JP2017014601A - 焼結機の焼結原料装入方法及び装入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スクレーパによるスローピングシュートの清掃中における原料装入の乱れを抑制することができる焼結機の焼結原料装入方法及び装入装置を提供する。
【構成】ホッパー２に貯留された焼結原料をロールフィーダ３の回転速度を制御しながら切り出し、切り出された焼結原料をスローピングシュート４で所定の搬送速度で移動されるパレット１上に積層状態で装入する際に、スローピングシュートの清掃を行うときに、清掃動作に合わせてロールフィーダ３の回転速度Ｖｒｆを制御するようにしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、焼結原料をパレット上に装入して焼成することにより焼結鉱を製造する焼結機の焼結原料装入方法及び装入装置に関する。

焼結鉱を製造するドワイドロイト式焼結機（以下、ＤＬ焼結機と称す）では、粉状鉄鉱石や砂鉄、ミルスケールなどの鉄源と石灰石や蛇紋岩などの副原料により構成される焼結原料をロールフィーダを介して移動パレット（以下、パレットと称す）へ装入している。
パレット上には、所定の厚さの焼結原料層が形成される。パレットの下面はグレートバーと呼ばれる火格子になっており、添加バーナーで焼結原料層の表層部に点火して、焼結原料層の上方の空気を排風機で下方へ吸引しながらパレットをＤＬ焼結機の出側へ進行させて焼成を行う。

ＤＬ焼結機の操業においては、焼結原料層の厚さ方向の粒度分布が重要な影響を及ぼす。生産性・歩留を向上させるためには、焼結原料層の上層部に細粒が存在し、下層部に粗粒が存在する偏析した状態を形成することが望まれている。このような偏析した原料層を作ることにより、焼結原料層の通気性が確保されガス流れが均一化するので焼きムラがなくなり、歩留りが向上する。

このような偏析した焼結原料層を形成するために、ＤＬ焼結機の装入装置にスローピングシュートが用いられている。このスローピングシュートを用いて焼結原料を装入することにより、落下速度の違いから粗粒原料は下層、細粒原料は上層へと装入され偏析状態が形成される。
焼結原料の装入を連続して行っていくと、スローピングシュート上に焼結原料が付着し、原料の均一な装入が阻害され、焼結原料層の偏析状態が乱れて歩留が低下する。焼結原料の装入を安定化させるために、スローピングシュートの清掃を適時行っている。

従来のスローピングシュートの清掃方法とは、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されたような方法が行われている。これらは、スローピングシュートに堆積する焼結原料を、スローピングシュート上方に設置されたスクレーパを用いてスローピングシュートを上下動作させることにより堆積原料を掻き落とす方法や、スクレーパ自体を上下動作させてスローピングシュート上の堆積原料を掻き落とす方法である。

特開２００２−１３０９５７号公報 特許第４９４３５６２号公報

しかしながら、前記特許文献１及び２に記載された従来例にあっては、スクレーパでスローピングシュート上の堆積原料を清掃中に、焼結原料の装入軌跡が変化してしまい清掃により原料装入が乱れるという課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の課題に着目してなされたものであり、スクレーパによるスローピングシュートの清掃中における原料装入の乱れを抑制することができる焼結機の焼結原料装入方法及び装入装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の一の形態に係る焼結機の焼結原料装入方法は、ホッパーに貯留された焼結原料をロールフィーダの回転速度を制御しながら切り出し、切り出された焼結原料をスローピングシュートで所定の搬送速度で移動されるパレット上に積層状態で装入する際に、スローピングシュートの清掃を行うときに、清掃動作に合わせてロールフィーダの回転速度を制御するようにしている。

また、本発明の一の形態に係る焼結機の焼結原料装入装置は、焼結原料を貯留するホッパーの排出部に配置され、ホッパーから焼結原料を切り出すロールフィーダと、このロールフィーダで切り出された焼結原料を所定の搬送速度で移動されるパレット上に積層状態で装入するスローピングシュートと、ロールフィーダの回転速度を検出するフィーダ回転速度検出部と、パレット上の焼結原料の層厚レベルを検出する層厚レベル検出部と、スローピングシュートの清掃時におけるフィーダ回転速度検出部で検出したロールフィーダの回転速度の実績データと層厚レベル検出部で検出した層厚レベルの実績データとを回帰分析してロールフィーダの清掃時の目標回転速度を演算する目標回転速度演算部と、ロールフィーダの清掃時に、前記目標回転速度演算部で演算した目標回転速度に基づいてロールフィーダの回転速度を制御する回転速度制御部と、を備えている。

本発明の一態様によれば、スローピングシュートの清掃時に生じるパレット上の焼結原料装入の乱れすなわち焼結原料層厚の変動を抑制して歩留を向上することができる効果が得られる。

