(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素質還元剤と酸化鉄とを含有する還元鉄原料を加熱処理することにより還元鉄を製造するための装置であって、
回転方向に移動する炉床及びこの炉床上の還元鉄原料を加熱して還元鉄を生成する加熱器を含む還元炉と、
前記炉床上において設定された装入位置で当該炉床上に還元鉄原料を装入する原料装入装置と、
当該炉床上で前記装入位置から前記炉床の移動方向に離れた排出位置で、前記炉床上での前記加熱器による前記還元鉄原料への加熱により生成された還元鉄を前記炉床の移動方向と交差する方向に送り出して排出する排出装置と、
前記炉床の移動方向について前記排出位置の下流側でかつ前記装入位置の上流側の監視対象領域における前記炉床の表面の状態を監視するための監視装置と、を備え、
前記監視装置は、前記監視対象領域における前記炉床の表面の状態に関する情報を検出する検出部と、この検出部により検出された前記炉床の表面の状態に関する情報を蓄積することにより、前記炉床の全周にわたる当該炉床の表面状態についての監視用情報を作成する監視用情報作成部と、この情報作成部により作成された監視用情報を出力する出力部と、を有する、還元鉄の製造装置。
【請求項２】
請求項１記載の還元鉄の製造装置であって、前記監視用情報作成部は、前記検出部により検出された情報に基いて当該情報の分布を表す監視用画像を作成する、還元鉄の製造装置。
【請求項３】
請求項１記載の還元鉄の製造装置であって、前記検出部は、前記炉床の表面に関する情報として当該表面の高さについての情報を検出する高さ情報検出器を含む、還元鉄の製造装置。
【請求項４】
請求項３記載の還元鉄の製造装置であって、前記監視用情報作成部は、前記検出部により検出された高さについての情報に基いて前記炉床の表面の高さ分布を示す画像を作成する、還元鉄の製造装置。
【請求項５】
請求項１記載の還元鉄の製造装置であって、前記検出部は、前記炉床の表面に関する情報として当該表面の温度についての情報を検出する温度検出器を含む、還元鉄の製造装置。
【請求項６】
請求項５記載の還元鉄の製造装置であって、前記監視用情報作成部は、前記検出部により検出された温度についての情報に基いて前記炉床の表面の温度分布を示す画像を作成する、還元鉄の製造装置。
【請求項７】
請求項１−６のいずれかに記載の還元鉄の製造装置であって、前記監視装置は、前記検出部により検出される前記炉床の表面状態に関する情報が予め設定された許容範囲を超える場合に警告指令を作成する警告要否判断部と、前記警告指令の入力を受けて警告を出力する警告出力部と、をさらに備える、還元鉄の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転式炉床を有する還元炉を備えた還元鉄の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、還元鉄を製造するための装置として、回転式炉床を備えた還元炉が知られている。当該還元炉は、回転方向に移動可能な炉床と、その上方に位置する天井と、を有し、これらは煉瓦等の耐火物により構成される。前記炉床上には、特定の装入位置で前記還元鉄の原料であるペレットが装入される。当該ペレットは当該炉床上で加熱されることにより還元され、前記装入位置から特定距離（例えば前記炉床の約全周）だけ移動した後に特定の排出位置に至り、この排出装置に設けられた排出装置によって炉外に排出される。当該排出は、例えば、本体軸及びその周囲に形成された送り用の羽根を有する排出用スクリューの回転駆動によって行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０７２４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記のような回転床式還元炉では、その運転の継続に伴って前記排出装置の劣化、例えば当該排出装置を構成する排出スクリューの送り用羽根の摩耗、が進行する。このような事情から、従来は、当該排出スクリュー等の定期的な交換が行われているが、その交換の際には還元炉全体の操業を停止しなければならず、これによって運転効率は著しく低下する。従って、前記排出装置の交換頻度を下げることが前記還元炉の運転にあたって重要な課題となる。
【０００５】
