KR20190123765A - 원료의 입도 분포 측정 장치, 입도 분포 측정 방법 및 공극률 측정 장치 - Google Patents
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Abstract
조립과 세립을 포함하는 원료의 입도 분포를 높은 정밀도로 측정할 수 있는 원료의 입도 분포 측정 장치, 입도 분포 측정 방법, 및 측정된 입도 분포를 사용하여 공극률을 측정하는 공극률 측정 장치를 제공한다. 원료의 입도 분포 측정 장치로서, 조립의 입도 분포를 나타내는 정보를 취득하는 조립 측정 장치와, 세립의 입도 분포를 나타내는 정보를 취득하는 세립 측정 장치와, 조립의 입도 분포를 나타내는 정보를 사용하여 조립의 입도 분포를 산출하고, 세립의 입도 분포를 나타내는 정보를 사용하여 세립의 입도 분포를 산출하고, 조립의 입도 분포와 세립의 입도 분포를 사용하여 원료 전체의 입도 분포를 산출하는 연산 장치를 갖는다.
Description
본 발명은 고로 등에서 사용하는 원료의 입도 분포를 측정하는 원료의 입도 분포 측정 장치, 입도 분포 측정 방법 및 공극률 측정 장치에 관한 것이다.
광물 등의 원료를 사용한 고로와 같은 제조 프로세스에 있어서, 노내 통기는, 제조 프로세스에 있어서의 중요한 지표의 하나로 되어 있고, 이 노내 통기를 좌우하는 요인의 하나가 원료의 입도 분포이다. 종래에는, 정기적인 원료의 샘플링과 체 분석으로 원료의 입도 분포를 파악하였다. 그러나, 체 분석은 시간이 걸리기 때문에, 고로 조업에서 리얼 타임으로 결과를 반영하기 어렵다. 이 때문에, 고로에 반송되는 원료의 입도 분포를 리얼 타임으로 파악하는 기술이 요청되고 있었다.
광물 등의 원료를 사용한 고로와 같은 제조 프로세스에 있어서, 노내 통기는, 제조 프로세스에 있어서의 중요한 지표의 하나로 되고 있고, 이 노내 통기를 좌우하는 요인의 하나가 원료의 입도 분포이다. 종래에는, 정기적인 원료의 샘플링과 체 분석으로 원료의 입도 분포를 파악하였다. 그러나, 체 분석은 시간이 걸리기 때문에, 고로 조업에 대한 리얼 타임으로의 결과 반영이 어렵다. 이 때문에, 고로에 반송되는 원료의 입도 분포를 리얼 타임으로 파악하는 기술이 요청되고 있었다.
야마다, 외 4 명, 「대형 고로의 장입물 분포와 통기성」, KAWASAKI STEEL GIHO Vol.6 (1974) No.1, p.16-37
특허문헌 1 에 개시된 측정 방법은, 입상 원료의 입도 분포를 리얼 타임으로 측정할 수 있지만, 단일한 카메라나 레이저 거리계를 사용하고 있기 때문에, 이것들의 센서의 분해능의 제약으로 원료의 세립측의 입도 분포의 측정 정밀도를 확보할 수 없다. 미량의 세분 (細粉) 도 고로 내의 통기성에 영향을 미치기 때문에, 정밀도 높은 측정이 필요해진다.
특허문헌 2 에 개시된 장입물 검출 장치는, 장입물의 수분량을 검출함으로써 장입물의 분율 (粉率) 을 측정하는 장치이지만, 수분량과 상관이 높은 것은, 수분을 통하여 부착된 입경이 작은 장입물의 분율이고, 입경이 큰 장입물의 입도를 고정밀도로 측정할 수 없다.
본 발명은 종래 기술이 갖는 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이고, 그 목적은, 조립 (粗粒) 과 세립 (細粒) 을 포함하는 원료의 입도 분포를 높은 정밀도로 측정할 수 있는 원료의 입도 분포 측정 장치, 입도 분포 측정 방법, 및 측정된 입도 분포를 사용하여 공극률을 측정하는 공극률 측정 장치를 제공하는 것에 있다.
이와 같은 과제를 해결하는 본 발명의 특징은, 아래와 같다.
(1) 조립의 입도 분포를 나타내는 정보를 취득하는 조립 측정 장치와, 세립의 입도 분포를 나타내는 정보를 취득하는 세립 측정 장치와, 상기 조립의 입도 분포를 나타내는 정보를 사용하여 조립의 입도 분포를 산출하고, 상기 세립의 입도 분포를 나타내는 정보를 사용하여 세립의 입도 분포를 산출하고, 상기 조립의 입도 분포와 상기 세립의 입도 분포를 사용하여 원료 전체의 입도 분포를 산출하는 연산 장치를 갖는, 원료의 입도 분포 측정 장치.
(2) 상기 세립의 입도 분포를 나타내는 정보는 원료의 화상 데이터이고, 상기 화상 데이터의 휘도를 평균한 평균 휘도를 사용하여 상기 세립의 입도 분포를 산출하는, (1) 에 기재된 원료의 입도 분포 측정 장치.
(3) 상기 세립 측정 장치는, 상기 원료로부터의 반사광을 분광하여 분광 반사율을 측정하는 분광 측정부를 갖고, 상기 세립 측정 장치는, 상기 세립의 입도 분포를 나타내는 정보로서 복수의 파장의 분광 반사율을 취득하고, 상기 연산 장치는, 상기 복수의 파장의 분광 반사율을 주성분 분석 또는 부분적 최소 이승법 (PLS) 하여 얻어진 미리 정해진 기저 벡터의 스코어를 사용하여 상기 세립의 입도 분포를 산출하는, (1) 에 기재된 원료의 입도 분포 측정 장치.
(4) 조립의 입도 분포를 나타내는 정보를 취득하는 조립 측정 스텝과, 세립의 입도 분포를 나타내는 정보를 취득하는 세립 측정 스텝과, 상기 조립 측정 스텝에서 취득된 조립의 입도 분포를 나타내는 정보를 사용하여 조립의 입도 분포를 산출하는 조립의 입도 분포 산출 스텝과, 상기 세립 측정 스텝에서 취득된 세립의 입도 분포를 나타내는 정보를 사용하여 세립의 입도 분포를 산출하는 세립의 입도 분포 산출 스텝과, 상기 조립의 입도 분포와, 상기 세립의 입도 분포를 사용하여, 원료 전체의 입도 분포를 산출하는 원료의 입도 분포 산출 스텝을 갖는 원료의 입도 분포 측정 방법.
(5) 상기 원료의 입도 분포 산출 스텝에서는, 상기 조립의 입도 분포 및 상기 세립의 입도 분포를 직선 모델로 하고, 상기 직선 모델로 한 조립의 입도 분포와, 상기 직선 모델로 한 세립의 입도 분포를 조합하여 원료 전체의 입도 분포를 산출하는, (4) 에 기재된 원료의 입도 분포 측정 방법.
