JPS5884930A - 焼結速度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は焼結機のパレット上に供給された焼結充填層の
焼結進行速度を制御する方法に関するものである。

一般に広く採用されているドワイト・ロイド焼結機にお
いては、無端状に配列された多数のパレットを一方向に
周回回動させつつこのパレット上に給鉱端にて順次焼結
原料を供給し、次りでその麦１１ａ大し、パレットの移
＃Ｊ域下に配した風箱にて風を吸引し、風をパレット上
の焼結原料層上面から下方に吹抜けさせることにより、
原料表面から下方忙向けて焼成を進行させ、パレットが
排鉱端に達する直前に原料の焼成を完了し、排鉱端から
焼結鉱を順次冷却工程に向は送出せしめてゆくようにな
っている。ところで焼結速度は生産能率を高め、また焼
結鉱品質を高めるためには、適切に設定することが必要
であり、例えば焼結速度が早過ぎると排鉱端に達する前
に焼結が完了することとなって、生産能率が低くなるこ
とは勿論、溶融焼結反応が不十分となって令聞強度が低
くなシ、また焼結速度が遅過ぎると排鉱端に達する前に
焼結が完了しないこととなって返鉱が増大する外、焼結
原料が過−」な溶融状態となって、還元粉化性が劣化す
ることとなる。このため従来にあってはパレット移動域
下に配設された風箱内に焼結充填層内を通過して流入す
る排ガス温度を検出して次のように制御を行っていた。

第５図Ｕ）は焼結充填層の焼結推移状況を示す模式図、
第５図（切はパレット移動城下ＫｉＥ設された風箱内に
て測定した排ガス湿度の分布を示すグラフであり、横軸
に焼結充填層表面に対する点火位置から排鉱端に至る各
位置を、縦軸には第５図Ｇ（）Ｋあっては焼結充填層高
さ位置を、また第５図（→にあっては排ガス温度を採っ
て示しである。第５図（イ）においてＡは焼結原料帯、
Ｂは燃焼帯、Ｃは焼結鉱帯を示しており、パレット上の
焼結充填層上面に点火されると、パレットの移動に従っ
て下方に向は漸次焼結されてゆき、排鉱端に達する直前
に焼結鉱帯Ｃのみの状態となって焼結が完了する。この
間排ガス温度は焼結充填層に点火された直後、所定温度
に迄上昇した後、焼結原料帯Ａが消失する位１ｆＺｔ迄
は略一定に維持され、その直後から急上昇して最高温度
に達した後、燃焼帯Ｂ域の減少と共に低下し、焼結完了
７点Ｚ、では排ガス温度は最高温度よりも若干低下した
状１１になる。即ち、焼結完了点２゜Ｋは排ガス温度が
最高点に達した後、一定時間、−経過した時点で到達す
ることとなる。排ガス温度が最高となった位置から焼結
完了点Ｚ、迄の距離は経験的に略風箱１個分に相当する
ことから実用上は焼結完了点Ｚ、から上流側に風箱１個
分の距離だけ隔てられた位置で排ガス温度が最高を示す
ようパレットスピードを制御することとしている。とこ
ろがこのような方法では次のような難点があった。

即ち、第６図は排ガス温度が最高点を示す位置付近の温
度変化を拡大して示したグラフであり、横軸に時間を、
縦軸に排ガス温度をとって示しである。このグラフから
明らかな如く、排ガス温度には燃焼帯Ｂ１焼結絋帯Ｃ内
の通風むら、或いは最終端風箱シール部分からの漏風及
び原料分布の不均一等に起因するばらつきが存在し、焼
結完了点２、の確定が錐かしく、また排ガス温度はパレ
ット移動域の前半部では殆んど変化せず、後半部におい
て排ガス温度が変化するため目標−値からの偏差を求め
、パレット移動速度を調整しても時間的な遅れが大きく
、応答性が悪くて正確な制御が難か　。

しいという欠点があった。

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは焼結充填層の含有水分量が焼結の進
行に従って変化することに着目し、この焼結充填層の含
有水分量を検出することによって焼結速度を正確に検出
し、これに基いて焼結完了点で正しく焼結を完了せしめ
得るようにした焼結速度制御方法を提供するにある。

