JPH10332276A - 焼結機原料充填層の温度測定装置、制御装置および原料充填層の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＤＬ焼結機の焼結層内所定位置の温度を連続
的に測定し、かつこのヒートパターンを制御する制御装
置と制御方法に関する。 【解決手段】 焼結パレット上の原料充填層６の温度を
測定するに際して、牽引索２１の先端部に熱電対２２ａ
を取り付けて温度検出端２２とし、該検出端を焼結パレ
ット上の原料充填層６に埋設し、牽引索の基端側は原料
装入側の所定位置に設けた巻取装置２３に取り付け、該
巻取装置には牽引索の引き出し長さを計測するパルス発
信器２５を設けた焼結機原料充填層の温度測定装置であ
る。 【効果】 充填層のヒートパターンを正確に認識し、こ
れを制御することにより効率よく焼結反応が行われて、
燃料の原単位の減少、均一な品質の焼結鉱の製造と、さ
らには歩留りも向上し、焼結過程の生産性の向上を図り
得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＤＬ焼結機の焼結
層内所定位置の温度を連続的に測定する温度測定装置
と、この温度に基づいて最も効果的に焼結反応を制御す
る制御装置および制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＤＬ焼結機による焼結鉱の製造方法は、
エンドレス状に駆動する焼結パレット上に、予め５〜９
％程度の水分と燃料用の粉コークスを添加して造粒処理
された焼結原料を一定の層厚に装入し、パレット幅方向
に配列した複数の燃焼用バーナーを備えた点火炉にて焼
結原料の上層部に点火するとともに、ウインドボックス
下方から吸引し、パレットが終端側に移動する間にパレ
ット上焼結原料を焼結させる方法である。

【０００３】図１はこの焼結の過程を説明する略側断面
図であり、先ずサージホッパー２からドラムフィーダー
３、シュート４を介してパレット５に装入された焼結原
料１は、パレット５上にて一定層厚の充填層６を形成す
る。

【０００４】次いで点火炉７において、充填層６の表層
に点火するとともに下方のウインドボックス８より吸引
し、パレット５の移動とともに原料は下方に向かって焼
結を進行させ、焼結が完了すれば順次排鉱側９より排出
される。

【０００５】この焼結の過程において、充填層６を形成
した焼結原料は、上層部に点火され燃焼が進行するとと
もに焼結原料の温度は先ず１００〜２００℃に上昇し、
原料中の水分が蒸発して湿潤帯１０を形成する。続いて
この水分が完全に蒸発すれば乾燥帯１１において焼結原
料の温度は急激に上昇する。

【０００６】引き続き充填層内温度は１１００〜１２０
０℃程度まで上昇し、赤熱帯１２となって焼結反応が進
行する。次いで上層部より順次焼結を完了し、焼結完了
帯１３を形成しながら排鉱側９に移動し、焼結鉱として
排鉱側９より排出される。

【０００７】この場合、原料充填層６がパレット排鉱端
９ａに達した時に、充填層６下層端の焼結原料が丁度赤
熱帯１２における焼結を完了する、換言すれば赤熱帯１
２下側の乾燥帯１１と接する境界線１２ａが、排鉱端９
ａの充填層６下層端Ａ点と一致するように焼結反応が進
行すれば、最も生産性が高く良質の焼結鉱が生産され
る。

【０００８】即ち反応過程において、この境界線１２ａ
との交点が排鉱側９にずれ込むようになれば、赤熱帯１
２内の未反応の焼結原料が排出されることになり、焼結
鉱の歩留りが低下する。またこの交点がＡ点よりも手前
で充填層６の下層と交差するようになれば、焼結機能力
を十分に生かしていないため、生産量の低下とともに品
質が不均一となって、これまた焼結鉱の歩留りが低下す
る。

