JPH02152819A - 粉体の混合・搬送における閉塞検知方法 - 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】 ［産業上の利用性ツＦコ 本発明は、溶銑予備処理や二次精練設備等におｙるトビ
ードインジエクシコンや鍋インノエクション等の溶銑、
溶鋼などの熔融金属の精練を行うフラソクスイノエクノ
ヨンに、反応剤として用いられる１友敗の粉体材料を、
ポストミックス方式により混合割合を自由に調整できる
粉体の混合・搬送装置において凸部の粉体づまりを検出
する方法に関するものであ、る。

［従来の技術］ 従来より、溶銑予備処理や二次精練設備において、熔融
金属に反応剤である混合粉体の吹き込みが行われている
が、実公昭５７−２１０３２号公報や特開昭５７−６７
４・２２号公報で示される従来の吹き込みの技術は、予
め所定の混合比で複数粉体材料が混合された混合粉体を
吹き込みタンクにＴめ収容して、そのタンク内圧力を所
定圧力に制御し、所定の粉体吹き込み速度でランス部先
端から吹き込みを行う乙のであった。

しかし、周知のように精練作業においては、熔融金属を
所望の純度に精製する場合に、複数の不純物の除去作業
が必要とされている。例えば、溶銑予備処理においては
、通常、溶銑中の珪素成分、燐成分及び硫黄成分を除去
する必要があり、しかも製造する鋼の性質に応じて珪素
成分、燐成分、硫黄成分の許容含有量が異なるものとな
っているので、除去する成分に応じて吹き込む混合粉体
の成分を変え、しかも目標含有量に応じてフラックスの
混合割合、吹き込み量等を変化される必要があった。こ
のため、上記従来の技術では、その都度、吹き込みタン
クの粉体を成分比（混合割合）の異なったものと交換す
る作業が必要となっていた。

これに対して、本出願人は先に特願昭６２−１００７５
５号において、反応剤の複数粉体材料の成分比をポスト
ミックス方式で各粉体材料の搬送過程において混合を行
い、その混合割合を必要に応じ自由に調整できるように
して、粉体の交換作業を不要にし、作業性を改善し得る
粉体の混合・搬送方法および装置を提案した。

第８図はその従来の粉体の混合・搬送方法および装置の
説明図である。１１は１つの粉体材料を収容するリザー
バタンク、１２はその粉体材料をモータ１２ａの駆動に
よって所定量切り出すロータリーフィーダ、２１．はア
クチュエータ２２によって加圧ライン１３を通してタン
ク１１内圧力を制御する圧力制御弁、２３はアクチュエ
ータ２４によって搬送ガス供給ライン■４の供給ガス圧
を制御する搬送ガス圧制御弁、１５はロータリーフィー
ダ１２で切り出された粉体材料を搬送ガス供給ライン１
４からの供給ガスを搬送ガスとして流動状態とする粉体
／ガス混合器、１６はその粉体／ガスの搬送ライン、３
１は搬送ラインＩ６や他の搬送ライン１６′、・を結合
し複数の粉体材料を混合する合流管、４１はその混合さ
れた粉体をランス部へ供給する供給ライン、４２はラン
ス部を構成する噴射ノズルである。リザーバタンク１１
内圧力は粉体をロータリーフィーダ１２に圧送し切り出
しが確実に行われるようにしている。このときの切り出
し量は、重量検出等により常に所定の設定量になるよう
にモータ１２ａが制御されてロータリーフィーダＩ２の
回転数が増減され、フィードバック制御がなされている
。

［発明か解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の技術におけるポストミックス
方式による粉体の混合・搬送方法および装置では、粉体
が配管閉塞することなく搬送されているときは良いが、
何らかの要因、例えばリザーバタンク１１．合流管３１
．ランス部の混合粉体供給ライン４１のそれぞれの圧力
バランスが狂ったときや、一定の固気比で粉体が搬送さ
れているときに急激に搬送ガス流量が減少したり、又は
粉体切り出し量が急増したときなどが起こると、粉体が
搬送配管（搬送ライン１Ｇ、混合粉体供給ライン４１）
内に堆積して配管閉塞が発生する。

