JP6645398B2 - How to measure the degree of mixing - Google Patents
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Description
本発明は、鉱石類とコークス類とからなる混合原料の混合度の測定方法に関する。 The present invention relates to a method for measuring the degree of mixing of a mixed raw material composed of ores and cokes.
近年、地球温暖化防止の観点からＣＯ２削減が求められている。鉄鋼業においてはＣＯ２排出量の約７０％が高炉から排出されており、高炉におけるＣＯ２排出量の削減が求められる。高炉操業においては、使用する還元材（コークス、微粉炭、天然ガスなど）を削減することで、ＣＯ２排出量を削減できる。 In recent years, CO 2 reduction has been required from the viewpoint of preventing global warming. In the steel industry it is discharged about 70% of the CO 2 emissions from the blast furnace, the reduction of CO 2 emissions in the blast furnace is obtained. In blast furnace operation, CO 2 emissions can be reduced by reducing the amount of reducing materials (coke, pulverized coal, natural gas, etc.) used.
ここで、溶銑の生産量を維持しながら、高炉で使用する還元材を削減する１つの手段として、鉱石層にコークスを混合する技術が知られている。非特許文献１には、鉱石層に５０ｋｇ／ｔの小塊コークスを混合することで、溶銑の生産量を維持しながら高炉で使用する還元材を低減できることが開示されている。 Here, as one means for reducing the amount of reducing material used in a blast furnace while maintaining the production amount of hot metal, a technique of mixing coke with an ore layer is known. Non-Patent Document 1 discloses that by mixing small lump coke of 50 kg / t with an ore layer, it is possible to reduce the reducing agent used in a blast furnace while maintaining the production of hot metal.
鉱石とコークスを混合して高炉へ装入するには、特許文献１に開示されているような、炉頂バンカーに鉱石とコークスとを別々に搬送して貯留し、鉱石とコークスを同時に混合装入する方法と、特許文献２に開示されているような、炉頂バンカーへ搬送するコンベアで鉱石の上にコークスを堆積させて炉頂バンカーへ搬送することで混合原料とし、当該混合原料を、旋回シュートを介して高炉に装入する方法がある。 In order to mix ore and coke into a blast furnace, ore and coke are separately transported and stored in a furnace bunker as disclosed in Patent Document 1, and the ore and coke are simultaneously mixed and charged. And a mixed raw material by depositing coke on the ore with a conveyor that is transported to the furnace top bunker and transporting the coke to the furnace top bunker, as disclosed in Patent Literature 2, There is a method of charging a blast furnace through a turning chute.
特許文献１に開示されている方法は、１バッチで装入する鉱石とコークスを２つの炉頂バンカーへそれぞれ個別に搬送しなければならないので、原料の搬送に時間がかかる。このため、高炉への原料の装入時間という観点では、特許文献２に開示されている方法を用いることが好ましい。しかしながら、特許文献２に開示されている方法で操業を行なう場合、ホッパー内でのコークスと鉱石の偏析を受けるため、鉱石とコークスの混合物の排出時にはコークス混合率が変化するので、目標量の鉱石とコークスとが高炉に装入されていることを検出するセンサーが必要になる。 In the method disclosed in Patent Literature 1, the ore and coke charged in one batch must be individually conveyed to the two top bunkers, so that it takes time to convey the raw materials. For this reason, it is preferable to use the method disclosed in Patent Document 2 from the viewpoint of the charging time of the raw material into the blast furnace. However, when the operation is performed by the method disclosed in Patent Document 2, coke and ore are segregated in the hopper, and the coke mixing ratio changes when discharging the mixture of ore and coke. A sensor is required to detect that the coke and coke are charged in the blast furnace.
目標量の鉱石とコークスとが高炉に装入されていることを検出するには、混合原料における鉱石またはコークスの混合度を測定することが必要になる。特許文献３には、鉱石とコークスとの重量混合度を、コイルセンサーを用いて測定する技術が開示されている。 In order to detect that the target amounts of ore and coke have been charged into the blast furnace, it is necessary to measure the degree of mixing of ore or coke in the mixed raw material. Patent Literature 3 discloses a technique of measuring a weight mixing degree of ore and coke using a coil sensor.
特許文献３に開示された重量混合度を測定する方法は、コークスの粒度により計測値が変化するので、重量混合度を測定する前にコークスの粒度を計測する必要がある。しかしながら、コークスの粒度は、コークス炉および高炉の稼動状況およびコークスの保存状況により変動する可能性が高く、コークスの粒度を把握するには、装入されるコークスの粒度をその都度計測することが必要になり、粒度の計測が困難であるという課題があった。 In the method for measuring the degree of weight mixing disclosed in Patent Document 3, since the measurement value changes depending on the particle size of coke, it is necessary to measure the particle size of coke before measuring the degree of weight mixing. However, the particle size of coke is highly likely to fluctuate depending on the operating conditions of the coke oven and blast furnace and the condition of storage of coke. However, there is a problem that it is difficult to measure the particle size.
本発明は、上述した課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、コークス粒度の情報によらず、簡便な方法で鉱石類とコークス類とからなる混合原料のコークス類の混合度を測定できる混合度の測定方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to measure the degree of mixing of cokes in a mixed raw material composed of ores and cokes by a simple method without depending on information on coke particle size. It is an object of the present invention to provide a method for measuring the degree of mixing that can be performed.