(6) 용기 내에서 쌓인 원료의 공극률을 측정하는 공극률 측정 장치로서, 상기 원료는, 입경이 큰 조립과, 입경이 작은 세립을 포함하고, 상기 조립의 입도 분포를 측정하는 조립 측정 장치와, 상기 세립의 입도 분포를 측정하는 세립 측정 장치와, 상기 조립 측정 장치에 의해서 측정된 조립의 입도 분포와, 상기 세립 측정 장치에 의해서 측정된 세립의 입도 분포를 사용하여, 상기 용기 내에서 쌓인 상태에 있어서의 상기 원료의 공극률을 산출하는 연산 장치를 구비하는, 공극률 측정 장치.
(7) 상기 조립 측정 장치 및 상기 세립 측정 장치는, 상기 원료를 용기에 반송하는 컨베이어의 상방에 형성되고, 상기 연산 장치는, 상기 용기 내에서 쌓인 상태에 있어서의 상기 원료의 공극률을 산출하는, (6) 에 기재된 공극률 측정 장치.
(8) 상기 연산 장치는, 산출된 상기 조립의 입도 분포 및 상기 세립의 입도 분포가, 미리 체를 사용하여 측정된 조립의 입도 분포 및 세립의 입도 분포와 일치하도록 교정하는, (6) 또는 (7) 에 기재된 공극률 측정 장치.
(9) 상기 연산 장치는, 조립의 입도 분포를 교정하는 검량선을 사용하여 상기 조립 측정 장치에 의해서 측정된 상기 조립의 입도 분포를 교정하고, 세립의 입도 분포를 교정하는 검량선을 사용하여 상기 세립 측정 장치에 의해서 측정된 상기 세립의 입도 분포를 교정하는, (8) 에 기재된 공극률 측정 장치.
본 발명의 원료의 입도 분포 측정 장치를 사용함으로써, 조립과 세분을 포함하는 원료의 입도 분포를 높은 정밀도로 측정할 수 있다. 또한, 원료의 입도 분포 측정 장치는, 조립의 입도 분포와 세립의 입도 분포를 공극률 산출 모델에 기초한 공극률 변환을 행함으로써 고로와 같은 용기에 장입되어 쌓인 상태에 있어서의 원료의 공극률도 측정할 수 있다. 이와 같은 원료의 입도 분포 측정 장치로, 고로 내에 장입되는 코크스의 입도 분포나 공극률을 리얼 타임으로 측정하고, 고로 내의 원료 상태를 파악함으로써 고로 내의 원료 상태에 대응한 고로 조업이 가능해지고, 이로써 고로 조업의 안정화에 기여할 수 있다.
도 1 은, 본 실시형태에 관련된 원료의 입도 분포 측정 장치의 일례와 그 주변의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2 는, 평균 휘도와 코크스분의 분율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3 은, 흡광도를 사용하여 산출한 코크스분의 추정 분율과 실측 분율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4 는, PLS 를 적용하여 얻어진 스코어로부터 산출한 코크스분의 추정 분율과 실측 분율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5 는, 코크스의 체 분석에 의한 입도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 6 은, 컨베이어에 의해서 반송되는 코크스를 체 분석한 체 메시 직경의 대수 (對數) 와 체하 누적 질량 비율의 정규 확률의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7 은, 체 분석에 의한 입도 분포의 측정 결과와 원료의 입도 분포 측정 장치에 의한 입도 분포의 측정 결과를 비교한 그래프이다.
도 8 은, 체 분석에 의한 실측 조화 평균 입자경과, 원료 측정 장치로 산출된 추정 조화 평균 입자경의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2 는, 평균 휘도와 코크스분의 분율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3 은, 흡광도를 사용하여 산출한 코크스분의 추정 분율과 실측 분율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4 는, PLS 를 적용하여 얻어진 스코어로부터 산출한 코크스분의 추정 분율과 실측 분율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5 는, 코크스의 체 분석에 의한 입도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 6 은, 컨베이어에 의해서 반송되는 코크스를 체 분석한 체 메시 직경의 대수 (對數) 와 체하 누적 질량 비율의 정규 확률의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7 은, 체 분석에 의한 입도 분포의 측정 결과와 원료의 입도 분포 측정 장치에 의한 입도 분포의 측정 결과를 비교한 그래프이다.
도 8 은, 체 분석에 의한 실측 조화 평균 입자경과, 원료 측정 장치로 산출된 추정 조화 평균 입자경의 관계를 나타내는 그래프이다.
이하, 고로를 사용한 제조 프로세스에 있어서, 컨베이어에 의해서 반송되는 고로 원료의 하나인 코크스의 입도 분포의 측정을 예로 본 발명의 실시형태를 설명한다. 도 1 은, 본 실시형태에 관련된 원료의 입도 분포 측정 장치의 일례와 그 주변의 구성을 나타내는 모식도이다. 고로에 장입되는 원료인 코크스 (30) 는, 먼저 호퍼 (12) 에 저류된다. 호퍼 (12) 로부터 배출된 코크스 (30) 는, 체 (14) 로 체질되고, 체 (14) 의 체 메시 직경보다 작은 입경의 세립이 체로 체질되어 떨어진 후, 컨베이어 (16) 에 의해서 고로 (도시 생략) 에 반송된다. 그러나, 체 (14) 를 사용하여 체질하는 시간이 한정되어 있는 점에서, 코크스 (30) 는, 체 (14) 로 완전히 걸러지지 않고, 체 메시 직경보다 큰 코크스에 부착되는 체 (14) 의 체 메시 직경 이하의 세립도 포함한다. 이 때문에, 컨베이어 (16) 에 의해서 반송되는 코크스 (30) 는, 체 (14) 의 체 메시 직경보다 큰 조립과, 체 (14) 로 완전히 걸러지지 않은 체 메시 직경 이하의 세립을 포함한다. 본 실시형태에 있어서, 체 (14) 의 체 메시 직경은, 예를 들어 35 ㎜ 이다. 고로는, 용기의 일례이다.
원료의 입도 분포 측정 장치 (10) 는, 연산 장치 (20) 와, 조립 측정 장치 (22) 와, 세립 측정 장치 (24) 를 구비한다. 조립 측정 장치 (22) 는, 컨베이어 (16) 의 상방에 형성된다. 조립 측정 장치 (22) 는, 조립 측정 스텝을 실시하여, 컨베이어 (16) 에 의해서 반송되는 코크스 (30) 의 조립의 입도 분포를 나타내는 정보를 리얼 타임으로 취득한다. 세립 측정 장치 (24) 는, 마찬가지로, 컨베이어 (16) 의 상방에 형성된다. 세립 측정 장치 (24) 는, 세립 측정 스텝을 실시하여, 컨베이어 (16) 에 의해서 반송되는 코크스 (30) 의 세립의 입도 분포를 나타내는 정보를 리얼 타임으로 취득한다. 본 실시형태에 있어서, 코크스 (30) 의 조립은, 체 (14) 의 체 메시 직경보다 큰 입경의 덩어리 코크스이고, 코크스 (30) 의 세립은, 체 (14) 의 체 메시 직경 이하의 입경의 코크스분이다.