本発明は、回転床式還元炉を備えた還元鉄の製造装置において、その運転効率の向上が可能なもの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】
【０００６】
本発明者らは、前記課題を解決するための手段として、還元炉の炉床の表面の状態と排出装置の劣化の進行との相関関係に着目した。すなわち、当該排出装置の劣化の要因は、炉床の表面と当該排出装置の特定部位（例えば排出スクリューを構成する羽根）との過度の接触による当該特定部位の摩耗損傷であり、従って、当該炉床の表面状態を良好に管理すれば、前記排出装置の交換頻度の低減が可能である。
【０００７】
なお、ここでいう「炉床の表面」とは、還元炉に既設されている炉床だけでなく当該炉床の上に敷かれる還元鉄原料やその反応生成物、当該還元鉄原料から発生する粉体、床敷材等も含めて当該炉床と一体に移動する部分の全体の表面を意味する。これは以下の記載においても同様である。
【０００８】
さらに、本発明者らは、実際に前記炉床の表面を監視する領域として、当該炉床上に還元鉄原料が装入される装入位置よりも上流側でかつ還元鉄が排出される排出位置よりも下流側の領域に着目した。この領域では、前記排出位置で炉床上から還元鉄が排出されており、かつ、その上にはまだ新しい還元鉄原料が装入されていなくて当該還元鉄原料から発生する粉体の飛散もほとんどないので、炉床の表面の状態を適正に監視するのに最も適した領域である。しかも、前記炉床は回転方向に移動するので、前記領域で取得した炉床の表面状態に関する情報を順次蓄積することにより、当該炉床の全周に亘る表面の状態を監視するための監視用情報を作成することが可能である。
【０００９】
本発明は、このような観点からなされたものであり、炭素質還元剤と酸化鉄とを含有する還元鉄原料を加熱処理することにより還元鉄を製造するための装置を提供する。この装置は、回転方向に移動する炉床及びこの炉床上の還元鉄原料を加熱して還元鉄を生成する加熱器を含む還元炉と、前記炉床上において設定された装入位置で当該炉床上に還元鉄原料を装入する原料装入装置と、当該炉床上で前記装入位置から前記炉床の移動方向に離れた排出位置で、前記炉床上での前記加熱器による前記還元鉄原料への加熱により生成された還元鉄を前記炉床の移動方向と交差する方向に送り出して排出する排出装置と、前記炉床の移動方向について前記排出位置の下流側でかつ前記装入位置の上流側に設定された監視対象領域における前記炉床の表面の状態を監視するための監視装置と、を備える。当該監視装置は、前記監視対象領域における前記炉床の表面の状態に関する情報を検出する検出部と、この検出部により検出された前記炉床の表面の状態に関する情報を蓄積することにより、前記炉床の全周にわたる当該炉床の表面状態についての監視用情報を作成する監視用情報作成部と、この監視用情報作成部により作成された監視用情報を出力する出力部と、を有する。
【００１０】
この装置によれば、前記特定領域において検出された炉床の表面状態の情報の蓄積に基づき、炉床全周についての当該炉床の表面の監視に適した監視用情報を提供することが可能である。当該監視用情報は、使用者が当該監視用情報に基いて適切な措置（例えば炉床表面の整備）を行うことが可能である。
【００１１】
前記検出部は、前記炉床の表面に関する情報として、当該表面の高さについての情報を検出する高さ情報検出器や、当該表面の温度についての情報を検出する温度情報検出器を検出するものが、好適である。前記表面の高さは、当該表面と排出装置との接触による当該排出装置の劣化に直接影響する因子であるので、当該高さの分布つまり前記表面の起伏についての情報は、前記排出装置を管理する上で非常に有益である。また、前記表面の温度は、当該表面の性状によって変化するものであるから、当該表面の温度分布についての情報に基づき、起伏や材質といった表面状態に関するパラメータを間接的に把握することが可能である。
【００１２】
前記監視用情報作成部は、前記検出部により検出された情報に基いて当該情報の分布を表す監視用画像を作成するものが好適である。当該監視用画像は、使用者が炉床の表面状態を容易に把握することを助ける。例えば、前記検出部が前記高さ情報検出器を含む場合、前記監視用情報作成部は、前記炉床の表面の高さ分布を示す画像（例えば三次元画像や等高線を含む二次元画像）を作成するのが、好ましい。また、前記検出部が前記温度情報検出器を含む場合、前記監視用情報作成部は、前記炉床の温度分布を示す画像を作成するのが、好ましい。