本発明の焼結機の焼結原料装入装置の一実施形態を示す焼結機入側の側面図である。 スローピングシュートの製造時のロールフィーダ回転速度制御の説明に供する図であって、（ａ）はスローピングシュートの清掃期間における下限位置を示す特性線図であり、（ｂ）はロールフィーダの回転速度変化を示す特性線図である。 ロールフィーダ制御コントローラにおける清掃時制御部の具体的構成を示すブロック図である。 清掃時制御部のロールフィーダ制御処理手順の一例を示すフローチャートである。 清掃時制御部の層厚偏差算出処理手順の一例を示すフローチャートである。 実績データによる回帰分析処理を説明する模式図である。 ロールフィーダの回転速度制御を行う本実施形態とロールフィーダ回転速度制御を行わない場合の比較例との層厚偏差を示す特性線図である。 ロールフィーダの回転速度制御を行う本実施形態とロールフィーダ回転速度制御を行わない比較例との層厚偏差ヒストグラムである。

次に、図面を参照して、本発明の一実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

また、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
図１は、ドワイドロイト式焼結機における焼結原料装入部を示したものであり、焼結原料はパレット１によって同図の矢印方向に搬送される。パレット１には、焼結原料を貯留するホッパー２からロールフィーダ３によって切出された焼結原料がスローピングシュート４によって、パレット１上に装入され焼結原料装入層５を形成する。

スローピングシュート４は、ロールフィーダ３によって切り出されてパレット１の進行方向側から落下する焼結原料を受けてパレット１上にパレット１の進行方向とは反対方向に向かって装入するように右上方に傾斜して配置されている。この場合の傾斜角は、焼結原料の水分率によって決まる安息角以上に設定されている。
スローピングシュート４は、パレット１側に右上方に傾斜配置された副シュート部１１と、この副シュート部１１の上面に案内板１２を介して副シュート部１１に沿って摺動可能に配置された主シュート部１３と、この主シュート部１３の上面に摺接するように固定配置されたスクレーパ１４とを備えている。

主シュート部１３の上面における上端側に支持部１５が形成され、この支持部１５に索状体１６が接続されている。この索状体１６の自由端に釣合重錘１９が連結されている。
そして、主シュート部１３は、清掃時を除く通常操業時には、巻き上げ機１７で索状体１６が下方に繰り出されており、支持部１５が下限ストッパ２０に当接する通常操業位置となる。この主シュート部１３の通常操業位置では、図１で点線図示のように下端側の上面に形成された焼結原料受け面にロールフィーダ３から切り出された焼結原料が落下し、この焼結原料が焼結原料受け面に沿って下降してからパレット１上に落下する。

このとき、焼結原料のうち粗粒原料は落下速度が大きいので遠くのパレット１上に落下し、細粒原料は落下速度が小さいので近くに落下することになるが、パレット１が焼結原料の落下方向とは逆方向へ所定搬送速度で搬送されているので、細粒原料は粗粒原料の上に装入され偏析状態の焼結原料装入層５が形成される。
この主シュート部１３が常用位置にある状態では、焼結原料は少なからず水分を有することから焼結原料受け面に焼結原料が堆積することになり、例えば２０分に一回程度主シュート部１３に堆積した焼結原料を清掃する必要が生じる。

この主シュート部１３の清掃は、巻き上げ機１７を巻き上げ方向に回転させることにより、索状体１６を巻き上げて上方側に移動させる。これにより、主シュート部１３がその上面がスクレーパ１４に接触した状態を保って右上方に摺動される。この主シュート部１３の右上方への摺動は、主シュート部１３の下端がスクレーパ１４の下面に位置する上限位置で例えば支持部１５が上限ストッパ２１に当接することにより停止される。

主シュート部１３が常用位置から上限位置まで摺動する間に、スクレーパ１４によって主シュート部１３の上面に堆積した焼結原料が掻き落とされる。また、ロールフィーダ３から落下する焼結原料は、主シュート部１３の上昇に伴ってその下側の固定された副シュート部１１で受けるようになる。
そして、主シュート部１３が上限位置に達すると、巻き上げ機１７が巻き上げ方向から巻き戻し方向に回転されて索状体１６が下方に繰り出され、主シュート部１３が左下方に下降させて通常操業位置に戻り、清掃を完了する。この巻き上げ機１７による巻き上げ動作及び巻き戻し動作は図２（ａ）に示すように、一定速度で行われる。

一方、副シュート部１１は、清掃時に主シュート部１３を右上方に摺動させたときに、ロールフィーダ３から落下する焼結原料が下端側上面の焼結原料受け面に当接してから焼結原料受け面に沿って下降し、副シュート部１１の下端からパレット１上に落下するように配置されている。
このように、常用時はスローピングシュート４の主シュート部１３で焼結原料を案内してパレット１上に偏析状態で装入し、清掃時には、スローピングシュート４の副シュート部１１で焼結原料を案内してパレット１上に偏析状態で装入する。すなわち、清掃時には焼結原料の落下経路が主シュート部１３から副シュート部１１に変更された後主シュート部１３に戻されることから、パレット１上に形成される焼結原料装入層５の層厚レベルが変動することになる。

このため、本実施形態では、清掃時のパレット１上に形成される焼結原料装入層５の層厚レベルの変動を抑制するために、スローピングシュート４の清掃時に、清掃動作に合わせてロールフィーダ３の回転速度を制御することにより、パレット１への焼結原料の装入乱れすなわち焼結原料装入層５の層厚レベルの変動を抑制するようにしている。
このため、本実施形態では、図１に示すように、スローピングシュート４に対してパレット１の搬送方向の下流側に焼結原料装入層５の層厚レベルを検出する層厚レベル検出部３１が設けられている。この層厚レベル検出部３１としては、超音波距離センサやレーザ距離センサ等の距離センサを適用することができ、焼結原料装入層５の搬送方向と直行する幅方向に複数の距離センサが所定間隔を保って配置され、各距離センサで検出した層厚レベル検出値Ｌｄをロールフィーダ３の回転速度を制御するロールフィーダ制御コントローラ３２に出力する。