このような課題を解決するための本発明の特徴は、以下の通りである。
（１）高炉の上部に設置された原料貯蔵ホッパーから排出され、前記高炉に装入される鉱石類とコークス類とからなる混合原料における混合度の測定方法であって、
単位時間あたりに前記原料貯蔵ホッパーから排出された前記混合原料の質量と、単位時間あたりに前記原料貯蔵ホッパーから排出された前記混合原料の体積とを用いて、前記原料貯蔵ホッパーから排出された前記混合原料における混合度を算出する、混合度の測定方法。
（２）前記単位時間あたりに前記原料貯蔵ホッパーから排出された前記混合原料の質量は、単位時間あたりに変化した前記原料貯蔵ホッパーの質量を測定することで算出する、（１）に記載の混合度の測定方法。
（３）前記単位時間あたりに前記原料貯蔵ホッパーから排出された前記混合原料の体積は、前記原料貯蔵ホッパー内の前記混合原料の表面形状の変化量を測定することで算出する、（１）または（２）に記載の混合度の測定方法。
（４）前記混合原料の表面形状の変化量は、前記原料貯蔵ホッパー内に設置された複数の距離計を用いて測定する（３）に記載の混合度の測定方法。
（５）前記単位時間あたりに前記原料貯蔵ホッパーから排出された前記混合原料の体積は、予め把握された前記原料貯蔵ホッパーの排出ゲート開度値と、単位時間あたりに前記原料貯蔵ホッパーから排出される前記混合原料の体積との相関関係から算出する、（１）または（２）に記載の混合度の測定方法。
The features of the present invention for solving such a problem are as follows.
(1) A method for measuring the degree of mixing of a mixed raw material composed of ores and coke discharged from a raw material storage hopper installed at an upper part of a blast furnace and charged into the blast furnace,
Using the mass of the mixed raw material discharged from the raw material storage hopper per unit time and the volume of the mixed raw material discharged from the raw material storage hopper per unit time, the discharged raw material from the raw material storage hopper A method for measuring the degree of mixing, which calculates the degree of mixing in the mixed raw material.
(2) The mixing according to (1), wherein the mass of the mixed raw material discharged from the raw material storage hopper per unit time is calculated by measuring the mass of the raw material storage hopper changed per unit time. How to measure the degree.
(3) The volume of the mixed raw material discharged from the raw material storage hopper per unit time is calculated by measuring a change in the surface shape of the mixed raw material in the raw material storage hopper, (1) or The method for measuring the degree of mixing according to (2).
(4) The method according to (3), wherein the amount of change in the surface shape of the mixed raw material is measured using a plurality of distance meters installed in the raw material storage hopper.
(5) The volume of the mixed raw material discharged from the raw material storage hopper per unit time is equal to the discharge gate opening value of the raw material storage hopper that is grasped in advance, and is discharged from the raw material storage hopper per unit time. (1) or (2), which is calculated from a correlation with the volume of the mixed raw material.
本発明の高炉原料の混合度の測定方法を実施することによって、コークス類の粒度を測定することなく、簡便な方法で混合原料のコークス類の混合度を測定できる。 By carrying out the method for measuring the degree of mixing of the blast furnace raw material of the present invention, the degree of mixing of the coke of the mixed raw material can be measured by a simple method without measuring the particle size of the coke.
本発明者らは、原料貯蔵ホッパーに鉱石類とコークス類とを混合した混合原料を原料貯蔵ホッパーに貯留し、単位時間あたりに原料貯蔵ホッパーから排出された混合原料の質量と、単位時間あたりに原料貯蔵ホッパーから排出された混合原料の体積と、を用いて、原料貯蔵ホッパーから排出された混合原料におけるコークス類の混合度を算出できることを見出して本発明を完成させた。以下、発明の実施形態を通じて本発明を説明する。 The present inventors store a mixed raw material obtained by mixing ore and coke in a raw material storage hopper, store the mixed raw material in the raw material storage hopper, and calculate a mass of the mixed raw material discharged from the raw material storage hopper per unit time and a unit time. The inventors have found that the mixing degree of coke in the mixed raw material discharged from the raw material storage hopper can be calculated using the volume of the mixed raw material discharged from the raw material storage hopper, and completed the present invention. Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the present invention.
本実施形態において、鉱石類は、焼結鉱、塊鉱石およびペレットの少なくとも１種から構成される鉄含有原料を意味し、さらに、副原料として、石灰石、蛇紋岩、ドロマイト等を含んでもよい。また、コークス類とは、コークス、フェロコークスおよび石炭の少なくとも１種から構成される炭素含有原料を意味する。 In the present embodiment, the ore means an iron-containing raw material composed of at least one of a sintered ore, a lump ore, and a pellet, and may further include limestone, serpentine, dolomite, and the like as auxiliary raw materials. In addition, coke means a carbon-containing raw material composed of at least one of coke, ferro-coke, and coal.
図１は、混合原料のコークス類の混合度を測定する実験機１０の概略断面図である。実験機１０は、実機の大きさに対して１／１８に縮尺した模型であり、まず、当該実験機１０を用いた確認実験の結果と、混合原料におけるコークス類の混合度を算出する原理を説明する。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an experimental device 10 for measuring the degree of mixing of cokes of a mixed raw material. The experimental machine 10 is a model scaled down to 1/18 of the size of the actual machine. First, the result of the confirmation experiment using the experimental machine 10 and the principle of calculating the mixing degree of coke in the mixed raw material will be described. explain.
実験機１０は、サージホッパー１２と、リサイクルホッパー１４と、装入コンベア１６と、原料貯蔵ホッパー１８と、ロードセル２０と、サンプリングボックス２２と、装入コンベア１６とを備える。また、原料貯蔵ホッパー１８は、ガイド部材２６と、偏析制御板２８と、複数の距離計３０とを有する。 The experimental machine 10 includes a surge hopper 12, a recycling hopper 14, a charging conveyor 16, a raw material storage hopper 18, a load cell 20, a sampling box 22, and a charging conveyor 16. The raw material storage hopper 18 includes a guide member 26, a segregation control plate 28, and a plurality of distance meters 30.