【００１３】
前記監視装置は、前記検出部により検出される前記炉床の表面状態に関する情報が予め設定された許容範囲を超える場合に警告指令を作成する警告要否判断部と、前記警告指令の入力を受けて警告を出力する警告出力部と、をさらに備えることが、好ましい。当該警告は、前記炉床の表面に異常があることを明確に報知してその対処が確実に行われることを可能にする。例えば、前記検出部が前記高さ情報検出器を含む場合、前記監視用情報作成部は、前記炉床の表面の高さ分布を示す画像（例えば三次元画像や等高線を含む二次元画像）を作成するのが、好ましい。また、前記検出部が前記温度情報検出器を含む場合、前記監視用情報作成部は、前記炉床の温度分布を示す画像を作成するのが、好ましい。
【００１４】
また、炭素質還元剤と酸化鉄とを含有する還元鉄原料を加熱処理することにより還元鉄を製造するための方法が提供される。この方法は、回転方向に移動する炉床を有する還元炉の当該炉床上に予め設定された装入位置で還元鉄原料を装入することと、前記炉床上に装入された前記還元鉄原料をその移動中に加熱して還元することにより還元鉄を生成することと、当該還元工程により生成された還元鉄を前記装入位置から前記炉床の移動方向に離れた排出位置に設けられた排出装置によって前記炉床上から当該炉床の移動方向と交差する方向に送り出して排出することと、前記炉床の移動方向について前記排出位置の下流側でかつ前記装入位置の上流側の監視対象領域における前記炉床の表面を監視し、当該監視対象領域での当該炉床の表面の状態に基いて当該炉床の表面の整備（例えば炉床の表面の確認や整備）を行うことと、を含む。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば、回転床式還元炉を備えた還元鉄の製造装置において、その運転効率の向上が可能なものが、提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る還元鉄製造装置の平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】前記還元炉に設けられる排出装置の排出スクリューを示す側面図である。
【図４】前記還元炉の炉床の幅方向の中心線に沿った断面を示す図であって当該還元炉の処理部を示す断面図である。
【図５】前記還元炉の半径方向に沿った断面を示す図であって当該還元炉に設けられるセンサの配置を示す断面図である。
【図６】前記センサを含む監視装置を示すブロック図である。
【図７】前記監視装置において作成される監視用画像であって炉床全体の表面の高さ分布を示す画像の例を示す図である。
【図８】前記監視装置において作成される監視用画像であって図７に示される監視用画像のうち指定された領域を拡大して示した画像の例を示す図である。
【図９】前記監視装置において作成される監視用画像であって炉床全体の表面温度の分布を示す画像の例を示す図である。
【図１０】前記監視装置において作成される監視用画像であって図９に示される監視用画像のうち指定された領域を拡大して示した画像の例を示す図である。
【図１１】前記監視装置において作成される監視用画像であって特定の周方向位置における炉床の高さの分布と炉床の表面温度の分布とを断面にて合成表示した画像の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１〜図６は、本発明の実施の形態に係る還元鉄の製造装置を示す。この装置は、多数の還元鉄原料２であってそれぞれが炭素質還元剤と酸化鉄とを含有するものを順次加熱処理して還元鉄を製造するためのものである。各還元鉄原料２は、球状に形成されているが、完全な球体でなくてもよい。この点については後に言及する。また、各還元鉄原料２は事前に乾燥処理されていることが、好ましい。
【００１９】
前記装置は、回転床式の還元炉１０と、原料装入装置１２と、排出装置１４と、を備える。さらに、床敷材補給装置１６を備える場合もある。前記還元炉１０は、その内部に装入された還元鉄原料２の処理により還元鉄（金属鉄）の生成を行う。具体的には、当該還元炉１０内において、前記酸化鉄の昇温、還元、溶融、凝集、スラグ等の分離、冷却等が行われる。前記原料装入装置１２は、前記還元炉１０内に前記各還元鉄原料２を順次装入する。前記排出装置１４は、前記還元炉１０内で生成された還元鉄及びスラグ等を当該還元炉１０の外部に排出する。