ロールフィーダ制御コントローラ３２には、フィーダ回転速度検出部３３で検出したロールフィーダ３の回転速度検出値Ｖｒｄも入力されている。
ロールフィーダ制御コントローラ３２は、層厚レベル検出値Ｌｄ及びロールフィーダ３の回転速度検出値Ｖｒｄの実績データに基づいてロールフィーダ３の目標回転速度Ｖｒ^＊を演算し、算出した目標回転速度Ｖｒ^＊をロールフィーダの回転速度を制御する例えばインバータを含んで構成される回転速度制御部３４に出力する。

ロールフィーダ制御コントローラ３２は、例えばマイクロコンピュータ等の演算処理装置を含んで構成され、通常操業時制御部４１と清掃時制御部４２とを備えている。
通常操業時制御部４１は、スローピングシュート４の清掃時以外の主シュート部１３で焼結原料を受けている場合にロールフィーダ３の回転速度を制御するものであり、層厚レベル検出部３１で検出される層厚レベル検出値Ｌに基づいて目標回転速度Ｖｒ^＊を演算し、演算した目標回転速度Ｖｒ^＊を回転速度制御部３４に出力する。

清掃時制御部４２は、スローピングシュート４の清掃時にロールフィーダ３の回転速度を制御するものであり、図３に示すように、回転速度記憶部４２ａ、層厚偏差算出部４２ｂ、実績データ記憶部４２ｃ及び目標回転速度演算部４２ｄを備えている。
回転速度記憶部４２ａは、スローピングシュート４の清掃期間の開始時にスローピングシュート４の清掃期間を所定数区間例えば１２区間に分割した単位時間毎のタイマ区間Ｔ１〜Ｔ１２毎に、次の分割区間が開始される前の例えば誘導電動機３５の応答遅れを見込んだタイマ区間の後半側でロールフィーダ３の回転速度検出部３３から回転速度検出値Ｖｒｄを読込んで例えばＦＩＦＯ（先入れ先出し）レジスタに順次一時記憶する。

層厚偏差算出部４２ｂは、スローピングシュート４の清掃期間の開始時の焼結原料装入層５の装入位置が層厚レベル検出部３１に到達したときに、前述したタイマ区間Ｔ１〜Ｔ１２毎に、各層厚レベル検出部３１から入力される幅方向の各層厚レベル検出値Ｌを読込み、各層厚レベル検出値Ｌを平均した平均層厚レベル検出値Ｌｍを算出し、算出した平均層厚レベル検出値Ｌｍと目標層厚レベルＬ^＊との偏差である層厚偏差ΔＬ１〜ΔＬ１２を算出する。そして、層厚偏差算出部４２ｂは、層厚偏差ΔＬｊ（ｊ＝１〜１２）を、ＦＩＦＯレジスタに記憶されている該当する区間で検出したロールフィーダ３の回転速度検出値Ｖｒｄｊとともに、実績データとして実績データ記憶部４２ｃに記憶する。

実績データ記憶部４２ｃは、１回の清掃期間を単位時間で分割した各タイマ区間Ｔ１〜Ｔ１２での層厚偏差ΔＬｊ及びロールフィーダ３の回転速度検出値Ｖｒｄｊを実績データとして所定清掃回数Ｎ（例えばＮ＝１０）回分記憶する記憶領域を有し、全ての記憶領域に実績データが記憶されると、次からは一番古い実績データが新たな実績データに置換される。

目標回転速度演算部４２ｄは、清掃期間中に、分割した区間Ｔｊ毎に、実績データ記憶部４２ｃに記憶されているＮ個の実績データを読出し、層厚偏差ΔＬｊ１〜ΔＬｊＮと、ロールフィーダ３の回転速度検出値Ｖｒｄｊ１〜ＶｒｄｊＮとに基づいて単回帰分析を行って、図６（ｃ）に示す回帰直線Ｌｒを導出し、導出した回帰直線Ｌｒから層厚偏差ΔＬｊが略零となるロールフィーダ３の回転速度Ｖｒｄｊを目標回転速度Ｖｒ^＊として算出し、算出した目標回転速度Ｖｒ^＊を回転速度制御部３４に出力する。

この回転速度制御部３４は、回転速度指令値算出部３４ａ及び電動機駆動制御部３４ｂを備えている。
回転速度指令値算出部３４ａは、ロールフィーダ制御コントローラ３２から入力される目標回転速度Ｖｒ^＊とロールフィーダ３の回転速度検出値Ｖｒとの偏差である回転速度偏差を例えばＰＤ制御処理して回転速度指令値Ｖｒを算出し、算出した回転速度指令値Ｖｒを電動機駆動制御部３４ｂへ出力する。