小塊コークス３２は、サージホッパー１２に貯留され、サージホッパー１２から装入コンベア１６に、切り出される。焼結鉱３４は、リサイクルホッパー１４に貯留され、リサイクルホッパー１４から装入コンベア１６に小塊コークス３２に重なるようにして切り出される。焼結鉱３４は、１２６秒かけて装入コンベア１６から原料貯蔵ホッパー１８へ切り出され、小塊コークス３２は、焼結鉱３４の切り出し開始から１０秒後からおよそ９５秒かけて原料貯蔵ホッパー１８へ切り出される。なお、小塊コークス３２は、コークス類の一例であり、焼結鉱３４は、鉱石類の一例である。 The small coke 32 is stored in the surge hopper 12 and cut out from the surge hopper 12 to the charging conveyor 16. The sinter 34 is stored in the recycling hopper 14 and cut out from the recycling hopper 14 onto the charging conveyor 16 so as to overlap the small coke 32. The sinter 34 is cut out from the charging conveyor 16 into the raw material storage hopper 18 in 126 seconds, and the small coke 32 is cut out from the raw material storage hopper 18 in about 95 seconds from 10 seconds after the start of the cutting of the sinter 34. Is cut out. The small coke 32 is an example of coke, and the sintered ore 34 is an example of ore.
なお、縮尺した実験装置を用いていることから、焼結鉱３４および小塊コークス３２の粒径も、通常用いている焼結鉱および小塊コークスよりも小さくしている。すなわち、実験で用いた焼結鉱３４は、粒径０．２ｍｍ超え２．８ｍｍ未満の焼結鉱であり、小塊コークス３２は、粒径０．２ｍｍ超え４．０ｍｍ未満のコークスである。本実施形態において、粒径とは、ＪＩＳ Ｚ ８８０１−１に準拠した公称目開きの篩を用いて篩分けされた粒径であり、例えば、粒径５ｍｍ超えとは、ＪＩＳ Ｚ ８８０１−１に準拠した公称目開き３ｍｍの篩を用いて篩上に篩分けされる粒径をいい、粒径３５ｍｍ未満とは、公称目開き３５ｍｍの篩を用いて篩下に篩分けされる粒径をいう。 Since the scaled experimental apparatus is used, the particle diameters of the sintered ore 34 and the small coke 32 are also smaller than those of the commonly used sintered ore and small coke. That is, the sintered ore 34 used in the experiment is a sintered ore with a particle size of more than 0.2 mm and less than 2.8 mm, and the small coke 32 is a coke with a particle size of more than 0.2 mm and less than 4.0 mm. In the present embodiment, the particle size is a particle size sieved using a sieve having a nominal aperture based on JIS Z 8801-1. For example, a particle size exceeding 5 mm is defined by JIS Z 8801-1. The particle size that is sieved on a sieve using a sieve with a nominal opening of 3 mm according to the standard, and the particle size of less than 35 mm refers to the particle size that is sieved under a sieve with a nominal opening of 35 mm. .
焼結鉱３４および小塊コークス３２は、ガイド部材２６を通って、原料貯蔵ホッパー１８へ装入される。焼結鉱３４および小塊コークス３２は、偏析制御板２８に衝突し、小塊コークス３２が偏析しないように混合されて混合原料３６になる。 The sinter 34 and the small coke 32 are charged into the raw material storage hopper 18 through the guide member 26. The sintered ore 34 and the small coke 32 collide with the segregation control plate 28 and are mixed so that the small coke 32 does not segregate to form a mixed raw material 36.
原料貯蔵ホッパー１８からサンプリングボックス２２へ、混合原料３６を全排出質量に対して１０質量％ずつ異なるサンプリングボックスに切り出した。混合原料３６をサンプリングボックス２２に切り出す際、ロードセル２０を用いて、例えば、３秒ごとに原料貯蔵ホッパー１８の質量を測定し、当該質量の変化量を算出することで、原料貯蔵ホッパー１８から３秒間に排出される混合原料の質量を算出した。また、混合原料３６をサンプリングボックス２２に切り出す際、複数の距離計３０を用いて、例えば、３秒ごとに原料貯蔵ホッパー１８内の混合原料３６の表面形状を測定して表面形状の変化量を算出し、当該表面形状の変化量から原料貯蔵ホッパー１８から３秒間に排出される混合原料３６の体積を算出した。なお、３秒は、単位時間の一例である。 The mixed raw material 36 was cut out from the raw material storage hopper 18 to the sampling box 22 by different sampling boxes by 10% by mass with respect to the total discharged mass. When cutting the mixed raw material 36 into the sampling box 22, the load cell 20 is used to measure the mass of the raw material storage hopper 18, for example, every three seconds, and calculate the amount of change in the mass. The mass of the mixed raw material discharged per second was calculated. Further, when cutting the mixed raw material 36 into the sampling box 22, the surface shape of the mixed raw material 36 in the raw material storage hopper 18 is measured using a plurality of distance meters 30, for example, every three seconds, and the amount of change in the surface shape is determined. The volume of the mixed raw material 36 discharged from the raw material storage hopper 18 for 3 seconds was calculated from the calculated change in the surface shape. Note that 3 seconds is an example of a unit time.
サンプリングボックス２２に切り出された混合原料３６を、搬送コンベア２４によって搬送して回収した後、サンプリングボックス２２の混合原料３６から小塊コークス３２を比重分離して、１０質量％（排出割合０．１）ごとに、混合原料３６の混合度である小塊コークス３２の混合比率を測定した。 After the mixed raw material 36 cut out in the sampling box 22 is conveyed and collected by the conveyor 24, the small coke 32 is separated from the mixed raw material 36 in the sampling box 22 by specific gravity, and is separated by 10% by mass (discharge rate 0.1%). In each case, the mixing ratio of the small coke 32, which is the degree of mixing of the mixed raw material 36, was measured.
