JP2018048361A - 高炉原燃料装入装置及び高炉原燃料装入方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高炉内において、原燃料の周方向における堆積面高さの偏りを緩やかに小さくすることができ、ひいては安定した高炉操業をすることが可能な高炉原燃料装入装置、及び高炉原燃料装入方法を提供すること。
【解決手段】高炉炉頂装入装置であって、鉛直軸線Ｏ１周りに旋回可能とされた旋回シュートと、前記高炉内の周方向における原燃料の堆積面高さを検出する原燃料堆積面高さ検出器と、前記原燃料の流量を調整する流量調整弁と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記原燃料堆積面高さ検出器が検出した前記原燃料の堆積面高さに基づいて、前記高炉内において前記原燃料の堆積面高さが低い周方向位置と対応させて、前記原燃料をオーバラップして装入させるように、流量調整弁の開度を制御することを特徴とする。
【選択図】図４Ａ

Description

この発明は、高炉内に原燃料を装入する高炉原燃料装入装置及び高炉原燃料装入方法に関する。

周知のように、高炉内に焼結鉱、コークス等の原燃料を装入する手段として、例えば、旋回シュートを用いるベルレス装入装置が知られている。
ベルレス装入装置により高炉内に原燃料を装入する場合、銑鉄製造の生産性や、高炉炉壁の消耗、炉壁への付着物発生の抑制等を考慮して、通気の観点から炉内の装入物の分布を制御している。

高炉操業において、高炉内の周方向における装入物の分布は、高炉の生産性や安定性に大きく影響することから、高炉内の周方向における装入物の分布の偏差を小さくすることは非常に重要である。

しかしながら、装入物の隙間を通気するガス流れの変動や荷下がり変動により、高炉内の周方向における堆積面高さの偏差（堆積面高さの高低差）が生じ、しかも堆積面高さが最も低い周方向位置は時間ともに変化する。そこで、周方向における堆積面高さの是正に関する技術が開示されている（例えば、特許文献１、２参照。）。

特開平０８−１８８８０６号公報 特開２０００−３３６４１１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術は、複数のサウンジングデータの最大値、最小値を用いて片減りを検出して、その結果に基づいて、片減り部に必要量の原燃料を装入するものである。この方法では、サウンジング装置が検出できない位置で最大／最小となっていた場合は片減りを検出することが困難である。また、ＦＣＧゲートをリアルタイムに開閉して、片減り位置への装入量を集中的に増加させることから、短時間での開閉動作の精度や、それにともなう旋回数誤差や局所Ｏ／Ｃ（鉱石とコークスの重量比）への影響が大きいという問題がある。

また、特許文献２に開示された技術は、旋回シュートの装入開始位置をシフト角づつずらし、例えば、所定回数に一回の頻度で強制角位置に装入して、出銑口ごとの偏差を低減するものである。この方法では、原燃料堆積表面が低い部分を充分に是正することは容易ではないという問題がある。

一方、通気の観点から高炉内における装入物分布は、例えば、炉中心部は鉱石の還元が促進されるように送風した熱風が装入物の隙間を通気しやすくし、炉周辺部の炉壁近傍は炉壁が保護されるように過剰なガスを流さないことが重要である。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、高炉内の周方向における原燃料の堆積面高さの偏りを緩やかに小さくすることが可能とされ、ひいては安定した高炉操業が可能な高炉原燃料装入装置、及び高炉原燃料装入方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に記載の発明は、高炉上部に設置される高炉原燃料装入装置であって、鉛直軸に対する傾斜角度を変更しつつ前記鉛直軸線周りに旋回可能とされた旋回シュートと、前記高炉内の周方向における原燃料の堆積面高さを検出する原燃料堆積面高さ検出器と、前記原燃料の流量を調整する流量調整弁と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記原燃料堆積面高さ検出器が検出した前記原燃料の堆積面高さに基づいて、前記高炉内において前記原燃料の堆積面高さが低い周方向位置と対応させて、前記原燃料をオーバラップして装入させるように前記流量調整弁の開度を制御するように構成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、高炉上部に設置されて、鉛直軸に対する傾斜角度を変更しつつ前記鉛直軸線周りに旋回可能とされた旋回シュートと、前記炉内の周方向における原燃料の堆積面高さを検出する原燃料堆積面高さ検出器と、前記原燃料の流量を調整する流量調整弁と、を備えた高炉原燃料装入装置において、前記旋回シュートによって前記高炉内に原燃料を装入する高炉原燃料装入方法であって、前記原燃料堆積面高さ検出器が検出した前記原燃料の堆積面高さに基づいて、前記高炉内において前記原燃料の堆積面高さが低い周方向位置と対応させて、前記原燃料をオーバラップして装入させることを特徴とする。

