(57)【要約】【課題】焼結層内の温度変化を測定するための熱電対が、温度測定の際に焼結原料に溶着せず、熱電対を長期間にわたり使用することができ、しかも、焼結層内の温度変化を、確実に測定、算出することができる焼結層内のヒートパターン測定方法と焼結層内のヒートパターン測定装置を提供する。【解決手段】パレット４に、グレートバー３と一体になりそのグレートバー３から突出するスタンド１を設けると共に、そのスタンド１内に、複数の熱電対２をスタンド１の高さ方向に並べて内蔵させ、それら熱電対２で焼結層ａから伝達されるスタンド１内温度を夫々測定し、実際の焼結層ａ内の温度変化を、複数の熱電対２で測定した温度をもとに、スタンド１の材質、構造を条件として計算して算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結機のパレットに、グレートバーと一体になりそのグレートバーから突出するスタンドを設けると共に、前記スタンドの内部に、複数の熱電対をそのスタンドの高さ方向に並べた状態で内蔵させ、
これら複数の熱電対で焼結層から伝達される前記スタンド内の温度を夫々測定し、実際の焼結層内の温度変化を、複数の熱電対で測定した温度をもとに、前記スタンドの材質、構造を条件として計算することで算出することを特徴とする焼結層内のヒートパターン測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉状鉄鉱石を主原料として焼結設備において、焼結鉱を製造する際の焼結進行中の焼結層内の温度変化（ヒートパターン）を測定する焼結層内のヒートパターン測定方法および焼結層内のヒートパターン測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高品位の鉄鉱石を粒度調整するために破砕して塊状鉄鉱石を製造する過程で、塊状鉄鉱石のほかに粉状鉄鉱石が大量に発生する。その粉状鉄鉱石を有効利用するために、その粉状鉄鉱石は焼結設備で粉状鉄鉱石を焼結して焼結鉱とされ、塊状鉄鉱石等と共に高炉等での原料として用いられている。
【０００３】
焼結により製造される焼結鉱の品質は、焼結過程における焼結層内の燃焼溶融帯の特性により大きく影響される。その燃焼溶融帯の特性の把握のため、従来から焼結層内の温度を、熱電対を用いて直接測定するという温度測定が実施されている。この熱電対による焼結層内の温度測定は、パレットのサイドウォール等から直接熱電対を焼結層内に差し込んで行われていたが、焼結層、特に燃焼溶融帯の温度は１４００℃以上と非常に高いため、熱電対と焼結原料が溶着してしまい、熱電対の回収ができなくなってしまうという問題が度々発生していた。
【０００４】
また、熱電対による焼結層内の温度測定方法としては、従来から様々な技術が開発され提案されており、その中でも、焼結進行中の焼結層内の温度変化（ヒートパターン）を測定する方法として有用な技術が、特許文献１および特許文献２として提案されている。
【０００５】
これらの文献に記載された焼結層内の温度変化（ヒートパターン）を測定する技術に用いられる測定装置は、焼結機のパレットに、グレートバーと一体になりそのグレートバーから突出する包囲体（スタンド）を設け、その包囲体から複数の熱電対をその包囲体の高さ方向に並べた状態で突出させたものである。即ち、包囲体は設けるものの、熱電対は包囲体では保護されておらず、従来からの技術と同様に、熱電対を直接焼結層内に差し込んだようにして焼結層内の温度測定は行われる。
【０００６】
従って、この特許文献１および特許文献２に記載された技術では、上記に示した問題は解決することはできない。事実、非特許文献１には、この測定装置の寿命が、平均２５パターン（約１．５日間）であることが記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特公昭５７−４６９１号公報
【特許文献２】実公昭５８−１７６０号公報
【非特許文献１】安本俊治、田中周、「焼結層内ヒートパターン連続測定装置の開発とその操業への適用」、川崎製鉄技報、川崎製鉄株式会社、１９８１、Ｖｏｌ．１３、Ｎｏ．４、ｐ．４１−４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような課題を解決せんとしてなされたもので、焼結層内の温度変化（ヒートパターン）を測定するための熱電対が、温度測定の際に、焼結原料に溶着することはなく、熱電対を長期間にわたり使用することができ、しかも、燃焼溶融帯を含む焼結層内の温度変化（ヒートパターン）を、確実に測定、算出することができる焼結層内のヒートパターン測定方法と、焼結層内のヒートパターン測定装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１記載の発明は、焼結機のパレットに、グレートバーと一体になりそのグレートバーから突出するスタンドを設けると共に、前記スタンドの内部に、複数の熱電対をそのスタンドの高さ方向に並べた状態で内蔵させ、これら複数の熱電対で焼結層から伝達される前記スタンド内の温度を夫々測定し、実際の焼結層内の温度変化を、複数の熱電対で測定した温度をもとに、前記スタンドの材質、構造を条件として計算することで算出することを特徴とする焼結層内のヒートパターン測定方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の焼結層内のヒートパターン測定方法によると、焼結層内の温度変化（ヒートパターン）を測定するための熱電対が、スタンド内に保護された状態で設けられるため、温度測定の際に、焼結原料に溶着することはなく、熱電対を長期間にわたり使用することができ、しかも、本発明の請求項１記載の焼結層内のヒートパターン測定方法では、複数の熱電対で測定した温度をもとに、スタンドの材質、構造を条件として計算することで、確実に燃焼溶融帯を含む焼結層焼結層内の温度変化（ヒートパターン）を算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて更に詳細に説明する。
【００１２】
本発明の実施に係る焼結層内のヒートパターン測定装置は、例えば、図１に示すように、ドワイトロイド式焼結機のパレット４（図１では図示しない）に、グレートバー３と一体になりそのグレートバー３から突出するように設けられた鋳鋼製のスタンド１と、その鋳鋼製のスタンド１で保護されるようにして、スタンド１の内部に、そのスタンド１の高さ方向に並べた状態で内蔵された複数の熱電対２より構成されている。
【００１３】
図２に焼結設備の概要を示すが、グレートバー３と一体になった鋳鋼製のスタンド１は、少なくとも一枚のパレット４の表面から突出するようにして設けられている。また、そのスタンド１は偏平形状であり、パレット４の移動方向（図２に矢印で示す）にその長辺方向を向けて設けられている。尚、図２ではスタンド１を小さく図示しているが、実際は、スタンド１はパレット４のサイドウォールで隠れる。また、図２に示す５は原料供給用のホッパー、６は点火炉、７は集塵機、８はシンタリングファン、９は排気のための煙突である。
【００１４】
図１に示すように、鋳鋼製のスタンド１の内部には、複数の熱電対２がそのスタンド１の高さ方向に並べた状態で設けられており、熱電対２の配線は、スタンド１並びにグレートバー３を貫通してグレートバー３の下部から外部に抜き出され、温度測定手段や演算装置等につながっており、スタンド１の材質、構造等を条件として演算装置等で計算することで、パレット４上に原料供給用ホッパー５から供給され、点火炉６で燃焼された焼結原料でなる焼結層ａ内の温度変化（ヒートパターン）を算出することができる。
【００１５】
鋳鋼製のスタンド１としては、図１に示す構成のスタンド１のほか、図３に示す構成のスタンド１を用いることができる。
【００１６】
図１に示すスタンド１の内部に設けられた複数の熱電対２は、スタンド１の長辺側端縁から焼結層ａに臨むようにしてスタンド１内に内蔵された状態で設けられており、その熱電対２の配線は、スタンド１の内部を長辺側に向けてその途中まで貫通し、複数本の配線がまとまってグレートバー３の下部から外部に抜き出されている。尚、図１に示す矢印は、パレット４の進行方向、即ち、スタンド１並びに焼結層ａの進行方向であって、熱電対２は、その進行方向の下流側を向き、焼結層ａに臨むようにしてスタンド１内に内蔵された状態で設けられている。
【００１７】
図３に示すスタンド１の内部に設けられた複数の熱電対２は、スタンド１の長辺方向の略中央部にその高さ方向に並べた状態で設けられている。各熱電対２からの配線は、下方に向けスタンド１を貫通しており、複数本の配線がまとまってグレートバー３の下部から外部に抜き出されている。
【実施例】
【００１８】
実施例では、まず、本発明の焼結層内のヒートパターン測定方法により、焼結設備において、焼結層ａから伝達されるスタンド１内の温度変化（ヒートパターン）を、そのスタンド１の高さ方向に並べた状態で内蔵された４箇所の熱電対２で夫々測定した。一方、実際の焼結層ａ内の温度変化（ヒートパターン）は、パレット４のサイドウォールから直接熱電対２を焼結層ａ内に差し込むという従来からの測定方法を応用し、サイドウォールから直接４本の熱電対２を焼結層ａ内に差し込んで測定した。
【００１９】
次に、実際の焼結層ａの測定温度をもとに、スタンド１の材質、構造を条件として計算することで、スタンド１内の温度変化を算出するという本発明の焼結層内のヒートパターン測定方法の計算法を逆算する方法で、焼結層ａから伝達されるスタンド１内の温度変化を求めだした。この計算により求めだしたスタンド１内の温度変化が、実際に測定した前記のスタンド１内の温度変化と整合しておれば、本発明の焼結層内のヒートパターン測定方法が正しいことを証明できる。