【００２０】
前記還元炉１０は、炉床１８と、当該炉床１８を回転方向に移動させる炉床駆動装置１９と、炉体２０と、を備える。前記炉床１８及び前記炉体２０は、例えばアルミナを主成分とする耐火物等により構成される。前記炉体２０は、内周壁２２と外周壁２３と天井２４とを一体に有する。
【００２１】
前記炉床１８は、内側に円形空間を囲む円環状をなし、その半径方向に沿う一定の幅を有する。前記炉床駆動装置１９は、図５に示されるように前記炉床１８の下側に設けられ、当該炉床１８がその中心軸である垂直軸回りに所定方向（図２では反時計回り方向）に所定の速度で回転するように当該炉床１８を支持しながら当該回転方向に動かす。
【００２２】
前記原料装入装置１２は、前記炉床１８上に設定された装入位置で前記還元鉄原料２の装入を行う。具体的には、図２に示されるように、前記炉床１８上に前記還元鉄原料２を投下するホッパー１２ａと、当該ホッパー１２ａに還元鉄原料２を供給するコンベア１２ｂと、を有する。
【００２３】
前記排出装置１４は、前記炉床１８上において前記装入位置から前記還元鉄原料２の移動方向に離れた（この実施の形態では前記装入位置から全周に近い距離だけ離れた）排出位置で還元鉄及びスラグ等の排出を行う。この実施の形態に係る排出装置１４は、図３に示されるような排出スクリュー２５と、当該排出スクリュー２５を回転させるモータ２６と、を備える。前記排出スクリュー２５は、本体軸２５ａと、この本体軸２５ａの外周面で螺旋状に進行する送り用羽根２５ｂと、を有し、当該排出スクリュー２５の回転に伴って前記送り用羽根２５ｂが前記炉床１８上の還元鉄等を炉外に掻き出すような高さ位置に配置されている。
【００２４】
前記床敷材補給装置１６は、前記装入位置と前記排出位置との間に設定された床敷材補給位置で前記炉床１８上に床敷材１１を補給する。この床敷材１１は、前記炉床１８の保護、具体的には当該炉床１８と還元鉄原料２との直接的な接触の阻止、のためのもので、多数の粉体により構成される。
【００２５】
この床敷材１１の補給は本発明において必須のものではない。すなわち、本発明は、炉床の上に直接還元鉄原料が装入される態様も含む。
【００２６】
前記床敷材補給装置１６は、前記排出装置１４において前記還元鉄及び前記スラグ等とともに排出される床敷材１１の分に相当する新しい床敷材１１を炉床１８上に適宜補給する。この実施の形態に係る床敷材補給装置１６は、前記原料装入装置１２と同様、図２に示されるように、前記炉床１８上に前記床敷材１１を投下するホッパー１６ａと、当該ホッパー１６ａに床敷材１１を供給するコンベア１６ｂと、を有する。
【００２７】
この実施の形態では、前記原料装入装置１２及び前記床敷材補給装置１６の下流側にそれぞれ原料均し位置及び床敷材均し位置が設定され、当該原料均し位置及び床敷材均し位置にそれぞれ原料均し装置１３及び床敷材均し装置１７が設けられている。
【００２８】
前記原料均し装置１３は、前記炉床１８上に装入された還元鉄原料２を当該炉床１８の移動方向と直交する方向すなわち炉床１８の幅方向に均すもので、図２に示すような均しスクリュー１３ｓを有する。当該均しスクリュー１３ｓは、前記排出スクリュー２５と同様、本体軸１３ａと送り用羽根１３ｂと、を有する。
【００２９】
同様に、前記床敷材均し装置１７は、前記炉床１８上に補給された床敷材１１を前記幅方向に均すもので、同じく図２に示すような均しスクリュー１７ｓを有する。当該均しスクリュー１７ｓも、本体軸１７ａと送り用羽根１７ｂとを有する。
【００３０】
前記還元炉１０は、前記還元鉄原料２の還元及び溶融を行うべく、図４に示すような複数のバーナ２８を備える。これらのバーナ２８は、前記装入位置から前記排出位置に至るまでの領域において、前記炉床１８の移動方向に沿って並ぶ複数の位置にそれぞれ設けられ、各位置において燃料の燃焼を行う。この燃焼による熱は、輻射等により、炉内に順次装入される各還元鉄原料２に伝達され、当該還元鉄原料２の還元および溶融に寄与する。
【００３１】
この還元鉄の製造装置は、さらに、図５及び図６に示すような炉床監視装置を備える。以下、その詳細を説明する。
【００３２】
