JPS62156527A - 炉頂装入装置の原料秤量方法および装置 - 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】 ［産業上の利用分野〕 この発明は、バンカ内部が空の状態から原料投入が完了
した大気圧の状態となり、そして炉内圧に等しい加圧状
態となってから内部の原料か炉内に装入され、モして内
部が空となってから大気圧状態とされるバンカを炉頂に
備え、そしてこのバンカの全重量を測定するバンカ秤量
器を用いて、バンカ内の原料を秤量する炉頂装入装置の
原料秤量方法、およびその方法を実施するための装置に
関するものである。

［従来の技術］ 一般に、この種の原料秤量装置においては、炉頂におけ
るバンカの全重量を測定するバンカ秤量器としてロード
セルが用いられている。

第５図に、炉頂装入装置の稼動に伴うバンカ用ロードセ
ルの出力の経時変化を表す。図において、Ａ点はバンカ
内ｆｆｉ、Ｂ、点およびＢ１点はバンカ自重に原料重量
を加えた重量、０１点お上びＣ１点はバンカ自重に原料
重工を加えてかつバンカの内圧による持ち上げ力を差し
引いた重量、Ｂ１点およびり７点はバンカ重量からその
バンカの内圧による持ち上げ力を差し引いた重量をそれ
ぞれ意味する。

まず、バンカ内に原料がなくかつ大気圧下の状態のとき
のＡ点を原点として、そのバンカ内に原料を投入すると
Ａ点から８１点へと移動する。つまり、原料の役人分に
対応してロードセルの出力が増大する。そして、８３点
の時点からバンカ内を加圧するとその内圧に上ってバン
カに持ち上げ力が作用し、その分、ロードセルの出力が
減少する。０１点にてバンカ内が炉内と等しい均圧とな
る。そして、Ｃ３点の時点からバンカ内の原料を炉内に
装入するとロードセルの出力は徐々に減少し、その原料
の装入終了後はり、点に達する。そして、Ｄ、点の時点
からバンカ内を排圧してもとの大気圧にするとバンカに
作用していた持ち上げ力がなくなり、その分、ロードセ
ルの出力が増大して、再び元のＡ点に戻る。したがって
、Ｓｌの範囲ではバンカ内は大気圧状態にあり、Ｓ、の
範囲ではバンカ内は炉内と等しい加圧状態にある。

このようにしてロードセルが逐次、バンカの全重量を計
測し、そしてその計測値に基づいて原料秤量装置がバン
カ内の原料を求める。

従来、このようなバンカ秤量器としてのロードセルの出
力は、バンカ内■の負荷に応じて直線的に変化するもの
として扱われていた。ずなわら、第６図に表すように縦
軸にロードセルの出力をとり、溝軸に負荷をとった座標
上において、Ａ点とＺ点とを結ぶ直線りをロードセルの
出力特性としている。Ａ点は、第５図の場合と同様にバ
ンカ内に原料がない大気圧の状態のときの点であり、原
点となっている。Ｚ点は、１００％負荷の状態のときの
点である。

このように、従来はバンカ秤量器の出力特性を直線りと
し、その出力を単純に取り扱って秤量していた。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来は、バンカ秤虫器としてのロードセルの特性を直線
的なものとして単純に取り扱っていたため、次のような
問題がありノー。

すなわち、重１比が３〜４倍あるコークスと鉱石を秤量
する場合に、バンカの自重分に装入原料の合計重量を加
えｆこ最大重量に対応する大容屯のロードセルが必要と
なり、実際に測定する原１４重屯に対して４虫の大きな
ロードセルを使用することになって、その測定誤差が大
きくなる。これは、特に比重の小さいコークスの重量を
測定する場合に顕著であった。また、炉内への原料の装
入中に、バンカ内を炉内圧に等しく加圧して大気圧に対
してプラス側に保持したとき、そのバンカに対して発生
ずる上向きの持ち上げ力によってロードセルに対する見
掛は上の荷重が減少するために、その持ち」二げ力の補
正誤差にロードセル自体の測定誤差が加わって、装入中
の原料の減少時の秤量を正Ｇ１ｆに行うことが困難であ
った。特に、原料のバンカ内残量が僅かになったときの
秤量が不可能であった。

しかも、従来においては、ロードセルの検出特性を直線
的なしのとして取り扱っているが、それがロードセル本
来の特性と異なることから更に大きな検出誤差を生じて
いた。

