JPS6021309A - 高炉の炉内装入物降下速度の測定方法 - 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】 技術分野 高炉の操業ないしはその解析に関し、高炉の炉内装入物
降下速度の測定方法の開発成果についてこの明細書に述
べる技術内容は、主として装入物の炉内分布の制御に関
連して高炉操業の安定化を目指し、その技術分野の一翼
を担うものである。

問　題　点 高炉を安定に操業するために、その原料装入物の炉内分
布の制御が行なわれ、例えばベル式高炉にあっては主に
ムーバブル・アーマを用い、またベルレス式高炉におい
ては旋回シュートを用いてく何れも装入物の層厚が調整
される。

この場合において装入バッチ毎に、装入物の層厚を知る
ことが必要である。

との層厚を知る方法の一つとして装入物の表面の形状と
下面の形状とによる推定方法があるが、ここに装入物の
下面の形状を推定するためには、装入物の降下の動向を
まず把握しなければならない。

高炉での装入物の降下状態は、一般にサウンジングによ
って遂次に実測、検知されるを例とするが、原料が装入
されている間は、通常サウンジングは速醸せざるを得な
いため実測から除外されるのはやむを得ない。

このサウンジングつまり装入物測定装置は、高炉原料装
入の全体スケジュールの起点を与え、しかも通常数百回
７日におよぶ作動が繰り返し行われることから、とくに
重要である。

ところで検尺ウェイト式のサウンジングは第１図に示す
ように高炉１の炉頂内壁近傍において炉内装入物２の降
下状況を検知すべ（、炉壁内の同一円周上に複数個（例
えば４個）くさり８で吊った検尺ウェイト委を、炉内装
入物２の上面に乗せて連続的にその荷下りに追従させる
ようにしている。

一方、鉱石、コークスなどの装入原料２′は、炉頂装入
装置を介して例えば大ベル５上に堆積して、炉内への装
入指令があるまで待機しているので炉内装入物２のレベ
ルが基準位置以下になったとき、装入指令が出されると
大ベル５を開いて装入原料２１が炉内に装入され、装入
が終了したら大ベル５を閉じ、引続く原料の供給によっ
てその大ベル５上の堆積下に次の装入指令を待機する。

つまりバッチ装入操作の繰り返しによって炉頂での原料
装入が遂次に行なわれるわけであって、この点ベルレス
高炉でもほぼ同様にされている。

ところが上記の装入の開始に先立って検尺ウェイト仝を
巻上げ、それが装入原料２／の投入流に埋め込まれるの
を防ぐようにシーリングパイプ６内に上昇待避させる必
要があり、ここにサウンジングの作動は中断する。７は
くさり３につないだワイヤロープまた８はその巻取りド
ラムである。

この巻取りドラム８は、同軸上の中間ドラム９にカウン
タバランス１０を作用させた操作ロープ１１の一端を巻
付け、その他端を取付けた巻取りドラム１２を、モータ
１３により減速（幾１４を介し、回転させることによっ
て、検尺ウェイト４の昇降を司る。なお１５はブレーキ
、また１６は巻取りドラム８に付したセルシン発信器で
ある。

上記のようにして炉内に装入原料２′が装入されたあと
、モーター１Ｂの逆転により検尺ウェイト４は巻下ろさ
れて炉内装入物２上に軟着してその自重の一部が支持さ
れ、残余の重量でカウンタウェイト１０がつり合う所定
位置をブレーキ１４にて保持すると、検尺ウェイト４の
炉内装入物２の荷下りに追従する下降に従いワイヤロー
プ７が巻取りドラム８から巻解されて、そのＵ転により
セルシン発信器１６にて炉内装入物２の荷下りが遂次に
遠隔指示され得るわけである。

上記したカウンタウェイト１００所定位置をストックラ
イン基準１７（第１図の仮想線）と合致させると、この
ストックラインから荷下りをした炉内装入物２０表面ま
での距離が深度として把握され得るのは明らかであり、
このようにして次回の装入原料２／が炉中で占めるべき
装入物下面形状が、はぼ推定され得る。

とは云えこの場合においては、 （１）原料装入準備のための検尺ウェイト４の巻き上げ
から装入後の巻き下ろしまでの間（約１分）にわたる炉
内装入物２の荷下り状況を実測できない。

（２）　巻き下げ直後には検尺ウェイト４が不安定とな
り勝ちで真の装入物の降下状況を反映し難い。

ところに、なお未解決の問題点が残されていたわけであ
る。

発明の目的 そこで検尺ウェイト４０巻き上げ中はもちろん、その巻
き下げ直後をも含めて、現実に生起している炉内装入物
の降下の動向を、忠実かつ適切に杷拙することができる
、新規な方法を与えることが、この発明の目的である。