本発明に係る焼結速度制御方法は移動するパレット上に
て焼結充填層をその表面から下方に向は焼結せしめる過
程において、パレットの移幼方回に所要の間隔を隔てた
複数の位置で焼結充填層の水分含有量を夫々測定し、こ
の測定結果から水分含有量の変化率を算出し、この算出
変化率に基いて焼結充填層の焼結完了点が所定位置とな
るよう前記変化率の影響要素を制御することを特徴とす
る。

以下先ず本発明に係る焼結速度制御方法（以下本発明方
法という）の原理について説明する。第１図（イ）はパ
レ２）上の焼結充填層に対する焼結推移状況を示す模式
図、第１図（ロ）は第１図（イ）の如く焼結が進行する
過程での焼結充填層中の水分含有量の変化を示すグラフ
、第１図（ハ）は同じく第１図Ｕ）の如く焼結が進行す
る過程での焼結充填層を経て風箱に吸引される排ガス温
度の変化を示すグラフである。第１図（イ）、（ロ）、
ｅつはいずれも横軸に点火から焼結完了時点点のパレッ
ト移動方向の位置を、ま九縦軸ＫＶｉ第１図Ｕ）にあっ
ては焼結充填層高さを、第１図（切にあっては中性子計
数率を、第１図ｅうにあっては排ガス温度を採って示し
てあり、第１図（イ）において、Ａは焼結原料帯、Ｂｒ
ｌ１燃焼帯、Ｃは焼結鉱帯を示している。第１図（イ）
から明らかな如く焼結充填層の表面に点火されると、こ
の位置ｚｏから燃焼帯Ｂ（斜線部分）はパレットの移動
に従って上面から下方、即ちパレットのグレートパー側
に焼結が進行してゆき、これに伴って焼結原料帯ＡＦｉ
漸減し、また焼結鉱帯Ｃは漸増してゆくこととなる。そ
して排鉱端から所要距離給鉱端側に位置した２０点にお
いて燃焼帯Ｂがパレットのグレートバーに達して焼結原
料帯Ａが消失し、次いで排鉱端直前のＺ２位置にて燃焼
帯Ｂが消失し、焼結鉱帯Ｃのみの状態で排鉱端に到達す
ることとなる。ところで上述した焼結充填層表面に対す
る点火位置ｚ０から焼結完了位置２．に至る間における
透過型の中性子水分計による中性子計数率は第１図（ロ
）に示す如く焼結充填層への点火位置ｚ０から焼結原料
帯Ａが消失する位置ｚ１の間では燃焼帯Ｂの進行と略対
応して上昇し、換言すれば焼結充填層の水分含有量が漸
減し、焼結原料帯Ａが消失する２、位置以降では中性子
計数率が飽和状態となって略一定値を示し、脱水完了状
態、即ち水分零の状態で推移する。従って焼結充填層に
おける燃焼帯Ｂの進行速度、換言すれば焼結速度は燃焼
帯Ｂがグレートパーに達する迄の闇（Ｚ、〜Ｚ＊）にお
いては中性子計数率の単位距離又は単位時間当りの変化
の割合、即ち中性子計数率の変化率に対応していること
が解る。そこで第１図（切に示す如くパレットの移動域
における適正な領域、例えば中性子計数率が上昇する領
域においてパレットの＄動方向に所要の距離ｌを隔てた
位置Ｐ１＊Ｐｆｆｉを定め、ここに中性子水分計を配し
て中性子計数率Ｑ＋ｅ　ｑｔを検出すれば単位距離Δを
又は単位時間）を当りの中性、子計数率の変化の割合、
即ち変化率ノｑ／Δｌ又はノｑ／ｊｔ（似しΔＱ＝ｑｙ
　　Ｑ＋）が求まり、これと水分が零のときの中性子計
数率ｑ、とから脱水点ｚ１位置を予測することが可能と
なる。逆に脱水点が予め定めた所定の位置となるよう中
性子計数率の変化率に対する影響要素、例えば焼結充填
層の充填密度、裳いは風箱からの吸引風量、或いはパレ
ットの移動速度等を夫々単独、或いは適切に組合せ調節
して焼結速度を正確に制御することが可能となる。なお
脱水点Ｚ１から焼結完了点２！に至る闇の焼結の推移は
この間の時間、距離とも短いこともあって、比較的質重
要因が少なく、脱水点ｚ１を上記の如く所定位置となる
よう制御することによって、焼結完了点Ｚ、自体の位置
は正確に予測す、ることが可能である。