연산 장치 (20) 는, 예를 들어, 연산부 (26) 와 격납부 (28) 를 갖는 워크 스테이션이나 PC 등의 범용 컴퓨터이다. 연산부 (26) 는, 예를 들어, CPU 등으로서, 격납부 (28) 에 보존된 프로그램이나 데이터를 사용하여, 조립 측정 장치 (22) 및 세립 측정 장치 (24) 의 동작을 제어한다. 연산부 (26) 는, 조립의 입도 분포를 나타내는 정보 및 세립의 입도 분포를 나타내는 정보를 취득하고, 이것들을 사용하여 조립 및 세립을 포함하는 코크스 (30) 의 입도 분포를 산출한다. 격납부 (28) 에는, 조립 측정 장치 (22) 및 세립 측정 장치 (24) 를 제어하기 위한 프로그램, 연산부 (26) 에 있어서의 연산을 실행하기 위한 프로그램, 당해 프로그램 실행 중에 사용하는 연산식 등이 미리 격납되어 있다.
본 실시형태에 있어서, 조립 측정 장치 (22) 는, 예를 들어, 레이저 거리계이다. 레이저 거리계는, 연산부 (26) 의 제어에 의해서, 리얼 타임으로 레이저 거리계로부터 컨베이어 (16) 상의 코크스 (30) 까지의 거리를 측정한다. 레이저 거리계는, 조립의 입도 분포를 나타내는 정보로서, 레이저 거리계로부터 코크스 (30) 까지의 거리인 코크스 (30) 의 프로필 데이터를 취득한다. 레이저 거리계는, 코크스 (30) 의 프로필 데이터를 연산 장치 (20) 에 출력한다. 레이저 거리계는, 컨베이어 (16) 의 폭과 동일한 측정 영역을 갖고, 컨베이어 (16) 에 의해서 반송되는 코크스 (30) 의 전체를 측정할 수 있는 것이 바람직하다. 레이저 거리계는, 컨베이어 (16) 에 의해서 반송되는 코크스 (30) 를, 예를 들어, 반송 방향과 직교 방향으로 라인상으로 레이저를 주사하여 1000 ∼ 10000 라인/초의 주기로 측정하고, 측정된 라인상의 데이터를 시간 방향으로 나열하여 코크스 (30) 의 이차원 프로필 데이터로 한다.
연산부 (26) 는, 레이저 거리계로부터 코크스 (30) 의 이차원 프로필 데이터를 취득하면, 당해 프로필 데이터에 대해서 코크스 (30) 의 입자 분리 처리를 행한다. 입자 분리 처리란 이차원 프로필 데이터 내에 찍힌 입자를 각각 별개의 것으로서 식별하기 위한 처리이고, 예를 들어, 공지된 Watershed 알고리즘이라는 처리 방법으로 실시할 수 있다. 연산부 (26) 는, 입자 분리 처리에 의해서 분리된 코크스 (30) 의 입경을, 원형 근사 피팅법을 이용하여 산출하고, 미리 정해진 입경의 범위별로 입자수를 카운트하여 히스토그램화하여 코크스 (30) 의 조립의 입도 분포를 산출한다. 연산부 (26) 는, 이와 같은 조립의 입도 분포 산출 스텝을 실시하여, 코크스 (30) 의 조립의 입도 분포를 리얼 타임으로 산출한다.
컨베이어 (16) 상의 코크스 (30) 의 층두께는 100 ㎜ 정도이다. 일반적으로 입상물은, 쌓이면 입도가 큰 입자가 상층측에, 입도가 작은 입자가 하층측에 편석된다. 코크스층에 있어서도 마찬가지로 코크스 (30) 는 편석되어, 코크스층의 상층측에는 입도가 큰 코크스가 많아지고, 하층측에는 입도가 작은 코크스가 많아진다. 코크스 (30) 의 프로필 데이터를 사용하여 산출된 입도 분포는, 코크스층의 상층에 존재하는 코크스 (30) 의 입도 분포이고, 입도가 큰 코크스가 많이 분포한 입도 분포가 된다. 따라서, 코크스 (30) 의 프로필 데이터를 사용하여 산출된 입도 분포는, 실제의 입도 분포보다 커지는 것이 알려져 있다.
이 현상에 대해서는, 코크스층에 있어서의 편석이 시간 경과적으로 변화하지 않는다고 가정하고, 코크스 (30) 의 상층측의 입도 분포와, 층 전체의 입도 분포의 차를 미리 체 분석에 의해서 측정하여 격납부 (28) 에 격납해 두고, 연산부 (26) 는, 산출된 조립의 입도 분포를, 격납부 (28) 에 격납된 입도 분포의 차를 이용하여 보정해도 된다. 이로써, 조립의 입도 분포의 측정 정밀도가 향상된다.
세립 측정 장치 (24) 는, 예를 들어, 스트로보 조명을 구비한 카메라이다. 카메라는, 연산부 (26) 의 제어에 의해서, 미리 정해진 시간별로 코크스 (30) 를 촬상하고, 세립의 입도 분포를 나타내는 정보로서, 코크스 (30) 의 화상 데이터를 리얼 타임으로 취득한다. 카메라는, 당해 화상 데이터를 연산부 (26) 에 출력한다. 카메라가 구비하는 CCD, CMOS 등의 촬상 센서는, 코크스 (30) 를 촬상하여 화상 데이터를 생성하는 촬상부이다.
연산부 (26) 는, 카메라로부터 화상 데이터를 취득하면, 1 개의 화상 데이터의 각 화소의 휘도 (0 ∼ 255) 를 산술 평균하여 평균 휘도를 산출한다. 격납부 (28) 에는, 미리, 평균 휘도와, 입도 1 ㎜ 이하의 코크스 (이후, 코크스분으로 기재하는 경우가 있다) 의 분율이 대응된 관계식이 격납되어 있고, 연산부 (26) 는, 평균 휘도와 당해 관계식을 이용하여 코크스 (30) 의 세립의 입도 분포로서 코크스분의 분율을 산출한다. 연산부 (26) 는, 이와 같은 세립의 입도 분포 산출 스텝을 실시하여, 코크스 (30) 의 세립의 입도 분포를 리얼 타임으로 산출한다. 코크스분의 분율이란, 전체 코크스 질량에서 차지하는 코크스분의 질량 비율을 의미한다. 후술하는 바와 같이, 체 (14) 의 체 메시 직경 이하의 입경의 코크스의 대부분이 입경 1 ㎜ 이하의 코크스분이기 때문에, 체 (14) 의 체 메시 직경 이하의 세립의 입도 분포는 입경 1 ㎜ 이하가 되는 코크스분의 분율로 나타낼 수 있다. 따라서, 코크스분의 분율을 측정할 수 있으면, 체 (14) 의 체 메시 직경 이하의 세립의 입도 분포를 측정할 수 있게 된다.
도 2 는, 평균 휘도와 코크스분의 분율의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 2 에 있어서, 세로축은 코크스를 건조후 체 분석하여 측정한 코크스분의 실측 분율 (질량％) 이고, 가로축은 코크스를 촬상하여 생성된 화상 데이터에 있어서의 각 화소의 휘도를 산술 평균한 값이다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 코크스분의 분율과 평균 휘도는 높은 상관이 있다. 이 때문에, 도 2 에 실선으로 나타낸 평균 휘도와 코크스분의 분율의 관계식을 산출하고, 미리 격납부 (28) 에 격납해 둠으로써, 연산부 (26) 는, 평균 휘도와 상기 관계식을 이용하여 코크스분의 분율을 산출할 수 있다. 연산부 (26) 는, 조립의 입도 분포와, 평균 휘도 및 상기 관계식을 이용하여 세립의 입도 분포를 산출하면, 이것들을 이용하여 코크스 (30) 의 입도 분포를 산출한다.
