JPH0841552A - 焼結原料の混合装置における水分制御方法 - Google Patents

焼結原料の混合装置における水分制御方法

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JPH0841552A
JPH0841552A JP18123594A JP18123594A JPH0841552A JP H0841552 A JPH0841552 A JP H0841552A JP 18123594 A JP18123594 A JP 18123594A JP 18123594 A JP18123594 A JP 18123594A JP H0841552 A JPH0841552 A JP H0841552A
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water
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JP18123594A
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Masamichi Yariyama
昌倫 鎗山
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 焼結原料を混合しつつ水を添加する混合工程
において、水分添加前の焼結原料の水分を正確に検出
し、焼結原料の目標水分の制御精度を一層高めることが
でき、しかも経済的な設備投資の範囲内で行えるように
する。 【構成】 全ての原料槽1のうち、ドラムミキサー4等
の混合装置での持ち込み水分変動に与える影響の大きい
原料、即ちYi =Qi ×(a・Ki +b)〔但し、
i :各原料の吸水性指数(%),Qi :各原料の配合
率(%),a,b:定数〕の値の順に大きい方の原料の
原料槽を適当数選択し、選択した原料槽に中性子型等の
水分検出器11を設置して原料水分を実測し、これら水
分検出器11からの水分検出情報を混合装置の水分制御
装置10へフィードフォワードして添加水制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、焼結鉱を得る焼結プ
ロセスの焼結原料混合工程における焼結原料の水分制御
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】製鉄業において細粒の粉鉄鉱石を部分溶
融により塊成鉱に変化させる焼結プロセスでは、ドラム
ミキサー等の混合装置において粉鉱石,石灰石,粉コー
クス等の焼結原料が混合され、かつ、一定水分となるよ
うに水が添加され、焼結機へと供給されて焼結鉱とな
る。このような焼結プロセスの前段においては、混合さ
れた焼結原料中の水分が焼結鉱の生産性,品質(焼結鉱
粒度,焼結鉱還元粉化等)を安定化させる重要な要因で
あり、この水分を目標の値に制御する方法として、特公
平4−4379号公報等に記載の方法が提案されてい
る。
【0003】図5に示すのは、前記特公平4−4379
号公報に記載の焼結原料の水分制御方法の例である。こ
の図の混合設備においては、多数の原料槽1から切り出
された各種の焼結原料A,B,…が、切出しコンベヤ
2,装入コンベヤ3により混合装置としてのドラムミキ
サー4に供給され、ドラムミキサー4内で混合されつつ
散水装置5から水が添加され、水分が一定となった混合
焼結原料Mixが移送コンベヤ6、ホッパー7を介して焼
結機へと供給される。
【0004】水分制御については、図5(i)に示すよ
うに、水分添加前の焼結原料水分の予測値または測定値
に基づくフィードフォワード制御系(F.F.)と、水
分計8による水添加後の混合焼結原料水分の測定値に基
づくフィードバック制御系(F.B.)とを組み合わせ
た制御系において、ドラムミキサー4への散水系統を前
後二段に分割し、前段の散水装置5−1・演算制御器9
−1によるフィードフォワード制御の添加水量のウェイ
トを大きくし、後段の散水装置5−2・演算制御器9−
2によるフィードバック制御の添加水量のウェイトを大
きくして添加水量を制御している。
【0005】あるいは、図5(ii) に示すように、フィ
ードフォワード制御系とフィードバック制御系とを組み
合わせた制御系において、水分目標値Ra をある分割比
率mでフィードフォワード制御系の目標値Rffとフィー
ドバック制御系の目標値Rfbに仮想分割して一つの散水
装置5を制御し、フィードフォワード制御系では、水添
加前の原料輸送量Ui と、ドラムミキサー4での添加水
量Uw と、水添加後の混合焼結原料水分RO の実測値を
基に時々刻々と算出した焼結原料水分の予測値Ri を用
いてフィードフォワード系の必要添加水量Uwff を算出
