(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉頂部に設けられた原料貯蔵槽の排出口から当該高炉内に装入される混合原料中の各原料の重量混合度を計測する方法であって、
前記原料貯蔵槽にその原料貯蔵槽から排出される混合原料の総重量を計測する総重量計測手段を設けると共に、前記排出口側にその排出口を囲繞するように筒状のコイルセンサーを設けておき、
前記原料貯蔵槽内の混合原料を前記排出口から前記コイルセンサー内を通過させて排出させ、その排出に伴って出力される当該コイルセンサーの出力値と、前記総重量計測手段で計測される前記混合原料の重量値とに基づいて前記原料貯蔵槽から高炉側に装入される混合原料中の各原料の重量混合度を計測するようにしたことを特徴とする高炉原料混合度計測方法。
【請求項２】
請求項１に記載の高炉原料混合度計測方法において、
前記混合原料として鉄鉱石と焼結鉱とコークスとを主成分とする混合原料を用い、
当該混合原料の単位時間あたりの排出量を前記総重量計測手段で計測された前記混合原料の重量値に基づいて算出すると共に、当該単位時間あたりに排出された混合原料中の焼結鉱とコークスの各々の重量値を前記コイルセンサーの出力値に基づいて算出し、
その後、算出された焼結鉱とコークスの合計重量値を、前記単位時間あたりに排出された混合原料の総重量値から減じて前記鉄鉱石の重量値を算出して前記混合原料中の鉄鉱石と焼結鉱とコークスとの重量混合度を計測するようにしたことを特徴とする高炉原料混合度計測方法。
【請求項３】
請求項２に記載の高炉原料混合度計測方法において、
前記混合原料として鉄鉱石と焼結鉱とコークスとを主成分とする混合原料を生成するに際し、予め当該コークスの粒度分布を求めておき、
前記コイルセンサーの出力値に基づいて算出されたコークスの重量値をそのコークスの粒度分布に基づいて補正するようにしたことを特徴とする高炉原料混合度計測方法。
【請求項４】
請求項３に記載の高炉原料混合度計測方法において、
前記混合原料中の焼結鉱とコークスとの検量線を予め求めておき、
前記コイルセンサーの出力値に基づいて算出された焼結鉱とコークスとの重量値をその検量線に基づいて補正するようにしたことを特徴とする高炉原料混合度計測方法。
【請求項５】
高炉頂部に設けられた原料貯蔵槽の排出口から当該高炉内に装入されるべく、焼結鉱とコークスと鉄鉱石とを主成分とする混合原料の重量混合度を計測する装置であって、
前記原料貯蔵槽に設けられたロードセルの出力値に基づいて当該原料貯蔵槽から前記高炉内へ装入される混合原料の総重量を計測する総重量計測手段と、
前記原料貯蔵槽の排出口側にその排出口を囲繞するように設けられた筒状のコイルセンサーからの出力値に基づいてその混合原料中の焼結鉱とコークスの各々の重量値を計測する各原料重量計測手段と、
前記総重量計測手段で計測される混合原料の総重量値から前記各原料重量計測手段で計測される焼結鉱とコークスとの重量値を減算して前記混合原料中の鉄鉱石の重量を算出して前記原料貯蔵槽から高炉側に装入される混合原料中の各原料の重量混合度を計測する原料混合度計測手段とを備えたことを特徴とする高炉原料混合度計測装置。
【請求項６】
請求項５に記載の高炉原料混合度計測装置において、
前記各原料重量計測手段で計測されたコークスの重量値をそのコークスの粒度分布に基づいて補正する重量補正手段を備え、
前記原料混合度計測手段は、当該重量補正手段で補正されたコークスの重量値を用いて前記原料貯蔵槽から高炉側に装入される混合原料中の各原料の重量混合度を計測することを特徴とする高炉原料混合度計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鉄施設の高炉内に原料を装入するに際し、その原料の混合度を的確に計測するための高炉原料混合度計測方法および高炉原料混合度計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高炉への原料装入は、鉄鉱石、焼結鉱、コークスなどの原料を層状に交互に積み上げる方式が用いられていたが、近年では、高炉の通気性向上や鉄鉱石、焼結鉱の還元性を向上させることを目的としてこれら各原料を事前に混合して高炉に装入する「混合装入」という方式も採用されてきている。