前記炉床監視装置は、図１に示される前記炉床１８の領域であって予め設定された監視対象領域Ａｍｔにおける当該炉床１８の表面の状態を監視するものである。この監視対象領域Ａｍｔは、前記炉床１８の移動方向について前記排出位置の下流側でかつ前記装入位置の上流側に設定される領域である。この実施の形態のように床敷材１１の補給が行われるものでは、図１に示されるように、前記排出装置１４が設けられる排出位置の下流側でかつ前記床敷材補給装置１２が設けられる床敷材補給位置の上流側に前記監視対象領域Ａｍｔが設定されるのが、より好ましい。
【００３３】
前記炉床監視装置は、図６に示される検出部４０と、演算制御部５０と、出力部６０と、を有する。
【００３４】
前記検出部４０は、前記監視対象領域Ａｍｔにおける前記炉床１８の表面の状態に関する情報を検出するセクションである。この実施の形態に係る検出部４０は、前記炉床１８の表面の高さについての情報を検出するための複数の距離センサ（高さ情報検出器）４２と、前記炉床１８の表面の温度についての情報を検出する複数の温度センサ（温度情報検出器）４４と、を含む。
【００３５】
前記複数の距離センサ４２は、前記監視対象領域Ａｍｔにおける前記炉床１８の上方に位置する天井２４に配置され、当該炉床１８の幅方向に互いに間隔をおいて並んでいる。各距離センサ４２は、例えばレーザ式センサや超音波センサにより構成され、当該距離センサ４２から前記炉床１８の表面までの距離に対応した電気信号である距離検出信号を作成する。前記炉床１８の表面の高さは、当該距離センサ４２により検出される距離と当該距離センサ４２の高さ位置とに基いて特定される。
【００３６】
各距離センサ４２は、前記幅方向に往復走査することが可能であり、これにより、当該距離センサ４２に割り当てられた幅方向の領域を走査する。このようにして、前記炉床１８のうち前記複数の距離センサ４２の下方に位置する部位の高さがその幅方向全域にわたって短時間で検出される。
【００３７】
前記複数の温度センサ４４は、前記各距離センサ４２から前記炉床１８の移動方向と平行な方向にずれた位置で、当該距離センサ４２と同様、前記監視対象領域Ａｍｔにおける前記炉床１８の上方に位置する天井２４に配置され、当該炉床１８の幅方向に互いに間隔をおいて並んでいる。各温度センサ４４は、例えば放射温度計や熱画像計測装置等により構成され、前記炉床１８の表面の温度に対応した電気信号である温度検出信号を作成する。
【００３８】
各温度センサ４４も、前記炉床１８の幅方向について、当該温度センサ４４に割り当てられた領域を往復走査する。このようにして、前記炉床１８のうち前記複数の温度センサ４４の下方に位置する部位の温度がその幅方向全域にわたって短時間で検出される。
【００３９】
前記距離センサ４２及び前記温度センサ４４による検出は、還元炉の操業中つまり炉床１８の移動中に継続して行われる。しかも、当該炉床１８の移動速度は前記各センサ４２，４４の走査速度に比べて十分遅いため、当該炉床１８のうち前記監視対象領域Ａｍｔを通過する部位の高さ及び温度が次々と検出される。
【００４０】
前記各センサ４２，４４を高熱から保護するため、当該センサ４２，４４と炉床１８との間に図５に示すような耐火物等の保護材２９が介設されてもよい。この場合、当該保護材２９（配置によっては当該保護材２９及び天井２４）に前記各センサ４２，４４による炉床１８の表面状態の検出を可能にする窓が設けられるのが、よい。あるいは、水等の冷媒による各センサ４２，４４の冷却が行われてもよい。
【００４１】
前記演算制御部５０は、例えばマイクロコンピュータにより構成され、その機能として、図５に示される監視用画像作成部５２及び警告要否判断部５４を有する。
【００４２】
前記監視用画像作成部５２は、前記距離センサ４２及び前記温度センサ４４によって作成された距離検出信号及び温度検出信号を時々刻々取り込み、蓄積することにより、前記炉床１８の全周にわたる当該炉床１８の表面の状態を監視するための監視用情報、具体的には、前記炉床１８の全周にわたりその表面の高さ分布を示す画像、例えば三次元画像や等高線を含む二次元画像、各位置での表面の高さを示すグラフ等、についてのデータと、前記炉床１８の全周にわたりその温度分布を示す画像、例えば三次元画像や等温線を含む二次元画像、各位置での表面の温度を示すグラフ等についてのデータと、を作成するとともに、その画像データを前記出力部６０に入力する。
【００４３】
