JPS6223939A - 連続焼結機におけるヒ−トパタ−ン制御方法 - Google Patents

連続焼結機におけるヒ−トパタ−ン制御方法

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JPS6223939A
JPS6223939A JP16362485A JP16362485A JPS6223939A JP S6223939 A JPS6223939 A JP S6223939A JP 16362485 A JP16362485 A JP 16362485A JP 16362485 A JP16362485 A JP 16362485A JP S6223939 A JPS6223939 A JP S6223939A
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equation
pattern
sintering
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Naoki Tamura
直樹 田村
Kunihiro Yoshioka
吉岡 邦宏
Katsuji Osuzu
大鈴 克二
Tasuku Takahashi
高橋 佐
Toru Morita
徹 森田
Masami Konishi
正躬 小西
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Kobe Steel Ltd
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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] 本発明は、鉄鉱石ペレットや焼結鉱等(以下ペレットで
代表する)の連続焼結を実施するどきのヒートパターン
制御方法に関し、詳細には成品ペレット品質の高位安定
や歩留りの向りを達成すべく」二記ヒートパターンを精
度良く安定的に制御する方法に関するものである。
[従来の技術] 鉄鉱石ペレット等の連続焼結機における従来の焼結制御
法は、主排気ライン出口の排ガス温度や各風箱内の排ガ
ス温度分布を指標としつつ、成品ペレットの品質を判断
材料に加えて制御するものであった。
即ち理論的に適正と考えられる条件で操業していても、
原料側の事情、例えば粒度や水分量が知らず知らずのう
ちに変っていることがあり、理論的適正条件も変化して
いるはずであるが実操業においては十分対処し得ておら
ず、例えば高温(if’が広くなって成品ペレットのR
n1(還元粉化率)が悪化したり、逆に高温帯が狭くな
って成品ぺレットのSI(強度指数)が悪化するといっ
たことが経験されている。そこでこうした現象が結果論
として判明した場合には、これに対応できる方向へ操業
条件変更の処置をとっており、例えばRI)iが悪いと
いうことが分かると鉱石層高さを下げたり、パレットス
ピードを」二げて高温帯を狭くしている。その他原料装
入密度をあげたり、炭材比をあげる等の方法も採用され
るが、これらの制御は経験則に基づいて行なわれており
必ずしも定量的に正しいという保証はなかった。また操
業結果を解析してから後追い的に操業条件の変更を行な
っているので、制御面で時間的遅れが生じ、不適正な操
業条件下で焼成された不良成品が多綴に発生するという
欠点も指摘されている。
[発明が解決しようとする問題点コ 操業条件の変更は、」−記の如く成品ペレットの品質が
悪化したり歩留りが低下した場合の他、生産縫ベースの
変更があった場合や設備条ヂ1−からの制約があった場
合にも必要となる。こうした操業条件の変更を迅速且つ
正確に行なう為には、従来の様な経験則に基づくフィー
ドバック式制御では到底対応できず、新たな制御方法の
確立が望まれている。
そこで本発明者等は成品ぺ1/ツ)・の品質や歩留りを
左右する大きな要因として焼成過程におけるヒートパタ
ーンを把握すべきであるとの考えの下にこれを迅速且つ
正確に推定し制御に役立てる方法を提供すべく種々研究
を重ねた。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、上記研究の結果完成されたものであって、そ
の要旨は、操業条件を関数とする焼結プロセス数値化モ
デルを解いて得た下式に、実操業条件を入力して現在操
業時点におけるヒートパターンを求める一方、鍋試験結