例えば、各原料を所定の割合で混合する場合、各原料は原料貯留ホッパーから所定の割合になるようにコンベア上に切り出され、これらの原料はコンベアで運ばれ、サージホッパー内で各原料が混合される。さらに、混合された原料はこのサージホッパーから高炉炉頂へコンベアで運ばれた後、高炉炉頂バンカーに貯留され、高炉内へ装入される。
【０００３】
このような混合装入方式においては、原料切り出し時には、鉄鉱石、焼結鉱、コークスの各原料の質量比が所定の割合になるように炉外で原料を混合することで各原料の混合率が実現されているが、混合された原料がコンベアからサージホッパーや炉頂バンカーに落下、貯留され、そこから再び排出されていく際に、各原料の平均粒径や比重が異なることによる「偏析現象」が発生することがある。
【０００４】
そして、このように原料の「偏析現象」が発生すると、高炉への原料装入時には各原料の質量比が所定の割合とならない場合があり、これによって高炉内部の通気性が低下して高炉の状態が不安定となって操業効率が低下する場合がある。
そのため、高炉への原料装入するに際しては、このように原料の「偏析現象」が発生していないか、すなわち各原料の質量比（混合率）が正しいか否かを正確に把握する必要がある。
【０００５】
このような各原料の質量比（混合率）を計測する方法としては、例えば以下の特許文献１に開示されているような磁気検出素子を用いる方法が知られている。この方法によれば、各種装入物の混在率と磁気検出素子の出力電圧との関係、および装入物表面からの出力電圧深さと磁気検出用素子で実測した出力電圧の補正値との関係を予め定めておき、実炉における磁気検出用素子で実測した出力電圧値を実測した出力電圧値の測定深さに対応する補正値で補正し、この補正出力電圧値から装入物の混在率を求めた後、高炉の半径方向およびその深さ位置における装入物混合重量比を求めることができるとされている。
【０００６】
また、この原料の混合度を計測するために適用可能な従来技術として、以下の特許文献２に開示されているような電磁誘電型検出装置に関する技術や、以下の特許文献３に開示されているようなコイル方式の電磁気センサーによる被測定物の重量計測装置および重量計測方法がある。
【特許文献１】特開昭５６−１４２８０９号公報
【特許文献２】特許第３１４０１０５号公報
【特許文献３】特開平８−１４９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、このような特許文献１〜３に開示されているような従来技術をそのまま前述したような高炉用の「混合装入」に適用することは極めて困難である。
すなわち、先ず、前記特許文献１に開示されている方法では、原料の混合度を正確に測定するためにその磁気検出用素子自体を高炉内の原料が装入された表面位置などに設置する必要があるが、この高炉内には頻繁に原料が投入されることから機械的応力を繰り返し受けるだけでなく、高炉内を吹き上がってくる高温（１０００℃以上）の熱風の影響を直接受けることになるため、実際問題として正確な測定を行うことは不可能である。
【０００８】
一方、前記特許文献２には、被検査物および被検査物に含まれる不純物重量の測定に関する記述がなく、そのままこの技術を前述したような「混合装入方式」に適用することはできない。
また、前記特許文献３では、混合された物質中の個々の物質の重量を測定することは不可能であり、同じく被検査物および被検査物に含まれる不純物重量の測定に関する記述がないことから、そのままこの技術を前述したような「混合装入方式」に適用することはできない。
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、高炉内のように通常の方法では測定困難な環境においても、装入される混合原料の混合度を的確に計測できる新規な高炉原料混合度計測方法および高炉原料混合度計測装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために請求項１の高炉原料混合度計測方法は、