세립 측정 장치 (24) 로서, 코크스 (30) 로부터의 반사광을 분광하여 분광 반사율을 측정하는 분광 측정부를 갖는 분광 장치를 사용해도 된다. 이 경우에 분광 장치는, 세립의 입도 분포를 나타내는 정보로서, 물의 흡수 파장의 분광 반사율과, 당해 파장을 사이에 두는 물의 흡수 파장이 아닌 2 개의 레퍼런스 파장의 분광 반사율을 리얼 타임으로 취득한다. 분광 장치는, 예를 들어, 1 측정/초 이상의 속도로 분광 반사율을 취득하고, 당해 3 개의 파장의 분광 반사율을 연산부 (26) 에 출력한다.
연산부 (26) 는, 취득된 3 개의 파장의 분광 반사율과 하기 (1) 식을 이용하여 물의 흡수 파장에 있어서의 흡광도를 산출한다.
단, (1) 식에 있어서, X 는 물의 흡수 파장에 있어서의 흡광도이고, λ1, λ3 은 레퍼런스 파장의 분광 반사율이며, λ2 는 물의 흡수 파장의 분광 반사율이고, α 는 가중치이고, 3 색 비율 연산시에 있어서의 α 는 0.5 이다. 캘리브레이션시에는, λ1 ＝ λ2 ＝ λ3 ＝ 1 이고 X ＝ 0 이 된다.
상기 (1) 식에 나타내는 바와 같이, 연산부 (26) 는, 물의 흡수 파장이 아닌 2 개의 레퍼런스 파장의 분광 반사율에 대한 물의 흡수 파장의 분광 반사율의 비율을 계산한 다음, 물의 흡수 파장의 분광 반사율로부터 물의 흡수 파장이 아닌 2 개의 파장의 분광 반사율을 뺌으로써, 물의 흡수 파장에 있어서의 흡광도를 산출한다.
격납부 (28) 에는, 물의 흡수 파장에 있어서의 흡광도와 코크스분의 분율이 대응된 관계식이 격납되어 있고, 연산부 (26) 는, 산출된 물의 흡수 파장에 있어서의 흡광도와 당해 관계식으로부터 단회귀로 코크스분의 분율을 산출한다. 이와 같이, 세립 측정 장치 (24) 로서, 분광 장치를 사용한 경우여도, 연산부 (26) 는, 코크스 (30) 의 세립의 입도 분포를 리얼 타임으로 산출할 수 있다.
도 3 은, 흡광도를 사용하여 산출한 코크스분의 추정 분율과 실측 분율의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 3 에 있어서, 세로축은 코크스분의 추정 분율 (질량％) 이고, 가로축은 코크스를 건조후 체 분석하여 측정한 코크스분의 실측 분율 (질량％) 이다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 흡광도로부터 산출한 코크스분의 추정 분율과 코크스를 체 분석하여 얻어진 코크스분의 실측 분율에 상관 계수 0.73 이라는 높은 상관 관계가 확인되고, 흡광도를 사용하여 코크스분의 분율이 높은 정밀도로 산출할 수 있는 것이 확인되었다.
또한, 세립 측정 장치 (24) 로서, 분광 장치를 사용하는 경우에 있어서, 분광 장치는, 세립의 입도 분포를 나타내는 정보로서, 가시광 영역 및 적외 영역의 9 파장의 분광 반사율을 리얼 타임으로 취득해도 된다. 이 경우에 있어서 분광 장치가 취득하는 분광 반사율의 파장은, 예를 들어, 파장이 짧은 측부터, 청, 녹, 적, 1.32 ㎛, 1.46 ㎛, 1.60 ㎛, 1.80 ㎛, 1.96 ㎛, 2.10 ㎛ 이다. 분광 장치는, 당해 9 개의 파장의 분광 반사율을 연산부 (26) 에 출력한다. 청은 435 ∼ 480 ㎚ 의 범위의 파장이고, 녹은 500 ∼ 560 ㎚ 의 범위의 파장이며, 적은 610 ∼ 750 ㎚ 의 범위의 파장이다.
연산부 (26) 는, 9 개의 파장의 분광 반사율을 취득하면, 격납부 (28) 에 격납되어 있는 연산식을 이용하여, 미리 정해진 기저 벡터의 스코어를 산출한다. 연산부 (26) 는, 당해 스코어와 코크스분의 분율이 대응된 관계식을 이용하여 코크스분의 분율을 산출한다. 여기서, 미리 정해진 기저 벡터의 스코어란, 분광 장치로부터 취득한 분광 반사율을 주성분 분석하여 얻어지는 9 개의 기저 벡터 중, 코크스 (30) 의 분율의 변화에 강한 상관을 나타내는 기저 벡터의 스코어이다.
격납부 (28) 에는, 9 개의 파장의 분광 반사율로부터 스코어를 산출하는 연산식과, 당해 스코어와 코크스분의 분율이 대응된 관계식이 격납되어 있다. 스코어를 산출하는 연산식과, 당해 스코어와 코크스분의 분율의 관계식은, 아래의 순서로 산출된다.
먼저, 분광 장치를 사용하여 컨베이어 (16) 에 의해서 반송되는 코크스의 9 개의 파장의 분광 반사율을 측정한다. 측정된 9 개의 파장의 분광 반사율을 주성분 분석하여, 제 1 ∼ 제 9 주성분에 있어서의 9 개의 기저 벡터와, 당해 기저 벡터로부터 산출되는 9 개의 스코어를 얻는다. 다음으로, 분광 반사율을 측정한 코크스를 채취하고, 당해 코크스를 체 분석하여 입경 1 ㎜ 이하의 코크스분의 분율을 실측한다. 분율은, 코크스를 건조시킨 후, 메시 간격 1 ㎜ 의 체를 사용하여 체질하고, 체질 전후의 코크스의 질량차의 체전의 질량에 대한 비율로서 산출하였다.
이 조작을 분율이나 함유 수분량이 상이한 코크스를 사용하여 실시하고, 각각 체 분석하여 얻어진 분율과 9 개의 스코어를 1 조로 한 데이터를 복수 취득한다. 이들 복수의 데이터 중, 9 개의 스코어를 분율이 상이한 코크스간에서 비교하여, 코크스의 분율의 변화와 강한 상관을 나타내는 n 개 (n 은 9 보다 작은 자연수) 의 스코어를 특정한다. 스코어는, 당해 스코어의 기저 벡터를 이용하여 산출할 수 있다.
스코어와 코크스분의 분율이 대응된 관계식은, 예를 들어, 코크스분의 분율 (Y) 을 목적 변수로 하고, 특정된 n 개의 스코어를 설명 변수 (X1, X2,···, Xn) 로 한 회귀식인 수학식 (2) 이다.
단, 수학식 (1) 에 있어서, e, f1, f2,···, fn 은, 회귀식의 파라미터이다.
