特許 7127404 高炉装入物の落下位置測定方法、高炉装入物の装入方法、および高炉装入物の装入システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-22

(45)【発行日】2022-08-30

(54)【発明の名称】高炉装入物の落下位置測定方法、高炉装入物の装入方法、および高炉装入物の装入システム

(51)【国際特許分類】

   C21B 7/24 20060101AFI20220823BHJP

   C21B 5/00 20060101ALI20220823BHJP

   F27D 21/00 20060101ALI20220823BHJP

【ＦＩ】

C21B7/24 301

C21B5/00 311

F27D21/00 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018138301

(22)【出願日】2018-07-24

(65)【公開番号】P2020015935

(43)【公開日】2020-01-30

【審査請求日】2021-03-03

【前置審査】

(73)【特許権者】

【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】110000637

【氏名又は名称】特許業務法人樹之下知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】三尾 浩

(72)【発明者】

【氏名】折本 隆

【審査官】藤長 千香子

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－３１５３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１３６４１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－１９２５１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６２－０９３３５３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１２－２１４８３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－１９５２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０４－０２１５４９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００２－３５０４５８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２１Ｂ ５／００

Ｃ２１Ｂ ７／２０，７／２４

Ｆ２７Ｄ １７／００－９９／００

Ｇ０１Ｌ ５／００－５／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

装入物としての鉄源とコークスを交互に装入する高炉操業において、前記装入物の落下位置を測定する高炉装入物の落下位置測定方法であって、
高炉の装入物装入装置と炉内の装入物表面の間に、複数の加速度センサが配列されている加速度検出手段を挿入する挿入工程と、
前記加速度検出手段に前記装入物を落下させて、前記装入物の衝突によって生じる衝撃値を前記加速度センサが検出する検出工程と、
検出した衝撃値から、前記装入物の落下位置の分布を求める位置算出工程と、
を実施し、
前記検出工程は、前記加速度検出手段のサンプリング周期を、鉄源は９５μｓ以下、コークスは１５０μｓ以下の範囲で個別に設定し、設定したサンプリング周期で衝撃値を検出する工程であることを特徴とする高炉装入物の落下位置測定方法。

【請求項2】

前記検出工程は、
前記加速度検出手段のサンプリング周期を、鉄源およびコークスのいずれについても９５μｓ以下として衝撃値を検出する工程であることを特徴とする、請求項１記載の高炉装入物の落下位置測定方法。

【請求項3】

前記高炉はベルレス式であり、
前記装入物装入装置は、前記高炉の炉径方向に回転しながら前記装入物を装入する旋回シュートであり、
前記検出工程は、
回転する前記旋回シュートが、前記加速度検出手段の上方を通過する時にのみ、前記加速度検出手段が衝撃値を検出可能な状態に制御する工程を実施することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の高炉装入物の落下位置測定方法。

【請求項4】

前記検出工程および前記位置算出工程は、
前記加速度検出手段に接続された加速度検出手段制御部が前記加速度検出手段を自動制御することにより実施されることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の高炉装入物の落下位置測定方法。

【請求項5】

請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の高炉装入物の落下位置測定方法を用いて前記装入物の落下位置を求め、求めた落下位置を基に、ベルレス式装入装置における旋回シュート又はベル式装入装置におけるムーバブルアーマのノッチを変更する調整工程と、
変更したノッチで前記装入物を装入する工程と、
を実施することを特徴とする、高炉装入物の装入方法。

【請求項6】

高炉に挿入され、複数の加速度センサを備える加速度検出手段と、
前記加速度検出手段に接続され、前記高炉に装入される装入物が前記加速度センサに衝突することによって生じる衝撃値から、前記装入物の落下位置の分布を求める加速度検出手段制御部と、
前記加速度検出手段制御部に接続され、前記落下位置の分布を基に、ベルレス式装入装置における旋回シュート又はベル式装入装置におけるムーバブルアーマのノッチを変更する高炉原料装入制御装置と、
前記高炉原料装入制御装置に接続され、前記旋回シュートまたは前記ムーバブルアーマを備え、前記高炉原料装入制御装置が設定した位置に前記装入物を装入する装入物装入装置と、
を備え、
前記加速度検出手段制御部は、
前記加速度検出手段のサンプリング周期を、鉄源は９５μｓ以下、コークスは１５０μｓ以下の範囲で個別に設定し、設定したサンプリング周期として衝撃値を検出することを特徴とする高炉装入物の装入システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高炉装入物の落下位置測定方法、高炉装入物の装入方法、および高炉装入物の装入システムに関する。

