JPH039163B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、高炉の炉内装入物投入方法に係り、
特に、炉頂部に、原料を炉内に投入するための１
又は２以上のベルを備えた高炉の炉内装入物投入
方法の改良に関する。

【従来の技術】

一般に、高炉内への原料の装入・分布制御は、
原料性状、原料装入量に伴つて変動する。従つ
て、適正且つ安定した炉内ガス分布、温度分布を
維持するためには、例えば炉の中心側のガス流が
強い場合は、鉱石を炉の中心側へ装入するか、あ
るいはコークスを炉の壁側へ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
ある。従来、この制御のためにいわゆるムーバブ
ルアーマーノツチ位置やストツクラインのレベル
の調節を行うようにしている。 この調節によつてコークス、あるいは鉱石の炉
内半径方向の層厚が適性に管理されれば、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分布制
御にあつては、この限られた分布調整要素である
ムーバブルアーマーノツチの位置や、ストツクラ
インのレベルの調節のみでは、適正な装入物分布
を細かく調整することができないという点が指摘
されていた。 即ち、ベル式の高炉では、ベルより装入原料を
一度に排出するため、炉内の半径方向に均等に装
入することが困難であり、又、炉壁側だけに鉱石
を投入したい場合でも原料が全部同じ位置に投入
されるために、ガス分布の微調整ができないとい
う欠点があつたものである。 この欠点を解消する技術として、特開昭59−
9108、同59−9109、同59−41403の各公報に開示
されているものがある。この方法は、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、ベル特有の一
度に同じ位置に投入されるという欠点を解決し、
炉内の半径方向の装入物の適性分布、即ちガス分
布の適正化を図るようにしたものである。 この方法と以前の方法との違いを第３図によつ
て説明する。 第３図は大ベルの運動図を示すもので、横軸を
時間Ｔ（sec）、縦軸を大ベル開度Ｐ（mm）としてい
る。大ベルの駆動源は油圧シリンダによつてお
り、この油圧回路の電磁弁の開閉作動により大ベ
ルを開閉制御している。 以前の方法においては、この油圧回路の電磁弁
を単純に全開あるいは全閉としていたため、第３
図の実線のグラフのように大ベルは全速（最も速
い速度）で一気に大ベル全開位置P₀まで移動す
る。この位置P₀は例えば630mmであり、これに要
する時間Ｔは例えば10secに設定される。従つて、
原料は一度に同じ場所に落下するという弊害が生
じる。 一方、改良された従来制御方法によれば、第３
図の点線のグラフに示すように、大ベルをその全
開位置P₀まで開かず、その途中開度を止めてお
き、且つ開動作時間（速度）を調節して、原料を
ゆつくりと大ベル開度に応じて落下させていくも
のである。この方法での最終のベル開時間及び開
度（Ti、Pi）は、原料の種類毎、あるいはバツ
チ毎に第３図の各種点線に示すように変化させ、
最適なる炉内原料分布になるように設定される。
この場合、各々の最終のベル開時間及び開度は、
ほぼ反比例の関係となるように設定される。これ
は、ベル開時間が短い場合は、それだけ十分に原
料が落下するための開度を確保する必要があり、
逆に、ベル開度が小さい場合は、その小さい開度
の範囲内で原料を全量大ベルから排出させるため
に十分な開時間を確保する必要があるためであ
る。 この改良された従来制御方法において大ベルの
動作速度を調整する場合は、前述の油圧回路の電
磁弁の開度を絞ること、即ち電磁弁の開度位置を
調整することにより、油圧シリンダへの油量を調
整することによつて行うようにしている。 本制御方法の定性的傾向として、 ベル開度を小さくあるいはベル開速度を遅く
すると、炉芯側に原料が多く堆積する。 ベル開度を大きくあるいはベル開速度を速く
すると、炉壁側に原料が多く堆積する。 が挙げられる。そのため、現状における有効なる
高炉内ガス分布の調整方式として注目されてきて
いる。

【発明が解決しようとする問題点】

しかしながら、この制御方法を実際に適用する
場合において、制御上、以下のような問題点が指
摘される。 Ａ 指定の開速度を得るために、それに対応した
油圧電磁弁の開度に設定したとしても（例えば
第３図におけるPi／Ti）油圧回路中のオイル
の温度、粘度、濁度等の変化、あるいは大ベル
上の原料の性状（粒度、重量、種類、配合比）
の変化、及び原料のベル上からの排出に伴う重
量変化等により、実際の大ベル速度が常には一
定でなく、第３図の２点鎖線のように、指定の
（Ti、Pi）点でなく、速く動作して（Ti′、Pi）
となつたり、あるいは遅く作動して（Ti、Pi′）
となつたりして微妙にふらつく現象が生じ、厳
密なる炉内装入・分布制御を行うことができな
い。 Ｂ 上記の開時間、開度（Ti、Pi）は頻繁に設
定変更が行われ、且つ、動作時間が短い
（MAX40sec）ため、瞬時のうちに制御しなけ
ればならないという悪条件下にある。このた
め、比較的規模の大きな計算機を必要とし、コ
ストの増大につながる。