この発明に係る高炉原燃料装入装置、高炉原燃料装入方法によれば、原燃料堆積面高さ検出器が検出した原燃料の堆積面高さに基づいて、高炉内における原燃料の堆積面高さが低い周方向位置と対応させてオーバラップして原燃料を装入させるので、高炉内において、原燃料の周方向における堆積面高さの偏りを緩やかに小さくすることができる。その結果、安定した高炉操業をすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の高炉原燃料装入装置であって、前記原燃料堆積面高さ検出器は、前記高炉内の径方向における原燃料の堆積面高さを検出可能とされていて、前記制御部は、前記原燃料堆積面高さ検出器が検出した前記原燃料の堆積面高さに基づいて、前記高炉内において前記原燃料の堆積面高さが低い径方向及び周方向位置と対応させて、前記原燃料をオーバラップして装入させるように前記流量調整弁の開度を制御するように構成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の高炉原燃料装入方法であって、前記原燃料堆積面高さ検出器は、前記高炉内の径方向における原燃料の堆積面高さを検出可能とされていて、前記原燃料堆積面高さ検出器が検出した前記原燃料の堆積面高さに基づいて、前記高炉内において前記原燃料の堆積面高さが低い径方向及び周方向位置と対応させて、前記原燃料をオーバラップして装入させることを特徴とする。

この発明に係る高炉原燃料装入装置、高炉原燃料装入方法によれば、高炉内の径方向における原燃料の堆積面高さを検出可能とされていて、制御部は、原燃料堆積面高さ検出器が検出した原燃料の堆積面高さに基づいて、高炉内における原燃料の堆積面高さが低い径方向及び周方向位置と対応させて原燃料をオーバラップして装入させるので、高炉内において原燃料の周方向及び径方向における堆積面高さの偏りを緩やかに小さくすることができる。
その結果、より安定した高炉操業をすることができる。

この発明に係る高炉原燃料装入装置、高炉原燃料装入方法によれば、高炉内における原燃料の堆積面高さの偏りを緩やかに小さくすることができ、ひいては安定した高炉操業をすることができる。

本発明の第１実施形態に係る高炉炉頂装入装置の概略構成を説明する図である。 本発明の第１実施形態に係る高炉炉頂装入装置の動作の一例を説明するフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る高炉内の周方向における原燃料分布を概念的に説明する斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る高炉内の周方向における原燃料分布の一例を説明する図である。 本発明の第１実施形態においてオーバラップ装入する場合における旋回シュートの動作の概略を説明する概念図である。 本発明の第１実施形態においてオーバラップ装入しない場合における旋回シュートの動作の概略を説明する概念図である。 本発明の第２実施形態に係る高炉炉頂装入装置の動作の一例を説明するフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る高炉内の周方向における原燃料分布を概念的に説明する斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る高炉内の周方向における原燃料分布の一例を説明する図である。 本発明の第２実施形態においてオーバラップ装入する場合における旋回シュートの動作の概略を説明する概念図である。 本発明の第２実施形態においてオーバラップ装入しない場合における旋回シュートの動作の概略を説明する概念図である。 本発明の実施例を説明する図であり、チャージ数とＯ／Ｃの変化を示す図である。 本発明の実施例を説明する図であり、所定値Ｈが装入物堆積面高さの差異に与える影響を示す図である。

＜第１実施形態＞
以下、図１から図４Ｂを参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る高炉炉頂装入装置の概略構成を示す図であり、符号１は高炉を、符号１０は高炉本体を、符号２０は高炉炉頂装入装置（高炉原燃料装入装置）を示している。

高炉１は、図１に示すように、例えば、高炉本体１０と、高炉炉頂装入装置２０とを備え、高炉炉頂装入装置２０は、高炉１の上部に設置されている。

高炉本体１０は、例えば、下方が拡径された略円筒形状に形成されていて、上部に原燃料装入口１１が開口されている。
そして、高炉炉頂装入装置２０によって、原燃料装入口１１から高炉本体１０の特定範囲に原燃料が層状に装入され、装入された原燃料が高炉本体１０内で反応して銑鉄が生成されるようになっている。