このような要因はまだまだ他にも多くあり、状況に応じ
て継続時間の短い場合もあれば長い場合らあり、一定し
ていないのが実情である。しかし、第８図で例えば搬送
ライン１６が閉塞し始めると、粉体は切り出し量の設定
値通り切り出されず（設定値より少なく切り出されろ）
、フィードバック制御により自動的に切り出し量を増加
する方向、即ちロータリフィーダ１２の回転を増加させ
て粉体をより多く供給する方向に動くことになり、ます
まず配管閉塞を助長することになってしまう。

そこで、これを防止するために、配管閉塞を早めに確実
に検知することが従来からの課題となっていた。　本発
明は、上記課題を解決するために創案されたもので、ポ
ストミックス方式の粉体の搬送・混合方法および装置に
おいて、配管閉塞によるトラブルを回避するために、配
管閉塞の開始を早く確実に検知する閉塞検知方法を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明の粉体の搬送・混合に
おける閉塞検知方法の構成は、 異なる粉体が収納された複数の圧力容器を加圧しながら
各圧力容器に接続された各輸送管内に各収納粉体を切出
して搬送気体で気送し、該各輸送管の合流点で気送粉体
を混合し、混合粉体を該合流点下流側のランス部先端か
ら溶融金属中に吹込む粉体の混合・搬送に際し、 まず前記粉体搬送系の圧力容器、輸送管１合流点、ラン
ス部の圧力を検出しつつこれらの間の圧力偏差または圧
力変化率を求め、 次に前記圧力容器からランス部先端の吹き込み点に至る
圧力バランス変動を前記圧力偏差または圧力変化率から
チェックし、この圧力バランス変動と圧力容器からの粉
体切り出し亀の変動とをらとに前記粉体搬送系の閉塞を
検知６−ることを特徴とする。

［作用コ ポストミックス方式の粉体の混合・搬送装置において、
正常に粉体の混合・搬送が行われている場合には、圧力
容器−合流管−ランス部の順に圧力が低くなってバラン
スしているが、各輸送管等で閉塞が発生すると、上流側
の圧力か加圧ガスの供給圧力値に近づいてゆくとともに
、粉体の搬送ができなくなり、圧力容器に収納された粉
体の切り出し爪が零にまで減少してゆく。本発明は、所
定の各部で圧力を検出し、その圧力から各部間の圧力偏
差または圧力変化率を求めて圧力バランス変動のチェッ
クを行い、これと上記粉体の切り出し爪の変動をチェッ
クして閉塞のし始めを検知する。

［実施例コ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例の閉塞検知方法を適用するポ
ストミックス方式の粉体の搬送・混合装置の一例を示す
構成図である。第８図で示した従来と同一の部材には同
一の番号を付して説明を簡略にする。本構成例は２種の
粉体Ａ、Ｂを搬送・混合する場合を例としており、粉体
Ａの搬送部ｌΔと、粉体Ｂの搬送部ＩＩ３と、搬送部Ｉ
Ａに加圧ガスを供給するバルブユニット２Ａと、搬送部
Ｉ！３に加圧ガスを供給するバルブユニット２Ｉ３と、
各搬送部ＩＡ、ｌｒ３から搬送された粉体を混合する混
合部３と、その混合粉体を容器５の溶銑へ噴射するラン
ス部４と、各部を統括的に制御して上記粉体の混合と搬
送を自動制御するとともに、本実施例の粉体の閉塞検知
を行いその回避の動作を制御するＤ　Ｄ　Ｃ（Ｄｉｒｅ
ｃｔ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）ユニット６な
どから成る。

