JPS6156941B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、焼結機に於ける焼結原料層の通気度
測定方法に関し、特に焼結機点火炉直下の焼結原
料層の通気度を正確に測定する方法に関するもの
である。

第１図は衆知のDL式焼結機の全体概要を示し
たもので、１点鎖線で示す１は無端鎖状に配置さ
れたパレツトを示し、２は床敷ホツパー、３はド
ラムフイーダー３ａ及びシユート３ｂを備えた焼
結原料供給装置、４は点火炉である。５はウイン
ドボツクスであり、ウインドボツクス５はウイン
ドダクト６、開閉ダンパー７を介して、メインダ
クト８に接続され、メインダクト８は排風機９に
接続されている。

しかしてパレツト１に供給された原料は、点火
炉４に於て、重油又はガスの燃焼によつてパレツ
ト１の焼結原料層表面に着火され、パレツト１は
排風機９に連結されているウインドボツクス５群
の上を燃焼しながら移動する。

またパレツト１上の焼結原料層は排風機９によ
り吸気されるので空気が供給され、焼結原料層に
含まれているコークス粉末が燃焼し高温域が形成
され焼結される。この高温域がパレツト１の搬送
中に次第に焼結原料層の下方に進行し、完全に焼
結し塊状となる。第１図のBTPは、焼結の終了
する位置（焼結終了点）を示している。

この焼結方法に於て、点火炉の温度保持は、燃
料と空気とをバーナーに供給し燃料の燃焼により
行なわれているが、通常点火炉内に、温度計を設
けて温度を検知し、燃料の供給量及び燃焼用空気
の調節を自動的に行なうようにしている。

一方点火炉内は、直下のウインドボツクスと排
風機とを連結してあるので吸気作用によつて点火
炉内が負圧となるが、この負圧が大きいと、点火
炉と搬送するパレツトとの間の間隙より大量の空
気が侵入するので点火炉内温度は低下し、着火に
必要な熱量以外の余分な熱量を消費する。これを
防止すると共に点火炉からの燃焼排ガスの噴出を
防止するため、一般に点火炉内に圧力計を設けて
圧力を検知して、点火炉直下のウインドボツクス
のダクトの開閉ダンパーの開度を調節しダクトを
流れる排ガス量を調節して、点火炉内圧を、微少
な一定負圧に制御している。

又、焼結機の操業管理のため点火炉直下のウイ
ンドボツクスには圧力計が設けられている。

前記焼結機では原料通気度の変動や、焼成状態
の変動により、焼結終了位置が変動すること、焼
結終了位置は、焼結鉱の常温落下強度や生産性に
関係するのでその管理は重要であることは衆知で
ある。

又、焼結終了点は焼結機の排鉱側の３つのウイ
ンドダクトに排風温度計を設け、この検出温度３
点を２次関数に近似した温度曲線の最高温度位置
として検知されることは衆知である。

そして従来から前述の焼結終了点検出法で焼結
終了点を検知し、これが目標位置になるようにパ
レツトスピードをフイードバツク制御している
が、最近これをよりきめ細く正確に制御するため
に原料層通気度を検知し、この検知された原料層
が目標位置で焼結を終了するようにパレツトスピ
ードをフイードフオワード制御する傾向にある。

このようなフイードフオワード制御法を実施す
るためには、前記焼結原料層の通気度測定法には
焼結終了点、焼結終了時間と十分な相関性を有す
る通気度が測定できることが要求される。

焼結機の焼結原料層の通気度は、ある圧力勾配
の下で原料層を通しての流れで定銀されている。
即ち通気度Ｐは Ｐ＝Ｆ／Ａ〔ｈ／ｓ〕ⁿで示される。

ここで、Ｆ；流量〔Ｎm³／Ｈ〕、ｈ；原料層厚
み〔ｍ〕Ａ；吸引面積〔m²〕，Ｓ；負圧〔mm
H₂O〕，ｎ；常数（0.4〜0.8）である。

従来焼結機における焼結原料層の通気度測定法
としては、原料層の下部にあるウインドボツクス
のウインドダクトに於ける排ガス圧力、流量及び
原料層の厚み等を測定することによつて、通気度
を得ていたが、この様な原料層の下部で流量を測
定する方法では、パレツトとウインドボツクスと
の摺動部から空気が侵入するため、測定した流量
はパレツト上の原料層のみを通過した流量とはみ
なせず、通気度を正確に測定することができな
い。

一方、原料層の上部で原料層中を通過する空気
流量を予じめ測定する方法が実開昭48−25003号
で提案されている。

実開昭48−25003号はオリフイス、ベンチユリ
ー、ピトー管等の流量計を設けた管体の一端にフ
ードを取り付けて、このフードの開口を原料層の
上面に面して配置し、測定管並びにフードを通つ
て原料層中へ吸引される風量を測定管の流量計に
より測定するものである。