高炉炉頂装入装置２０は、例えば、プロフィールメータ（原燃料堆積面高さ検出器）２１と、旋回シュート２４と、旋回シュート２４を鉛直軸線Ｏ１周りに旋回する旋回装置（不図示）と、旋回シュート２４の鉛直軸線Ｏ１に対するノッチ角度（傾斜角度）θを設定する傾斜装置（不図示）と、複数の炉頂ホッパー（不図示）と、炉頂ホッパーの下部に設けられた流量調整弁（不図示）と、集合シュート（不図示）と、垂直シュート２２と、制御部（不図示）とを備えている。

そして、高炉炉頂装入装置２０は、複数の炉頂ホッパーに貯留された原燃料を、集合シュート、垂直シュート２２、旋回シュート２４を介して高炉本体１０内に装入するようになっている。

プロフィールメータ（原燃料堆積面高さ検出器）２１は、例えば、高炉本体１０上部の傾斜壁部に形成された開口部に配置されている。
また、プロフィールメータ２１は、アンテナからマイクロ波等の電磁波を、高炉内の装入物の堆積面に発射してスキャンすることにより、堆積面の凹凸及び原燃料の堆積面高さを面状（例えば、周方向及び径方向）又は線状（例えば、周方向）に検出することができるようになっている。
プロフィールメータ２１としては、例えば、特開２０１１-０３３６１９号公報に記載されるような公知のプロフィールメータを使用することが可能である。
なお、径方向位置が一定である場合には、例えば、特開平８-１８８８０６号公報に記載されるようなサウンジング装置（検尺棒）（不図示）を使用してもよい。

炉頂ホッパー（不図示）は、高炉炉頂装入装置２０の上部に並んで配置されていて、それぞれ対応する原燃料が貯留されていて、炉頂ホッパーの下部に設けられた流量調整弁（不図示）で原燃料排出口の開口量を調整して排出させる原燃料の流量を調整可能とされている。

集合シュート（不図示）は、炉頂ホッパーの下方に配置され、上方に開口する凹形状とされている。

垂直シュート２２は、集合シュートの下部に形成された開口部に接続され、鉛直方向下方に伸びて形成されている。そして、垂直シュート２２の下方には旋回シュート２４が配置されている。

旋回シュート２４は、例えば、断面半円円弧状の樋状、あるいは、筒型形状に形成されている。
また、旋回シュート２４は、旋回装置（不図示）によって、鉛直軸線Ｏ１周りに旋回可能とされるとともに、傾斜装置によって、径同軸Ｏ２周りに傾動して鉛直軸Ｏ１に対するノッチ角度（傾斜角度）θ（ｄｅｇ）を変更可能とされている。なお、符号Ｌは、旋回シュート２４のノッチ角度θを定義するための基準線を示している。

制御部（不図示）は、プロフィールメータ２１が検出した原燃料の堆積面高さに基づいて、高炉内において原燃料の堆積面高さが低い周方向位置（凹部）と対応させて、原燃料をオーバラップして装入させるように構成されている。

具体的には、例えば、プロフィールメータ２１が検出した原燃料の堆積面高さに基づいて、周方向における堆積面高さの極大位置（堆積面が山の頂上となる周方向位置）及び極小位置（堆積面が谷の底となる周方向位置）を求め、極大位置及び極小位置の堆積面高さの差異Ｄが基準値Ｓ（ｍ）以上の場合に、堆積面高さが旋回方向において最初に所定値Ｈ（ｍ）以下となる周方向位置を（ベルレス式）高炉炉頂装入装置２０の装入開始位置Ｐ（ｄｅｇ）に設定し、堆積面高さが旋回方向において所定値Ｈ（ｍ）以下となった後に最初に所定値Ｈ以上となる周方向位置を（ベルレス式）高炉炉頂装入装置２０の装入終了位置Ｑ（ｄｅｇ）に設定する。そして、装入開始位置Ｐ（ｄｅｇ）にあわせて流量調整弁を開き、原燃料の装入が装入終了位置Ｑ（ｄｅｇ）で完了するように流量調整弁の開度を調整する。

以下、図２、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂを参照して、制御部による流量調整弁の制御手順について説明する。
図２は、第１実施形態に係る高炉炉頂装入装置の動作の一例を説明するフローチャートである。また、図３Ａは、第１実施形態に係る高炉１内の周方向における原燃料分布を概念的に説明する斜視図であり、図３Ｂは、高炉内の周方向における原燃料分布の一例を説明する図である。また、図４Ａ、図４Ｂは原燃料装入の動作の概略を説明する概念図である。図３Ａに示す符号Ｌ１１（Ｌ）は、旋回シュート２４が円周軌跡Ｃ１１に向いているときにノッチ角度θ１１を定義する基準線である。