発明の措成 上記の目的は、次の事項を骨子とする手順にて簡便的確
に成就される。

高炉内装入物のザウンジングによる測定深度と時間の関
係を装入バッチ毎に、８次以上の関数関係をもって高炉
への原料装入時の埋め込み量をパラメータとし、かつ各
回装入時における深度と時間め関係曲線の傾きを同等と
仮定する条件に従い、・−回の装入バッチごとに時間に
対する深度の近似曲線をめてこの近似曲線によりサウン
ジング中断中における炉内装入物の降下状況の推定を行
い、サウンジングによる深度測定に補足することからな
る高炉の炉内装入物降下速度の測定方法。

さて第２図および第３図は、この発明に従い、サウンジ
ングによって測定した炉内装入物２の上記したストック
ライン基準からの深度セ、操業時間経過に対応させて定
性的に示した例であり、○印がサウンジングによる測定
点である。

まず第２図においてたて軸上のＡは第１バツチ目の深度
測定開始時刻Ｔｓ□における深度を示し、このｌバッチ
装入物の深度は、（、）印プロットの如き経過により増
大して炉内装入物２の表面が降下する。

次に時刻Ｔヨ□は、次の第（ｉ　＋１　）バッチ目の原
料装入にそなえてサウンジングを上昇させるタイミング
を示し、この時の深度はたて軸のＡ′であられされる。

また時刻Ｔ８（１＋１）は第（１＋１）バッチ目の深度
測定開始時であり、この時の深度はＢであり、そ１のと
き１バツチ装入物の埋め込み量Ｚｉ　（深度）分だけ浅
くなり、装入物表面は上昇する。

この間に、時刻Ｔ８□とＴ８（、や、）の期間でも装入
物は降下を続けているが、サウンジングを引き上げであ
るため装入物深度の測定値が存在しない。

従って従来はサウンジング測定値だけでは、埋め込み深
さくすなわち１バツチ上のｉ＋１バッチの層厚）を直接
知ることができないという問題があったことが明らかで
ある。

引き続き第（ｉ＋１）バッチ目の炉内装入物も時間経過
と共に降下し、時刻Ｔ８（、。、）にて次の第（ｉ＋２
）ｚ＜ソチ目の装入にそなえてサウンジングを上昇させ
る。この時の装入物深度はＢ′まで降下している。

一方第８図は、第２図の場合と同様にザウンジングによ
る測定深度をプロット（○印）したものであるが、第３
図の場合は、とくに時刻ＴＳＬにて装入物がスリップ（
炉内の棚吊り原料が何らかの原因で急に動き出す陥没現
象）して炉内装入物表面が急激降下し、深度が急増した
ありさまを示すｄこの時の降下状況はサウンジングによ
りＣ−Ｃ’として実測されるｇ 発明者らは、上記第２図、第８′図の如きサウンジング
による測一定深度プロットの推移を、曲線近似させるこ
と、とくに近似精度を向上させるため８次式以上の多項
式を用いて曲線近似させることに着目して、この発明に
想到したものである。

まず第２図および第８図の如きサウンジングによる測定
深度推移から、次の条件のもとに多項式近似を行った。

■　サウンジング深度の降下状態は連続している。

従って例えば１２図において１バツチ目の近似曲線（イ
）は第（ｉ＋１）バッチ目の埋め込み量Ｚｉ　（深度）
分を補正すれば第（ｉ＋１）バッチ目と滑らかに連続さ
れ、従って近似曲線は各回装入時において深度と時間の
関係における曲線の傾きが等しいと仮定できる。

■　バッチ更新時とスリップ発生時の深度急変時は、前
述の連続性からして、深さ変動分だけ近似曲線を上、下
にスライドさせる。

たとえば第８図において時刻ＴＳＬでスリップ発生によ
り近似曲線（ロ）をスリップ量（Ｚ８Ｌ）分だけスライ
ドさせて近似曲線（口うに連続させる。

止揚したザウンジングによる深度実測の実績、経験上、
該実測値を８次式以上の多項式で曲線近似をするを可と
するが、一般に通常の操業であれば８次式を用いる程度
で充分精度よく近似できることがわかった。そこで以下
８次式近似の場合について説明を進めることにする。