電動機駆動制御部３４ｂは、例えば直流電力を、回転速度指令値算出部３４ａから入力される回転速度指令値Ｖｒに対応する交流電力に変換するインバータを備え、このインバータから出力される交流電力をロールフィーダ３を回転駆動する誘導電動機３５に供給して、ロールフィーダ３の回転速度を制御する。
次に、ロールフィーダ制御コントローラ３２、回転速度制御部３４を使用したロールフィーダ３の回転速度制御方法を説明する。

ロールフィーダ制御コントローラ３２では、スローピングシュート４の清掃開始時の起動信号及び清掃終了時の終了信号が入力されており、起動信号が入力されることにより、スローピングシュートの清掃開始であることを検知するまでは、通常操業時制御部４１で、層厚レベル検出部３１で検出される層厚レベル検出値Ｌを目標層厚レベルＬ^＊に一致させる目標回転速度Ｖｒ^＊を算出する。

この目標回転速度Ｖｒ^＊を回転速度制御部３４に入力することにより、この回転速度制御部３４の回転速度指令値算出部３４ａで目標回転速度Ｖｒ^＊とロールフィーダ３の回転速度検出部３３で検出した回転速度検出値Ｖｒｄとの回転速度偏差ΔＶを例えばＰＩ制御処理して回転速度指令値Ｖｒを算出し、この回転速度指令値Ｖｒを電動機駆動制御部３４ｂに出力して、電動機駆動制御部３４ｂで回転速度指令値Ｖｒに応じた電動機制御用の交流電力を誘導電動機３５に出力してロールフィーダ３の回転速度を制御する。

この通常操業時制御部４１でロールフィーダ３の回転速度が制御されている状態で、スローピングシュート４の清掃動作を開始させると、巻き上げ機１７が正転駆動されて巻き上げ動作を開始し、スローピングシュート４の主シュート部１３が、図２（ａ）に示すように、一定速度で上昇され、これに伴って、主シュート部１３の上面に接触するスクレーパ１４によって主シュート部１３の表面に堆積した焼結原料が掻き落とされる。

そして、主シュート部１３の下端側がスクレーパ１４の下面側となる上限位置に達すると、巻き上げ機１７が逆転駆動されて巻き戻し動作を開始し、スローピングシュート４の主シュート部１３が図２（ｂ）に示すように、一定速度で下降される。主シュート部１３の下端が下限位置に達すると巻き上げ機１７の逆転駆動が停止されてスローピングシュート４の清掃が終了する。

このスローピングシュート４の清掃時に、巻き上げ機１７を駆動開始する起動信号がロールフィーダ制御コントローラ３２に入力されると、ロールフィーダ制御コントローラ３２では、通常操業時制御部４１から清掃時制御部４２に切り換えられる。
この清掃時制御部４２では、図４に示すロールフィーダ制御処理及び図５に示す層厚偏差算出処理を実行する。

ロールフィーダ制御処理は、所定時間（例えば１０μｓｅｃ毎の）タイマ割込処理として実行され、図４に示すように、スローピングシュートの清掃を開始する起動信号が入力されたか否かを判定し（ステップＳ１）、起動信号が入力されていないときにはそのままロールフィーダ制御処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
一方、起動信号が入力されたときにはタイマ区間を表す変数ｊを“１”にセットし（ステップＳ２）、次いでタイマ区間を計時するタイマをセットし（ステップＳ３）、さらに実績データ記憶部４２ｃからタイマ区間Ｔｊすなわちタイマ区間Ｔ１の層厚偏差ΔＬｊ１〜ΔＬｊＮ及びロールフィーダ３の回転速度検出値Ｖｒｄｊ１〜ＶｒｄｊＮを読込む（ステップＳ４）。

そして、読込んだ層厚偏差ΔＬｊ１〜ΔＬｊＮ及び回転速度検出値Ｖｒｄｊ１〜ＶｒｄｊＮについて単回帰分析を行うことにより、図６（ｃ）に示すように回帰直線Ｌｒを導出し（ステップＳ５）、次いで、図６（ｃ）に示すように、回帰直線Ｌｒに基づいて層厚偏差ΔＬを“０”とするロールフィーダ回転速度検出値Ｖｒｄを目標回転速度Ｖｒ^＊として算出し（ステップＳ６）、算出した目標回転速度Ｖｒ^＊を回転速度制御部３４へ出力する（ステップＳ７）。

次いで、誘導電動機３５の回転速度が目標回転速度Ｖｒ^＊に達するまでの応答時間が経過して回転速度読込みタイミングとなったか否かを判定する（ステップＳ８）。この判定結果が、回転速度読込みタイミングに到達していないときには回転速度読込みタイミングに到達するまで待機し、判定結果が、回転速度読込みタイミングに到達したときには回転速度検出部３３から回転速度検出値Ｖｒｄｊを読込む（ステップＳ９）。