（１）まず、プロフィールメータにより高炉内原燃料装入物の堆積面高さを計測する（Ｓ０１）。
プロフィールメータまたはサウンジング装置（検尺棒）（不図示）によって、炉径方向の所定位置における周方向の堆積面高さを計測する。例えば、図３Ａに示すように、円周軌跡Ｃ１１にそって堆積面を線状に計測する。ここに、所定位置とは、検尺棒を用いる場合は、それが設置されている径方向位置である。プロフィールメータにあっては、任意の径方向位置の検出が可能であるが、採用する装入パタンに応じて最も凹凸が発生しやすい径方向位置を特定して、そこに固定するのがよい。
（２）次に、周方向（旋回方向）における堆積面の極大位置と極小位置を検出する（Ｓ０２）。
周方向（旋回方向）における堆積面の極大位置と極小位置は、例えば、図３Ｂに示すように、周方向位置における堆積面高さの変動に基づいて求める。ここで、符号Ａ１１は極大位置を、符号Ｂ１１は極小位置を示している。
（３）次いで、極大位置と極小位置の堆積面高さの差異Ｄを算出する（Ｓ０３）。
図３Ｂにおいては、極大位置Ａ１１と極小位置Ｂ１１の堆積面高さから差異Ｄ１１を算出する。
（４）次に、Ｓ０４で算出した極大位置と極小位置における堆積面高さの差異Ｄが基準値Ｓ以上かどうかを判断する（Ｓ０４）。
堆積面高さの差異Ｄが基準値Ｓ以上となる極大位置と極小位置の組合せが存在する（Ｓ０４：Ｙｅｓ）場合はＳ０５に移行し、堆積面高さの差異Ｄが基準値Ｓ以上となる極大位置と極小位置の組合せが存在しない場合（Ｓ０４：Ｎｏ）はＳ０７に移行する。
ここで、基準値Ｓ（ｍ）は、例えば、０．２ｍが好適である。
図３Ｂにおいては、極大位置Ａ１１と極小位置Ｂ１１の堆積面高さから差異Ｄ１１が基準値Ｓ以上である凹部Ｕ１１が存在するのでＳ０５に移行する。
なお、高炉内に極大位置と極小位置における堆積面高さの差異Ｄが基準値Ｓ以上となる凹部が複数存在す場合には、例えば、極小位置における堆積面高さが最も低い凹部を対象として原燃料装入をオーバラップさせることが好適である。
（５）原燃料装入をオーバラップする際に、堆積面高さが最初に所定値Ｈ以下となる周方向位置を装入開始位置（オーバラップ開始位置）Ｐに設定する（Ｓ０５）。
ここで、また、所定値Ｈ（ｍ）は、平均堆積面（堆積面の最高高さと最低高さの平均値）から（−０．０５ｍ）までの範囲（Ｈ＝−０．０５ｍ〜０m）が好適である。
図３Ｂにおいては、堆積面高さが最初に所定値Ｈ以下となる周方向位置（例えば、９０°（ｄｅｇ））Ｐ１１を原燃料装入開始位置（オーバラップ開始位置）に設定する。
（６）次に、原燃料装入開始位置（オーバラップ開始位置）Ｐの後に、堆積面高さが最初に所定値Ｈ以上となる周方向位置をオーバラップ終了位置Ｑに設定する（Ｓ０６）。
図３Ｂにおいては、原燃料装入開始位置（オーバラップ開始位置）Ｐ１１の後に、堆積面高さが最初に所定値Ｈ以上となる周方向位置（例えば、１３５°（ｄｅｇ））Ｑ１１をオーバラップ終了位置に設定する。
（７）オーバラップをさせない場合の所定の原燃料装入開始位置Ｒ（ｄｅｇ）を設定する（Ｓ０７）。
（８）原燃料装入流量を設定する（Ｓ０８）。
原燃料装入がオーバラップする場合は、オーバラップ開始位置Ｐ及びオーバラップ終了位置Ｑに基づいて原燃料装入流量を設定し、原燃料装入がオーバラップしない場合は所定の原燃料装入流量に設定する。
装入終了位置調整は、ゲート開度の学習制御により実施してもよい。
（９）原燃料装入を実施する（Ｓ０９）。
そして、装入する原燃料を切換えるごとにＳ０１〜Ｓ０９を繰り返して実行する。

