JPH07270344A - 焼結体の生産率測定方法 - Google Patents

焼結体の生産率測定方法

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JPH07270344A
JPH07270344A JP6082712A JP8271294A JPH07270344A JP H07270344 A JPH07270344 A JP H07270344A JP 6082712 A JP6082712 A JP 6082712A JP 8271294 A JP8271294 A JP 8271294A JP H07270344 A JPH07270344 A JP H07270344A
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JP
Japan
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pores
value
area
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sintered body
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JP6082712A
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Takuya Kawaguchi
卓也 川口
Tadahiro Inasumi
忠弘 稲角
Shunji Kasama
俊次 笠間
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、焼結体製造工程において、迅速か
つ高精度に焼結体の歩留及び生産率を測定する方法を提
供する。 【構成】 CTスキャナーを用いて焼成中の焼結原料の
水平断面を撮像し、構成画素毎のCT値により固体と気
孔を区分した水平断面画像を求め、この画像の気孔部分
の内最大幅が10mm以上のものの面積、およびこの最
大幅が10mm以上の気孔部分の焼成過程における面積
の変化を求めた後、最大幅が10mm以上の気孔部分の
面積と、焼成によって最大幅が10mm以上の気孔部分
の面積が変化している時間によって焼結体の生産率を算
出する焼結体の生産率測定方法である。 【効果】 焼結過程の製造歩留り,生産率を迅速かつ低
コストで測定でき、過程観察により適確な操業アクショ
ンおよび安定した操業を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、粉粒体から通風式自己
燃焼型焼結で製造される焼結体,すなわち鉄鉱石焼結体
およびCr,Mn,Tiなどの合金用鉱石の焼結体の生
産率を測定する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】焼結鉱製造プロセスにおいて、先ず原料
槽から切り出された複数銘柄の鉄鉱石粉に石灰石,粉コ
ークス,場合によっては珪石,蛇紋岩などを配合し、ド
ラムミキサーで水分添加し、混合,造粒した配合原料を
サージホッパーに貯蔵する。
【0003】ドワイトロイド型焼結機では、移動するパ
レット上に床敷ホッパーから4−6mm以上の焼結鉱を
約10−50mmの厚みでグレート上に敷き、その上に
サージホッパーから装入装置により焼成原料を約300
−800mmの厚みで敷いた後、点火炉で原料層表面を
着火するとともに下方吸引により焼成を行い、排鉱部で
破砕,整粒されて成品焼結鉱となり、ここで整粒篩分け
過程で発生する粉(通常−5mm)と良塊(通常+5m
m)の良塊化比率で歩留が決定される。
【0004】成品歩留の測定は通常数時間に1回しか行
われておらず、迅速なアクションによる成品歩留の制
御、並びにそれにともなう生産率の制御は困難である。
この対策として、特開昭61−110726号公報や特
開昭63−101738号公報では、CTスキャナーを
利用して焼結度や歩留を測定する方法がある。これらの
方法は、焼成を終了したシンターケーキを測定するもの
である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の焼
結度や歩留を測定する方法は、焼成が完了した時点での
