JPH08127823A

JPH08127823A - 焼結鉱の焼成制御方法

Info

Publication number: JPH08127823A
Application number: JP26566994A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Murata; 明宏村田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-10-28
Filing date: 1994-10-28
Publication date: 1996-05-21

Abstract

(57)【要約】【目的】目標温度分布に対する実温度分布の追従性を
制御系の安定性を損なうことなく大幅に改善し、焼成過
程中の外乱及び目標温度分布の変更の双方に対し、目標
温度分布への実温度分布の速やかな整定を実現して、焼
結鉱の品質の安定向上に寄与する。【構成】制御目標として与えられる目標温度分布Ｔ^*
（ｚ）に対し、プラント伝達関数Ｇ（ｚ）を有する焼結
機１の取り出し側の実温度分布Ｔ（ｚ）を一致させるべ
く給鉱量調節手段の制御量Ｑ（ｚ）を決定する焼成制御
部10を、有限整定要素15を含めて構成する。目標温度分
布Ｔ^*（ｚ）が変更された場合、これに有限整定要素15
の有限整定ゲインＨ（ｚ）を乗じ、目標温度分布Ｔ
^*（ｚ）と実温度分布Ｔ（ｚ）とに基づいて定まる値を
加えて制御量Ｑ（ｚ）を定める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ドワイトロイド式の焼
結機の操業に際し、製品として均質化された焼結鉱を得
るべく焼成過程を制御する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】製鉄所においては、高炉装入原料の予備
処理段階において発生する篩下粉、高炉ガス中に回収さ
れる粉塵、原料鉱として供給される粉鉱石等の紛体を塊
成化処理し、人工原料として再生することを目的として
焼結法が広く行われており、特に、ドワイトロイド式の
焼結機による焼結法は、量産が可能であり、品質的にも
優れた焼結鉱を得られる方法として広く実施されてい
る。

【０００３】ドワイトロイド式の焼結機は、公知の如
く、エンドレスに連結された複数のパレットを所定の搬
送経路に沿って移動自在に配し、該パレット上に搬送経
路の一側において原料を供給し、パレットの移動により
搬送する一方、この搬送経路の中途に構成された点火炉
内にて前記原料中に混在するコークスに点火して、パレ
ット下側への連続的な通気により燃焼状態を継続して搬
送中の原料を焼成し、搬送経路の他側において焼結鉱と
して取り出す構成となっており、取り出された焼結鉱
は、冷却、破砕、篩分けの過程を経て適正な粒径に揃え
られ、高炉装入原料として利用される。

【０００４】さて、以上の如き焼結機の操業において、
取り出し側での焼結鉱の焼成程度がパレットの幅方向に
異なる現象、所謂、焼きむらが生じた場合、焼成不良に
伴う返鉱発生率の増加により歩留りの低下を招く問題が
あるため、パレットの幅方向に略均等な焼成状態を得る
ことが重要な課題となっている。

【０００５】この課題を解決するため、ドワイトロイド
式の焼結機の操業に際しては、従来から、パレットの幅
方向の焼成状態の均等化を図るための焼成制御が行われ
ている。この焼成制御は、前記焼結鉱のパレット幅方向
の温度分布を取り出し側にて測定する一方、原料供給用
ホッパの給鉱口にパレットの幅方向の複数か所での原料
供給量を各別に調整可能に分割ゲート（給鉱量調節手
段）を設け、測定された温度分布と所定の目標温度分布
との偏差をパレットの幅方向各位置にて解消すべく、対
応する分割ゲートの開度を各別に制御して、前記パレッ
ト上への供給原料の嵩高さを幅方向の複数か所にて各別
に調節する手順により実施される。

【０００６】このような焼成制御の実施においては、外
部から与えられる目標温度分布と逐次測定される実際の
温度分布との偏差に基づいて制御対象となる分割ゲート
の開度調節のための制御量を決定する必要がある。