すなわち、ロードセル自体には、検出誤差を生じさせる
要因となる代表的な特性として次の３つがある。その第
１は、第７図に表すようなロードセル特性の非直線性に
よるものであり、同図において０〜１００％の点を直線
で結んだときの出力に偏差δ、が生じる。その偏差δ１
は、一般には負荷増加時における５０％負荷との偏差で
表される。第２はロードセル特性のヒステリシスによる
ものであり、同第７図に表すように５０％負荷時の出力
増加時と減少時に偏差δ、が生じる。第３は、ロードセ
ル特性の繰り返し誤差によるものであり、第８図に表す
ように同一負荷条件で繰り返し負荷を加えた時に偏差δ
３が生じる。

ところが、従来はこのように本質的に第７図、および第
８図のようなカーブを描くロードセルの特性を第６図の
ような直線りを描くものとして近似させている。そのた
めに、大きな検出誤差が生じる訳である。

第６図には、ロードセル本来の検出特性と直線りとを合
わせて表している。そこで、この図（二基いて測定誤差
の現状について説明する。

まず、ロードセルの本質的な特性カーブ上においては、
バンカ内に原料がなく大気圧下のＡ点の状態から、その
バンカ内に原料を投入すると、カーブ上を移動してＢ点
に達する。そして、原料の投入完了後、バンカ内を加圧
して炉内と均圧にすると、そのバンカ内の圧力によって
バンカに持ち」二げ力か作用し、特性カーブ上を０点に
移動する。そして、原料を炉内に投入中は特性カーブ上
を移動して点りに向かい、その投入完了後はＤ点に至る
。

現状は、このようなロードセルの本質的な特性カーブ上
の検出信号を直線り上におけるものとして近似している
。そのため、Ｂ点および０点においては、実際の重量よ
りそれぞれｗｂ、ｗｃ分大きく、またＤ点においてはｗ
ｄ分小さく計測されて、これが誤差となる。このような
誤差において特に大きな問題となるのは、バンカ内の原
料が全量投入されたことを検出するときである。すなわ
ち、バンカ内の均圧による持ち上げ力の影響を一定の（
Δｐｍ）とすると直線り上のり３点が求まるが、これを
出カ一定とし、０９点を求めると、実際の装入完了のＤ
点よりも萌の時点のＤ２点にて装入完了したことになっ
てしまう。そのため、装入完了を他の手段によって検出
したり、または充分な時間的余裕を見込んだ上で次の動
作に入る必要があり、装入装置全体のタイムサイクルを
長くする要因となっていた。

この発明は、以上のような問題を解決するものである。

［問題点を解決するための手段］ この発明の炉頂装入装置の原料秤量方法は、バンカ内部
が空の状態から原料投入が完了した大気圧の状態となり
、そして炉内圧に等しい加圧状態となってから内部の原
料が炉内に装入され、そして内部が空となってから大気
圧状態とされるバンカを炉頂に備え、そしてこのバンカ
の全重量を測定するバンカ秤量器を用いて、バンカ内の
原料を秤量する炉頂装入装置の原料秤量方法において、
バンカ内部が空の大気圧状態のときのバンカ秤量器の出
力を基準点として記憶し、バンカ内部への原料投入が完
了した大気圧状態のときのバンカ秤１器の出力を、バン
カ内部が空の大気圧状態のときの負荷に予め秤量したバ
ンカ内への装入分原料の重量を加えた負荷に対応するも
のとして記憶し、バンカ内部への原料投入か完了した加
圧状態のときのバンカ秤量器の出力を、バンカ内部への
原料投入が完了した大気圧状態のときの負荷にバンカ内
の加圧によるバンカ持ち上げ力の分を減じた負荷に対応
するものとして記憶し、バンカ内部の原料が炉内に投入
されてバンカ内が空の加圧状態となったときのバンカ秤
量器の出力を、バンカ内部への原料投入が完了した加圧
状態のときの負荷に予め秤量したバンカ内への装入分の
原料の重量を減じた負荷に対応するしのとして記憶し、
そしてこれらの記憶したデータを統計処理することによ
り秤量器の出力と負荷との関係式を決定して、その関係
式に基づきバンカ内の原料を秤量することを特徴として
いる。