搬送部ＩＡとＩＢとは、収容する粉体材料か質なるだけ
でほぼ同様に構成されるので、その一方の搬送部ＩＡに
ついて構成を建べる。１１は圧力容器であるリザーバタ
ンク、１２は粉体を切り出すロータリーフィーダ、＋２
ａはロータリー駆動用のモータ、ＩＢは加圧ライン、１
４は搬送カス供給ライン、１５は粉体／ガス混合器、１
６Δは粉体／ガスの搬送ラインである。１７はアクチュ
エータ１７ａで開閉される粉体の供給遮断弁であり、停
止時等に閉じられる。ｌｌａはタンクｌｌ内圧力の圧カ
センザ、１４ａは搬送ライン＋６Ａへの供給ガス圧の圧
力センサ、１８はロードセル等で構成されタンクｌｌ内
の粉体の重量や切り出し虫を測定するための重量センサ
、１８ａはその検出信号をＤＤＣユニット６に伝送する
ための信号発生器であり、これらのセンサ等の検出信号
は後記するＤＤＣユニット６に入力される。１９は１’
ｌ）　Ｄ　Ｃユニット６が重量センサ１８によって粉体
材料の残ｍ監視を行い、所定量以下のときに新たに粉体
材料をタンク１１に供給する粉体材１′−１−供給制御
弁である。

バルブユニッ１−２Ａおよび２Ｂら同一に構成されるの
で、その一方について構成を述へる。バルブユニット２
Ａにはガス流量制御弁２５と、圧力制御弁２１及び搬送
ガス制御弁２３を有している。

ガス流量制御弁２５は、回路の圧力ガス供給源よりバル
ブユニット２Ａに導入する圧力ガスの流債を制御ケる。

このときのガス流量制御弁２５の制御は、Ｄ　Ｉ）　Ｃ
ユニット６がガス流量センサ２６の検出信号を人力して
行う。圧力制御弁２１は、加圧ライン１３内に配設され
ており、粉体材料のりザーバタンクＩ＋に供給する圧力
ガスを調整してタンクｌｌ内の圧力を調整する。一方、
搬送ガス制御弁２３は搬送ガスの供給ライン１４内に配
設され、搬送ラインｔ６Ａに導入する搬送ガスの成虫を
制御することに上って、搬送ライン１６Ａに流通するガ
ス流量及びガス圧力を制御している。

混合部３は合流管３１を備え、搬送部ＩＡの搬送ライン
＋６Ａと搬送部ＩＢの搬送ライン１６Ｂを合流させて混
合し、混合粉体を混合粉体供給ライン４１へ送り出ず。

３２はこの合流管３１内の合流点の圧力を検出する合流
点圧力センサであり、その検出信号はＤＤＣユニット６
に入力される。

ランス部４は噴射ノズル４２を備え、前述の混合粉体供
給ライン４１に接続される。４３はランス部背圧を検出
するために混合粉体供給ライン４１の圧力を検出する圧
力センサであり、その検出信号はＤＤＣユニット６へ人
力される。

第２図はＤＤＣユニットの回路構成を示すブロック図で
ある。ＤＤＣユニット６はコンピュータで構成されてい
る。６１はプロセッサ（ＣＰＵ）、６２はｒ（ＡＭ　　
６３は制御手順や制御データなどから成るプログラムを
格納するＲＯＭ、６４はパターンテーブルメモリ、６５
はＣＰＵ６１が必要とするクロックを供給するタロツク
発振器、６６はＡ／Ｄ変換器を備え、前述の各種センサ
や信号発生器からのアナログ入力をデジタル信号に変換
してＣＰＵ６１に人力するインプットユニット、６７は
フィーダ駆動モータや各種制御弁などのアクチュエータ
等に制御信号を出力するアウトプットユニットである。

ノーターンテーブルメモリ６４には種々の粉体供給パタ
ーンおよびガス圧変化パターンがプリセットされている
。パターンテーブルメモリ６４としてはｆｌＯＭ６３や
ｌＬＡＭ６２内に設定することし可能であるか、フロッ
ピーディスクやハードディスク等の外部メモリとするこ
とらできる。