【背景技術】

【0002】

高炉操業では、原料として、焼結鉱等の鉄源と、コークス等の還元材を交互に炉内に層状に装入することにより、装入物を堆積させている。

【0003】

原料を装入する際には、炉内半径方向の鉄源とコークスの質量比（以下Ｏ／Ｃと称す）を適切に制御することが非常に重要である。Ｏ／Ｃが変われば、炉内の温度分布が変わり、操業状態が変化するためである。そのため高炉操業においては、旋回シュート等の装入装置の駆動を制御して、各原料を炉内の径方向、円周方向の適切な位置に装入することにより、Ｏ／Ｃの制御を行っている。

【0004】

しかしながら、原料の装入位置は、装入装置から飛び出した原料の性状（粒子径やその分布、水分量）や装置の摩耗等の影響を強く受けるため、装入装置の制御のみでは装入位置を正確に制御するのは困難である。そのため、炉内に測定棒を挿入して原料を衝突させ、衝突位置から、原料の装入位置を予測する方法が用いられている。

【0005】

特許文献１には、圧力を受けると発色する測定フィルムを測定棒に巻き付けて、高炉内に挿入し、フィルムに装入物が衝突した際の圧痕から落下軌跡を測定する方法が記載されている（特許文献１）。

【0006】

特許文献２には、光ファイバーセンサーを設けたゾンデを炉内に配設して、所定の波長の光波をセンサに入力し、光ファイバーセンサーに装入物が衝突した際の光波の波長の変化から、落下位置を測定する方法が記載されている（特許文献２）。

【0007】

特許文献３には、加速度センサを設けた長尺体を炉内に挿入し、加速度センサに装入物が衝突した際に検出される衝撃値から、落下状況を測定する方法が記載されている（特許文献３）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特許第５５６１２２８号公報

【文献】特許第５８６３５４６号公報

【文献】特許第３５５７１１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献１～３に記載の技術には以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術は、装入物が衝突した後で、測定棒を高炉から取り出して、圧痕の位置や発色の程度から落下軌跡を特定する。そのため、オンラインでの測定ができないという問題があった。

【0010】

特許文献２に記載の技術は、オンラインでの測定ができるものの、光ファイバーを用いているため、強度が不足しているという問題があった。また、高炉炉内のように常に温度が変化する条件下では、温度の影響により精度が十分ではないおそれがある。さらに、特許文献２に記載の技術は、光ファイバー内に光波を入力し、出力される反射波を測定することにより落下位置を測定するため、測定に要する情報量が多くなりやすい。そのため、測定に時間がかかりやすく、通信機器への負荷も大きいという問題があった。

【0011】

特許文献３に記載の技術は、特許文献２よりも少ない情報量でオンラインでの測定ができるという点では有用な技術である。
しかしながら、特許文献３に記載の技術で求める物理量である衝撃値は、落下流の衝突時の衝撃という、非常に短い時間で生じる現象を表す量であるため、測定精度が不十分であるという問題があった。

【0012】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、高炉装入物の落下位置をオンラインでより正確に測定可能な高炉装入物の落下位置測定方法、高炉装入物の装入方法、および高炉装入物の装入システムの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の高炉装入物の落下位置測定方法は、装入物としての鉄源とコークスを交互に装入する高炉操業において、前記装入物の落下位置を測定する高炉装入物の落下位置測定方法であって、高炉の装入物装入装置と炉内の装入物表面の間に、複数の加速度センサが配列されている加速度検出手段を挿入する挿入工程と、前記加速度検出手段に前記装入物を落下させて、前記装入物の衝突によって生じる衝撃値を前記加速度センサが検出する検出工程と、検出した衝撃値から、前記装入物の落下位置の分布を求める位置算出工程と、を実施し、前記検出工程は、前記加速度検出手段のサンプリング周期を、鉄源は９５μｓ以下、コークスは１５０μｓ以下で衝撃値を検出する工程であることを特徴とする。
本発明では、加速度検出手段のサンプリング周期を、鉄源は９５μｓ以下、コークスは１５０μｓ以下として衝撃値を検出する。
そのため、衝撃値の最大値を正確に検出でき、高炉装入物の落下位置をオンラインでより正確に測定できる。

【0014】

本発明では、前記加速度検出手段のサンプリング周期を、鉄源およびコークスのいずれについても９５μｓ以下として衝撃値を検出してもよい。
本発明によれば、加速度検出手段のサンプリング周期を装入物の種類によらず一定とするため、装入物の種類が変わっても、加速度検出に係る設定を変更する必要がない。そのため、作業性に優れる。

【0015】

本発明では、前記検出工程は、装入されている前記装入物の種類に応じて、前記加速度検出手段のサンプリング周期を変更して衝撃値を検出する工程であってもよい。
本発明によれば、装入されている装入物の種類に応じて、前記加速度検出手段のサンプリング周期を変更するため、装入物の種類に応じて必要十分なサンプリング周期にでき、通信機器への負荷を低減できる。特に、コークスは鉄源よりもサンプリング周期が長くてもよいので、コークスの落下位置を求める際の通信機器への負荷を低減できる。

