特開 2024-78868 焼成指標推定方法及びドワイトロイド式焼結機の操業方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024078868

(43)【公開日】2024-06-11

(54)【発明の名称】焼成指標推定方法及びドワイトロイド式焼結機の操業方法

(51)【国際特許分類】

   C22B 1/16 20060101AFI20240604BHJP

【ＦＩ】

C22B1/16 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022191457

(22)【出願日】2022-11-30

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087398

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 勝文

(74)【代理人】

【識別番号】100128783

【弁理士】

【氏名又は名称】井出 真

(72)【発明者】

【氏名】杉浦 太郎

【テーマコード（参考）】

4K001

【Ｆターム（参考）】

4K001AA10

4K001BA02

4K001CA22

4K001GA10

4K001GB11

(57)【要約】

【課題】 焼結鉱の焼成指標を精度良く推定する。
【解決手段】 ドワイトロイド式焼結機を用いて焼結鉱を製造するときの焼成指標を推定する焼成指標推定方法であって、焼成指標の推定において、下記式（Ｉ）を用いる。
【数１】

上記式（Ｉ）において、Ｔｎは、ドワイトロイド式焼結機のウインドボックスで検出される排ガス温度［℃］であり、Ｔｂは、焼成を開始した後における排ガス温度の基準となるベース排ガス温度［℃］である。ｔは、パレットにより焼結原料が点火炉による点火位置から移動する時間である焼成時間［ｓ］であり、Ｌ（ｔ）は焼成時間ｔを対数変換した値である。ａ、ｂ及びｋのそれぞれは係数［－］であって、予め測定された焼成時間及び排ガス温度から特定される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ドワイトロイド式焼結機を用いて焼結鉱を製造するときの焼成指標を推定する焼成指標推定方法であって、
前記焼成指標の推定において、下記式（Ｉ）を用いることを特徴とする焼成指標推定方法。

【数1】

上記式（Ｉ）において、Ｔｎは、ドワイトロイド式焼結機のウインドボックスで検出される排ガス温度［℃］であり、Ｔｂは、焼成を開始した後における排ガス温度の基準となるベース排ガス温度［℃］であり、ｔは、パレットにより焼結原料が点火炉による点火位置から移動する時間である焼成時間［ｍｉｎ］であり、Ｌ（ｔ）は焼成時間ｔを対数変換した値であり、ａ、ｂ及びｋのそれぞれは係数［－］であって、予め測定された前記焼成時間及び前記排ガス温度から特定される。

【請求項2】

前記係数ａ、ｂ及びｋは、上記式（Ｉ）から求められる排ガス温度Ｔｎと、測定値である排ガス温度との誤差が最小となるように設定されることを特徴とする請求項１に記載の焼成指標推定方法。

【請求項3】

前記ベース排ガス温度Ｔｂは、前記点火位置からＢＲＰ（Burn Rising Point）までの間に位置する複数のウインドボックスで検出される排ガス温度の平均値であることを特徴とする請求項１に記載の焼成指標推定方法。

【請求項4】

前記焼成指標は、ＢＴＰ（Burn Through Point）及び排ガス温度の最高温度のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の焼成指標推定方法。

【請求項5】

請求項４に記載の焼成指標推定方法によって推定された前記焼成指標のうち、焼成時間で定義されるＢＴＰｔの排鉱時間に対する割合で定義されるＢＴＰｒが１００％を超える場合には、ＢＴＰｒが１００％以下となるようにパレットの移動速度を低下させることを特徴とするドワイトロイド式焼結機の操業方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ドワイトロイド式焼結機を用いて焼結鉱を製造するときの焼成指標を推定する方法と、この方法によって推定した焼成指標に基づいて、ドワイトロイド式焼結機を操業する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

高炉に供給する焼結鉱を製造する焼結機では、銑鉄の主原料である微粉鉄鉱石を燃料となるコークス等とともに焼き固め、その粒度・力学的強度（機械強度）・化学成分を調整して焼結鉱を製造する。

【0003】

ドワイトロイド式焼結機内において、パレット上の微粉鉄鉱石がコークスの燃焼によって適切に溶融・塊成化しているか否かという焼成状態は焼結鉱の品質に影響を与えるため、焼成状態を把握するための種々の指標が考案されている。

【0004】

例えば、ドワイトロイド式焼結機の機長方向において、排ガス温度が最高温度となる位置を求め、その最高温度位置が焼結層底面における赤熱帯終点位置すなわち焼結完了点（ＢＴＰ: Burn Through Point）であるとして、このＢＴＰがドワイトロイド式焼結機の機長方向におけるどこに位置されているかに基づいて操業を管理している。前述したような焼結鉱の品質を満足し、且つ高生産性を実現することを操業目標として、ＢＴＰがなるべくドワイトロイド式焼結機の排鉱部端に近づくようにパレットの移動速度を制御して操業を行う。