【０００７】前述した如く焼結機においては、分割ゲー
トの開度調節が行われる時点と、この結果として前記温
度分布の測定結果に変化が現れる時点との間にパレット
上での搬送に要する時間遅れが存在することから、前記
制御量を、制御結果として現れる実測温度の分布と目標
温度分布との偏差の積分値に所定のゲインを乗じて決定
するのが合理的であり、前記ゲインを適正に設定した積
分制御、又はこの積分制御に比例制御を組み合わせたＰ
Ｉ制御の実施により、種々の外乱に伴う焼成状態の変動
を可及的に抑制し、パレットの幅方向に均等な焼成状態
を安定して得ることが可能となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが以上の如き焼
成制御方法においては、制御目標となる目標温度分布が
変更された場合、この変更後に供給された原料がパレッ
トにより搬送されて、取り出し側の温度分布に変化が生
じるまでの間に何らの制御動作も行われない上、積分制
御の特徴により、その後の制御動作も緩やかに生じるこ
とから、取り出し側のパレット上での実際の温度分布
（実温度分布）が目標温度分布に一致するまでに多大の
時間を要し、この間に焼成される焼結鉱の品質保証が行
えないという問題がある。

【０００９】一方、分割ゲートの制御量（開度調節量）
を決定する制御部において、取り出し側にて測定された
温度分布と目標温度分布との間の偏差の積分値、及び測
定された温度分布夫々乗じるゲインを大きくした場合、
制御動作開始後の実温度分布の変化が急峻に生じるよう
になる反面、実温度分布が目標温度分布に達した後、こ
の近傍にて上下に変動して目標温度に整定するまでに多
大の時間を要する上、整定に至ることなく発散する虞れ
があり、焼成過程での外乱に起因する実温度分布の変動
に対しても同様の現象が生じ、制御系の安定性が損なわ
れるという不都合がある。

【００１０】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、目標温度分布に対する実温度分布の追従性を制
御系の安定性を損なうことなく大幅に改善でき、焼成過
程中の外乱及び目標温度分布の変更の双方の場合に対
し、目標温度分布と実温度分布との速やかな一致を実現
し、焼結鉱の品質の安定向上に寄与できる焼結鉱の焼成
制御方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る焼結鉱の焼
成制御方法は、所定の搬送経路に沿って連設された複数
のパレット上に、前記搬送経路の一側にて原料を供給
し、他側に向けて搬送しつつ焼成して焼結鉱として取り
出すドワイトロイド式の焼結機の操業に際し、前記焼結
鉱のパレット幅方向の温度分布を取り出し側にて測定
し、この測定結果と所定の目標温度分布との偏差に基づ
いて供給側に配した給鉱量調節手段を制御して、前記パ
レット上での原料の嵩高さを幅方向の複数か所にて各別
に調節する焼結鉱の焼成制御方法において、該有限整定
要素のゲインを前記制御のための制御部を、前記目標温
度分布の変更に対する有限回の制御ステップにより前記
温度分布を整定させるための有限整定要素を含めて構成
し、前記制御部及び制御対象となる前記焼結機の構成要
素に基づいて予め定めておき、該ゲインを目標温度分布
の変更量に乗じて得られる補正値を前記偏差を解消すべ
く決定された値に加算して、前記給鉱量調節手段の制御
量を決定することを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明においては、目標温度分布の変更時に制
御部に含ませた有限整定要素が動作し、目標温度分布の
変更量に所定のゲインを乗じた出力を離散的に発生し、
制御部は、取り出し側での実温度分布と目標温度分布と
の偏差に基づいて決定される値（例えば前記偏差のＰＩ
演算値）に有限整定要素の出力を加算してパレットの幅
方向に並設された給鉱量調節手段の制御量を決定する。
有限整定要素のゲインは、制御対象となる焼結機の構成
要素に基づいて定めてあり、目標温度分布の変更後にお
ける取り出し側の実温度分布は、有限整定要素の複数回
の制御ステップにより、同側での温度分布の測定結果に
変化が生じる時点では、変更後の目標温度分布の近傍に
略整定しており、この後に行われる前記偏差に基づく制
御動作により、目標温度分布への整定が速やかにしかも
安定して生じる。

