(57)【要約】【課題】定常操業時に、高炉炉頂の粉塵が多い環境でも、精度よく測定できる高炉装入物の落下軌跡測定方法を提供すること。【解決手段】高炉の装入物装入装置から高炉炉内に落下する装入物３の落下軌跡を測定する方法であって、プロフィル測定装置１から放射したマイクロ波が、落下中の装入物３に衝突し反射するマイクロ波を受信器により受信し、発信から受信までの時間を測定することによりマイクロ波発信器から落下中の装入物３の位置を特定することにより、高炉炉内に落下する装入物３の落下軌跡を測定することを特徴とする高炉装入物の落下軌跡測定方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉の装入物装入装置から高炉炉内に落下する装入物の落下軌跡を測定する方法であって、
マイクロ波発信器から放射したマイクロ波が、落下中の装入物に衝突し反射するマイクロ波を受信器により受信し、
発信から受信までの時間を測定することによりマイクロ波発信器から落下中の装入物の位置を特定することにより、高炉炉内に落下する装入物の落下軌跡を測定することを特徴とする高炉装入物の落下軌跡測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉装入物の落下軌跡測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
銑鉄を製造する高炉においては、炉頂から装入物として、粉鉄鉱石を焼き固めた焼結鉱や塊状鉄鉱石等（以下、鉄鉱石と記す。）及びコークスを交互に装入し、炉内に鉄鉱石層およびコークス層を形成する。高炉下方にある羽口から吹き込まれる熱風は、羽口前のコークスと反応してＣＯガスを形成し、ＣＯガスは、炉内を上昇しつつ、鉄鉱石を加熱、還元する。加熱、還元された鉄鉱石は、軟化融着帯を形成し、その後、溶銑となって滴下する。炉内の鉱石層およびコークス層は、羽口前でのコークスの燃焼と鉄鉱石の軟化融着帯における溶銑の溶け落ちにより、炉内を徐々に降下し、滴下した溶銑は、コークス層の間を通過して炉底部に溜まり銑鉄を形成する。
【０００３】
高炉装入物は、ベル式装入装置、または、ベルレス式装入装置により装入される。炉頂部の装入物プロフィルは、高炉の中心鉛直方向（軸心）を軸として中央部が低い略逆円錘形状をなしており、炉周辺部は粒度の比較的小さな装入物、炉中心部は粒度の大きい装入物が堆積するのが一般的である。粒度の大きい装入物は、粒度の小さい装入物に比べ炉内ガスの通気抵抗は小さく、又、コークスは鉄鉱石に比べ、炉内ガスの通気抵抗は小さい。高炉内の炉内ガス流れは、装入物による炉半径方向の通気抵抗により影響を受ける。したがって、高炉に装入された鉄鉱石及びコークスによって形成される炉頂部の装入物分布は、高炉内のガス流分布を決定づけ、適切な装入物分布の形成が、高炉操業にとって極めて重要である。
【０００４】
そのため、装入物の装入装置からの落下軌跡を正確に把握することは重要な技術課題となる。ところが、高炉に装入される鉄鉱石及びコークスは、大量であるためベル式装入装置の場合は、ベルのライナーが磨耗し、ベルレス式装入装置の場合は、旋回シュートのライナーが磨耗して、装入装置からの装入物の落下軌跡が変化し、その結果、炉頂部の装入物分布が変化するという問題がある。従って、このライナー磨耗による装入物の落下軌跡の変化に対し、ベル式装入装置ではムーバブルアーマを、ベルレス式装入装置では旋回シュートの角度を調整することにより、炉頂部の装入物分布の適切な維持を図る必要があるが、このようなライナー磨耗による装入物の落下軌跡の経時変化に対応するには、装入物の落下軌跡を正確に把握することが必要となる。
【０００５】
高炉においては、一月乃至二月の連続操業の継続後に、予定休風を行う。予定休風とは、羽口からの熱風の吹き込みを一時停止することであり、熱風の吹き込み停止の時間内に高炉の設備補修を行う。予定休風の操業停止時に、高炉装入物の落下軌跡が測定される。一月乃至二月の間に大量の鉄鉱石、コークスを高炉に装入したことで、装入物を装入する旋回シュートの磨耗により、高炉装入物の落下軌跡が変化し、その変化を正確に把握するためである。全ての設備の補修事項が完了し、炉頂装入装置の使用が可能となった段階で、高炉装入物の落下軌跡を測定する。この場合、高炉装入物の落下軌跡の測定に長時間かかるようでは、その分、休風時間が長くなり、高炉の生産性が悪化するという問題がある。
【０００６】
すでに開示されている具体的な測定方法として、装入物装入用の旋回シュートの下方位置において、高炉の横断方向にプローブを装入し、プローブに装入物が衝突した際に発生する音響信号を検知し、音響伝達棒を伝播する音響信号の到達時間を検出することで、装入物の落下位置を測定する高炉における装入物の落下位置推定装置がある（特許文献１）。
【０００７】