この様な方法では原料層の通気度の変動、原料
層下部のウインドボツクス内圧の変動、フード下
端と原料層との間の間隙の変動差によつて、フー
ド内の圧力が変動し、フードと原料層との間の間
隙から、フードから外へ空気が流出したり外から
フード内へ空気が流入するため測定した流量はパ
レツト上の原料層を通過する流量とみなせず、通
気度を正確に測定することができない。

本発明は、上記実状に鑑みなされてもので焼結
機点火炉の点火用バーナーへ供給される燃料流
量、点火炉炉内圧力、点火炉直下のウインドボツ
クス内圧力を測定してこれら測定値にもづいて演
算を行なつて、点火炉直下の焼結原料層の通気度
を正確に測定する方法を提供するものである。

本発明の要旨は、焼結機点火炉の点火用バーナ
ーへ供給される燃料流量、点火炉炉内圧力、及び
点火炉直下のウインドボツクス内圧力を測定し、
前記燃料流量にもとづき燃焼排ガス量を計算する
と共に前記点火炉炉内圧力にもとづいて点火炉内
への侵入空気量を計算し、前記燃焼排ガス量、侵
入空気量、ウインドボツクス内圧力、焼結原料層
厚にもとづいて通気度を演算することを特徴とす
る焼結機に於ける焼結原料層の通気度測定方法に
ある。

以下図面によつて本発明法について説明する。

第２図は一般的なDL式焼結機の点火炉４の構
成を示す概略図である。

第２図に示す如く点火炉４の左側の位置よりパ
レツト１上で焼結原料が装入され、パレツト１に
積載された焼結原料は矢印方向に搬送される。点
火炉４に焼結原料層１０が形成されたパレツト１
が入ると上部より点火用バーナー１１によつて焼
結原料層１０の表面が着火される。バーナー１１
には空気配管１２から空気が、燃料配管１３から
重油又はガス等の燃料が供給される。この燃料、
空気の供給は、炉内温度制御系により自動的に行
なわれる。即ち、点火炉４内に設けた点火炉内温
度計１４の検知によつて点火炉内温度を検出し、
炉内温度調節計１５に信号が送られ、更に温度調
節計１５からの制御信号が燃料流量調節計１６に
送られ、これによつて燃料流量調節弁１７が作用
し、バーナー１１への燃料供給量を自動的に調節
し、又燃料流量計１８で燃料流量を検出し、上記
調節計１６へフイードバツクすると共に空燃比設
定器１９へ信号が送られここで燃料流量に応じた
適正空気量を指示する指示信号を得て、この指示
信号が空気流量調節計２０へ送られ、これによつ
て空気流量調節弁２１が作用し、バーナー１１へ
の空気供給量を、燃料流量に応じて自動的に適正
に調節し、又空気流量計２２で検出された流量は
空気流量調節計２０へフイードバツクされる。

点火炉４直下のパレツト１下部にはウインドボ
ツクス５−１，５−２，５−３が設けられ、それ
ぞれのボツクスは、ウインドダクト６−１，６−
２，６−３及び開閉ダンパ２３−１，２３−２，
２３−３を介してメインダクト８に接続され、メ
インダクト８は排風機９に接続されている。

そして、ダンパ２３−１，２３−３は通常全閉
に保持されて、パレツト１上に形成された焼結原
料層１０の表面から燃焼排ガスや、パレツト１と
点火炉４との間隙より炉内へ侵入した空気を、ダ
クト６−２、ダンパ２３−２を介して吸引される
様になつている。

この吸引流量は、点火炉４内への侵入空気量を
微少とすると共に燃焼排ガスの噴出を防止するた
めに炉圧制御系により自動的に行なわれる。即
ち、点火炉４に設けた圧力計２４によつて炉圧を
検出し、炉圧調節計２５に信号が送られ、更に調
節計２５からの制御信号がダンパ制御器２６−２
に送られ、これによつてダンパ２３−２が作用
し、ダクト６−２を流れる流量を調節して点火炉
４内圧を微少な一定負圧に制御している。

なおダクト６−１，６−３にダクトが堆積した
際には、ダンパ制御器２６−１，２６−３を手動
操作し、ダンパ２３−１，２３−３を全開してダ
ストをメインダクト８へ送り込む様になつてい
る。２７は、焼結機の操業管理のため点火炉４直
下のウインドボツクス内の圧力を検出する圧力計
である。

以上述べた焼結機の点火炉４に於ては、点火炉
４の点火用バーナー１１に供給される燃料と空気
との燃焼により生成される燃焼排ガス量Qbと、
点火炉４内へ侵入する空気量Qinとが、点火炉直
下の焼結原料層表面積Ａと焼結原料層厚ｈとから
なる体積の原料を通して流れる流量Qf即ち吸引
風量とみなせる。