８次式近似にあたっては２バッチ分に亘る装入物の深度
データを使用し各定截項を最小自乗法によりめる。

Ｙｇ　＝　ａｉｔ１ｊ３＋ｂ、ｔ、ｊ２＋Ｃ１ｔＩＪ十
ｄ、＋ＺｓＬ、＋Ｚ、　・・・（ＩＪＹ・：深度（ｉバ
ッチのＪ魚目） Ｊ ｔｉｊ（＝Ｔｉｊ”Ｊ−ｓ□）：時間（ｉバッチのｊ魚
目のｊ’ｈｉＪ度測定開始時刻Ｔ８□を基準と した時間） ｄ□　：　定萎文 ＺＳＬ□ニスリップ量 Ｔ８□以降ＴＳＬ□に至るまでの間・・・・ＺＳＬニー
ＯＺ１：埋め込み量 Ｔ８１以降Ｔ。１に至るまでの間・・・・Ｚよ−０ここ
に第２図に示した炉内装入物の第ｉバッチ目と第（ｉ　
＋　１　）バッチ目の深度のデータ（時間と深度のデー
ター図中○印）のうち、と（に問題とされる、第ｉバッ
チ目の深度測定開始時刻Ｔ８□がら第（１＋１）バッチ
口中の時刻ＴＤ（ｉよ、）（Ｔ８（ｉ＋１）以降ＴＥ（
ｉ＋１）以前の中間時点）に至るまでの間の深度の降下
状況については、８次曲線で図中の曲線（イ）の延長の
ように近似するが、この際第（ｉ＋１）バッチ目のデー
タに対しては第２図に示すように埋め込み量ｚ１を定数
項で加算することとし、同４Ｍに第８図のようにｇｉバ
ッチ目にスリップが発生した場合では、埋め込み量Ｚ工
のほか、スリップによる降下最を定数項（Ｚ８Ｌ）で加
算することとして全体的に（１）式のような８次式で一
般にあられされるわけである。

もちろん第２図の場合のようにスリップがなく埋め込み
のある場合上式のｚ８Ｌ□−〇であるので（１）式は、 ＹＩＪ＝ａ工ｔｌＪ＋ｂ、、ｔｌｊ＋ｃ１ｔｌＪ十ｄ工
＋Ｚ工となる。

ところでこの発明では第１バツチ目及び第（１＋１）バ
ッチ目の深度実測データを用いて第ｉバッチ目の近似曲
線の係数ａよ、ｂよおよびＣ□と定ｉ９　ｄ□ならびに
スリップ’ｒ、−Ｋ　ＺＳＬ□、埋め込みＪｌＺ工を決
定するわけであるが、深度の１１１１下速度が連続であ
り、各回装入時において深度と時間の曲線の狽きが等し
いと仮定するので（１）式におけるＣ　とｄよとは第１
バツチ目の一つ前の狩５（ｉｌ）バッチ目の曲線からめ
ることが出来る。

第（ｉ−１）バッチ目と第１バツチ目の近イ以曲憩は埋
め込みを加算すると第１バツチ目に連続し、その傾きが
等しいとすれば、第４図のように時刻ＴＳｉ　’おける
第（ｉ−１）バッチ目の曲線（イ）ｌと第ｉバッチ目の
曲線（イ）とには下記（２Ｊ　、　（８）の関係が成立
する。　。

すなわち第１バツチ目の一つ前の近似曲線すなわち第（
ｉ−１）バッチ目の近似曲線と第１バツチ目の近似曲線
との間に以下の関係が成立する。

（Ｙ（１、１））　＝（Ｙ）　・・・・　（２）Ｔ＝Ｔ
ｓｌＴ”’Ｔｓ１ 第１バツチ目の計算をするとき、時間を装入時から計数
しなおすとするとＴ＝０であり、となるから、第（ｉ−
１）バッチ目の値から（２）　、　（３）の条件により
第ｉバッチ目のｄ工、Ｃ工をめるととができる。

したがって１−１すなわち第１バツチ目に、操業経験に
従う滴切なＣＩ　Ｔ　ｄ□Ｏ値を与えれば、以後は順次
一つ前のバッチの近似曲線からＣ工、ｄ工の値を決定す
ることができる。

従って第１バツチ目及び第（１＋１）バッチ目の２バッ
チ分のデータを用いて残りの係数ａ、ｂ。

ｚＳ　’　ｚｉを決定すればよくかくして全ての係数が
決定され得る。

次に第８図の場合について最小自乗法により係数ａ工、
ｂよと定数２８Ｌ、Ｚ□をめる手順を説明する。

第８図において第ｉバッチ目のデータのうちＴ、以降Ｔ
８Ｌ□に至るまですなわちスリップが起ｌ こる直前のデータの個数をに個、第ｉバッチ目のデータ
の総数を８個、第（ｉ＋１）バッチ目の実測データをｍ
個とすると、（１）式の近似曲線による誤差の自乗和は
次式で与えられるー すなわち実測値Ｙ、と近似式による計算値Ｙ。。