ここで、混合原料３６における小塊コークス３２の混合比率の算出方法について説明する。焼結鉱３４と小塊コークス３２とからなる混合原料３６において、原料貯蔵ホッパー１８から排出される混合原料３６の質量（ｋｇ）をｍとし、焼結鉱３４の質量（ｋｇ）をｍ０とし、小塊コークス３２の質量（ｋｇ）をｍｃとする。また、原料貯蔵ホッパー１８から排出される混合原料３６の体積（ｍ３）をＶとし、焼結鉱３４の体積（ｍ３）をＶ０とし、小塊コークス３２の体積（ｍ３）をＶｃとする。また、単位時間あたりに排出される混合原料３６の質量をｄｍ／ｄｔ（ｋｇ／ｓeｃ）とし、単位時間あたりに排出される混合原料３６の体積をｄＶ／ｄｔ（ｍ３／ｓｅｃ）とする。同様に、単位時間あたりに排出される焼結鉱３４の質量をｄｍ０／ｄｔ（ｋｇ／ｓeｃ）とし、単位時間あたりに排出される小塊コークス３２の質量をｄｍｃ／ｄｔ（ｋｇ／ｓeｃ）とする。また、単位時間あたりに排出される焼結鉱３４の体積をｄＶ０／ｄｔ（ｍ３／ｓｅｃ）とし、単位時間あたりに排出される小塊コークス３２の体積をｄＶｃ／ｄｔ（ｍ３／ｓｅｃ）とする。 Here, a method of calculating the mixing ratio of the small coke 32 in the mixed raw material 36 will be described. In mixed raw material 36 and the sinter 34 made of a small lump coke 32. The mass of the mixed raw material 36 discharged from the raw material storage hopper 18 (kg) and m, and the mass of the sintered ore 34 (kg) and m 0 , to the mass of the small lump coke 32 (kg) and m c. The volume of the mixed raw material 36 discharged from the raw material storage hopper 18 (m 3) and is V, the volume of the sinter 34 (m 3) and V 0, the volume of the small lump coke 32 (m 3) V c . The mass of the mixed raw material 36 discharged per unit time is dm / dt (kg / sec), and the volume of the mixed raw material 36 discharged per unit time is dV / dt (m 3 / sec). Similarly, the mass of the sintered ore 34 discharged per unit time is dm 0 / dt (kg / sec), and the mass of the small coke 32 discharged per unit time is dm c / dt (kg / sec). ). Also, the volume of the sinter 34 discharged per unit time dV 0 / dt (m 3 / sec) and then, the volume of the small lump coke 32 discharged per unit time dV c / dt (m 3 / sec).
原料貯蔵ホッパー１８から排出される混合原料における小塊コークス３２の混合比率α（−）を、混合原料３６の全質量に対する小塊コークス３２の質量と定義すると、混合比率αは、下記（１）式で表すことができる。 If the mixing ratio α (−) of the small coke 32 in the mixed raw material discharged from the raw material storage hopper 18 is defined as the mass of the small coke 32 with respect to the total mass of the mixed raw material 36, the mixing ratio α is as follows: It can be represented by an equation.
また、同様に（１−α）は、混合原料３６の全質量に対する焼結鉱３４の質量になるので、原料貯蔵ホッパー１８から単位時間あたりに排出される焼結鉱の質量であるｄｍ０／ｄｔは、下記（２）式で表すことができる。 Similarly, since (1-α) is the mass of the sinter 34 with respect to the total mass of the mixed raw material 36, the mass of the sinter ore discharged per unit time from the raw material storage hopper 18 dm 0 / dt can be represented by the following equation (2).
また、排出される混合原料３６の体積は、焼結鉱３４の体積と小塊コークス３２の体積との和であるので、単位時間あたりに排出される混合原料３６の体積であるｄＶ／ｄｔは、下記（３）式で表すことができる。 Since the volume of the mixed raw material 36 discharged is the sum of the volume of the sintered ore 34 and the volume of the small coke 32, dV / dt, which is the volume of the mixed raw material 36 discharged per unit time, is , Can be represented by the following equation (3).
但し、（３）式におけるρｃは、小塊コークス３２のかさ密度（ｋｇ／ｍ３）であり、ρ０は、焼結鉱３４のかさ密度（ｋｇ／ｍ３）である。
Here, ρ c in the equation (3) is the bulk density (kg / m 3 ) of the small coke 32, and ρ 0 is the bulk density (kg / m 3 ) of the sintered ore 34.
ここで、（３）式に（１）、（２）式を代入して、下記（４）式が得られる。 Here, the following equation (4) is obtained by substituting the equations (1) and (2) into the equation (3).