【０００９】従って歩留りの向上、燃料原単位の削減を
図り、かつ生産量を向上させるためには、充填層６中に
おける湿潤帯１０、乾燥帯１１、赤熱帯１２、焼結完了
帯１３の位置および各バンドのパターンを常に認識し、
境界線１２ａがＡ点で交差するようにパレット速度やサ
ージホッパー２からの焼結原料の供給量を加減する必要
がある。

【００１０】ところでこの充填層６中における湿潤帯等
々のヒートパターンは、点火炉７を起点としてほぼ相似
的な形状で充填層下層に向かって拡がっており、ヒート
パターン中の特定の位置を観察することにより、ヒート
パターン全体をほぼ認識することができる。

【００１１】このヒートパターンを認識する方法として
は、従来種々の方法が試みられているが、前述のように
焼結反応過程で形成される湿潤帯等々において、それぞ
れのバンドの反応温度が異なるために、この温度を観察
することにより、ヒートパターン全体を容易に認識する
ことが可能である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】焼結反応過程における
充填層内の所定位置の温度を正確に測定することは、焼
結鉱の品質、歩留り、生産効率の見地から重要なことで
あり、例えば特開昭６２−８０２２８号公報、特開昭６
２−１３１１８９号公報、特開昭６２−２４２７８６号
公報には、それぞれ焼結原料層内に不燃性筒を挿し込
み、この不燃性筒の先端面の光を光ファイバー等に導
き、この光を温度変換する温度測定方法および装置が開
示されている。

【００１３】これらの技術は、パレットの側面から原料
層内に不燃性筒を挿し込んで、移動する原料層とともに
その温度を測定する技術である。しかしこれらの技術は
焼結過程の温度を間欠的に記録するには適しているが、
充填層内部の所定位置の温度を連続的に測定し、これら
測定結果に基づいて焼結原料の装入量やパレット速度を
制御して生産効率を向上しようとする技術ではない。

【００１４】また特開平３−２４７７２５号公報に開示
された技術は、同様に焼結原料層内に複数の熱電対用の
保護管を傾斜埋設して、移動する原料層とともに複数の
熱電対により焼結時の焼結原料のヒートパターンを測定
するものであるが、この技術も、やはり焼結過程の温度
を間欠的に測定する方法であり、充填層内部の所定位置
の温度を連続的に測定できる技術ではない。

【００１５】このように上記従来の技術は基本的には間
欠測定であり、また原料層内の特定位置の温度測定しか
できないために、これら測定結果に基づいて焼結原料の
装入量制御やパレット速度制御等、焼結鉱の生産効率を
向上させる技術として直接適用することは出来ない。ま
たこれらの方法を実施するには多額の設備費を必要と
し、測定のために多くの手数を要するという問題もあ
る。

【００１６】本発明は上記課題に基づき、焼結進行過程
での充填層内の所定位置の温度を連続的に測定すること
によりヒートパターンを認識し、このヒートパターンを
制御することにより焼結過程の生産性の向上を図る原料
充填層の温度測定装置、制御装置および原料充填層の制
御方法を提供する。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は以下の〜の
通りである。

【００１８】 焼結パレット上の原料充填層の温度を
測定するに際して、牽引索の先端部に熱電対を取り付け
て温度検出端とし、該検出端を焼結パレット上の原料充
填層に埋設し、牽引索の基端側は原料装入側の所定位置
に設けた巻取装置に取り付け、該巻取装置には牽引索の
引き出し長さを計測するパルス発信器を設けたことを特
徴とする焼結機原料充填層の温度測定装置。

【００１９】 温度検出端を原料充填層の幅方向およ
び／または高さ方向に複数個配置した前記の焼結機原
料充填層の温度測定装置。

【００２０】 牽引索の先端部に熱電対を取り付けて
温度検出端とし、該検出端を焼結パレット上の原料充填
層に埋設し、牽引索の基端側は原料装入側の所定位置に
設けた巻取装置に取り付けて温度測定装置を構成し、該
温度測定装置には牽引索の引き出し長さを計測するパル
ス発信器を設け、熱電対にて検出した原料充填層の温度
データとパルス発信器にて計測した牽引索の引き出し長
さデータを基として、サージホッパーからの原料供給量
を調整する分割ゲートの開閉制御信号、パレット速度を
制御するパレット速度制御信号、前記巻取装置を通じて
温度検出端の位置を制御する温度検出端位置制御信号を
発信する演算装置を設けたことを特徴とする焼結機原料
充填層の制御装置。