【0005】

特許文献１に記載の焼結鉱の製造方法では、ドワイトロイド式焼結機の機長方向の複数箇所で測定された排ガス温度に基づいて、排ガス温度が最高温度になる位置（最高温度位置：ＢＴＰ）を予測し、最高温度位置が設定位置となるようにパレットスピードを制御している。ここで、最高温度位置（ＢＴＰ）は、二次関数で表される排ガス温度曲線に基づいて算出している。

【0006】

排ガス温度曲線（二次関数）は、３つの係数Ａ，Ｂ，Ｃによって特定される。ここで、風箱と、この風箱で測定された風箱温度との関係を示す３点以上の情報を排ガス温度曲線（二次関数）に入力することにより、係数Ａ，Ｂ，Ｃのそれぞれが特定される。そして、特定した係数Ａ，Ｂ，Ｃを含む排ガス温度曲線（二次関数）において、極大値を取る位置をＢＴＰとしている。このように、排ガス温度曲線（二次関数）に基づいてＢＴＰを算出する方法は、非特許文献１にも記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第４８２６１２９号公報

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】社団法人日本鉄鋼協会、鉄鋼便覧、第３版、第ＩＩ巻 製銑・製鋼、丸善株式会社、昭和５５年２月２５日第２刷発行、第１１６～１１７頁

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

特許文献１及び非特許文献１のように、排ガス温度曲線を二次関数で表した場合には、排ガス温度曲線（二次関数）から求められるＢＴＰが実際のＢＴＰからずれてしまうことがあり、適切に操業できない場合がある。

【0010】

そこで、本発明は、ＢＴＰ等の焼成指標を従来よりも正確に推定する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】

【0011】

本発明は、ドワイトロイド式焼結機を用いて焼結鉱を製造するときの焼成指標を推定する焼成指標推定方法であって、焼成指標の推定において、下記式（Ｉ）を用いる。

【0012】

【数1】

【0013】

上記式（Ｉ）において、Ｔｎは、ドワイトロイド式焼結機のウインドボックスで検出される排ガス温度［℃］であり、Ｔｂは、焼成を開始した後における排ガス温度の基準となるベース排ガス温度［℃］である。ｔは、パレットにより焼結原料が点火炉による点火位置から移動する時間である焼成時間［ｍｉｎ］であり、Ｌ（ｔ）は焼成時間ｔを対数変換した値である。ａ、ｂ及びｋのそれぞれは係数［－］であって、予め測定された焼成時間及び排ガス温度から特定される。

【0014】

係数ａ、ｂ及びｋは、上記式（Ｉ）から求められる排ガス温度Ｔｎと、測定値である排ガス温度との誤差が最小となるように設定することができる。ベース排ガス温度Ｔｂは、点火位置からＢＲＰまでの間に位置する複数のウインドボックスで検出される排ガス温度の平均値とすることができる。焼成指標としては、ＢＴＰ（Burn Through Point）及び排ガス温度の最高温度のうちの少なくとも１つを含めることができる。

【0015】

ドワイトロイド式焼結機の操業方法において、上述した焼成指標推定方法によって推定された焼成指標のうち、焼成時間で定義されるＢＴＰｔの、点火から排鉱までの時間に対する割合で定義されるＢＴＰｒが１００％を超える場合には、ＢＴＰｒが１００％以下となるようにパレットの移動速度を低下させることができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、焼結鉱の焼成指標を精度良く推定することができる。そして、推定した焼成指標に基づいて、ドワイトロイド式焼結機の操業を効率良く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】ＤＬ式焼結機の構造を示す概略図である。

【図2】本実施形態において、排ガスの温度曲線を決定する方法を説明するフローチャートである。

【図3】実施例及び比較例における排ガスの温度曲線と、焼成時間に応じた排ガス温度の測定値を示す図である。

【図4】実施例及び比較例において、ＢＴＰｒ［％］及び焼結鉱の歩留の関係を示す図である。

【図5】実施例、比較例及び参考例における排ガスの温度曲線と、焼成時間に応じた排ガス温度の測定値を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本実施形態は、ドワイトロイド式焼結機（以下、「ＤＬ式焼結機」という）を用いて焼結鉱を製造するときの焼成指標を推定する方法である。具体的には、後述する排ガスの温度曲線を生成し、この温度曲線に基づいて焼成指標を推定する。焼成指標としては、例えば、ＢＴＰ（Burn Through Point）や排ガスの最高温度が挙げられる。以下、本実施形態について、具体的に説明する。