（４）式から、原料貯蔵ホッパー１８から排出される混合原料における小塊コークス３２の混合比率αは、小塊コークス３２のかさ密度ρｃと、焼結鉱３４のかさ密度ρｏと、単位時間あたりに排出される混合原料３６の質量ｄｍ／ｄｔと、単位時間あたりに排出される混合原料３６の体積ｄＶ／ｄｔとから算出できることがわかる。このことから、事前に小塊コークス３２のかさ密度ρｃと焼結鉱３４のかさ密度ρｏとを測定しておき、ロードセル２０を用いて原料貯蔵ホッパー１８の質量を測定して単位時間あたりに排出される混合原料３６の質量ｄｍ／ｄｔを算出し、複数の距離計３０を用いて原料貯蔵ホッパー１８内の混合原料３６の表面形状の変化量を測定することで、単位時間あたりに排出される混合原料の体積ｄＶ／ｄｔを算出する。これにより、小塊コークス３２の粒径を測定することなく、原料貯蔵ホッパー１８から排出される混合原料３６における小塊コークス３２の混合比率αを算出できると考えられる。 (4) from the equation, the mixing ratio α of the small lump coke 32 in the mixed raw material discharged from the raw material storage hopper 18, and the bulk density [rho c of the small lump coke 32, and the bulk density [rho o sinter 34, the unit It can be seen that it can be calculated from the mass dm / dt of the mixed raw material 36 discharged per time and the volume dV / dt of the mixed raw material 36 discharged per unit time. From this, the bulk density ρ c of the small lump coke 32 and the bulk density ρ o of the sintered ore 34 are measured in advance, the mass of the raw material storage hopper 18 is measured using the load cell 20, and Is calculated per unit time by calculating the mass dm / dt of the mixed raw material 36 discharged into the raw material storage hopper 18 and measuring the amount of change in the surface shape of the mixed raw material 36 in the raw material storage hopper 18 using a plurality of distance meters 30. The volume dV / dt of the mixed raw material to be calculated is calculated. Thus, it is considered that the mixing ratio α of the small coke 32 in the mixed raw material 36 discharged from the raw material storage hopper 18 can be calculated without measuring the particle size of the small coke 32.
図２は、混合原料の排出割合に対するコークス混合比率を示すグラフである。図２において、横軸は、排出割合（−）であり、縦軸は、コークス混合比率（−）である。図２中、丸プロットは、サンプリングボックス２２の混合原料３６から小塊コークス３２を比重分離して測定した小塊コークス３２の混合比率を示しており、直線は、ロードセル２０を用いて測定された、３秒間に排出された混合原料３６の質量と、複数の距離計３０を用いて測定された３秒間に排出された混合原料の体積と、焼結鉱３４のかさ密度と、小塊コークス３２のかさ密度と、数式（４）とを用いて算出された小塊コークス３２の混合比率αを示している。 FIG. 2 is a graph showing a coke mixing ratio with respect to a mixed raw material discharge ratio. In FIG. 2, the horizontal axis is the discharge ratio (-), and the vertical axis is the coke mixture ratio (-). In FIG. 2, the circle plot indicates the mixing ratio of the small coke 32 measured by separating the small coke 32 from the mixed raw material 36 in the sampling box 22 by specific gravity, and the straight line is measured using the load cell 20. The mass of the mixed raw material 36 discharged in 3 seconds, the volume of the mixed raw material discharged in 3 seconds measured by using a plurality of distance meters 30, the bulk density of the sinter 34, the small coke 32 5 shows the mixing ratio α of the small coke 32 calculated using the bulk density and the equation (4).
図２に示すように、混合原料３６から小塊コークス３２を比重分離して測定されたコークス混合比率は、数式（４）を用いて算出された小塊コークス３２の混合比率にほぼ一致した。これにより、事前に小塊コークス３２のかさ密度ρｃと焼結鉱３４のかさ密度ρｏとを測定しておき、ロードセル２０を用いて原料貯蔵ホッパー１８の質量を測定して単位時間あたりに排出される混合原料の質量ｄｍ／ｄｔを算出し、複数の距離計３０を用いて原料貯蔵ホッパー１８内の混合原料３６の表面形状の変化量を測定して単位時間あたりに排出される混合原料の体積ｄＶ／ｄｔを算出し、これらの値と上記（４）式を用いてコークス類の混合比率を算出できることが実験により確認できた。これにより、本実施形態に係る混合度の測定方法を用いることで、小塊コークス３２の粒径を測定することなく、原料貯蔵ホッパー１８から排出される混合原料３６における小塊コークス３２の混合比率を算出できることが確認された。 As shown in FIG. 2, the coke mixture ratio measured by separating the small coke 32 from the mixed raw material 36 by specific gravity substantially coincided with the mixture ratio of the small coke 32 calculated using the mathematical expression (4). Thereby, the bulk density ρ c of the small lump coke 32 and the bulk density ρ o of the sintered ore 34 are measured in advance, and the mass of the raw material storage hopper 18 is measured using the load cell 20, and per unit time. The mass dm / dt of the discharged mixed raw material is calculated, the amount of change in the surface shape of the mixed raw material 36 in the raw material storage hopper 18 is measured using a plurality of distance meters 30, and the mixed raw material discharged per unit time is measured. It was confirmed by experiments that the volume dV / dt of the coke was calculated, and the mixing ratio of coke could be calculated using these values and the above equation (4). Thus, the mixing ratio of the small coke 32 in the mixed raw material 36 discharged from the raw material storage hopper 18 can be measured without measuring the particle size of the small coke 32 by using the method of measuring the degree of mixing according to the present embodiment. Can be calculated.
なお、混合原料３６における焼結鉱３４の混合比率は、１から小塊コークス３２の混合比率を減じた値であるので、混合原料３６における小塊コークス３２の混合比率を算出できれば、混合原料３６の混合度である焼結鉱３４の混合比率も、同様の方法で算出できる。 Since the mixing ratio of the sintered ore 34 in the mixed raw material 36 is a value obtained by subtracting the mixing ratio of the small coke 32 from 1, if the mixing ratio of the small coke 32 in the mixed raw material 36 can be calculated, the mixed raw material 36 The mixing ratio of the sintered ore 34, which is the degree of mixing, can be calculated by the same method.
