JPH0211711A - 高炉原料装入物分布の制御方法 - 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 本発明は高炉原料装入物分布の制御方法に係り、詳しく
は、高炉炉頂から旋回シュートを介して高炉内に原料を
装入する際に、その装入物分布を高炉の円周方向にわた
って一定になるように制御する方法に係るものである。

従　　来　　の　　技　　術 高炉の炉頂部には、炉内に粒塊状原料を投下し、分布す
るための旋回機能を有するシュートが設けられ、このシ
ュートにより、高炉原料を装入し均一な炉内分布とする
方法が採用されている。そこで、上記方法を実施する際
に用いられる装置の一例を第６図に従って説明する。第
６図は動作が簡易なる所謂ベル式の原料装入方式の場合
の例であるが、ベルレス式の装入方式の場合であっても
同様である。図中の符号１は貯鉱槽及び貯骸槽（図示せ
ず）より高炉原料である各種鉱石（Ａ）及びコークス（
Ｂ）を炉頂へ搬送するための装入コンベア、２．３はそ
の原料Ａ、Ｂを高炉内へ装入する前にそれぞれ一時滞留
の役目をする固定ホッパ４．５はこの固定ホッパの底部
に位置して開閉動作により原料を排出するゲート、６．
７は炉頂ガスをシールするためのシール弁、８は固定シ
ュート、９は旋回シュートである。これらは小ベル１０
の直上に位置して、これら原料の高炉円周方向分布を均
一にする目的で設置されている重要な装置である。この
旋回シュート９は符号１１の油圧モータを動力源として
駆動し、油圧モータ１１は電動機１２を駆動源とする油
圧ポンプ１３の発生油圧により回転するもので、油圧モ
ータ１１と油圧ポンプ１３との油圧配管途中には、油圧
ポンプ１３を正転、逆転、制動等の切替え等の制御をす
るための電磁弁ユニット１４が設置されている。

以上説明した旋回シュート周辺の機器構成における動作
の流れを第７図に示す。まず、旋回シュート９をどちら
かの方向に連続旋回駆動させ、加速が終了してほぼ定速
回転となるタイミングにシール弁６．７の開動作及び開
動作の検出と同時にゲート４、引き続いてゲート５を順
次開動作とする。これより固定ホッパ２．３内の原料は
ゲート４．５及びシール弁６．７を通過し、固定シュー
ト８により小ベル１０の円周上に装入される。固定ホッ
パ２．３内の原料が全て排出されたと思われる充分なる
余裕時間を見てゲート４．５を閉動作とし、この閉動作
の検出と同時にシル弁６．７を閉動作とする。その後、
旋回シュド９を停止させる。第７図において斜線部は、
旋回シュート９上に原料が落下しているタイミングを示
したものである。

以上の動作が炉頂バッチの進行に従って、順次繰返し行
なわれる。なお、旋回シュート９の回転方向はオペレー
ター設定にて選択することができ、一定炉頂バツチ数毎
に切替えて運用するようにしている。

以上の旋回シュート９の動作運用においては、以下に示
す問題のために、小ベル円周上において装入偏差が生じ
る弊害が指摘されている。

０時間管理を主体としたシーケンシャル制御のみで旋回
シュートの位置制御がなされていない。

■旋回シュートは油圧駆動のため、温度、粘度及び負荷
（原料重量）の変化の影響を受は易く動作スピードが一
定でない。

■旋回シュートを正転旋回（第１図において旋回シュー
ト９が矢印方向へ旋回）するか、逆転旋回（第１図にお
いて旋回シュート９が矢印方向と逆方向へ旋回）するか
は正転旋回と逆転旋回では円周方向の装入物分布が旋回
シュド旋回開始位置を対象点として対象な形となるため
、円周方向装入物分布制御において重要な要素であるが
手動管理に委ねられており、明確なる制御指針がない。

以上の問題により、現状の制御においては原料落下時の
旋回シュート９の位置、旋回速度、すなわち、小ベル１
０の円周方向の落下位置が無制御状態にあり均一な分布
制御が期待できない。