【0019】

（ＤＬ式焼結機）
まず、ＤＬ式焼結機の構造について、図１を用いて説明する。図１は、ＤＬ式焼結機の構造を示す概略図である。ＤＬ式焼結機では、主原料である微粉鉄鉱石と、燃料となるコークス等とを焼き固めることにより、粒度、力学的強度（機械強度）、化学成分を調整した焼結鉱を製造する。

【0020】

ＤＬ式焼結機１では、複数のパレット１０が無端状に連結された状態で２つのギアホイル２１，２２に掛け渡されており、ギアホイル２１，２２が矢印Ｄ１，Ｄ２の方向にそれぞれ回転することにより、複数のパレット１０が矢印Ｄ３の方向に移動する。ＤＬ式焼結機１の上部には、焼結原料をパレット１０に給鉱する原料給鉱ホッパ３０と、パレット１０に積載された焼結原料層の上部に点火する点火炉４０が設けられている。

【0021】

ＤＬ式焼結機１の上側に配置された複数のパレット１０の下方には、パレット１０の移動方向に沿って複数のウインドボックス５０が並べられており、ウインドボックス５０は、焼結原料が積載されたパレット１０の下部から吸気する。各ウインドボックス５０は、吸気管６０に接続されており、ウインドボックス５０から吸い込まれた空気は、吸気管６０に導かれる。

【0022】

点火炉４０によって焼結原料層の上部に点火された後、パレット１０がＤＬ式焼結機１の機長方向（図１の左側から右側）に搬送されることにより、複数のウインドボックス５０からの吸気によって、焼結原料層の上部から下部に向かって焼結反応が進行する。

【0023】

パレット１０がＤＬ式焼結機１の上側の経路を移動する間に、パレット１０に積載された焼結原料層の焼成が完了し、パレット１０がギアホイル２２に沿って移動するときに、焼結鉱がパレット１０から排鉱される。ここで、焼結鉱がパレット１０から排鉱される位置を「排鉱位置」という。焼結鉱が排鉱されて空になったパレット１０は、ＤＬ式焼結機１の下側の経路を移動し、原料給鉱ホッパ３０の位置まで戻る。上述したパレット１０の移動に応じて、焼結鉱を連続的に製造することができる。

【0024】

（ＤＬ式焼結機の操業）
パレット１０内の焼結原料層に対して点火炉４０による点火が行われて、パレット１０が任意の距離を移動する間、排ガスの温度は１００℃付近の温度に維持され、その後、排ガスの温度が急激に上昇して最高温度に到達する。ここで、排ガスの温度が急激に上昇し始めた直後の位置をＢＲＰ（Burn Rising Point）という。また、最高温度に達する位置をＢＴＰｐと定義する。

【0025】

ＤＬ式焼結機１の操業では、パレット１０の移動経路におけるＢＴＰｐに基づいて操業管理を行う。ＢＴＰｐは、焼結反応時に発生する排ガスの温度が最高温度に到達したときの位置であり、この位置は、例えば、複数のウインドボックス５０に割り当てられた番号（以下、「ウインドボックス番号」という）や、パレット１０の移動経路において、各ウインドボックス５０までの距離によって特定される。

【0026】

ウインドボックス番号の割り当て方法としては、例えば、原料給鉱ホッパ３０からパレット１０に焼結原料が給鉱された後、点火炉４０によって焼結原料層に点火される位置（以下、「点火位置」という）にあるウインドボックスに対して「１」を割り当てることができる。そして、点火位置から排紘位置に向かって、「２」、「３」の順にウインドボックス番号を割り当てることができる。ここで、複数のウインドボックス５０のそれぞれに対して基準位置を決めておけば、点火位置から基準位置までの距離を特定することができる。

【0027】

ＤＬ式焼結機１の操業では、ＢＴＰｐが排鉱位置に近い位置に安定的に存在するように、パレット１０の移動速度を制御する。このような操業を行うことにより、焼結鉱の品質を満足させることができるとともに、焼結鉱の生産性［ｔоｎ／ｈ］を向上させることができる。

【0028】

なお、焼結鉱の品質を評価する指標としては、例えば、冷間強度指数（ＴＩ：Tumbler Index）、還元粉化指数（ＲＤＩ：Reduction Disintegration Index）、被還元性指数（ＲＩ：Reducibility Index）が挙げられる。焼結鉱を搬送したり、焼結鉱を高炉に装入したりするときには、焼結鉱の粉化を抑制する必要があるため、焼結鉱の冷間強度指数は大きいことが好ましい。高炉に装入された焼結鉱が還元粉化することを抑制し、高炉内での通気性を確保するためには、焼結鉱の還元粉化指数は小さいことが好ましい。高炉内では焼結鉱が還元されるため、焼結鉱の被還元性指数は大きいことが好ましい。

