JPH0668138B2 - 焼結機の原料装入制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ＤＬ式焼結機に於いて、焼結ベツドに装入し
た配合原料の焼成時に於ける焼結ベツド高さ方向の熱履
歴を均一化させるようにした焼結原料の装入方法に関す
る。

（従来の技術） 連続下方吸引焼結機に於いては、循環移動する無端状の
パレツトの始端側に設けた原料装入ホツパーに配合原料
を一旦装入し、この装入ホツパーの切出しゲートからド
ラムフイーダーによつて配合原料が定量ずつ切り出さ
れ、焼結パレツト上に供給される。パレツト内に装入さ
れた原料（充填原料と称す）は点火炉内を通過する際そ
の表面に着火され、ウインドボツクスを介して排風機に
よつて吸気し、充填原料層の上層から下層にかけて通気
させながら原料の焼成が行われ、この原料の焼成は排鉱
部に至る間に完了し、焼結鉱として排鉱部で焼結パレツ
トより落下し排出される。

焼結鉱は高炉装入物として最も多量に使用されているた
め、その冷間強度（ＳＩ）、還元粉化性（ＲＤＩ）、等
の品質の安定を前提とした製造コストの削減は重要であ
る。又、焼結鉱の製造コストの削減を図る上で、焼結パ
レツト上で焼成された焼結鉱に対する成品焼結鉱の割合
（以下焼結保留と称す）を上昇させることは重要なこと
である。

焼結歩留には充填原料の焼結ベツド高さ方向での粒度偏
析度、及びカーボン濃度偏析度が大きく影響する。すな
わち、焼結ベツド上層部は原料層表面を燃料により着火
されたあと、表層部の空気により急冷される為焼成時間
が短く、かつ焼成時の熱不足が生じ、焼成された焼結鉱
は強度不足となり易い。又、焼結ベツド下層部では、上
層部で発生した熱が高温の空気として入り込んで来るた
め、焼成熱量が過剰ぎみとなり易い状態となつている。
その結果、焼結ベツド高さ方向の熱履歴は上下層で不均
一となり易い。特に上層部は高温での保持時間が短い
為、焼成された焼結鉱の強度が低く、焼結歩留低下の主
要因となつている。

この問題を解消するためには、基本的には焼結パレツト
に装入される充填原料の構造を焼結ベツド高さ方向で見
た場合、上層部ほど細かい原料粒子を偏析させ、かつカ
ーボン濃度を高くするように偏析させることが必要であ
り、これによつて焼結ベツド上層部ほど通気抵坑を上げ
焼結速度を押えると共に焼成熱量の増加を図り、焼結歩
留を支配している焼成時の高温保持時間の上昇を図る事
が必要である。又、第３図に焼結配合原料の疑似粒子粒
径とカーボン濃度の関係を示すが、焼結配合原料は疑似
粒子粒径が小さくなるほどカーボン濃度が高くなる傾向
がある。つまり焼結ベツドの上層部ほど細粒を偏析させ
れば、結果的には上層部ほどカーボン濃度も高くなる事
となる。但し、第４図に焼結ベツド高さ方向の粒度偏析
度と焼結歩留の関係を示すが、粒度偏析度には焼結歩留
を最高とする最高値が存在する。これは粒度偏析を過剰
に付けると逆に焼結ベツド上層部での過剰な通気抵坑な
上昇、過剰な熱量の増加，及び下層部での熱不足を生じ
る為である。

このようなことから、従来から焼結歩留の向上を図る為
に、焼結ベツド高さ方向の粒度偏析度を調査し、焼結配
合原料装入制御が行なわれている。従来焼結ベツド高さ
方向の粒度偏析度は、焼結機を停止し人が原料装入部へ
入つて充填原料をサンプリングし、それぞれのサンプル
の粒度を測定して粒度偏析度を調査していた。しかし焼
結機をそのつど停止しなければならないため、実操業変
動の原因となること、又サンプリング及び測定に多大な
要員、時間を要すること等の為、頻繁には実施できな
い。従つて日常操業管理用としては不十分である。

又、オンラインで高速度カメラによつて装入部の焼結パ
レツト断面での粒度分布を測定し焼結配合原料装入制御
を行う方法（特開昭60-211021号公報）があるが、これ
は装入ホツパーから切出されスローピングシユートを経
て焼結パレツトに装入されている焼結配合原料の粒子が
転動している表面、所謂移動層の表面を光速度カメラで
とらえるものであるため、実際装入された充填原料の焼
結ベツド高さ方向の粒度偏析を検出しているとは言え
ず、精度上問題がある。