【発明の目的】

本発明は、以上の問題点を解消するためになさ
れたものであつて、油圧回路中のオイルの温度、
粘度、濁度等の変化、あるいは、大ベル上の原料
の性状の変化、あるいは原料のベル上からの排出
に伴う重量の変化等の如何にかかわらず、ベルを
意図した時間で意図した開度に制御することがで
き、その結果、装入物の炉内半径方向の分布を自
由に且つ正確に調整することができ、且つ、その
調整に当つて大掛りな計算を必要とせず、頻繁な
る設定変更、あるいは短時間制御に十分対応する
ことのできる高炉の装入物投入制御方法を提供す
ることを目的とする。

【問題点を解決するための手段】

本発明は、高炉の炉頂部に備えたベルのうち、
最下段に位置するベルの開速度を調整しながら炉
内に装入物を投入するようにした高炉の炉内装入
物投入方法において、前回までの設定開速度と実
際の開速度とから開速度偏差を求める手順と、こ
の開速度偏差に基づいて補正開速度を演算する手
順と、この補正開速度分だけ設定開速度を補正し
た上で、これを次回の設定開速度とする手順とを
含むことにより、上記目的を達成したものであ
る。

【作用】

前述したように、オイルの性状変化、大ベル上
の原料の性状変化、あるいは原料のベル上からの
排出に伴う重量変化等、大ベルの開速度を作用す
る不確定要素は多数存在しており、且つ相互に干
渉しあつている。これらを個々に定量的に把握す
るのは極めて難しく、その有効な手段がないとい
うのが実情である。仮に、個々の要素を定量的に
把握できたとしても、それらを全て制御に反映さ
せるのは極めて複雑なプログラムを必要とし、頻
繁に設定変更が行われ、且つ、動作時間が短いと
いう悪条件下にあつてはその実現は不可能に近
い。 そこで、本発明においては、これらの要素が短
い時間区間にあつては比較的一定である（例えば
今回の装入時におけるオイル温度は前回の装入時
におけるオイル温度とあまり変らない）ことに着
目し、過去の速度偏差実績より、これらの変化の
要素を把握し、これを最新のベル操作に順次反映
させて制御させるようにしたため、これらの変化
要素の如何にかかわらず、精度の高い開制御を行
うことができ、その結果意図した分布の装入物投
入を行うことができる。