果や実機における熱電対流し試験結果によって「1標ヒ
ートパターンを求め1両者の差異に基づいて操業条件の
制御を行なう点に存在する。
td−a1+a2×(鉱石層高さ)+a3×(パレット
速度)+a4X(炭材比)+a5×(鉱石装入密度)+
a6X(通気度)ただしtX:鉱石層表面よりdmmの
深さにおけるX′Cに到達する時刻 a1〜a6 :鉱石層高さ毎に規定される定数 [作用] 連続焼結機を用いてベレットを移動させつつ焼結をする
場合におけるヒートパターンとは、焼結機長さ方向に見
た焼結層断面の温度分布パターンを意味し、理想的な焼
結条件下においては理想状態に対応する一定のパターン
(目標ヒートパターン)が存在すると考えられる。そし
て焼結層内を常時目標ヒートパターンに維持することが
できれば焼結は好適に進行し、高品質の成品ペレットを
歩留り良く得ることができるはずである。
そこで本発明においては、まず始めに焼結系における熱
収支式や物質収支式から操業条件を関数とする焼結プロ
セスの数値化モデルを設定した。
尚該数値化モデルとしては例えば下記(1)式に示され
るものが挙げられるが、数値化のためのモデル式は本発
明を制限するものではない。
[KS (Ts)  ]−(C8GsTs)  −A(
Ts−Tg)Hp+Qs= O・・・ (1) KS:固体熱伝導度  Ts:固体温度C8:固体比熱
    Gs:固体質計速度A:伝達面積    Tg
:気体温度 Hp:伝熱係数    Qs:反応熱桔次いで該数値化
モデルを温度と操業条件の関数として表わされる様に数
学的に置き換え、温度と各操業条件(鉱石層高さやパレ
ット速度等)の関係を明らかにする。こうして得た結果
をまとめ、(2)式に示される様な鉱石層高さ毎に指定
した温度に達するまでの所要時間を表す計算式を算出す
る。
td−a1+a2×(鉱石層高さ)+a3×(パレット
密度)+aaX(炭材比)+a 5X (鉱石装入密度
)+a6X(通気度)・・・・・・(2) tdx:鉱石層表面よりdmmの深さにおけるx’cに
到達する時刻 a1〜a6 :鉱石層表面からの深さ毎に規定される定
数 尚鉱石層表面からの深さ毎に規定されるa1〜a6の係
数は、例えば下記実験データ(第2表)より求めること
ができ、このときの係数は夫々下記第1表に示す通りで
ある。
第1表 次いでa1〜a6の各係数を付した」−記(2)式に実
操業条件を入力して鉱石層表面よりdmmの深さにおけ
るx′Cに到達する面側(焼結開始からの所要時間)を
求める。こうして求めた値から予想される焼結層長さ方
向の焼結層断面の温度分布パターン(推定ヒートパター
ン)を求めることができる。
尚焼結プロセス数値化モデルを解いて得た計算式である
前記(2)式の推定ヒートパターン精度をさらに高める
為には、例えば次の補正を行なうことが推奨される。即
ち前記(1)式に実操業条件を人力して計算される焼結
完了点の位置と風箱排ガス温度データから得られる実機
での焼成完了点の位置との比較並びに前記(1)式に実
操業条件を入力して得られる排鉱部赤熱部高さと1.T
、V(色分布表示テレビ)から得られる排鉱部赤熱部高
さとの比較を行ない、夫々両者が一致する様に前記計算
式の修正係数を求める。そして推定ヒートパターンの算
出に当たり前記計算式の代わりに修正係数を乗じた計算
式を使用する。これによつて推定ヒートパターン算出精
度をより一層高めることができる。また本発明では種々
の温度のヒー)・パターンを求めて後述の目標ヒートパ
ターンとの比較を行なってもよいが、実用的には例えば
1100°Cの部分のヒー1− パターンを求めて、こ
れをMl:定ヒートパターンとしても十分に焼結条件制
御を行なうことができる。
一方本発明においては鍋による鉄鉱石ペレット焼結試験
あるいは操業中の連続焼結機(実機)における焼結層内
に熱電対を設置して焼結層と共に熱電対を移送させつつ
焼結層内の温度分布を実際に測定する熱電対流し試験を
行なう。これらの試験によって得たデータから理想とさ
れる状態のヒートパターン(目標ヒートパターン)を作
成する。
次いで上記目標ヒートパターンと前記実操業条件下にお
ける推定ヒートパターンを比較し、両者の差異が最小と
なる様に実操業条件の各操業項目の操作酢を変更する。
尚変更後の結果は、変更後の実操業条件を前記計算式に
入力することによって求めることができ、変更操作の是
非は宇部的に判断することができる。従って精度の高い
制御を行なうことができる。また実操業条件下の推定ヒ