し、フィードバック制御系では、水添加後の原料水分実
測値を前記フィードバック制御系の目標値に応じて補正
した値を用い、かつ原料成分と原料輸送量との変動量に
応じて補正される係数を含む添加水量算出式を用いてフ
ィードフォワード系の必要添加水量Uwfb を算出して制
御している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前述のような従来の水
分制御方法によれば、ある程度の精度の水分制御を行う
ことができるが、図5(i)においては、水分添加前の
焼結原料の水分値に予め予測あるいは実測したものを使
用し、これを長時間にわたって一定値とみなしてフィー
ドフォワード制御しており、図5(ii) においては、水
分添加前の焼結原料の水分値に、水添加前の原料輸送量
i と、ドラムミキサー4での添加水量Uw と、水添加
後の焼結原料水分RO の実測値を基に時々刻々と算出し
た焼結原料水分の予測値Ri を用いているため、多数の
原料槽における各焼結原料の水分ばらつきに起因する水
添加前の水分変動を検知することができず、制御精度が
不十分となっている。
【0007】即ち、 焼結工程で使用する原料は、国
内・国外から搬入され、一時的に原料ヤードにおいて野
積みの状態でストックされる、 これらの中から成品
の成分が一定となるように、多くの原料が同時使用され
る、 これらの原料成分は、採掘された時はほぼ一定
の水分値であるが、搬入過程および原料ヤードで野積み
された状態での降雨の影響により、同一ロット内でも水
分にばらつきが出て、これにより焼結過程での水分添加
前の水分が変動する原因となる。
【0008】なお、装入コンベヤ3に水分計を設置して
水分添加前の焼結原料水分を実測する場合には、原料が
原料槽から切り出されたままの未混合状態である、検出
対象の原料層厚が厚く部分的な検出になるなどから正確
な水分検出が困難である。
【0009】以上から、従来においては、水分添加前の
原料水分値を時々刻々正確に予測あるいは検出すること
は困難で、各原料槽出口での水分実測が望まれる。しか
しながら、一般的に焼結機が保有する原料槽は20槽以
上あるのが普通であり、その全てに中性子型等の水分検
出器を設置するのは、莫大な設備投資につながり、でき
る限り少ない設備投資で済む方法が望まれている。
【0010】この発明は、前述のような問題点を解消す
べくなされたもので、その目的は、水分添加前の焼結原
料の水分を正確に検出することができ、焼結原料の目標
水分の制御精度を一層高めることができ、しかも経済的
な設備投資の範囲内で水分添加前の焼結原料の水分検出
を行うことができる焼結原料の水分制御方法を提供する
ことにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明は、図1に示す
ように、多数の原料槽1-1,1-2, …1-nから供給され
る焼結原料A,B,C,…をドラムミキサー4等の混合
装置において混合し、かつ焼結原料への添加水量を制御
して混合後の焼結原料Tの水分が目標値となるように制
御する焼結原料の水分制御方法において、全ての原料槽
1の中から、ドラムミキサー4等の混合装置における持
ち込み水分変動に与える影響の大きい原料(原料特性か
ら予測できる水分変動が大きく、かつ配合比の大きい原
料)の原料槽を選択し、選択した原料槽に水分検出器
(例えば中性子型水分検出器)11を設置して焼結原料
水分を実測し、これら水分検出器11からの水分検出情
報を混合装置の水分制御装置10へフィードフォワード
することにより水分制御精度を高めるようにしたもので
ある。
【0012】(a) ドラムミキサー4等の混合装置におけ
る持ち込み水分変動の大きい焼結原料A,B,C,…の
推定は、次のように行うのが好ましい。
【0013】 本発明者は、解析の結果、混合装置へ
の持ち込み水分変動の程度を、焼結原料A,B,C,…
の原料特性により種々異なる吸収性指数により推定でき
ることを見出した。
【0014】 吸水性指数は、例えば1〜2mmに整
粒した鉱石を一昼夜水中に浸漬させた後、一定回転条件
の遠心脱水器により粒子表面の付着水分を除去し、粒子
内に残留する水分量を赤外線乾燥水分計により求めたも
のと定義できる。
【0015】 吸水性指数と原料槽出口での持ち込み
水分変動は、実験からほぼ直線関係にあることが確認さ
れ、各焼結原料の吸水性指数を用いることにより、原料
槽出口での持ち込み水分変動値を予測することが可能と
なる。実験によれば、Xi =(a・Ki +b)が得られ
た。ここで、Ki は各焼結原料の吸水性指数(%)、X
i は各焼結原料の原料槽出口での持ち込み水分変動値
(%)である。
【0016】 各焼結原料の原料槽出口での持ち込み
