JPH1072626A - 焼結鉱の塩基度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 塩基度の時系列的バラツキをなくし、精度よ
く目標組成に自動制御して焼結鉱の塩基度を安定化させ
る。 【解決手段】 成品焼結鉱のＳｉＯ₂ およびＣａＯ含有
率を所定時間毎に測定し、塩基度測定値を求め、目標値
と測定値との差を点数法にて管理し、その点数または累
計点数に応じてＣａＯ源配合比率を自動修正する。 【効果】 塩基度および品質の安定した焼結鉱を製造す
ることができ、また、焼結鉱製造工程の自動化に寄与す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は焼結鉱の塩基度を一
定に自動制御する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】焼結鉱製造過程での焼結反応は原料中の
造滓成分からなる融体を介して行なわれるので、焼結原
料中の造滓成分比率および塩基度は成品焼結鉱の性状、
強度、還元粉化率および被還元性に大きな影響を及ぼ
す。一方、焼結鉱の塩基度は、高炉原料としての品質特
性上極めて重要なものであり、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ
₂）が所定値に管理された焼結鉱の供給は、高炉スラグ
の融点、粘性およびスラグ量を適正に維持し、安定操業
を継続するために重要である。

【０００３】通常、成品焼結鉱の塩基度は、焼結原料と
しての鉄鉱石、副原料としてのＣａＯ源、ＳｉＯ₂ 源、
コークス等の固体燃料、成品とならず再焼成の必要な返
鉱等の脈石成分および灰分、並びにそれらの配合比率に
より定まる。しかしながら、配合原料の種類が通常２０
から３０種前後もあり多岐にわたること、各原料の成分
組成変動、および操業に応じて固体燃料や返鉱の配合比
率の変更等により時系列的に絶えず変動する。従って、
焼結鉱の塩基度が管理目標範囲内にある場合には問題な
いが、この範囲を外れた場合には塩基度を所定の値にす
るためＣａＯ源である副原料配合比率を調整するアクシ
ョンをとることが必要である。

【０００４】一般に焼結鉱の製造においては、原料を配
合し、加湿、混合および造粒処理された原料を焼結機で
焼成し、得られた焼結鉱を粉砕し冷却し、次いで、分析
試料を採取し成分組成を分析する。かくして得られた分
析値を用いて原料配合比率を修正するまでには数時間、
通常４時間程度を要する。従って、現時点の原料配合比
率の結果は約４時間以後に反映される。しかし、前述し
たような配合原料の変動や操業条件の変動により、現時
点での原料配合に基づき予測される成分組成を有する焼
結鉱が製造されるとは限らない。即ち、現時点での原料
配合比率から予測される焼結鉱の成分組成と、約４時間
後に分析されて得られる焼結鉱の実測成分組成との間に
は偏差が生じる。そこで、この偏差を特定の手段により
精度よく予測することができれば、原料配合比率を調節
することにより所望の塩基度を有する焼結鉱を製造する
ことができる。

【０００５】上述した観点より、現時点での原料配合比
率から求められる塩基度に基づき、現時点での配合原料
から製造される焼結鉱成品の塩基度を予測する試みがな
されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】焼結鉱の塩基度は成品
焼結鉱の強度、還元粉化率、および被還元性に大きく影
響する要因であり、高炉操業の安定性および溶銑品質に
大きな影響を及ぼす。従って、焼結鉱の塩基度制御は極
めて重要である。しかしながら、従来より、原料配合比
率の修正量を決定するに当たり、直近ないしこれに準ず
る時点における実測塩基度に大きな比重を置いた塩基度
調整方法は提案されておらず、従って、操業上の理由で
塩基度が大きく変動した場合にも、迅速で適正な塩基度
の自動制御方法は提案されていない。

【０００７】従って、この発明の目的は、上述した問題
点を解決することにより、焼結鉱の塩基度の時系列的バ
ラツキをなくし、迅速に精度よく目標塩基度に自動制御
する方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
観点から焼結鉱の塩基度を目標値に精度よく自動制御す
る方法を開発すべく鋭意研究を重ねた。その結果、成品
焼結鉱のＳｉＯ₂ およびＣａＯ含有率を所定周期で測定
し、塩基度を求め、目標値との差（偏差）に応じて評点
を定め、この評点に応じてＣａＯ源副原料配合比率を修
正することにより塩基度の調整を適正化することができ
ることを知見した。

