(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動する炉床上に載置された原料をバーナーで加熱して還元処理する連続加熱処理炉の炉温を設定する方法であって、
（１）前記連続加熱処理炉の炉温Ｔ及び該連続加熱処理炉に装入される原料の初期炭素含有率βＩＮをパラメータとして、該原料の金属化率αの時間関数α＝ｆ（ｔ）、炭素含有率βの時間関数β＝ｇ（ｔ）、及び該原料の金属化率αと炭素含有率βとの関係式β＝ｈ（α）を求めてデータベース化する工程と、
（２）前記連続加熱処理炉の装入口から排出口までの間を第１ゾーンから第ｍゾーン（ｍは自然数）にゾーンニングし、前記各ゾーンについて炉温Ｔｉ（ｉ＝１...ｍ）を仮定して、前記第１ゾーンの炉温Ｔ１乃至前記第ｍゾーンの炉温Ｔｍからなる炉温パターンを複数通り作成する工程と、
（３）原料装入時における該原料の金属化率αＩＮ及び該原料の初期炭素含有率βＩＮを前記第１ゾーンの入口における金属化率α１ＩＮ及び炭素含有率β１ＩＮとし、前記第１ゾーンの炉温Ｔ１と前記炭素含有率β１ＩＮにより決定される前記α＝ｆ（ｔ）及び前記β＝ｇ（ｔ）を用いて、前記第１ゾーンの出口における金属化率α１ＯＵＴ及び炭素含有率β１ＯＵＴを算出し、
次いで第ｉ−１ゾーン（ｉ＝２...ｍ）の出口における金属化率αｉ−１ＯＵＴ及び炭素含有率βｉ−１ＯＵＴを第ｉゾーンの入口における金属化率αｉＩＮ及び炭素含有率βｉＩＮとし、
前記第ｉ−１ゾーンの炉温Ｔｉ−１と前記第ｉゾーンの炉温Ｔｉが同じ際には、前記第ｉゾーンの炉温Ｔｉと炭素含有率βｉＩＮにより決定される前記α＝ｆ（ｔ）及び前記β＝ｇ（ｔ）を用いて、前記第ｉゾーンの出口における金属化率αｉＯＵＴ及び炭素含有率βｉＯＵＴを算出し、
前記第ｉ−１ゾーンの炉温Ｔｉ−１と前記第ｉゾーンの炉温Ｔｉが異なる際には、前記第ｉゾーンの入口における金属化率αｉＩＮと炭素含有率βｉＩＮの関係を満足する炉温Ｔｉにおける前記β＝ｈ（α）を選択して、該β＝ｈ（α）における初期炭素含有率βｉＩＮを求め、求められた前記初期炭素含有率βｉＩＮ及び炉温Ｔｉを満足する前記α＝ｆ（ｔ）及び前記β＝ｇ（ｔ）を選択して、前記第ｉゾーンの出口における金属化率αｉＯＵＴ及び炭素含有率βｉＯＵＴを算出し、
前記第ｉゾーンの出口における金属化率αｉＯＵＴ及び炭素含有率βｉＯＵＴの算出をｉ＝ｍまで繰り返すことにより、前記排出口における金属化率αＯＵＴを前記各炉温パターンについて算出する工程と、
（４）算出された前記金属化率αＯＵＴが目標値以上となる前記炉温パターンについて、前記連続加熱処理炉の必要投入熱量を算出し、算出された前記必要投入熱量のうち、最小となる前記必要投入熱量を実現する前記炉温パターンを最適炉温パターンとする工程とを備えることを特徴とする連続加熱処理炉の炉温設定方法。
【請求項２】
請求項１記載の連続加熱処理炉の炉温設定方法によって得られた最適炉温パターンに基づいて、前記連続加熱処理炉のバーナーに供給される燃料を制御することを特徴とする連続加熱処理炉の炉温制御方法。
【請求項３】
請求項２記載の連続加熱処理炉の炉温制御方法において、前記連続加熱処理炉に装入される原料の質量を測定すると共に、該連続加熱処理炉内における前記原料の位置をトラッキングし、トラッキングされた位置に近接する前記バーナーに供給される燃料を該原料の質量に基づいて補正することを特徴とする連続加熱処理炉の炉温制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動する炉床上に載置された原料をバーナーで加熱して還元処理する連続加熱処理炉の炉温設定方法及び炉温制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄ダストや粉鉱石などの製鉄廃棄物に含まれる酸化鉄を還元処理して製鉄原料等に再利用するため、製鉄廃棄物と炭材とを混合して造粒したブリケット（ペレット）を回転炉床炉に装入し、加熱還元することにより還元製品（ＤＲＩ）を製造すると共に、亜鉛を含む製鉄廃棄物から亜鉛を捕集して回収するプロセスが実用化されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
