JPH05271726A - 高炉装入原料の棚吊り検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、製鉄用の高炉操業における装入原
料の棚吊りを検知する方法を提供する。 【構成】 高炉の炉内に先端部を突出させて設けた測定
棒をシャフト下部の炉壁円周方向に複数配置し、上記測
定棒の炉外部に振動検知器を設け、装入物からの滑り音
から１００〜１５０ｋＨｚの周波数を弁別し、該周波数
の出力レベルの変化と経時時間の変化から装入物の棚吊
りを判定する。上記特定周波数の出力レベルの変化と経
時時間の変化にもとづく装入物の棚吊り判定を、炉内圧
力レベルで補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、製鉄用の高炉操業にお
ける装入原料の棚吊りを検知する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高炉操業において、鉄鉱石、コークス等
の原料は炉頂から装入され、炉下方に滑り落ちながら加
熱、還元反応を受け、固体状態から溶融されて炉床に溜
まり、出銑口から溶銑として出銑される。上記原料の下
降過程において、鉄鉱石の溶融開始域である融着帯の位
置が何らかの理由で急激に下がると半溶融物が炉壁に付
着して棚吊りとなり、炉況が不安定な状態となる。

【０００３】上記装入物の棚吊りの検知は、例えば装入
物の降下状況の把握から推定判断する方法が採用されて
いる。装入物の降下状況の検知には種々の方法が知られ
ており、極めて一般的な手段として、サウンジングメー
ター（検尺棒）を使用する方法、また、音あるいは振動
を測定して炉況を判定する方法として、特公昭４５−５
３８０号、特開昭６３−２９０２１１号等が知られてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記サウンジングメー
ター方式は、装入物の最上部での測定となるため、装入
物が完全棚吊りを発生した状態であると測定可能である
が、部分的な棚吊りあるいは棚吊り現象の成長段階の測
定には満足できる情報は得られない。

【０００５】また、特公昭４５−５３８０号、特開昭６
３−２９０２１１号は炉内の固体音あるいは装入物との
接触による振動音を検知するというものであり、装入物
の降下状況を知る手段として望ましい方法といえる。こ
の方法は例えば、特公昭４５−５３８０号は、炉況変化
に追従して変動する音又は振動を高炉鉄皮又は冷却盤の
固体音として検出し、具体的には３０〜２００００サイ
クルの固体音レベルの強さの変化状況から炉内の棚吊
り、棚落ち等を検知することを開示している。

【０００６】しかしながら、高炉操業はよく知られてい
るように、炉頂部での装入装置による周期的な原料装入
作業、炉床部では高流速の熱風の吹き込み、出銑のため
の出銑口の打撃、ドリリング開口作業等による炉体振
動、また炉体冷却水の振動等、種々のレベルの暗騒音が
交絡している。また、上記暗騒音のレベルは通常３０〜
２００００サイクルの範囲内にあるため、それらの固体
音から特定周波数帯域の固体音レベルを取り出したとし
ても、これはある意味で炉況変化に追従する変動音とい
えるが原料の降下滑り音と上記種々の暗騒音の交絡した
音であり、特に、棚吊りが発生したことによって原料の
降下滑り音レベルが零となったとしても、特定周波数帯
域の他の固体音が発生しているとその検知が大幅に遅れ
るという問題を内在している。

【０００７】また、特開昭６３−２９０２１１号は、炉
の高さ方向に複数の振動検出センサーを配置し、これか
ら得られた振動信号の処理により、炉内装入物の装入状
態や降下状態を検出する旨を開示している。しかし、上
記特開昭６３−２９０２１１号においても、上述した３
０〜２００００サイクルの暗騒音の問題は内在してい
る。

【０００８】上述したように、特に、棚吊りは直接測定
することができず、装入物の降下移動状況から推定した
り、装入物の移動停止によって結果として把握できるこ
とから、棚吊りを予測するためには装入物の降下移動を
直接測定し、その移動状況の変化状態を正確に検知でき
ることが望まれる。本発明は上記装入物特有の滑り音を
選択的に検知することによって、装入物の降下移動を直
接測定し、その移動状況の変化状態を正確に検知する方
法を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するものであって、高炉の炉内に先端部を突出させて設
けた測定棒をシャフト下部の炉壁円周方向に複数配置
し、上記測定棒の炉外部に振動検知器を設け、装入物か
らの滑り音から１００〜１５０ｋＨｚの周波数を弁別
し、該周波数の出力レベルの変化と経時時間の変化から
装入物の棚吊りを判定することを特徴とする高炉装入原
料の棚吊り検出方法である。