【0029】

（排ガスの温度曲線の生成方法）
焼成指標の推定に用いられる排ガスの温度曲線の生成方法について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。排ガスの温度曲線とは、焼成時間に対して排ガスの温度の挙動を示す曲線であり、焼成時間及び排ガスの温度のそれぞれを座標軸とした座標系で表される。焼成時間は、点火炉４０によってパレット１０内の焼結原料層に点火してからの経過時間［ｓ］である。

【0030】

ステップＳ１０１では、ＤＬ式焼結機１の機長方向における複数の箇所において、排ガスの温度を検出する。具体的には、機長方向に並ぶ複数のウインドボックス５０のうち、予め決められたウインドボックス５０において、温度センサを用いて排ガスの温度を検出する。

【0031】

後述するように、排ガスの温度曲線を求めるためには、ベース排ガス温度Ｔｂと、ＢＲＰよりも後の排ガスの温度Ｔｎが必要となる。ベース排ガス温度Ｔｂとは、焼成を開始する位置（すなわち、点火位置）からＢＲＰまでの間において、パレット１０内の焼結原料層からウインドボックス５０に排出される排ガスの温度であり、排ガスの温度挙動を把握するときに基準となるとなる温度である。

【0032】

ベース排ガス温度Ｔｂを取得するためには、点火位置よりも後の位置に配置されたウインドボックス５０において、排ガスの温度を検出すればよい。例えば、点火位置に最も近い位置にある１つのウインドボックス５０において排ガスの温度を検出し、この温度をベース排ガス温度Ｔｂとすることができる。また、点火位置からＢＲＰまでの間に位置する複数（任意の数）のウインドボックス５０のそれぞれにおいて排ガスの温度を検出し、これらの温度の平均値をベース排ガス温度Ｔｂとすることができる。

【0033】

排ガス温度Ｔｎを取得するためには、排鉱位置に近い位置にあるウインドボックス５０において、排ガスの温度を検出することができる。ここで、排鉱位置に最も近い位置にあるウインドボックス５０では、排ガスに加えて外気を吸引する可能性があり、外気の吸引によって排ガスの温度が実際の温度よりも低くなってしまうおそれがある。このため、排ガス温度Ｔｎを取得するとき、排鉱位置に最も近い位置にあるウインドボックス５０において検出された排ガスの温度は除外することが好ましい。

【0034】

例えば、排鉱位置に最も近い位置にあるウインドボックス５０を除き、排鉱位置に近い側から順に所定数Ｎｗ以上のウインドボックス５０のそれぞれにおいて、排ガスの温度を検出することができる。ここで、所定数Ｎｗとしては、３つ以上であることが好ましい。各ウインドボックス５０で検出された排ガスの温度は、排ガス温度Ｔｎとして用いられる。

【0035】

ステップＳ１０２では、下記式（１）に示す係数ａ、ｂ、ｋを求める。下記式（１）は、排ガスの温度曲線を規定する式である。

【0036】

【数2】

【0037】

上記式（１）において、Ｔｎは排ガス温度［℃］であり、Ｔｂはベース排ガス温度［℃］であり、ｔは焼成時間［ｍｉｎ］であり、Ｌ（ｔ）は焼成時間ｔを対数変換した値（以下、「対数変換値」という）であり、ａ、ｂ及びｋのそれぞれは係数［－］である。焼成時間ｔは、点火位置から、パレット１０に積載された焼結原料が移動する時間であり、対数変換値Ｌ（ｔ）は、焼成時間ｔの自然対数（ｌｎ（ｔ））又は常用対数（ｌоｇ（ｔ））となる。パレット１０は所定速度で移動するため、焼成時間ｔは、パレット１０の移動経路において、点火位置からの距離に依存する。上記式（１）によれば、対数変換値Ｌ（ｔ）（言い換えれば、焼成時間ｔ）に応じた排ガスの温度を求めることができる。

【0038】

排ガス温度Ｔｎ及びベース排ガス温度Ｔｂは、上述したステップＳ１０１の処理において取得することができる。上述したように、排ガス温度Ｔｎは、所定数Ｎｗ以上のウインドボックス５０のそれぞれで検出されるが、これらの検出位置は予め決められているため、パレット１０の移動経路において、点火位置から各検出位置までの距離Ｌ［ｍ］を特定することができる。また、パレット１０の移動速度ＰＳ［ｍ／ｍｉｎ］は一定速度に設定される。

【0039】

このため、各排ガス温度Ｔｎを検出した位置での焼成時間ｔ［ｍｉｎ］は、点火位置から各検出位置までの距離Ｌ［ｍ］と、パレット１０の移動速度ＰＳ［ｍ／ｍｉｎ］とから求めることができる。すなわち、下記式（２）に基づいて、焼成時間ｔを求めることができる。

