JPH02184355A - 整粒プラントの原料破砕状況検出方法 - 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、破砕用原料を破砕して整粒する整粒プラント
での当該破砕用原料の破砕状況を検出する方法に関する
ものである。

〔従来の技術〕

例えば、鉄鋼業の原料ヤード工場内には、破砕用原料で
ある、原料鉱石の整粒を目的とした、整粒プランＩ・が
数乃設置されている。鉱石の整粒を行う目的は、高炉挿
入物となる鉱石を適当な寸法（＋１０〜＋２５ｍｍ）の
粒子群に揃えることにより、高炉内の装入物の空隙率を
大きくして送風量を増大させるとともに、また、還元ガ
スと鉱石の接触面積を大きくすることによって、装入原
料の降下速度を増加し、出銑量を増加して、コークス消
費率を低下することにある。

鉄鋼石は粒度が小さい程表面積が大きく、還元性カスに
よる被還元性は良好であるが、高炉装入物として見た場
合、粉鉱か多いと通気性を阻害し、また、ガス分布も不
均一となって、棚、スリップを律じ、出銑量か低ドする
。そのため、原料装入物は被還元性、通気性の両ＩＴｉ
から整粒し、鉱石の粒度を最適範囲に揃えると共に、粉
鉱を取り除く必要かある。

最近では、装入鉱石の粒度の下限は８〜１０ｍｍ、上限
は２５〜３０ｍｍとな、っている。鉱石の整粒強化と粉
鉱の除去ば極めて重要であり、これにより、高炉におけ
るガス分布が均一となり、装入物とガスとの接触が良好
となる。この結果、鉱石の整粒を行うごとにより、熱交
換が良く行われてコークス比が低下するとともに、大き
い粒度の鉱石が少なくなって、鉄鉱粒子の還元に要する
時間を低減できる。

従来、鉱山で採掘された鉱石は、通常、輸送に不便のな
い程度に、山元で粗破砕されているにすぎない為、複数
の破砕機及び篩分機を有する整粒プランＩ・において、
破砕及び篩分が行われている。

従来の整粒プラントは、例えば特開昭５７−１０３４７
に記載の如く、篩分機と破砕機とがカスグー１−状に組
め合わされて構成されている。このうち、破砕機は整粒
工程により粗破砕用、中間破砕用、細破砕用、の各種の
ものに使い分りられていた。なお、−ｉに、粗破砕を一
次破砕、中間破砕を二次破砕、細破砕を三次及び四次破
砕というようにａｌんている。

一方、篩分機は、破砕された鉱石を網目以十と未満のサ
イズに篩分けるものであり、整粒プロセスの篩分機は、
破砕機供給と製品用篩分機への供給とに分離する目的の
中間篩分機と、最終製品である塊精鉱と粉鉱に分離する
目的の最銘篩分機とがある。

第３図に破砕機の構成断面図を示して、鉄鉱石粉砕にお
りる動作について説明する。

粉砕機（Ｊ、回転軸３０に固定された、円錐状のマン１
〜ル３１と、このマントル３１回りに配設されたコーン
ケープ３２とにより構成されている。

原料鉱石３３の破砕は破砕機室内におけるマン１〜ル３
１の偏心運動及びコーンケープ３２の圧搾作用により行
われる。原料鉱石３３が破砕機入口から出口に進むにつ
れて、原料鉱石の破砕が進行する。

一力、破砕機の出口側における、マン１−ル３１とコー
ンケープ３２との間隔Ｌ（クリアランス）をり［Ｊ何な
る値に設定するかによって、整粒産物の粒度および破砕
機の破砕能力が変化する。このクリアランス値の調整は
マンＩ−ル３１の油圧運動による上下運動の位置制御に
よって決定される。そこで、各々の破砕機について、」
二記クリアランス値を常に最適な値に操作することが、
整粒プラントにおいて重要となってくる。