高炉頂部に設けられた原料貯蔵槽の排出口から当該高炉内に装入される混合原料中の各原料の重量混合度を計測する方法であって、前記原料貯蔵槽にその原料貯蔵槽から排出される混合原料の総重量を計測する総重量計測手段を設けると共に、前記排出口側にその排出口を囲繞するように筒状のコイルセンサーを設けておき、前記原料貯蔵槽内の混合原料を前記排出口から前記コイルセンサー内を通過させて排出させ、その排出に伴って出力される当該コイルセンサーの出力値と、前記総重量計測手段で計測される前記混合原料の重量値とに基づいて前記原料貯蔵槽から高炉側に装入される混合原料中の各原料の重量混合度を計測するようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項２の高炉原料混合度計測方法は、
請求項１に記載の高炉原料混合度計測方法において、前記混合原料として鉄鉱石と焼結鉱とコークスとを主成分とする混合原料を用い、当該混合原料の単位時間あたりの排出量を前記総重量計測手段で計測された前記混合原料の重量値に基づいて算出すると共に、当該単位時間あたりに排出された混合原料中の焼結鉱とコークスの各々の重量値を前記コイルセンサーの出力値に基づいて算出し、その後、算出された焼結鉱とコークスの合計重量値を、前記単位時間あたりに排出された混合原料の総重量値から減じて前記鉄鉱石の重量値を算出して前記混合原料中の鉄鉱石と焼結鉱とコークスとの重量混合度を計測するようにしたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項３の高炉原料混合度計測方法は、  
請求項２に記載の高炉原料混合度計測方法において、前記混合原料として鉄鉱石と焼結鉱とコークスとを主成分とする混合原料を生成するに際し、予め当該コークスの粒度分布を求めておき、前記コイルセンサーの出力値に基づいて算出されたコークスの重量値をそのコークスの粒度分布に基づいて補正するようにしたことを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項４の高炉原料混合度計測方法は、
請求項３に記載の高炉原料混合度計測方法において、前記混合原料中の焼結鉱とコークスとの検量線を予め求めておき、前記コイルセンサーの出力値に基づいて算出された焼結鉱とコークスとの重量値をその検量線に基づいて補正するようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
一方、請求項５の高炉原料混合度計測装置は、
高炉頂部に設けられた原料貯蔵槽の排出口から当該高炉内に装入されるべく焼結鉱とコークスと鉄鉱石とからなる混合原料の重量混合度を計測する装置であって、前記原料貯蔵槽に設けられたロードセルの出力値に基づいて当該原料貯蔵槽から前記高炉内へ装入される混合原料の総重量を計測する総重量計測手段と、前記原料貯蔵槽の排出口側にその排出口を囲繞するように設けられた筒状のコイルセンサーからの出力値に基づいてその混合原料中の焼結鉱とコークスの各々の重量値を計測する各原料重量計測手段と、前記総重量計測手段で計測される混合原料の総重量値から前記各原料重量計測手段で計測される焼結鉱とコークスとの重量値を減算して前記混合原料中の鉄鉱石の重量を算出して前記原料貯蔵槽から高炉側に装入される混合原料中の各原料の重量混合度を計測する原料混合度計測手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項６の高炉原料混合度計測装置は、
請求項５に記載の高炉原料混合度計測装置において、前記各原料重量計測手段で計測されたコークスの重量値をそのコークスの粒度分布に基づいて補正する重量補正手段を備え、前記原料混合度計測手段は、当該重量補正手段で補正されたコークスの重量値を用いて前記原料貯蔵槽から高炉側に装入される混合原料中の各原料の重量混合度を計測することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の高炉原料混合度計測方法に関する発明によれば、原料貯蔵槽の排出口側にその排出口を囲繞するように筒状のコイルセンサーを設けておき、そのコイルセンサー内を通過させて前記原料貯蔵槽から高炉側に混合原料を装入させ、その際のコイルセンサーの出力値に基づいて前記混合原料中の各原料の重量度を計測するようにしたことから、高炉内のように通常の方法では測定困難な環境においても、装入される混合原料の混合度を的確に計測できる。
【００１６】
