(57)【要約】      （修正有）【課題】装入バッチ数を増加させることなく、高炉内に装入される原料の分布を高精度に制御できる高炉装入原料の分布制御方法を提供する。【解決手段】高炉装入原料を一時貯蔵する下部バンカー１と、前記原料を炉内へ装入する際のＦＣＧ（流量を調整するゲート）２と、回転し、傾動しながら前記原料を炉内へ落下させる分配シュート３とからなる原料装入装置を用いて高炉に原料を装入する際に、前記バンカーに貯蔵された原料を前記分配シュートにより高炉内に装入中に、前記分配シュートの傾動角度の変化量が所定値以上の場合は前記ゲートを閉状態とする。この操作には分配シュートとゲートをコントロールするコントローラ６を用いることが望ましく、これにより、より高精度な装入物分布制御か可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉装入原料を一時貯蔵するバンカーと、前記原料を炉内へ装入する際の流量を調整するゲートと、回転し、傾動しながら前記原料を炉内へ落下させる分配シュートとからなる原料装入装置を用いて高炉に装入する原料の分布を制御する方法において、前記バンカーに貯蔵された原料を前記分配シュートにより高炉内に装入する際に、前記分配シュートの傾動角度の変化量が所定値以上の場合は前記ゲートを閉状態とすることを特徴とする高炉装入原料の分布制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の高炉装入原料の分布制御方法を用いて高炉内の原料分布を制御して高炉の操業を行うことを特徴とする高炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉内に装入する原料の分布制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ベルレス装置を有する高炉では、高炉内へ装入するコークスや鉱石等の原料の分布制御は、分配シュートを旋回させつつ、分配シュートの傾斜角度（傾動角度）を連続的に上下に調整することにより行なわれている。鉱石またはコークスの高炉への装入はバッチと呼ばれる単位で行なわれ、１バッチ分の高炉装入原料をバンカー内に一時貯蔵し、分配シュートで高炉内に装入する操作を繰り返し行ない、鉱石とコークスの多層構造を形成して操業を行なう。
【０００３】
高炉内に装入された原料の分布状態は操業に大きく影響するため、原料が所定の分布を形成するように、装入原料の分布制御が行なわれている。たとえば、実績に基づき近似式を作成してＦＣＧの開度を調整するベルレス方式の高炉における原料装入方法（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）や、所定の装入速度で原料を装入するために流量一定となるようにＦＣＧの開度を微調整する原料装入制御方法（例えば、特許文献３参照。）等が知られている
【特許文献１】特開平２−２５４１１１号公報、
【特許文献２】特開平４−１９８４１２号公報
【特許文献３】特開平５−８６４１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１〜３の方法で、装入物の分布制御を行なう場合、高炉内の一部において装入物分布に乱れが生じる問題がある。高炉内に装入した原料に凹部が形成されるものであり、この場合には分配シュートの傾動角度により分配する回数を変化させる等の制御を行なっても、装入物を均一に装入することは困難である。
【０００５】
また、１バッチでの原料装入量を減らして、狭い範囲に少量ずつ装入することで上記の問題を解決することも可能であるが、このような方法では、バッチ数が増えることになり、例えば垂直２段型のベルレス高炉の場合、原料を装入するために下部バンカーを均圧したり、装入後に次回原料を下部バンカーに受け入れるために排圧したりする時間が余分にかかり、炉頂装入能力を阻害するため、可能な限り１回のバッチによる装入量を増やしてバッチ数を減らしたいという操業ニーズを満たすことが出来ない。
【０００６】