次いで、読込んだ回転速度検出値ＶｒｄｊをＦＩＦＯレジスタに一時記憶し（ステップＳ１０）、変数ｊを現在の変数ｊに“１”をインクリメントして新たな変数ｊを算出し（ステップＳ１１）、次いで、算出した変数ｊが分割数ｎを超えたか否かを判定する（ステップＳ１２）。
この判定結果がｊ＞ｎであるときには、清掃期間が終了したものと判断してロールフィーダ制御処理を終了して所定のメインプログラムに復帰し、ｊ≦ｎであるときにはタイマがタイムアップしたか否かを判定する（ステップＳ１３）。この判定結果が、タイマがタイムアップしていないときにはタイムアップするまで待機し、タイマがタイムアップしたときに前記ステップＳ３に戻る。

一方、回転速度制御部３４では、ロールフィーダ制御コントローラ３２の清掃時制御部４２から目標回転速度Ｖｒ^＊が入力されると、回転速度指令値算出部３４ａで、目標回転速度Ｖｒ^＊とロールフィーダ回転速度検出値Ｖｒｄとの回転速度偏差を例えばＰＤ制御処理して回転速度指令値Ｖｒを算出し、算出した回転速度指令値Ｖｒを電動機駆動制御部３４ｂに出力する。このため、電動機駆動制御部３４ｂから回転速度指令値Ｖｒに応じた電動機駆動用の交流電力が誘導電動機３５に出力され、誘導電動機３５の回転速度が目標回転速度Ｖｒ^＊に一致するように制御される。

このときのロールフィーダ３の回転速度検出値Ｖｒｄは、図２（ｂ）に示すように通常操業時の回転速度（５０％）から低下される。すなわち、清掃開始時の主シュート部１３の上昇に伴って、ロールフィーダ３から落下する焼結原料の受け面が主シュート部１３の焼結原料受け面から副シュート部１１の焼結原料受け面に徐々に変更される。これにより、副シュート部１１の焼結原料受け面で受けた焼結原料のパレット１上への装入位置が通常操業時に比較してパレット１の進行方向に徐々にずれることになり、このずれた装入位置での焼結原料層厚レベルが増加することを抑制することができる。

そして、図４に示すロールフィーダ制御処理におけるステップＳ３〜Ｓ１３の処理がタイマ区間Ｔ２〜Ｔ１２で繰り返され、過去の実績データに基づいて単回帰処理を行うことにより、各タイマ区間Ｔ２〜Ｔ１２で、それぞれ図６（ｃ）に示す回帰直線Ｌｒが導出され、この回帰直線Ｌｒに基づいて層厚偏差ΔＬを“０”とするロールフィーダ回転速度検出値Ｖｒｄが目標回転速度Ｖｒ^＊として算出される。算出された目標回転速度Ｖｒ^＊を回転速度制御部３４へ出力することにより、ロールフィーダ３の回転速度Ｖｒｆが制御される。

このロールフィーダ３の回転速度Ｖｒｆは、図２（ｂ）に示すように、例えばタイマ区間Ｔ２で最小値となり、その後減少してタイマ区間Ｔ５で清掃開始時のロールフィーダ３の回転速度（５０％）に復帰する。その後、タイマ区間Ｔ６の終了時点で主シュート部１３の上昇が停止されて、主シュート部１３の下降が開始される。
その後、タイマ区間Ｔ９でロールフィーダ３から落下する焼結原料が主シュート部１３の焼結原料受け面に受けられ始めることにより、パレット１上の焼結原料が落下する装入位置がパレット１の進行方向とは反対側に徐々にずれることになる。

この装入位置がパレット１の進行方向とは反対側へ変更されることによって、パレット１上の焼結原料層厚レベルの少ない位置に焼結原料の装入が行われる状態となる。このため、タイマ区間Ｔ９でロールフィーダ３の回転速度Ｖｒｆが増加され、タイマ区間Ｔ１１で回転速度検出値Ｖｒｄが最大値となってから主シュート部１３が下限位置に達するタイマ区間Ｔ１２の終了時にロールフィーダ３の回転速度Ｖｒｆが清掃開始前の回転速度検出値Ｖｒｄに復帰される。

このようにして、ロールフィーダ３の回転速度Ｖｒｆが通常操業時及びスローピングシュート４の清掃時にそれぞれの状況に応じて制御されるので、パレット１上の焼結原料装入層５の層厚レベルが適正に制御される。
すなわち、スローピングシュート４の主シュート部１３の清掃時に、実績データに基づいて層厚変動を抑制する目標回転速度Ｖｒ^＊を算出してロールフィーダ３の回転速度を制御することにより、スローピングシュート４の清掃時のパレット１上の焼結原料装入層５の層厚偏差ΔＬの変動幅を、図７で実線に示すように、スローピングシュート４の清掃時にロールフィーダ３の回転速度を制御しない場合の点線図示場合に比較して小さくすることができる。

これにより、スローピングシュート４の清掃中の層厚偏差ヒストグラムは、図８に示すように、本実施形態によるロールフィーダの回転速度制御を行う場合の層厚偏差を±２０ｍｍの範囲の頻度を範囲外の頻度に対して格段に多くすることが可能となる。これに対して、スローピングシュート４の清掃中にロールフィーダの回転速度制御を行わない場合には、層厚偏差が±４０ｍｍの範囲の広い分布にばらついてしまい頻度も低くなる。