【0016】

本発明では、前記検出工程は、装入する前記装入物の種類および順番を決定して前記装入物装入装置を制御する高炉原料装入制御装置から、装入する前記装入物の種類および順番の情報を取得して、取得した前記情報に基づき、前記加速度検出手段のサンプリング周期を変更して衝撃値を検出する工程であることが好ましい。
本発明によれば、装入する前記装入物の種類および順番を決定する高炉原料装入制御装置から、装入する前記装入物の種類および順番の情報を取得してサンプリング周期を変更するため、装入物の種類が変わった場合に、速やかにサンプリング周期を変更でき、通信機器への負荷を低減できる。

【0017】

本発明では、前記高炉はベルレス式であり、前記装入物装入装置は、前記高炉の炉径方向に回転しながら前記装入物を装入する旋回シュートであり、前記検出工程は、回転する前記旋回シュートが、前記加速度検出手段の上方を通過する時にのみ、前記加速度検出手段が衝撃値を検出可能な状態に制御する工程を実施することが好ましい。
本発明によれば、旋回シュートが、加速度検出手段の上方を通過する時にのみ、加速度検出手段が衝撃値を検出するため、旋回シュートが測定棒の上方に位置しない場合に加速度検出手段が情報の入出力をしない。そのため、入出力されるデータ量を減らすことができ、通信機器への負荷を低減できる。

【0018】

本発明では、前記検出工程および前記位置算出工程は、前記加速度検出手段に接続された加速度検出手段制御部が前記加速度検出手段を自動制御することにより実施されることが好ましい。
本発明によれば、加速度の検出および装入物の位置算出が自動制御により実施されるため、作業員の作業負荷が軽減され、測定精度も向上させられる。

【0019】

本発明の高炉装入物の装入方法は、上記いずれかに記載の高炉装入物の落下位置測定方法を用いて前記装入物の落下位置を求め、求めた落下位置を基に、ベルレス式装入装置における旋回シュート又はベル式装入装置におけるムーバブルアーマのノッチを変更する調整工程と、変更したノッチで前記装入物を装入する工程と、を実施することを特徴とする。
また、本発明の高炉装入物の装入システムは、高炉に挿入され、複数の加速度センサを備える加速度検出手段と、前記加速度検出手段に接続され、前記高炉に装入される装入物が前記加速度センサに衝突することによって生じる衝撃値から、前記装入物の落下位置の分布を求める加速度検出手段制御部と、前記加速度検出手段制御部に接続され、前記落下位置の分布を基に、ベルレス式装入装置における旋回シュート又はベル式装入装置におけるムーバブルアーマのノッチを変更する高炉原料装入制御装置と、前記高炉原料装入制御装置に接続され、前記旋回シュートまたは前記ムーバブルアーマを備え、前記高炉原料装入制御装置が設定した位置に前記装入物を装入する装入手段と、を備え、前記加速度検出手段制御部は、前記加速度検出手段のサンプリング周期を、鉄源は９５μｓ以下、コークスは１５０μｓ以下として衝撃値を検出することを特徴とする。
本発明によれば、衝撃値から求めた装入物の落下位置を基にベルレス式装入装置における旋回シュート又はベル式装入装置におけるムーバブルアーマのノッチを変更し、装入物の装入位置を変更するため、現在の装入物分布を正確に把握したうえで、所望の装入物分布に変更するための制御も正確に行うことでき、炉径方向のＯ／Ｃを適切に制御できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】（Ａ）は本実施形態に係る落下位置測定方法の測定対象となる高炉の概略構成を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の機能ブロック図。

【図2】図１の加速度検出手段の一例を示す図。

【図3】本実施形態に係る落下位置測定方法を示すフロー図。

【図4】高炉の水平断面図であって、旋回シュートと加速度検出手段の位置関係を示す図。

【図5】図３のＳ３の詳細を示すフロー図。

【図6】図３のＳ３の詳細を示すフロー図の変形例。

【図7】本実施形態に係る落下位置測定方法を用いた高炉操業方法を示すフロー図。

【図8】実施例において、表１をグラフにまとめた図。

【図9】実施例において、表２をグラフにまとめた図。

【図10】実施例において、表３をグラフにまとめた図。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面に基づき、本発明に好適な実施形態を詳細に説明する。
まず、図１および図２を参照して、本実施形態に係る落下位置測定方法の測定対象となる高炉の概略構成を説明する。
図１（Ａ）に示すように、測定対象となる高炉１は、高炉本体１００、装入物装入装置１０１、加速度検出手段１０３、加速度検出手段制御部１０５、および高炉原料装入制御装置１０７を備える。
高炉本体１００は、鉄源とコークスを交互に装入し、装入した鉄源をコークスで還元して銑鉄を生産する還元炉である。