以−ヒのような構成によって本実施例の粉体の混合・搬
送装置は、本実施例に必要な以下の機能を備える。

（＋）リザーバタンクの圧力が計れる。

（２）タンク内粉体重量が計測できる。これにより、粉
体切り出し量や粉体流ｍを求めることができる。

（３）ロータリーフィーダの回転数により、粉体切り出
し量が変えられる。

（４）搬送ガスで切り出した粉体を搬送ラインで運搬す
る構成であり、搬送ガス供給圧力が計測できる。

（５）搬送された複数の粉体を混合する合流管を有し、
合流管圧力が計測できる。

（６）混合粉体供給ラインでランス部と結合されており
、溶銑へ混合粉体のイノンエクシジンができる。

（７）ランス部背圧が計４１すできる。

（８）コンピュータを内蔵し、判定や演算、自動制御等
ができる。

以下に、上記機能を有するポストミックス式の粉体の混
合・搬送装置に適用した粉体づまり（閉塞）の検出方法
の実施例を述へる。第３図はその一実施例を示すフロー
チャートである。本実施例は、第１図のＤＤＣユニット
６の内部の制御手順（制御アルゴリズム）によって実現
する。粉体の搬送や供給での配管閉塞のし始めは、各部
の圧力計測を行い、各部のバランス変化のチェックを行
うことにより可能である。即ち、通常は第４図で示すと
おり、リザーバタンク−合流管−ノズルの順に圧力か低
くなっているが、第１図の搬送ライン＋６Ａで閉塞し始
めると、その」二点にあるリザーバタンク１１の圧力が
異常に高く（搬送ガス供給圧力値に近づく）なり、他の
りザーバタンクより高くなって圧力バランスが狂ってく
る。また混合粉体供給ライン４１で配管閉塞し始めると
、合流管３１の圧力が上昇し始め、リザーバタンク１１
の圧力値に近づいて、最終的には全てのりザーバタンク
１１．・・と合流管３１は同一圧力値となってしまう（
はぼ搬送ガス供給圧力値に等しくなる）。これらの現象
に加えて、配管閉塞時には当然の事となから搬送する粉
体が供給できなくなるため、リザーバタンク１１からの
粉体の切り出し量が、ロータリーフィーダ１２が回転す
るらのの減少してゆき零となる現象が短時間のうちに起
こる。そこで本実施例は、以上の様な圧力バランスと粉
体切り出し爪の変動現象を、第１図のＤＤＣユニット６
の内部でタイムリーに判断して、各部における粉体の閉
塞を検知する。

第３図において、本実施例の閉塞の検知方法は、まず、
第４図に示す粉体流量対圧力特性を記憶しておき、この
特性値と測定値から、圧力偏差チェックまたは圧力変化
率チェックをタイムリーに行って、配管閉塞現象の開始
を把握し警報を発する。

第４図に例示する装置各部における流ｍ対圧力特性は、
粉体材料の銘柄の変更やプロセス変更等によりその特性
が変化するが、初期設計条件を元にＤＤＣユニット内で
ある間隔で学習機能を用い、各部の粉体流量と圧力の関
係を実状に合うように補正する。その詳細は特に本発明
とは無関係なため省略するが、粉体吹き込みが正常で定
常状態に到達したという判断と、操業データのザンブリ
ング方法と演算方法（例えばザンブリング点数と間隔、
平均処理方法など）を決めて信号処理すれば補正できる
。

上記における圧力偏差チェックとは、第５図の説明図に
示すように圧力測定時点の粉体流ｍＰに対する測定値（
ｐ＋またはＰＩ′）と学習機能より求めた正常な粉体流
量対圧力特性グラフ八から算出した圧力偏差（ΔＰ、ま
たはΔＰ１′）が、正常な変動範囲ＢまたはＣの幅以内
にあるかを判定し、超えていれば異常と判定して警報を
発することである。また、圧力変化率チェックとは、圧
力偏差では正常な変動幅Ｂ、Ｃ内にある場合でも、前回
の圧力測定時点から今回の圧力測定時点までの時間（ｉ
’　）に粉体流量がＦ　２−　Ｆ　３と変化し、圧力が
ｌ）　、　−４ｐ３に変化した場合、その圧力変化率（
ＰＰ、）　／　（（Ｆ’３−Ｆ’、）・Ｔ）を求めて、
これが正常な圧力変化率の変動範囲内であるかを判定し
、超えていれば異常と判断して警報を発することである
。

次にこれらの警報がどの部分て発生したかを判断し、続
いてシリーズにその警報の発生した部分の圧ツノの上昇
と粉体の切り出し量（粉体流量）の減少化傾向を判断し
、判断がＮｏであれば一過性の現象で閉塞は回避された
ものとしてその回の検知動作を終了し、ＹｌεＳであれ
ば各部に即して閉塞開始箇所の特定を行い、アラーム表
示を行う。