そして前記燃焼排ガス量Qbは、バーナー１１
に供給される燃料流量Qcにもとづいて求めるこ
とができ、一方、侵入空気量Qinは点火炉内圧力
Pfにより変動するから点火炉内圧力Pfにもとづい
て求めることができる。

本発明は、上記２点に着目してなされたもの
で、基本的には通気度Ｐは点火炉４直下のウイン
ドボツクス内圧力をPwとすれば、 Ｐ＝Ｑ_ｂ＋Ｑ_ｉｏ／Ａ（ｈ／Ｐ_ｗ）ⁿ ……(1) で計算するものである。ここでｎは定数であ
る。

上記点火用バーナーから点火炉内へ供給される
燃焼排ガス量Qbは、バーナーへ供給される燃料
流量Qcと、例えば上記燃料の理論排ガス量Go、
理論空気量Ao及び空気比ｍとから下記第２式に
もとづいて求める。

Ｑ_b＝｛Ｇ_p＋（ｍ−１）Ａ_p｝Ｑ_c ……(2) 点火炉内への侵入空気量Qinは、点火炉内圧力
Pfから下記第(3)式にもとづいて求める。

Ｑ_io＝Ｋ√ ……(3) ここでｋは比例常数である。

前記第(3)式の比例常数ｋは侵入空気量Qinと点
火炉内圧力Pfとの関係をQin＝ｋ√と仮定し下
記のいずれかの方法により定めたものである。

(1) 通常の吸引風量は、 Qf₁＝Qb₁＋ｋ√₁＝｛Ｇ_p＋（ｍ−１） Ａ_p｝Qc₁＋ｋ√₁として求まり、点火炉内へ
空気をQaだけ強制的に入れたときの吸引風量
Qf₂は、 Qf₂＝Qb₂＋ｋ√₂＋Qa＝｛Go＋（ｍ−１） Ao｝Qc₂＋ｋ√₂＋Qaで求めることができ
る。

今Qc₁，Pf₁の測定後、短時間経過時にQaの
送風、Qc₂，Pf₂の測定を行なえば、両測定時
に於ける原料層の通気度Ｐ、ウインドボツクス
内圧力Pw、点火炉内とウインドボツクス内と
の間の差圧はほぼ一定とみなせるからQf₁＝
Qf₂とみなせる。

従つて前述の如く両測定を行なうことにより
Qf₁＝Qf₂として で、比例係数ｋを求める。

(2) 点火炉内の雰囲気温度を実測し吸引風量分布
を仮定してカロリーバランスから侵入空気量を
求めその時の点火炉内圧力Pfから比例係数ｋを
求める。

(3) 点火炉とパレツトとの間隙の総面積を実測し
その流速を実測して侵入空気量Qinを求めその
時の点火炉内圧力Pfから比例係数ｋを求める。

従つて、点火用バーナー流量計により検出され
た燃料流量Qfを第(2)式に代入することにより、
燃焼排ガス量Qbを算出すると共に点火炉内圧力
計により検出された点火炉内圧力Qfを第(3)式に
代入することにより点火炉内への侵入空気量Qin
を算出し、この燃焼排ガス量Qb、侵入空気量
Qin、点火炉直下のウインドボツクスに設けた圧
力計により検出された上記ウインドボツクス内圧
力Pw、点火炉直下の焼結原料層表面積Ａ、焼結
原料層厚ｈを第(1)式に代入することによつて通気
度Ｐが算出できる。

次に本発明法を実施する通気度測定装置の一実
施例を第３図により説明する。

第３図は第２図に示す点火炉の計装品の測定値
を有効活用して通気度を測定する装置例を示した
もので、２８は点火炉４の温度制御系の燃料流量
計１８で検知された流量Qc信号、炉圧制御系の
炉圧計２４で検知された炉圧Pf信号、及び圧力計
２７で検知されたウインドボツクス圧力Pw信号
を、入力されて前記(1)，(2)，(3)式にもとずいて通
気度Ｐを演算、算出する電子計算機で、この計算
機２８には燃焼排ガス量Qbを算出するに必要な
理論排ガス量Go、理論空気量Ao、及び温度制御
系の設定空気比ｍ並びに、侵入空気量Qinを算出
するに必要な比例係数ｋ並びに通気度Ｐを算出す
るに必要な、点火炉直下の焼結原料層表面積Ａ、
焼結原料層厚ｈを設定値として記憶すると共に、
前記(1)，(2)，(3)式が記憶されている。