つまり、現在行われている焼結配合原料の焼結パレツト
への装入方法は、焼結ベツド高さ方向の粒度偏析の情報
が不十分であり、その結果良好な焼結ベツド高さ方向の
粒度偏析制御を行う事が困難であつた。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明はかかる問題点を解決し、焼結配合原料を焼結パ
レツトに装入する際、焼結ベツド高さ方向の焼結配合原
料の焼成時に於ける熱履歴の不均一に伴う焼結歩留の低
下を、適正な粒度偏析制御により改善する焼結原料の装
入方法を提供する。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、装入ホツパーから焼結配合原料を切出し焼結
パレツトに装入する焼結配合原料装入方法において、ド
ラムフイーダー下方の充填原料の充填密度を焼結ベツド
の高さ方向で上層、下層の２点以上の位置でγ線密度計
により検出して焼結ベツドの高さ方向の充填密度偏析度
を求め、これにより焼結ベツドの高さ方向の粒度偏析度
を推定し、焼結ヘツドの高さ方向の粒度偏析度に基づい
て原料装入制御要素を変更して充填原料の焼結ベツド高
さ方向の粒度偏析度の制御を行うことを特徴とする焼結
機の原料装入制御方法である。

（作用、実施例） 図示の実施例に基づいて本発明の作用を説明する。

本発明においては、第１図、第２図に示すように装入ホ
ツパー１に貯鉱された焼結配合原料は、切出しゲート２
からドラムフイーダー３によりスローピングシユート４
を経て焼結パレツトに装入されるが、ドラムフイーダー
３下方の充填原料８に焼結ベツド高さ方向で少なくとも
上層、下層の２点以上の位置でγ線密度計５を挿入し、
各位置の充填密度分布を検出する。続いて、検出したγ
線を信号処理装置６によつて予め設定した信号処理時間
毎にγ線カウント数（計数値）をまとめ、演算処理装置
７へ通信する。演算処理装置７では信号処理装置６から
のγ線カウント数をあらかじめ設定している検量線に基
づいて充填密度を算出し、焼結ベツド高さ方向の充填密
度偏析度を求める。

ここで本発明者らは、焼結ベツド高さ方向の充填密度偏
析度より粒度偏析度を推定できるか否かを確認するた
め、実機スケールの装入モデル装置により実機焼結配合
原料を用いて、種々スローピングシユート４を角度及び
長さ、ドラムフイーダー３の高さ等を変化させる事によ
り粒度偏析度を変化させた実験を行い、焼結ベツド高さ
方向での充填密度偏析度と粒度偏析度の関係を求めた。
第５図，第６図に装入モデル実験によつて求めた充填密
度偏析度と粒度偏析度の関係を示す。第５図は焼結ベツ
ドの層厚６００mmを高さ方向で６分割して試料を採取
し、充填密度と粒度を測定した際の最上層、最下層間で
の充填密度差と平均粒度差の関係を示している。第６図
は、上記の如く求めた焼結ベツド高さ方向のデータを基
に最小２乗法により求めた充填密度及び平均粒度の高さ
方向の傾きをそれぞれの偏析度と定義した際の、充填密
度偏析度と平均粒度偏析度の関係を示している。第７
図、第８図は焼結ベツド高さ方向の粒度及び充填密度分
布の１例を示すが、下層ほど粒度が粗くなる傾向が見ら
れ、かつ粒度が粗くなるほど充填密度が高くなる傾向が
見られる。これは焼結原料が粗くなるほどる粒子の真密
度が高くなる傾向があることと、下層ほど上層からの荷
重を受け圧密となることとが重複するためである。以上
より、充填密度偏析度と粒度偏析度との間には明確な関
係が存在している事が分かつた。従つて充填密度偏析度
を求める事によつて粒度偏析度を推定する事が可能とな
る。

そこで、γ線密度計５で求めた焼結ベツド高さ方向の充
填密度偏析度により粒度偏析度を推定する。ついで、こ
のように求められた焼結ベツド高さ方向の粒度偏析度と
あらかじめ装入条件を種々変更した調査を行つて予め求
めておいた最適粒度偏析度とを比較し、焼結配合原料が
焼結パレツト内高さ方向で最適粒度偏析となるようにス
ローピングシユート４の角度及び長さ、スローピングシ
ユート４とドラムフイーダー３の間隙、切出しデート２
の開度等の原料装入制御要素を調整する。

