(57)【要約】【課題】短時間で、且つ、精度良く、連続的に原料の粒度測定が可能な粒度測定方法を提供する。【解決手段】  高炉に装入する原料を切り出すためのホッパ２内における貯蔵原料の通気抵抗に基づいて、前記ホッパ２内における貯蔵原料の粒度を算出し、高炉に装入される原料の粒度を測定する。  ここで、前記ホッパ２側壁部の略同一高さ位置に複数設けた空気吹き込み口１４から空気を吹き込むことで貯蔵原料の通気抵抗を測定することが好ましい。  また、前記ホッパ２内における原料の貯蔵高さに対し、所定の位置から空気を吹き込み、貯蔵原料の通気抵抗を測定することが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉に装入する原料の粒度測定方法であって、
高炉に装入する原料を切り出すためのホッパ内における貯蔵原料の通気抵抗に基づいて、前記ホッパ内における貯蔵原料の粒度を算出し、高炉に装入される原料の粒度を測定することを特徴とする高炉装入原料の粒度測定方法。
【請求項２】
ホッパ側壁部の略同一高さ位置に複数設けた空気吹き込み口から空気を吹き込むことで貯蔵原料の通気抵抗を測定することを特徴とする請求項１に記載の高炉装入原料の粒度測定方法。
【請求項３】
ホッパ内における原料の貯蔵高さに対し、所定の位置から空気を吹き込み、貯蔵原料の通気抵抗を測定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高炉装入原料の粒度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉に装入される原料の粒度測定方法、特に、連続的に粒度測定が可能な高炉装入原料の粒度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉へ装入される原料の粒度変動は、短時間の間でも高炉内の半径方向のガス流分布や全体の通気性の変動を引き起こし、高炉操業の安定化の妨げとなる。そのため、高炉へ装入される原料の粒度変化を連続的に検知することは、高炉操業の安定化に非常に重要である。
【０００３】
従来、高炉へ装入する原料の粒度を測定する方法としては、原料をサンプリングして篩い分けにより直接粒度分布を得る方法が広く用いられていた。また、連続的に粒度分布を測定する方法として、例えば、特開昭５４−９２３８９号公報（特許文献１）に開示された粒度分布測定方法がある。図３は、前記特許文献１に記載の粒度分布測定方法を説明するための説明図である。この方法は、まず、原料貯蔵ホッパー２より連続的に原料３が排出され、搬送コンベア１上を搬送された後、これらの端部から一定の落差で受けホッパー１８内へ落下される。この落下中の原料は水平方向からＴＶカメラ２５にて撮影されるように構成してあり、このＴＶカメラ２５はＴＶカメラ制御装置１９を介してコンピュータ１１と接続してある。ＴＶカメラ制御装置２５には撮影像を映し出すモニター１２が、コンピュータには粒度分布の測定結果を表示するモニター１２が各々接続してある。また、原料３の落下経路のＴＶカメラ２５の反対側には原料３を照明するためのストロボスコープ等を用いた照明装置２４が設置してあり、コンピュータ１１により発光制御される。このような装置において、ＴＶカメラ２５により連続的に落下する原料３を照明装置２４の発光で撮影し静止画像として捉える。この静止画像からコンピュータ１１により原料３の粒子の面積、個数、粒径及び重量比を算出し、この算出値に基づいて粒度分布を計算する方法である。
【０００４】
また、特開平３−１２３８４０号公報（特許文献２）には、上記特許文献１に記載の方法において、照明装置２４の代りに棒状光源を用い、また、ＴＶカメラ２５の代わりに１次元イメージセンサカメラを用いて、２種類の分解能の違う画像を各々蓄積して２次元画像データを得ることで、原料粒子群全体の粒度分布を求める方法が記載されている。
【０００５】
上記特許文献１及び特許文献２に記載の方法は、いずれの方法も、直接原料を撮影して画像処理をコンピュータにより実施することで粒度分布を測定する方法である。
【特許文献１】特開昭５４−９２３８９号公報
【特許文献２】特開平３−１２３８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述の原料をサンプリングして篩い分けにより直接粒度分布を得る方法は、１回の測定で粒度分布を求める時間が長くかかり、また、１回の測定で一定量のサンプルが必要となることより、連続的な粒度測定が不可能であった。