なお、図４のロールフィーダ制御処理において、ステップＳ１〜Ｓ７の処理が図３の目標回転速度演算部４２ｄに対応し、ステップＳ８〜Ｓ１３の処理が図３の回転速度記憶部４２ａに対応している。
ところで、実績データ記憶部４２ｃに記憶される層厚偏差ΔＬｊは、層厚レベル検出部３１が、図１に示すように、スローピングシュート４による焼結原料の装入位置よりパレット１の信号方向に所定位置離れた位置に配置されているので、図４のロールフィーダ制御処理時に同時に層厚偏差ΔＬを検出することはできない。すなわち、スローピングシュート４の清掃開始時の層厚レベルは、焼結原料の装入位置から層厚レベル検出部３１までの距離Ｌａをパレット１の搬送速度Ｖｐで除した遅延時間Ｔｄ（＝Ｌａ／Ｖｐ）経過後に層厚レベル検出部３１の位置に到達する。

このため、スローピングシュート４の清掃中の層厚偏差を算出する層厚偏差算出処理は、清掃時制御部４２で、ロールフィーダ制御処理とは別に図５に示すように実行される。
この層厚偏差算出理では、図４に示すように、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、まず、起動信号が入力された否かを判定する（ステップＳ２１）。この判定結果が、起動信号が入力されていないときには、そのままタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰するが、起動信号が入力されると、スローピングシュート４の清掃が開始されたものと判断して変数ｊを“１”にセットする（ステップＳ２２）。次いで、起動信号が入力されてから遅延時間Ｔｄが経過してスローピングシュート４の清掃開始時の焼結原料装入位置が層厚レベル検出部３１に到達したか否かを判定する（ステップＳ２３）。

この判定結果が、遅延時間Ｔｄが経過していないときには、遅延時間Ｔｄが経過するまで待機し、遅延時間Ｔｄが経過したときには前述したロールフィーダ制御処理のステップＳ３と同様に、各タイマ区間Ｔ１〜Ｔ１２を計時するタイマをセットし（ステップＳ２４）、次いでパレット１の幅方向に配置した複数の層厚レベル検出部３１で検出した層厚レベル検出値Ｌを読込む（ステップＳ２５）。

次いで、読込んだ複数の層厚レベル検出値Ｌを平均化処理して平均層厚レベル検出値Ｌｍｊを算出し（ステップＳ２６）、次いで算出した平均層厚レベル検出値Ｌｍｊを目標層厚レベルＬ^＊から減算して層厚偏差ΔＬｊ（＝Ｌ^＊−Ｌｍｊ）を算出する（ステップＳ２７）。
次いで、算出した層厚偏差ΔＬｊを例えば移動平均処理して層厚偏差移動平均値ΔＬｍを算出して一時記憶部に更新記憶し（ステップＳ２８）、次いでタイマがタイムアップしたか否かを判定する（ステップＳ２９）。この判定結果が、タイマがタイムアップしていないときには、前記ステップＳ２５へ戻り、タイムアップしたときには前述した図４のロールフィーダ制御処理で記憶されたタイマ区間ｊのロールフィーダ３の回転速度検出値Ｖｒｄｊを読込む（ステップＳ３０）。

次いで、一時記憶されている最終的な層厚偏差移動平均値ΔＬｍを層厚偏差ΔＬｊとして読込んだロールフィーダ３の回転速度検出値Ｖｒｄｊとを実績データとして実績データ記憶部４２ｃの区間ｊのデータ記憶領域の空いている記憶領域に記憶する（ステップＳ３１）。このとき、区間ｊのデータ記憶領域に空いている記憶領域が無い場合には、一番古い実績データを消去して、新たな実績データを記憶する。

次いで、現在の変数ｊに“１”をインクリメントした値を新たな変数ｊとして設定し（ステップＳ３２）、次いで設定した変数ｊがスローピングシュート４の清掃期間の分割数ｎを超えているか否かを判定する（ステップＳ３３）。この判定結果が、ｊ≦ｎであるときには前記ステップＳ２４へ戻って、新たなタイマ区間ｊの層厚レベル記憶処理を繰り返し、ｊ＞ｎとなったときには、タイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。

したがって、この図５の層厚偏差測定処理では、スローピングシュート４の清掃開始時の装入位置が層厚レベル検出部３１に到達したときに、タイマ区間Ｔ１の層厚偏差ΔＬ１を測定して、測定した層厚偏差ΔＬ１とロールフィーダ３の回転速度検出値Ｖｒｄ１とを実績データとして実績データ記憶部４２ｃのタイマ区間Ｔ１の記憶領域に更新記憶する。その後、タイマがタイムアップする毎に順次隣接タイマ区間Ｔｊ＋１の層厚偏差ΔＬｊ＋１を測定し、測定した層厚偏差ΔＬｊ＋１と回転速度検出値Ｖｒｄｊ＋１とを実績データとして実績データ記憶部４２ｃのタイマ区間Ｔｊ＋１の記憶領域に更新記憶する。

このようにして、層厚偏差測定処理で、スローピングシュート４の清掃を開始する毎に、各タイマ区間Ｔ１〜Ｔ１２の実績データを実績データ記憶部４２ｃに記憶し、各タイマ区間Ｔ１〜Ｔ１２の複数Ｎの記憶領域の全てに実績データが記憶されると一番古い実績データを消去して新たな実績データを記憶する。
なお、図５の処理が層厚偏差算出部４２ｂに対応している。