このような問題に対し、従来から種々の試みがなされて
いる。

例えば、特開昭６２−６３６０６号公報に示されたもの
がある。

この方法は固定ホッパ内からの原料排出速度の変化及び
旋回シュートの旋回角度を検出することによって、分布
実績モニタリングにて積付は実績を把握し、この実績値
を次の制御に反映させ、次の制御において順次偏析弁を
打消すフィトバック制御をするようにしたものであり、
この方法によれば、小ベルの円周方向の落下位置等の制
御は可能となるが、装入物分布に偏析が発生した場合に
、その偏析の解消する手段を見出すことが試行錯誤的な
方法しかなく、そのため偏析解消手段が見出せない場合
も多々あり、十分な装入物分布の制御がむづかしい。

発明が解決しようとする課題 本発明はこれらの問題を解決することを目的とし、具体
的には、従来例では旋回シュートによる高炉原料の炉内
分布装入においては、旋回シュートの位置制御がなされ
ていないこと、旋回シュートは油圧駆動であるため、油
圧ポンプの油の変化の影響を受は易く、動作スピードが
定でないこと、旋回シュートを正転旋回するか、逆転旋
回するかの判断の基準がな（、手動管理されていること
などから小ベル円周上において装入偏差を生ずる口と、
更に、このような小ベル円周上における原料装入偏差を
解決した高炉原料装入物分布の制御方法が十分に確立さ
れていないこと等の問題を解決する口とを目的とする。

課題を解決するための 手段ならひにその作用 すなわち、本発明は、複数の固定ホッパから旋回シュー
トを介して高炉内へ原料を装入する際に、固定ホッパの
重量計よりの排出及び旋回シュートの旋回角度等の入力
に基づいて高炉内円周方向の装入物分布の実績モニタリ
ングを行ない、この結果に基づいて数バッチ分電の鉱石
、コークス別の原料重量、排出順の各累積値が全旋回角
度にわたって一定値となるようにフーリエ級数にて表現
した偏析の数学モデルに基づき、次回装入の排出タイミ
ングを逐一ダイナミックにフィードバック演算し、この
演算結果に基づいて原料装入することを特徴とする。

そこで、これらの手段たる構成ならびにその作用につい
て更に具体的に説明すると、次の通りである。

本発明は原料Ａ、Ｂの固定ホッパ２．３の重量計及び旋
回シュート９の旋回角度等の入力に基づいて、小ベル１
０上の装入物分布の実績モニタリングを行ない、この結
果をフーリエ級数に展開し偏析の周波数成分を求めるこ
とにより、数バッチ分電の鉱石、コークス別の原料重量
、正転／逆転比、原料排出順の各累積値が全旋回角度、
すなわち、小ベル１０の全ての円周において一定値とな
るように次回装入の原料排出開始時の旋回シュート９の
位置（スタートポイント）を逐ダイナミックに演算し、
これに従って高炉原料を装入するもので、この方法は従
来全く知られていなかったもので、これにより適切なる
装入物分布を得、安定した高炉の操業を確保し得ること
ができる高炉の原料装入物分布の制御方法を提供するも
のである。

以下、図面に従って、本発明について詳しく説明すると
、次の通りである。

なお、第１図は本発明方法を実施する際に用いる高炉原
料装入装置の一例の一部ブロック線図を含む概略の断面
図であり、第２図は円周方向装入物分布を示すグラフで
あり、第３図は第２図の線図を周期関数とみなした円周
方向装入物分布を示すグラフであり、第４図はスタート
ポイント０°より７２°ずつスタートポイントをシフト
して５回装入時の炉内に堆積した円周方向装入物分布の
各装入毎の推移を示すグラフであり、第５図は第４図の
冬作における高炉内に堆積した円周方向原料分布の周波
数成分の各装入毎の推移を示すグラフであり、第６図は
従来例の旋回シュートにより炉内分布の概要を示す説明
図であり、第７図は従来例の旋回シュート周辺の機器動
作のフロー図である。