この発明の炉頂装入装置の原料秤量装置は、バンカ内部
が空の状態から原料投入が完了した大気圧の状態となり
、そして炉内圧に等しい加圧状態となってから内部の原
料が炉内に装入され、そして内部が空となってから大気
圧状態とされろバンカを炉頂に備え、そしてこのバンカ
の全重量を測定するバンカ秤量器を用いて、バンカ内の
原料を秤量する炉頂装入装置の原料秤量装置において、
バンカ内へ装入される原料を予め秤量する原料秤量器を
備えると共に、この原料秤量器と前記バンカ秤量器の出
力を入力する記憶演算装置を備え、この記憶演算装置は
、バンカ内部か空の大気圧状態のときのバンカ秤量器の
出力を基準点として記憶し、バンカ内部への原料投入が
完了した大気圧状態のときのバンカ秤量器の出力を、バ
ンカ内部が空の大気圧状態のときの負荷に予め秤量した
バンカ内への装入分原料の重量を加えた負荷に対応する
ものとして記憶し、バンカ内部への原料投入が完了した
加圧状態のときのバンカ秤量器の出力を、バンカ内部へ
の原料投入が完了した大気圧状態のときの負荷にバンカ
内の加圧によるバンカ持ち上げ力の分を減じた負荷に対
応するものとして記憶し、バンカ内部の原料が炉内に投
入されてバンカ内が空の加圧状態となったときのバンカ
秤量器の出力を、バンカ内部への原料投入が完了した加
圧状態のときの負荷に予め秤量したバンカ内への装入分
の原料の重量を減じた負荷に対応するものとして記憶し
、そしてこれらの記憶したデータを統計処理することに
より秤量器の出力と負荷との関係式を決定して、その関
係式に基づきバンカ内の原料を秤量するものであること
を特徴としている。

［作用　］ この発明によれば、バンカ内への投入前に予め計測した
原料重量と、ロードセル等のバンカ秤量器によって計測
したバンカの全重量を演算処理して、バンカ秤量器の出
力と負荷との関係式を決定し、そしてその関係式に基づ
いてバンカ内の原料を正確に秤量する。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を第１図ないし第４図に基づい
て説明する。本実施例はベルレス・２バン力式の炉頂装
入装置への適応例を示す。

まず、この発明が適応される炉頂装入装置について説明
する。

図においてｌは高炉本体であり、その炉頂には分配シュ
ート２と、２つのバンカ３と、伸縮管４が備えられ、ま
た高炉本体Ｉの内部には旋回シュート５が備えられてい
る。分配シュート２には、原料装入コンベア６によって
、原料設備のコークス用原料ホッパ７内のコークスと、
鉱石用原料ホッパ８内の鉱石が装入される。コークスと
鉱石は、ホッパ７．８を経て１回装入分ずつ炉頂まて運
搬され、そして分配シュート２から２つのバンカ３に交
互に投入されてから、旋回シュート５によって炉内に分
配装入される。バンカ３には、シール装置しての」二下
のシール弁９．１０と、バンカ３内の均圧と排圧のため
の均排圧管Ｉ＋と、バンカ３内からの原料の流債を調整
するためのゲート１２か備えられている。

この発明による原料秤量器にあっては、バンカ３に、そ
の内圧を測定するセンサ１３を備えると共に、そのバン
カ３を支える箇所に、バンカ３の自重を計測するバンカ
秤１器としてのロードセル１４を介在させている。また
、コークス用原料ホッパ７を支える箇所に、そのボッパ
フの自重を測定するコークス用秤量器としてのロードセ
ル１５を備え、鉱石用原料ホッパ８を支える箇所に、そ
のホッパ８の自重を測定する鉱石用秤債器としてのロー
ドセル１６を備えている。そして、それぞれのロードセ
ルＩ４．１５．１６は記憶演算装置Ｉ７に接続されてい
る。この記憶演算装置１７は後述するように、それぞれ
のロードセル１４．１５．１６からの信号を処理してバ
ンカ３内の原料を高精度に秤量する。

次に、作用について説明する。

バンカ３の自重を計測するロードセルＩ　７１の出力は
、重連した第５図の場合と同様の経時的な変化を現す。

また、ロードセル１５．１６は、バンカ３内に投入され
ろ原料を小面に精度良く秤量する。演算処理装置１７は
、このようなロードセル１４、Ｉ５．１６からのデータ
を処理して、まずは第２図中の／＼点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ
点にお：上るロードセル１４の出力と負荷との関係を次
のようにｊ−て求めて記憶する。

Ａ点は、コンベア６によってバンカ３内に原料が投入さ
れる直前におけるロードセル１４の出力から求め、この
点を負荷ゼロの基準点として記憶する。

Ｂ点は、バンカ３内への原料の投入が完了し、かつ均圧
されろ直前において、基準のＡ点より乙原料ホッパ７．
８のロードセル１５．１６がｉ！ＩＩＩ定した投入原料
分だけ負荷が増大した乙のとして、このときのロードセ
ル１４の出力から求める。