旋回シュートは通常、一定の角速度で旋回している。原燃料装入は、オーバラップ装入する場合には、図４Ａに示すように、旋回シュートが装入開始位置（オーバラップ開始位置）Ｐ１１となるタイミングに合わせて流量調整弁が開かれて原燃料の装入を開始する。旋回シュートが、予め設定された回数旋回したのちオーバラップ終了位置Ｑ１１で原燃料の装入が終了するように、流量調整弁の開度が調整される。図４Ａにおいて、符号Ｔ１０は、旋回軌跡Ｃ１１上の旋回を示しており、符号Ｔ１１は装入開始位置（オーバラップ開始位置）Ｐ１１を起点とする一周の旋回を、符号Ｗ１１は装入開始位置（オーバラップ開始位置）Ｐ１１からオーバラップ終了位置Ｑ１１までのオーバラップによる装入を示している。図４Ａ、図４Ｂに示す白丸は、装入開始位置を示している。
通常のベルレス装入方法の１回のチャージでは、炉周辺から炉中心に向けて複数回の旋回を実施する。この場合には、最初の旋回時にオーバーラップさせることが好適である。最初の旋回において炉周辺から炉中心への原燃料の流れ込みが最も強く起こるので、堆積面の凹部の修復が効率的に行なえるためである。

また、オーバラップ旋回しない場合には、図４Ｂに示すように、原燃料の装入は、所定の装入開始位置Ｒ（例えば、０°（ｄｅｇ））で開始されて、予め設定された回数旋回して旋回開始位置Ｒを同位置で装入を終了するように流量調整弁の開度が調製される。図４Ｂにおいて、符号Ｓ１０は、旋回軌跡Ｃ１１上における装入開始位置（オーバラップ開始位置）Ｒを起点とする一周の装入を示している。

第１実施形態に係る高炉炉頂装入装置２０によれば、プロフィールメータ２１が検出した原燃料の堆積面高さに基づいて、高炉１内における原燃料の堆積面高さが低い周方向位置と対応させて原燃料をオーバラップして装入させるので、高炉１内において、原燃料の周方向における堆積面高さの偏りを緩やかに小さくすることができる。その結果、安定した高炉操業をすることができる。

＜第２実施形態＞
以下、図１、図５〜図７Ｂを参照して、本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態は、制御部とプロフィールメータ（原燃料堆積面高さ検出器）２４が第１実施形態と異なり、旋回シュート２４による堆積面の検出を径方向においても行なう点で第１実施形態と相違する。図６Ａに示す符号Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３（Ｌ）は、旋回シュート２４が旋回軌跡Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３に向いているときにノッチ角度θ２１、θ２２、θ２３を定義する基準線である。その他は、第１実施形態と同様であるので同様の部分については説明を省略する。