符号１は装入コンベア、２．３は固定ホッパＡ、Ｂ、４
．５はゲートＡ、Ｂ、６．７はシール弁Ａ、　Ｂ、　８
は固定シュート、９は旋回シュート、１０は小ベル、１
１は油圧モータ、１２は電動機、１３は油圧ポンプ、１
４は電磁ユニット、１５は分布実績モニタリング演算装
置、１６．１７は重量計Ａ、　Ｂ、　１８は位置検出器
、１９は炉頂シーケンス装置、２０はプリンタ、２１は
分布制御演算装置、２２はゲート制御装置を示す。

第１図の原料装入装置の旋回シュート９の周辺機器の構
成は、第６図に示した従来例の機器構成に対して以下の
機器を付加したものである。

なお、この実施例装置において従来例と同一の機器につ
いては第６図に付した符号を付けずに留め、重複の説明
は省略する。図中符号１５は原料Ａの固定ホッパ２、原
料Ｂの固定ホッパ３に設けた重量計１６．１７からの重
量信号と旋回シュー１〜９の位置検出器１８からの旋回
角信号に基づいて、小ベル１０上の装入物分布を想定す
る分布実績モタリング演算装置である。本装置はまた既
存の炉頂装入シーケンス制御装置１９より、固定ホッパ
２．３内に堆積している原料の区別、すなわち、鉱石で
あるかコークスであるかの信号もとりこんでいる。炉頂
装入シーケンス制御装置１９では貯鉱槽あるいは貯骸槽
より一連の原料の流れをトラッキングしており、旋回シ
ュート９にて小ベル１０上に原料装入する時の原料の区
別を固定ホッパ２．３でのトラッキング結果をもって、
分布実績モニタリング渓算装置１５にとりこむものであ
る。分布制御演算装置２１では、前段での実際の積付は
状況の実績結果をとらえて、その結果を高速フーリエ変
換処理にてフーリエ級数に展開し、偏析の周波数成分を
求め、プリンタ２０に前段よりとりこんだ分布実績モニ
タリング演ｉ装置１５での／ｍＷ処理結果と共に出力す
る。そして、偏析の周波数成分、最新の数バッチ分毎の
鉱石、コークス別の原料重量の全累積値が全旋回角度、
すなわち、小ベル１０の全ての円周において一定値とな
るように次回装入のスター１−ポイントを逐一ダイナミ
ックに演算する。図中符号２２は前段の指令に基づいて
シール弁６．７及び引き続きゲート４．５の開動作制御
を行なうゲト制御装置である。

以上の構成から明らかなように、本発明は以下に述べる
特徴から成立っている。

すなわち、本発明は円周方向装入物分布を７リ工級数に
て表現し、その偏析の各周波数成分の大きさより旋回シ
ュート９の最適スタートポイントの演算を行なうことで
、次の特徴をダイナミックに行なうというものである。

以下、更に本発明について詳しく説明する。

まず、分布実績モニタリング演算装置１５における処理
方法について述べる。固定ホッパ２及び固定ホッパ３の
各々の個別の重量計１６．１７ｈ・らの重量変化と、炉
頂装入シーケンス制御装置１９からの原料の区別（鉱石
、コークス）の変化の入力信号と、もう一つの入力信号
である旋回シコト９の位置検出器１８からの旋回角信号
の変化との時間的対応をとり、旋回角度と装入原料量と
の関係を導いている。この装入原料量は鉱石とコークス
及び固定ホッパ２の排出分（原料Ａ）と固定ホッパ３の
排出分（原料Ｂ）の４つの区分別とするものである。