また、図１に示した実験機１０では、単位時間あたりに排出される混合原料の体積を原料貯蔵ホッパー１８内に設けた複数の距離計３０を用いて測定する例を示したが、これに限られない。例えば、原料貯蔵ホッパー１８の排出ゲート開度値と、単位時間あたりに排出される混合原料３６の体積との相関関係を予め把握し、当該排出ゲート開度値から単位時間あたりに排出される混合原料３６の体積を算出してもよい。 Further, in the experimental machine 10 shown in FIG. 1, an example in which the volume of the mixed raw material discharged per unit time is measured using the plurality of distance meters 30 provided in the raw material storage hopper 18 has been described. Not limited. For example, the correlation between the discharge gate opening value of the raw material storage hopper 18 and the volume of the mixed material 36 discharged per unit time is grasped in advance, and the mixing discharged per unit time is calculated from the discharge gate opening value. The volume of the raw material 36 may be calculated.
図３は、排出ゲートの開口率に対する混合原料の排出速度を示すグラフである。図３において、横軸は、開口率（−）であり、縦軸は、混合原料３６の排出速度（ｍ３／ｓ）である。なお、開口率は、排出ゲートの開度値を示し、排出ゲートの開口面積をＳとすると、開口率１．０は、開口している面積がＳであることを示し、開口率０．２は、開口している面積が０．２×Ｓであることを示している。 FIG. 3 is a graph showing the discharge rate of the mixed raw material with respect to the opening ratio of the discharge gate. In FIG. 3, the horizontal axis represents the opening ratio (−), and the vertical axis represents the discharge speed (m 3 / s) of the mixed raw material 36. The opening ratio indicates the opening value of the discharge gate. If the opening area of the discharge gate is S, the opening ratio 1.0 indicates that the opening area is S, and the opening ratio is 0.2. Indicates that the opening area is 0.2 × S.
図３に示すように、開口率が大きくなるに従って排出速度は速くなる。図３に示したような相関関係を予め実験を行なうことによって把握しておくことで、排出ゲートの開度値である開口率から単位時間あたりに排出される混合原料３６の体積を算出できる。 As shown in FIG. 3, the discharge speed increases as the aperture ratio increases. By grasping the correlation as shown in FIG. 3 by conducting an experiment in advance, the volume of the mixed raw material 36 discharged per unit time can be calculated from the opening ratio which is the opening value of the discharge gate.
また、図１に示した実験機１０では、単位時間あたりに排出される混合原料３６の体積を複数の距離計３０を用いて測定する例を示したが、これに代えて、表面プロフィール計を用いて混合原料３６の表面形状を測定してもよい。この場合に、表面プロフィール計は、周波数を時間に対して直線的に変化させたマイクロ波で混合原料３６の表面を走査することで、混合原料３６の表面形状を測定する。表面プロフィール計は、この測定を繰り返し実行して、原料貯蔵ホッパー４０から排出された混合原料３６の表面形状の変化量を測定する。 Further, in the experimental machine 10 shown in FIG. 1, an example is shown in which the volume of the mixed raw material 36 discharged per unit time is measured using the plurality of distance meters 30. Instead, a surface profile meter is used. Alternatively, the surface shape of the mixed raw material 36 may be measured. In this case, the surface profile meter measures the surface shape of the mixed raw material 36 by scanning the surface of the mixed raw material 36 with a microwave whose frequency is linearly changed with time. The surface profile meter repeatedly performs this measurement to measure the amount of change in the surface shape of the mixed raw material 36 discharged from the raw material storage hopper 40.
上述した原理を用いて、実高炉を用いて、混合原料におけるコークス類の混合比率の計測を行なった。図４は、実高炉で使用されており、高炉の上部に設置された原料貯蔵ホッパー４０の一例を示す部分断面図である。図４に示す原料貯蔵ホッパー４０に、装入コンベアを用いて鉱石類を１２６秒で切出し、焼結鉱の切り出し開始から１０秒後におよそ９５秒かけてコークス類を原料貯蔵ホッパー４０へ切り出した。また、原料貯蔵ホッパー４０にも偏析制御板（不図示）が設けられており、当該偏析制御板は、装入される混合原料に衝突する位置に、水平方向に対して２５°傾けて設置されている。 Using the above-described principle, the mixing ratio of cokes in the mixed raw material was measured using a real blast furnace. FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing an example of the raw material storage hopper 40 used in the actual blast furnace and installed at the upper part of the blast furnace. Ores were cut into the raw material storage hopper 40 shown in FIG. 4 using a charging conveyor in 126 seconds, and cokes were cut into the raw material storage hopper 40 in about 95 seconds 10 seconds after the start of cutting of the sintered ore. The raw material storage hopper 40 is also provided with a segregation control plate (not shown), and the segregation control plate is installed at a position where it collides with the mixed raw material to be charged and is inclined by 25 ° with respect to the horizontal direction. ing.
本実施例で用いた鉱石類は、焼結鉱と塊鉱石と鉄鉱石ペレットの混合物（混合比 焼結鉱：塊鉱石：ペレット＝６５：２０：１５）であって、粒径５．０ｍｍ超え５０．０ｍｍ未満である。また、本実施例で用いたコークス類は、粒径５．０ｍｍ超え７０．０ｍｍ未満のコークスである。これらを混合した１１０ｔの混合原料を原料貯蔵ホッパー４０に装入した。 The ore used in this example is a mixture of sintered ore, lump ore, and iron ore pellet (mixing ratio: ore: lump ore: pellet = 65: 20: 15), and the particle size exceeds 5.0 mm. It is less than 50.0 mm. The coke used in this example is a coke having a particle diameter of more than 5.0 mm and less than 70.0 mm. 110 t of the mixed raw material obtained by mixing these was charged into the raw material storage hopper 40.