【００１３】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て詳述する。図１は、ドワイトロイド式の焼結機におけ
る本発明に係る焼結鉱の焼成制御方法（以下本発明方法
という）の実施状態を示す模式的側面図である。

【００１４】ドワイトロイド式の焼結機１は、図示の如
く、所定の経路に沿って周回駆動されるストランド３上
にエンドレスに連結された複数のパレット２，２…を備
え、これらの上部に供給される原料をストランド３の周
回に伴う移動により一方向に搬送する構成となすと共
に、前記パレット２，２…の上側に、搬送方向の上流側
に位置して原料供給用の給鉱ホッパ４を、これのやや下
流側に点火炉５を夫々配し、また、搬送方向の下流端に
至るまでの間のパレット２，２…の下側に臨ませて吸気
用の風箱６，６…を並設し、これらを主吸気管７及び集
塵機８を介して吸気ファン９に接続した構成となってい
る。

【００１５】以上の如き焼結機による焼成は、給鉱ホッ
パ４の内部に収納された原料をパレット２，２…上に供
給し、ストランド３の周回駆動に伴うパレット２，２…
の移動により他側に搬送する間に行われる。パレット
２，２…上に供給された原料Ｍは、適宜の嵩高さを有し
て堆積した状態で搬送され、この搬送の間、点火炉５内
での上側からの点火により原料Ｍ中に混在するコークス
が燃焼し、この燃焼が、吸気ファン９の動作に伴い風箱
６，６…を介して下向きに生じる吸気により前記搬送に
伴って進行して、前記原料Ｍは、下層に至るまで焼成さ
れた焼結鉱となってパレット２，２…の下流端に取り出
される。

【００１６】本発明方法は、このような焼成過程におい
て取り出し側のパレット２の幅方向に均等な焼成状態を
得るべく実施されるものであり、基本的には、焼結鉱の
取り出しが行われる搬送方向下流端でのパレット２，２
…の幅方向の温度分布を測定し、この測定結果と予め設
定された目標温度分布との偏差を解消すべく給鉱ホッパ
４における原料の供給量を制御して、パレット２，２…
上における原料Ｍの嵩高さを増減する手順により行われ
る。

【００１７】取り出し側におけるパレット２の幅方向の
温度分布は、下流端近傍の風箱６内部に複数の測温器2
0，20…（１つのみ図示）を幅方向に所定間隔にて並設
し、パレット２上の焼結鉱との熱交換により昇温した吸
気の温度を媒介として測定されている。一方給鉱ホッパ
４は、測温器20，20…の各測定位置に対応するように幅
方向に並設された複数の分割ゲート40，40…（１つのみ
図示）を備えており、これらは、夫々に対応する開閉シ
リンダ41，41…（１つのみ図示）の動作により各別に開
閉され、幅方向の原料供給量の増減が各別に行えるよう
になしてある。

【００１８】図中10は、プロセスコンピュータを用いて
なり、本発明方法に従う制御動作をなす焼成制御部であ
る。該焼成制御部10の入力側には、前記測温器20，20…
により測定される取り出し側でのパレット２の幅方向の
温度分布（実温度分布）と、制御目標となる目標温度分
布とが与えられている。焼成制御部10の出力は、分割ゲ
ート40，40…を開閉するための開閉シリンダ41，41…に
夫々与えられており、焼成制御部10は、実温度分布と目
標温度分布との偏差に基づいて制御対象となる分割ゲー
ト40，40…の開度変更量（制御量）を求め、この制御量
に従って各別の開閉シリンダ41，41…を動作させ、分割
ゲート40，40…の開度を増減する動作をなす。