次に、分布制御演算装置２１での処理方法の詳細につい
て述べる。

分布実績モニタリング演算装置１５よりとらえた円周方
向装入物分布を示す線図（旋回シュドの旋回角度と装入
物重量との関係を示す線図）は、第２図に示すような形
であるが、この装入物分布を第３図の線図に示すような
数学的な意見での３６０度周期の周期関数と考えること
により、装入物分布をフーリエ級数で表現することがで
き、装入物分布の円周方向偏差を数学的に記述が可能と
なる（このフーリエ級数については、以北出版発行工業
基礎演習シリーズＩ「フリエ解析」等に記載されている
）。油圧ポンプの温度や粘度は短時間内では同じ状況に
あると見なせるので、旋回シュート９の旋回速度は、原
料数バッチ装入間には油圧ポンプの温度や粘度の変化に
よる影響は受けることはない。また、固定ホッパ２．３
の重量の時間的変化は、固定ホッパ２．３に装入される
それぞれの原料の量、原料性状が同一でゲート開度が同
一ならば一定である。そこで、固定ホッパ２．３に装入
される原料の量、原料性状が同一である場合、１バツチ
当りに装入される円周方向装入物分布はスタートポイン
トθ′度の時、（１）式及び（１）′式で求められる。

ｆ（θ、θ’　１＝ａｏ＋Σ（ａｋ　−ｃｏｓ（ｋ　・
（θ−θ′））に＋１ ＋ｂｋｓｉｎ（ｋ（θ−θ’　）））　　−・・−＝（
１）＝ａｏ＋ΣＣｋ　（Ｓｉｎ（−に−θ′に ＋γｋ）・Ｃ０８（ｋ・θ）＋ｃｏｓ（−ｋ・θ′＋　
７ｋｌ　−５ｉｎ（ｋ−θ））・・・・・・・・・（１
）′但し、θ：高炉円周方向角度 ｆ（θ、θ′）ニスタートポイントθ′度で装入した時
の円周方向装入 物分布 すに γに−ＴＡＮ−１ ａｋ Ｃｋ−品Ｔ〒１Ｆ （１）、（１）′式において、ａｏ以外の各項が円周方
向の偏析に関与する。スタートポイントψむ り、ｊは互いに素な正の整数）ずつシフトシて１回原料
を装入した場合、高炉内に堆積した円周方向原料分布Ｆ
（θ、Ｌ　、　ｊ）は次の（２）式によって求められる
。

Ｆ（θ、Ｌ　、　Ｊ）＝　Ｌａｏ＋Σｉ　−ｃｉ・４　
Ｈｓｉｎ（Ｌ−ｋ・θ十γ６．ｋ）・・・・・・（２）
（２）式にて偏析の周波数成分はＬの整数倍でない項が
０である。

料装入による高炉内に堆積した円周方向原料分布の推移
（旋回角度と原料重量との関係）及び炉内装入物分布の
偏析、周波数成分（ａｋ２＋　ｂｋ２）の推移を各装入
バッチ毎に計算してその結果をそれぞれ第４図及び第５
図にプリンター出力結果として示した。

分布演算制御Ｉ演算装置２１は（１）式により偏析の周
波数成分を求め、その高炉操業に悪影響をおよぼず周波
数成分の周波数最大値ｋｍａｘを求め、を解消する制御
を固定ホッパ２．３別に、また、コークス、鉱石毎に行
なうものである。シフ１へ角の計算は装入バッチ毎に行
なわれ、新たに計算されたシフト角が今回使用のシフト
角とある値以上差がある時には変更し、多少の小ベル上
の円周方向分布の乱れが制御に対する影響のないものと
する。周波数最大値ｋｍａｘはＦ（θ、む、ｊ）を鉱石
、コークス別の原料重量、原料排出順の各累積値それぞ
れについて計算し、その偏析の総和Σｐが基準レベ□ル
以上となる Ｌの中の最大値とする。

また、Ｊはｋｍａｘ決定後、ｋｍａｘ＋１回装入までの
累積偏差「（θ、θ′）を（３）、（４）式により各Ｊ
についてｎ＝１よりｎ　＝　ｋｍａｘにて計算し、ｋｍ
ａｘ　＋１回までの装入時の偏析５〆が最小となるよう
なｊを採用する。

ΣＦ（θ、　θ’　　１＝ｎ−ａｏ　　＋Σ（八Ｋ・Ｓ
ＩＩ′１θ＋ＢＫ−ＣＯ３θ）　　　−（３）に ントを演算し、（ｋｍａｘ＋１）回の装入で炉内円周方
向装入物分布の偏析のｋｍａｘ以下の周波数成分ゲート
制御ｌ装置２２は前段の分布制御Ｉｌ演算装置２１の指
令に基づいて具体的にシール弁６．７及び引き続きゲー
ト４．５の開動作を行なう動力制御回路である。