図７は、前記監視用画像作成部５２により作成される監視用画像であって前記炉床１８の全周にわたりその表面の高さ分布を示す画像（つまり全体監視用画像）の例を示す。この画像では、炉床の領域がその周方向について１０個の領域Ａ１〜Ａ１０に分割され、各領域における炉床表面の高さ分布（凹凸）がある高さを基準として等高線７０と模様７２の組み合わせによって表示される。
【００４４】
さらに、前記領域Ａ１〜Ａ１０のうちの特定の領域が使用者の操作によって選択されると、その領域について例えば図８に示されるような部分拡大画像が表示される。図８は、図７に示される領域Ａ９が選択された場合に表示される画像であり、この画像で当該領域Ａ９における高さ分布の詳細情報が表示される。さらに、この画像において任意の断面指示線７４が指定されると、その線に沿った断面画像７６が画面の片隅に表示される。
【００４５】
同様に、図９は、前記監視用画像作成部５２により作成される監視用画像であって前記炉床１８の全周にわたりその表面温度の分布を示す画像（つまり全体監視用画像）の例を示す。この画像においても、炉床の領域がその周方向について１０個の領域Ａ１〜Ａ１０に分割され、各領域における炉床表面温度の分布が特定の温度（図では８００°Ｃ）を基準に等温線８０と模様８２の組み合わせによって表示される。
【００４６】
さらに、前記領域Ａ１〜Ａ１０のうちの特定の領域が使用者の操作によって選択されると、その領域について例えば図１０に示されるような部分拡大画像が表示される。図１０は、図９に示される領域Ａ１０が選択された場合に表示される画像であり、この画像で当該領域Ａ１０における高さ分布の詳細情報が表示される。さらに、この画像において任意の断面指示線８４が指定されると、その線に沿った温度分布を高さによって表示した断面画像８６が画面の片隅に表示される。
【００４７】
あるいは、任意の断面において炉床表面の高さと温度の双方を示す複合画像を表示することも可能である。図１１は、炉床の特定の周方向位置における当該炉床の高さの分布と炉床の表面温度の分布とをそれぞれ断面形状及びグラデーションによって表した複合画像の例を示す。
【００４８】
なお、本発明において作成される監視用情報は、前記のような監視用画像（炉床の表面の高さ分布を示す画像や温度分布を示す画像）に限定されない。当該監視用情報は、例えば、炉床上に設定された座標（例えば径方向位置と周方向位置とが組み合わされた座標）とその座標位置における表面状態の指標（例えば高さや温度）との対応関係を示す数値表であってもよい。あるいは、当該表面状態の指標の最大値及び最小値のみが監視用情報として採取されてもよい。
【００４９】
前記警告要否判断部５４は、前記距離センサ４２及び前記温度センサ４４によりそれぞれ特定される炉床１８の高さ及び温度が予め設定された許容範囲内にあるか否かを判断し、当該高さ及び当該温度の少なくとも一方が前記許容範囲から外れている場合に警告指令を作成して前記出力部６０に入力する。具体的に、この実施の形態に係る警告要否判断部５４は、前記炉床１８の全周にわたって蓄積された表面高さ及び表面温度の最大値及び最小値を選定し、次のａ）〜ｄ）のいずれかに該当する場合に警告指令を作成する。
【００５０】
ａ）炉床表面高さの最大値が予め設定された高さ上限値よりも大きい場合
ｂ）炉床表面高さの最小値が予め設定された高さ下限値よりも小さい場合
ｃ）炉床表面温度の最大値が予め設定された温度上限値よりも大きい場合
ｄ）炉床表面温度の最小値が予め設定された温度下限値よりも小さい場合
あるいは、前記表面高さまたは前記表面温度について、その最大値と最小値との差が一定以上の場合、つまりばらつきが大きい場合、に前記警告指令が作成されてもよい。
【００５１】
また、時間の経過に伴う炉床表面高さの変化の量または時間の経過に伴う炉床表面温度の変化の量（つまり横軸を経過時間、縦軸を炉床表面高さまたは炉床表面温度としたときに描かれる曲線に対する接線の傾き）が予め設定された許容値を超えた場合に前記警告指令が作成されてもよい。
【００５２】
前記出力部６０は、前記演算制御部５０により作成された情報を外部に出力して報知するセクションであり、画像表示部６２及び警告出力部６４を有する。画像表示部６２は、前記監視用画像表示部５２からの前記画像データの入力を受けて、当該監視用画像作成部５２が作成した監視用画像を表示画面上に表示する。前記警告出力部６４は、例えば警告用ランプや警告用ブザーからなり、前記警告要否判断部５４から前記警告指令の入力を受けた場合に前記警告用ランプの点灯や前記警告用ブザーの発動を行う。