Ｃ点は、バンカ３内の均圧が完了して炉内への原料装入
が開始される直前において、センサＩ３の出力によりバ
ンカ内圧相当の持ち上げ力を演算し、その分だけＢ点の
負荷値から減じた負荷が掛かっているものとして、この
ときのロードセル１４の出力から求める。

Ｄ点は、バンカ３内から炉内への原料の装入が完了して
バンカ３内を排圧する直前において、Ｂ点の負荷値から
、バンカ３内への原料の投入重量と、バンカ内圧相当の
持ち上げ力の分を減じた負荷が掛かっているものとして
、このときのロードセル１４の出力から求める。その際
、バンカ３内への原料の投入重量は、Ｂ点を求めたとき
と同様に原料ホッパ７．８のロードセル１５．１６が測
定した投入原料の重量であり、一方、バンカ内圧相当の
持ち上げ力は、Ｃ点を求めたときと同様にセンサ１３の
出力により求めたものである。

このようにして、第２図中のＡ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点に
おけるロードセル１４の負荷−出力のデータを得る。

そして、このＡ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点に関してのデータ
を過去何回かにわたって最小２乗近似等によって統計的
処理し、ロードセル特性を荷重増加時（Ａ点〜Ｂ点）と
荷重減少時（Ｃ点〜Ｄ点）に分けて、その標準近似曲線
を求める（第３図参照）。

第３図において、Ｘ印はコークスに関してのＢ点相当の
Ｂａ点を求めるためのデータ、Δ印は鉱石に関してのＢ
点相当のＢｂ点を求めるためのデータ、印はコークスに
関しての０点相当のＣａ点を求めるためのデータ、口中
は鉱石に関しての０点相当のｃｂ点を求めるためのデー
タをそれぞれ示す。Ａ点とＤ点に関しては、原料がコー
クスまたは鉱石であるとには拘わりなく求められる。そ
のＡ点についてのデータをＯ印で示し、Ｄ点についての
データを・印で示す。

記憶演算装置１７は、このようにして求めた標準近似曲
線を用いてロードセルｌ　＝１の出力を負荷に変換する
。したがって、ロードセルＩ４の誤差ノ内、ロードセル
特性の非直線性とヒステリンス（第７図参照）および温
度変化による原点Ａの変動と出力の変化に関しての誤差
がなくなる。

更に、本例においては、ロードセル１４の繰り返し誤差
（第８図参照）をもなくすため、記憶演算装置１７は次
のような機能を存する。すなわち、前回の装入までの標
準近似曲線（第・１図中実線で表す曲線）を求めた後、
バンカ３内に原料を投入しつつ、今回におけろＡ点、Ｂ
点、０点を求め、このときの！Ｆ！ａ近似曲線上のＡ。

点、Ｂｏ点、ｃ。

＋Ｑ、との偏差ｄＡ、ｄＢ、ｄＣ分だけ標準近似曲線を
スライドさせる。そして、このスライドさせた標準近似
曲線（第・１図中２点鎖線で表す曲線）を用いて、年回
の０点からＤ点における原料装入時の秤量を行う。した
がって、ロードセルの繰り返し誤差がな、くなる。一般
に、このロードセルの繰り返し誤差は、事前に予測する
ことが不可能であり、しからロードセル特性の非直線性
による誤差とほぼ同程度に生じるため無視できない。

５発明の効果コ 以上説明したようにこの発明によれば、バンカ内への投
入前に予め計測した原料重量と、ロードセル等のバンカ
秤量器によって計測したバンカの全重量を演算処理して
、バンカ秤量器の出力と負荷との関係式を決定し、そし
てその関係式に基づいてバンカ内の原料を秤量するから
、次のような効果を奏する。

（１）ロードセル等のバンカ秤量器の特性の非直線性、
ヒステリシス等の誤差要因の影響を大幅に改善すること
ができると共に、過去のデータに基づく統計的処理によ
って自己修正を行うことができる。