なお、分布実績モニタリング演算装置１５および分布制
御０演算装置２１は同一のマイコン内で処理する構成と
なっている。

上記の実施例によれば、円周方向の高炉原料装入物分布
を自動的に高炉操業に最適な状態の分布に制御できる。

〈発明の効果〉 以上説明した通り、本発明は、複数の固定ホラパから旋
回シュートを介して高炉内へ原料を装入する際に、固定
ホッパの重量計よりの排出及び旋回シュートの旋回角度
等の入力に基づいて高炉内円周方向の装入物分布の実績
モニタリングを行ない、この結果に基づいて数バッチ弁
筒の鉱石、コークス別の原料重量、排出順の各累積値が
全旋回角度にわたって一定値となるようにフーリエ級数
にて表現した偏析の数学モデルに基づき、次回装入の排
出タイミングを逐一ダイナミックにフィードバック演算
し、この演算結果に基づいて原料装入することを特徴と
するものである。

従来例では旋回シュートによる高炉原料の炉内分布装入
において、高炉原料装入管理が十分に行なわれていない
ため、高炉原料装入物分布が小ベル円周上において装入
偏差が生じ、これを解決する有効、万全なる方策が見当
らなかったのが現状である。

そこで、本発明はこの偏差を確実に把握し、よって次の
制御にダイナミックに反映するどいう方策を採ったこと
に大きな特徴を有するもので、これらの原料重量、鉱石
／コークス比等の面についての偏析防止の効果が高く、
このため、常に適正なる装入物分布が得られると共に、
円滑なる原料装入を行なうことができ、安定した高炉操
業を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する際に用いる高炉原料装入
装置の一例の一部ブロック線図を含む概略の断面図、第
２図は円周方向装入物分布を示すグラフ、第３図は第２
図の線図を周期関数とみなした円周方向装入物分布を示
すグラフ、第４図はスタートポイント０°より７２°ず
つスタートポイントをシフ］・シて５回装入時の炉内に
堆積した円周方向原料分布の各装入毎の推移を示すグラ
フ、第５図は第４図の冬作における高炉内に堆積した円
周方向原料分布の周波数成分の各装入毎の推移を示すグ
ラフ、第６図は従来例の旋回シュートによる炉内分布の
概要を示す説明図、第７図は従来例の旋回シュート周辺
の機器動作のフロー図である。 符号１・・・・・・装入コンベア　２．３・・・・・・
固定ホッパ４．５・・・・・・ゲート　　　６．７・・
・・・・シール弁８・・・・・・固定シュート　９・・
・・・・旋回シュー１−１０・・・・・・小ベル　　　
　１１・・・・・・油圧モータ１２・・・・・・電動機
　　　　１３・・・・・・油圧ポンプ１４・・・・・・
電磁弁ユニット １５・・・・・・分布実績モニタリング演算装置１６．
１７・・・・・・重量計Ａ　　１８・・・・・・位置検
出器１９・・・・・・炉頂シーケンス装買 ２０・・・・・・プリンタ ２１・・・・・・分布側ｔ［ｌ演算装置２２・・・・・
・ゲート制ｔＩｌ装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）複数の固定ホッパから旋回シュートを介して高炉内
   へ原料を装入する際に固定ホッパの重量計よりの排出及
   び旋回シュートの旋回角度等の入力に基づいて高炉内円
   周方向の装入物分布の実績モニタリングを行ない、この
   結果に基づいて数バッチ分毎の鉱石、コークス別の原料
   重量、排出順の各累積値が全旋回角度にわたつて一定値
   となるようにフーリエ級数にて表現した偏析の数学モデ
   ルに基づき次回装入の排出タイミングを逐一ダイナミッ
   クにフィードバック演算し、この演算結果に基づいて原
   料装入することを特徴とする高炉原料装入物分布の制御
   方法。