整粒プラントにおける、その他の重要な制御対称として
、整粒プラントにおりる処理量を決定する、フィーダの
回転数制御に基づく給鉱量、即ち切出量の制御がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記クリアランス値の制御と切出量の制御を実行する上
で、配慮しなければならないのは、破砕用鉱石の粒度と
、その銘柄である。このうち、粒度については、整粒プ
ロセスの前工程である積山及びポツパーでの偏析により
、粒度が常時変化していると云わなければならない。原
料鉱石の粒度及び銘柄が変化すると、それに応じて原料
鉱石の破砕状況が変動するため、破砕機における破砕用
原料の破砕状況を正確に検出し、この検出結果に基つい
て十記クリアランス値、原料鉱石の破砕に必要な破砕動
力及び切出量も変化させてやる必要があっノこ。

従来、原料鉱石の粒度、銘柄の変化に対して、破砕機が
規定粒度になるように原料鉱石を破砕出来ているか否か
を検出する方法として、現場のオペレータが破砕機の破
砕音及びヘルドコンヘヤーにの原１ζ」の観察等のザン
プリングを行い、このサンプリング結果により破砕用原
料の破砕状況を検出していた。従って、破砕状態の検出
結果の良否はオペレータの腕前次第であった。この結果
、規定粒度の塊鉱石と粉鉱石の比率及び各々の生産量に
ついてもオペレータの腕前次第となっていた。

本発明はこのような従来からの未解決の課題を解決する
為に、正確且つ再現性よく、整粒プランＩ・における破
砕用原料の破砕状況を検出可能な方法を堤（共すること
を目的とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

」−記目的を達成する為に本発明は、カスケーＦ状に重
なった、破砕機と篩分機の複数の組み合わせにより、破
砕用原料を破砕及び整粒する整粒プラントでの当該原料
の破砕状況を検出する、整粒プラントの原料破砕状況検
出方法において、ｉｉｌ記破砕機と篩分機との負荷を検
出する工程と、当該負荷検出値から、前記破砕機と該破
砕機に篩］−原料を供給する篩分機との負荷の回帰式及
び」−流に存在する篩分機と下流に存在する篩分機との
負荷の回帰式を求める工程と、当該回帰式の回帰係数よ
り前記破砕用原料の破砕状況を検出することを特徴とす
るものである。

〔作用〕

破砕用原料の銘柄１粒度が変動すると、篩分機同士の間
の負荷の回帰式における回帰係数及び篩分機と破砕機と
の間の負荷の回帰式における回帰係数の大きさが変化す
る。従って、この回帰係数の値から破砕機における整粒
用原料の破砕状況を検出することができる。

〔実施例〕

次に本発明の一実施例について説明する。

第２図は、本発明が適用される整粒プラン１−の一実施
例の整粒工程を説明するフローシートである。

第２図において、破砕１ｃＲ１〜ＣＲ４は、カスケード
状に累積して構成されてなり、同じく、篩分機ＳＣＩ〜
ＳＣ８も、カスケード状に累積して構成されている。

このように構成される整粒プラントへの原料鉱石（塊状
物）の供給は、原料鉱石山ＰよりリクレマＲＥにより切
り出され、ザージホンパＳ　Ｈにて一時滞留後、エプロ
ンフィーダＡＦにより切り出し量が制御卸されて、行わ
れる。

この切り出し量は、ヘルＩ・ウェアＢＷＩにより測定さ
れる。そして、原料塊状物の整粒産物である塊鋼石４０
．粉鉱石４】ばヘルドウェアＢＷ２ＢＷ３により、それ
ぞれ馴量される。