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、装入バッチ数を増加させることなく、高炉内に装入される原料の分布を高精度に制御できる高炉装入原料の分布制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）、高炉装入原料を一時貯蔵するバンカーと、前記原料を炉内へ装入する際の流量を調整するゲートと、回転し、傾動しながら前記原料を炉内へ落下させる分配シュートとからなる原料装入装置を用いて高炉に装入する原料の分布を制御する方法において、前記バンカーに貯蔵された原料を前記分配シュートにより高炉内に装入する際に、前記分配シュートの傾動角度の変化量が所定値以上の場合は前記ゲートを閉状態とすることを特徴とする高炉装入原料の分布制御方法。
（２）、（１）に記載の高炉装入原料の分布制御方法を用いて高炉内の原料分布を制御して高炉の操業を行うことを特徴とする高炉の操業方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、炉頂装入能力を阻害することなく、高い自由度を持ちつつ高精度に高炉内の装入物分布を制御することが可能となる。したがって、高炉をより高い自由度を持って操業することが可能となり、一層の合理化が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明者らは装入物分布制御の問題を検討し、分配シュートの傾動角度を大幅に変化させる場合に装入物の分布状況が悪化することに着目し、原料を炉内へ装入する際の流量を調整するゲートの開度を調整することで装入原料の分布を高度に制御できることを見出して、本発明を完成した。
【００１０】
従来の高炉装入原料の制御においては、１回の装入バッチの間、装入原料の流量調整ゲート（以下、ＦＣＧと記載する。）は常に開の状態であった。すなわち、ＦＣＧが開いたままの状態で原料の装入を行なうものである。
【００１１】
しかし、ＦＣＧが開いたままの状態で、１バッチでの原料装入中に分配シュートの傾動角度を大幅に変化させると、高炉内での装入物分布に乱れが生じる。この装入物の分布状況を図３、図４を用いて説明する。図３は分配シュートの傾動角度を少しずつ変化させた場合の装入物の分布を示し、（ａ）は高炉４内を上から見た場合、（ｂ）は高炉４内を横から見た場合の説明図である。図３（ａ）に示すように、上部の分配開始点１１からから矢印に沿って原料を装入する場合、図３（ｂ）に示すように炉中心部１２側から鉄皮１３側まで高炉原料１４をほぼ均一に装入することができる。これに対して、例えば半径方向の特定の位置には原料装入を行なわないような操業を実施する場合で、１回のバッチでの原料装入中に分配シュートの傾動角度を大幅に変化させる場合を図４に示す。図４（ａ）は高炉４内を上から見た場合、図４（ｂ）は高炉４内を横から見た場合（図４（ａ）の一点鎖線位置での断面図）の説明図である。図４（ａ）に示すように、上部の分配開始点１１からから矢印に沿って原料を装入する場合、点線で囲んだ部分では装入時の装入物分布に乱れが生じる。その結果、本来は図４（ｂ）に一点鎖線で示すように、高炉原料１４は矢印部分には原料が装入されない均一な装入状態としたいのに対して、一部で原料が装入されることによって高炉原料１４の矢印部分に実線で示されるような凹部が形成されて、均一な原料層厚が形成できない。この場合には傾動角度により分配する回数を変化させる制御を行なっても、図３に示すような装入物の分布状態とすることは困難である。
【００１２】
以上のように、ＦＣＧを開いた状態で傾動角度を大幅に変更すると、炉内の装入物分布が悪化する。そこで本発明では、傾動角度を大幅に変更させる際にはＦＣＧを閉じることで原料の分布を制御する方法を検討した。すなわち、高炉装入原料を一時貯蔵するバンカーと、原料を炉内へ装入する際の流量を調整するゲートと、回転し、傾動しながら前記原料を炉内へ落下させる分配シュートとからなる原料装入装置を用いて高炉に装入する原料の分布を制御する方法において、バンカーに貯蔵された原料を分配シュートにより高炉内に装入する際に、ゲートを閉状態とするものであり、分配シュートの傾動角度の変化量が所定値以上になる場合にゲートを閉状態とすることを特徴とする高炉装入原料の分布制御方法である。