코크스분의 분율의 변화와 강한 상관을 나타내는 n 개의 스코어를 특정함으로써, 분율이나 함유 수분량이 상이한 코크스의 분율과 9 개의 스코어를 1 조로 한 데이터로부터, 분율로 특정한 n 개의 스코어를 1 조로 한 데이터를 각각 취득할 수 있기 때문에, 이들 데이터와 최소 이승법을 사용하여, 수학식 (1) 의 파라미터 (b, a1, a2,···, an) 를 산출할 수 있다. 이 수학식 (2) 가, 특정된 스코어와 코크스분의 분율을 대응시키는 관계식이 된다.
코크스 (30) 의 분율의 변화에 강한 상관을 나타내는 스코어를 특정할 때, 9 개의 파장의 분광 반사율을 주성분 분석하는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 분율과 9 개의 파장의 분광 반사율을 1 조로 한 복수의 데이터를 취득하고, 당해 데이터에 부분적 최소 이승법 (PLS) 을 적용하여, 코크스의 분율에 강한 상관을 나타내는 스코어를 직접 구해도 된다. 이 경우에 있어서, 코크스의 분율에 강한 상관을 나타내는 스코어를 산출하는 연산식은, PLS 에 의해서 구해진 스코어의 기저 벡터로부터 산출할 수 있다. 분율과 스코어의 관계식은, 수학식 (1) 과 동일한 회귀식이 된다. 수학식 (1) 에 있어서의 회귀식의 파라미터도, PLS 에 의해서 구해진 스코어와 분율을 1 조로 한 복수의 데이터와, 최소 이승법에 의해서 산출할 수 있다.
도 4 는, PLS 를 적용하여 얻어진 스코어로부터 산출된 코크스분의 추정 분율과 실측 분율의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 4 에 있어서, 가로축은 실측 분율 (질량％) 이고, 세로축은 추정 분율 (질량％) 이다. 실측 분율은, 상기 서술한 방법과 마찬가지로, 코크스를 건조시킨 후, 메시 간격 1 ㎜ 의 체를 사용하여 체질하고, 체질 전후의 코크스의 질량차의 체전의 질량에 대한 비율로서 산출하였다. 추정 분율은, 코크스의 분율을 목적 변수로 하고, PLS 를 적용시켜 얻어진 코크스의 분율과 강한 상관을 나타내는 2 개의 스코어를 설명 변수로 한 회귀식으로 산출된 코크스의 분율이다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 코크스의 추정 분율과 실측 분율에는 강한 상관이 보이고, 그 상관 계수는 R ＝ 0.78 이었다. 이들 결과로부터, PLS 를 적용하여 얻어진 스코어로부터 산출하는 것에 의해서도 충분한 정밀도로 코크스의 분율을 측정할 수 있는 것이 확인되었다.
또한, 세립 측정부로서, 코크스 (30) 에 레이저를 조사하여, 산란광이 그리는 광 강도 분포 패턴으로부터 코크스분의 입도 분포를 측정할 수 있는 레이저 산란식 입도 분포 측정 장치를 사용해도 된다. 이 경우에 있어서, 레이저 산란식 입도 분포 측정 장치는, 코크스분의 입도 분포를 리얼타임 (30 초마다) 으로 취득한다. 레이저 산란식 입도 분포 측정 장치는, 당해 코크스분의 입도 분포를 연산부 (26) 에 출력한다.
도 5 는, 컨베이어 (16) 에 의해서 반송되는 코크스 (30) 의 체 분석에 의한 입도 분포를 나타내는 그래프이다. 도 5 의 일점 쇄선은, 체 (14) 의 체 메시 직경을 나타낸다. 체 (14) 의 체 메시 직경 이하의 세립은 체 (14) 로 체질됨으로써 코크스 (30) 에서 제거되기 때문에, 일점 쇄선보다 좌측에 위치하는 체 메시 직경 미만의 영역의 세립의 비율은 작아진다.
도 6 은, 컨베이어 (16) 에 의해서 반송되는 코크스 (30) 를 체 분석한 체 메시 직경의 대수와 체하 누적 질량 비율의 정규 확률의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 6 에 있어서, 가로축은 코크스 (30) 를 체 분석한 체 메시 직경의 대수이고, 세로축은 그 체 메시 직경에 있어서의 코크스의 체하 누적 질량 비율을 정규 확률 눈금으로 플롯한 것이다. 도 6 에 나타낸 예에 있어서, 근사 직선 1 이 코크스 (30) 의 세립의 근사 직선을 나타내고, 근사 직선 2 가 코크스 (30) 의 조립의 근사 직선을 나타내며, 일점 쇄선은 체 (14) 의 체 메시 직경을 나타낸다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 체 (14) 로 체질된 코크스 (30) 에는, 미량이기는 하지만, 체 (14) 의 체 메시 직경 이하의 세립인 코크스 (30) 도 존재한다. 일점 쇄선보다 좌측의 체 메시 직경 미만의 영역의 세립인 코크스 (30) 는, 코크스 (30) 의 조립에 부착된 코크스분이고, 체 (14) 의 체 메시 직경보다 그 입도는 매우 작다. 그 때문에, 체 (14) 의 체 메시 직경 이하에 있어서, 체하 누적 질량 비율은, 코크스 (30) 의 입도에 비해서 증가되어 있지 않다.
한편, 체 메시 직경보다 큰 조립에 대해서는, 코크스 (30) 의 입도에 비해서 증가되어 있다. 코크스 (30) 의 조립을 파쇄·분쇄된 입자로 생각하면, 코크스 (30) 의 조립의 누적 체상 질량 비율의 분포는, 로진·램러 분포에 의해서 근사시킬 수 있는 것이 알려져 있다. 이것은 입자가 자연히 파쇄·분쇄될 경우, 그 입도 분포에는 규칙성이 있는 것을 나타낸다. 따라서, 로진·램러 분포에 따르지 않는 도 6 에 나타내는 관계는, 자연적인 파쇄·분쇄와는 상이한 현상이라고 말할 수 있다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 코크스 (30) 의 세립에 있어서의 입도와 체하 누적 질량 비율의 관계는, 코크스 (30) 의 조립에 있어서의 입도와 체하 누적 질량 비율의 관계와 크게 상이하고, 체 메시 직경의 전후를 경계로, 상이한 2 개의 직선적인 분포가 되는 것을 알 수 있었다. 본 실시형태에 관련된 입도 분포 측정 장치 (10) 에서는, 각각 상이한 조립 측정 장치 (22) 와 세립 측정 장치 (24) 를 사용하여, 체 (14) 의 체 메시 직경 이하의 세립의 입도 분포를 나타내는 정보와, 체 (14) 의 체 메시 직경보다 큰 조립의 입도 분포를 나타내는 정보를 따로따로 취득하고, 연산부 (26) 는, 이들 정보를 사용하여, 조립의 입도 분포와 세립의 입도 분포를 산출한다. 연산부 (26) 는, 원료의 입도 분포 산출 스텝을 실시하고, 조립의 입도 분포와 세립의 입도 분포를 체하 누적 질량 비율로 직선 모델로 하고, 당해 직선 모델을 조합함으로써 코크스 (30) 전체의 입도 분포를 산출한다.