また、塊鋼石４０及び粉鉱石４１中のそれぞれ＋２５ｍ
ｍ比率及び−５ｍｍ比率はザンプラーＳＡによって計量
評価される。

上記破砕機、篩分機等の機器７！￥しＪ第２図に示すよ
うに、実線または点線で示したヘルトコンヘヤにより連
結されている。

尚、十記プロセスはリサイクルフローを含めた、カスケ
ード状の複雑なフローで構成され、またこのフローは操
業パターンにより種々変更することができる。

原料鉱石は、第２図で説明したフローの上流側から下流
側に移行するにしたがって、予め定められる規定粒度範
囲の塊鉱石に破砕、篩分される。

」二記第２図で説明した整粒プラントは、整粒プロセス
を構成する各破砕機及び篩分の負荷状態である例えば、
電流値または電流値を検出する検出機を備えているとと
もに、当該検出値から、前記破砕機と該破砕機に篩上原
料を供給する篩分機との負荷の回帰式及び上流に存在す
る篩分機と下流に存在する篩分機との負荷の回帰式を求
め、当該回帰式の回帰係数から前記破砕用原料の破砕状
況の検出結果を出ノｊするコントローラを備えでいる。

このコントローラのブロック構成図を第１図に示す。

第１図において、■は整粒プラントの全ての各破砕機及
び各篩分機の、電流又は電力検出値を定周期で４ノンプ
リングするデータ入力部、２はデータ入力部１から送ら
れて来るナンプリングデークを順次記憶して格納するデ
ータ格納部、３はブタ格納部−２においてサンプリング
されたデータが所定の一定数に達した際、この一定数の
サンプリングデータから、破砕機と該破砕機に篩上原料
を供給する篩分機との負荷の回帰式及び上流に存在する
篩分機と下流に存在する篩分機との負荷（電流検出値又
は電力検出値）の回帰式を演算する回帰式演算部、４は
回帰代演、箕面３で演算された回帰式の係数から、ＣＲ
Ｉ〜ＣＲ４の各破砕機の破砕状況を検出してこの内容を
出力する破砕状況検出部である。

データ入力部１は、整粒プロセスの全ての破砕機、篩分
機の電力または電流値を所定の周期でサンプリングし、
サンプリング毎にナンブリソグしたことを回帰式演算部
３に報告する。そして、サンプリングデータは、データ
入力部１からデータ格納部２に出力される。尚、データ
のサンプリングに当たっては、−次遅れ処理により雑音
の除去を行なうことが望ましい。

データ格納部２は、データ入力部１より送られてくるザ
ンプリングデータを順次読ノ込んで、所定の記憶領域に
格納する。データが一定数蓄積されると回帰式演算部３
に、データ格納部から蓄積された一定数のデータを送る
。

その後データ人力部１よりデータ格納部へ新たなデータ
が人力されると、このデータ格納部２では、最古のデー
タを破棄した後に、新しいデータを格納し、常に最新の
データを一定数格納する。

回帰式演算部３は、データ入力部１からのザンブリング
を実行した報告を受は取る毎に、データ格納部２で蓄積
された一定数のデータを読み込んめ、次いでデータ格納
部２より読め込んだデータの中より異常な値のデータ、
つまり突出した値からなるデータを除去し、残りのデー
タを回帰式演算用のデータとして採用する。

上記異常なデータを除去する手法として、例えば、読み
込まれた全てのデータの平均値より標準偏差のα倍以上
離れたデータを除去するもの、その他、−に下限値を設
けその範囲外となったデータを除去するもの、等がある
。

回帰式演算部３は、異常なデータが除去された残りのデ
ータから、第２図の整粒プロセスの上、下浦、にある篩
分機同士の負荷の回帰式及び破砕機と篩分機との間の負
荷の回帰式を演算する。そして、この回帰式の回帰係数
を演算する 原料鉱石の銘柄２粒度によって回帰係数が変動するため
、回帰係数の大きさ又はその変動に基づいて破砕状況を
検出または推定することが可能である。

面、データ入力部１及びデータ格納部２において、ザン
プリングデータを所定時間毎に−・定数だりザンプリン
クするのは、回帰式演算部３において、ある一定時間幅
の破砕機、篩分機の負荷（電流、電力）の変動の傾向を
求めた原料破砕状況を検出するためである。