【００５３】
次に、この還元鉄の製造装置の作用を説明する。
【００５４】
前記還元炉１０の操業中は、前記炉床駆動装置１９が常時作動し、前記炉床１８を一定の速度で回転方向に移動させる。この炉床１８に対し、床敷材補給位置に設けられた床敷材補給装置１６が床敷材１１の補給を行い、さらに、その下流側の装入位置に設けられた原料装入装置１２が前記炉床１８の上に（この実施の形態では前記床敷材１１の上に）ペレット化またはブリケット化された還元鉄原料２を装入する。当該還元鉄原料２は、前記炉床１８とともにその移動方向に搬送され、その搬送途中で図４に示されるバーナ２８により前記還元鉄原料２の温度が高められ、当該還元鉄原料２の還元及び溶融が行われる。これにより、粒状の溶融金属鉄とスラグ等とが生成される。前記溶融金属鉄は、その後に冷却されて固化し、製品還元鉄２ｒとなる。ここで前記還元鉄原料２の溶融は必ずしも行われなくてもよい。
【００５５】
このようにして生成された還元鉄及びスラグ等は、排出位置に設けられた排出装置１４により炉外に排出される。この実施の形態では、図３に示される排出スクリュー２５が前記炉床１８の表面の直上の位置でモータ２６により回転駆動され、これにより、当該排出スクリュー２５に含まれる螺旋状の送り用羽根２５ｂが前記炉床１８上の還元鉄及びスラグ等を当該炉床１８の幅方向に掻き出す。
【００５６】
この排出装置１４が設けられる排出位置の下流側の領域であって前記床敷材補給位置の上流側の領域である監視対象領域Ａｍｔでは、炉床監視装置による炉床１８の表面の監視が行われる。
【００５７】
具体的に、当該炉床監視装置の距離センサ４２及び温度センサ４４は、それぞれ、炉床１８の回転方向への移動中に当該距離センサ４２から炉床１８の表面までの距離及び当該炉床１８の表面の温度を検出し、その検出信号を時々刻々演算制御部５０に入力する。演算制御部５０の監視用画像作成部５２は、前記各センサ４２，４４から入力される検出信号つまり炉床表面状態に関する情報を蓄積し、これに基いて、炉床１８の表面の高さ及び温度の分布を示す画像を形成し、出力部６０の画像表示部６２に出力させる。また、演算制御部５０の警告要否判断部５４は、前記炉床１８の全周にわたり採集された当該炉床１８の表面の高さ及び温度のそれぞれについて最大値及び最小値を特定し、そのいずれかの値が予め設定された許容範囲を逸脱する場合に警告指令を出力部６０の警告出力部６４に入力して警告動作を行わせる。また、時間の経過に伴う炉床表面高さの変化の量または時間の経過に伴う炉床表面温度の変化の量が予め設定された許容値を超えた場合も、前記出力部６０の警告出力部６４に前記警告指令を入力して警告動作を行わせることも可能である。
【００５８】
この炉床監視装置により監視される監視対象領域Ａｍｔでは、前記排出装置１４により前記還元鉄及びスラグ等が排出されかつ新しい床敷材１１の補給及び新しい還元鉄原料２の装入がまだ行われない状態にあるため、この監視対象領域Ａｍｔにおいて炉床監視装置は最も好ましい条件で炉床１８の表面の監視を行うことが可能である。
【００５９】
具体的に、当該炉床監視装置による監視は、次のような炉床１８の有効な管理を可能にする。
【００６０】
（Ａ）炉床１８の表面の高さについて
炉床１８の表面の高さに関する情報が全周にわたって採集されることにより、当該表面の起伏つまり凹凸の存在の特定が可能である。この表面の凹凸は、還元鉄原料２の装入の過不足や不均一性、当該還元鉄原料２から発生する微細な粉体の堆積等により生じ得るものであり、前記原料均し装置１３や前記床敷材均し装置１７をもってしても完全に回避することは困難である。そして、当該凹凸の存在は排出装置１４の劣化の進行に大きく影響を与えるため、その早期発見は当該排出装置１４の劣化の抑制に極めて効果的である。具体的には次のとおりである。
【００６１】
（Ａ−１）凸部について
炉床１８の表面において他の部分よりも上向きに大きく突出する部分（凸部）は、前記排出装置１４における排出スクリュー２５の送り用羽根２５ｂに直接接触することによりこれを摩耗、損傷させる。その度合いは、前記凸部の高さが大きいほど著しい。従って、この凸部の存在を早期に発見してこれを部分的に均すような炉床表面の個別対応的な整備を行うことが、運転効率の著しい向上を可能にする。