【0040】

【数3】

【0041】

上記式（２）に基づいて、焼成時間ｔを求めることにより、所定数Ｎｗ以上のウインドボックス５０のそれぞれで検出された排ガス温度Ｔｎと、所定数Ｎｗ以上のウインドボックス５０のそれぞれの距離Ｌ（言い換えれば、所定数Ｎｗ以上のウインドボックス５０のそれぞれで検出された排ガス温度Ｔｎ）に対応する焼成時間ｔとの対応関係を取得できる。

【0042】

上述したように取得した、ベース排ガス温度Ｔｂと、各排ガス温度Ｔｎと、排ガス温度Ｔｎに対応する焼成時間ｔとを上記式（１）に代入することにより、上記式（１）に示す係数ａ、ｂ、ｋを求めることができる。上記式（１）には３つの係数ａ、ｂ、ｋが含まれているため、ベース排ガス温度Ｔｂ、排ガス温度Ｔｎ及び焼成時間ｔからなるパラメータセットを少なくとも３つ用意することにより、係数ａ、ｂ、ｋのそれぞれを特定することができる。

【0043】

係数ａ、ｂ、ｋを決定する方法としては、公知の最急降下法を用いることができる。最急降下法では、まず、係数ａ、ｂ、ｋのそれぞれについて、初期値ａ０、ｂ０、ｋ０を任意に設定する。そして、係数（初期値）ａ０、ｂ０、ｋ０を含む上記式（１）を用いて、取得したベース排ガス温度Ｔｂ及び焼成時間ｔから排ガス温度（推定値）Ｔｎを求め、この排ガス温度（推定値）Ｔｎと、取得した排ガス温度（測定値）Ｔｎとについて、平均二乗誤差ＭＳＥを求める。なお、排ガス温度（推定値）Ｔｎ及び排ガス温度（測定値）Ｔｎの誤差は、平均二乗誤差ＭＳＥに限られるものではなく、例えば、平均絶対誤差（ＭＡＥ）を用いることができる。

【0044】

次に、係数（初期値）ａ０、ｂ０、ｋ０における最急降下方向を求め、この最急降下方向において、初期値ａ０、ｂ０、ｋ０から所定量だけ変更して係数ａ、ｂ、ｋを更新する。更新後の係数ａ、ｂ、ｋをを含む上記式（１）を用いて、取得したベース排ガス温度Ｔｂ及び焼成時間ｔから排ガス温度（推定値）Ｔｎを求め、この排ガス温度（推定値）Ｔｎと、取得した排ガス温度（測定値）Ｔｎとについて、平均二乗誤差ＭＳＥを求める。上述した最急降下方向を求める処理と、係数ａ、ｂ、ｋの更新とを繰り返し、平均二乗誤差ＭＳＥが最小となるときの係数ａ、ｂ、ｋを特定する。

【0045】

ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２の処理で特定された係数ａ、ｂ、ｋを用いて、排ガスの温度曲線（上記式（１））を決定する。特定された係数ａ、ｂ、ｋを含む上記式（１）は、ＤＬ式焼結機１の操業において、焼結鉱の焼成指標を把握するための排ガスの温度曲線として用いられる。この排ガスの温度曲線を用いれば、ＤＬ式焼結機１の操業において、焼成指標（ＢＴＰなど）を精度良く推定することができる。

【0046】

ここで、排ガスの温度曲線（上記式（１））は、焼結原料の種類（組成）毎に決定しておくことができ、同一種類の焼結原料を用いて焼結鉱を製造するときにおいて、この焼結原料に対応した排ガスの温度曲線（上記式（１））を用いて焼成指標を推定することができる。

【0047】

（焼結鉱の焼成指標の推定）
上述したように排ガスの温度曲線（上記式（１））を特定することにより、焼結鉱の焼成指標を推定することができる。焼成指標としては、例えば、ＢＴＰｔや、排ガスの最高温度Ｔｍａｘが挙げられる。ここでいうＢＴＰｔは、最高温度位置ＢＴＰｐを時間で表現したものであり、点火してから排ガス温度が最高温度になるまでの時間を示す。以下、ＢＴＰｔや最高温度Ｔｍａｘの推定方法について説明する。

【0048】

上記式（１）に基づいてＢＴＰｔを推定する場合であって、例えば対数変換値Ｌ（ｔ）として焼成時間ｔの自然対数（ｌｎ（ｔ））を用いた場合には、下記式（３）を用いることができる。下記式（３）に示すａは、上記式（１）に示す係数ａである。