回転炉床炉１０及び関連設備の一例を図１２に、回転炉床炉１０の内部の一例を図１３に示す。製鉄ダストと還元材である炭材は、回転炉床炉１０の前段に配置された原料前処理部２０において所定の割合で混合された後、ブリケットＢに造粒される。原料前処理部２０において製造されたブリケットＢは、回転炉床炉１０の装入口１８から回転炉床炉１０内に装入される。
【０００４】
回転炉床炉１０は、水平面内に配置されたドーナツ状の回転炉床１１と、回転炉床１１の内周縁と外周縁に沿ってそれぞれ配置された周壁部１２ａ及び天井部１２ｂからなるフード１２と、各周壁部１２ａに所定の間隔で配置されたバーナー１３とを備えている。図１２では、回転炉床炉１０の内部を示すため、回転炉床１１の半分のみフード１２で覆われているように描かれているが、実際は、回転炉床１１全体がフード１２で覆われている。
回転炉床１１の直下には、全周に亘ってレール１４が配設されている（図１３参照）。回転炉床１１は、車輪１５を介してレール１４に支持され、車輪１５が回転することにより一定速度でフード１２内を移動する。また、フード１２内（炉内）を外気から遮断するため、回転炉床１１と周壁部１２ａとの間には、水封手段１７が設けられている。
【０００５】
装入口１８から炉内に装入されたブリケットＢは、回転炉床１１の移動に伴って先ず加熱ゾーンで１０００℃以上まで加熱される。さらに、高温の還元ゾーンでは、ブリケットＢの反応温度は１１００℃以上に達し、含有炭素による酸化亜鉛や酸化鉄の還元反応が進行する。この反応により亜鉛が気化し、ブリケットＢから分離される。燃焼ガス及び反応ガスは、回転炉床１１に対し対向流となって排気ダクト２１から回転炉床炉１０外へ排出される。そして、集塵機２２でガス中の亜鉛分が回収された後、煙突２３から大気中へ放出される。一方、還元されたブリケットＢは排出口１９から排出され、還元製品として再利用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２９８２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
回転炉床炉の操業では、還元製品の品質を評価する重要な指標の一つとして、金属化率（Ｍｅｔａｌ．Ｆｅの質量／Ｔｏｔａｌ．Ｆｅの質量）が用いられている。高品質の還元製品を製造するためには、できるだけ高い金属化率を達成する必要があるが、回転炉床炉から排出される還元製品の金属化率をリアルタイムで測定することは現状では不可能であるため、１週間ほどかけて還元製品の化学分析を行っている。
【０００８】
還元製品の金属化率を決定する因子は、ブリケットやペレットなどの原料に含まれる炭素量（初期炭素含有率）、還元時間、及び炉内温度である。初期炭素含有率及び還元時間が一定の場合、炉内温度が高いほど、原料の還元が促進される。また、炉内温度及び還元時間が一定の場合、初期炭素含有率が高いほど、原料の還元が促進される。
【０００９】
上記因子のうち、初期炭素含有率については、回転炉床炉に装入される前の原料を分析することにより把握することができる。また、還元時間については、回転炉床の移動速度（回転速度）から計算することができる。
しかし、炉内温度については、上述したように、還元製品の金属化率をリアルタイムで測定できないため、適切な炉温設定であるかどうか操業時に検証することができない。そのため、過去の操業経験に基づいて回転炉床炉の炉温制御を行っており、目標とする金属化率を、最小の必要投入熱量で達成するための最適炉温にはなっていない。