以下本発明をその実施状態を示す図面に基いて具体的に
説明する。第２図は本発明に係る焼結速度制御方法（以
下本命明方法という）の実施状態を示す模式的側面図、
第３図は同じく一部切欠して示す部分拡大側面図であり
、図中ＩＦｉパレットを示している。パレットｌは駆動
スプロケット１１゜遊動スプロケット１２及びこれら両
スプロケット１１．１２闇に配したガイドレール等によ
っテ構成される無端軌道に相接し良状態で連接配置され
ており、駆動スプロケツ）ＩＩＫよって白抜矢符方向に
向けて両スプロケッ）　１１．１２にわたって周回回動
せしめられるようＫしである。駆動スプロケット側、即
ち給鉱端側にはパレット１の移動域上方に臨んで床敷ホ
ッパ１３，９人ホッパ１４゜点火炉１５及び保熱炉１６
が遊動スプロケット１２側、即ち排鉱端側に向けて上記
の順序で配設され、またパレット１の移動域下には点火
炉１５の直下から排鉱端近傍に至る闇に多数の風箱１７
が連接して配置されている。

各パレット１＃′ｉ′第３図に示す如く、縦、横夫々格
子状に組合せた補強リプｌａ、ｌｂにて形成した矩形状
をなすパレットフレーム上面に多数のグレートパー１ｃ
を配置すると共に１両側には所要高さにサイドプレー）
１ｄを立設し、また両側下部には左、右に張シ出して車
輪１ｅ、ｌｅを設けて構成されており１車輪１ｅ、ｌｅ
を無端軌道を形成するガイドレール上に載架せしめた状
態で配設されている。パンツ）１上には給鉱端側におい
て前記床＆ホッパ１３、装入ホッパ１４からグレートパ
ーｌｃ上に床敷鉱、焼結原料が均一な高さに装入され、
点火炉１５を通過する過程でその表面に点火され、保熱
炉１６で保熱される。一方各風箱１７からはこれらに連
接された排風機（図示せず）による吸引力をパレット′
１の下面に作用させ、焼結原料上面から下方に向けて風
を通流させ、焼結原料をその表面から下方に向けて進行
させ、パレットｌが排鉱端に達する直前に焼結原料の焼
成を完了させ、焼結鉱として次の冷却工程に向は送出せ
しめてゆくようにしである。

そして本発明方法を実施する装置においては給鉱端から
燃焼帯の前端がグレートパーに達する迄のパレット１の
移＃Ｊ域の１又は複数箇所（実施例においてＶ１２箇所
）に、パレット１の移動域下には、相互に連接されてい
る風箱１７，１７の口縁部間に臨んで中性子水分計２．
３を構成する中性子源２１．３１が、またパンツ）１の
移＃域上には中性子検出器２２．３２が夫々焼結機の機
枠等の不動の部材に装着されている。中性子源２１（中
性子源３１についても同じ）＃：ｌ：、多量の水素原子
を含み遮閉体としての機能を備えるアクリル樹脂製の上
方が開放された浅い収納容器２３内に固定されており、
容器２３の下面に作＃計を連結したエアシリンダ２４の
操作によってアクリル樹脂製の筒体２５内に摺嵌せしめ
られた状態で筒体２５の上端から出没せしめられるよう
Ｋしである。一方中性子検出器２２は前記中性子源２１
ざ対向する位置において支持板２６下に図示しないパラ
フィン浴中に沈められた状態で、前記中性子源２１と６
００−程度離反せしめられて配設されている。

而してエアシリンダ２４を操作し、中性子源２１を筒体
２５の上方に突き出すと、筒体２５によるシールド効果
が解かれ発生した高速中性子はパレット１の下方から焼
結充填層４に投射され、一部は途中で熱中性子に変換さ
れ、残部が焼結充填層を透過して中性子検出器２２に達
し、その周囲のパラフィンにて熱中性子に変換された状
態で中性子検出器２２に計数されこの計数率から焼結充
填層４の水分含有量が検出されることとなる。

