粒状性の相違等により、例え高炉１０内
の原料上面と旋回シュート２４との間の距離２２や、旋
回シュート２４の傾動角θが同一であっても、前述の落
下距離ｒ２か異なるなめである。 第４図（Ａ）、（Ｂ）は、旋回シュート２４からの原料
１の落下距離ｒ２を示す線図である。 この第４図（Ａ）と（Ｂ）とを比較すると原料１の落下
距離ｒ２か大きく異なっている。 一般に−例えば、旋回シュート２４の回転角速度ωが速
くなる程旋回シュート２４から落下する原料１に作用す
る遠心力が大きくなってゆき、又、旋回シュート２４か
ら落下する原料１の排出速度Ｗが大きくなる程この旋回
シュート２４から落下する原料１の速度は速くなってゆ
き、又、旋回シュート２４から落下する原料１の粒状性
が流動性のあるものであるほど旋回シュート２４からの
原料１の落下速度か速くなり、このような場合において
は、第４図（Ｂ）に比較して第４図（Ａ）に示されるよ
うに落下距離「２が大きくなる。 このために前述の係数Ｐは、このような落下距離「２に
影響を与える要因毎にマツプとして旋回シュート回転速
度演算器５０に記憶されている。 前述の（１３）式から（１５）式による原料落下点の旋
回半径「を求める方法ではなく、第５図に示されるよう
な方法により原料落下点の旋回半径ｒを求めることがで
きる。 第５図は、反射型距離計による原料落下点の旋回半径ｒ
の測定方法を示す線図である。 この図において、反射型距離計２７は、反射型距離セン
サ２７ａにより、旋回シュート２４から落下する原料１
までの距ｆ１２ｓを測定すると共に、この反射型距離計
２７の内部には、第６図に示されるような落下中の原料
１までの距Ｍｊ２ｓと原料落下点の旋回半径ｒの関係か
マツプとして記憶されている（距離Ｊ２Ｓｏのとき、原
料落下点の旋回半径「はゼロになる）。この反射型距離
計２７は、このマツプにより落下原料までの距ｔ１２ｓ
から原料落下点の旋回半径ｒを求め、この旋回半径「を
前述の旋回ジュート回転速度演算器５０へ出力する。 このようにすることによって原料落下点の旋回半径「を
より正確に求めることかできる。 なお、前述の反射型距離センサ２７ａには、例えばマイ
クロ波距離センサや超音波距離センサ等を用いることが
できる。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれは、高炉内全体を網羅
する装入軌跡をばらつきなく正確に描き、高炉内の各装
入位置に安定して原料装入を行うと共に、特に、高炉の
炉心においても正確な装入量の制御を行い、又、装入量
の変更かあっても正しく装入時間を制御することができ
るという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明が実施された高炉への原料装入装置の
構成図、 第２図は、旋回半径を可変して原料を装入したときの高
炉内の原料上面における原料落下点の軌跡の一例を示す
線図、 第３図（Ａ）は、旋回シュートの旋回半径と旋回回転速
度との間の関係を示すグラフ、第３図（Ｂ）は、旋回シ
ュートの旋回半径と、旋回回転をする原料の高炉内にお
ける落下点の軌跡の周速度との間の関係を示すグラフ、
第４図（Ａン、（Ｂ）は、旋回シュートからの原料の落
下距離を示す線図、 第５図は、反射型距離計による原料落下点の旋回半径ｒ
の測定方法を示す線図、 笛６図は一反射型距離計により測定される落下原料まで
の距ＭβＳと原料落下点の旋回半径「との関係を示すグ
ラフ、 第７図は、旋回半径を可変することのできる旋回シュー
トを用いた従来の高炉への原料装入方法を原料装入装置
に用いたときの装入方法を示す線図である。 １・・・原料、 １０・・・高炉、 ２０・・・上部ホッパ、 ２２・・・流調ゲート（ＦＣＧ）、 ２４・・・旋回シュート、 ２６・・・レベル計、 ２６ａ・・・マイクロ波測長センサ、 ３０・・・傾動制御装置、 ３１・・・サーボモータ、 ３２・・・傾動駆動ａ楕、 ３５・・・旋回制御装置、 ３７・・・インダクションモータ、 ３９・・・旋回駆動機構、 ５０・・・旋回シュート回転速度演算器、５２・・・設
定器、 「・・・原料落下点の旋回半径、 ｒｌ・・・傾動角θにおける旋回シュートの旋回半径、
「２・・・原料の旋回シュートからの落下距離、Ｊｌｌ
・・・旋回シュートの長さ、 Ｊ２２・・・高炉内原料上面からの旋回シュートの高さ
、１Ｓ・・・旋回シュートから落下中の原料までの距離
、θ・・・旋回シュートの傾動角、 ω・・・旋回シュートの回転速度（角速度）、■・・・
原料落下点における旋回周速度、Ｌ・・・装入軌跡、 Ｌｏ・・・落下点軌跡の合計長、 Ｌｓ・・・装入開始点、 Ｌｅ・・・装入終了点、 ＷＯ・・・原料の総装入量、 Ｗ・・・排出速度、 Ｗｄ・・・原料落下点の軌跡単位長さ当りの装入量。 第 ２図 第 ３図 （Ａ） （Ｂ） ｒ（旋回キ怪） 第４図 （Ａ） （Ｂ） 第 ５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ホッパから排出される原料を、旋回半径を可変す
   ることのできる旋回シュートを介して高炉内へ装入する
   、高炉への原料装入方法において、予め決定されている
   装入総量に従って、装入速度と装入時間とのうち予め決
   定されている一方より、他方を求め、 前記装入時間と、前記旋回シュートからの落下点軌跡の
   合計長に従って該旋回シュートの旋回周速度を求め、 前記旋回シュートを前記旋回周速度で旋回させながら、
   前記装入速度で原料を高炉へ装入することを特徴とする
   高炉への原料装入方法。
2. （２）請求項１において、 旋回シュートから落下する原料の位置を反射型距離計で
   検出して、原料落下点における旋回半径を求め、 前記原料落下点における旋回半径を参照しながら該原料
   落下点での旋回周速度が前記旋回周速度となるように制
   御することを特徴とする高炉への原料装入方法。