【００１０】
さらにまた、従来の炉温制御が炉温監視によるＰＩＤ制御であるため、原料装入量の急激な変動に適応できないという問題がある。例えば、原料の装入量が一時的に増加した際、増加した原料による還元吸熱反応によって吸熱量が増大し、炉内温度が低下するが、この温度低下が原因となり、製品品質（金属化率）が劣化することが多い。
【００１１】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、移動する炉床上に載置された原料をバーナーで加熱して還元処理する連続加熱処理炉において、目標とする金属化率を、最小の必要投入熱量で達成することを可能とする炉温設定方法及び炉温制御方法を提供することを目的とする。
また、原料装入量の急激な変動に適応可能な炉温制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、第１の発明は、移動する炉床上に載置された原料をバーナーで加熱して還元処理する連続加熱処理炉の炉温を設定する方法であって、連続加熱処理炉の装入口から排出口までの間をゾーンニングして各ゾーンごとに炉温を仮定して複数の炉温パターンを設定し、各炉温パターンについて排出口における金属化率αＯＵＴを算出する。そして、算出された金属化率αＯＵＴが目標値以上となる炉温パターンのうち、最小となる必要投入熱量を実現する炉温パターンを最適炉温パターンとするものであり、以下の工程を備えている。
【００１３】
（１）連続加熱処理炉の炉温Ｔ及び該連続加熱処理炉に装入される原料の初期炭素含有率βＩＮをパラメータとして、該原料の金属化率αの時間関数α＝ｆ（ｔ）、炭素含有率βの時間関数β＝ｇ（ｔ）、及び該原料の金属化率αと炭素含有率βとの関係式β＝ｈ（α）を求めてデータベース化する。ここで、金属化率＝Ｍｅｔａｌ．Ｆｅの質量／Ｔｏｔａｌ．Ｆｅの質量、炭素含有率＝原料に含まれる炭素の質量／原料の質量である。また、ｔは還元時間である。
（２）前記連続加熱処理炉の装入口から排出口までの間を第１ゾーンから第ｍゾーン（ｍは自然数）にゾーンニングし、前記各ゾーンについて炉温Ｔｉ（ｉ＝１...ｍ）を仮定して、前記第１ゾーンの炉温Ｔ１乃至前記第ｍゾーンの炉温Ｔｍからなる炉温パターンを複数通り作成する。
【００１４】
（３）原料装入時における該原料の金属化率αＩＮ及び該原料の初期炭素含有率βＩＮを第１ゾーンの入口における金属化率α１ＩＮ及び炭素含有率β１ＩＮとし、前記第１ゾーンの炉温Ｔ１と前記炭素含有率β１ＩＮにより決定される前記α＝ｆ（ｔ）及び前記β＝ｇ（ｔ）を用いて、前記第１ゾーンの出口における金属化率α１ＯＵＴ及び炭素含有率β１ＯＵＴを算出する。
次いで、第ｉ−１ゾーン（ｉ＝２...ｍ）の出口における金属化率αｉ−１ＯＵＴ及び炭素含有率βｉ−１ＯＵＴを第ｉゾーンの入口における金属化率αｉＩＮ及び炭素含有率βｉＩＮとし、
前記第ｉ−１ゾーンの炉温Ｔｉ−１と前記第ｉゾーンの炉温Ｔｉが同じ際には、前記第ｉゾーンの炉温Ｔｉと炭素含有率βｉＩＮにより決定される前記α＝ｆ（ｔ）及び前記β＝ｇ（ｔ）を用いて、前記第ｉゾーンの出口における金属化率αｉＯＵＴ及び炭素含有率βｉＯＵＴを算出する。
前記第ｉ−１ゾーンの炉温Ｔｉ−１と前記第ｉゾーンの炉温Ｔｉが異なる際には、前記第ｉゾーンの入口における金属化率αｉＩＮと炭素含有率βｉＩＮの関係を満足する炉温Ｔｉにおける前記β＝ｈ（α）を選択して、該β＝ｈ（α）における初期炭素含有率βｉＩＮを求め、求められた前記初期炭素含有率βｉＩＮ及び炉温Ｔｉを満足する前記α＝ｆ（ｔ）及び前記β＝ｇ（ｔ）を選択して、前記第ｉゾーンの出口における金属化率αｉＯＵＴ及び炭素含有率βｉＯＵＴを算出する。
前記第ｉゾーンの出口における金属化率αｉＯＵＴ及び炭素含有率βｉＯＵＴの算出をｉ＝ｍまで繰り返すことにより、前記排出口における金属化率αＯＵＴを前記各炉温パターンについて算出する。