前記第２図のプロセスにおいて、第２図に示ず整粒プラ
ンＩ・におりる破砕機と篩分機との絹み合わせは、第４
図に示す（１）〜（３）の三つのパターンに分けられる
。

第４図において、三角形状の４０が篩分機であり、台形
状の４１が破砕機を示す。

第２図で示した篩分１ｓｃ１．ＳＣ４と破砕機ＣＲＩと
の組み合わせが第４図（１）のパターンに相当シ、ｉ分
ａｓｃ２．ＳＣ３，ＳＣ５と破砕１ｃＲ３との組の合わ
せが第４図（２）のパターンに相当し、また同様に篩分
機ＳＣ５，ＳＣ６，ＳＣ７と破砕機ＣＲ３との組の合わ
せが第４図（２）のパターンに相当し、さらに、篩分機
ＳＣ７，ＳＣ８と破砕ｍｃＲ４との組み合わせが第４図
（３）のパターンに相当する。

第４図に示す各破砕機及び篩分機の負荷（電流または電
力）の検出値は、各篩分機、破砕機に設置されたセンサ
から出力され、前記第１図に示すデータ入力部１に読め
込まれる。

前記回帰式演算部３は、篩分機同士の間及び篩分機と破
砕機との間で負荷の回帰式を演算するが、回帰式が演算
される破砕機、篩分機の組み合わせを次の第１表に示す
。

第１表 回帰式演算部３４１、前記第４図の整粒フローパターン
（１）〜（３）毎の各組の合わせ毎に負荷の回帰式を求
め、この同局式から回帰式係数を演算する。

次に、この回帰係数が原イ′−［銘柄（硬度）及び粒度
の変化に応して如何に変化するかについて説明する。

破砕用鉱石がニーつの篩分機間を流れる場合、その二つ
の篩分機の負荷の回帰式の係数は、それぞれの篩分機に
お←ノる粒度分布の差が大きくなる程大きくなる。

このことは、第５図に示ずよ・うに篩分される８Ｊｉ：
石の平均粒径が小さい程、篩分機の負荷（電流値）の変
動が大きいと云う知見に基づいＣいる。

第６図に篩分機同士の間で負荷（電流）の回帰分析を行
った実施例を示す。第６図のグラフは縦軸が一ト流側の
篩分機の電流値であり、横軸が下流側の篩分機の電流値
（単位は共にＡ）の−次回帰直線である。

第６図は、破砕用原料鉱石の粒度分布が小さい場合から
大きい場合まで変化している状態を示している。

第６図のグラフから分かるように、原料粒度分布の差が
大きい程、回帰直線の傾き（回帰係数）か大きくなって
いることが分かる。回帰直線の傾きが大きいと云うこと
は、篩分機同士の間に設置された破砕機により原料鉱石
が良好に破砕されていることを意味する。一方、その係
数が小さい場合るＪ、逆に原木」鉱石の破砕が不良であ
ることを意味する。従って、篩分機同士の負荷の回帰係
数のの大きさ又はその変動を観察することにより、整粒
用原料の破砕状況を検出又は推定することが可能となる
。

また、篩分機で篩ねれ篩上原料として残った鉱石を破砕
機で破砕する場合、その篩分機と破砕機との負荷の回帰
式の係数は、原料の破砕性が困難である（粒度が大きい
、硬い原料である等）程大きくなっている。第７図に原
料を破砕する為の破砕動力が、原料の破砕性によってと
う変化するかを検出した実施例を示す。

第７図に示すグラフは、横軸か」二流側篩分機の電流値
（単位はＡ）であり、縦軸は下流側破砕機の電力値（単
位ｉｊ：　Ｋ　Ｗ　’）の−次回帰直線である。

第７Ｍに示されるよ）に、経験的に、破砕しにくいと知
られている原料程、上記回帰直線の傾き（回帰係数）が
大きくなっていることが分かる。

従って、破砕機と篩分機との間の回帰係数の大きさ又は
その変動を観察することにより、破砕状況］　５ を正確に検出又は推定することができる。

前記第１図に示した回帰式演算部７は、前記第１表に示
ず糾み合わせ毎に負荷の回帰分析を行い、回帰係数を演
算する。

第２図の整粒工程に戻って説明すると、第４Ｍの（１）
に示ず整粒フローパターン（１）は、第２図における篩
分機ＳＣＩ、ＳＣ２と、破砕機ＣＲＩの組み合わせに相
当する。