【実施例】

以下図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説
明する。 第２図は、本発明に係る炉内装入物投入方法が
適用された高炉の、炉頂部付近の断面を模式的に
示したものである。 まずこの装置の説明をすると、小ベル１の下位
に位置する大ベル２は、ベルロツド３、セグメン
ト４を介して、カウンタウエイト５によつてバラ
ンス調整されており、油圧シリンダ６によつて駆
動される。この油圧シリンダ６は、油圧ユニツト
７から電磁弁８を介した圧力油によつて上下に進
退動駆動され、これが大ベル２の開閉運動に連繋
される。 一方、原料は旋回シユート９によつて小ベル１
上に一時堆積され、次に小ベル１、大ベル２の２
つのベルにより均排圧調整されながら、大ベル２
上に堆積される。その後、大ベル２の開動作によ
りムーバブルアーマ１０もしくはアーマプレート
１０Ａに衝突し、半径方向の落下位置を調整され
て原料のストツクラインＡ上へ積層される工程を
辿る。 さて、以前の原料の装入方法においては、大ベ
ル２は、電磁弁８の切替え制御により全速で全開
位置まで開き、又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。この実施例では、指定
の開時間TSi、開度PSiに基づく開速度VSiに従
つて大ベル２を駆動するものであるため、原料の
ストツクラインＡ上の炉内半径方向での落下位置
及び量の微調整が可能である。 具体的にはこの開速度制御は、大ベル開動作時
に戻り側配管となる油系路１５にサーボモータ１
６で開度調整されるフローコントロール弁１１を
設け、この油系路１５のオイルの流量を制御する
ことによつて行うようにしている。 この実施例においては、又、上記のフローコン
トロール弁１１に対して適正な開度指令を与える
ため、大ベル２の開速度補正制御のための演算記
憶機能を有する炉項シーケンス制御装置１２が設
置されている。この炉項シーケンス装置１２に
は、大ベル２の開動作時の逐一の動きを捕えるた
めに、セグメント４の回転軸１７上に設けられた
パルス発信器１３の出力信号、及び、希望する大
ベル２の開時間TSi及び開度PSiを設定するため
の大ベル開時間・開度設定入力盤１４からの出力
信号を取込む構成とされている。 次に、この実施例装置の大ベル２の開速度補正
制御の演算記憶機能の動作内容を詳細に説明す
る。 まず、大ベル開時間・開度設定入力盤１４よ
り、第３図に示されるように任意のバツチ数分の
大ベル開時間及び開度（TSi、PSi）を任意に設
定入力する。その値（TSi、PSi）は、全て炉頂
シーケンス制御装置１２に取込まれて記憶格納さ
れる。この記憶された値（TSi、PSi）は、炉頂
シーケンスのバツチ進行に合せて順次引き出され
て大ベル速度設定値VSi＝PSi／TSiに演算・変
換される。 一方、これとは別に、炉頂シーケンス制御装置
１２では、炉頂シーケンスのバツチ進行に合せて
下記(1)式の演算によつて補正開速度△Viを求め、
これが逐一実行されていく。 △Vi＝Ｋ△V_i-1＋（１−ｋ）△_i-2 ……(1) ここで、△V_i-1は、前回（ｉ−１）の大ベル速
度設定値VS_i-1とそれに基づく制御の実際の結果
値V_i-1との差分値である。なお、この実際の結果
値V_i-1は、パルス発信器１３のパルスカウント値
に基づく実際の最終の大ベル開度P_i-1とその位置
に達したタイマカウント値T_i-1との結果（P_i-1／
T_i-1）によつて求められる。 △_i-2は、前回（ｉ−２）までの大ベル速度設
定値VS_i-2とそれに基づく制御の実際の結果値
V_i-2との差分値との移動平均値の演算結果であ
る。 ｋは、上記の前回実績差分値△V_i-1及び前前回
までの実績移動平均差分値△_i-2のどちらかの重
みバランスを調整する定数である。この実施例で
は、前回実績△V_i-1をできるだけ次回の制御に優
先的に反映させるために、ｋを１に近い値に設定
するようにしている。なお、ｋ＝１のときは前回
実績だけによる補正となる。 次に、以上に基づく演算結果△Viを用いて、
前述の大ベル速度設定値VSiを補正する。即ち、
〔VSi＋△Vi〕の値を今回(i)の制御設定値として
フローコントロール弁１１に与える。フローコン
トロール弁１１では、制御設定値に比例した位置
制御として、サーボモータ１６にて電磁弁８への
油系路１５の開度調整がなされる。 大ベル２は、制御設定値〔VSi＋△Vi〕に従つ
て動作し、最終的には設定開位置PSiに、パルス
発信器１３のパルス信号との突き合わせ演算によ
り、制限を受けて停止する。ここで、停止を設定
開時間TSiにて制限しないのは、異常に動作速度
が速くて設定開位置PSiまでに達しないうちに停
止して、十分に原料が排出されなくなることを避
けるためである。 この実施例では、以上の導入方法により、時系
列的な微妙なプロセス変化を補正しながら最適な
制御を実行していくものである。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、時系列的
な変化の度合の高いプロセスの変化、即ち、オイ
ルの温度、粘度、濁度等の性状変化、大ベル上の
原料の粒度、重量、種類、配合比等の性状変化、
あるいは原料のベル上からの排出に伴う重量変化
等の如何にかかわらず、精度の高い大ベルの開度
及び開速度制御を行うことができるようになり、
その結果、装入物を炉内半径方向に意図した分布
状態で投入することができるようになるという優
れた効果が得られる。 又、制御が比較的単純なものであるため、簡易
な計算機によつて実行が可能であり、頻繁なる設
定変更、あるいは短時間の制御にも十分対応する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る高炉の炉内装入物投入
方法の要旨を示す流れ図、第２図は、本発明の実
施例が適用された高炉における炉頂部付近のスケ
ルトン図、第３図は、大ベルの開時間及び開度の
関係を示す線図である。 １……小ベル、２……大ベル、６……油圧シリ
ンダ、７……油圧ユニツト、８……電磁弁、１０
……ムーバブルアーマ、１１……フローコントロ
ール弁、１２……炉頂シーケンス制御装置、１３
……パルス発信器、１４……大ベル開時間・開度
設定入力盤。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高炉の炉頂部に備えたベルのうち、最下段に
   位置するベルの開速度を調整しながら炉内に装入
   物を投入するようにした高炉の炉内装入物投入方
   法において、 前回までの設定開速度と実際の開速度とから開
   速度偏差を求める手順と、 この開速度偏差に基づいて補正開速度を演算す
   る手順と、 この補正開速度分だけ設定開速度を補正した上
   で、これを次回の設定開速度とする手順と、 を含むことを特徴とする高炉の炉内装入物投入方
   法。