また、請求項２の高炉原料混合度計測方法に関する発明によれば、鉄鉱石と焼結鉱とコークスとを主成分とする混合原料を請求項１のように設置されたコイルセンサー内を通過させることによってその混合原料中の焼結鉱とコークスの各々の重量値を計測できるため、装入される混合原料の総重量を求めることで残りの鉄鉱石の重量を容易に算出することができる。これによって、高炉内のように通常の方法では測定困難な環境においても、鉄鉱石と焼結鉱とコークスとを主成分とする混合原料の混合度を的確に計測できる。
【００１７】
また、請求項３の高炉原料混合度計測方法に関する発明によれば、請求項２のように鉄鉱石と焼結鉱とコークスとを主成分とする混合原料を用いる場合、その混合原料を生成するに際し、予め当該コークスの粒度分布を求めておき、前記コイルセンサーの出力値に基づいて算出されたコークスの重量値をそのコークスの粒度分布に基づいて補正するようにしたため、コークスの粒度分布の差による混合度の計測誤差を少なくすることができる。
【００１８】
また、請求項４の高炉原料混合度計測方法に関する発明によれば、請求項３のようにコークスの粒度分布に基づいて前記コイルセンサーの出力値を補正するに際し、前記混合原料中の焼結鉱とコークスとの検量線を予め求めておき、前記コイルセンサーの出力値に基づいて算出された焼結鉱とコークスとの重量値をその検量線に基づいて補正するようにしたため、コークスの粒度分布の差による混合度の計測誤差をより少なくすることができる。
【００１９】
一方、請求項５の高炉原料混合度計測装置に関する発明によれば、請求項１と同様に、高炉内のように通常の方法では測定困難な環境においても、装入される混合原料の混合度を的確に計測できる。
また、請求項６の高炉原料混合度計測装置に関する発明によれば、請求項３および４と同様に、コークスの粒度分布の差による混合度の計測誤差をより少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面を参照しながら詳述する。
図１は、本発明に係る高炉原料混合度計測装置１００およびこの高炉原料混合度計測装置１００が備えられる高炉設備の実施の一形態を示したものである。
図において、１０は高炉であり、その頂部には原料貯蔵槽となる３つの炉頂バンカー１２、１２、１２が設けられている。そして、この炉頂バンカー１２、１２、１２には、第２供給コンベア１４、サージホッパー１６、第１供給コンベア１８、および各原料ホッパー２０（鉄鉱石）、２２（焼結鉱）、２４（コークス）がそれぞれライン状に設けられており、この原料ホッパー２０、２２、２４からそれぞれ所定の割合で切り出された各原料（鉄鉱石、焼結鉱、コークス）を第１供給コンベア１８を介してサージホッパー１６側に搬送・混合して混合原料を生成した後、生成した混合原料を第２供給コンベア１４を介して炉頂バンカー１２、１２、１２の各々にバッチ式に供給するようになっている。
【００２１】
また、この炉頂バンカー１２、１２、１２の排出口１１の下部には、垂直シュート２６と旋回シュート２８とが多段に設けられており、炉頂バンカー１２、１２、１２から排出された混合原料を垂直シュート２６によって高炉１０の中央頂部に垂直に落下（装入）させると共に、高炉１０内に垂直に落下されてきた混合原料を旋回シュート２８によって高炉１０内に均一に拡散（堆積）させるようになっている。
【００２２】
高炉原料混合度計測装置１００は、総重量計測部１１０と、各原料重量計測部１２０と、重量補正部１３０と、原料混合計測部１４０とから主に構成されており、以下、これら各部１１０〜１４０の具体的な構成および機能について説明する。
総重量計測部１１０は、炉頂バンカー１２、１２、１２の重量変化を計測する機能を提供するものであり、ロードセル３０などの荷重測定機器から出力信号に基づいてその炉頂バンカー１２、１２、１２の各々の重量変化を計測してその炉頂バンカー１２、１２、１２に供給・排出される混合原料の総重量や単位時間あたりに排出される混合原料の重量を計測して出力するようになっている。
【００２３】
各原料重量計測部１２０は、この炉頂バンカー１２、１２、１２から排出される混合原料中の焼結鉱とコークスの各々の重量値を計測する機能を提供するものであり、図１および図２に示すように垂直シュート２６の排出口に設けられたコイルセンサー３２と、発振器３４と、作動アンプ３６と、ロックインアンプ（Ｌｏｃｋ−ｉｎ  Ａｍｐ）３８と、ＡＤ変換器４０と、データ記録部４２とから主に構成されている。