この発明によれば、高炉半径方向における装入物の衝突位置の検知はできるが、温度により音響伝達速度が影響を受け、その補正が必要で複雑となり、装置の費用も高くなるという欠陥がある。
【０００８】
高炉装入旋回シュートと炉頂原料の間に衝突バーを固定し、発生する擬似ＡＥを両端の検出センサーで検出する高炉原料装入物落下位置検出方法がある（特許文献２）。
この発明によれば、バーを固定することで、高炉休風とは無関係に常時の測定が可能であるが、バーの磨耗が激しくメンテナンスが困難であるという問題がある。
【０００９】
装入物装入用の旋回シュートの下方位置に高炉の横断方向にプローブを装入し、プローブ中にある気体供給配管の圧力変化により、装入物の落下軌跡を測定する装置がある（特許文献３）。
この方法によれば、高炉半径方向における装入物の衝突位置の検知はできるが、高炉炉頂の粉塵が多い環境では、プローブの気体供給配管がつまりやすく、測定精度が悪いという問題がある。
【００１０】
高炉内に長尺体を挿入し、高炉内で落下する原料を長尺体に当て、原料の衝突によって生じる加速度の変化を長尺体の長手方向において検出することにより、長尺体の長手方向における原料の落下量の分布を把握する方法がある（特許文献４）。この発明によれば、落下物の衝突による加速度変化で高炉装入物の落下量の分布を把握することはできるが、装置が複雑で、簡便な測定に難がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平９−２３５６０５号公報
【特許文献２】特開平３−２０７８０４号公報
【特許文献３】特開昭６１−１７７３０４号公報
【特許文献４】特開平１１−３１５３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
高炉内に原燃料を装入するときの落下位置検知、及び落下軌跡の把握は、高炉の操業にとって重要な指標である。高炉装入物表面の上に挿入した測定棒の振動音響の変化、気体導管の圧力の変化、原料衝突による加速度の変化の検知方法等が提案されているが、高炉炉頂の粉塵が多い環境では、精度が悪く、又、メンテナンスの面で課題があった。
【００１３】
また、予定休風での測定では、予定休風と予定休風の間に惹起する原料装入装置の磨耗に起因する落下軌跡の変化を把握することができず、高炉操業に支障をきたすことがある。そこで、定常操業時に、装入物の落下軌跡が測定可能な方策が望まれる。
【００１４】
本発明の目的は、定常操業時に、高炉炉頂の粉塵が多い環境でも、精度よく測定できる高炉装入物の落下軌跡測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者等は、高炉炉内の装入物の上方に設けたマイクロ波発信器から放射したマイクロ波を落下中の装入物に当て、反射するマイクロ波を検知することにより、装入物の落下軌跡を精度よく測定できることを見出した。
【００１６】
本発明は、この知見に基づき上記課題を解決するためになされたものであり、その要旨とするところは、以下のとおりである。
【００１７】
（１）高炉の装入物装入装置から高炉炉内に落下する装入物の落下軌跡を測定する方法であって、
マイクロ波発信器から放射したマイクロ波が、落下中の装入物に衝突し反射するマイクロ波を受信器により受信し、
発信から受信までの時間を測定することによりマイクロ波発信器から落下中の装入物の位置を特定することにより、高炉炉内に落下する装入物の落下軌跡を測定することを特徴とする高炉装入物の落下軌跡測定方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、定常操業時に、高炉炉頂の粉塵が多い環境でも、高炉装入物の落下軌跡を精度よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】高炉装入物の落下軌跡の測定方法を示す図。
【図２】プロフィル測定装置の一例を示す図。
【図３】高炉装入物(コークス）の落下軌跡の測定例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、マイクロ波発信器から放射したマイクロ波が、落下中の装入物に衝突し反射するマイクロ波を受信器により受信し、発信から受信までの時間を測定することによりマイクロ波発信器から落下中の装入物の位置を特定することにより、高炉炉内に落下する装入物の落下軌跡を測定することを特徴とする高炉装入物の落下軌跡測定方法である。
【００２１】
図１に高炉装入物の落下軌跡の測定方法を示す。本発明に係るプロフィル測定装置１は、高炉の炉頂部の高炉鉄皮５に設置される。
【００２２】