【０００９】請求項１記載の発明の要旨は次の通りであ
る。焼結鉱製造過程における成品焼結鉱のＳｉＯ₂ およ
びＣａＯ含有率をそれぞれ十分な多数回測定し、ＳｉＯ
₂ およびＣａＯ含有率測定値から塩基度を求め、この塩
基度測定値を塩基度目標値から引いた差（偏差）が分布
する範囲を把握し、この偏差範囲を複数の区間に分け、
各区間に分けられた偏差範囲に応じて各区間に対して評
点を設定し、各区間と評点との対応関係を示す評点テー
ブルを予め作成する。

【００１０】一方、制御対象とする焼結鉱製造過程にお
いて、成品焼結鉱のＳｉＯ₂ およびＣａＯ含有率のそれ
ぞれを時系列に測定し、ＳｉＯ₂ およびＣａＯ含有率の
今回測定値から塩基度を求め、この塩基度測定値を塩基
度目標値から引いて塩基度偏差を求め、この塩基度偏差
が属する偏差範囲の区間を上記評点テーブルにおいて求
め、この区間に対応する評点を塩基度に付与し、付与さ
れた評点に応じてＣａＯ源の原料比率を調整することに
より成品焼結鉱の塩基度を調整する。

【００１１】請求項２記載の発明の要旨は次の通りであ
る。請求項１記載の発明において、ＣａＯ源の原料配合
比率の調整を、今回測定値に基づく評点（今回評点）に
今回以前または前回以前までの測定値に基づき求められ
る評点を累計して得られる評点（累計評点）に応じて行
なうことに特徴を有するものである。

【００１２】請求項３記載の発明の要旨は次の通りであ
る。請求項１記載の発明において、ＣａＯ源の原料配合
比率の調整を、今回評点と累計評点とを併用して行なう
ことに特徴を有するものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を詳
細に説明する。前述したように、焼結鉱の原料は、主原
料としての鉄鉱石粉および返鉱、副原料としての石灰石
等のＣａＯ源、および珪石等のＳｉＯ₂ 源、並びにコー
クス等の固体燃料からなり、焼結鉱の塩基度（ＣａＯ／
ＳｉＯ₂ ）は副原料である石灰石等のＣａＯ源の配合比
率を変更することにより調節する。同時にＣａＯ源副原
料配合比率の変更時には、当量の鉄鉱石粉と置換して焼
成量を変化させないようにした。

【００１４】表１に、この発明の実施に使用する塩基度
偏差の区間と塩基度に付与される評点との対応を示す評
点テーブルの例を示す。ここで、塩基度偏差を下記
（１）式で定義する。

【００１５】 Δ塩基度＝（塩基度の目標値）−（塩基度の実測値） ----------（１） 但し、Δ塩基度：塩基度偏差

【００１６】

【表１】

【００１７】表１に示すように、成品焼結鉱のＣａＯお
よびＳｉＯ₂ 含有率の測定値より塩基度（ＣａＯ／Ｓｉ
Ｏ₂ ）の偏差分布範囲、−ａ₄ 〜ａ₄ をランダムに十分
な多数回測定した結果より設定し、この分布範囲を−ａ
₄ ≦Δ塩基度≦ａ₄ wt.%と、Δ塩基度＜−ａ₄ wt.%およ
びΔ塩基度＞−ａ₄ wt.%との２グループに大別し、前者
グループの偏差分布範囲を±ａ₃ 、±ａ₂ および±ａ₁
の６点で分割して７区間を設定する。但し、０＜ａ₁ ＜
ａ₂ ＜ａ₃ ＜ａ₄ とする。そして、偏差が負で絶対値が
最も大きい区間に符号Ｄ１を、偏差が正で絶対値が最も
大きい区間に符号Ｄ２を付し、Ｄ１とＤ２との間の区間
にＤ１側から順次Ｃ１〜Ｃ５の符号を付し、Ｄ１からＤ
２に向かって順次−３から３まで、０を含み７段階の評
点を付与する。