【００２４】
このコイルセンサー３２は、図１〜図４に示すように、炉頂バンカー１２下部の垂直シュート２６の排出口を囲繞するように位置する耐熱性に優れた不導体の管体３２ａ、例えばセラミック管の外側に、一対の励磁コイル３２ｂと検出コイル３２ｃとを巻き付けてなるものである。
そして、これら検出コイル３２ｂと励磁コイル３２ｃとは近接しており、励磁コイル３２ｃによって検出コイル３２ｂに誘導される電圧を計測するようになっている。なお、本発明で適用可能なコイルセンサー３２の構造に関しては、この形態に限られるものではなく、検出コイル３２ｂ上に励磁コイル３２ｃを巻くなどしてもよい。
【００２５】
また、図４に示すように、このコイルセンサー３２の軸と、図中に矢印で示す混合原料が落下する方向、すなわち、垂直シュート２６の排出口の軸とは相互に一致している。
そして、この混合原料を構成する各原料のうち、焼結鉱とコークスは電磁気的性質が異なるものであり、励磁コイル３２ｃに励磁電流として交流電流を流しておくと、混合原料が、検出コイル３２ｂの内部を通過するときに検出コイル３２ｂにはコークスと焼結鉱のそれぞれの質量に対応した出力電圧のベクトル和として出力が得られるため、コークスと焼結鉱の各々の重量値を求めることが可能となっている。なお、検出コイル３２ｂの出力電圧を計測するためには、ロックインアンプ３８で電圧の実部と虚部（または振幅と位相）に分けて検出する。
【００２６】
ここで、焼結鉱では、低周波の励磁周波数による応答は、渦電流の効果は小さく、コイルセンサー３２中に鉄芯が存在するのと同様な状況であることからコイルのインダクタンスに相当する虚成分の変化が顕著である。また、コークスの高周波の励磁周波数による応答は、渦電流の効果が顕著となり、コイルの電気抵抗の変化に相当する実成分が現れる。従って、低周波の応答から焼結鉱の重量を決定し、高周波の応答からコークスの重量を決定することが効果的である。そして、これらの質量比が焼結鉱とコークスとの混合度となる。
【００２７】
また、検出コイル３２ｂには、励磁コイル３２ｃの作る磁場によって誘導起電力が誘導されており、計測精度が悪いため、原料がコイルセンサー３２を通過していないときに検出コイル３２ｂの０点調整を行う。
図２において励磁コイル３２ｃは周波数発振器３４と接続しており、周波数励磁は、この周波数発振器３４によって行う。
この周波数発振器３４は１ｃｈ、２ｃｈの２つのチャンネル出力を持っており、その出力は１ｃｈの信号に対して位相、振幅を変化させた信号を他方のチャンネルから出力可能なものである。
【００２８】
この周波数発振器３４の１ｃｈは励磁コイル３２ｃに接続し、２ｃｈは差動アンプ３６の入力に接続される。また、差動アンプ３６のもう一方の入力端子は、検出コイル３２ｂの出力と接続し差動アンプ３６の出力はロックインアンプ３８に入力され、さらにロックインアンプ３８の出力はデータ記録部（コンピュータ）４２に記録される。なお、この場合には、ＡＤ変換器４０を通して振幅と位相のデータをデータ記録部４２に記録するのが簡便である。
【００２９】
また、コイルセンサー３２は、高炉１０内へ設置する前に、装入されるコークスと同じ粒径のコークスを用いて、コークスおよび焼結鉱の重量に対応した出力変化を低周波、高周波領域においてそれぞれ検量線を作成しておく。すなわち、各検量線の近似曲線を調べ、それぞれの周波数における出力電圧の実部、虚部の近似曲線の和が検出される電圧であるとし、出力電圧データをこれらの式に代入し連立方程式を解くことで、各原料の重量比を算出することができる。そして、これらの検量線を用いて混合原料通過時に実測した検出コイル３２ｂの電圧の実成分、虚成分のデータから各原料の質量比を求めることで混合率を計測する。さらに焼結鉱とコークスの重量の和を、原料の総重量Ｍから引くことにより鉄鉱石の重量を求めることができる。なお、後述するようにこれらの計算は原料混合度計測部１４０によってデータを記録したコンピュータ上で行うことになる。
【００３０】
重量補正部１３０は、この各原料重量計測部１２０で計測されたコークスの重量値をそのコークスの粒度分布に基づいて補正する機能を提供するものであり、その詳細については後述する。
