JPH0149770B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 高炉内へ原料を装入する炉頂部の大ベル開速度
制御方法に関してこの明細書では、装入原料の炉
内半径方向の分布状況を炉状に応じて調整するた
めの大ベル開速度制御の開発研究の成果について
述べる。

一般に高炉内への原料の炉内分布制御は原料性
状、原料装入量にともなつて変動し、安定した炉
内ガス組成分布、温度分布（以下ガス分布と総称
する）を適正に維持するために、例えば炉中心側
のガス流が強い場合は鉱石を炉の中心側に装入す
るか、あるいはコークスを炉壁側に装入すること
によつて、その中心部の過大なガス流を抑制する
必要があり、そのためベル式高炉ではムーバブル
アーマーノツチの調節、ストツクラインの調節が
行われる。

この調節によつてコークスおよび鉱石の炉内半
径方向の層厚分布が適正に管理されれば、高炉ガ
ス利用率の向上、低燃料比操業が可能となる。し
かしながらベル式高炉における装入物の限られた
分布調整方法であるムーバブルアーマーノツチお
よびストツクラインの調節のみでは、適正な装入
物分布を細かく調整することは難しい。すなわち
ベル式高炉ではベルから装入原料を一度に排出す
るため、炉内半径方向に適切な装入を行うことが
困難であり、例えば炉壁側だけに鉱石を装入した
い場合でも原料が全部同じ位置に落下するため、
ガス分布の微調整ができない欠点があつた。

これらの欠点を解消する手段として、最近ベル
開度あるいはベル開速度の調整を行うことによつ
て原料の装入量、装入位置を制御し、ベルでの装
入に特有の一度に同じ位置に装入される不適正な
炉内分布を改善し、炉内半径方向の装入物の適正
な分布ごはかり、よつてガス分布を調整する制御
方法が行われている。

（従来の技術） 高炉内のガス分布の制御に関して特開昭59−
9109号公報には、 ベル開度が小さい場合は原料が炉芯寄りに多く
堆積し、ベル開度が大きい場合は原料が炉壁側に
多く堆積する、および ベル開速度が遅い場合は原料が炉芯寄りに多く
堆積し、ベル開速度が速い場合は原料が炉壁側に
多く堆積する、 という原料装入時の一般的傾向に基づいてベル
開度又は開速度を調節して装入物の炉内分布の適
正化をはかり、炉内ガス分布を制御する技術が開
示されている。

（発明が解決しようとする問題点） 上掲の制御方法において、ベル開度又は開速度
の調節は油圧駆動によつて行うため、次の(イ)ない
し(ハ)が問題になる。

(イ) 炉内ガス分布状態に基づいて常にベル開速度
を可変速度制御しているが、この制御を油圧駆
動にて追従させるのは難しい技術を必要とす
る。

(ロ) 油圧駆動系における油の温度、粘度および濁
度などの変化、ベル上の原料の性状（粒度、重
量、種類および混合比）変化、又は原料のベル
上からの排出に伴う重量変化、により実際のベ
ル開速度が設定通りにならず、厳密なる炉内ガ
ス分布制御が難しい。

(ハ) ベル開度および開速度は頻繁に設定変更さ
れ、かつ動作時間が短いため瞬時に制御しなく
てはならない苛酷な条件下にある。

この発明は、大ベルの開度−時間特性曲線を時
間軸に沿つて細かく区分して、その各々の区分内
にて厳密なる速度管理と補正制御を行うことによ
り、従来難しいとされている油圧回路による開速
度制御を可能とし、精度の高い、又簡易なる大ベ
ル開速度制御を行うことを目的とする。

（問題点を解決するための手段） この発明は、高炉炉内ガスの組成分布又は温度
分布に応じて原料装入による最適操業をもたらす
大ベルの開度−時間特性曲線を時間軸に沿つて数
区分し、各区分内の曲線に近似する定速度に、大
ベル開速度を制御するに当り、上記各区分点に対
応する各時点における大ベルの到達開度を逐次に
検出し、上記開度−時間特性曲線上の区分点の開
度を照合して補正制御を行うことによつて上記開
度−時間特性曲線と折れ線近似となる大ベルの開
速度制御を行うことを特徴とする高炉炉頂部の大
ベル開速度制御方法である。

さらにこの発明を、高炉炉頂部の断面を模式的
に表わした第１図に基づいて具体的に説明する。

まず炉頂部の構成を説明すると、小ベル１の下
方に位置する大ベル２を、ベルロツド３およびセ
グメント４を介してカウンターウエイト５のバラ
ンス調整の下で油圧シリンダー６によつて駆動す
る。この油圧シリンダー６を油圧ユニツト７から
の圧力油によつて、また電磁弁８の切替によつて
上下に駆動して大ベル２の開閉運動を行う。