도 7 은, 체 분석에 의한 입도 분포의 측정 결과와, 원료의 입도 분포 측정 장치에 의한 입도 분포의 측정 결과를 비교한 그래프이다. 도 7 에 있어서, 가로축은 코크스의 체 메시 직경의 대수이고, 세로축은 그 체 메시 직경에 있어서의 코크스 (30) 의 체하 누적 질량 비율을 정규 확률 눈금으로 플롯한 것이다. 도 7 에 나타낸 원료 측정 장치의 측정 결과는, 조립 측정부로서 레이저 거리계를 사용하고, 세립 측정부로서 스트로보 조명을 구비한 디지털 카메라를 구비하는 원료의 입도 분포 측정 장치를 사용하여 측정한 결과이다.
도 7 에 나타내는 바와 같이, 체 분석에 의해서 측정된 코크스 (30) 의 체하 누적 질량 비율을 나타내는 동그라미 플롯과, 입도 분포 측정 장치 (10) 에 의해서 측정된 코크스 (30) 의 체하 누적 질량 비율을 나타내는 삼각 플롯이 일치하고 있다. 이 결과로부터, 본 실시형태에 관련된 입도 분포 측정 장치 (10) 를 사용하여, 코크스 (30) 의 조립의 입도 분포와 세립의 입도 분포를 따로따로 산출하고, 이것들을 체하 누적 질량 비율로 조합함으로써 코크스 (30) 의 입도 분포를 높은 정밀도로 측정할 수 있는 것이 확인되었다.
연산부 (26) 는, 조립 측정 장치 (22) 에 의해서 측정된 코크스 (30) 의 조립의 입도 분포와, 세립 측정 장치 (24) 에 의해서 측정된 코크스 (30) 의 세립의 입도 분포를, 체 분석에 의해서 미리 측정된 이미 알려진 코크스 (30) 의 입도 분포와 일치하도록 교정해도 된다. 연산부 (26) 는, 조립의 입도 분포를 교정하는 검량선을 사용하여, 조립 측정 장치 (22) 가 측정한 조립의 입도 분포를 교정하고, 세립의 입도 분포를 교정하는 검량선을 사용하여, 세립 측정 장치 (24) 가 측정한 세립의 입도 분포를 교정해도 된다. 상기 서술한 바와 같이, 코크스 (30) 의 세립에 있어서의 입도 분포와 체하 누적 질량 비율의 관계는, 코크스 (30) 의 조립에 있어서의 입도 분포와 체하 누적 질량 비율의 관계와 크게 상이하기 때문에, 연산부 (26) 는, 이들 결과를 상이한 직선 근사로 모델화한 검량선을 사용하여 교정함으로써, 보다 정밀도가 높은 입도의 측정이 가능해진다.
검량선의 작성은, 아래의 순서로 행한다. 먼저, 조립 측정 장치 (22) 및 세립 측정 장치 (24) 를 사용하여, 조립의 입도 분포 및 세립의 입도 분포를 측정하고, 입도에 대한 체하 누적 질량 비율의 값을 2 점 이상 산출한다. 이 측정에 의해서 산출된 값을 측정치 1 로 한다. 다음으로, 이 측정을 행한 코크스 (30) 를 샘플링하고, 체 분석하여 입도 분포의 측정을 행한다. 이 측정에 의해서 측정된 값을 측정치 2 로 한다. 이 측정을 2 회 이상 반복하여 행하고, 측정치 1 과 측정치 2 의 조합을 최저로 2 세트, 보다 바람직하게는 10 세트 이상 취득한다.
다음으로, 체 (14) 의 체 메시 직경 이하의 세립의 체하 누적 질량 비율을 ys 로 하고, 체 (14) 의 체 메시 직경보다 큰 조립의 체하 누적 질량 비율을 yl 로 하고, 도 6 과 마찬가지로, 체 메시 직경의 크기의 대수를 가로축 (x 축) 에, 그 체 메시 직경에 있어서의 체하 누적 질량 비율을 정규 확률 눈금으로 세로축 (y 축) 에 플롯한 측정치 1 을 직선으로 회귀하면 하기 수학식 (3) 및 수학식 (4) 가 얻어진다.
상기 수학식 (3) 및 수학식 (4) 에 있어서, 체 (14) 의 체 메시 직경 (대수값) 을 xb 로 하면, xs 는, xb ≥ xs 가 되는 입도를 나타내고, xl 은, xb ＜ xl 이 되는 입도를 나타내며, as1, CS1, al1 및 Cl1 은 구하는 파라미터이다. 그리고, 수학식 (3) 과 세립 측정 장치 (24) 로 측정된 입도 분포와 체하 누적 질량 비율의 2 점 이상의 데이터를 사용하여 as1 및 CS1 을 산출한다. 마찬가지로, 수학식 (4) 와 조립 측정 장치 (22) 로 측정된 입도 분포와 체하 누적 질량 비율의 2 점 이상의 데이터를 사용하여 al1 및 Cl1 을 산출한다.
체 (14) 의 체 메시 직경 이하의 세립의 체하 누적 질량 비율 ys 및 체 (14) 의 체 메시 직경보다 큰 조립의 체하 누적 질량 비율 yl 을, 측정치 2 를 사용하여 동일하게 직선으로 회귀하면, 아래의 수학식 (5) 및 수학식 (6) 이 얻어진다.
상기 수학식 (5) 및 수학식 (6) 에 있어서, 체 (14) 의 체 메시 직경을 xb 로 하면, xs 는, xb ≥ xs 가 되는 입도를 나타내고, xl 은, xb ＜ xl 이 되는 입도를 나타내며, as2, CS2, al2 및 Cl2 는 구하는 파라미터이다. 그리고, 수학식 (5) 와 체 분석으로 측정된 입도 분포와 체하 누적 질량 비율의 2 점 이상의 데이터를 사용하여 as2 및 CS2 를 산출한다. 마찬가지로, 수학식 (6) 과 체 분석으로 측정된 입도 분포와 체하 누적 질량 비율의 2 점 이상의 데이터를 사용하여 al2 및 Cl2 를 산출한다.
다음으로, 수학식 (3), 수학식 (5) 를 사용하여 산출된 as1 과 as2, CS1 과 CS2 를 직선으로 회귀하면 하기 수학식 (7) 및 수학식 (8) 이 얻어지고, 수학식 (4), 수학식 (6) 을 사용하여 산출된 al1 과 al2, Cl1 과 Cl2 를 직선으로 회귀하면, 하기 수학식 (9) 및 수학식 (10) 이 얻어진다.
상기 수학식 (7) ∼ (10) 에 있어서, Das, Eas, Dbs, Ebs, Dal, Eal, Dbl, Ebl 은 각각 구하는 파라미터이다. 이들 수학식 (7) ∼ (10) 을 사용하여 산출된 Das, Eas, Dbs, Ebs, Dal, Eal, Dbl, Ebl 에 의해서 규정되는 직선이, 직선 근사로 모델화한 검량선이 된다. 세립 측정 장치 (24) 가 분율을 측정하는 경우에 있어서는, 수학식 (3) 및 수학식 (5) 의 식에 있어서의 as1, Cs1 및 as2, Cs2 의 값이 1 점인 데이터로부터는 결정할 수 없다는 문제가 있다. 그 경우에는, 파라미터를 y ＝ Csl, y ＝ Cs2 로 하고 as1 및 as2 를 삭감하여, 1 점 데이터여도 대응시킬 수 있도록 해도 된다. 특히, 체 (14) 로 체질된 코크스 (30) 의 세립은, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 입도에 대해서 체하 누적 질량 비율의 값이 변화하지 않기 때문에, 파라미터 as1 및 as2 를 삭감해도 문제는 없다.