歩留の評価はできるものの、配合原料が判っていても事
前に歩留や焼結速度の把握・評価をする事はできない。
従って焼結体の製造および管理工程においては、原料配
合法,生産計画には焼結過程の歩留評価や生産率を把握
する評価技術が必要とされている。
【0006】本発明は、焼結体製造工程において、迅速
かつ高精度な焼結体の歩留及び生産率の測定方法を提供
することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、CTスキャナーを用いて焼成中の焼結原料
の水平断面を撮像し、予め気孔形状の定まった他の焼結
体を測定することによって気孔と固体を区別するCT境
界値を決定し、構成画素毎のCT値により前記CT境界
値以上のCT値をもつ固体とCT境界値未満のCT値を
もつ気孔を区分した水平断面画像を求め、該画像の気孔
部分の内最大幅が10mm以上のものの面積および該最
大幅が10mm以上の気孔部分の焼成過程における面積
の変化を求めた後、最大幅が10mm以上の気孔部分の
面積と、焼成によって最大幅が10mm以上の気孔部分
の面積が変化している時間によって焼結体の生産率を算
出することを特徴とする焼結体の生産率測定方法であ
る。
【0008】また、CTスキャナーを用いて焼成中の焼
結原料の水平断面を撮像し、予め気孔形状の定まった他
の焼結体を測定することによって気孔と固体を区別する
CT境界値を決定し、構成画素毎のCT値により前記C
T境界値以上のCT値をもつ固体とCT境界値未満のC
T値をもつ気孔を区分した水平断面画像を求め、該画像
の気孔部分の内最大幅が10mm以上のものの面積およ
び該最大幅が10mm以上の気孔部分の焼成過程におけ
る面積の変化を求めた後、最大幅が10mm以上の気孔
部分の面積と、焼成によって最大幅が10mm以上の気
孔部分の面積が変化している時間を求めた後、下記
(3)式および(4)式により焼結体の生産率を算出す
ることを特徴とする焼結体の生産率測定方法である。
【0009】
【数3】 η1=k1×{L1/(M+L)}×100 ………(3)
【0010】
【数4】 P =k2×η1/N ………(4)
【0011】ここで、 η1:製造歩留(%), k1:破砕係数(気孔率に比例して変化する製品歩留り
を補正する係数で2.0〜0.5の値), k2:補正係数(0.1〜2), P :生産率(t/d/m2 ), L :CT境界値未満のCT値レベルの画像の面積, L1:CT境界値未満のCT値レベルの画像の中で、最
大幅が10mm以上の大きさをもつものの面積, L2:CT境界値未満のCT値レベルの画像の中で、最
大幅が10mm未満の大きさをもつものの面積, M :CT境界値以上のCT値レベルの画像の面積, L=L1+L2, N :経時的に前画像と比較して気孔の形状が変化して
いる画像の内、最初に気孔が変化し始めた画像の撮像時
とその後気孔の形状が変化しなくなった最初の画像の撮
像時の時間差(分), である。
【0012】
【作用】以下作用とともに、本発明を詳細に説明する。
【0013】放射線CTスキャナーによる撮像の一例を
図1(a),(b)に示す。本撮像方法は、X線発生器
1及び検出器2に関しては管電圧140kv,管電流3
mAのX線発生装置と、150mmφのX線蛍光増倍装
置によるI.Iイメージ検出装置を設置し、その間に被
検出物を0.9度ずつ回転させながら連続的に撮像を行
う。
【0014】ここで撮像対象物となる焼結原料3は、図
1に示すように撮像と焼成が同時に可能な測定装置内に
装入する。この装置は、下方向に吸引を行うブロアに接
続したウインドボックス4の上に、中央部に通気孔を有
してX線照射及び検出と同調した回転ステージ5を設置
し、その上に焼成小型鍋6を搭載する構造になってい
る。
【0015】この焼成装置では、負圧または正圧による
焼成をしながら回転するために、回転ステージ5は耐熱
および漏風のない構造が必要となる。焼結原料3は製造
工程と同一のものを用いるか、大きな焼結体の原料の場
合にはコアサンプラーによって焼結ベッドより配合を採
取する。
【0016】先ず吸引を行いながら原料表面に着火して
焼成を行う。次いでX線発生器1を上下して撮影位置高
さhを調整し、その過程の任意断面にX線を照射して焼
結体の横断面像を撮像する。
【0017】撮像したCT値は密度に比例するため、C