【００１９】図２に焼成制御部10の内部構成と共に示す
制御系全体のブロック線図を示す。本図において制御対
象となる焼結機１は、プラント伝達関数Ｇ（ｚ）を有す
るプロセス要素として表されている。

【００２０】いま、制御時点ｔにおける各分割ゲート4
0，40…の開度を要素とする開度ベクトルをｕ（ｔ）と
し、前記測温器20，20…による測温結果を要素とする温
度分布ベクトルをｙ（ｔ）とすると、次なる制御時点
（ｔ＋１）における温度分布ベクトルｙ（ｔ＋１）は、
前回の制御時点における開度ベクトルｕ（ｔ）と温度分
布ベクトルｙ（ｔ）とを変数とする次式の線形モデルに
より表される。

【００２１】ｙ（ｔ＋１＋Ｔ）＝Ａ・ｙ（ｔ）＋Ｂ・ｕ（ｔ） …（１）式中のＡはシステムパラメータ行列、Ｂは入力パラメー
タ行列であり、これらは、実操業時における前記各値の
実測データに基づき決定される。また温度分布ベクトル
ｙ（ｔ）は、各分割ゲート40，40…を経て供給された原
料Ｍが取り出し側に達するまでの搬送遅れ時間Ｔを考慮
したものとなっている。

【００２２】このとき前記プラント伝達関数Ｇ（ｚ）
は、（１）式のｚ変換の結果から次式により表される。Ｇ（ｚ）＝（ｚＩ−Ａ）^-1Ｂ …（２）但しＩは、開度ベクトルｕ（ｔ）及び温度分布ベクトル
ｙ（ｔ）と同次数、具体的には、温度分布の測定のため
の測温器20，20…の並設数、給鉱ホッパ４における分割
ゲート40，40…の並設数と同次数の単位行列である。

【００２３】焼成制御部10は、以上の如きプラント伝達
関数Ｇ（ｚ）を有する焼結機１を制御対象とするもので
あり、一対の加算器11，12、積分要素13及び比例要素14
を備えると共に、本発明の特徴たる有限整定要素15を備
えてなる。

【００２４】焼成制御部10の入力は、前述の如く、制御
目標となる目標温度分布Ｔ^*（ｚ）と、測温器20，20…
により測定される実温度分布Ｔ（ｚ）とであり、前記加
算器11は、これら両者の偏差Ｅ（ｚ）を求めてこの結果
を積分要素13に出力する。積分要素13は、積分ゲインＧ
_I（ｚ）を有しており、前記偏差Ｅ（ｚ）の積分値、即
ち、現状における実温度分布と目標温度分布との偏差の
積分演算を行う。この演算結果は他方の加算器12に与え
られている。

【００２５】また、比例ゲインＧ_P（ｚ）を有する比例
要素14には、測温器20，20…により測定される実温度分
布Ｔ（ｚ）が与えられており、比例要素14は、この実温
度分布Ｔ（ｚ）に前記比例ゲインＧ_P（ｚ）を乗じる比
例演算を行う。この演算結果は加算器12に与えられ、積
分要素13の演算結果から減じられる。

【００２６】有限整定要素15は、有限回の制御ステップ
により実温度分布Ｔ（ｚ）を目標温度分布Ｔ^*（ｚ）に
整定させるべく制御対象となる焼結機１の構成要素に基
づいて予め定めた有限整定ゲインＨ（ｚ）を有し、制御
目標となる目標温度分布Ｔ^*（ｚ）が与えられており、
この目標温度分布Ｔ^*（ｚ）に前記Ｈ（ｚ）を乗じる演
算を行う。この演算結果は加算器12に与えられ、該加算
器12の出力、即ち、積分要素13と比例要素14とによるＰ
Ｉ演算値に加え合わされ、この加算値が制御量Ｑ（ｚ）
として焼結機１に、より具体的には、各分割ゲート40，
40…の開閉シリンダ41，41…に与えられる。