以下、図５を参照して、原燃料装入の制御手順について説明する。
図６は、第２実施形態に係る高炉炉頂装入装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
（１）まず、プロフィールメータにより高炉内原燃料装入物の堆積面高さを計測する（Ｓ１１）。
プロフィールメータによる堆積面高さの計測は、例えば、図６Ａに示すように、１回のチャージにおいて、旋回シュートが変化するノッチ角度θ（例えば、θ２１、θ２２、θ２３）と対応する旋回軌跡Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３における堆積面を面状（径方向及び周方向）に計測する。
（２）次に、旋回シュートのノッチ角度θと対応する（高炉内）径方向位置ごとに、周方向（旋回方向）における堆積面の極大位置と極小位置を検出する（Ｓ１２）。
周方向（旋回方向）における堆積面の極大位置と極小位置は、例えば、図６Ａ、図６Ｂに示すように、旋回シュートのノッチ角度θ２１、θ２２、θ２３と対応する（高炉内）径方向位置ごとに、周方向位置における堆積面高さの変動に基づいて求める。ここで、符号Ａ２１、Ａ２２は極大位置を、符号Ｂ２１、Ｂ２２は極小位置を示している。
（３）次いで、極大位置と極小位置における堆積面高さの差異Ｄを算出する（Ｓ１３）。
図６Ｂにおいては、ノッチ角度θ２１における極大位置Ａ２１と極小位置Ｂ２１、及びノッチ角度θ２２における極大位置Ａ２２と極小位置Ｂ２２の堆積面高さから差異Ｄ２１、Ｄ２２を算出する。
（４）次に、Ｓ１４で算出した極大位置と極小位置における堆積面高さの差異Ｄが基準値Ｓ以上かどうかを判断する（Ｓ１４）。
堆積面高さの差異Ｄが基準値Ｓ以上となる極大位置と極小位置の組合せが存在する（Ｓ１４：Ｙｅｓ）場合はＳ１５に移行し、堆積面高さの差異Ｄが基準値Ｓ以上となる極大位置と極小位置の組合せが存在しない場合（Ｓ１４：Ｎｏ）はＳ１８に移行する。
ここで、基準値Ｓ（ｍ）は、例えば、０．２ｍが好適である。
図６Ｂにおいては、例えば、極大位置Ａ２１と極小位置Ｂ２１の堆積面高さの差異Ｄ２１（≧基準値Ｓ）である凹部Ｕ２１、及び極大位置Ａ２２と極小位置Ｂ２２の堆積面高さの差異Ｄ２２（≧基準値Ｓ）である凹部Ｕ２２が存在する。
ここで、高炉内に極大位置と極小位置における堆積面高さの差異Ｄが基準値Ｓ以上となる凹部が複数存在す場合には、例えば、極小位置における堆積面高さが最も低い凹部を対象として原燃料装入をオーバラップさせることが好適である。
そこで、極小位置Ｂ２１の堆積面高さと極小位置Ｂ２２の堆積面高さを比較すると、極小位置Ｂ２２の堆積面高さが最低であるので、凹部Ｕ２２を、原燃料装入をオーバラップさせる対象の凹部（旋回開始位置（オーバラップ開始位置）Ｐとオーバラップ終了位置Ｑの組合せ）に設定する。そして、対象の凹部Ｕ２２が存在するのでＳ１５に移行する。
（５）対象となる極大位置と極小位置の組合せに合わせて、旋回シュート原燃料装入がオーバラップする旋回シュートのノッチ角度θを設定する（Ｓ１５）。
原燃料装入がオーバラップするノッチ角度θは、対象の凹部Ｕ２２と対応させてノッチ角度θ２２に設定する。
（６）原燃料装入がオーバラップする際に、堆積面高さが最初に所定値Ｈ以下となる周方向位置をオーバラップ開始位置Ｐ（ｄｅｇ）に設定する（Ｓ１６）。
ここで、また、所定値Ｈ（ｍ）は、平均堆積面（堆積面の最高高さと最低高さの平均値）から（−０．０５ｍ）までの範囲（Ｈ＝−０．０５ｍ〜０m）が好適である。
図６Ｂにおいては、ノッチ角度θ２２において堆積面高さが最初に所定値Ｈ以下となる周方向位置（例えば、２７０°（ｄｅｇ））Ｐ２２をオーバラップ開始位置Ｐに設定する。
（７）次に、オーバラップ開始位置Ｐの後に、堆積面高さが最初に所定値Ｈ以上となる周方向位置をオーバラップ終了位置Ｑ（ｄｅｇ）に設定する（Ｓ１７）。
（８）オーバラップをさせない場合の所定の装入開始位置Ｒ（ｄｅｇ）を設定する（Ｓ８）。
図６Ｂにおいては、オーバラップ開始位置Ｐ２２の後に、堆積面高さが最初に所定値Ｈ以上となる周方向位置（例えば、１３５°（ｄｅｇ））Ｑ１１をオーバラップ終了位置に設定する。
（９）原燃料装入流量を設定する（Ｓ１９）。
原燃料装入がオーバラップする場合は、オーバラップ開始位置Ｐ及びオーバラップ終了位置Ｑに基づいて原燃料装入流量を設定し、流量調整弁をその流量に対応する開度に調整する。原燃料装入がオーバラップしない場合は所定の原燃料装入流量に設定し、流量調整弁をその流量に対応する開度に調整する。
装入終了位置調整は、流量調整弁のゲート開度の学習制御により実施してもよい。
（１０）原燃料装入を実施する（Ｓ２０）。
そして、装入する原燃料を切換えるごとにＳ１１〜Ｓ１９を繰り返す。