水分変動値Xi が、混合装置での済添加前の原料水分変
動へ与える影響は、その対象となる焼結原料の全原料に
対する切り出し比率に関係があり、混合装置での全焼結
原料による持ち込み水分変動YTOTAL は、YTOTAL
{(Q1 ×X1 +Q2 ×X2 +Q3 ×X3 …+Qi ×X
i …+Qn ×Xn )/n}1/2 となる。
【0017】 以上から、前記全焼結原料による持ち
込み水分変動YTOTAL に与える各焼結原料の影響は、前
記Qi ×Xi の程度によって決まる。よって、水分検出
器11を設置する原料槽1は、 Yi =Qi ×(a・Ki +b)……(1) 但し、Ki :各原料の吸水性指数(%) Qi :各原料の配合率(%) a,b:定数 の式から得られる各原料の混合装置に対する持ち込み水
分変動Yi の値が大きい方から順に適当台数選択するこ
とになる。
【0018】(b) 水分検出器の設置台数は、経済的な面
から次のような制限を設けるのが好ましい。即ち、水分
検出器のための設備費は、設置台数に比例して設備コス
トが悪化する。一方、水分検出器の設置による焼結諸元
改善額は、水分検出器の設置台数増加と共に好転する。
よって、 (回収年)=(設備コスト)/{(諸元コスト)−(設備コスト)×c} 〔但し、c:設備費原価償却の年当たりの比率〕……(2) の式を満足する水分検出器の設置台数より少ない設置台
数とする。
【0019】
【作用】以上のような構成において、先ず多種類ある焼
結原料A,B,C…のうち、水添加前の持ち込み水分変
動の大きい原料を推定する。即ち、各焼結原料A,B,
C…の吸水性指数Ki を前述した測定方法で測定し、こ
の吸収性指数Ki と各焼結原料の原料槽出口での持ち込
み水分変動値Xi との関係を実験により求めると、図2
に示すようにほぼ直線関係となり、図2ではXi =(K
i ×0.286+0.21)となる。
【0020】次いで、前述の(1)式を使用して各焼結
原料A,B,C…のYi =Qi ×(Ki ×0.286+
0.21)を求め、この混合装置に対する持ち込み水分
変動Yi (=Qi ・Xi )の大きい方の原料から順に例
えば図4に示すように7個だけ選択し、この原料の原料
槽1にのみ水分検出器11を設置し、これら水分検出器
11からの水分実測値がドラムミキサー4における添加
水制御のフィードフォワード制御に使用される。
【0021】これら水分検出器11からの水分検出値
は、持ち込み水分変動の大きい原料の実測値であり、ド
ラムミキサー4へ供給される全焼結原料の時々刻々変動
する水分値を反映しており、焼結原料の目標水分の制御
精度を一層高めることができる。しかも、高価な水分検
出器を適当数の原料槽に設置するため、経済的な設備投
資の範囲内で水分添加前の焼結原料の水分検出を行うこ
とができる。
【0022】なお、図3(a)に示すように、水分検出
器設置のための設備費は、設置台数に比例してコストが
悪化し、一方、水分検出器設置による焼結諸元改善額
は、水分検出器設置台数の増加と共に好転する。前述の
(2)式で設備費原価償却の年当たりの比率c=0.1
14として計算すると、図3(b)が得られ、この図3
(b)から、トータルコストが経済的に有効である回収
年2.5年以下となる水分検出器11の設置台数は、全
原料槽の数に対して0〜60%の範囲内となる。
【0023】図4の20基の原料槽1に対して水分検出
器の設置台数7個であれば、38%となり、前記範囲を
満足することになる。
【0024】
【実施例】以下、この発明を図示する一実施例に基づい
て詳細に説明する。なお、従来と同一または相当する部
分については同一符号を付する。
【0025】図1に示すように、焼結原料の混合設備
は、従来と同様に多種類の焼結原料A,B,C…が貯蔵
される多数の原料槽1と、切出しコンベヤ2,装入コン
ベヤ3により供給された焼結原料を混合するドラムミキ
サー4と、散水スプレー5a,流量調整弁5b,流量計
5cからなる散水装置5と、移送コンベヤ6およびホッ
パー7などから構成されている。
【0026】このような混合設備において、原料特性か
ら予測できる持ち込み水分変動が大きく、かつ配合比の
大きい原料を貯蔵する原料槽1を適当数選択し、この原
料槽1に、中性子源からの中性子の吸収率により水分を
検出する中性子型水分検出器11を設置し、この各水分
検出器11の検出信号を水分制御装置10に入力する。
【0027】水分制御装置10は、従来と同様に、水分
添加前の焼結原料水分の測定値に基づくフィードフォワ
ード制御系と、移送コンベヤ6またはホッパー7に設置
した水分計8による水添加後の焼結原料水分の測定値に
基づくフィードバック制御系とを組み合わせた制御系で
あり、従来のような二段の散水装置と演算制御器による