【０００７】
また、上述の特許文献１及び特許文献２に記載の、画像処理により粒度分布を得る方法は、現実には原料粒子同士が重なって落下する点や高炉に装入されるコークスや鉱石等の原料は落下時に粉塵を発生する点などが原因で、得られる静止画像、或いは、１次元画像データの精度が著しく低下する結果、そのデータから算出される粒度分布の精度も著しく低下する場合があるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、短時間で、且つ、精度良く、連続的に原料の粒度測定が可能な粒度測定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】
【０００９】
上記課題は次の発明により解決される。
［１］高炉に装入する原料の粒度測定方法であって、
高炉に装入する原料を切り出すためのホッパ内における貯蔵原料の通気抵抗に基づいて、前記ホッパ内における貯蔵原料の粒度を算出し、高炉に装入される原料の粒度を測定することを特徴とする高炉装入原料の粒度測定方法。
［２］上記［１］において、ホッパ側壁部の略同一高さ位置に複数設けた空気吹き込み口から空気を吹き込むことで貯蔵原料の通気抵抗を測定することを特徴とする高炉装入原料の粒度測定方法。
［３］上記［１］又は［２］において、ホッパ内における原料の貯蔵高さに対し、所定の位置から空気を吹き込み、貯蔵原料の通気抵抗を測定することを特徴とする高炉装入原料の粒度測定方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、短時間で、且つ、精度良く、連続的に原料の粒度測定が可能な粒度測定方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態の一例を説明する。
【００１２】
図１は、本発明にかかる高炉装入原料の粒度測定方法の一例を説明するための説明図である。図１において、２は高炉に装入する原料を切り出すためのホッパであり、このホッパ２から切り出された原料は、装入コンベア１０により高炉の炉頂に搬送され、高炉内に装入される。ここで、前記ホッパ２内に貯蔵されている原料の粒度を求めることにより、高炉に装入される前記原料の粒度を求めることができる。
【００１３】
本発明は、ホッパ２内に貯蔵されている原料の通気抵抗を測定することで、ホッパ２内に貯蔵されている原料の粒度を算出するものである。
【００１４】
前記通気抵抗は、次式（１）で定義される通気抵抗指数Ｋの値を用いることができる。
Ｋ＝（Ｐ／Ｌ）／Ｖα                （１）
ここで、Ｋ：ホッパ内貯蔵原料の通気抵抗指数（−）、Ｐ：吹き込み空気圧力（Ｐａ）、Ｌ：空気を吹き込んでいる吹き込み口から原料の貯蔵高さまでの距離（ｍ）、Ｖ：温度及び圧力補正後の吹き込み空気流量（ｍ／ｓ）、α：１から２までの範囲をとる実数、を表す。
【００１５】
上式（１）により算出した通気抵抗指数Ｋからホッパ２内に貯蔵されている原料の粒度が算出される。
【００１６】
図２は、ホッパ２内に貯蔵されている原料の通気抵抗指数Ｋと、前記ホッパ２内に貯蔵されている原料を直接サンプリングして篩い分けを行い得られた前記原料の調和平均粒径との関係を示した図である。図２から分かるように、ホッパ２内に貯蔵されている原料の調和平均粒径が小さくなるほど、通気抵抗指数Ｋの値は大きくなっており、ホッパ２内に貯蔵されている原料の調和平均粒径とその時のホッパ２内に貯蔵されている原料の通気抵抗指数Ｋの値とは相関関係にあると見ることができる。そのため、ホッパ２内に貯蔵されている原料の通気抵抗指数Ｋを求めることで、ホッパ２内に貯蔵されている原料の粒度を算出することが可能であることがわかる。
【００１７】
ここで、前記通気抵抗指数Ｋを測定する際には、ホッパ２側壁部の略同一高さ位置に複数設けた空気吹き込み口から空気を吹き込み、上式（１）により通気抵抗指数Ｋを測定することが好ましい。ホッパ２内に貯蔵される原料の貯蔵レベルは場所により常に一定とは限らないので、略同一高さ位置に複数の空気吹き込み口を設けて通気抵抗指数Ｋを測定し、例えば、その平均をとることにより、より高精度に通気抵抗指数Ｋを測定することが可能となる。なお、前記空気吹き込み口の略同一高さ位置の設置数としては、精度向上を図る観点より、４箇所程度以上とすることが好ましい。