ートパターンは焼結完了後まで待つことなく直ちに得る
ことができるので焼結条件の変動に対し迅速に対処する
ことができる。
[実施例] 下記(1)式に示す焼結プロセス数(fj化モモデル基
にして求めた焼結層温度と各操業条件の関係をまとめ、
前記(2)式を求めた。これに前記第2表に示される実
験データを当てはめて、(2)式におけるai〜a6の
各係数を求めたところ前記第1表に示す各係数値が得ら
れた。
[KS に7TS) ] −7(CsGSTs) −A
(Ts−Tg)Hp+Qs=O・・・(1) Ks:固体熱伝導度  TS:固体温度C5:固体比熱
    GS:固体質量速度A:伝達面積    Tg
:気体温度 Hp:伝熱係数    QS:反応熱量こうして得た第
1表の各係数を採用し、例えば鉱石層表面から300m
mの深さ位置が1100°Cになるときの計算式として
まとめると、(2a)式が得られた。
t 、、oo= −0,38X 102 +0.73X
 10−2 X (鉱石層高さ) −0,I24X10
X (パレット速度)−O,873X (炭材比) +
0.22X102 X (装入密度) +0.98XI
OX (通気度)・・・(2a) 次いで(2a)式に実操業条件を入力して算出される予
想焼成完了点と実機風箱温度データから得られる焼成完
了点の比較、並びに(2a)式に実操業条件を入力して
算出される排鉱部赤熱部高さく予想)と1.T、Vより
得られた実機における排鉱部赤熱部高さの比較を行ない
、両者が夫々一致する様に修正係数kを求めた。尚この
ときの実験データは第3表の通りであり、k = 0.
9838であった。
f53表 注)」−記条件のもとで計算される焼結完了点:BTP
の位置が28.8F3分であり、実測のBTP(7)位
相は26分、排鉱部テノr、’r、vによる赤熱帯の高
さが150mmであった。
これらのデータからkを求めたところに=0.9638
となった。
次いで」―記修正係数を乗じた(2a)式に、下記第4
表に示す実操業条件を入力して現在の■[定ヒートパタ
ーンを求めたところ、第1図に実線で示す通りとなった
。該411′定ヒートパターンを11標ヒー)・パター
ン(破線)に一致させる為に、各操作項目毎の評価規範
(インプットデータとアウトプットデ−タ 4表に示す如く変更したところ変更後のヒートパターン
を第1図に破線で示される目標ヒートパターンと一致さ
せることができた。
第4表 また本発明実施前と実施後の製品歩留りの変化を調べた
ところ第2図に示す結果が得られた。
第2図に示す様に本発明実施後は歩留りを急速に改善す
ることができ、操業条件を迅速且つ確実に制御し得るこ
とが確認された。
[発明の効果] 本発明は以」二の様に構成されており、焼結機操業を、
ヒートパターンを介して定量的に制御できる様になり、
経験に頼ることなく迅速且つ正確な焼結制御が達成され
る。その結果RDiやSI等の成品ペレット品質が向」
二し、且つ歩留りも改善することができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例における操業条件変更前の推定ヒートパ
ターン及び目標ヒートパターンを示すグラフ、第2図は
本発明実施前と実施後の歩留りの変化を示すグラフであ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 操業条件を関数とする焼結プロセス数値化モデルを解い
    て得た下式に、実操業条件を入力して現在操業時点にお
    けるヒートパターンを求める一方、鍋試験結果や実機に
    おける熱電対流し試験結果によって目標ヒートパターン
    を求め、両者の差異に基づいて操業条件の制御を行なう
    ことを特徴とする連続焼結機におけるヒートパターン制
    御方法。 t^d_x=a_1+a_2×(鉱石層高さ)+a_3
    ×(パレット速度)+a_4×(炭材比)+a_5×(
    鉱石装入密度)+a_6×(通気度) ただしt^d_x:鉱石層表面よりdmmの深さにおけ
    るX℃に到達する時刻 a_1〜a_6:鉱石層高さ毎に規定される定数
JP16362485A 1985-07-24 1985-07-24 連続焼結機におけるヒ−トパタ−ン制御方法 Granted JPS6223939A (ja)

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