JPS63206434A - 焼結原料の水分制御方法 - 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 本発明は焼結原料の水分制御方法に関するものである。

従来の技術 製鉄業における焼結工程では、粉鉱石、石灰石、粉コー
クス等の焼結原料はミキサーで混合されると共に一定水
分となるように水が添加され、焼結機へと供給されて焼
結鉱となる。この焼結工程において、焼結原料の水分は
焼結鉱の生産性、品質（焼結鉱粒度、焼結鉱還元粉化率
等）ｔｌ−安定化させる重要な要因であシ、この水分全
目標の値に制御する方法として、特公昭４７−９０３５
号公報、特公昭５０−２０５２８号公報、特公昭６０−
２２０５１号公報などに記載の方法が提案されている。

第３図は特公昭４７−９０３５号公報に記載の方法を示
す図であシ、同図においてＷ１〜Ｗ４は原料ホッパー、
０１は切出コンベヤー、Ｃ２は装入コンベヤー、０３は
移送コンベヤー、Ｍはミキサー、Ｈはホッパーであシ、
３１は水分計、３３−１．３３−２は演算制御器、３４
−１．３４−２は流量調節器金倉む散水装置、３５は遅
延回路である。

この第３図に示した制御方法は、水分添加前の原料の水
分の予測値または測定値によるフィード・フオワード制
御と水添加後の原料水分の測定値によるフィード・バッ
ク制御を組合わせた方法であシ、ミキサーへの添加水散
水系統を前後二段に分割し、前段ではフィード・フオワ
ード制御に基く添加水量のウェイトを大きくしてハンギ
ングを防ぎ、後段においてはフィーＦ・パンク制御に基
ずく添加水量のウェイトラ大きくしてその補正効果を高
めるようにしたものである。

発明が解決しようとする問題点 前記した従来の方法でもある程度の水分制御はできるが
、次に述べるような点から、制御精度は未だ不充分であ
つ六。即ち、■ミキサーへの添加水量を算出するにあた
って用いるところの水添加前の原料水分は、実際は刻々
変動しているものであるが、従来法においては予測ま次
は実測した水添加前の原料水分を長時間に亘って一定値
とみなして制＃を行っていたので、目標水分への制御精
度はｆ充分であった。■ミキサーへの添加水量の算出式
は比較的に単純な式が用いられ、且つ、この算出式に含
まれるところの各係数は、予め経験的に定めた値を、原
料輸送量や水分の変動に係わ少なく長時間に亘って修正
することなく用いていｆｃｆｃめ、目標水分への制御精
度は不充分であった。

本発明は上記の点に鑑み、目標水分の制御精度を一層高
めた焼結原料水分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 この目的を達成するための本発明方法は、焼結原料への
添加水量全制御して原料水分が目標値になるよう制御す
る焼結工程における原料水分制御方法において、水添加
前の原料水分にもとずくフィード・フオワード制御系と
水添加後の原料水分にもとず〈フィードｅノ々ツク制御
系とを組合わせて全体の制御系を構成し、水添加後の原
料水分の目標値をフィード−フォワード制御系の目標値
とフィード・バック制御系の目標値とにある分割比率を
もって仮想分割し、フィード・フオワード制御系におい
ては、添加水量と水添加後の原料水分と水添加前の原料
輸送量の各実測値とをもとに時々刻々算出した水添加前
の原料水分の予測値を用いてフィード・フオワード制御
系の必要添加水量を算出し、フィード・バック制御系に
おいては、水添加後の原料水分実測値を前記フィード・
パック制御系の目標値に応じて補正した値を用い、且つ
原料水分と原料輸送量との変動に応じて補正される係数
を含む添加水量算出式を用いてフィード・バック制御系
の必要添加水量を算出し、これら算出し六フィード・フ
オワード制御系の必要添加水量およびフィードｅノ々ツ
ク制御系の必要添加水量の合計値をもって焼結原料への
添加水量とすることを特徴とする焼結原料の水分制御方
法である。

作用 以下、本発明の詳細な説明する。

焼結原料の水分制御プロセスにおいて、水添加前の原料
水分ａｉと添加水量Ｕｗ　（ｔｏｎ／ｈｒ　）と水添加
後の原料水分ＦＬｏと水添加前の原料輸送量Ｕｉ（ｔｏ
ｎ／ｈｒ　Ｊとの間には次の関係がある。