【００１８】
また、前記通気抵抗指数Ｋを測定する際には、測定精度を一定とするために、ホッパ２内に吹き込んだ空気の流れが、ホッパ内で上下方向に一定の比率に流れるように所定位置から吹き込み、貯蔵原料の通気抵抗指数Ｋを測定することが好ましい。前記ホッパ２内に空気を吹き込む所定位置としては、ホッパ２内における原料の貯蔵高さに対し５分の１から５分の４までの範囲、より好ましくは５分の２から５分の３までの範囲とすることが好ましい。
【００１９】
前記空気を吹き込む所定位置が、ホッパ２内における原料の貯蔵高さに対し５分の１の高さ位置より下方にずれていると、吹き込んだ空気がホッパ２上部へ流れる比率が低下してホッパ２下部の原料排出口から吹き込み空気が逃げる量が多くなり、粒度変動に対する圧力測定の感度が低下する。また、前記空気吹き込み位置が、ホッパ２内における原料の貯蔵高さに対し５分の４の高さ位置より上方にずれていると、吹き込んだ空気がホッパ２上部へ流れる比率は高くなり、圧力損失測定対象の原料層の厚さが小さすぎ、上記同様に粒度変動に対する圧力測定の感度が低下する。そのため、ホッパ２内における原料の貯蔵高さに対し５分の１から５分の４までの範囲の所定位置から空気を吹き込み、貯蔵原料の通気抵抗指数Ｋを測定することにより、圧力測定が高感度に行われ、精度のよい通気抵抗指数Ｋの測定が可能となる。
【００２０】
なお、測定精度向上のため、ホッパ２内への空気の吹き込みは前記所定位置が一定の位置であることが好ましい。一定の位置であると、吹き込んだ空気の上下方向への配分が一定になるからである。この場合、一定の位置とはホッパ２内における原料の貯蔵高さの上下方向に１０分の１の範囲内であれば良く、２０分の１の範囲内から吹き込むことが更に好ましい。
【００２１】
なお、ホッパ２内の原料貯蔵レベルは操業条件等により常に一定ではない。そのため、ホッパ２内に空気を吹き込むための空気吹き込み口の高さ方向の位置は、調整可能に設けることが好ましい。
【００２２】
また、ホッパ２内に吹き込む空気の吹込み空気流量の設定については、測定する貯蔵原料の粒度変化幅の大きさと、空気吹き込み口から原料貯蔵レベルまでの距離の大きさとから、設置する圧力計による検出が可能な流量を算出して、必要流量を設定することが好ましい。
【００２３】
以下、前記図１を用いて、通気抵抗指数Ｋの算出方法をより具体的に説明する。
【００２４】
図１に示すように、高炉に装入する原料を切り出すためのホッパ２には、ホッパ２内に貯蔵されている原料の貯蔵レベルを計測するレベル計１５と、ホッパ２側壁部の略同一高さ位置に複数設けられた空気吹き込み口１４とが設けられている。なお、図１においては、前記空気吹き込み口１４が、ホッパ２の高さ方向に２段（１４ａ及び１４ｂ）に分けて設けられているが、これは、前記レベル計１５により計測された原料の貯蔵レベルを考慮して、適切な位置からホッパ２内に空気を吹き込むことができるようにするためである。なお、前記適切な位置とは、上述したように、ホッパ２内における原料の貯蔵高さの略２分の１の高さ位置をいう。
【００２５】
図１では、空気吹き込み口１４のホッパ２高さ方向の設置段数は２段としているが、設置段数は２段に限るものではなく、高さ方向の吹き込み位置の調整をより高精度に行うために３段以上としてもよく、また、高さ方向の空気吹き込み位置が任意に調整可能な手段を備えた移動可能な空気吹き込み口１４とすることもできる。
【００２６】
また、ホッパ２内における原料の貯蔵高さが、原料の貯蔵高さに対する空気吹き込み口１４の位置が所定位置となるようなある高さになった場合に、空気吹き込み口１４から空気を吹き込むようにしてもよい。
【００２７】