【００１８】上記（１）式から明らかなように、Δ塩基
度が負の場合には塩基度が目標値よりも高いことを示
し、また正の場合には塩基度が目標値よりも低いことを
示す。一方、塩基度はＣａＯ含有率／ＳｉＯ₂ 含有率で
あり、ＳｉＯ₂ 源副原料配合比率の修正はせずにＣａＯ
源副原料配合比率の修正により塩基度を調整する。従っ
て、塩基度が負であるか正であるかにより、ＣａＯ源副
原料配合比率を減らすアクション（以下、「マイナスア
クション」という）をとるか、増やすアクション（以
下、「プラスアクション」という）をとる。この際、マ
イナスアクションまたはプラスアクションをとると共に
ＣａＯ源副原料配合比率の増減と反対方向に当量の鉄鉱
石粉配合比率を増減させるアクションをとることによ
り、焼成機における焼成量の変動を抑制する。

【００１９】表２に、ＣａＯ源副原料配合比率の修正量
（wt.%）およびこれとマスバランスさせるための鉄鉱石
粉配合比率の修正量（wt.%）を示す。但し、０＜Ｅ₃ ，
Ｅ₄≦Ｅ₅ ，Ｅ₆ ≦Ｅ₁ ，Ｅ₂ である。

【００２０】

【表２】

【００２１】次に、成品焼結鉱の塩基度の制御手順を図
面を参照しながら説明する。図１に、この発明による焼
結鉱の塩基度の制御フロー図を示す。先ず、Ａ０におい
て、焼結鉱製造過程の成品焼結鉱から試料を採取しＳｉ
Ｏ₂ およびＣａＯ含有率を時系列に分析し、塩基度測定
値を求める。分析周期は、塩基度調整のためのＣａＯ源
副原料配合比率の修正アクションが成品焼結鉱のＣａＯ
含有率の測定値に反映されるのに十分な時間を基準とす
る。例えば、４時間程度が適当である。前回のＣａＯ源
副原料配合比率の修正アクションの結果が反映された今
回の塩基度を求め、（１）式により塩基度偏差値を算出
し、表１に示した塩基度の評点テーブルより当該Δ塩基
度が属する偏差範囲を求め、対応する区間符号を求め
る。以下、当該区間符号に従い次の制御をする。

【００２２】（１）Ａ１において、塩基度偏差の区間符
号がＤ１であれば、前回ＣａＯ源副原料配合比率に−Ｅ
₁ wt.%の修正をする（「マイナス側一発アクショ
ン」）。修正量、−Ｅ₁ wt.%の大きさは、短周期の間に
塩基度が目標値を比較的大きく上回った場合であるか
ら、一度のアクションで大きな修正をするものである。
そして、振出しに戻すため累計評点を０にする。次いで
次回の塩基度測定値に基づき、今回と同様の手順で塩基
度偏差の区間符号を求め、Ａ３において、 当該区間符号がＣ２〜Ｃ４のいずれかであれば、Ａ
３’で今回ＣａＯ源副原料配合比率にＥ₃ wt.%の修正を
する（「マイナス側戻しアクション」）。そして、再度
振出しに戻すため累計評点を０のままでＡ０に戻す。こ
れは、マイナス側一発アクションによる修正が大きす
ぎ、６〜８時間後、返鉱成分に塩基度アクションが反映
された場合、塩基度が下がりすぎるので、予め塩基度を
上げるアクションをとるものである。 当該区間符号がＣ２〜Ｃ４のいずれでもなければ、当
該区間符号に対応する評点を付与した後Ａ０に戻す。

【００２３】（２）Ａ１において、区間符号がＤ１でな
ければＡ２に進め、区間符号が、Ｄ２であれば、前回Ｃ
ａＯ源副原料配合比率にＥ₂ wt.%の修正をする（「プラ
ス側一発アクション」）。修正量、Ｅ₁ wt.%の大きさお
よび評点処理に対する考え方は、マイナス側一発アクシ
ョンに準ずる。累計評点を０にし、次いで次回の塩基度
測定値に基づき、今回と同様の手順で塩基度偏差の区間
符号を求め、Ａ４において、 当該区間符号がＣ２〜Ｃ４のいずれかであれば、Ａ
４’で今回ＣａＯ源副原料配合比率に−Ｅ₄ wt.%の修正
をし（「プラス側戻しアクション」）、累計評点を０の
ままでＡ０に戻す。この修正量の大きさおよび評点処理
に対する考え方は、マイナス側戻しアクションに準ずる
ものである。 当該区間符号がＣ２〜Ｃ４のいずれでもなければ、当
該区間符号に対応する評点を付与した後Ａ０に戻す。