原料混合計測部１４０は、前述したように前記総重量計測部１１０で計測される混合原料の総重量値から前記各原料重量計測１２０で計測される焼結鉱とコークスとの合計重量値を減算して前記混合原料中の鉄鉱石の重量を算出してその混合原料中の各原料の重量混合度を計測する機能を提供するものであり、その具体例については、同じく後に詳述する。
【００３１】
ここで、この高炉原料混合度計測装置１００を構成する各手段１１０、１２０、１３０、１４０は専用の装置や回路によっても実現可能であるが、その一部の機能は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＡＭ（主記憶装置）、ＲＯＭ（記憶装置）、バス、インタフェース、入出力装置などからなるハードウェアと、これら各手段１１０、１２０、１３０、１４０の機能を記述した専用のソフトウェアとを用いることによってパソコンなどの汎用のコンピュータシステムによって容易に実現可能となっている。
【００３２】
次に、このような構成をした高炉原料混合度計測装置１００を用いた高炉原料混合度計測方法について説明する。
図５は、本発明における高炉原料混合度計測方法に基づいた原料混合度測定処理の流れの一例を示したフローチャートである。
前述した本発明の高炉原料混合度計測装置１００のコイルセンサー３２によってコークスの重量を計測した場合、その粒径がバラバラであるとその計測結果に大きな誤差が発生することから、先ず、最初のステップＳ１００において、予めその混合原料中のコークスの粒径を揃えておく。
【００３３】
すなわち、コイルセンサー３２による計測が可能なのは、電磁気的性質から焼結鉱とコークスの各々の重量のみであり、鉄鉱石の重量はこのコイルセンサー３２の測定からは求めることは困難である。
そこで、本発明の高炉原料混合度計測方法では、炉頂バンカー１２に設けられたロードセル３０を用いて炉頂バンカー１２から排出される混合原料の総重量を測定し、コイルセンサー３２で焼結鉱とコークスの各々の重量を測定して混合原料の総重量から焼結鉱、コークスの重量を引くことで、鉄鉱石の重量を測定し、３種の原料の混合度を把握するようにしたものである。
【００３４】
従って、図５のフローに示すように、先ず最初のステップＳ１００においてコークスの粒径を揃えたならば、次のステップＳ１０２に移行してこのコークスを含む各原料、すなわち、鉄鉱石と焼結鉱とをそれぞれ所定の割合になるように切り出して図１に示すような供給経路を介して搬送しながら混合原料を生成し、これを炉頂バンカー１２へ搬送・供給して次のステップＳ１０４に移行する。  
【００３５】
ステップＳ１０４では、その炉頂バンカー１２に供給された混合原料をその排出口１１からその下部の垂直シュート２６を介して高炉１０内へ装入し、この際、次のステップＳ１０６において炉頂バンカー１２のロードセル３０（総重量測定部１１０）によって炉頂バンカー１２の重量変化を連続的に測定すると共に、次のステップＳ１１０においてその垂直シュート２６の排出口に設けられたコイルセンサー３２からの混合原料通過時のコイル出力値を測定して各原料重量計測部１２０によってその混合原料中の焼結鉱とコークスの各々の重量を算出する。なお、このステップＳ１１０におけるコイルセンサー３２の混合原料通過時のコイル出力値測定にあたっては、ステップＳ１０８において前述したように予めそのコイルセンサー３２の０点調整を行っておくことは勿論である。
【００３６】
ここで、ステップＳ１０４における炉頂バンカー１２から排出される混合原料の重量は次のようにして求めることが可能である。
すなわち、炉頂バンカー１２にはロードセル３０が取り付けてあり、単位時間あたりに排出される原料の重量を把握可能である。炉頂バンカー１２の排出口から距離「Ｌ０」の空間内に含まれる原料の重量を求める。炉頂バンカー１２の排出口における原料の平均速度を「ｖ」として、距離「Ｌ０」落下するのにかかる時間「ｔ１」は、以下の数式１によって求めることができる。
【００３７】
【数１】
0004802739.tif 000002
【００３８】
この間に排出される原料の重量「Ｍ」は、ある時刻「ｔ」におけるロードセル３０から読み取れる炉頂バンカー１２内の混合原料の重量を「ｍ（ｔ）」とすると、以下の数式２によって求めることができる。
【００３９】
【数２】
0004802739.tif 000003
【００４０】