【００６２】
具体的に、排出装置１４の劣化すなわち前記排出スクリュー２５の送り用羽根２５ｂの摩耗損傷を抑えることは、その交換頻度の低減を可能にする。当該交換頻度の低減は、還元炉１０の操業停止回数を減らしてその運転効率を著しく増大させる。また、このように排出スクリュー２５の摩耗損傷を抑制することは、当該摩耗損傷の回避のために当該排出スクリュー２５の駆動速度を低下させる必要をなくし、その分排出速度を高くして運転効率を向上させることを可能にする。
【００６３】
（Ａ−２）凹部について
前記炉床１８の表面において他の部分よりも凹んだ部分である凹部の早期発見も、還元炉１０の良好な運転の維持に大きく寄与し得る。炉床１８の表面に深い凹部が存在すると、その部分に例えば還元鉄原料２が堆積しやすく、これにより多層状態を形成して下層となった原料の還元の低下を招くなどして生産性を低下させるおそれがあるが、前記監視は前記生産性の低下を防ぐことが可能である。
【００６４】
（Ｂ）炉床１８の表面の温度について
炉床１８の表面の温度分布や温度変化の監視も、炉床１８の表面を適正に整備して管理する上で非常に重要である。具体的には次のとおりである。
【００６５】
（Ｂ−１）温度分布について
全周にわたって検出される炉床１８の表面温度にその場所によって著しいばらつきがある場合、その原因として、ｉ）排出装置１４と炉床１８の表面との接触による摩擦熱の発生が著しいことや、ｉｉ）炉床１８の成分が局所的に変動するによる輝度や輻射率の変化（つまり色の変化）が考えられる。従って、当該温度分布のばらつき等を使用者に早期に知らせることは、異常発生を予見して事前対策を行うための一助となる。
【００６６】
（Ｂ−２）温度変化について
前記炉床１８の表面の温度に著しい変化がある場合、その原因として、ｉ）還元鉄原料２の装入状態の変動や、ｉｉ）反応状態の変動（例えば反応速度の変動）が考えられる。従って、当該炉床１８の表面温度の変化を早期に知ることは、ｉ）については、装入状態の早期確認、供給設備の事前調整、あるいは装入状態の不均一性の確認及び是正を可能にし、ｉｉ）については、還元炉１０での加熱運転状態の確認を促すことが可能である。この温度変化は、例えば前記監視用画像作成部５２が過去に検出された情報を記憶して現在入力される情報と比較演算することにより、提供されることが可能である。
【００６７】
前記装入状態の変動は、例えば装入位置の下流側の領域に前記距離センサ４２と同等の高さ情報検出器を設けることによっても監視することが可能である。しかし、この領域は前記監視対象領域Ａｍｔと異なり粉体の飛散が顕著であり、高い精度での検出、監視は期待できない。換言すれば、前記のように排出位置の下流側で装入位置の上流側の領域（床敷材の補給がある場合には好ましくはその補給位置よりも上流側の領域）を前記監視対象領域Ａｍｔに設定することが、炉床１８の表面を高精度で監視することを可能にする。
【００６８】
さらに、前記炉床監視装置により出力される監視用情報に基づき、各種の自動制御を実行することも可能である。例えば、炉床１８の表面の凹凸が著しい場合、前記排出スクリュー２５の回転速度を低下させる制御や当該排出スクリュー２５の高さを自動的に調整する制御、均し装置１３，１７の駆動速度を上昇させる制御、などを行うことも可能である。
【符号の説明】
【００６９】
２      還元鉄原料
１０    還元炉
１１    床敷材
１２    原料装入装置
１４    排出装置
１６    床敷材補給装置
１８    炉床
２５    排出スクリュー
２８    バーナ（加熱器）
４０    検出部
４２    距離センサ（高さ情報検出器）
４４    温度センサ（温度情報検出器）
５０    演算制御部
５２    監視用画像作成部
５４    警告要否判断部
６０    出力部
６２    画像表示部
６４    警告出力部
【図１】
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【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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