【００２４】（３）Ａ２において、区間符号がＤ２でな
ければＡ５に進める。Ａ５において、 区間符号が、Ｃ１〜Ｃ３のいずれかであって、且つ累
計評点が−６以下であれば、Ａ５’で今回ＣａＯ源副原
料配合比率に−Ｅ₅ wt.%の修正をし（「マイナス側累計
アクション」）、累計評点を０にしてＡ０に戻す。これ
は、数周期にわたり緩やかに塩基度が目標値より大きく
なる原因が作用しているので、ＣａＯ源副原料配合比率
を緩やかに修正するものである。 区間符号が、Ｃ１〜Ｃ３のいずれかで、且つ累計評点
が−６以下であるの両方を同時には満たさなければ、Ａ
６に進める。

【００２５】（４）Ａ６において、 区間符号が、Ｃ３〜Ｃ５のいずれかであって、且つ累
計評点が６以上であれば、Ａ６’で今回ＣａＯ源副原料
配合比率にＥ₆ wt.%の修正をし（「プラス側累計アクシ
ョン」）、累計評点を０にしてＡ０に戻す。この修正量
の大きさおよび評点処理に対する考え方は、マイナス側
累計アクションに準ずるものである。 区間符号が、Ｃ３〜Ｃ５のいずれかで、且つ累計評点
が６以上であるの両方を同時には満たさなければ、累計
評点を付与したままＡ０に戻す。

【００２６】（５）Ａ０に戻されたときは、引き続く次
の周期での塩基度測定値に基づく塩基度偏差を求め、塩
基度の評点テーブルより当該塩基度偏差が属する偏差範
囲を求め、対応する区間符号を求め、上記（１）〜
（４）の手順を繰り返す。

【００２７】なお、上記（１）〜（５）でＣａＯ源副原
料配合比率を修正したときは常に、反対符号の当量の鉄
鉱石粉配合比率の修正アクションをとる。かくして、成
品焼結鉱の塩基度を目標値に近づけることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
焼結鉱の製造工程おいて成品焼結鉱の塩基度を時系列的
バラツキをなくし、迅速に精度よく目標組成に自動制御
することができ、品質の安定した焼結鉱を製造すること
ができ、また、焼結鉱製造工程の自動化に対しても寄与
することができる等、工業上有用な効果がもたらされ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による焼結鉱の塩基度の制御フローを
示す図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼結鉱製造過程における成品焼結鉱のＳ
   ｉＯ₂ およびＣａＯ含有率をそれぞれ十分な多数回測定
   し、前記ＳｉＯ₂ およびＣａＯ含有率の測定値から塩基
   度を求め、この塩基度測定値を塩基度目標値から引いた
   偏差が分布する範囲を複数の区間に分け、前記各区間を
   構成する偏差範囲に応じた評点を前記各区間毎に設定
   し、前記各区間と前記各区間毎に設定された前記評点と
   の対応関係を示す評点テーブルを予め作成し、 一方、焼結鉱製造操業における成品焼結鉱のＳｉＯ₂ お
   よびＣａＯ含有率のそれぞれを時系列に測定し、前記Ｓ
   ｉＯ₂ およびＣａＯ含有率の今回測定値から塩基度を求
   め、この塩基度測定値から前記偏差を求め、当該偏差が
   属する前記偏差範囲の前記区間を前記評点テーブルにお
   いて求め、当該区間に対応する評点を塩基度に付与し、
   この付与された評点に応じてＣａＯ源の原料配合比率を
   調整することにより成品焼結鉱の塩基度を調整すること
   を特徴とする焼結鉱の塩基度制御方法。
2. 【請求項２】 前記ＣａＯ源の原料配合比率の調整を、
   前記今回測定値に基づく前記評点（今回評点）に前回以
   前までの測定値に基づき求められる評点を累計して得ら
   れる評点（累計評点）に応じて行なうことを特徴とす
   る、請求項１記載の焼結鉱の塩基度制御方法。
3. 【請求項３】 前記ＣａＯ源の原料配合比率の調整を、
   前記今回評点と前記累計評点とを併用して行なうことを
   特徴とする、請求項１記載の焼結鉱の塩基度制御方法。