図４に示すように、原料貯蔵ホッパー４０には、貯蔵される混合原料４４の表面４６を測定する１６個のレーザー距離計４２が設けられている。レーザー距離計４２は、レーザー距離計４２が設けられた領域に対応して仮想的に１６分割した原料貯蔵ホッパー４０の断面の各領域において、レーザー距離計４２から混合原料４４の表面までの距離Ｌ２を測定する。 As shown in FIG. 4, the raw material storage hopper 40 is provided with 16 laser distance meters 42 for measuring the surface 46 of the mixed raw material 44 to be stored. The laser distance meter 42 has a distance L2 from the laser distance meter 42 to the surface of the mixed raw material 44 in each region of the cross section of the raw material storage hopper 40 virtually divided into 16 corresponding to the region where the laser distance meter 42 is provided. Is measured.
１６分割された各領域におけるレーザー距離計４２から原料貯蔵ホッパー４０の底面までの距離Ｌ１が予め測定されており、Ｌ１からＬ２を減じることで、原料貯蔵ホッパー４０内の混合原料の粉面高さを算出する。算出された各領域の粉面高さに、１６分割された各領域の面積を乗じて、原料貯蔵ホッパー４０内に貯蔵されている混合原料４４の近似体積を算出する。レーザー距離計４２は、混合原料４４の近似体積の算出を３秒ごとに実行した。 The distance L1 from the laser distance meter 42 to the bottom surface of the raw material storage hopper 40 in each of the 16 divided regions is measured in advance, and the powder surface height of the mixed raw material in the raw material storage hopper 40 is obtained by subtracting L2 from L1. Is calculated. The approximate volume of the mixed raw material 44 stored in the raw material storage hopper 40 is calculated by multiplying the calculated powder surface height of each region by the area of each of the 16 divided regions. The laser distance meter 42 calculated the approximate volume of the mixed raw material 44 every 3 seconds.
さらに、原料貯蔵ホッパー４０には、原料貯蔵ホッパー４０の質量を測定する不図示のロードセルが設けられており、３秒ごとに原料貯蔵ホッパー４０の質量を測定した。 Further, the raw material storage hopper 40 was provided with a load cell (not shown) for measuring the mass of the raw material storage hopper 40, and the mass of the raw material storage hopper 40 was measured every three seconds.
図５は、混合原料の排出時間に対する原料貯蔵ホッパーの質量変化および原料貯蔵ホッパー内の混合原料の体積変化を示すグラフである。図５において、横軸は、排出時間（ｓｅｃ）であり、縦軸は、原料貯蔵ホッパー４０の質量（ｔ）および原料貯蔵ホッパー４０の混合原料４４の体積（ｍ３）である。 FIG. 5 is a graph showing a change in the mass of the raw material storage hopper and a change in the volume of the mixed raw material in the raw material storage hopper with respect to the discharge time of the mixed raw material. In FIG. 5, the horizontal axis represents the discharge time (sec), and the vertical axis represents the mass (t) of the raw material storage hopper 40 and the volume (m 3 ) of the mixed raw material 44 of the raw material storage hopper 40.
図５に示した原料貯蔵ホッパー４０の質量を示す実線は、ロードセルによって測定された原料貯蔵ホッパー４０の質量から算出された値である。また、混合原料の体積を示す破線は、レーザー距離計４２によって測定された表面形状から算出された値である。これらのグラフから、３秒間に原料貯蔵ホッパー４０から排出された混合原料４４の質量と、３秒間に原料貯蔵ホッパー４０から排出された混合原料４４の体積とを算出し、これらの値と、上記数式（４）を用いて混合原料４４の全質量に対するコークスの混合比率を算出した。その結果を図６に示す。 The solid line indicating the mass of the raw material storage hopper 40 shown in FIG. 5 is a value calculated from the mass of the raw material storage hopper 40 measured by the load cell. The broken line indicating the volume of the mixed raw material is a value calculated from the surface shape measured by the laser distance meter 42. From these graphs, the mass of the mixed raw material 44 discharged from the raw material storage hopper 40 for three seconds and the volume of the mixed raw material 44 discharged from the raw material storage hopper 40 for three seconds are calculated. The mixing ratio of coke with respect to the total mass of the mixed raw material 44 was calculated using Expression (4). FIG. 6 shows the result.
図６は、混合原料の排出割合に対するコークス混合比率を示すグラフである。図６において、横軸は、排出割合（−）であり、縦軸は、コークス混合比率（−）である。図６において、実線は、図５に示したグラフと数式（４）を用いて算出された混合比率であり、丸プロットは、図１に示した実験機１０で実測した小塊コークス３２の混合比率（図２の丸プロット）である。図６に示すように、実高炉に用いている原料貯蔵ホッパー４０で測定されたコークスの混合比率の結果と、実験機１０を用いて測定した小塊コークス３２の混合比率の結果とがほぼ一致した。 FIG. 6 is a graph showing the coke mixing ratio with respect to the discharge ratio of the mixed raw material. In FIG. 6, the horizontal axis is the discharge ratio (-), and the vertical axis is the coke mixture ratio (-). 6, the solid line indicates the mixing ratio calculated using the graph shown in FIG. 5 and the equation (4), and the circle plot indicates the mixing ratio of the small coke 32 actually measured by the experimental machine 10 shown in FIG. It is a ratio (circle plot of FIG. 2). As shown in FIG. 6, the result of the mixing ratio of coke measured by the raw material storage hopper 40 used in the actual blast furnace almost matches the result of the mixing ratio of the small coke 32 measured by the experimental machine 10. did.