【００２１】 温度検出端とパルス発信器を原料充填
層の幅方向および／または高さ方向に複数個配置した前
記の焼結機原料充填層の制御装置。

【００２２】 走行する焼結パレット上に形成した原
料充填層内に、牽引索の先端部に熱電対を取り付けた温
度検出端を埋設し、牽引索の基端側は原料装入側の所定
位置に設けた巻取装置に取り付け、牽引索を所定の長さ
引き出して熱電対を充填層内の所定位置に係止し、次い
で熱電対にて検出した原料充填層の温度データと前記巻
取装置に取り付けたパルス発信器にて計測した牽引索の
引き出し長さデータを演算装置に入力し、該演算装置に
て原料充填層の横方向断面における温度の不平衡度と、
原料充填層の進行方向における温度およびその位置と、
原料充填層中に引き出した温度検出端の位置と検知温度
を再チェックし、原料供給量を調整する分割ゲートを開
閉制御して充填層の左右の平衡を保つとともに、最適の
パレット速度を保つよう速度を制御し、さらに牽引索を
調整して温度検出端を充填層内の所定の位置にリセット
することを特徴とする焼結機原料充填層の制御方法。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明による温度測定装置は、焼
結パレット上の原料充填層の温度を測定するに際して、
先ず牽引索の先端部に熱電対を取り付けて温度検出端と
し、該検出端を焼結パレット上の原料充填層に埋設し、
牽引索の基端側は原料装入側の所定位置に設けた巻取装
置に取り付け、該巻取装置には牽引索の引き出し長さを
計測するパルス発信器を設けて構成している。

【００２４】原料充填層の焼結進行方向断面におけるヒ
ートパターンは、図１に示す湿潤帯１０、乾燥帯１１、
赤熱帯１２、焼結完了帯１３のように形成されてゆき、
その温度分布は、先ず湿潤帯において水分の蒸発ととも
に１００〜２００℃に上昇する。

【００２５】続いてこの水分が完全に蒸発すれば乾燥帯
となって原料温度は約１１００℃程度まで急激に上昇す
る。引き続き赤熱帯を形成して、層内温度は１１００〜
１２００℃程度を維持しながら焼結反応が進行する。

【００２６】この場合、熱電対等の手段で充填層内のヒ
ートパターンを正確かつ迅速に認識するには、充填層内
の温度変化が急峻な点を測定点とすればよい。その理由
は、温度変化が緩慢な例えば湿潤帯１０内においたとし
ても、ヒートパターンが変化または前後に移動した場合
に、熱電対等で温度変化をとらえて位置の変化を迅速か
つ正確に認識するのが困難である。従って焼結充填層の
場合、温度変化が最も急峻な乾燥帯１１から赤熱帯１２
に移行する位置を測定点と定めればよく、その設定温度
としてはこの移行時の１１００℃程度が適当である。

【００２７】さらにこのヒートパターンより、前記図１
に示す赤熱帯１２上側の焼結完了帯１３と接する境界線
１２ａを認識することが可能となり、さらにこの境界線
１２ａが、排鉱端９ａの充填層６下層端Ａ点と一致する
ように原料の装入、パレット速度等を調整してヒートパ
ターンを制御すれば、焼結反応の進行は最も効率よく行
われ、焼結鉱の品質の向上とともに歩留り向上の目的を
達成できる。

【００２８】この目的のために本発明では、さらに分割
ゲートの開閉およびパレット速度を制御する演算装置を
設けている。すなわちこの演算装置に、上記熱電対にて
検出した原料充填層の温度データと、前記巻取装置に取
り付けたパルス発信器にて計測した牽引索の引き出し長
さデータを入力する。