一方原料を旋回シユート９から小ベル１上に一
時堆積し、次に小ベル１、大ベル２の２つのベル
による均排圧調整の下で大ベル２上に小ベル１か
らの原料を堆積し、その後大ベル２の開動作によ
りムーバブルアーマー１０に原料を衝突させて落
下位置を調整し、すでに装入されている原料の表
層面（ストツクライン）上に積層する。

さて従来の一般的な原料の装入方法では、大ベ
ル２は電磁弁８の切替制御により一気に全開位置
まで開き、また全開検出後は再び全閉位置に戻る
単純制御となつていた。

対してこの発明方法では、炉内ガス分布に応じ
た最適な原料装入を与え得る開度−時間特性曲線
にしたがつて大ベル開速度制御を行うため、原料
のストツクライン上の炉内半径方向での落下位置
および落下量の微調整が可能となる。

この方法での大ベル開速度制御は、大ベル２の
開動作時に戻り側配管となる油経路にサーボモー
ターＭで開度調整されるフローコントロール弁１
１を設けて油の流量を制御し、大ベル開速度制御
を行う。

さらに大ベル２の移動工程に合わせて適正な開
度指令を逐一フローコントロール弁１１に与え、
所定の速度制御するためのデイジタル演算、記憶
機能を有する大ベル開速度制御装置（以下制御装
置という）１２を設置している。該制御装置１２
に大ベル２の開動作時の逐一の動きを検出するた
めのパルス発振器１３からの信号を入力し、制御
装置１２内にて開速度フイードバツク補正制御を
行つている。

一方事前に行われる、例えば第２図に示す開度
−時間特性曲線の設定は、速度パターン設定器
（以下設定器という）１４によつて行い、その結
果は制御装置１２に入力する構成となつている。

次に大ベル開速度制御の詳細を説明する。

まず第２図は、横軸を時間Ｔ（Ｓ）、縦軸を大ベ
ル開度Ｐ（mm）として示し、実線の曲線が炉頂の
ガス分布に基づく所望の大ベル２の開速度パター
ンを示している。

次いでこの開速度パターンを時間軸に沿つて５
つに区分して１〜５の各区分点を指定し、設定器
１４にて各区分点を高炉の各装入バツチ毎に予め
設定する。この具体例では８バツチ分の装入につ
いて、各々５区分点の設定ができる。

８バツチ×５区分点の設定値を制御装置１２に
入力し、該装置１２内の速度パターン記憶回路１
５に格納して記憶（メモリー）させる。次いで該
回路１５から、高炉の装入バツチの進行に合てせ
て順次８バツチ分のメモリーを繰り返し、次の速
度変換回路１６に出力する。速度変換回路１６で
は、前回路１５から出力された各バツチ毎の５区
分点（位置、時間）に基づいて第３図に示すよう
な時間（Ｔ）×速度（Ｖ）関数に変換する。

第３図は横軸を時間（Ｔ）、縦軸を速度（Ｖ）
として第２図の開度−時間特性曲線を変換したも
のであり、第２図における各区分点間を定速度に
処理している。この処理後の開度、時間を第２図
に戻すと、第２図の各区分点間の点線で示すよう
な直線に近似させたことになる。

この処理は大ベル２の開速度制御を各区分毎で
分断し、その区分内では定速度処理として油圧回
路による速度制御を簡易化して精度向上をはか
り、実質的に第２図の実線の曲線にしたがう制御
となるようにしている。

なおこの変換においては、５区分点の最終点で
停止するに際しては速度Ｖを瞬時に零にするので
はなく、最終点前で速度Ｖを遅くしておき、その
後速度Ｖを零として停止する速度パターンとして
いる。これは停止位置精度の向上と、大ベル２の
機械的シヨツクを和らげるための処置である。

また上記の時間（Ｔ）×速度（Ｖ）パターンは、
次の速度補正回路１７にて第４図に示す如く、時
間と位置信号に基づいて各区分点の前後で補正す
る。この制御の詳細を、第２図における１つの区
分点を拡大して詳細化した第５図により説明す
る。

第５図における（Tk、Pk）を経由する設定速
パターン（点線）に対して、実際の大ベル２の速
度（実線ａ）が微妙にずれて規定時間TKに規定
位置PKに致達しない場合には、規定時間TKに
達した時点にて規定位置PKまで開動作を全速で
行い、その後は次の区分点まで本来の速度パター
ンで移行させる補正制御を行つている。