図１において、装入装置が旋回シュートの場合、装入物３は、旋回シュート４から高炉炉頂の装入物６の表面に向け装入される。旋回シュート４は、高炉の鉛直中心に対し一定角度θを保ちながら連続回転する。旋回シュート４が連続回転することで、装入物３を高炉円周方向に均一に装入することができる。又、旋回シュート４は、傾動角度θを変更することにより、高炉半径方向における装入物３の落下位置を変更することができる。即ち、角度θが小さいと装入物３は、炉中心近傍に落下し、傾動角度θが大きいと装入物３は、炉壁近傍に落下する。
図２にプロフィル測定装置１の一例を示す。耐圧容器１０に収容されたアンテナ１１および反射板１２を有している。
【００２３】
耐圧容器１０は、底面に、炉内に向けた開口部１３を有し、開口部１３には通気性を有する耐熱ボード１４がはめ込まれ、さらに炉内側に、仕切弁１５が設けられている。仕切弁１５は、プロフィルの測定時に開き、プロフィルの測定時にマイクロ波が開口部１３を透過できるようにする。耐圧容器１０は、マイクロ波透過部材３１により仕切られ、アンテナ１１を炉内の環境から保護する。
【００２４】
アンテナ１１は、導波管１７を介して、マイクロ波発信器１８に連結されている。導波管１７の途中には、高炉２内部のガス等を遮断するための遮断弁１９が設けられている。マイクロ波発信器１８は、周波数が一定範囲で連続的に時間変化するマイクロ波を発生し、当該マイクロ波の送信および受信が可能である。マイクロ波発信器１８にはデータ処理部２０が信号線で接続されている。
【００２５】
マイクロ波発信器１８で発生した、周波数が連続的に変化するマイクロ波は、アンテナ１１から、マイクロ波透過部材３１を介して、反射板１２を経て測定対象に向けて放射され、測定対象物で反射したマイクロ波（反射波）を受信して検出する。データ処理部２０では、アンテナ１１でのマイクロ波の放射から受信までの間の周波数の変化分ΔＦから、アンテナから測定対象（落下装入物）までのマイクロ波の往復時間ΔＴが求められ、アンテナから測定対象までの距離が算出される。
【００２６】
図２に示す反射板駆動装置２１により駆動軸２２をその中心軸の周りに回転させることで、アンテナ１１からその中心軸方向に放射されたマイクロ波を、反射板１２で、高炉２の内側から外側へ向けて反射し、装入物が、旋回シュートを離れ、落下中及び装入物表面に落下した位置を走査することができる。
【００２７】
マイクロ波を用いることにより、温度や粉塵等の環境の影響を受けにくく、高炉２内のプロフィルを正確に測定できる。また、パラボラアンテナは指向性が高いため、高精度に所望する位置にマイクロ波を放射できる。
【００２８】
また、測定時には、高炉２内部のガスや粉塵等が耐圧容器１０内に侵入するのを防ぐとともに、耐圧容器１０から外部へガス等が漏洩するのを防止する目的で、耐圧容器１０内に、窒素ガスのパージを行う。耐圧容器１０の開口部１３には、通気性を有する耐熱ボード１４がはめ込まれているため、窒素ガスが炉内に通過可能であり、耐熱ボード１４の炉内側の面に粉塵等が付着するのを防ぐとともに、アンテナ１１や反射板１２を炉内の熱から保護することができる。
【実施例】
【００２９】
次に、本発明の実施例について説明するが、これに限られるものではない。
内容積４０００ｍ３級の高炉の定常操業中に、１旋回あたりコークス質量１．４ｔを旋回シュート４により装入する場合の落下軌跡を測定した。
図３にコークスの落下軌跡の測定結果を示す。旋回シュート４の傾動角度θは５０度である。プロフィル測定装置１から放射するマイクロ波が、鉛直線に対する角度Φが、３３°、２０°、０°の３点について測定した。
【００３０】
図３のＸ軸は、炉中心からの相対距離を示し、Ｙ軸は、基準点からの相対距離を示す。
角度Φが、３３°の時、放射したマイクロ波が落下コークスにより反射する位置は、Ｘ・Ｙ座標で、Ａ（０．６０、−０．２８）であった。
同様に、角度Φが、２０°の時、Ｘ・Ｙ座標で、Ｂ（０．６７、−０．２０）であり、角度Φが、０°の時、Ｘ・Ｙ座標で、Ｃ（０．８５、＋０．０２）であった。
マイクロ波を用いることにより、温度や粉塵等の環境の影響を受けにくく、装入物の落下軌跡を正確に測定することができることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、定常操業時に、高炉炉頂の粉塵が多い環境でも、精度よく測定できる高炉装入物の落下軌跡測定方法として利用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１…プロフィル測定装置、３…装入物、４…旋回シュート、５…高炉鉄皮、６…炉頂の装入物、１０…耐圧容器、１１…アンテナ、１２…反射板、１３…開口部、１４…耐熱ボード、１５…仕切弁、１７…導波管、１８…マイクロ波発信器、１９…遮断弁、２０…データ処理部、２１…反射板駆動装置、２２…駆動軸、３１…マイクロ波透過部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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