T値レベルによって気孔や焼結度を区分することができ
る。固体部と気孔部を区別するCT境界値は、予め形
状,大きさが判っている気孔を含む他の焼結体をX線C
Tスキャナー装置で撮像し、その画像の気孔の形状が測
定物と同一となる値を選べばよい。またCT境界値以上
または未満を示す部分の面積は、通常の画像解析システ
ムによって容易に求めることができる。
【0018】本発明者らの実験によると、CT境界値未
満の部分は気孔の部分に相当し、焼成前はほとんど存在
しないが、焼成が進むに従って固体粒子の統合が進み、
焼成に寄与するような5mm以上の気孔の部分が生成し
てゆく。その焼成過程では、燃焼溶融帯が最初は5〜8
mmの初期気孔ができた後、焼成が充分に進む場合は新
たに10〜15mmの気孔ができて反応が充分に進行す
るのに対して、焼成が不充分なものは初期気孔は同様に
できるが、その後新たな気孔は発達しない。
【0019】従って最大幅が10mm以上の気孔部分の
面積を測定する事によって、焼成の度合い,すなわち歩
留りを把握する事ができる。焼成の過程を連続的に測定
しているために、焼成終了時の最大幅10mm以上の気
孔部分の面積から最終的な歩留りを算出することがで
き、焼成途中の最大幅10mm以上の気孔部分の面積か
らそこで焼成を中断したときの歩留りを算出することが
でき、その結果最適な焼成パターンを求める事ができ
る。
【0020】しかしながら基本的には気孔ができる方が
焼成が進行するが、過剰に形成しすぎて気孔率が50%
以上になると、逆に固体部分がガサガサで脆くなって歩
留が下がってしまうことがある。
【0021】そこで図2に示すように、最大幅が10m
m以上の気孔率が50%未満は、焼結体を破砕して成品
となる成品歩留は、該気孔率に比例して大きくなるの
で、その比例定数を2と一定にし、最大幅が10mm以
上の気孔率が50%以上は、気孔率の増大に従って比例
定数が小さくなる破砕係数k1で補正する事が必要にな
る。
【0022】また焼成過程を連続的に撮像しているの
で、最初の配合原料から焼成が開始されて気孔の形状が
変化し始めてから、焼成が終了して再び気孔形状が変化
しなくなるまでの時間は焼成時間に相当する。従って歩
留りと組み合わせれば、単位面積,単位時間あたりの成
品生産量,すなわち生産率を求めることができる。
【0023】ただし、通常焼成は1分半〜3分で終了す
ることが多いので、1横断面画像の撮像時間が長いと精
度が得られなくなり、できるだけ撮像時間は短い方がよ
く、できれば10秒から30秒以内が望ましい。そのた
めには、回転ステージの回転能力を上げるか、或いは分
解能を犠牲にする必要がある。
【0024】生産率は対象物の比重や設備によって焼成
時間の定義が異なるので、製造設備や測定原料に応じて
補正する係数k2が必要となる。直径60mmの焼成鍋
6を用いて鉄鉱石焼結を実施した場合の係数は0.8と
した。k2はアルミナの焼結体の場合は0.5,鉛の焼
結体では1.4が適当である。
【0025】さらに本発明法によって測定を行うと、焼
成過程の変化が観察できるので、歩留り低下の原因解明
などを行うことができる。
【0026】
【実施例】実施例として、鉄鉱石焼結鉱製造において、
8時間毎に求めた成品歩留実績で管理した従来法と、1
時間毎に装入された原料層より配合原料を層高方向全層
に亘ってサンプリングし、60mmφの試験焼成鍋6を
用いて焼成過程をX線CT装置で撮像し、その焼成完了
画像より最大幅が10mm以上の気孔の面積を求めて焼
成製造歩留η1を算出して、管理した本発明法との比較
を図3に示し、また本発明法の測定例を表1に示す。
【0027】
【表1】
【0028】このときのアクションは、歩留目標値80
%より、高めに外れた場合に難焼結鉱石のローブリバー
増配の原料配合管理と粉コークスの減少、低めに外れた
場合には逆のアクションで対処した。
【0029】図に示すように、アクション回数を増やす
ことにより安定した操業が可能になった。また本発明法
で示した生産率P(補正係数k2=0.4)を用いるこ
とによって、1時間毎に生産率の予測ができ、生産率の
管理も容易になった。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、C
Tスキャナーを用いて焼成中の焼結原料の水平断面を撮