原燃料装入は、ノッチ角度θ２１、θ２２、θ２３の順に旋回シュートを傾動させつつ連続して行なわれる。オーバラップ装入する場合には、図７Ａに示すように、ノッチ角度θ２１の旋回において、装入開始位置をオーバラップ開始位置Ｐ２２の位置にあわせて流量調整弁を開いて原燃料の装入が開始される。旋回シュートは、ノッチ角度θ２１において予め設定された回数だけ旋回する。次に、ノッチ角度θ２２において、旋回シュートは、オーバラップ開始位置から、予め設定された回数に加えてオーバーラップ分の旋回を行ない、オーバラップ終了位置で旋回を完了する。最後に、ノッチ角度θ２３において、旋回シュートは、オーバラップ終了位置から、予め設定された回数を旋回する。そして、オーバラップ終了位置で原燃料の装入が完了するように、流量調整弁の開度を調整する。
図７Ａにおいて、符号Ｔ２０は、旋回軌跡Ｃ２１上の旋回Ｔ２１、旋回軌跡Ｃ２２の旋回Ｔ２２、旋回軌跡Ｃ２２のオーバラップ旋回Ｗ２２、旋回軌跡Ｃ２３上の旋回Ｔ２３を示している。ここで、旋回Ｔ２１、旋回Ｔ２２はオーバラップ開始位置Ｐ２２を起点とし、オーバラップ開始位置Ｐ２２を原燃料装入の終点とする旋回である。また、オーバラップ旋回Ｗ２２は、オーバラップ開始位置Ｐ２２を起点とするオーバラップ終了位置Ｑ２２までの旋回であり、旋回Ｔ２３は、オーバラップ終了位置Ｑ２２を起点としてオーバラップ終了位置Ｑ２２までの旋回である。図７Ａ、図７Ｂに示す白丸は、装入開始位置を示している。オーバラップ終了位置Ｑ１１で原燃料装入を終了する。

また、オーバラップ旋回しない場合には、図７Ｂに示すように、原燃料装入は、所定の開始位置Ｒ（例えば、０°（ｄｅｇ））から開始されて、予め設定された回数装入して開始位置Ｒで原燃料装入を終了するように、流量調整弁の開度を調整する。図４Ｂにおいて、符号Ｓ１０は、旋回軌跡Ｃ１１上における装入開始位置（オーバラップ開始位置）Ｒを起点とする一周の旋回を示している。

第２実施形態に係る高炉炉頂装入装置２０によれば、高炉１内の径方向における原燃料の堆積面高さを検出可能とされていて、制御部は、原燃料堆積面高さ検出器が検出した径方向及び周方向の原燃料の堆積面高さに基づいて、旋回シュートを高炉１内における原燃料の堆積面高さが低い径方向及び周方向位置と対応させてオーバラップして旋回させるので、高炉１内において原燃料の周方向及び径方向における堆積面高さの偏りを正確に反映できるので、第１の実施形態に比較して操業変動をより小さくすることができる。
その結果、より安定した高炉操業をすることができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。

第１実施形態は、高炉１内の装入物の堆積面高さを所定の径方位置のみで検出する。従って、検尺棒方式の装入装置に適する方法である。第２実施形態は、高炉１内の装入物の堆積面高さを径方向及び周方向に検出する。従って、マイクロ波等を用いたプロフィールメータを用いて堆積面を３次元的に検出できる装入装置に適する方法である。
第２実施形態では、オーバーラップを行なう旋回を、最も凹部が深い径方向位置に対応するノッチ数で行なう例を示したが、第一実施形態と同様に、最初の旋回を行うノッチ角度でもよい。これは、凹部が径方向の炉中心側にあっても、流れ込みによってそれが穏やかに修復されるからである。

また、サウンジング装置を用いる場合には、計測された複数点のデータを３次以上の多項式関数で近似して、オーバーラップ開始、終了位置を推定してもよい。

また、上記実施の形態においては、フローチャートの一例を、図２、図５に示したが、フローチャート以外の方法（アルゴリズム）を用いてもよいことはいうまでもない。

本実施例は、第１および第２発明のいずれにも共通する、作用である、オーバーラップ装入によって、凹部が修復される基本的な原燃料装入挙動を確認することを目的とした。
本実施例は、１／３サイズのベルレス装置を用いて、以下の実験方法、条件で実施した。まず、径方向位置に拠らず、図８のチャージ数ゼロの点に示すように、周方向位置に応じた原燃料装入物の堆積面の凹凸を形成した。次に、１旋回＋オーバラップ旋回させて、原燃料を交互に５回まで装入した。１回の装入の都度、原燃料面の形状を計測し、それにもとづいてＯ／Ｃ（鉱石層とコークス層の厚みの比率で径方向の平均値）とＤ（堆積面高さの最高位置と最低位置の平均値）を求めた。
所定値Ｈは、チャージ数ゼロにおける堆積面高さの最高位置と最低位置の平均値に対して−０．０５、−０．１５、＋０．１０ｍの３水準とした。このときの、オーバラップ開始位置とオーバラップ終了位置は、それぞれ、４５と２３０、７０と１４５、２５と３１０（ｄｅg）であった。
試験結果を図８および図９に示す。
図８は、５チャージまでのＯ／Ｃの変化を説明する図である。。図８の横軸はチャージ数を、縦軸はＯ／Ｃを示す。図８に示すようにＯ／Ｃは緩やかに改善されて、高炉内の装入物の堆積面の凹凸のＤは、５チャージで基準値Ｓ（=０．２ｍ）を下回ることが確認できた。