２９は電子計算機２８で演算された通気度Ｐを
記憶する記憶計である。

次に通気度測定装置の動作について述べる。

計算機２８は、同一タイミングで燃料流量計１
８で検出された流量Qc、炉圧計２４で検知され
た炉圧Pf、圧力計２７で検出された圧力Pwを読
み込む。

続いて、上記流量Qcを第(2)式に代入して、燃
焼排ガス量Qbを演算、算出する。

次に、上記炉圧Pfを第(3)式に代入して点火炉へ
の侵入空気量Qinを演算し算出する。

次に、上記燃焼排ガス量Qb、侵入空気量Qin上
記圧力Pwを第(1)式に代入して点火炉直下の焼結
原料層の通気度Ｐを演算し算出する。

この算出された通気度Ｐは計算機２８から記録
計２９へ出力され、記録計２９は通気度Ｐを記録
する。

以上の動作が所定時間毎に繰り返えされる。

第４図のＰは、焼結機のパレツトスピードＶを
一定に保つた時の前記実施例装置で測定した焼結
原料層の通気度の変動を示したものであり、又
BTPは前記衆知の焼結終了点検出法で検出した
焼結終了点の変動を示したものである。

上記第４図に示すBTPは、点火炉入口から焼
結の終了する点BTPまでのストランド長さＬ
と、点火炉入口から焼結機の排鉱側で排風温度計
を設けたウインドボツクスの内の中央のウインド
ボツクスまでのストランド長さLoとの比率Ｌ／
Loで示したものである。

又第５図は、焼結機のパレツトスピードＶを一
定に保つた時の実施例装置で測定した通気度Ｐ
と、焼結終了時間STとの関係を示したものであ
る。ここで焼結終了時間STとは焼結原料が点火
炉にはいつてから焼結が完了するまでの時間であ
り、焼結終了時間STは、 で演算したものである。

第４図に於て、通気度曲線の極小点は、所定の
時間遅れ△ｔをともなつて焼結終了点曲線の極大
点となつて現われており、又通気度曲線の極大点
は所定の時間遅れをともなつて焼結終了点曲線の
極小点となつて現われ、更に通気度曲線の極小点
から極大点への増加曲線部（或は、極大点から極
小点への減少曲線部）は、所定の時間遅れをとも
なつて、焼結終了点曲線の極大点から極小点への
減少曲線部（或は、極小点から極大点への増加曲
線部）として、現われており、第４図から本発明
法により測定された通気度が、焼結終了点と極め
て良好な相関性を示すことは明らかである。

なお前記の如き時間遅れが生じるのは点火炉で
通気度を測定された焼結原料層が焼結終了点に達
するまでに所定の移動時間を必要とするためであ
る。

又第５図から本発明法により測定された通気度
が焼結終了時間と極めて良好な相関性を示すこと
は明らかである。

以上詳述した様に本発明の通気度測定方法は、
焼結機点火炉の点火用バーナーへ供給される燃料
流量、点火炉内圧力、点火炉直下のウインドボツ
クス内圧力を測定し、これら測定値にもとづき通
気度を計算して求めるので、特殊な計測装置を用
いることなく、連続的にかつ安定に正確な通気度
を測定することができる。

又、パレツトへ装入する前の原料通気度でなく
パレツトに装入されパレツト上に形成された焼結
原料層の通気度を測定するので焼結の焼成状態に
影響を与える焼結原料層の通気度を得ることがで
きる。

又、本発明法では、点火炉位置に於ける焼結原
料層の通気度を測定するものであるから、点火炉
より上流側における前記焼結原料層通気度の変動
要因を調査することができ、焼結操業を安定化さ
せることができる。

又、本発明法で測定される焼結原料層の通気度
は焼結終了点、焼結終了時間と極めて良好な相関
性を示すから通気度を測定された原料層が目標の
位置で焼結を終了するようにパレツトスピードを
フイードフオワード制御することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、DL式焼結機の全体概要説明図、第
２図は、DL式焼結機の点火炉の構成の説明図、
第３図は、本発明法を実施する通気度測定装置の
一実施例の説明図、第４図は、実施例装置による
通気度測定結果を示す図面、第５図は、実施例装
置により測定された通気度と衆知の焼結終了点検
出法により測定した焼結終了時間との関係を示す
図面である。 １…パレツト、４…点火炉、１０…焼結原料
層、１１…点火用バーナー、１８…焼料流量計、
２４…圧力計、２７…圧力計、２８…電子計算
機、２９…記録計。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 焼結機点火炉の点火用バーナーへ供給される
   焼料流量、点火炉炉内圧力、及び点火炉直下のウ
   インドボツクス内圧力を測定し、 上記燃料流量にもとづき燃料排ガス量を計算す
   ると共に上記点下炉炉内圧力にもとづいて点火炉
   内への侵入空気量を計算し、 上記燃焼排ガス量、侵入空気量、ウインドボツ
   クス内圧力、焼結原料層厚にもとづいて通気度を
   演算する ことを特徴とする焼結機に於ける焼結原料層の
   通気度測定方法。