다음으로, 검량선을 사용한 입도 분포의 보정 방법에 대해서 설명한다. 컨베이어 (16) 에 의해서 반송되는 코크스 (30) 를 조립 측정 장치 (22) 및 세립 측정 장치 (24) 를 사용하여 측정하여 측정치 3 을 얻는다. 체 (14) 의 체 메시 직경 이하의 세립의 체하 누적 질량 비율 ys 및 체 (14) 의 체 메시 직경보다 큰 조립의 체하 누적 질량 비율 yl 을, 수학식 (3) ∼ (6) 을 구한 방법과 동일하게 직선으로 회귀하면, 하기 수학식 (11) 및 수학식 (12) 가 얻어진다.
상기 수학식 (11) 및 수학식 (12) 에 있어서, 체 (14) 의 체 메시 직경을 xb 로 하면, xs 는, xb ≥ xs 가 되는 입도를 나타내고, xl 은, xb ＜ xl 이 되는 입도를 나타내며, as3, Cs3, al3 및 Cl3 은 구하는 파라미터이다. 그리고, 수학식 (11) 과 세립 측정 장치 (24) 로 측정된 입도 분포와 체하 누적 질량 비율의 2 점 이상의 데이터를 사용하여 as3 및 Cs3 을 산출한다. 마찬가지로, 수학식 (12) 와 조립 측정 장치 (22) 로 측정된 입도 분포와 체하 누적 질량 비율의 2 점 이상의 데이터를 사용하여 al3 및 Cl3 을 산출한다. 그리고, 산출된 파라미터 Das, Eas, Dbs, Ebs, Dal, Eal, Dbl, Ebl 과 상기 수학식 (11) 및 수학식 (12) 를 사용하여 산출된 as3, Cs3, al3 및 Cl3 과, 하기 수학식 (13) ∼ (16) 을 사용하여 as4, bs4, al4 및 bl4 를 산출한다.
상기 수학식 (13) ∼ (16) 으로부터 산출된 as4 및 Cs4 를 사용한 수학식 (17) 이, 세립 측정 장치 (24) 에 의해서 측정된 입도 분포와 체하 누적 질량 비율의 관계를 보정하는 수학식이고, al4 및 Cl4 를 사용한 수학식 (18) 이, 조립 측정 장치 (22) 에 의해서 측정된 입도 분포와 체하 누적 질량 비율의 관계를 보정하는 수학식이 된다.
이와 같이, 연산부 (26) 는, 조립 측정 장치 (22) 의 입도 측정 범위의 입도 분포를 보정하는 검량선을 사용하여 조립의 입도 분포를 보정하고, 세립 측정 장치 (24) 의 입도 측정 범위의 입도 분포를 보정하는 검량선을 사용하여 세립의 입도 분포를 보정한다. 이로써, 본 실시형태에 관련된 입도 분포 측정 장치 (10) 는, 코크스 (30) 의 입도 분포를 보다 높은 정밀도로 측정할 수 있다.
도 8 은, 체 분석에 의한 실측 조화 평균 입자경과, 원료 측정 장치로 산출된 추정 조화 평균 입자경의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 8 에 있어서, 가로축은 입도 분포 측정 장치 (10) 로 측정된 코크스 (30) 의 추정 조화 평균 입경이고, 세로축은 체 분석에 의해서 측정된 코크스 (30) 의 실측 조화 평균 입경이다. 도 8 에 나타낸 원료 측정 장치의 측정 결과는, 조립 측정 장치로서 레이저 거리계를 구비하고, 세립 측정 장치로서, 스트로보 조명을 구비한 디지털 카메라를 구비하는 원료 측정 장치를 사용하여 측정한 측정치를, 상기 서술한 검량선을 사용하여 보정한 결과이다. 도 8 에 나타내는 바와 같이, 체 분석에 의해서 측정된 코크스 (30) 의 조화 평균 입자경과, 본 실시형태에 관련된 입도 분포 측정 장치 (10) 를 사용하여 측정된 코크스 (30) 의 조화 평균 입자경이 일치하고 있는 것을 알 수 있다.
다음으로, 고로 내에서 쌓인 코크스 (30) 의 공극률의 산출 방법에 대해서 설명한다. 공극률의 산출은, 본 실시형태에 관련된 입도 분포 측정 장치 (10) 를 사용하여 실시할 수 있다. 본 실시형태에 있어서, 공극률의 측정은, 예를 들어, 조립과 세립을 따로따로 취급하는 사토, 타구치의 모델 (비특허문헌 1) 을 사용하여 공극률을 산출한다. 단, 이 모델에 한정되는 것이 아니고, 다른 공극률을 산출하는 모델을 채용해도 된다. 상기 모델에 의하면, 공극률 ε 은, 아래의 수학식 (19) 로 산출할 수 있다.
상기 수학식 (19) 에 있어서, a, b, c, d 는 파라미터이고, 입자의 종류에 의해서 실험적으로 결정되는 양이다. 예를 들어, 코크스의 경우에 있어서는, a ＝ 0.153, b ＝ 0.418, c ＝ 0.01225, d ＝ 0.416 이다. Dp 는, 조화 평균 입경이고, Isp 는, 이하의 수학식 (20), 수학식 (21) 및 수학식 (22) 로 정의되는 값이다.
수학식 (21), (22) 에 있어서, Di 는, 각 입도의 중심 직경이고, Wi 는, 각 입도의 체하 질량 비율이다. 수학식 (21) 에 의해서 정의되는 Ip 는, 입도 분포의 분산을 나타내는 양이고, 세립에 비해서 조립의 영향이 큰 양이다. 한편, 수학식 (22) 에 의해서 정의되는 Is 는, 비표면적의 분산을 나타내는 양이고, 세립의 영향이 큰 양이다. 이와 같이, 상기 모델은, 조립의 입도 분포와 세립의 입도 분포를 따로따로 측정할 수 있는 입도 분포 측정 장치 (10) 와 친화성이 높다.
이들 수학식 (19) ∼ (22) 가 격납부 (28) 에 격납된 본 실시형태에 관련된 입도 분포 측정 장치 (10) 를 공극률 측정 장치로 한다. 공극률 측정 장치는, 컨베이어 (16) 에 의해서 반송되는 코크스 (30) 의 조립의 입도 분포와 세립의 입도 분포를, 별개의 측정 장치인 조립 측정 장치 (22) 와 세립 측정 장치 (24) 를 사용하여 리얼 타임으로 측정하고, 조립의 입도 분포와 세립의 입도 분포를 사용하여 고로 내에서 쌓인 코크스 (30) 의 공극률을 리얼 타임으로 측정할 수 있다. 이로써, 고로와 같은 제조 프로세스에 있어서, 고로 내에 장입된 코크스 (30) 상태를 리얼 타임으로 파악하면서 고로의 조업을 행할 수 있기 때문에, 고로의 안정 조업에 기여할 수 있다.
당해 측정치를 각각의 측정 범위에 대응한 검량선을 사용하여 교정함으로써, 조립의 입도 분포 및 세립의 입도 분포를 고정밀도로 측정할 수 있어, 코크스 (30) 의 공극률의 측정 정밀도도 향상된다.