【００１３】
さらに、分配シュートの旋回動作と、分配シュートの傾動角度と、ＦＣＧの開度とを制御装置を用いてコントロールすることが望ましい。
【００１４】
１バッチの原料装入中にＦＣＧを閉じる制御を行なうことで、原料の均一装入が可能となり、１回の装入バッチで高い自由度を持ちつつ高精度に装入物分布を制御することが可能となる。
【００１５】
ゲートを閉状態とする際の、分配シュートの傾動角度の変化量は、操業経験を考慮して、装入物の分布の乱れが目立ってくるとされる傾動角度の変化量（例えば、５度、１０度）を、操業条件に応じて適宜設定すればよく、分配シュートの傾動角度の変化量がその設定値以上の場合にゲートを閉状態とする。
【００１６】
なお、傾動角度を直接制御変数としなくとも、ノッチ数等の角度に対応するパラメータ値を使用しても良い。
【００１７】
以上のような装入原料の分布制御方法を高炉の操業における原料装入の工程に用いることにより、高精度に高炉内の装入物分布を制御可能となり、操業条件を最適化して、高炉操業の一層の合理化を実現できる。
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
【００１９】
本実施形態で用いる高炉への原料装入装置は、上部バンカーと下部バンカーとの２つのバンカーがポートにより連結されて、上部バンカー内の原料をポートを通じて下部バンカーに移送し、下部バンカーより原料を高炉の炉頂から炉内に装入する垂直２段式ベルレス装入装置である。下部バンカー下部に設置された分配シュートを旋回させて、分配シュートの傾斜角度を変化させつつ原料を高炉内に装入する。高炉炉頂部分の概略図を図1に示す。下部バンカー１の下部に装入原料の流量を調整するゲートであるＦＣＧ２が設置され、傾動・旋回する分配シュート３により高炉４内に原料が装入される。５は下部シール弁である。６は分配シュートとＦＣＧのコントローラである。
【００２０】
上記の原料装入装置を用いて、以下の手順で原料の装入を行なう。
【００２１】
（ａ）、分配シュートのトータル旋回数（炉内装入原料を装入する時間）、各旋回数に対応した分配シュート傾動角度を設定する。
【００２２】
（ｂ）、（ａ）の設定を元に、分配シュートの傾斜角度が大きく変化する装入物分布の乱れが生じる旋回数を計算する。
【００２３】
（ｃ）、炉内装入質量および分配シュートのトータル旋回数からＦＣＧ開度を計算する。
【００２４】
（ｄ）、分配シュート１旋回目の設定傾動角度に移動させる。前回の炉内装入完了後に移動を行なうことも可能である。
【００２５】
（ｅ）、分配シュートを旋回させる。
【００２６】
（ｆ）、分配シュートがあらかじめ決められた分配開始点に来たとき、ＦＣＧを設定開度まで空けて炉内装入を開始する。
【００２７】
（ｇ）、（ａ）で設定された旋回数と傾動角度の関係に従い、分配シュートを傾動させる。
【００２８】
（ｈ）、炉内装入中に、上記（ｂ）で計算された旋回数になったとき、分配シュートを傾動させつつＦＣＧを一旦閉とする。
【００２９】
（ｉ）、分配シュートが設定値まで移動完了し、かつ分配開始点に来たとき、ＦＣＧを設定開度まで空けて炉内装入を再開する。このとき、分配シュート移動中（ＦＧＣ閉の間）は実績の旋回数としてカウントしない。
【００３０】
（ｊ）、装入完了（原料が下部バンカーになくなる）まで、（ｇ）〜（ｉ）を繰り返す。
【００３１】
上記の操作は、分配シュートとＦＣＧとをコントロールする制御装置（コントローラ）を用いて行なうことが望ましい。コントローラ６より、分配シュート３に旋回指令Ａを与え、分配シュート３の旋回位置実績Ｂを受け取り、分配シュート３に傾動指令Ｃを与え、分配シュート３より傾動位置実績Ｄを受け取り、これらに基づきＦＣＧにＦＣＧ開閉指令Ｅを与え、ＦＣＧよりＦＣＧ開度実績Ｆを受け取る等により、より高精度に装入物の分布を制御することが可能である。
【００３２】
上記のように原料を装入する際の、分配シュートの旋回角、ＦＣＧ開度、分配シュートの傾動角度、原料の装入量の関係を図２に示す。装入量は下部バンカー内に残った原料の質量で示している。図２に示すように分配シュートの傾動角度を大幅に変化させる際にＦＣＧを閉じる操業を行なうものである。