以−ヒのようにして本実施例は配管閉塞現象を予知する
。

以下に、上記配管閉塞アラームが発生した場合において
、その配管閉塞を自動的に回避する方法を述べる。第６
図はその回避方法の実施例を示すフローチャートである
。この方法ら第１図のＤＤＣユニット６に含まれる制御
手順等で実現される。

本実施例の配管閉塞の回避方法は、閉塞の発生開始場所
に即して以■のように行われる。

（＋）ノズル４２の閉塞の場合 粉体吹き込みを一時停止する状態（ｐａｕｓｅ）を自動
的に作りノズルを容器より抜く。これにより、ノズルの
浸漬深さに応して自動的に粉体インジェクションが停止
し、ノズルが大気中で搬送カスのみインジエクノヨンす
る状態となり、ノズル部閉塞が回避できる。ノズル部背
圧センサにより閉塞回避（判別は粉体流量０での圧力特
性値より行う）できたなら再びインジェクションを再開
４−る。これらを自動的に行う。

（２）混合粉体供給ライン４１の閉塞の場合ノズル部閉
塞の場合と同様の制御を行うが、閉塞回避の判断は、合
流管部圧力センサによる粉体流量対圧力特性に基づく。

（３）搬送ライン＋６Ａ、１６Ｂの閉塞の場合先ず、該
当する搬送ラインのりザーバタンクへの加圧ガス供給ラ
インのガスｆｆｉ　Ｓ　Ｖをα％増大する（αは設備に
より適正値が仔在する）ようガス流ｍ制御系（バルブユ
ニット）に設定値変更指令を出すと同時に、粉体流量Ｓ
Ｖを制御するロータリーフィーダ制御系（モータ）に、
β％扮粉体爪減少指令を出４゛。この状態をｉ”　、　
（タイマー）たけ続行し、リザーバタンク圧力対粉体流
量特性により配管閉塞回Ｗ　＄１１別を行う。配管閉塞
回避の場合、ガス流ｍ制御系および粉体流量制御系（ロ
ータリーフィーダ制御系）へ出力した指令を、′ｒ（タ
イマー）経過後に（ランプ状に）元に戻し、粉体吹き込
みを継続ケる。

らし、配管閉塞が回避できないときは、さらにガスｍを
α％増大し、粉体ｔＩＴ′Ｌｍをβ％減少する指令を出
し、′ｒ、（タイマー）だけ続行して配管閉塞回避判断
を行う。回避の場合は、前述と同様に、ＴＩ′＋’ｒｙ
′（タイマー）経過後に（ランプ状に）元に戻して粉体
吹き込みを継続する。

これでも配管閉塞が回避できないときは、１゛＋　’ｒ
　ｔ　（タイマー）後に、配管閉塞していない正常なリ
ザーバタンクの粉体流Ｍをさらに一律にγ％たけ減少さ
せて、Ｔ３（タイマー）間様子を見る。これで配管閉塞
か回避できたなら、逆の操作をしながら元に戻す。即ち
’ｒ３′（タイマー）経過後に（ランプ状に）正常なリ
ザーバタンクの粉体流量を元に戻し、つぎに′ｒ　ｔ′
＋　′Ｉ゛ｐ′（タイマー）経過後に（ランプ状に）、
配管閉塞していた加圧カス供給ラインのカス量を元に戻
し、さらに粉体流量を元に戻す。

以」二の方法による配管閉塞回避アルゴリズムによって
回避できないときは、（１）（２）項と同様の手段を自
動的にとる。即ち、粉体吹き込みの時停止Ｆ処理状態に
移行させろ。これでも配管閉塞が回避できないとき、全
停へ移行する。