ここで焼結配合原料の焼結ベツド高さ方向の充填密度を
求めるためにγ線密度計５を用いた理由は次の如くであ
る。焼結配合原料の焼結ベツド高さ方向の粒度偏析度を
制御する目的は、焼結配合原料の焼結ベツド高さ方向の
通気抵抗を適正化する事、及びカーボン偏析を適正化す
る事にある。つまり基本的に必要な情報としては、焼結
ベツド高さ方向の通気抵抗、及びカーボン偏析の実態を
検出することが望ましい。しかしその中で充填原料のカ
ーボン濃度をオンラインで検出する手段が現在なく、前
述した如く焼結配合原料の粒度とカーボン濃度との間に
密接な関係があることを用いて、粒度偏析を検出するこ
とによりカーボン偏析を推定する手段しかない。従つて
充填原料を評価するためには、焼結ベツド高さ方向での
通気抵抗、若しくは通気抵抗と密接な関係にある充填密
度及び粒度の情報が必要となつてくる。但し、通気抵
抗、充填密度、粒度はいずれも相互に密接な関係を持つ
ていることから、基本的には通気抵抗、充填密度、粒度
の中のいずれかを検出できれば情報として充分である。

従来技術としての通気抵抗を測定する方法としては、充
填原料層内に通気パイプを装入し空気を吹きつけてその
背圧によつて通気抵抗を測定する方法があるが、通気穴
への原料付着によつて必要とする精度を得る事が困難で
ある。又、粒度を検出する方法として画像処理、μ波、
高速度カメラを用いる方法があるが、いずれの方法も焼
結配合原料がスローピングシユートを経て焼結パレツト
に装入されている焼結配合原料の粒子が転動している表
面、所謂移動層の表面を検出するものであるため、実際
装入された充填原料の焼結ベツド高さ方向の情報とは言
えず精度上問題がある。

これらの方法に対し、γ線密度計により充填密度を検出
する方法では、実際に挿入された部分の密度を検出する
事、通気パイプによる測定方法に於ける原料付着等によ
る精度上の問題点がなく調査結果ではγ線密度計では必
要とされる検出精度を充分に満足する事ができる。

γ線密度計の挿入位置は、焼結パレツト幅方向での平均
的な充填密度を求める必要があることから、その中心部
に設置する事が望ましい。但し焼結パレツト幅方向に数
ケ所γ線密度計を設置し、各充填密度偏析度の平均値を
求めアクシヨン指標として用いる事も可能である。又、
検出した焼結パレツト幅方向の充填密度分布の情報を基
に、ドラムフイーダー切出し部の焼結パレツト幅方向に
分割された分割ゲートの開度を、適正な焼結パレツト幅
方向の充填密度となるように制御する方法を本発明と組
み合わせる事も可能である。又、焼結ベツド高さ方向で
の挿入位置は高さ方向の充填密度偏析度を求めるため
に、少なくとも上層，下層の２点の検出が必要である。
但し焼結ベツド高さ方向３点以上で充填密度を検出し，
前述した最小２乗法を用いて焼結ベツド高さ方向の充填
密度の傾きを算出しこれにより充填密度偏析度を求める
事も可能である。

（発明の効果） 本発明の実施例によって、充填原料の焼結ベツド高さ方
向の粒度偏析度が常時精度良く検出できるようになり、
粒度偏析度が適正にかつ迅速に調整できるようになる。
その結果、焼結ベツド高さ方向での焼成時に於ける熱履
歴が均一化され、焼結歩留の向上を図る事ができるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法に使用する配合原料装入部の一例
の断面図、 第２図は本発明の方法に使用する配合原料装入部の一例
の正面図、 第３図は焼結配合原料疑似粒子粒径とカーボン濃度との
関係を示す図、 第４図は焼結ベツド高さ方向での上下層の平均粒度差と
焼結歩留との関係を示す図、 第５図は実機スケールの装入モデル装置の実験によつて
得られた上下層の充填密度差と上下層の平均粒度差との
関係を示す図、 第６図は実機スケールの装入モデル装置の実験によつて
得られた充填密度偏析度と粒度偏析度との関係を示す
図、 第７図は疑似粒子平均粒度と厚層との関係を示す図、 第８図は充填密度と層厚との関係を示す図である。 １…装入ホツパー、２…切出しゲート、３…ドラムフイ
ーダー、４…スローピングシユート、５…γ線密度計、
６…信号処理装置、７…演算処理装置、８…充填原料。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西川 広 千葉県君津市君津１ 新日本製鐵株式会社 君津製鐵所内 (72)発明者 湯井 勝彦 千葉県君津市君津１ 新日本製鐵株式会社 君津製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭61−7450（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】装入ホツパーから焼結配合原料を切出し焼
   結パレツトに装入する焼結配合原料装入方法において、
   ドラムフイーダー下方の充填原料の充填密度を焼結ベツ
   ドの高さ方向で上層、下層の２点以上の位置でγ線密度
   計により検出して焼結ベツドの高さ方向の充填密度偏析
   度を求め、これにより焼結ベツドの高さ方向の粒度偏析
   度を推定し、焼結ベツドの高さ方向の粒度偏析度に基づ
   いて原料装入制御要素を変更して充填原料の焼結ベツド
   高さ方向の粒度偏析度の制御を行うことを特徴とする焼
   結機の原料装入制御方法。