【００２９】そして演算装置にて原料充填層の横方向断
面における温度の不平衡度と、原料充填層の進行方向に
おける温度およびその位置と、原料充填層中に引き出し
た温度検出端の位置と検知温度を再チェックし、原料供
給量を調整する分割ゲートを開閉制御して充填層の左右
の平衡を保つとともに、最適のパレット速度を保つよう
速度を制御し、さらに牽引索を調整して温度検出端を充
填層内の所定の位置にリセットする。

【００３０】このようにして充填層の焼結反応の平衡を
保ちながら、全体の反応が完全に完了する時点で焼結鉱
を排鉱側から排出するように制御することにより、焼結
過程の生産性の向上を図り得るものである。

【００３１】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。図２（ａ）は本発明の原料充填層温度測定装置
の一例、図２（ｂ）は測定装置先端の温度検出端の詳
細、また図２（ｃ）は原料充填層内における温度検出端
の配置例をそれぞれ示す。

【００３２】温度測定装置２０は、牽引索２１の先端部
に熱電対２２ａを取り付けた温度検出端２２を排鉱側に
移動する原料充填層６中に埋設し、牽引索２１の基端側
は、滑車を介して原料装入側上方の所定位置に設けた巻
取装置２３に巻取られる。

【００３３】熱電対２２ａは牽引索２１により牽引され
て充填層中の所定位置に係止され、その位置の温度を連
続して計測するように構成される。なお熱電対２２ａに
は、要すれば耐熱、耐磨耗、かつ可撓性を有する保護管
２２ｂを被着させておく。

【００３４】またこの熱電対２２ａの計測点は、巻取装
置２３に取り付けたモータ２４により原料の流れ方向に
対して任意の点に移動可能となっており、その充填層６
中における計測点位置は、巻取装置２３に取り付けたパ
ルス発信器２５により牽引索２１の引き出し長さをカウ
ントすることにより可能としている。

【００３５】この温度測定装置２０を、図２（ｃ）に示
すように充填層６の幅方向、および高さ方向にそれぞれ
複数個埋設して、それぞれの温度検出端２２をパレット
の進行方向に前後させて温度計測するようにすれば、前
述したように焼結過程における湿潤帯１０、乾燥帯１
１、赤熱帯１２等の温度の差異から、それぞれの帯域の
位置およびヒートパターン全体をさらに正確に認識する
ことができる。

【００３６】焼結機原料充填層の制御装置は、図３に示
すように上記温度測定装置２０にさらに演算装置３０を
付加し、この演算装置３０によりヒートパターンを制御
する装置であり、まずそれぞれの温度測定装置２０の熱
電対２２ａにて検出した原料充填層の温度データと、パ
ルス発信器２５にて計測した牽引索の引き出し長さデー
タ、すなわち温度検出端２２の位置データを演算装置３
０に入力する。

【００３７】演算装置３０には、事前に赤熱帯１２上側
の焼結完了帯１３と接する境界線１２ａが、排鉱端９ａ
の充填層６下層端Ａ点と一致するようなヒートパターン
と、充填層６の温度変化が最も急峻な乾燥帯１１から赤
熱帯１２に移行する位置およびその設定温度１１００℃
が入力されている。

【００３８】演算装置３０からの出力としては、先ずサ
ージホッパーからドラムフィーダーへの焼結原料供給量
を調整する分割ゲート２ａを開閉制御する調整器３１へ
の分割ゲート制御信号と、パレット速度を調整するパレ
ット速度調節器３２への速度制御信号と、巻取装置２３
を介して牽引索２１を調整して温度検出端２２を充填層
内の所定の位置にリセットする温度検出端制御信号が出
力される。なお３３はＣＲＴ表示装置であり、温度検出
端２２の先端位置、温度等を適時表示記録する。