Ｕｉ＋Ｕｗ この（１）式は、本発明におけるフィード番フォワード
制御系において、水添加前の原料水分を他の実測値から
予測し、この予測値に基いて添加水量を算出する際に用
いる。

また、ミキサー内の物質バランスを記述する方程式は下
式 で、水分ノ々ランスを記述する方程式は下式で表１れる
。

ここで　【；時刻 ｘ；ミキサー内での水添加位置（ｍＪ Ｄｌ；原料逆流係数（ｍ＋ Ｗ；位置Ｘにおける単位長の原料型Ｊｌ　（ｔ　ｏ　ｎ
　７ｍ　）Ｕ語位置Ｘにおける原料輸送蓋ｔＱｎ／ｂｒ
）ＵＨ；位置Ｘにおける単位長の添加水量（ｔｏｎ／ｈ
ｒ＠ｍＪ Ｒ：位置Ｘにおける原料水分 Ｄ２；水分逆流係数（ｔｏｎ・ｍ／　ｈｒｌ但し、（２
）式、（３）式は実際の制御に用いるには複雑すぎるの
で、近似式として次式を用いる。

１ｉＶ −＝　Ｕ・＋Ｕ−Ｕ−−−−−・−−−−−−−−−−
（４）ｄｔ　　　ｊ　　ｗ　　　Ｏ−“　− ここで　Ｗ；散水スノぐ／内の原料重量（ｔｏｎ　）α
：０くαく１の係数 β；０くβく１の係数 ０１時間換算係数＜ｈｒ） Ｕｏ；水添加後の原料輸送量（ｔｏｎ／ｂｒｌ（４）式
、（５）式および（６）式の意味は、（４）式は物質バ
ランス、（５）式は水分ノ々ランス、および（６）式は
散水スノセン内の原料水分の平均値を表す方程式である
。

（４）式の左辺は制御系としては微小なためＯとする。

なお、上記（４）式、（５）式および（６）式は、ミキ
サー内の散水ス／ゼンが短い場合（散水系統が一段の場
合］の方程式であシ２、散水スパンが長い場合（散水系
統が多段の場合）は、（４）式、（５）式および（６）
式における入出力の関係を利用して必要な次数の近似方
程式を得ることができる。

ｒ＋＞式、（５）式および（６）式において、水添加位
置から水分針取り付は位置迄の輸送遅れ時間Ｌ（ｈｒＪ
ｆ。

考慮し、制御理論の状態方程式にまとめると次の方程式
系が得られる。

２×１マトリクス−８・・（８−１７ に１＝β／〔（１−β］　・θ〕　　　　　・　・　・
　・−−・　−・　−−（８−４）に２　＝　１．’Ｔ
　（１−α戸（１−β］・θ〕　　・・−・山・−（８
−５３である。さらに各種誤差を外乱項ｄ（【）として
（７）式に加え、（９）式を得る。

ｄＸ（ｔ） □＝入・Ｘ（ｔ）＋Ｂ−Ｕ（ｔ−Ｌ）＋ａ　（ｔ−Ｌ）
−・・・・・・（９）ｄｔ ただし　Ｕ（ｔ−Ｌ）＝Ｕｗ（ｔ−ＬＪ＋［ＪＥ（ｔ−
ＬＪ　・−・ｏ（ｊ）である。

以下、（８−１）〜＜８−６）式を（８）式と略称する
。

この（９）式、００式は、本発明におけるフィード・バ
ック制御系において、原料輸送量、散水ス／ゼン゛内の
原料重量、添加水量、水添加後の原料水分量の各実測値
に応じてマドＩＪクスＡ、Ｂ４修正設定したうえで添加
水量全算出する際に用いる。