さらに規定時間TK以前に規定位置PKに達し
た場合（実際ｂ）は、規定位置PKに達した時点
にて最低開速度まで下げてほぼ停止状態に保持
し、規定時間TKに達した時点で本来の速度パタ
ーンに移行する補正制御を行う。

第４図では、この補正制御を区分点１および３
において第５図の実線ａの制御を、区分点２にお
いて第５図の実線ｂの制御を行つた例を示した。
なお区分点４では補正制御が不要であり、設定通
り動作した例を示した。

上記の補正制御を実行するためには、時間要素
と位置要素が必要である。時間要素について、第
１図に示したように速度補正回路１７の前段には
タイマーカウント回路１８があり、この回路１８
にて各区分点の規定時間の監視を行つて速度補正
回路１７に逐一出力している。一方位置要素につ
いてはパルス発振器１３による位置信号を速度補
正回路１７に入力し、この回路１７で各区分点の
規定位置の監視を行つている。

（作用） この発明に適合する制御の下での大ベルの運動
に関して、従来の大ベル開速度制御を行わない通
常の原料装入方法（比較例）と対比して第６図に
基づき述べる。第６図は大ベルの運動図であり、
横軸を時間Ｔ（Ｓ）、縦軸を大ベル開度Ｐ（mm）と
して示した。

ここで大ベルの駆動源は油圧シリンダーが一般
的であり、油圧回路の電磁弁の開閉作動により大
ベルを開閉駆動しているが、まず比較例ではこの
油圧回路の電磁弁を単純に全開あるいは全閉して
いるため、第６図の実線Ｃで示すように、大ベル
は全速で大ベル全開位置Pμまで、又は逆に全閉
位置Poまで移動する。したがつて、原料は一度
に同じ場所に落下する弊害が生じる。

一方この発明の制御方法によれば炉内のガス分
布状態に応じた速度パターンでの制御が可能であ
り、すなわち第６図の点線ｄあるいはｅで示すよ
うに、大ベル全開位置Pμの範囲内の任意の位置
に開度を設定でき、また移動時間も遅くして原料
をゆつくりと大ベル開度に応じて落下でき、さら
に移動速度も可変となる。

この制御方法での最終の大ベル開度位置、時間
（Ti、Ri）および中途の移動速度は、原料の種類
毎、バツチ毎などの様々なプロセス要因に対応し
て、第６図中曲線ｄまたはｅに示す如きに任意に
変化させ最適なる炉内原料分布を可能にしてい
る。例えば炉内ガス分布状態に対応して、第６図
の矢印で示す、曲線ｄ方向又は曲線Ｃ方向に任意
にシフトする操作がなされ得る。

（発明の効果） この発明では、従来より難しいとされていた油
圧駆動による大ベル開速度の可変制御を実質的に
可能にし、よつて高炉の最適操作を実現し得る。

また油圧系の油の温度、粘度および濁度などの
変化、ならびに大ベル上の原料の性状（粒度、重
量、種類および配合比）変化、又は原料の大ベル
上からの排出に伴う重量変化に対しても、大ベル
の開速度を細かく区分管理し、かつ補正制御する
ことにより、高精度の大ベル開速度制御を可能に
し、さらに頻繁なる設定変更又は短時間の制御に
も対応できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は高炉炉頂部および制御回路を示す説明
図、第２図は開度−時間特性曲線を示すグラフ、
第３図は設定した開速度を示すグラフ、第４図は
補正制御を説明するグラフ、第５図は１区分点で
の補正制御を説明するグラフ、第６図は大ベルの
運動を説明するグラフである １……小ベル、２……大ベル、３……ベルロツ
ド、４……セグメント、５……カウンターウエイ
ト、６……油圧シリンダー、７……油圧ユニツ
ト、８……電磁弁、９……旋回シユート、１０…
…ムーバブルアーマー、１１……フローコントロ
ール弁、１２……大ベル速度制御装置、１３……
パルス発信器、１４……速度パターン設定器、１
５……速度パターン記憶回路、１６……速度変換
回路、１７……速度補正回路、１８……タイマー
カウント回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高炉炉内ガスの組成分布又は温度分布に応じ
   た原料装入による最適操業をもたらす大ベルの開
   度−時間特性曲線を時間軸に沿つて数区分し、各
   区分内の曲線に近似する定速度に、大ベル開速度
   を制御するに当り、 上記各区分点に対応する各時点における大ベル
   の到達開度を逐次に検出し、上記開度−時間特性
   曲線上の区分点の開度と照合して補正制御を行う
   こと、 によつて上記開度−時間特性曲線と折れ線近似と
   なる大ベルの開速度制御を行うことを特徴とする
   高炉炉頂部の大ベル開速度制御方法。