従って、ある時刻Ｔに炉頂バンカー１２から排出された混合原料が、距離「Ｌ０」だけ落下する間に重量「Ｍ」の原料が炉頂バンカー１２から排出されることになる。
排出された混合原料は、所定の範囲（炉頂バンカーの排出口の大きさ）に広がって落下していくと考えれば、炉頂バンカー１２の排出口を底面とする長さ（高さ）「Ｌ０」の柱状の空間に重量「Ｍ」の原料が含まれると考えられる。この空間に含まれる原料がさらに落下して重量測定を行うためのコイルセンサー３２に到達し、その空間内の重量を計測することが可能である。
【００４１】
コイルセンサー３２で計測可能な範囲は励磁コイルを中心として上下方向に対称で、その長さを「Ｌ１」（励磁コイル３２ｃの軸方向の中心を対称にＬ１×（１／２））とする。「Ｌ０」＝「Ｌ１」とし、コイルを排出口１１からＬ０／２（＝Ｌ１／２）の位置に設置するとすれば、コイルで計測可能な範囲に含まれる原料の総重量が計測可能となり、焼結鉱、コークスの重量から混合される原料の混合割合を計測できる。
【００４２】
そして、このようにして炉頂バンカー１２の混合原料の装入時における炉頂バンカー１２の重量変化とコイルセンサー３２のコイル出力値測定を行ったならば、次のステップＳ１１２に移行してその混合原料中の各原料の混合度を算出する。すなわち、前記ステップＳ１０６において炉頂バンカー１２から高炉１０側へ装入される所定時間内の混合原料の総重量が求められ、ステップＳ１１０においてその混合原料中の焼結鉱とコークスとのそれぞれの重量が求められることから、その所定時間内の混合原料の総重量から焼結鉱とコークスの重量を減算することで残りの鉄鉱石の重量を算出することができ、これらの重量比を求めることで混合原料中における各原料の混合度を容易に計測することができる。
【００４３】
そして、このようにして混合原料中における各原料の混合度を計測したならば、次のステップＳ１１４に移行してその１バッチ内における原料混合度の変動がある値（閾値）を超えるか否かを判断し、その混合度の変動が閾値を超えると判断したとき（Ｙｅｓ）は、偏析現象が発生したときみなして次回のバッチ装入時の混合度が閾値を超えないように適当な調整を行うためのアクションを起こし、反対にその混合度の変動が閾値を超えると判断したとき（Ｙｅｓ）は、偏析現象が発生していないと判断してその混合度を調整することなく、先のステップＳ１０４に戻って次のバッチ装入処理を実施することになる。
【００４４】
このように本発明に係る高炉原料混合度計測装置１００およびその方法は、原料貯蔵槽となる炉頂バンカー１２の排出口側にコイルセンサー３２を設けておき、そのコイルセンサー３２内を通過させて前記炉頂バンカー１２から高炉１０側に混合原料を装入させ、その際のコイルセンサー３２の出力値に基づいて前記混合原料中の各原料の重量度を計測するようにしたことから、高炉１０内のように通常の方法では測定困難な環境においても、装入される混合原料の各原料の混合度を的確に計測することができる。
【００４５】
なお、本実施の形態では、周波数発振器３４として２ｃｈ式のものを用いたが、２台の周波数発振器を用いて調節を行っても同様の効果が得られる。また、励磁コイル３２ｃが検出コイル３２ｂに誘導する電圧は、周波数発振器３４の２ｃｈの信号を差動アンプ３６に入力しているが、差動アンプ３６の代わりにトランスを用いても良い。
また、本発明はベルトコンベアで原料が搬送される途中にあるサージホッパー１６などでの計測にも流用することが可能である。また、本実施の形態では、炉頂バンカー１２として並列式のバンカーを用いた例で説明したが、垂直二段式のバンカーにも適用できることは勿論である。
【００４６】
また、本実施の形態の変形例として以下に示すような形態も考えられる。
すなわち、混合原料中のコークスは、その粒径によって検出コイル３２ｂの出力電圧の大きさが異なるため、より高精度な計測を行うためには、図６のフローチャートに示すようにコークスの重量を算出する際にその粒度による補正を行う。
【００４７】
図６のフローでは、最初のステップＳ２００において、装入するコークスの平均粒径毎の重量比を計測しておく。また、コークスに関して検量線を作る際には、装入コークスの平均粒径と同じ水準の粒度に揃えて測定を行っておく。