前記ホッパ２側壁部に設けられた空気吹き込み口１４は、例えば、略同一高さ位置毎にリング管４で接続し、更にそのリング管４に吹き込み空気本管１３を接続して空気を吹き込むようにすることができる。前記各リング管４毎に、リング管４の１次側（上流側）には、リング管元弁５が設置されており、レベル計１５により計測された原料の貯蔵レベルからの距離を考慮して、適切な空気吹き込み位置となる高さ方向のリング管４のみの吹込み口１４を使用するように、各リング管元弁５の開閉の設定を行う。ここで、空気吹き込み口１４を複数段に設けた場合には、例えば、前記レベル計１５により計測された原料の貯蔵レベルから自動的に特定高さ方向の吹き込み口１４からのみ空気を吹き込むように各リング管元弁５を制御するようにしてもよい。また、長期間の使用にあたっては吹き込み口１４のダストによる詰りが発生することが想定されるため、例えば、詰り防止のタイマー等を設置してホッパ２が空の状態の時に、設定時間だけパージのために空気を吹き込むようにしてもよい。更に、空気吹き込み口１４に貯蔵原料の粒径の半分程度の間隔を有する網、又は、バー（ロストル）等を設置して、空気吹き込み口１４への原料の逆流による詰りを防止するようにしてもよい。
【００２８】
前記吹込み空気本管１３には流量計７、圧力計６、流量調節弁８、遮断弁９が設置されており、設定された空気流量となるように流量計７の測定値から流量調節弁８の開度を制御する。
【００２９】
搬送コンベア１により、前記ホッパ２内へ原料の充填が完了した後、前記吹き込み空気本管１３に設けられた遮断弁９が一定時間開となり、前記ホッパ２内へ空気を吹き込む。空気を吹き込む時間は、測定される吹き込み空気流量及び吹き込み空気圧力の変動が無くなるまでの必要な時間を設定することが好ましい。より高精度な測定を可能とするためである。
【００３０】
測定された吹込み空気流量、吹込み空気圧力、及び、原料貯蔵レベルの値はコンピュータ１１へ伝送され、そこで、上述の式（１）に基づき、ホッパ２内に貯蔵された原料の通気抵抗指数Ｋが算出される。ここで、上述の式（１）における、Ｐの吹き込み空気圧力（Ｐａ）は前記圧力計６で測定された吹込み空気圧力が用いられ、Ｌの空気を吹き込んでいる吹き込み口から原料の貯蔵高さまでの距離（ｍ）は、空気の吹き込みを行った空気吹き込み口１４と前記レベル計１５により計測された原料の貯蔵レベルとの差の距離が用いられ、Ｖの温度及び圧力補正後の吹き込み空気流量（ｍ／ｓ）は、前記流量計７で測定された標準状態における吹込み空気流量に対し、測定時の気温及び気圧を考慮して実空気流量に補正を行った値が用いられる。なお、式（１）におけるαの値は、ホッパ２内の空気の流れ状態により流体力学的に決定される値であり、例えば、空気の流れが層流状態となるような流量が少ない場合には１に近い値となり、空気の流れが乱流状態となるような流量が多い場合には２に近い値となる。
【００３１】
前記通気抵抗指数Ｋの算出結果は、例えば、モニター１２等に推移グラフとして表示される。
【００３２】
次に、前記算出された通気抵抗指数Ｋに基づき、ホッパ２内に貯蔵されている原料の粒度が算出される。
【００３３】
予め、ホッパ２内に貯蔵された原料の粒度と通気抵抗指数Ｋとの関係を、事前準備として求めておくことにより、前記算出された通気抵抗指数Ｋに基づきホッパ２内に貯蔵された原料の粒度を算出することが可能となる。また、これにより、高炉に装入されることとなる原料の粒度が測定される。
【００３４】
以上により、高炉へ装入される原料の粒度及びその変動を事前に、かつ、連続的に測定することが可能となるため、原料切出し層厚の調整や使用する原料銘柄の配合の変更等の操業アクションを迅速且つ高精度に実施することができ、粒度変動による高炉内通気性変動による操業の不安定化を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明にかかる高炉装入原料の粒度測定方法の一例を説明するための説明図である。
【図２】ホッパ内に貯蔵されている原料の通気抵抗指数Ｋと、前記ホッパ内に貯蔵されている原料を直接サンプリングして篩い分けを行い得られた前記原料の調和平均粒径との関係を示した図である。
【図３】従来技術にかかる高炉装入原料の粒度分布測定方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  搬送コンベア
２  ホッパ
３  原料
４  リング管
５  リング管元弁
６  圧力計
７  流量計
８  流量調節弁
９  遮断弁
１０  装入コンベア
１１  コンピュータ
１２  モニター
１３  吹き込み空気本管
１４  空気吹き込み口
１５  レベル計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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