第７図は、４種の粉体材料を混合・搬送する他のポスト
ミックス方式の混合・搬送装置の概略を示す構成図であ
る。この構成例は精錬工程中の溶銑予備処理に適用した
もので、その主要部の構成は第１図の構成を４種の粉体
材料Ａ、ＢＣＩ）の混合・搬送に拡張したしのなので、
同じ部材番号を付してその説明（上省略する。ただし、
周知のように溶銑予備処理においては、トビードカー７
にて搬送される溶銑の脱珪、脱燐、脱硫処理が行われる
。また、脱珪用反応剤（混合粉体）としてはダスト（Ｆ
ｅｄ、Ｆｅ２０３）および石灰が用いられ、脱燐用反応
剤どしては」二足ダスト、石灰に加えて７１；タル石、
ソーダ灰が用いられ、脱（ｌｃ用反応剤としては石灰と
ソーダ灰か用いられるので、ダスト、石灰、ホタル石、
ソーダ灰のそれぞれを粉体材料として各リザーバタンク
１１へ収納する。

図中、８はＤＤＣユニット６にパターン制御等のデータ
や制御指令を与えろ制御盤である。第６図のフローチャ
ート中のパラメータ（α、β１ＴＴ、’　、Ｔｔ、Ｔ、
′　、７．Ｔ３．Ｔ３’　）　は粉体性状、設備構成に
より適正値が存在するが、この第７図に示ず４銘柄粉体
の装置の場合の数値の一例を挙げておく。

（例）α＝３０．β−２５．Ｔ、＝６０ｓｅｃＴ＋′　
＝６０ｓｅｃ、’Ｉ’２＝Ｔｔ′　＝６０ｓｅｃ。

７＝１０．Ｔ、＝Ｔ３′　＝６０ｓｅｃなお、上記実施
例において圧力偏差チエックと圧力変化率チェックは、
その一方だけを実施してし良いし、両方実施しても本発
明の目的は十分達仕られる。このように、本発明はその
主旨に沿って種々に応用され、種々の実施態様を取り得
るしのである。

［発明の効果］ 以上の説明で明らかなように、本発明の粉体の混合・搬
送における閉塞検知方法によれば、粉体の混合・搬送に
ポストミックス方式を採用し、混合する粉体の混合比、
銘柄等の選択自由度が飛躍的に向上した装置の、配管閉
塞トラブルに素早く対応できるようになり、設備稼働率
を大１＋に向上させる効果を有する。さらに、本発明を
適用した粉体の混合搬送装置を精錬を目的とした溶銑予
備処理に用いた場合、−回の処理で脱珪、脱燐、脱硫の
処理を設備トラブルな〈実施可能になり、溶銑予備処理
の作業性・稼働率を飛躍的に向上しうるしのとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の閉塞検知方法を適用する粉
体混合・搬送装置の一例を示す図、第２図はｌ）　Ｉ）
　Ｃユニットの回路構成を示すブロック図、第３図は粉
体の閉塞検知方法の一実施例を示すタイムチャート、第
４図は粉体ｔＩｌｆ、量対圧力特性図、第５図は圧力偏
差チェックと圧力変化率チェックの説明図、第６図は粉
体の閉塞の回避方法の実施例を示すフローチャート、第
７図は他の粉体の混合・搬送装置の構成図、第８図は従
来の粉体の混合・搬送方法および装置の説明図である。 ４・・ランス部、６・　ＤＤＣユニット、１１・・・リ
ザーバタンク、１２・・・ロークリフィーダ、＋６Ａ。 １６１３・・搬送ライン、３１　合流管、４１・・、昆
り粉体供給ライン、４２・・・噴射ノズル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）異なる粉体が収納された複数の圧力容器を加圧し
   ながら各圧力容器に接続された各輸送管内に各収納粉体
   を切出して搬送気体で気送し、該各輸送管の合流点で気
   送粉体を混合し、混合粉体を該合流点下流側のランス部
   先端から溶融金属中に吹込む粉体の混合・搬送に際し、 まず前記粉体搬送系の圧力容器、輸送管、合流点、ラン
   ス部の圧力を検出しつつこれらの間の圧力偏差または圧
   力変化率を求め、 次に前記圧力容器からランス部先端の吹き込み点に至る
   圧力バランス変動を前記圧力偏差または圧力変化率から
   チェックし、この圧力バランス変動と圧力容器からの粉
   体切り出し量の変動とをもとに前記粉体搬送系の閉塞を
   検知することを特徴とする粉体の混合・搬送における閉
   塞検知方法。