像し、焼成によって最大幅が10mm以上の気孔部分の
面積の変化している時間により焼結体の生産率を算出す
ることにより、焼結過程の製造歩留りおよび生産率を極
めて迅速,高精度且つ低コストで測定することが可能と
なり、従ってこの観察により適確な操業アクションをと
ることができ、歩留りの低減とともに生産管理が容易と
なって安定した操業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するに好適な生産率測定装置によ
る測定の一例を示す(a)平面図および(b)側面図で
ある。
【図2】本発明例の面積率と破砕係数の関係を示す図面
である。
【図3】従来例と本発明例の製品歩留りを比較した図面
である。
【符号の説明】
1 X線発生装置 2 X線検出器 3 焼結原料 4 ウインドボックス 5 回転ステージ 6 焼成小型鍋

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CTスキャナーを用いて焼成中の焼結原
    料の水平断面を撮像し、予め気孔形状の定まった他の焼
    結体を測定することによって気孔と固体を区別するCT
    境界値を決定し、構成画素毎のCT値により前記CT境
    界値以上のCT値をもつ固体とCT境界値未満のCT値
    をもつ気孔を区分した水平断面画像を求め、該画像の気
    孔部分の内最大幅が10mm以上のものの面積および該
    最大幅が10mm以上の気孔部分の焼成過程における面
    積の変化を求めた後、最大幅が10mm以上の気孔部分
    の面積と、焼成によって最大幅が10mm以上の気孔部
    分の面積が変化している時間によって焼結体の生産率を
    算出することを特徴とする焼結体の生産率測定方法。
  2. 【請求項2】 CTスキャナーを用いて焼成中の焼結原
    料の水平断面を撮像し、予め気孔形状の定まった他の焼
    結体を測定することによって気孔と固体を区別するCT
    境界値を決定し、構成画素毎のCT値により前記CT境
    界値以上のCT値をもつ固体とCT境界値未満のCT値
    をもつ気孔を区分した水平断面画像を求め、該画像の気
    孔部分の内最大幅が10mm以上のものの面積および該
    最大幅が10mm以上の気孔部分の焼成過程における面
    積の変化を求めた後、最大幅が10mm以上の気孔部分
    の面積と、焼成によって最大幅が10mm以上の気孔部
    分の面積が変化している時間を求めた後、下記(1)式
    および(2)式により焼結体の生産率を算出することを
    特徴とする焼結体の生産率測定方法。 【数1】 η1=k1×{L1/(M+L)}×100 ………(1) 【数2】 P =k2×η1/N ………(2) ここで、 η1:製造歩留(%), k1:破砕係数(気孔率に比例して変化する製品歩留り
    を補正する係数で2.0〜0.5の値), k2:補正係数(0.1〜2), P :生産率(t/d/m2 ), L :CT境界値未満のCT値レベルの画像の面積, L1:CT境界値未満のCT値レベルの画像の中で、最
    大幅が10mm以上の大きさをもつものの面積, L2:CT境界値未満のCT値レベルの画像の中で、最
    大幅が10mm未満の大きさをもつものの面積, M :CT境界値以上のCT値レベルの画像の面積, L=L1+L2, N :経時的に前画像と比較して気孔の形状が変化して
    いる画像の内、最初に気孔が変化し始めた画像の撮像時
    とその後気孔の形状が変化しなくなった最初の画像の撮
    像時の時間差(分),
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010073718A1 (ja) * 2008-12-26 2010-07-01 新日本製鐵株式会社 X線ctを用いた焼結原料の造粒方法
CN101839837A (zh) * 2010-03-30 2010-09-22 中南大学 一种烧结铁矿石液相粘结特性的检测方法
JP2019082388A (ja) * 2017-10-30 2019-05-30 新日鐵住金株式会社 気孔率推定方法及び気孔率推定装置

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