図９は、所定値Ｈの影響を示すもので、所定値Ｈ＝−０．１５（ｍ）、所定値Ｈ＝−０．０５（ｍ）における、チャージ数と高炉内の装入物堆積面高さの差異Ｄ（最高高さ−最低高さ）を示す図である。Ｈ＝−０．１５の場合には、図９に示すように、対象とする範囲（周方向長さ）（周方向角度）が狭くなり是正に時間がかかるが緩やかに是正されることが確認できた。
一方、Ｈ＝０．１０（ｍ）として、是正対象の範囲を拡大すると、オーバーラップさせる旋回がほぼ２旋回となった（図不示）。堆積形状に及ぼす影響が大きくなり、凹部が短時間で解消できることは当然といえる。本実施例のように未知の変動要因がない場合は問題ないが、実操業ではオーバーアクションとなり、変動が収斂しない可能性もあるので注意が必要である。

この発明に係る高炉原燃料装入装置、高炉原燃料装入方法によれば、高炉内において、原燃料の周方向における堆積面高さの偏りを緩やかに小さくして、安定した高炉操業をすることができるので、産業上利用可能である。

Ｏ１ 旋回軸（鉛直軸）
Ｏ２ 傾動軸
θ１１、θ２１、θ２２、θ２３、θ ノッチ角度（鉛直軸に対する傾斜角度）
１ 高炉
１０ 高炉本体
２０ 高炉炉頂装入装置（高炉原燃料装入装置）
２１ プロフィールメータ（原燃料堆積面高さ検出器）
２２ 垂直シュート
２４ 旋回シュート

Claims (4)

1. 高炉上部に設置される高炉原燃料装入装置であって、
   鉛直軸に対する傾斜角度を変更しつつ前記鉛直軸線周りに旋回可能とされた旋回シュートと、
   前記高炉内の周方向における原燃料の堆積面高さを検出する原燃料堆積面高さ検出器と、
   前記原燃料の流量を調整する流量調整弁と、
   制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記原燃料堆積面高さ検出器が検出した前記原燃料の堆積面高さに基づいて、前記高炉内において前記原燃料の堆積面高さが低い周方向位置と対応させて、前記原燃料をオーバラップして装入させるように前記流量調整弁の開度を制御するように構成されていることを特徴とする高炉原燃料装入装置。
2. 請求項１に記載の高炉原燃料装入装置であって、
   前記原燃料堆積面高さ検出器は、前記高炉内の径方向における原燃料の堆積面高さを検出可能とされていて、
   前記制御部は、
   前記原燃料堆積面高さ検出器が検出した前記原燃料の堆積面高さに基づいて、前記高炉内において前記原燃料の堆積面高さが低い径方向及び周方向位置と対応させて、前記原燃料をオーバラップして装入させるように構成されていることを特徴とする高炉原燃料装入装置。
3. 高炉上部に設置されて、鉛直軸に対する傾斜角度を変更しつつ前記鉛直軸線周りに旋回可能とされた旋回シュートと、前記高炉内の周方向における原燃料の堆積面高さを検出する原燃料堆積面高さ検出器と、前記原燃料の流量を調整する流量調整弁と、
   を備えた高炉原燃料装入装置において、前記旋回シュートによって前記高炉内に原燃料を装入する高炉原燃料装入方法であって、
   前記原燃料堆積面高さ検出器が検出した前記原燃料の堆積面高さに基づいて、前記高炉内において前記原燃料の堆積面高さが低い周方向位置と対応させて、前記原燃料をオーバラップして装入させることを特徴とする高炉原燃料装入方法。
4. 請求項３に記載の高炉原燃料装入方法であって、
   前記原燃料堆積面高さ検出器は、前記高炉内の径方向における原燃料の堆積面高さを検出可能とされていて、
   前記原燃料堆積面高さ検出器が検出した前記原燃料の堆積面高さに基づいて、前記高炉内において前記原燃料の堆積面高さが低い径方向及び周方向位置と対応させて、前記原燃料をオーバラップして装入させることを特徴とする高炉原燃料装入方法。

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