（４）算出された前記金属化率αＯＵＴ（第ｍゾーンの出口における金属化率αｍＯＵＴ）が目標値以上となる前記炉温パターンについて、前記連続加熱処理炉の必要投入熱量を算出し、算出された前記必要投入熱量のうち、最小となる前記必要投入熱量を実現する前記炉温パターンを最適炉温パターンとする。
【００１７】
また、第２の発明に係る連続加熱処理炉の炉温制御方法は、第１の発明に係る連続加熱処理炉の炉温設定方法によって得られた最適炉温パターンに基づいて、前記連続加熱処理炉のバーナーに供給される燃料を制御することを特徴としている。
【００１８】
また、第２の発明に係る連続加熱処理炉の炉温制御方法では、前記連続加熱処理炉に装入される原料の質量を測定すると共に、該連続加熱処理炉内における前記原料の位置をトラッキングし、トラッキングされた位置に近接する前記バーナーに供給される燃料を該原料の質量に基づいて補正することを好適とする。
【発明の効果】
【００１９】
第１の発明では、連続加熱処理炉の装入口から排出口までの間をゾーンニングして各ゾーンごとに炉温を仮定して複数の炉温パターンを設定し、各炉温パターンについて排出口における金属化率αＯＵＴを算出し、算出された金属化率αＯＵＴが目標値以上となる炉温パターンのうち、最小となる必要投入熱量を実現する炉温パターンを選択できる。
【００２０】
また、第２の発明では、連続加熱処理炉に装入される原料の質量を測定すると共に、炉内における原料の位置をトラッキングし、トラッキングされた位置に近接するバーナーに供給される燃料を該原料の質量に基づいて補正する場合、原料装入量が急激に変動しても炉内温度が一定に保持され、製品品質の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（Ａ）は原料の金属化率αの時間関数α＝ｆ（ｔ）及び炭素含有率βの時間関数β＝ｇ（ｔ）の一例、（Ｂ）は原料の金属化率αと炭素含有率βとの関係を示すグラフβ＝ｈ（α）の一例をそれぞれ示している。
【図２】炉温Ｔと原料の初期炭素含有率βＩＮをパラメータとする原料の金属化率αの時間関数α＝ｆ（ｔ）及び炭素含有率βの時間関数β＝ｇ（ｔ）の一覧表の一例である。
【図３】炉温Ｔと原料の初期炭素含有率βＩＮをパラメータとする原料の金属化率αと炭素含有率βとの関係を示すグラフβ＝ｈ（α）の一覧表の一例である。
【図４】（Ａ）は回転炉床炉のゾーンニングを説明するための模式図、（Ｂ）は回転炉床炉の炉温パターンの一例を示す一覧表である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る連続加熱処理炉の炉温設定方法を説明するための模式図である。
【図６】図５のＳＴＥＰ１で選択された例えば第１ゾーンの炉温が８００℃、初期炭素含有率βＩＮが１５質量％のときの原料の金属化率αの時間関数α＝ｆ（ｔ）及び炭素含有率βの時間関数β＝ｇ（ｔ）である。
【図７】図５のＳＴＥＰ２で選択された原料の金属化率αと炭素含有率βとの関係を示すグラフβ＝ｈ（α）であり、（Ａ）はデータの内挿が不必要な場合、（Ｂ）はデータの内挿が必要な場合をそれぞれ表している。
【図８】図５のＳＴＥＰ３で選択された原料の金属化率αの時間関数α＝ｆ（ｔ）及び炭素含有率βの時間関数β＝ｇ（ｔ）である。
【図９】同炉温設定方法の手順を示したフロー図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る連続加熱処理炉の炉温制御方法を説明するための制御ブロック図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る連続加熱処理炉の炉温制御方法を説明するための制御ブロック図である。
【図１２】回転炉床炉及び関連設備の一例を示す模式図である。