（２）温度や経年変化によるロードセルの負荷−出力特
性の長期変動についても対応することができる。

（３）測定精度が大幅に向上し、その測定結果を原料の
流量制御へのフィードバック信号として活用することが
できる。

（４）バンカ内からの炉内への原料の流出完了時期が正
確に求まるから、直ちにその後の動作に入ることができ
て、タイムサイクル上宵利である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明の一実施例を説明するた
めの図であり、第１図は装置全体の概略構成図、第２図
ないし第４図は記憶演算装置の機能を説明するための図
、第５図は炉頂装入装置の稼動に伴うバンカ秤量用ロー
ドセルの出力の経時変化を表す図、第６図は従来の原料
秤量方法における測定誤差の説明図、第７図および第８
図はバンカ秤量用ロードセルの本来の特性による測定誤
差の説明図である。 １・・・・・炉本体、　　３・・・・・・バンカ、　　
７・・・・コークス用原料ホッパ、　　８・・・・鉱石
用原料ホッパ、　　９、ｌＯ・・・・・ソール弁、　　
１１・・・・・・均排圧管、　　１３　・・・圧力セン
サ、　　１４　・・・バンカ秤量器　（ロードセル）、
　　１５・・・・・コークス用秤量器（ロ　−トセル）
、　　１６・・・・鉱石用秤量器（ロートセ　ル）、　
　１７・・・・・・記憶演算装置。 出願人　　石川島播磨重工業株式会社 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）バンカ内部が空の状態から原料投入が完了した大
   気圧の状態となり、そして炉内圧に等しい加圧状態とな
   ってから内部の原料が炉内に装入され、そして内部が空
   となってから大気圧状態とされるバンカを炉頂に備え、
   そしてこのバンカの全重量を測定するバンカ秤量器を用
   いて、バンカ内の原料を秤量する炉頂装入装置の原料秤
   量方法において、バンカ内部が空の大気圧状態のときの
   バンカ秤量器の出力を基準点として記憶し、バンカ内部
   への原料投入が完了した大気圧状態のときのバンカ秤量
   器の出力を、バンカ内部が空の大気圧状態のときの負荷
   に予め秤量したバンカ内への装入分原料の重量を加えた
   負荷に対応するものとして記憶し、バンカ内部への原料
   投入が完了した加圧状態のときのバンカ秤量器の出力を
   、バンカ内部への原料投入が完了した大気圧状態のとき
   の負荷にバンカ内の加圧によるバンカ持ち上げ力の分を
   減じた負荷に対応するものとして記憶し、バンカ内部の
   原料が炉内に投入されてバンカ内が空の加圧状態となっ
   たときのバンカ秤量器の出力を、バンカ内部への原料投
   入が完了した加圧状態のときの負荷に予め秤量したバン
   カ内への装入分の原料の重量を減じた負荷に対応するも
   のとして記憶し、そしてこれらの記憶したデータを統計
   処理することにより秤量器の出力と負荷との関係式を決
   定して、その関係式に基づきバンカ内の原料を秤量する
   ことを特徴とする炉頂装入装置の原料秤量方法。
2. （２）バンカ内部が空の状態から原料投入が完了した大
   気圧の状態となり、そして炉内圧に等しい加圧状態とな
   ってから内部の原料が炉内に装入され、そして内部が空
   となってから大気圧状態とされるバンカを炉頂に備え、
   そしてこのバンカの全重量を測定するバンカ秤量器を用
   いて、バンカ内の原料を秤量する炉頂装入装置の原料秤
   量装置において、バンカ内へ装入される原料を予め秤量
   する原料秤量器を備えると共に、この原料秤量器と前記
   バンカ秤量器の出力を入力する記憶演算装置を備え、こ
   の記憶演算装置は、バンカ内部が空の大気圧状態のとき
   のバンカ秤量器の出力を基準点として記憶し、バンカ内
   部への原料投入が完了した大気圧状態のときのバンカ秤
   量器の出力を、バンカ内部が空の大気圧状態のときの負
   荷に予め秤量したバンカ内への装入分原料の重量を加え
   た負荷に対応するものとして記憶し、バンカ内部への原
   料投入が完了した加圧状態のときのバンカ秤量器の出力
   を、バンカ内部への原料投入が完了した大気圧状態のと
   きの負荷にバンカ内の加圧によるバンカ持ち上げ力の分
   を減じた負荷に対応するものとして記憶し、バンカ内部
   の原料が炉内に投入されてバンカ内が空の加圧状態とな
   ったときのバンカ秤量器の出力を、バンカ内部への原料
   投入が完了した加圧状態のときの負荷に予め秤量したバ
   ンカ内への装入分の原料の重量を減じた負荷に対応する
   ものとして記憶し、そしてこれらの記憶したデータを統
   計処理することにより秤量器の出力と負荷との関係式を
   決定して、その関係式に基づきバンカ内の原料を秤量す
   るものであることを特徴とする炉頂装入装置の原料秤量
   装置。