そして、次のステップＳ２０２〜Ｓ２１０まで前記実施の形態と同様な処理を行った後、ステップＳ２１２において、装入コークスの粒径に対する重量比に従って検量線を補正し、コークスの重量算出に用いることによって、コークスの算出精度を向上することが可能である。
【実施例】
【００４８】
次に、本発明の実施例を説明する。
先ず、図７は、炉頂バンカー１２に設置されたロードセル３０による炉頂バンカー１２の重量の時間変化を示したものである。
本実施例では炉頂バンカー１２から排出された混合原料の総重量は「１９．５ｔｏｎ」で、焼結鉱、鉄鉱石、コークスのそれぞれの切り出し量は重量比で７：３：１であり、また、コイルセンサー３２によるコイル計測可能範囲「Ｌ１」は、約「１４００ｍｍ」であった。
【００４９】
そして、コイルセンサー３２の励磁周波数を低周波で「９．９８ｋＨｚ」、高周波で「１５０．９３ｋＨｚ」として測定を行った。また、励磁電流は重畳しており、検出コイル３２ｂからの検出電圧はそれぞれの周波数を参照信号とした別々のロックインアンプ３８に取り込まれ、低周波と高周波の出力電圧を検出している。
図８は、このような条件下で計測された本実施例の原料混合度の時間変化を示したものである。
【００５０】
図示するように、各原料の混合度はそれぞれ設定した重量混合度を中心にして時間によって変動している様子が検出可能であった。
次に、他の実施例としてコークス粒径の分布補正を考慮した場合の重量混合度測定を実施した。
図１０は、高炉装入前に測定したコークスの粒径毎の重量％を示したものであり、コークス粒径５〜１５（ｍｍ）およびコークス粒径２５〜３５（ｍｍ）の重量％をそれぞれ約「２５％」に対してコークス粒径１５〜２５（ｍｍ）の重量％を約「５０％」とする混合比率であった。
【００５１】
そして、図１１は、このようなコークスの粒径をパラメータとしたときのコークスの重量に対するコイル出力電圧のうち、高周波における実成分の出力を示した検量線であり、さらに、図１２は、コークス粒径比を考慮した際のコークスの重量に対する電圧のうち、高周波における実成分の出力を示した検量線である。
そして、図９はこの検量線を用いて各原料の混合度を算出した結果を示したものであり、図示するように、混合度の変動はコークス粒径の補正を行うことにより、より高精度の計測が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る高炉原料混合度計測装置の実施の一形態を示す説明図である。
【図２】本発明に係る高炉原料混合度計測装置の各原料重量計測部の構成例を示す図である。
【図３】図１中Ａ部を示す部分拡大図である。
【図４】コイルセンサーの構成および混合原料との位置関係を示す説明図である。
【図５】原料混合度測定処理の流れの一例を示すフローチャート図である。
【図６】原料混合度測定処理の流れの一例を示すフローチャート図である。
【図７】炉頂バンカーに取り付けたロードセルの出力による、炉頂バンカー内の重量の時間変化を示す図である。
【図８】本発明によって算出した原料混合度の時間変化を示す図である。
【図９】本発明によってコークスの粒度によって補正を行った上で、算出した原料混合度の時間変化を示す図である。
【図１０】操業に用いるコークスの粒径に対する重量比を示す図である。
【図１１】コークスの粒径をパラメータとしたときのコークスの重量に対するコイル出力電圧のうち、高周波における実成分の出力を示した図である。
【図１２】本発明のコークス粒径比を考慮した際のコークスの重量に対する電圧のうち、高周波における実成分の出力を示した図である。
【符号の説明】
【００５３】
１００…高炉原料混合度計測装置
１１０…総重量計測部
１２０…各原料重量計測部
１３０…重量補正部
１４０…原料混合度計測部
１０…高炉
１２…炉頂バンカー（原料貯蔵槽）
３０…ロードセル
３２…コイルセンサー
３２ａ…管体
３２ｂ…検出コイル
３２ｃ…励磁コイル
３４…発振器
３６…作動アンプ
３８…ロックインアンプ
４０…ＡＤ変換器
４２…データ記録部
【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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【図１２】
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