【0049】

【数4】

【0050】

上記式（１）に基づいて排ガスの最高温度Ｔｍａｘを推定する場合には、下記式（４）を用いることができる。下記式（４）に示すｂ及びｋは、上記式（１）に示す係数ｂ，ｋであり、下記式（４）に示すＴｂは、上記式（１）に示すベース排ガス温度である。

【0051】

【数5】

【0052】

上述したようにＢＴＰｔを推定すれば、推定したＢＴＰｔに基づいて、ＤＬ式焼結機１の操業を制御することができる。ここで、ＤＬ式焼結機１の操業を制御する指標としては、例えば、パレット１０の移動速度ＰＳが挙げられ、推定したＢＴＰｔに基づいて、移動速度ＰＳを上昇させたり、低下させたりすることができる。

【0053】

ＤＬ式焼結機１の操業を制御するときには、排鉱時間ｔｄ［ｓ］に対するＢＴＰｔ［ｓ］の割合で定義されるＢＴＰｒ［％］（＝１００×ＢＴＰｔ［ｓ］／ｔｄ［ｓ］）を求め、ＢＴＰｒ［％］が１００％を超えているか否かを判別する。ここで、排鉱時間ｔｄ［ｓ］とは、点火位置から排鉱位置までパレット１０が移動するときの時間である。そして、ＢＴＰｒ［％］が１００％を超えている場合には、ＢＴＰｒ［％］が１００％以下となるように、パレット１０の移動速度ＰＳを制御することができる。この場合には、移動速度ＰＳを低下させればよく、移動速度ＰＳを低下させる量は適宜決めることができる。移動速度ＰＳを低下させた後も、ＢＴＰｒ［％］が１００％を超えている場合には、移動速度ＰＳを更に低下させればよい。

【0054】

一方、ＢＴＰｒ［％］が１００％を超えていない場合には、現状の移動速度ＰＳにおいて、ＤＬ式焼結機１の操業を継続することができる。また、ＢＴＰｒ［％］が１００％に対して低すぎる場合には、移動速度ＰＳを上昇させることにより、ＢＴｒ［％］を１００％に近づけることができる。

【0055】

上述した非特許文献１では、ＢＴＰｐが排紘位置を超えないことを前提として、排ガス温度曲線（二次関数）に基づいてＢＴＰｐを推定しているため、ＢＴＰｐが排紘位置を超えてしまう場合には、正確なＢＴＰｐを把握することが困難となる。本実施形態によれば、ＢＴＰｐが排紘位置を超えているか否かにかかわらず、排ガス温度曲線（上記式（１））に基づいてＢＴＰｔを推定することができ、ＢＴＰｔにパレットの移動速度ＰＳを乗ずることでＢＴＰｐを算出できる。

【実施例0056】

以下、本実施形態の実施例について説明する。使用したＤＬ式焼結機１の諸元を下記表１に示す。

【表1】

【0057】

点火位置にあるウインドボックス５０に対して、ウインドボックス番号「１」を割り当て、点火位置から排鉱位置に向かうにつれて、ウインドボックス番号を「２」，「３」・・・の順に割り当てた。本実施例のＤＬ式焼結機１では、２７個のウインドボックス５０が設けられているため、ウインドボックス番号は「１」～「２７」までである。

【0058】

ベース排ガス温度Ｔｂを取得するために、ウインドボックス番号が「２」，「６」，「９」である３つのウインドボックス５０における排ガスの温度を測定し、これらの排ガスの温度の平均値を求めた。また、排ガス温度Ｔｎとして、ウインドボックス番号が「２１」～「２６」である６つのウインドボックス５０における排ガスの温度を測定した。なお、排鉱位置に最も近い位置にあるウインドボックス５０（ウインドボックス番号：「２７」）については、排ガス温度Ｔｎの推定に使用しなかった。

【0059】

下記表２には、上述した排ガスの温度の測定結果と、点火位置から各ウインドボックス５０の中央までの距離Ｌと、距離Ｌ及びパレット１０の移動速度ＰＳから算出した焼成時間ｔとを示す。

【0060】

【表2】

【0061】

上記式（１）において、ベース排ガス温度Ｔｂを８９．７［℃］とし、上述した最急降下法を用いて係数ａ，ｂ，ｋを決定した。ここで、係数ａは７．６２［－］、係数ｂは０．１４［－］、係数ｋは１２０［－］であった。この結果によれば、上記式（１）は、下記式（５）として表される。

【0062】

【数6】

【0063】

一方、比較例として、二次関数を用いた排ガスの温度曲線を求めた。二次関数は、下記式（６）で表されるため、上記表２に示す測定結果に基づいて、下記式（６）に示す係数ｃ１，ｃ２，ｃ３を特定した。