篩分機ＳＣＩと破砕機ＣＲＩとの回帰係数が大きければ
（または徐々に大きくなれば）、破砕性の困難な原料を
破砕しており、破砕機ＣＲＩが破砕動力を必要としてい
る破砕状況にあることが検出される。

一方、篩分ａｓｃ１とＳＣ２との回帰係数が大きければ
、粒度分布が大きく変化している。つまり、破砕機ＣＲ
Ｉにより原料がよりよく破砕機されていることが検出さ
せれる。逆に、この回帰係数か小さいと破砕１ｃＲＩに
より破砕が不十分であり、破砕性の困難な原料であるか
、または破砕機の不良が検出または推定される。

第４図の整粒フローパターン（２）についてみると、こ
れは篩分機ＳＣ２，３，５と破砕機ＣＲ２との組み合わ
せに、および、篩分１ｓｃ５，６．７と破砕１ｃＲ３の
イ、■み合わせに相当する。

前者の組み合わせに関してのると、篩分機ＳＣ２とＳＣ
５との間の回帰係数が大きければ、破砕１ｉｃＲ２−（
原料か良く破砕されていることが分かる。また、篩分機
ＳＣ２と破砕機ＣＲ２との回帰式の係数が大きければ、
破砕機ＣＲ２は破砕動力を必要とする破砕状況にあるこ
とが検出される。

さらに、篩分１ｓｃ２とＳＣ３との間の回帰係数の大き
さにより篩」−原料中の粉の割合も検出することができ
る。従って、粉率の変化から、粉砕用原料が柔らかいも
のであり、破砕機ＣＲＩの破砕動力を減少するへき破砕
状況にあることが検出される。

面、破砕１１ｃｈ’３を含む後者の組の合わせも前者と
同様である。

次いて、整粒）Ｉコーパターン（３）についてみると、
篩分機ＳＣ７，８と破砕機ＣＲ４との組み合わせであり
、第１表の糾み合わせＮｏ９，１０４σに回帰係数を分
析することにより整粒用原料の破砕状況を、前述の如く
検出することができる。

前記第１図で示す破砕状況検出部４は、回帰演算部３て
演算された回帰係数から、各破砕機ＣＲ１，２，３，４
の破砕状況を出力する。この破砕状況は、破砕による鉱
石粒度分布の変化及びその時の破砕機に要する破砕動力
の大きさからなる。

尚、回帰係数からこの破砕状況（粒度分布、破砕動力）
を演算する時、回帰係数の検出内容が非線形であり、ま
た、粒度分布等の破砕状況を求める」二で実験等で求め
た経験的な値を使用する場合も多いため、ファジィ推論
の手法を用いることが望ましい。

今、第２図に示ず整粒プラントで原料鉱石の破砕を実行
している状態で、例えば、大きい粒度の鉱石または鉱石
の銘柄が胃なって硬い鉱石である破砕性が困難な鉱石が
整粒プロセス中に流入したとすると、破砕機における破
砕性が困難となり、規定粒度範囲を越える粒度を有する
破砕産物となるため、第６図に示すように篩分機同士の
間の回帰係数が小さくなる。また、第７図に示すように
篩分機と破砕機との間の回帰係数が大きくなる。

従って、この回帰係数の変動から、破砕機におりる原料
の破砕か困難となっている状況を検出することができる
。この場合、破砕状況検出部４での出力内容は、粒度分
布の変化が小さく、且つその時の粉砕動力が大きいこと
、である。手動またはマイクロコンピュータ６、二より
、破砕機の前記クリアランスの値を小さくするか、原料
の切り出し量を少なくするか等の制御により、原料破砕
性の変動に追従して、ごの変動を補償する方向で原料鉱
石の破砕を続行することが可能である。