このように、実高炉で使用されている原料貯蔵ホッパー４０においても、ロードセルを用いて原料貯蔵ホッパー４０の質量を測定して単位時間あたりに排出される混合原料の質量ｄｍ／ｄｔを算出でき、複数のレーザー距離計４２を用いて原料貯蔵ホッパー４０内の混合原料４４の表面形状の変化量を測定して単位時間あたりに排出される混合原料の体積ｄＶ／ｄｔを算出でき、これらを用いて、コークスの混合比率が算出できることが確認された。また、上述した実験機１０は、実高炉で使用されている原料貯蔵ホッパー４０の排出を再現できており、実験機１０で測定された小塊コークス３２の混合比率の結果は、排出された混合原料３６を比重分離して測定された小塊コークス３２の混合比率と一致している。このことから、実高炉で用いている原料貯蔵ホッパー４０においても、本実施形態に係る混合度の測定方法で、鉱石類とコークス類とからなる混合原料のコークス類の混合比率を算出できるといえる。 As described above, even in the raw material storage hopper 40 used in the actual blast furnace, the mass dm / dt of the mixed raw material discharged per unit time can be calculated by measuring the mass of the raw material storage hopper 40 using the load cell, By using a plurality of laser distance meters 42, the amount of change in the surface shape of the mixed raw material 44 in the raw material storage hopper 40 is measured, and the volume dV / dt of the mixed raw material discharged per unit time can be calculated. It was confirmed that the mixing ratio of coke could be calculated. In addition, the experimental machine 10 described above can reproduce the discharge of the raw material storage hopper 40 used in the actual blast furnace, and the result of the mixing ratio of the small coke 32 measured by the experimental machine 10 indicates the discharged mixed It is consistent with the mixing ratio of the small coke 32 measured by separating the raw material 36 by the specific gravity. From this, it can be said that also in the raw material storage hopper 40 used in the actual blast furnace, the mixing ratio of the coke of the mixed raw material composed of the ore and the coke can be calculated by the method of measuring the degree of mixing according to the present embodiment. .
このように、本実施形態に係る混合度の測定方法を用いることで、高炉に装入する混合原料のコークス類の混合比率を把握できるので、当該混合比率に応じて、高炉における混合原料の装入位置を変更することができる。さらには、コークス類の混合比率を把握できることを利用して、原料貯蔵ホッパー４０への鉱石類およびコークス類の装入方法を変更し、コークス類の混合比率を変化させながら高炉に混合原料を装入させることも可能となる。このように、混合比率に応じた装入位置の調整、および／または、コークス類の混合比率の調整により、高炉内における適切な位置に、適切な混合比率の混合原料からなる混合層を形成させることが可能になる。 As described above, by using the method of measuring the degree of mixing according to the present embodiment, the mixing ratio of the coke of the mixed raw material to be charged into the blast furnace can be grasped. The entry position can be changed. Furthermore, by utilizing the fact that the mixing ratio of coke can be grasped, the method of charging ore and coke into the raw material storage hopper 40 is changed, and the mixed raw material is loaded into the blast furnace while changing the mixing ratio of coke. It is also possible to enter. As described above, by adjusting the charging position in accordance with the mixing ratio and / or adjusting the mixing ratio of coke, a mixed layer made of a mixed material having an appropriate mixing ratio is formed at an appropriate position in the blast furnace. It becomes possible.
１０ 実験機
１２ サージホッパー
１４ リサイクルホッパー
１６ 装入コンベア
１８ 原料貯蔵ホッパー
２０ ロードセル
２２ サンプリングボックス
２４ 搬送コンベア
２６ ガイド部材
２８ 偏析制御板
３０ 距離計
３２ 小塊コークス
３４ 焼結鉱
３６ 混合原料
４０ 原料貯蔵ホッパー
４２ レーザー距離計
４４ 混合原料
４６ 表面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Experimental machine 12 Surge hopper 14 Recycle hopper 16 Charging conveyor 18 Raw material storage hopper 20 Load cell 22 Sampling box 24 Transport conveyor 26 Guide member 28 Segregation control plate 30 Distance meter 32 Small coke 34 Sinter ore 36 Mixed raw material 40 Raw material storage hopper 42 Laser distance meter 44 Mixed raw material 46 Surface
Claims (3)
繰り返し測定される単位時間あたりに前記原料貯蔵ホッパーから排出された前記混合原料の質量と、繰り返し測定される単位時間あたりに前記原料貯蔵ホッパーから排出された前記混合原料の体積とを用いて、前記原料貯蔵ホッパーから排出された前記混合原料の全質量に対する前記コークス類の質量比である混合度を算出し、
前記単位時間あたりに前記原料貯蔵ホッパーから排出された前記混合原料の体積は、前記原料貯蔵ホッパー内の前記混合原料の表面形状の変化量を測定することで算出される、混合度の算出方法。 A method for measuring the degree of mixing in a mixed raw material composed of ores and coke charged into the blast furnace, which is discharged from a raw material storage hopper installed at an upper part of the blast furnace,
Using the mass of the mixed raw material discharged from the raw material storage hopper per unit time repeatedly measured, and the volume of the mixed raw material discharged from the raw material storage hopper per unit time repeatedly measured, Calculate the mixing degree which is the mass ratio of the coke to the total mass of the mixed raw material discharged from the raw material storage hopper ,
A mixing degree calculating method , wherein a volume of the mixed raw material discharged from the raw material storage hopper per unit time is calculated by measuring a change amount of a surface shape of the mixed raw material in the raw material storage hopper .
１または請求項２に記載の混合度の測定方法。 Mass of the mixed raw material discharged from the material storage hopper per unit time is calculated by measuring the mass of the material storage hopper that has changed per unit time, claim
The method for measuring a degree of mixing according to claim 1 or 2 .
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