制御や一段の散水装置と演算制御器による仮想分割制御
などを採用できる。
【0028】また、本発明では、各水分検出器11から
の水分実測値と配合比Qi から、焼結原料全体の水分値
を求め、この検出水分値と目標水分値とを比較し、焼結
原料の原料槽1からドラムミキサー4までの到達時間を
考慮して制御を行うが、水分を検出していない焼結原料
については、予め測定した水分値を用い、この水分値も
前記水分実測値に加味して補正するようにしてもよい。
いずれにしても、水分検出器11による水分実測値は、
全焼結原料の持ち込み水分変動を大きく反映しており、
水添加前の焼結原料全体の水分値を正確に検出すること
ができる。
【0029】なお、造粒後の水分値が変動すると、原料
の造粒性から焼成時の通気性が変動するため、操業を安
定させるためには、この造粒後水分値を一定にする必要
があるが、前述のような水添加前の水分値の正確な検出
により、造粒後水分値の変動を低減し一定に保持するこ
とができる。
【0030】以上のような構成において、図4に示すよ
うに、各焼結原料A,B,C…の吸収性指数Ki を予め
測定しておき、Xi =(Ki ×0.286+0.21)
と配合比Qi から持ち込み水分変動Yi (Qi ・Xi
を求め、このYi の値の大きい7個の原料槽1に水分検
出器11を設置し、水分制御装置10で添加水の制御を
行ったところ、水分添加後の混合焼結原料の水分変動σ
を、1.0%(水分検出器を全く設置しない場合)から
0.7%に低下させることができた。
【0031】なお、水分検出器11の設置台数は、20
基の原料槽1に対して35%(=7/20×100)で
あり、トータルコストが経済的に有効である回収年が
2.5年以下となる0〜60%を満たしている。
【0032】
【発明の効果】前述の通り、この発明は、全ての原料槽
のうち、混合装置における持ち込み水分変動に与える影
響の大きい原料のみ、原料槽において水分を実測し、こ
れら水分検出器からの水分検出情報を混合装置の水分制
御装置へフィードフォワードするようにしたため、次の
ような効果を奏する。
【0033】(1) 混合装置への持ち込み水分変動量の大
きい原料の水分を検出することから、混合装置へ投入さ
れる時々刻々と変動する全焼結原料における水添加前の
水分を正確に検出することができ、混合後の目標水分の
制御精度をより一層に向上させることができる。
【0034】(2) しかも、水分検出計の設置台数、即ち
設備投資を最小限で済ますことができ、経済的な設備投
資の範囲内で水分添加前の焼結原料の水分検出を行うこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る焼結原料の水分制御方法を示す
制御系統図である。
【図2】この発明に係る吸水性指数と各原料槽出口の水
分変動の関係を示すグラフである。
【図3】(a)は水分計設置台数に対するコスト変化を
示すグラフ、(b)は水分計設置台数に対する回収年を
示すグラフである。
【図4】この発明に係る一実施例を示す表である。
【図5】従来の焼結原料の水分制御方法を示す制御系統
図である。
【符号の説明】
1…原料槽 2…切出しコンベヤ 3…装入コンベヤ 4…ドラムミキサー 5…散水装置 6…移送コンベヤ 7…ホッパー 8…水分計 10…水分制御装置 11…水分検出器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多数の原料槽から供給される焼結原料を
    混合装置において混合し、かつ焼結原料への添加水量を
    制御して混合後の焼結原料水分が目標値となるように制
    御する焼結原料の混合工程において、 全ての原料槽の中から、混合装置における持ち込み水分
    変動に与える影響の大きい原料の原料槽を選択し、選択
    した原料槽に水分検出器を設置して焼結原料水分を実測
    し、これら水分検出器からの水分検出情報を混合装置の
    水分制御装置へフィードフォワードすることにより水分
    制御精度を高めることを特徴とする焼結原料の水分制御
    方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の焼結原料の水分制御方
    法において、水分検出器を設置する原料槽は、次式で定
    義される、混合装置における各焼結原料の持ち込み水分
    変動Yi の値が大きい方から順に選択した焼結原料の原
    料槽でるあることを特徴とする焼結原料の水分制御方
    法。 Yi =Qi ×(a・Ki +b) 但し、Ki :各原料の吸水性指数(%) Qi :各原料の配合率(%) a,b:定数
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