【図１３】回転炉床炉内部の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態に付き説明し、本発明の理解に供する。なお、以下では、連続加熱処理炉として回転炉床炉１０（図１２、図１３参照）を例に採り、詳細に説明する。
【００２３】
［炉温設定方法］
回転炉床１１上に載置された原料をバーナー１３で加熱して還元処理する回転炉床炉１０の炉温設定方法について手順に沿って説明する。
（１）チューブ炉試験
回転炉床炉１０の炉温Ｔ及び回転炉床炉１０に装入される原料の初期炭素含有率βＩＮをパラメータとする試験又は解析等を実施して、原料の金属化率αの時間関数α＝ｆ（ｔ）、炭素含有率βの時間関数β＝ｇ（ｔ）、及び原料の金属化率αと炭素含有率βとの関係式β＝ｈ（α）を求め、データベース化する。本実施の形態では、チューブ炉試験によってα＝ｆ（ｔ）、β＝ｇ（ｔ）、及びβ＝ｈ（α）を求める。
【００２４】
チューブ炉（図示省略）は、炉内がパイプ状の電気炉であり、炉内に装入される試料を囲むようにヒータが配置されている。また、チューブ炉内には、炉内温度を計測する熱電対が挿入されている。試験に際しては、炉心管と呼ばれるパイプ状のものを炉内にセットする。そして、炉心管内に試料を装入し、窒素ガスを用いて炉心管内をガス置換しながらヒータで加熱する。なお、ガス置換するのは、空気中には酸素が存在するため、空気雰囲気下で加熱すると、高沸点の酸化物が生成され、化学形態が変化してしまうおそれがあるためである。窒素は不活性ガスで、他の物質と反応しにくいので余分な反応を起こす可能性が低い。
【００２５】
チューブ炉試験により得られた原料の金属化率αの時間関数α＝ｆ（ｔ）及び炭素含有率βの時間関数β＝ｇ（ｔ）の一例を図１（Ａ）に、原料の金属化率αと炭素含有率βとの関係を示すグラフβ＝ｈ（α）の一例を図１（Ｂ）にそれぞれ示す。金属化率αの初期値はゼロであって、還元時間ｔの増加と共に増大する。一方、炭素含有率βは、初期炭素含有率βＩＮが最も高く、還元時間ｔの増加と共に減少する。また、炭素含有率βは、金属化率αの増加と共に減少する。
【００２６】
炉温Ｔ及び原料の初期炭素含有率βＩＮをパラメータとして、チューブ炉試験によって得られた原料の金属化率αの時間関数α＝ｆ（ｔ）及び炭素含有率βの時間関数β＝ｇ（ｔ）の一覧表の一例を図２に、原料の金属化率αと炭素含有率βとの関係を示すグラフβ＝ｈ（α）の一覧表の一例を図３にそれぞれ示す。本例では、炉温Ｔの最小値を８００℃、最大値を１３５０℃、炉温間隔を５０℃としているが、実施状況に応じて適宜変更する必要がある。原料の初期炭素含有率βＩＮも同様である。
【００２７】
（２）回転炉床炉１０の排出口における金属化率αＯＵＴの算定
続いて、上記チューブ炉試験によって得られたデータを用いて、回転炉床炉１０の排出口における金属化率αＯＵＴを算定する方法について説明する。
図４（Ａ）に示すように、回転炉床炉１０の装入口から排出口までの間を第１ゾーンから第ｍゾーン（ｍは自然数）にゾーンニング（区分け）する。そして、各ゾーンについて炉温Ｔｉ（ｉ＝１...ｍ）を仮定して、第１ゾーンの炉温Ｔ１〜第ｍゾーンの炉温Ｔｍからなる炉温パターンを複数通り作成する。例えば、回転炉床炉１０を４つのゾーンに区分けしたときの炉温パターンの一例を図４（Ｂ）に示す。なお、図中のｎは炉温パターンの通し番号である。
【００２８】
複数の炉温パターンが設定されると、各炉温パターンについて、排出口における金属化率αＯＵＴ及び炭素含有率βＯＵＴを算出する。ここでは、図４（Ｂ）の炉温パターン（ｎ＝１）を例に採り説明する。
先ず、原料装入時における原料の金属化率αＩＮ（＝０質量％）及び原料の初期炭素含有率βＩＮ（＝１５質量％）を、第１ゾーンの入口（装入口）における金属化率α１ＩＮ及び炭素含有率β１ＩＮとする。そして、炉温Ｔと初期炭素含有率βＩＮをパラメータとする原料の金属化率αの時間関数α＝ｆ（ｔ）及び炭素含有率βの時間関数β＝ｇ（ｔ）の一覧表において、炉温Ｔ＝８００℃、初期炭素含有率βＩＮ＝１５質量％の条件下で得られた時間関数ｆ１１（ｔ）、ｇ１１（ｔ）を選択する（図５のＳＴＥＰ１参照）。