破砕機で原料鉱石が良好に破砕されている場合は、第６
図に示すように回帰係数の値が大きく、且つ回帰係数の
値が大きいことを維持する。また、第７図で示すように
回帰係数の値は小さく、且つその小さい状態を維持する
。

原料銘柄が異なり、柔らかい原料や粒度が小さい原料が
破砕機に流入した場合は、第７図に示す回帰係数は小さ
くなる。この場合、破砕状況検出部４での出力内容は、
粒度分布の変化が小さく、且つその時の粉砕動力が小さ
いことである。この時、破砕後の産物の粒度は、規定粒
度範囲より小さい傾向となるため、破砕機のクリアラン
ス値を大きくするか、または原料の切出量を大きくする
ことにより規定粒度の破砕産物を得ようにすることがで
きる。

また、同−銘柄及び同一粒径の原料が流れている状態で
、篩分機同士の間の回帰係数、篩分機と破砕機との間の
回帰係数が変動ずれば、破砕機が異常であることを検出
することが可能となる。

前記実施例では、回帰係数を求めるための９荷として、
篩分機の電流値、破砕機の電力値を用いたが、これに限
定されることなく、例えば篩分機破砕機の振動値を用い
ることも可能である。

また−次回帰式を例にとったが、篩分機、破砕機の各組
み合わせに基づく重回帰を行って破砕状況を検出するこ
とも可能である。

また、鉄鋼面の整粒、破砕について説明したが、これに
限定されず、例えば、石炭の整粒等にも本発明を応用す
ることができる。

〔発明の効果］ 以」二説明したように本発明にかかる整粒プラントの原
石破砕状況検出方法によれば、篩分機と破砕機との負荷
を検出し、次いで、この検出値から破砕機とこの破砕機
に篩上原料を供給する篩分機との負荷の回帰式及び上流
に存在する篩分機と下流に存在する篩分機との負荷の回
帰式を求め、この回帰式の回帰係数の大きさから前記破
砕用原料の破砕状況を検出しているために、正確且つ再
現性良く、整粒プラントにおける破砕用原料の破砕状況
を検出することができる。

従って、本発明方法によって得られた検出結果を用いる
ことにより、整粒プロセスの製品の安定化及び高品質化
を達成することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を実行するコントロラのブロ
ンク構成図、第２図は、本発明が適用される整粒プラン
トの一実施例の整粒工程を説明するフｌ−１−シート、
第３図は破砕機の構成断面図、第４図は、整粒プラント
における破砕機と篩分機との組み合わせパターン、第５
図は、篩分される鉱石の平均粒径の変化と篩分機の負荷
（電流値）の変動との関係を示すグラフ、第６図は、篩
分機同士の間の負荷（電流検出値）の−次回帰直線のグ
ラフ、第７図は、篩分機のす１、拘（電流検出値）と破
砕機の負荷（電力検出値）との−・次回帰直線のグラフ
である。 図中１はデータ入力部、２　Ｌ、Ｉデータ格納部、３）
は回帰式演算部、４は破砕状況検出部である。 詩語出願人 川崎製鉄株式合判

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）カスケード状に重なった、破砕機と篩分機の複数
   の組み合わせにより、破砕用原料を破砕及び整粒する整
   粒プラントでの当該原料の破砕状況を検出する、整粒プ
   ラントの原料破砕状況検出方法において、前記破砕機と
   篩分機との負荷を検出する工程と、当該負荷検出値から
   、前記破砕機と該破砕機に篩上原料を供給する篩分機と
   の負荷の回帰式及び上流に存在する篩分機と下流に存在
   する篩分機との負荷の回帰式を求める工程と、当該回帰
   式の回帰係数より前記破砕用原料の破砕状況を検出する
   ことを特徴とする整粒プラントの原料破砕状況検出方法
   。