【００２７】以上の如く構成された制御系全体の挙動、
即ち、制御目標となる目標温度分布Ｔ^*（ｚ）を入力と
し制御の結果として現出する実温度分布Ｔ（ｚ）を出力
とする挙動は、焼成制御部10における比例ゲインＧ
_P（ｚ）、積分ゲインＧ_I（ｚ）及び有限整定ゲイン
Ｈ、並びに、焼結機１のプラント伝達関数Ｇ（ｚ）を用
いて次式により表される。

【００２８】

【数１】

【００２９】実温度分布Ｔ（ｚ）が目標温度分布Ｔ
^*（ｚ）との間に偏差Ｅ（ｚ）を有している場合、前記
（３）式は、この偏差Ｅ（ｚ）を用いて実温度分布Ｔ
（ｚ）を消去した次式に変形される。

【００３０】

【数２】

【００３１】従って、有限整定要素15の有限整定ゲイン
Ｈ（ｚ）は、前記（４）式の変形により得られる次式に
より表され、制御系全体、即ち、焼成制御部10及び制御
対象となる焼結機１の構成要素に基づいて予め定めるこ
とができる。

【００３２】

【数３】

【００３３】有限整定要素15の動作は、入力として与え
られる目標温度分布Ｔ^*（ｚ）が変更された場合にのみ
生じる。目標温度分布Ｔ^*（ｚ）は、給鉱ホッパ４から
供給される原料の性状（組成、配合比、粒度等）に応じ
て設定され、この設定が一定に維持される定常的な操業
状態において加算器12から出力される制御量Ｑ（ｚ）
は、積分要素13の出力、即ち、目標温度分布Ｔ^*（ｚ）
と実温度分布Ｔ（ｚ）との偏差の積分演算値を、比例要
素14の出力、即ち、実温度分布Ｔ（ｚ）の比例演算値に
より減量補正するＰＩ演算により決定され、焼成中の種
々の外乱に伴う焼成状態の変動を有効に抑制でき、パレ
ット２，２…の幅方向に均等な焼成状態が安定して実現
される。

【００３４】これに対し、目標温度分布Ｔ^*（ｚ）の変
更がなされた場合、有限整定要素15が動作し、目標温度
分布Ｔ^*（ｚ）の変更量を有限回の制御ステップにより
整定させ得る出力が発せられ、この出力が加算器12にお
いて前述した如く得られるＰＩ演算値に加算されて前記
制御量Ｑ（ｚ）が決定されることになり、この制御量Ｑ
（ｚ）に従う開閉シリンダ41，41…の動作により、給鉱
量調節手段たる分割ゲート40，40…の開度が変更され
る。

【００３５】従って、焼結鉱の取り出し側において得ら
れる実温度分布Ｔ（ｚ）は、目標温度分布Ｔ^*（ｚ）の
変更に応じたＰＩ制御の開始前に変更後のＴ^*（ｚ）に
略整定した状態となり、この後のＰＩ制御は、外乱に伴
う実温度分布Ｔ（ｚ）の小幅な変動に対すると同様に行
われ、目標温度分布Ｔ^*（ｚ）の変更に対しても、パレ
ット２，２…の幅方向に均等な焼成状態が速やかに安定
して実現される。

【００３６】なお本実施例においては、定常操業時にお
ける制御量Ｑ（ｚ）がＰＩ演算により定められる場合に
ついて述べたが、単純な比例演算、ＰＩＤ演算により制
御量Ｑ（ｚ）を定める場合においても本発明方法の適用
は可能である。