以上のように、上記実施形態によると、スローピングシュート４の主シュート部１３の清掃時に、ロールフィーダ３から落下される焼結原料の落下軌跡の変更によるパレット１上の焼結原料装入位置の変更によってパレット１上の焼結原料装入の乱れによる焼結原料層厚レベルの変動が生じる際に、過去の清掃時における層厚偏差ΔＬ及びロールフィーダ３の回転速度検出値Ｖｒｄに基づいて単回帰分析処理を行って回帰直線Ｌｒを導出して層厚偏差ΔＬを零とする目標回転速度Ｖｒ^＊を算出している。このため、実績データから清掃時の層厚レベル変動を抑制する正確な目標回転速度Ｖｒ^＊を算出することができ、この目標回転速度Ｖｒ^＊に基づいてロールフィーダ３の回転速度を高精度に制御することができる。したがって、スローピングシュート４の主シュート部１３の清掃時のパレット１上の焼結原料装入層５の層厚レベル変動を確実に抑制することができ、成品としての焼結鉱の歩留を向上させることができる。

しかも、主シュート部１３の清掃期間を複数のタイマ区間Ｔ１〜Ｔ１２に分割し、分割したタイマ区間Ｔ１〜Ｔ１２毎に目標回転速度Ｖｒ^＊を算出して、ロールフィーダ３の回転速度を制御するので、ロールフィーダ３の回転速度をきめ細かく制御することができ、パレット１上に形成される焼結原料装入層５のレベル変動をより確実に抑制することができる。

なお、上記実施形態においては、スローピングシュート４の清掃期間を１２分割してタイマ区間Ｔ１〜Ｔ１２を設定した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、清掃期間の分割数は任意に設定することができ、スローピングシュート清掃時の分割数を多くすればよりきめ細かいロールフィーダ３の回転速度制御を行うことができる。しかしながら、清掃期間の分割数を多くし過ぎると、算出した目標回転速度Ｖｒ^＊に対する誘導電動機３５の応答が追いつかなくなるので、清掃期間の清掃時間の半分程度のタイマル区間（清掃時間が８０秒とするタイマ区間数を４０程度）とすることが好ましい。

また、ロールフィーダ３から落下する焼結原料がスローピングシュート４の受け面に受けられてからパレット１上に落下する落下軌跡は、焼結原料の成分や水分率によって変化し、焼結原料の成分や水分率は焼結原料に含まれる主原料の銘柄によって変化することから、層厚偏差算出部４２ｂで算出した層厚偏差ΔＬｊを回転速度検出値Ｖｒｄｊとともに実績データ記憶部４２ｃに記憶する際に、主原料の銘柄あるいは成分でなる焼結原料特定情報も同時に記憶するようにし、目標回転速度演算部４２ｄによる目標回転速度Ｖｒ^＊を算出する際に、主原料の銘柄あるいは成分を表す焼結原料特定情報に対応する実績データを抽出するようにしてもよい。この場合には、主原料の銘柄あるいは成分に応じた実績データに基づいて目標回転速度Ｖｒ^＊を算出することができるので、スローピングシュート清掃時のパレット１上の焼結原料装入層５の層厚レベル変動をより正確に抑制することができる。

また、上記実施形態では、実績データとして、層厚偏差ΔＬｊを記憶する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、層厚レベル検出値の移動平均値を層厚レベル検出値として回転速度検出値Ｖｒｄｊとともに記憶し、図４のロールフィーダ制御処理で目標層厚レベルＬ^＊から層厚レベル検出値Ｌｊを減算して層厚偏差ΔＬｊを算出するようにしてもよい。

また、層厚レベル検出部３１としてレーザ距離計を適用する場合には、このレーザ距離計をパレット１の進行方向と直行する幅方向に複数幅方向の面内で首振り可能に配置することにより、首振り角度と検出距離とから幅方向の層厚レベルをライン上に検出することが可能となり、パレット幅方向の焼結原料層厚レベルをより正確に検出することができる。

また、上記実施形態では、ロールフィーダ３の回転を誘導電動機３５で行う場合について説明したが、これに限定されるものではなく、同期電動機を適用することもできる。
また、上記実施形態では、ロールフィーダ制御コントローラ３２が通常操業時制御部４１及び清掃時制御部４２を含んで構成されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、１つの制御部で起動信号の有無によって通常操業時制御処理と清掃時制御処理とを切り換えるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、回転速度記憶部４２ａでロールフィーダ３の回転速度検出値Ｖｒｄｊを目標回転速度Ｖｒ^＊に応じた回転速度になるまでの応答時間を待って検出するようにした場合について説明したが、タイマ区間Ｔｎ内の回転速度検出値の平均値を記憶するようにしてもよい。

１…パレット、２…ホッパー、３…ロールフィーダ、４…スローピングシュート、５…焼結原料装入層、１１…副シュート部、１２…案内板、１３…主シュート部、１４…スクレーパ、１７…巻き上げ機、３１…層厚レベル検出部、３２…ロールフィーダ制御コントローラ、３３…回転速度検出部、３４…回転速度制御部、３４ａ…回転速度指令値算出部、３４ｂ…電動機駆動制御部、３５…誘導電動機、４１…通常操業時制御部、４２…清掃時制御部、４２ａ…回転速度記憶部、４２ｂ…層厚偏差算出部、４２ｃ…実績データ記憶部、４２ｄ…目標回転速度演算部