そして、図６に示すように、時間関数ｆ１１（ｔ）、ｇ１１（ｔ）を用いて、第１ゾーンの出口における金属化率α１ＯＵＴ及び炭素含有率β１ＯＵＴを算出する。なお、第１ゾーンの還元時間ｔ１は第１ゾーンの搬送距離／回転炉床の回転速度で算出される。
【００２９】
次いで、第１ゾーンの出口における金属化率α１ＯＵＴ及び炭素含有率β１ＯＵＴを第２ゾーンの入口における金属化率α２ＩＮ及び炭素含有率β２ＩＮとして、第２ゾーンの炉温Ｔ２におけるα＝ｆ（ｔ）及びβ＝ｇ（ｔ）を用いて、第２ゾーンの出口における金属化率α２ＯＵＴ及び炭素含有率β２ＯＵＴを算出する。しかし、本炉温パターンでは、第２ゾーンの炉温Ｔが１１００℃であるため、第１ゾーンで使用した時間関数ｆ１１（ｔ）、ｇ１１（ｔ）を使用することができない。そのため、原料の金属化率αと炭素含有率βとの関係を示すグラフβ＝ｈ（α）を使用する。具体的には、原料の金属化率αと炭素含有率βとの関係を示すグラフβ＝ｈ（α）の一覧表を用いて、炉温Ｔが１１００℃のときに、金属化率αがα２ＩＮ且つ炭素含有率βがβ２ＩＮであるｈ２７（α）を選択する（図５のＳＴＥＰ２、図７（Ａ）参照）。但し、ｈ２７（α）の初期炭素含有率βＩＮは１２質量％である。
【００３０】
そして、ｈ２７（α）に対応する時間関数α＝ｆ（ｔ）及びβ＝ｇ（ｔ）を選択する。具体的には、炉温Ｔと初期炭素含有率βＩＮをパラメータとする原料の金属化率αの時間関数α＝ｆ（ｔ）及び炭素含有率βの時間関数β＝ｇ（ｔ）の一覧表において、炉温Ｔ＝１１００℃、初期炭素含有率βＩＮ＝１２質量％の条件下で得られた時間関数ｆ２７（ｔ）、ｇ２７（ｔ）を選択する（図５のＳＴＥＰ３参照）。
図８に示すように、時間関数ｆ２７（ｔ）、ｇ２７（ｔ）では、原料装入時から第２ゾーンの入口までの還元時間ｔｖが、ｔ１と異なる値となる。第２ゾーンの出口における金属化率α２ＯＵＴ及び炭素含有率β２ＯＵＴは、時間関数ｆ２７（ｔ）、ｇ２７（ｔ）において、第２ゾーンの入口における金属化率α２ＩＮ及び炭素含有率β２ＩＮから還元時間ｔ２後の値を求めればよい。ここで、第２ゾーンの還元時間ｔ２は第２ゾーンの搬送距離／回転炉床の回転速度である。
【００３１】
なお、金属化率αがα２ＩＮ且つ炭素含有率βがβ２ＩＮであるｈ（α）がデータベースに存在しない場合は、線形補間などの内挿法を使用すればよい。例えば、図７（Ｂ）に示すように、β２ＩＮがβ＝ｈ２７（α）とβ＝ｈ１７（α）の間にある場合、α＝α２ＩＮ、β＝β２ＩＮであるβ＝ｈ（α）は、線形補間により（ｈ２７（α）×ｘ＋ｈ１７（α）×ｙ）／（ｘ＋ｙ）として得ることができる。但し、ｘ＝β２ＩＮ−ｈ２７（α２ＩＮ）、ｙ＝ｈ１７（α２ＩＮ）−β２ＩＮである。また、β＝ｈ（α）に対応するα＝ｆ（ｔ）及びβ＝ｇ（ｔ）も同様に線形補間により得ることができる。
【００３２】
第３及び第４ゾーンについても第２ゾーンと同様であり、第４ゾーンの出口における金属化率α４ＯＵＴを回転炉床炉１０の排出口における金属化率αＯＵＴとする。
但し、第２ゾーンと第３ゾーンの炉温Ｔが同じ場合は、第２ゾーンで使用したグラフを引き続き使うことができる。同様に、第３ゾーンと第４ゾーンの炉温Ｔが同じ場合は、第３ゾーンで使用したグラフを引き続き使うことができる。
【００３３】
（３）最適炉温の設定
図９は本実施の形態に係る炉温設定方法の手順を示したフロー図である。
最初に、回転炉床炉１０に装入される原料の初期炭素含有率βＩＮ、金属化率の目標値αＣ、炉温パターン数ｎＭＡＸ、ゾーンニング数ｍＭＡＸなど初期値の設定を行う（Ｓ１０）。なお、原料装入時における原料の金属化率αＩＮはゼロとする。