なお中性子源２１．３１から発せられた高速中性子は途
中、パレット１の補強リプｌａ、ｌｂ、グレートパーＩ
Ｃを透過し、或いはこれらと全く関係なく空中を透過し
て焼結充填層４に達することとなるが、金属材料による
減衰の程度は僅かであり、予めこれらＫよる減衰の程度
を実験的に求めておくことにより容易に補正することが
可能である。

第２図において５は焼結速度の制御部であって、各中性
子水分計２．３からの中性子計数率ＱｓｅＱｒを読み込
み、駆動スプロケット１１に連繋するモータＭＫ付設さ
れたパルスジェネレータＧからパレットｌの移動速度Ｖ
を読み込み、これら中性子計数率Ｑ＋ｅ　Ｑｔ、パレッ
ト移動速度Ｖ及び予め設定されている中性子水分計２，
３間の距離ｌに基いて中性子計数率め変化率を演算し、
この変化率に基いてパレット１の移動域における脱水点
Ｚ８位置を算出し、該脱水点Ｚ、が予め定めた基準点に
一致す各よう脱水点Ｚ１に対する影−響要素、換言すれ
は中性子計数率の変化率に対する影響要素、例えば焼結
充填層の充填密度、具体的には装入ホッパ１４の切出具
の回転調節、或いは風箱からの吸引風量、具体的には風
箱１７に連らなるダク°ト１８内に設置されているダン
パ１８ａの回度調節、或いはパレット１の′＄幼速度、
具体的には駆動スズロケット１１のモータＭの速度調節
を行う。即ち、算出された脱水点ｚ１が基準点よりも上
流側にくるときは、焼結速度が早過ぎることとなるから
充填密度が大きくなるよう、また風箱からの吸引風量が
低下するよう、更にパレット１の移動速度が早くなるよ
う制御すればよく、逆に脱水点Ｚ１が基準点よりも下流
側にくるときは焼結速度が遅過ぎることとなるから、充
填密度が小さくなるよう、また風箱からの吸引風量が増
大するよう、更にパレットｌの移動速度が遅くなるよう
制御すればよいこととなる０ なお上述の実施例では脱水点Ｚ、が予め定めた基準点に
一致するよう制御する態様につき説明したが、例えば演
算した中性子計数率の変化率を脱水点ｚ８が基準点と一
致するよう予め定めた基準変化率と比較し、演算して得
た変化率が基準変化率に一致するよう上述した如き各影
響要素を制御することとしてもよいことは勿論である。

なおまた上記本発明方法の原理を応用したものとして次
のような焼結速度制御方法（第２実施例）を採ってもよ
い。即ち、上述の第１実施例では焼結充填層内の水分量
の変化を直接中性子計数率に基いて検出する方法を採っ
ているが、焼結充填層内の水分量の変化の検出は見方を
変えれば風箱に吸引される排ガスと共に流出する水分量
を間接的に検出していることを意味する。ところで風箱
に吸引される排ガスの温度は第１図ｒ３に明らかな如く
、焼結充填層に対する点火直後から脱水点２．に至る迄
の間では略一定で６０”　Ｉｆｌ後を呈するから、この
排ガスと共に流出する水分量、換言すれば排ガス中に含
まれる水分量は２０〜Ｚ１の区間においては略一定して
いると見ることが出来、従って排ガスと共に流出せしめ
られてゆく水分量はもっばら焼結充填層を吹き抜けた通
風歓、換言すればパレツ）１が通過した風箱１７の数に
比例する関係にあると考えられる。そこで前記実施例に
おいて説明した如き第１図（ｄ）Ｋ示すグラフＦｉその
まま水分流出量と見なし、この水分流出量の変化率が予
め定め圧基準変化率と一致するよう排ガス量、具体的に
はダクト１８内のダンパ１８ａをｅＪｍＪする。そして
脱水点２！から焼結完了点２．に到る間においてはその
略中間の位置である排ガス温度が最高を示す位置を検出
し、この位置が予−め定めた設定点に一致するようパレ
ット１の移動速度、具体的には駆動スプロケット１１の
モータＭの速度を制御する。これＫよって脱水点ｚ１か
ら排ガス温度が液晶を示す位置迄の間、並びに排ガス温
度が最高を示す位置から焼結完了点２？迄の間は精細に
は制御を行わないが、焼結完了点Ｚ！を十分な精度で所
定の位置に一致せしめ得ることが確認された。