【００３９】先ず焼結原料１は、サージホッパー２から
ドラムフィーダー３、シュート４を介してパレット５上
に装入され、一定層厚の充填層６を形成する。この原料
充填層６中に、上記温度検出端２２をパレットの幅およ
び層高方向の所定位置に装入する。

【００４０】この装入された温度検出端２２は、原料の
進行に伴い排鉱側に移動し、その移動の過程において焼
結ヒートパターンを測定し、層内温度が所定の温度、例
えば１１００℃に達するまで装入され、その位置Ｌ₁ 、
Ｌ₂ ……を巻取装置２３に取り付けたパルス発信器２５
にて検出する。

【００４１】この検出されたＬ₁ 、Ｌ₂ ……より、所定
温度のパレット底面での位置を演算装置３０で計算し、
その位置が予め設定された位置になるようにパレット速
度の調整により、バーンスルーポイントを所定の位置で
制御する。

【００４２】ここで温度検出端２２が検出する測定点の
温度帯域が排鉱側に偏ると、赤熱帯１２上側の焼結完了
帯１３と接する境界線１２ａが、前記交点Ａよりも排鉱
側９にずれ込むことになり、赤熱帯１２内の未反応の原
料が排出されることになる。即ちパレット速度が速すぎ
て未反応のままの原料が排出される。

【００４３】また測定点の温度帯域が原料装入側に偏る
と、境界線１２ａが前記交点Ａよりも原料装入側にずれ
込むことになり、焼結反応が過度に行われて焼結鉱の品
質が低下し、いずれも歩留りが低下する。

【００４４】そこでこの温度検出端２２が検出した境界
線１２ａの位置をパルス信号として演算装置３０に入力
し、パレット速度調節器３２を介してパレット速度を最
適な速度、即ち境界線１２ａが交点Ａと一致するように
制御する。

【００４５】次に前記図２（ｃ）に示す充填層６の幅方
向に複数個埋設した温度検出端２２の中央部や左右相互
で、検出する測定点の温度帯域の位置に不平衡が生ずる
と、充填層６が左右または中央部において、焼結反応の
進行にやはり不平衡が生じていることになる。

【００４６】この場合充填層６の圧密の度合いが小さい
箇所では、焼結反応が速く進行して前記境界線１２ａが
原料装入側に偏り、また圧密の度合いが大きい箇所で
は、境界線１２ａが排鉱側９に偏る。この場合も同様に
焼結反応に不平衡が生じて、焼結鉱の品質に悪影響を及
ぼす。

【００４７】ここで各温度検出端２２の位置をパルス信
号として演算装置３０に入力し、演算装置３０にて演算
して分割ゲート制御信号として調整器３１へ出力し、そ
れぞれ対応する分割ゲート２ａを適宜開閉制御すること
により、サージホッパー２からドラムフィーダー３に供
給される焼結原料供給量をそれぞれ調整する。

【００４８】この場合境界線１２ａが原料装入側に偏っ
た箇所では、対応する分割ゲート２ａを開いて原料供給
量を多くし、圧密の度合いを大きくして焼結反応を遅ら
せ、境界線１２ａを排鉱側９に移動し、またその逆に、
排鉱側９に偏った箇所では、対応するその分割ゲート２
ａを閉じて原料供給量を少なくし、圧密の度合いを小さ
くして焼結反応を速め、境界線１２ａを原料供給側に移
動する。

【００４９】このようにしてサージホッパー２からの原
料供給量を加減して充填層６が幅方向において均等に圧
密されるように装入し、境界線１２ａを均一に保つよう
に制御する。さらに牽引索を調整して温度検出端を充填
層内の所定の位置にリセットする。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、温
度測定装置により、進行する充填層のそれぞれの焼結反
応過程の帯域の位置およびヒートパターンを正確に認識
しながら、さらに演算装置により、左右方向の焼結反応
の平衡を保つように制御することにより、温度計測に要
する作業負荷が軽減されて効率よく焼結反応が行われ、
燃料原単位の減少と均一な品質の焼結鉱が製造されると
ともに、さらには歩留りも向上し、焼結過程の生産性の
向上を図り得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】焼結の過程を説明する略側断面図である。