実施例 第１図は本発明の実施列におけるＮＯ御系の構成を示す
図である。本実施列の制御系は、フィード−７オワード
制御系とフィード・／々ツク′ａＯ御系で構成され、フ
ィード・バック制御系は適応型プロセス・モデル制御系
である。第１図で、第３図と同じ符号を付し念各装置は
焼結工程の各装置であって、第３図の各装置と同様の装
置である。第１図において１は目標水分設定器であり、
水添加後の水分目標値Ｒ４′ｆ　フィード・７オワード
制御系の目標値Ｒ，ｆｆとフイード−ノ々ツク制御系の
目標値Ｒｆｂにある分割比率ｍをもって仮想的に分割し
て設定する。即ち、 ”ａ＝”ｆｆ＋ＦＬｆｂ　　　　−−−−−（１１−Ｉ
ＩＲＨ，＝ｍ−Ｒｔｔ　　　　　　　−−・−・−−−
−（１１−２ＪＦＬＢ＝（ｔ−ｍｌ・ａ、　　　　−＝
−−−−−（１１−３３ただし　Ｏ＜ｍ〈１ ここで分割比率ｍは予め実験によシ定めた値を用いても
よいが、本実施列では水添加前の原料水分ａｉに対応さ
せた表を予め作成しておき、後述の原料水分ａｉの予備
値に対応した値を抽出する。

目標値”ｆｆはフィード・７オワード制御系の添加水Ｊ
ｌｔ−算出する演算器３に対して設定され、目標値ＦＬ
ｆｂはフィード・パック制御系の添加水量を算出する演
算器５に対して設定される。２は水添加前の原料水分Ｒ
ｉを予測演算する演算器であり、添加水流量計９からの
添加水ｉ’ｏｗの実測値■と原料水分検出計８からの水
添加後の原料水分動。の実測値■と水添割前原料重量検
出器１０からの水添加前の原料輸送量（Ｊｉの実測値■
とを用いて（１）式から水添加前の原料水分ＦＬｉの予
測値を算出する。なお、この演算において用いる各実測
値の測定タイミングの遅れを補償することは云うまでも
ない。また予測値の算出の周期は、水添割前原料重量検
出器１０の位置から原料水分検出計８の位置まで焼結原
料を輸送するのに要する時間に合わせて定め、その都度
の算出値をそのまま予測値として用いてもよいが、移動
平均法、自己回帰モデル法（ＡＲ法］等の手法により、
周期的な変動や突発的な異常値を補正したうえで予測値
とすることが好ましい。

３はフィード・フオワード制御系の添加水量を演算する
演算器であシ、水添加前水分子測演算器２からの水添加
前の原料水分ＥＬＩの予測値と目標水分設定器１からの
フィード・フオワード制御系の水分目標値ＦＬｆｆと水
添割前原料重量検出器１０からの水添加前の原料輸送量
Ｕｉの実測値■とを用いて（１）式からフィード・フオ
ワード制御系の添加水量Ｕｗ−ｆｆを算出する。４はフ
ィード・７９７２％１ｌｌＩＩｌ系の添加水量全算出す
る式（前記（９）弐ｉ中のマトリクスＡ、ＢＱ算出して
設定する演算設定器である。この演算設定器４には水添
加前の原料輸送量Ｕ１、添加水量ＯＷＮ散水スパン内の
原料重量Ｗ１水添加後の原料水分向、水添加後の原料輸
送ｔ　Ｕｏの諸値に対応した係数α、β、θの値が表形
式で記憶されておシ、各値の実測値■、■、■、■、■
に応じて対応するα、β、θを抽出し、これから係数に
１゜Ｋ２’ｚ算出し、さらにマトリクスＡ、Ｂｅ！出し
てフィード・ノζツク制御演算器５に設定する。

５はフィード・バック制御系の添加水ｍｌ算出する演算
器であり、目標水分設定器１からのフィード・バック制
御系の水分目標値”ｆｂと水添加前水分子測演算器２か
らの水添加前の原料水分Ｒｉの予測値とフィード・フオ
ワード制御演算器３からのマトリクスＡ、Ｂの値と水添
加前の原料輸送量りｉの実測値■と水添加後の原料水分
ＲＯの実測値■と散水スパン内の原料重量Ｗの実測値■
とを用いてフィード・パック制御系の添加水量Ｕｗｓｆ
ｂを算出する。その算出方法は（９）式のｄ（ｔ−Ｌ）
および０１式のＵＢ（ｔ−ＬＪ項を外乱項と見なす場合
は（９）式および０１式を用い、解法は日本自動制御協
会発行「システムと制御」誌、１９８４、Ｖａｌ、　２
８４５Ｆ、２６９〜２７７記載の方法に従って行う。