【実施例１】
【００３３】
垂直２段式ベルレス装入装置を用いて高炉へのコークスおよび鉱石の装入を行なった。分配シュートのトータル旋回数、各旋回数に対応した分配シュート傾動角度を表１に示すように設定した。なお、表１に示す数値は、各旋回数に対応するノッチ数であり、分配シュート傾動角度に対応するものである。本実施例において、ノッチ１単位は、分配シュート傾動角度の約３度に相当し、ノッチ数を傾動角度に対応するパラメータ値として使用した。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
表1の設定を元に、図４に示した場合のように装入物分布の乱れが生じる旋回数を計算し、炉内に装入する原料の質量および分配シュートのトータル旋回数からＦＣＧ開度を計算した。
【００３６】
分配シュートを１旋回目の設定傾動角度に移動させ、分配シュートを旋回させた。分配シュートがあらかじめ決められた分配開始点に来たとき、ＦＣＧを設定開度まで空けて炉内装入を開始し、表１の旋回数と傾動角度の設定に従い、分配シュートを傾動させた。
【００３７】
炉内装入中に、装入物分布の乱れが生じる旋回数になったとき、分配シュートを傾動させつつＦＣＧを一旦閉とした。
【００３８】
図２は、表１に従ってコークスを装入した際の、７旋回目からの状態を示したもので、ＦＣＧを閉にする条件は、ノッチ数の変化量が５以上（傾動角度にして約１２度より大きい）の場合とした。傾動角度がノッチ数で９から２５に変化する、１０旋回目から１１旋回目に変わる時に、ＦＣＧを閉に設定した。
【００３９】
そして、分配シュートが設定値（傾動角度が２５ノッチ相当）まで移動完了し、かつ分配開始点に来たとき、ＦＣＧを設定開度まで開けて炉内装入を再開した。このとき、分配シュート移動中（ＦＧＣ閉）は実績の旋回数としてカウントせず、装入再開は１１旋回目の条件とした。このように、下部バンカー内の原料がなくなるまで、表１の旋回数と傾動角度の設定に従い、分配シュートを傾動させ、装入物分布の乱れが生じる旋回数になったとき、分配シュートを傾動させつつＦＣＧを一旦閉とし、分配シュートが設定値まで移動完了し、かつ分配開始点に来たとき、ＦＣＧを設定開度まで開けて炉内装入を再開する動作を繰り返してコークス１バッチの装入を完了させた。鉱石１バッチの装入も同様に行ない、１チャージの装入を完了させた。
【００４０】
原料の装入後の装入状態を調べたところ、凹部の形成は見られず、原料は均一に分布していることが分かった。
【００４１】
そして、高炉の操業における原料装入の工程に、この装入原料の分布制御方法を用いることによって、操業条件の自由度を高めることができ、その結果、高炉操業の一層の合理化を実現することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】高炉炉頂部分の概略図。
【図２】分配シュートの旋回角、ＦＣＧ開度、分配シュートの傾動角度、原料の装入量の関係を示すグラフ。
【図３】装入物の分布状況の説明図（分配シュートの傾動角度を少しずつ変化させた場合）。（ａ）高炉内を上から見た場合、（ｂ）高炉内を横から見た場合
【図４】装入物の分布状況の説明図（分配シュートの傾動角度を大幅に変化させる場合）。（ａ）高炉内を上から見た場合、（ｂ）高炉内を横から見た場合
【符号の説明】
【００４３】
１    下部バンカー
２    ＦＣＧ
３    分配シュート
４    高炉
５    下部シール弁
６    コントローラ
１１    分配開始点
１２    炉中心部
１３    鉄皮
１４    高炉原料
Ａ    旋回指令
Ｂ    旋回位置実績
Ｃ    傾動指令
Ｄ    傾動位置実績
Ｅ    ＦＣＧ開閉指令
Ｆ    ＦＣＧ開度実績
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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