次いで、１番目の炉温パターン（ｎ＝１）について（Ｓ１１）、第１ゾーンから第ｍＭＡＸゾーン（Ｓ１２、Ｓ１４）まで順に、各ゾーン出口における金属化率αｍＯＵＴ及び炭素含有率βｍＯＵＴを算定する（Ｓ１３）。そして、第ｍＭＡＸゾーンにおける金属化率αＯＵＴが金属化率の目標値αＣ以上の場合（Ｓ１５）、回転炉床炉１０の必要投入熱量γを当該炉温パターンに属する炉温Ｔｉ（ｉ＝１...ｍＭＡＸ）に基づいて算定する（Ｓ１６）。
上記操作（Ｓ１２〜Ｓ１６）を全ての炉温パターンについて実施し（Ｓ１１、Ｓ１７）、算出された必要投入熱量γが最小のときの炉温パターンを最適炉温パターンとして選択する（Ｓ１８）。
【００３４】
次に、回転炉床炉１０の炉温制御方法について説明する。
［第１の炉温制御方法］
第１の炉温制御方法を説明するための制御ブロック図を図１０に示す。回転炉床炉１０の炉温制御を行う制御装置３０は、最適炉温演算部３２、温度調節部３３、必要熱量演算部３４、及び燃料調節部３６を備えている。また、回転炉床炉１０には、各ゾーンごとにバーナー１３と熱電対３７が設置されている。制御装置３０は、回転炉床炉１０に設置されているこれら全てのバーナー１３及び熱電対３７と接続されている。
【００３５】
制御装置３０では、最適炉温演算部３２において、上記炉温設定方法を用いて最適炉温パターンが設定される。次いで、温度調節部３３において、最適炉温パターンによる炉温と熱電対３７で計測された炉温との偏差ΔＴが算出され、必要熱量演算部３４において、偏差ΔＴに基づいて回転炉床炉１０の必要投入熱量が計算された後、燃料ガス流量に換算される。そして、燃料調節部３６において、必要熱量演算部３４によって算出された燃料ガス流量と流量計３９によって計測された燃料ガス流量との偏差に応じて、バーナー１３に供給される燃料ガス流量の調整を行う流量調整弁３８の制御が行われる。
【００３６】
［第２の炉温制御方法］
第２の炉温制御方法を説明するための制御ブロック図を図１１に示す。なお、第１の炉温制御方法を構成する構成要素と同様の構成要素には同じ符号を付し、当該構成要素の説明を省略する。
第２の炉温制御方法における制御装置３１も、第１の炉温制御方法における制御装置３０と同様、最適炉温演算部３２、温度調節部３３、必要熱量演算部３５、及び燃料調節部３６を備えている。また、回転炉床炉１０の装入口１８には、装入される原料の質量を計測するためのロードセル４０が設置されると共に、炉内における原料の位置が、回転炉床１１の回転速度に基づいてトラッキングされている。
【００３７】
制御装置３１では、ロードセル４０によって計測された原料の質量データ及び原料のトラッキング位置データが、必要熱量演算部３５に入力される。必要熱量演算部３５では、ΔＴに基づいて算出された燃料ガス流量を原料の質量に基づいて補正した値が、トラッキングされた位置に近接するバーナーに供給される燃料ガス流量とされる。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、上記実施の形態では、回転炉床炉を例に採り説明したが、炉床が直線状とされていても良い。
【符号の説明】
【００３９】
１０：回転炉床炉、１１：回転炉床、１２：フード、１２ａ：周壁部、１２ｂ：天井部、１３：バーナー、１４：レール、１５：車輪、１７：水封手段、１８：装入口、１９：排出口、２０：原料前処理部、２１：排気ダクト、２２：集塵機、２３：煙突、３０、３１：制御装置、３２：最適炉温演算部、３３：温度調節部、３４、３５：必要熱量演算部、３６：燃料調節部、３７：熱電対、３８：流量調整弁、３９：流量計、４０：ロードセル、Ｂ：ブリケット
【図１】
0005677884.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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