【００３７】図３及び図４は、ドワイトロイド式の焼結
機１の実操業において、目標温度分布の変更後における
実温度分布の変化の様子を調べた結果を示すグラフであ
り、図３は、本発明方法を採用した場合の結果を、図４
は、従来の焼成制御方法を採用した場合、具体的には、
図２に示す焼成制御部10内に有限整定要素15を有しない
場合の結果を夫々示している。これらの図において、Ａ
はパレット２の幅方向適宜位置（例えば中央）での目標
温度を、Ｂは同位置にて得られる実温度を、Ｃは対応す
る分割ゲートの開度を夫々表している。

【００３８】両図の比較により明らかな如く、目標温度
Ａのステップ状の変更に対し、本発明方法を採用した図
３においては、有限整定要素15の動作により、対応する
分割ゲートの開度Ｃが速やかに規則的な変化を始め、実
温度Ｂは、略 1.5時間後に目標温度Ａに整定するのに対
し、従来法を採用した図４においては、対応する分割ゲ
ートの開度Ｃは、目標温度Ａの変更による実温度Ｂとの
偏差の発生に伴って緩やかに変化を開始し、目標温度Ａ
への実温度Ｂの整定までに４時間前後の時間を要してい
る。このように本発明方法においては、目標温度の変更
時における実温度の追従性が大幅に向上することがわか
る。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明方法において
は、制御部に含まれる有限整定要素が目標温度分布の変
更に伴って動作し、この変更量に所定のゲインを乗じた
出力を発し、制御対象となる給鉱量調節手段の制御量
が、目標温度分布と実温度分布との比較により得られる
値に前記有限整定要素の出力を加えて決定されるから、
目標温度分布の変更後における取り出し側の実温度分布
が、有限整定要素の複数回の制御ステップにより速やか
に整定し、この後の制御は、焼成過程中に外乱に起因す
る温度変化に対すると同様に行われるようになり、目標
温度分布の変更に対する実温度分布の追従性を制御系の
安定性を損なうことなく大幅に改善でき、焼成過程中の
外乱及び目標温度分布の変更の双方の場合に対し、目標
温度分布と実温度分布との一致が、速やかに、しかも安
定して実現されて、焼成状態の適正化による焼結鉱の品
質の安定向上に寄与できる等、本発明は優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ドワイトロイド式の焼結機における本発明方法
の実施状態を示す模式的側面図である。

【図２】本発明方法に従う焼成制御部の内部構成と共に
示す制御系全体のブロック線図である。

【図３】本発明方法を採用した焼結機の実操業において
目標温度分布の変更後における実温度分布の変化の様子
を調べたグラフである。

【図４】従来の制御方法を採用した焼結機の実操業にお
いて目標温度分布の変更後における実温度分布の変化の
様子を調べたグラフである。

【符号の説明】

１焼結機２パレット４給鉱ホッパ６風箱 10 焼成制御部 11 加算器 12 加算器 13 積分要素 14 比例要素 15 有限整定要素

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の搬送経路に沿って連設された複数
のパレット上に、前記搬送経路の一側にて原料を供給
し、他側に向けて搬送しつつ焼成して焼結鉱として取り
出すドワイトロイド式の焼結機の操業に際し、前記焼結
鉱のパレット幅方向の温度分布を取り出し側にて測定
し、この測定結果と所定の目標温度分布との偏差に基づ
いて供給側に配した給鉱量調節手段を制御して、前記パ
レット上での原料の嵩高さを幅方向の複数か所にて各別
に調節する焼結鉱の焼成制御方法において、前記制御の
ための制御部を、前記目標温度分布の変更に対する有限
回の制御ステップにより前記温度分布を整定させるため
の有限整定要素を含めて構成し、該有限整定要素のゲイ
ンを、前記制御部及び制御対象となる前記焼結機の構成
要素に基づいて予め定めておき、該ゲインを目標温度分
布の変更量に乗じて得られる補正値を前記偏差を解消す
べく決定された値に加算して、前記給鉱量調節手段の制
御量を決定することを特徴とする焼結鉱の焼成制御方
法。