【0064】

【数7】

【0065】

上記式（６）において、Ｔｎは排ガス温度［℃］、ｔは焼成時間［ｍｉｎ］、ｃ１，ｃ２及びｃ３は係数［－］である。ウインドボックス番号が「２３」～「２６」における排ガス温度Ｔｎ及び焼成時間ｔを用いて係数ｃ１，ｃ２，ｃ３を特定したところ、係数ｃ１が－０．００１５であり、係数ｃ２が６．３であり、係数ｃ３が－６２６６であった。このため、上記式（６）は、下記式（７）で表される。

【0066】

【数8】

【0067】

図３には、実施例及び比較例における排ガスの温度曲線（上記式（５）及び上記式（７））を示す。図３において、縦軸は排ガスの温度［℃］であり、横軸は焼成時間ｔ［ｓ］である。比較例における排ガスの温度曲線は、ウインドボックス番号が「２３」～「２６」であるウインドボックス５０における測定結果（すなわち、排ガスの温度が上昇している期間での測定結果）から求められたものであるため、ＢＲＰ以降の焼成時間ｔにおける温度変化を示す。なお、排鉱時間（排紘位置までの焼成時間ｔ）は、１９７６［ｓ］であった。

【0068】

実施例である排ガスの温度曲線（上記式（５））に基づいて、焼成指標（ＢＴＰｔ及び排ガスの最高温度Ｔｍａｘ）を推定した。上記式（３）によれば、ＢＴＰｔが２０４８［ｓ］であり、上記式（４）によれば、排ガスの最高温度Ｔｍａｘが３９９［℃］であった。

【0069】

比較例である排ガスの温度曲線（上記式（７））に基づいて、焼成指標（ＢＴＰｔ及び排ガスの最高温度Ｔｍａｘ）を推定した。ここで、ＢＴＰｔは、下記式（８）から求められ、２１２３［ｓ］であった。また、排ガスの最高温度は、二次関数である温度曲線の最大値であり、４２４［℃］であった。

【0070】

【数9】

【0071】

実施例及び比較例によって推定した焼成指標（ＢＴＰｔ）を評価するために、ＢＴＰｒ［％］及び焼結鉱の歩留Ｒｙ［質量％］の関係に着目した。ＢＴＰｒ［％］は、排鉱時間ｔｄ［ｓ］に対するＢＴＰｔ［ｓ］の割合（＝１００×ＢＴＰｔ／ｔｄ）であり、排鉱時間ｔｄは、点火位置から排鉱位置までパレット１０が移動する時間［ｓ］である。また、歩留Ｒｙは、篩目の大きさが５ｍｍの篩により篩い分けた篩上の焼結鉱の質量Ｍｓを、元の焼結ケーキの質量Ｍｔで除算した値［質量％］である。

【0072】

図４には、実施例及び比較例のそれぞれについて、ＢＴＰｒ［％］及び歩留Ｒｙ［質量％］の関係を示す。図４において、縦軸は歩留Ｒｙ［質量％］であり、横軸はＢＴＰｒ［％］である。

【0073】

図４から分かるように、実施例については、ＢＴＰｒ［％］が１００［％］よりも高くなるほど、歩留Ｒｙが低くなり、言い換えれば、ＢＴＰｒ［％］が１００［％］に近づくほど、歩留Ｒｙが高くなった。一般的に、ＢＴＰｒ［％］及び歩留Ｒｙの間には、負の相関関係が認められるため、実施例によれば、ＢＴＰｒを精度良く推定できていることが証明された。一方、比較例については、図４から分かるように、ＢＴＰｒ［％］及び歩留Ｒｙの間に相関関係が認められなかった。なお、実施例に関する相関係数Ｒは－０．８１であり、比較例に関する相関係数Ｒは－０．４３であった。

【0074】

上述したように、本実施例によれば、比較例と比べて、ＢＴＰｒ［％］を変化させたときの歩留Ｒｙの変化を把握しやすくなるため、ＢＴＰｔに基づくＤＬ式焼結機１の操業を制御しやすくなる。

【0075】

図５には、他の実験における排ガスの温度分布を示す。図５において、縦軸は排ガスの温度［℃］であり、横軸は焼成時間ｔ［ｓ］である。図５には、測定値としての排ガス温度の分布と、実施例である排ガスの温度曲線（上記式（１））と、比較例である排ガスの温度曲線（上記式（６））と、参考例として、上記式（１）に示す対数変換値Ｌ（ｔ）を焼成時間ｔに置き換えたときの排ガスの温度曲線とを示す。