Claims (8)

1. ホッパーに貯留された焼結原料をロールフィーダの回転速度を制御しながら切り出し、
   切り出された焼結原料をスローピングシュートで所定の搬送速度で移動されるパレット上に積層状態で装入する際に、前記スローピングシュートの清掃を行うときに、清掃動作に合わせて前記ロールフィーダの回転速度を制御することを特徴とする焼結機の焼結原料装入方法。
2. 前記スローピングシュートの清掃時におけるパレット上の焼結原料の層厚レベルを検出して前記ロールフィーダの回転速度とともに実績データとして実績データ記憶部に記憶し、該実績データ記憶部に記憶された実績データに基づいて前記ロールフィーダの清掃時における目標回転速度を設定し、前記スローピングシュートの清掃時に設定された目標回転速度に基づいて前記ロールフィーダの回転速度を制御することを特徴とする請求項１に記載の焼結機の焼結原料装入方法。
3. 前記目標回転速度の設定は、前記スローピングシュートの清掃毎に、パレット上の焼結原料の層厚レベル検出値と目標層厚レベルとの層厚偏差を算出し、算出した層厚偏差を、前記ロールフィーダの回転速度検出値とともに実績データとして前記実績データ記憶部に記憶し、記憶された実績データに基づいて回帰分析を行うことにより、目標回転速度を算出することを特徴とする請求項２に記載の焼結機の焼結原料装入方法。
4. 前記実績データ記憶部への前記層厚偏差及び前記ロールフィーダの回転速度検出値の記憶は、前記スローピングシュートの清掃期間を所定数に分割した単位時間毎に行い、前記スローピングシュートの清掃時に前記単位時間毎に単位時間毎の前記層厚偏差及び前記ロールフィーダの回転速度検出値に基づいて目標回転速度を算出することを特徴とする請求項３に記載の焼結機の焼結原料装入方法。
5. 焼結原料を貯留するホッパーの排出部に配置され、当該ホッパーから焼結原料を切り出すロールフィーダと、
   該ロールフィーダで切り出された焼結原料を所定の搬送速度で移動されるパレット上に積層状態で装入するスローピングシュートと、
   前記ロールフィーダの回転速度を検出するフィーダ回転速度検出部と、
   前記パレット上の焼結原料の層厚レベルを検出する層厚レベル検出部と、
   前記スローピングシュートの清掃時における前記フィーダ回転速度検出部で検出した前記ロールフィーダの回転速度の実績データと前記層厚レベル検出部で検出した層厚レベルの実績データとを回帰分析して前記ロールフィーダの清掃時の目標回転速度を演算する清掃時制御部と、
   前記ロールフィーダの清掃時に、前記目標回転速度演算部で演算した目標回転速度に基づいて前記ロールフィーダの回転速度を制御する回転速度制御部と、
   を備えたことを特徴とする焼結機の焼結原料装入装置。
6. 前記清掃時制御部は、
   前記スローピングシュートの清掃を行う際に、清掃期間内で、単位時間毎に、検出した層厚レベルと目標層厚レベルとの層厚偏差を算出する層厚偏差算出部と、
   該層厚偏差算出部で算出した単位時間毎の層厚偏差を前記ロールフィーダの回転速度とともに実績データとして記憶する実績データ記憶部と、
   該データ記憶部に記憶されている単位時間毎の層厚偏差及びロールフィーダ回転速度の実績データに基づいて単位時間毎の回帰直線を導出し、導出した回帰直線に基づいて前記層厚偏差を抑制する単位時間毎の目標回転速度を演算する目標回転速度演算部と
   を備えていることを特徴とする請求項５に記載の焼結機の焼結原料装入装置。
7. 前記記憶部は、単位時間毎の層厚偏差を記憶する際に、前記ロールフィーダの回転速度とともに、前記焼結原料の銘柄、成分及び水分率の少なくとも１つでなる焼結原料特定情報を記憶し、前記目標回転速度演算部は、現在の焼結原料の焼結原料特定情報に合致する焼結原料特定情報が記憶された単位時間毎の層厚偏差及びロールフィーダ回転速度の実績データに基づいて単位時間毎の回帰直線を導出し、導出した回帰直線に基づいて前記層厚偏差を抑制する単位時間毎の目標回転速度を演算することを特徴とする請求項６に記載の焼結機の焼結原料装入装置。
8. 前記回転速度制御部は、前記目標回転速度演算部から入力される目標回転速度と、前記フィーダ回転速度検出部で検出された前記ロールフィーダの回転速度検出値とが入力され、前記回転速度検出値が前記目標回転速度に一致するように前記ロールフィーダを駆動する回転速度指令値を算出する回転速度指令値算出部と、該回転速度指令値算出部で算出された回転速度指令値に基づいて前記ロールフィーダを駆動する電動機を回転駆動する電動機駆動制御部とで構成されていることを特徴とする請求項５から７の何れか１項に記載の焼結機の焼結原料装入装置。

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