次に上述した２つの本発明実施例と、従来方法とＫつい
ての比較試験結果を説明する。先ず焼結鉱品質のばらつ
きに最も大きｈ影響を与える排ガス最高温度について排
ガス温度の変化を検出したものであって、第４図り）、
（ロ）、ｅつはその結果を示すグラフである。第４図（
イ）は本発明の第１実施例の、また第４図（ロ）は本発
明の第２実施例の、更に第４図ヒラは従来方法の結果を
示している。第４図り）、（ロ）゛、（ハ）はいずれも
横軸に焼結経過時間を、ま九縦軸に排ガス温度（パレッ
トｊｅ励域直下の風箱内の排鉱端側寄りの排ガス最高温
度を採って示している。各グラフを比較すると明らかな
如く本発明方決にあっては第１．第２実施例とも、夫々
目標温度に対して±５６℃前後のばらつきに抑制されて
いるのに対し、従来方法にあっては±１００℃前後のば
らつきがあり、焼結鉱品質上のばらつきも従来方法に比
較して本発明方法では著しく低減し得ていることが推測
し得る。

次に焼結鉱の品質について、本発明方法によったものと
従来方法によったものとについての比較試験結果を、冷
間強度（平均値）及びその標準偏差、並びに還元粉化率
（平均値）及びその標準偏差について表１に示す。

表　　１ 表１から明らかな如く本発明方法に依った焼結鉱はいず
れも従来方法による焼結鉱に比較して冷間強度が大きく
、また還元粉化率が小さく、その各標準偏差も従来方法
によった場合よりも小さいことから、焼結鉱自体の品質
のばらつきが従来方法に依った焼結鉱に比較して極めて
小さく抑制し得ていることが解る。

以上の如く本発明方法にあってはパレットに供給した焼
結充填層の水分含有量をパレット移初方向に所要の間隔
を隔てて配設した（［数個所で検出し、両水分含有量の
差から水分量の変化率を演算し、その変化率が予め定め
た基準変化率と一致するようパレットに対する装入原料
密度及び／又は風箱のダンパー及び／又はパレットの移
動速度等の影響要素を制御することとしたから、排ガス
温度のばらつきに影響されることなく、正＃ＩＫ焼結速
度の制御を行い得て、焼結鉱品質のばらつきを大幅に抑
制出来、また生産能率の同上も図れるなど、本発明は優
れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）、（ロ）、（ハ）は本発明方法の原理を示
すためのグラフ、第２図は本発明方法の実施状態を示す
模式図、第３図は同じくその部分拡大側面図、第４図（
イ）、（ロ）、ρうは本発明方法と従来方法との比較試
験結果を示すグラブ、第５図（イ）、（ロ）は従来方法
の原理を示すグラフ、第６図は同じく排ガス最高温度を
示す位置付近の温度変化を拡大して示すグラフである。 ｌ・・・パンツ）　　ｌａ、ｌｂ・・・補強リプ　１ｃ
・・・グレートパー　１ｄ・・・サイドプレート　１ｅ
・・・車輪２．３・・・中性子水分計　５・・・制御部
　１１・・・駆動スズロケット　１２・・・遊動スゲロ
ケット　１３・・・床故ホッパ　１４・・・装入ホッパ
　１５・・・点火炉１６・・・保熱炉　１７・・・風箱
　１８・・・グク）　　１８ａ・・・ダンパ 特　許　出　願　人　　　住友金属工業株式会社代理人
　弁理士　　河　野　登　夫 １　′ 尊　１　目

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、移動するパレット上にて焼結充填層をその表面から
   下方に向は焼結せしめる過程において、パレットの移動
   方向に所要間隔を隔てた複数の位置で焼結充填層の水分
   含有量を測定し、この測定結果から水分含有量の変（１
   ，率を算出し、算出変化率゛に基き焼結充填層の焼結完
   了点が所定位置となるよう前記変化率の影響要素を制御
   することを特徴とする焼結速度制御方法。