【0076】

実施例である排ガスの温度曲線（上記式（１））について、上述した排ガスの温度曲線の生成方法に基づいて係数ａ，ｂ，ｋを求めたところ、係数ａが７．０９［－］であり、係数ｂが０．０８８［－］であり、係数ｋが１２６［－］であった。そして、ベース排ガス温度Ｔｂ及び焼成時間ｔを測定し、実施例である排ガスの温度曲線（上記式（１））に基づいて排ガス温度Ｔｎを推定した。なお、参考例では、上述したとおり、上記式（１）に示す対数変換値Ｌ（ｔ）を焼成時間ｔに置き換えて排ガス温度Ｔｎを推定した。

【0077】

比較例である排ガスの温度曲線（上記式（６））について、係数ｃ１，ｃ２，ｃ３を求めたところ、係数ｃ１が－０．０１７４［－］であり、係数ｃ２が４２．３［－］であり、係数ｃ３が－２５１０８［－］であった。そして、焼成時間ｔを測定し、比較例である排ガスの温度曲線（上記式（６））に基づいて排ガス温度Ｔｎを推定した。

【0078】

図５から分かるように、実施例である排ガスの温度曲線（上記式（１））は、測定値としての排ガス温度の分布に沿ったものとなっており、実施例による推定精度を確保できていることが分かった。比較例である排ガスの温度曲線（上記式（６））については、ＢＴＰｔが測定値からずれるとともに、ＢＴＰｔ以降の排ガスの温度が測定値からずれた。上記式（１）に示す対数変換値Ｌ（ｔ）を焼成時間ｔに置き換えたときの排ガスの温度曲線については、ＢＲＰｔ以降において、排ガスの温度を推定することができなかった。

【符号の説明】

【0079】

１：ＤＬ式焼結機、１０：パレット、２１，２２：ギアホイル、３０：原料給鉱ホッパ、
４０：点火炉、５０：ウインドボックス、６０：吸気管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【手続補正書】

【提出日】2024-02-28

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項1】

ドワイトロイド式焼結機を用いて焼結鉱を製造するときの焼成指標を推定する焼成指標推定方法であって、
前記焼成指標の推定において、下記式（Ｉ）を用いることを特徴とする焼成指標推定方法。

【数1】

上記式（Ｉ）において、Ｔｎは、ドワイトロイド式焼結機のウインドボックスで検出される排ガス温度［℃］であり、Ｔｂは、焼成を開始した後における排ガス温度の基準となるベース排ガス温度［℃］であり、ｔは、パレットにより焼結原料が点火炉による点火位置から移動する時間である焼成時間［ｓ］であり、Ｌ（ｔ）は焼成時間ｔを対数変換した値であり、ａ、ｂ及びｋのそれぞれは係数［－］であって、予め測定された前記焼成時間及び前記排ガス温度から特定される。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0013】

上記式（Ｉ）において、Ｔｎは、ドワイトロイド式焼結機のウインドボックスで検出される排ガス温度［℃］であり、Ｔｂは、焼成を開始した後における排ガス温度の基準となるベース排ガス温度［℃］である。ｔは、パレットにより焼結原料が点火炉による点火位置から移動する時間である焼成時間［ｓ］であり、Ｌ（ｔ）は焼成時間ｔを対数変換した値である。ａ、ｂ及びｋのそれぞれは係数［－］であって、予め測定された焼成時間及び排ガス温度から特定される。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0037】

上記式（１）において、Ｔｎは排ガス温度［℃］であり、Ｔｂはベース排ガス温度［℃］であり、ｔは焼成時間［ｓ］であり、Ｌ（ｔ）は焼成時間ｔを対数変換した値（以下、「対数変換値」という）であり、ａ、ｂ及びｋのそれぞれは係数［－］である。焼成時間ｔは、点火位置から、パレット１０に積載された焼結原料が移動する時間であり、対数変換値Ｌ（ｔ）は、焼成時間ｔの自然対数（ｌｎ（ｔ））又は常用対数（ｌоｇ（ｔ））となる。パレット１０は所定速度で移動するため、焼成時間ｔは、パレット１０の移動経路において、点火位置からの距離に依存する。上記式（１）によれば、対数変換値Ｌ（ｔ）（言い換えれば、焼成時間ｔ）に応じた排ガスの温度を求めることができる。

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0065】

上記式（６）において、Ｔｎは排ガス温度［℃］、ｔは焼成時間［ｓ］、ｃ１，ｃ２及びｃ３は係数［－］である。ウインドボックス番号が「２３」～「２６」における排ガス温度Ｔｎ及び焼成時間ｔを用いて係数ｃ１，ｃ２，ｃ３を特定したところ、係数ｃ１が－０．００１５であり、係数ｃ２が６．３であり、係数ｃ３が－６２６６であった。このため、上記式（６）は、下記式（７）で表される。