【００１０】またここにおいて、上記特定周波数の出力
レベルの変化と経時時間の変化にもとづく装入物の棚吊
り判定を、炉内圧力レベルで補正することも特徴とす
る。

【００１１】

【作用】本発明は、高炉から伝播される装入物の滑り音
を検出して炉況を判定するに際して、炉内に先端部を突
出させてシャフト下部の炉壁円周方向に複数配置した測
定棒と装入物との滑り音を上記測定棒の炉外部に設けた
振動検知器によって測定し、鉱石類あるいはコークスの
何れか一方の装入物からの滑り音から１００〜１５０ｋ
Ｈｚの周波数を弁別し、該周波数の出力レベルの変化と
経時時間の変化から装入物の棚吊りを判定する。これに
より棚吊りの発生し易い帯域の装入物の降下移動状況を
測定棒との接触による滑り音として検知し、炉内あるい
は炉壁で他の原因で発生している振動音と区別できる。
装入物特有の滑り音として１００〜１５０ｋＨｚの周波
数を取り出し、その出力レベルの変化を経時時間の変化
で比較評価するので、装入物の降下移動推移を正確に把
握でき、棚吊り傾向、進捗度合いあるいは回復傾向等を
判断することができる。

【００１２】本発明者等は、高炉操業中に高炉から検出
される振動及び装入物である鉄鉱石、コークスの発生す
る滑り音について種々の周波数帯域について調査したと
ころ、高炉に起因する暗騒音と交絡しない周波数帯域を
見出した。即ち、装入物特有の滑り音として高周波帯域
の振動、具体的には１００〜１５０ｋＨｚの高周波帯域
の振動音を検知できる振動検知器を使用するものであ
る。例えば、１５０ｋＨｚ共振型ＡＥセンサーを用いる
ことにより、周波数帯域５０〜５００ｋＨｚの信号を検
出することができる。これにより、外乱ノズルを除去し
た装入物の滑り音のみが検出できる。

【００１３】すなわち１００ｋＨｚから１５０ｋＨｚを
検知できる振動検知器であれば、この周波数範囲の上下
を含むかなり広い範囲の周波数を検出するが、検出信号
をバンドパスフィルターに通すことによって必要とする
帯域の周波数を取り出すことができる。これは１００ｋ
Ｈｚから１５０ｋＨｚ全域でもよいしまたその一部分で
もよい。またバンドパスフィルターの遮断特性に従って
これに隣接する同じ周波数帯域の信号が入ることも許容
し得る。

【００１４】また本発明は、上記特定周波数の出力レベ
ルの変化と経時時間の変化にもとづく装入物の棚吊り判
定を、炉内圧力レベルで補正するので、送風圧力レベル
毎に変動する装入物降下速度に対応した補正となり、高
炉操業条件を変更した際にもより正確な判断をすること
ができるものである。

【００１５】即ち、下記式（１）、（２）をリアルタイ
ムに演算し、出力レベルと経時時間の変化を比較補正し
て判定する。 補正基準出力レベル＝基準出力レベル×ａ×実送風圧力
／基準送風圧力…（１） 補正基準経時時間＝基準経時時間×ｂ×実送風圧力／基
準送風圧力 …（２）

【００１６】以上のように、本発明によると操業条件の
変化に対応した比較補正にもとづいて判定ができるの
で、より正確な棚吊りの判定ができるようになった。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を図面にもとづいて具体的に説
明する。図１は本発明に係わる高炉装入原料の棚吊り検
出方法を実施する場合の検出端部の概要説明図である。
高炉のシャフト部下部の炉壁１を貫通する開口２を炉円
周方向、ほぼ同一高さレベルに少なくとも４個設ける。
この開口２内に測定棒３の先端を炉内装入物４内に突入
させた状態で配置し、開口フランジ５に固定する。上記
高炉のシャフト下部に限定したのは、高炉操業におい
て、シャフト下部、具体的には炉内装入物の融着帯の根
部から融着帯の頂部の範囲内が一般的に棚吊りを発生し
易いという経験にもとづいており、この範囲を重点的に
測定するためである。

【００１８】上記測定棒３と開口２との間隙にはキャス
タブル耐火物６を充填することで、測定棒３を開口２内
に固定すると共に炉内ガス等の流出を防止する。また、
開口フランジ５と測定棒３に設けたフランジ７の締結に
際しては、フランジ間に耐熱ガスケット８を介在させて
固定する。

【００１９】上記測定棒３は専用の測定棒３を炉内装入
物４と接触する状態で炉内に突出させて設置する状態で
もよく、また、炉内温度測定とかガス流分布測定のため
の別途炉内に装入した測定プロープを測定棒３として代
替する態様であってもよい。以上のように設置した測定
棒３の炉外側には振動検知器９、例えばＡＥセンサーを
固設する。