본 실시형태에 있어서, 원료로서, 컨베이어 (16) 에 의해서 반송되는 코크스 (30) 를 예로 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 고로에 장입되는 원료의 예이면, 코크스 대신에 괴광석이어도 되고, 소결광이어도 된다. 또한, 이것들이 고로에 장입되기 전에, 체를 사용하여 세립을 없애는 공정을 가질 경우, 더욱 바람직하게 적용할 수 있다.
본 실시형태의 조립 측정 장치 (22) 로서 레이저 거리계를 사용한 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 카메라와 조명의 조합 등, 컨베이어 (16) 상의 코크스 (30) 상면을 관찰할 수 있고, 조립의 입도 분포를 측정할 수 있는 것이면, 조립 측정 장치 (22) 에 사용할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서 설명한 연산 장치 (20) 의 기능의 일부를, 조립 측정 장치 (22) 및 세립 측정 장치 (24) 가 실시해도 되고, 조립 측정 장치 (22) 가 조립의 입도 분포를 산출하고, 세립 측정 장치 (24) 가 세립의 입도 분포를 산출해도 된다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 조립의 입도 분포를 체 (14) 의 체 메시 직경보다 큰 입경의 코크스 (30) 로 하고, 세립의 입도를 체 (14) 의 체 메시 직경 이하의 입경의 코크스 (30) 로 한 예를 나타냈다. 그러나, 조립 및 세립의 입도 분포를, 조립 측정 장치 (22) 의 입도 분포의 측정 정밀도가 높은 범위 및 세립 측정 장치 (24) 의 입도 분포 중의 적어도 일방의 측정 정밀도가 높은 범위에서 정해도 된다. 예를 들어, 조립 측정 장치 (22) 로서 레이저 거리계를 사용한 경우에 있어서는, 10 ㎜ 이상의 입도 분포이면 높은 정밀도로 측정할 수 있기 때문에, 조립의 입도 분포의 범위를 10 ㎜ 이상으로 하고, 세립의 입도 분포의 범위를 10 ㎜ 미만으로 해도 된다. 본 실시형태에 있어서는, 대수 정규 분포 함수를 사용하여 체하 누적 질량 비율을 직선으로서 표현한 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 체 (14) 로 체질된 코크스의 입도 분포에 대해서, 체 (14) 의 체 메시 직경의 근방을 경계로 조립측과 세립측의 입도 분포를 직선 모델로 표현할 수 있는 다른 함수를 사용해도 된다.
10 : 입도 분포 측정 장치
12 : 호퍼
14 : 체
16 : 컨베이어
20 : 연산 장치
22 : 조립 측정 장치
24 : 세립 측정 장치
26 : 연산부
28 : 격납부
30 : 코크스
12 : 호퍼
14 : 체
16 : 컨베이어
20 : 연산 장치
22 : 조립 측정 장치
24 : 세립 측정 장치
26 : 연산부
28 : 격납부
30 : 코크스
Claims (9)
- 조립의 입도 분포를 나타내는 정보를 취득하는 조립 측정 장치와,
세립의 입도 분포를 나타내는 정보를 취득하는 세립 측정 장치와,
상기 조립의 입도 분포를 나타내는 정보를 사용하여 조립의 입도 분포를 산출하고,
상기 세립의 입도 분포를 나타내는 정보를 사용하여 세립의 입도 분포를 산출하고,
상기 조립의 입도 분포와 상기 세립의 입도 분포를 사용하여 원료 전체의 입도 분포를 산출하는 연산 장치를 갖는, 원료의 입도 분포 측정 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 세립의 입도 분포를 나타내는 정보는 원료의 화상 데이터이고,
상기 화상 데이터의 휘도를 평균한 평균 휘도를 사용하여 상기 세립의 입도 분포를 산출하는, 원료의 입도 분포 측정 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 세립 측정 장치는, 상기 원료로부터의 반사광을 분광하여 분광 반사율을 측정하는 분광 측정부를 구비하고,
상기 세립 측정 장치는, 상기 세립의 입도 분포를 나타내는 정보로서 복수의 파장의 분광 반사율을 취득하고,
상기 연산 장치는, 상기 복수의 파장의 분광 반사율을 주성분 분석 또는 부분적 최소 이승법 (PLS) 하여 얻어진 미리 정해진 기저 벡터의 스코어를 사용하여 상기 세립의 입도 분포를 산출하는, 원료의 입도 분포 측정 장치. - 조립의 입도 분포를 나타내는 정보를 취득하는 조립 측정 스텝과,
세립의 입도 분포를 나타내는 정보를 취득하는 세립 측정 스텝과,
상기 조립 측정 스텝에서 취득된 조립의 입도 분포를 나타내는 정보를 사용하여 조립의 입도 분포를 산출하는 조립의 입도 분포 산출 스텝과,
상기 세립 측정 스텝에서 취득된 세립의 입도 분포를 나타내는 정보를 사용하여 세립의 입도 분포를 산출하는 세립의 입도 분포 산출 스텝과,
상기 조립의 입도 분포와, 상기 세립의 입도 분포를 사용하여, 원료 전체의 입도 분포를 산출하는 원료의 입도 분포 산출 스텝을 갖는 원료의 입도 분포 측정 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 원료의 입도 분포 산출 스텝에서는, 상기 조립의 입도 분포 및 상기 세립의 입도 분포를 직선 모델로 하고, 상기 직선 모델로 한 조립의 입도 분포와, 상기 직선 모델로 한 세립의 입도 분포를 조합하여 원료 전체의 입도 분포를 산출하는, 원료의 입도 분포 측정 방법. - 용기 내에서 쌓인 원료의 공극률을 측정하는 공극률 측정 장치로서,
상기 원료는, 입경이 큰 조립과, 입경이 작은 세립을 포함하고,
상기 조립의 입도 분포를 측정하는 조립 측정 장치와,
상기 세립의 입도 분포를 측정하는 세립 측정 장치와,
상기 조립 측정 장치에 의해서 측정된 조립의 입도 분포와, 상기 세립 측정 장치에 의해서 측정된 세립의 입도 분포를 사용하여, 상기 용기 내에서 쌓인 상태에 있어서의 상기 원료의 공극률을 산출하는 연산 장치를 구비하는, 공극률 측정 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 조립 측정 장치 및 상기 세립 측정 장치는, 상기 원료를 용기에 반송하는 컨베이어의 상방에 형성되고,
상기 연산 장치는, 상기 용기 내에서 쌓인 상태에 있어서의 상기 원료의 공극률을 산출하는, 공극률 측정 장치. - 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 연산 장치는, 산출된 상기 조립의 입도 분포 및 상기 세립의 입도 분포가, 미리 체를 사용하여 측정된 조립의 입도 분포 및 세립의 입도 분포와 일치하도록 교정하는, 공극률 측정 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 연산 장치는, 조립의 입도 분포를 교정하는 검량선을 사용하여 상기 조립 측정 장치에 의해서 측정된 상기 조립의 입도 분포를 교정하고, 세립의 입도 분포를 교정하는 검량선을 사용하여 상기 세립 측정 장치에 의해서 측정된 상기 세립의 입도 분포를 교정하는, 공극률 측정 장치.
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