【図２】温度測定装置の構成の一例を示し、（ａ）図は
温度測定装置全体の構成例、（ｂ）図は温度検出端の詳
細図、（ｃ）図は充填層内における温度検出端の配置例
を示す図面である。

【図３】原料充填層制御装置の全体構成の一例を示す図
面である。

【符号の説明】

１ 焼結原料 ２ サージホッパー ２ａ 分割ゲート ３ ドラムフィーダー ４ シュート ５ 焼結パレット ６ 焼結充填層 ７ 点火炉 ８ ウインドボックス ９ 焼結鉱の排鉱側 ９ａ 排鉱端 １０ 湿潤帯 １１ 乾燥帯 １２ 赤熱帯 １２ａ 境界線 １３ 焼結完了帯 ２０ 温度測定装置 ２１ 牽引索 ２２ 温度検出端 ２２ａ 熱電対 ２２ｂ 保護管 ２３ 巻取装置 ２４ モータ ２５ パルス発信器 ３０ 演算装置 ３１ 分割ゲートの調整器 ３２ 速度調節器 ３３ ＣＲＴ表示装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼結パレット上の原料充填層の温度を測
   定するに際して、牽引索の先端部に熱電対を取り付けて
   温度検出端とし、該検出端を焼結パレット上の原料充填
   層に埋設し、牽引索の基端側は原料装入側の所定位置に
   設けた巻取装置に取り付け、該巻取装置には牽引索の引
   き出し長さを計測するパルス発信器を設けたことを特徴
   とする焼結機原料充填層の温度測定装置。
2. 【請求項２】 温度検出端を原料充填層の幅方向および
   ／または高さ方向に複数個配置した請求項１記載の焼結
   機原料充填層の温度測定装置。
3. 【請求項３】 牽引索の先端部に熱電対を取り付けて温
   度検出端とし、該検出端を焼結パレット上の原料充填層
   に埋設し、牽引索の基端側は原料装入側の所定位置に設
   けた巻取装置に取り付けて温度測定装置を構成し、該温
   度測定装置には牽引索の引き出し長さを計測するパルス
   発信器を設け、熱電対にて検出した原料充填層の温度デ
   ータとパルス発信器にて計測した牽引索の引き出し長さ
   データを基として、サージホッパーからの原料供給量を
   調整する分割ゲートの開閉制御信号、パレット速度を制
   御するパレット速度制御信号、前記巻取装置を通じて温
   度検出端の位置を制御する温度検出端位置制御信号を発
   信する演算装置を設けたことを特徴とする焼結機原料充
   填層の制御装置。
4. 【請求項４】 温度検出端とパルス発信器を原料充填層
   の幅方向および／または高さ方向に複数個配置した請求
   項３記載の焼結機原料充填層の制御装置。
5. 【請求項５】 走行する焼結パレット上に形成した原料
   充填層内に、牽引索の先端部に熱電対を取り付けた温度
   検出端を埋設し、牽引索の基端側は原料装入側の所定位
   置に設けた巻取装置に取り付け、牽引索を所定の長さ引
   き出して熱電対を充填層内の所定位置に係止し、次いで
   熱電対にて検出した原料充填層の温度データと前記巻取
   装置に取り付けたパルス発信器にて計測した牽引索の引
   き出し長さデータを演算装置に入力し、該演算装置にて
   原料充填層の横方向断面における温度の不平衡度と、原
   料充填層の進行方向における温度およびその位置と、原
   料充填層中に引き出した温度検出端の位置と検知温度を
   再チェックし、原料供給量を調整する分割ゲートを開閉
   制御して充填層の左右の平衡を保つとともに、最適のパ
   レット速度を保つよう速度を制御し、さらに牽引索を調
   整して温度検出端を充填層内の所定の位置にリセットす
   ることを特徴とする焼結機原料充填層の制御方法。