との差、 Ｅ−Σ（ｙ、−ｙｃρ Ｊ＝１ 誤差の自乗相な最小とする条件式 ＝ΣｔＪ８（’ｔ’３０１１５　％　）　曲（６）−１ 一Σ　（Ｙ３−ｃｌｔ、−ｄ工）・・・・（７）ｊ弓什
１ ＝Σ　（ろ−ｃｔ□−へ）　・・・・（８）ｊ　＝ｇ＋
ｘ 上記（５）　、　（６）　、　（７）　、　（８）の如
く、ａ□、ｂよ、Ｚ８Ｌ、ｚ工を未知截とする１次方程
式が得られ、４元−次方程式を解くことにより、ａｉ　
＋　ｂｉ　＊　ＺＳＬ　’　Ｚｉが決定できる。

−回の装入時に対応する装入物の降下状況は、これらａ
よ、ｂ工、ｃ工、ｄ□、ＺｓＬおよびＺ、と′１゛ｓｉ
。

ＴＳＬ□を与えることにより（１）式によりザウンジン
グ巻上げなどに関係なく装入物降下状況が再現されるこ
ととなる。

実　施　例 第５図には６０００ｔ／日の能力を有する冒炉の装入物
の降下状況を、サウンジングによって測定した５秒間隔
のデータにて得られた装入物１ｋ、ト下の８次式の近似
曲線を実線で示したとおりであり、（１）式すなわち Ｙｌｊ　＝　＆１ｔ１ｊ　＋ｂｌｔｌＪ　＋Ｃ１ｔｌＪ
十ｄＩ＋ＺｓＬ１＋Ｚ１の各項の係数はバッチごとに次
表のようになった。

なお図中○印はサウンジングによる装入物深度の実測値
であり、またスリップの前後の８点はデータから除外し
てバッチ■の近似曲線なめた。

この図からもわかるように、サウンジングによる実測値
に対し非常によい近似曲線が得られ、第５図により、サ
ウンジングの待避不作動中にも炉内装入物降下速度の精
度の高い推定が可能となり、高炉操業に有用な指標が得
られる。

なお８次式による近似の場合について主として説明した
が、近似精度をより向上させるため、必要に応じより高
次の近似式を用いることができるのはいうまでもない。

また装入物深さの測定手段は、検尺ウェイト式について
例示した場合のみな・らず、それ以外のサウンジング装
置を用いてもこの発明の適用には何ら妨げのないのは明
らかである。

発明の効果 この発明によれば、例えば第２図に示すＴＥｉがらＴ８
（１＋□）に至る間の原料装入時における深度変化の動
向を計算によってめることができる。すなわち計算近似
曲線（イ）の時刻ＴＳ（ｉ＋１）における装入物深度か
０点としてまるので、装入直後のＴＳ（ｉ＋□）におけ
る深度Ｂとの差Ｂ−Ｃにより、装入物の層厚すなわち埋
め込み＠、　Ｚ工を正確に知ることができ、ベル型のム
ーバブルアーマ−あるいはベルレス型の旋回シュートを
調整するためのＰｉ重な指標が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は検尺ウェイト式すウンジングの骨組み図、 第２図は、時間、装入物深度の関係をスリップかない場
合について示すグラフ、 第８図は同じ（スリップがある場合のグラフであり、 第４図は時刻Ｔｓ□における第（ｉ　−］、　）バッチ
目の曲線（イ）′と第１バツチ目の曲線（イ）との関係
図、第５図は近似曲線（（よる深度近似の具体例を示す
グラフである。 特許出願人　川崎製鉄株式会社 マ懺で・１゛ 同　弁理士　杉　利　興　作　。 ｉ、−、、、’Ｈ，，，，。 第９図 ｆ 第２図 晴間 第３図 時閉 第４図 晴間 第５図 晴間【−〕

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｌ　高炉内装入物のサウンディングによる測定深度と時
   間の関係を装入バッチ毎に、８次以上の関数関係でもっ
   て高炉への原料装入時の埋め込み量をパラメータとし、
   かつ各回装入時における深度と時間の関係曲線の傾きを
   同等と仮定する条件に従い、−回の装入バッチごとに時
   間に対する深度の近似曲線をめてこの近似曲線によりザ
   ウンジング中断中における炉内装入物の降下状況の推定
   を行い、サウンジングによる深度測定に補足することを
   特徴とする高炉の炉内装入物降下速度の測定方法。