ＵＢ（ｔ−ＬＪ項を外乱項としない場合は（８−６３式
を演算し則・様７な解法に従って行う。

なお前記演算において用いる水添加後の原料水分（（８
−１３式のｘｌｌは、原料水分検出計８の実測値とフィ
ードφノ々ツク制御系の目標値との差を用いる。

６は添加水流量制御装置であり、フィード・フオワード
制御演算器３から入力されるフィーＦ・フォワード制御
系の添加水量Ｕｗ−ｆｆとフィード・バック制御演算器
シから入力されるフィード・バック制御系の添加水Ｅｔ
Ｕｗ−ｒｂｅ加算して添加水量Ｕ、（＝Ｕｗ、　Ｈ＋　
ＵＷ＊　（ｄ）ｋ決定し、この添加水量に基いて散水装
置７を制御する。なお、１１は散水スパン内原料重量検
出器でおり、１２は水添加後原料重量検出器である。

第２図は第１図の装置を用いて水分制量を行った場合の
、添加水量と水添加稜の原料水２分実測値の時間的推移
を示す。同図中曲線■は添加水量（ｔｏｎ／ｈｒＪを示
し、曲線■は原料水分実測値（剣を示す。原料水分実測
値は目標範囲（６，１〜６．５４１内にあり、その変動
は基準値に対し標準偏差にして０．１　％以下であシ、
従来法の変動（標準偏差で０．３チ程度］に比して１／
３以下であった。

発明の効果 以上述べたように、本制御方法によれば、焼結原料の水
分が一定に保之れ、焼結鉱の生産性、品質を大幅に向上
させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する制御系統図、第２図は
本発明の効果の一列を示すグラフ、第３９は従来法を示
す制御系統図である。 １・・・目標水分設定器、２・・・水添加前水分子測演
算器、３・・・フィード・フオワード制御演算器、４・
・・フィード・バック制御係数演算設定器、５・・−フ
ィード・／々ラック御演算器、６・・・添加水流量制御
装置、７・・・散水装置、８・・・原料水分検出計、９
・・・添加水流量計、１０・・・水添割前原料重量検出
器、１１・・・散水スパン内原料重量検出器、１２・・
−水添加優原料重量検出器、３１・・・水分計、３３−
１゜３３−２・・・演算制御器、３４−１．３４−２・
・・散水装置、３５・・・遅延回路、Ｗ１〜Ｗ４・・・
原料ホラＡ−（１１・・・切出コンベヤー、Ｃ２・・・
装入コンベヤー、Ｃ３・・・移送コンベヤー、Ｍ・・・
ミキサー、Ｈ・・・ホッパー〇 代理人　弁理士　　秋　　沢　　政　　光信１名 第１　図 ７ｉ３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）焼結原料への添加水量を制御して原料水分が目標
   値になるよう制御する焼結工程における原料水分制御方
   法において、 水添加前の原料水分にもとずくフィード・フオワード制
   御系と水添加後の原料水分にもとずくフィード・バック
   制御系とを組合わせて全体の制御系を構成し、水添加後
   の原料水分の目標値をフィード・フオワード制御系の目
   標値とフィード・バック制御系の目標値とにある分割比
   率をもつて仮想分割し、フィード・フオワード制御系に
   おいては、添加水量と水添加後の原料水分と水添加前の
   原料輸送量の各実測値とをもとに時々刻々算出した水添
   加前の原料水分の予測値を用いてフィード・フオワード
   制御系の必要添加水量を算出し、フィード・バック制御
   系においては、水添加後の原料水分実測値を前記フィー
   ド・バック制御系の目標値に応じて補正した値を用い、
   且つ原料水分と原料輸送量との変動に応じて補正される
   係数を含む添加水量算出式を用いてフィード・バック制
   御系の必要添加水量を算出し、これら算出したフィード
   ・フオワード制御系の必要添加水量およびフィード・バ
   ック制御系の必要添加水量の合計値をもつて焼結原料へ
   の添加水量とすることを特徴とする焼結原料の水分制御
   方法。