【００２０】図２の回路のブロックダイヤグラムに示す
ように、上記振動検知器９の検出信号は増幅器１０に取
り込み電気信号に変換する。次に、フィルター１１にお
いて、装入物滑り音の中から鉄鉱石の通過時に多数発生
する周波数帯域を弁別する。

【００２１】図３は、１００〜１５０ｋＨｚのバンドパ
スフィルターで弁別した際の周波数分析結果である。こ
の特定周波数帯域の弁別は対象とする装入物の種類、例
えば鉄鉱石かコークス、装入物の銘柄、粒度構成等によ
って周波数帯域をずらすことができる。なお、比較のた
めに、前記したように３０〜２００００サイクルの周波
数を測定対象とする振動センサーを用いた場合も図示す
るが、冷却水振動や炉体振動等の外乱により、装入物特
有の滑り音として弁別することが極めて困難であった。

【００２２】上記鉄鉱石の滑り音の信号は判定装置１２
で処理されて、表示装置１３及び警報装置１４に出力す
る。

【００２３】図４は検知信号弁別後の信号レベルの経時
変化の模式図であり、このデータにもとづいて以下の判
断がなされる。すなわち、高炉の装入物が順調に降下し
ている場合は、鉄鉱石の滑り音の出力レベルはほぼ一定
の値で推移している。ここで、Ａの状態は降下速度が若
干遅くなっている状態を示しているが、滑り音の出力レ
ベルは高いので順調降下の範囲と判定される。またＢの
状態は、降下速度が順調状態を示しているものの、滑り
音の出力レベルは低下しており、更にＣの状態では降下
速度も遅くなっており、注意が必要と判断する。Ｄの状
態は危険レベルと判定される。Ｅの状態は滑り音の出力
レベルがない状態であり、棚吊りの状態を示している。

【００２４】上記信号レベルの変化と経時時間の変化か
ら判定することにより、例えばＢ、Ｃの状態から不安定
操業を予測して棚吊り回避手段を先行実施することがで
きる。

【００２５】図５は検知信号弁別後の信号レベルの経時
変化と送風圧力レベルの推移を示している。高炉操業に
おいては、出銑量に応じて送風圧力を増減するため、必
然的に炉内圧力も変化し、装入物降下速度に影響を与え
る。すなわち、図中、Ｆで示した時間帯においては、送
風圧力の減少により正常な荷下がりにあるにもかかわら
ず、信号レベル、時間共に棚吊りの状況となっている。
また、Ｇで示した時間帯においては、送風圧力が増加し
たことにより信号レベルが変動し、棚吊り時期の判定が
遅れたことを示した例である。上記前者は送風圧力減少
により降下速度の低下、即ち通過時間の増加と滑りエネ
ルギーの減少分だけ出力信号レベルが低下したためであ
り、後者はその逆であることが判った。

【００２６】本発明では、上記送風圧力の変動に伴う出
力信号レベルの変動分を補正するものであり、高炉操業
過程における送風圧力が送風圧力信号装置１５に取り込
まれており、下記棚吊り判定演算に際して送風圧力信号
を判定装置１２に入力して送風圧力レベルの変化割合か
ら棚吊り判定基準を演算している。

【００２７】

【発明の効果】本発明により、高炉操業における休風前
後を問わず、棚吊りを事前に認識できるので、その判定
結果にもとづいて適切な処置を実施することが可能とな
り、高炉操業を不調にすることなく安定した操業をする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施するための検出端部の概略説
明図

【図２】本発明を実施するための検出装置のブロックダ
イヤグラム

【図３】１００〜１５０ｋＨｚのバンドパスフィルター
で弁別した際の周波数分析結果と３０〜２００００サイ
クルの周波数を測定対象とする振動センサーによる出力
レベルの説明図

【図４】検知信号弁別後の信号レベルの経時変化の模式
図

【図５】検知信号弁別後の信号レベルの経時変化と送風
圧力レベルの推移を示した説明図

【符号の説明】

１ 高炉の炉壁 ２ 開口 ３ 測定棒 ４ 炉内装入物 ９ 振動検知器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高炉の炉内に先端部を突出させて設けた
   測定棒をシャフト下部の炉壁円周方向に複数配置し、上
   記測定棒の炉外部に振動検知器を設け、装入物からの滑
   り音から１００〜１５０ｋＨｚの周波数を弁別し、該周
   波数の出力レベルの変化と経時時間の変化から装入物の
   棚吊りを判定することを特徴とする高炉装入原料の棚吊
   り検出方法。
2. 【請求項２】 特定周波数の出力レベルの変化と経時時
   間の変化にもとづく装入物の棚吊り判定を、炉内圧力レ
   ベルで補正することを特徴とする請求項１記載の高炉装
   入原料の棚吊り検出方法。