【００２０】
演算条件を、図４を参考にして説明する。この実施例では、スタンド１を３次元モデル化し、周囲の材料（焼結層ａ）から伝達される温度変化に対するスタンド１内の温度変化を計算により求めだした。スタンド１の熱物性は、密度は７６００ｋｇ／ｍ３、比熱は４６０Ｊ／ｋｇＫ、熱伝導率は２５Ｗ／ｍＫ（１００℃）、２９Ｗ／ｍＫ（５００℃）で、その間は直線近似とし、スタンド表面の熱伝達を無限大とすることで計算した。
【００２１】
周囲の材料のＸＹ平面の温度は一定とし、燃焼による温度変化が一定の速度（０．４ｍｍ／ｓ）で高さ方向（図５に矢印で示す）に移動するモデルとした。スタンド１への熱移動による温度変化、材料からの輻射については無視した。また、材料の充填率は３３％（空隙率６７％）、更にその材料部分の熱伝導率が燃焼により、０．７Ｗ／ｍＫから０．０５Ｗ／ｍＫに変化するものと仮定した。
【００２２】
スタンド１の構造等、その他の条件については、図４に示す通りであり、スタンド１の底面は断熱とした。尚、ｂは燃焼溶融帯、ｃは温度曲線を示す。
【００２３】
図５に燃焼溶融帯ｂの幅（図４の縦寸法）が一定とした場合の、各熱電対２での実際の焼結層内の測定温度の温度変化と、この実施例での計算によるスタンド１内の温度変化を示す。Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４は、夫々各熱電対２での実際の焼結層ａ内の測定温度の温度変化を示し、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、夫々この実施例での計算によるスタンド１内の温度変化を示す。また、Ｓ１の位置（測定点）は、図４に示す一番上の測定点であり、Ｓ２は上から二番目の測定点、Ｓ３は上から三番目の測定点、Ｓ４は上から四番目の測定点である。また、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４は、夫々Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４に対応する高さ位置の材料（焼結層ａ）内を測定点とする。
【００２４】
図５に表示の計算によるスタンド１内の温度変化は、実際に４箇所の熱電対で測定した焼結層から伝達されるスタンド１内の温度変化と略一致し、整合していることが確認できた。
【００２５】
また、図６に燃焼溶融帯ｂの幅が時間の経過と共に１．５倍に広がるとした場合の、各熱電対２での実際の焼結層１内の測定温度の温度変化と、この実施例での計算によるスタンド１内の温度変化を示す。更に、図７に燃焼溶融帯ｂのピーク時の温度が時間の経過と共に１１００℃から１３００℃に上昇するとした場合の、各熱電対２での実際の焼結層１内の測定温度の温度変化と、この実施例での計算によるスタンド１内の温度変化を示す。
【００２６】
これらの計算によるスタンド１内の温度変化も、実際に４箇所の熱電対２で測定した焼結ａ層から伝達されるスタンド１内の温度変化と略一致し、整合していることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態を示すもので、複数の熱電対をその高さ方向に並べた状態で内蔵したスタンドを示す模式図である。
【図２】本発明のヒートパターン測定装置が設けられる焼結設備の概要を示す模式図である。
【図３】本発明の異なる実施形態を示すもので、複数の熱電対をその高さ方向に並べた状態で内蔵したスタンドを示す模式図である。
【図４】実施例で周囲の焼結層から伝達される温度変化に対するスタンド内の温度変化を計算により求める際に、３次元モデル化したスタンドとその周囲の状況を示す模式図である。
【図５】燃焼溶融帯の幅が一定とした場合の、実際の焼結層内の測定温度の温度変化の状況と、実施例での計算によるスタンド内の温度変化の状況を示すグラフ図である。
【図６】燃焼溶融帯の幅が時間の経過と共に広がるとした場合の、実際の焼結層内の測定温度の温度変化の状況と、実施例での計算によるスタンド内の温度変化の状況を示すグラフ図である。
【図７】燃焼溶融帯のピーク時の温度が時間の経過と共に上昇するとした場合の、実際の焼結層内の測定温度の温度変化の状況と、実施例での計算によるスタンド内の温度変化の状況を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…スタンド
２…熱電対
３…グレートバー
４…パレット
５…原料供給用ホッパー
６…点火炉
７…集塵機
８…シンタリングファン
９…煙突
ａ…焼結層
ｂ…燃焼溶融帯
ｃ…温度曲線
【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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