【0022】

装入物装入装置１０１は、高炉本体１００に装入物を装入する装置であり、ここではサージホッパー２、コンベア３、ホッパー５および旋回シュート７を備える。
サージホッパー２は、図示しない鉱石庫やコークス庫から搬送された、鉱石等の鉄源、およびコークスを一次的に貯蔵し、コンベア３に供給する貯蔵庫である。
コンベア３は、サージホッパー２から供給された装入物を、ホッパー５まで搬送する装置であり、ベルトコンベア等が用いられる。

【0023】

ホッパー５は、高炉本体１００に装入される装入物を一時的に貯蔵する貯蔵庫であり、高炉本体１００の炉頂の上方に設けられる。ホッパー５の数および配置は特に限定しない。複数配置する場合は、垂直式でもよいし、並列式でもよい。

【0024】

旋回シュート７は、ホッパー５から投入される装入物を高炉内の所定の位置に装入するガイドであり、シュート７Ａおよびシュート駆動部７Ｂを備える。
シュート７Ａは円筒状のガイド部であり、軸方向の上端がシュート駆動部７Ｂに接続されている。下端は、上端よりも鉛直方向下側に位置するように接続されているため、旋回シュート７は、長手方向が水平面に対して所定の傾斜角となるように傾いている。

【0025】

シュート駆動部７Ｂは、シュート７Ａの炉径方向の回転角および、水平面に対する傾斜角を調整する装置である。シュート駆動部７Ｂが、旋回シュート７を高炉本体１００の径方向に回転させながら、旋回シュート７一端に原料を投入することにより、投入された装入物を、他端から高炉円周方向に沿って装入する。傾斜角を変えることにより、径方向に装入する。
旋回シュート７を備えることからわかるように、高炉１はベルレス式であるが、これに限定されず、ベル式の場合にも適用可能である。

【0026】

加速度検出手段１０３は、装入物の衝撃値を測定する部材であり、図２に示すように長尺体１１、加速度センサ２６、粘弾性体３１、弾性体３３、操作棒１１Ａ、コンプレッサ１６を備える。

【0027】

長尺体１１は、加速度センサ２６、粘弾性体３１、弾性体３３を収納する円筒状の部材であり、長手方向に沿って複数の開口部２４が設けられている。開口部２４は、開口面が同じ向きを向いており、ここでは長手方向に１列に並んでいる。

【0028】

加速度センサ２６は、装入物が衝突すると衝撃値を計測するセンサであり、衝突を検出する部分が開口部２４から露出するように、長尺体１１の内部に複数が配列されて収納される。加速度センサ２６は、例えば圧電センサが用いられる。衝撃値を検出できるのであれば、圧電センサには限定されない。動電型加速度センサ、サーボ型加速度センサ、抵抗線歪みゲージ型加速度センサ、半導体歪みゲージ型加速度センサを用いることもできる。
加速度センサ２６は、有線または無線で、加速度検出手段制御部１０５に接続され、加速度検出手段制御部１０５からの指示により、衝撃値の検出を開始または終了し、検出した衝撃値に関する情報を、加速度検出手段制御部１０５に送信する。

【0029】

粘弾性体３１は、装入物が加速度センサ２６に衝突した際にセンサの移動を規制するとともに、衝撃を吸収して長尺体１１に衝撃が伝わらないようにする部材であり、ゴム等で形成される。粘弾性体３１は、長尺体１１の内壁であって、開口部２４の周囲に設けられ、さらに加速度センサ２６にも固定されており、長尺体１１の内壁と加速度センサ２６を連結している。

【0030】

弾性体３３は、装入物が加速度センサ２６に衝突した際に反発してセンサの移動を規制する部材であり、バネ等で形成される。弾性体３３は、加速度センサ２６を挟んで粘弾性体３１と対向する位置に設けられ、長尺体１１の内壁と加速度センサ２６を連結する。

【0031】

操作棒１１Ａは、長尺体１１を高炉内に装入する際に、図示しないアクチュエータ等に接続される取手となる部分であり、長尺体１１の端面のうち、高炉内に装入する向きと逆側の端面（根本側の端面）に連結された棒である。操作棒１１Ａは、長手方向が長尺体１１の長手方向と直交するように連結されている。

【0032】

コンプレッサ１６は、長尺体１１に接続され、圧縮空気を長尺体１１の内部に送り込む装置である。圧縮空気を送り込むことにより、開口部２４から空気が噴出するため、開口部２４が装入物で閉塞されて加速度センサ２６の検出精度が悪くなったり、故障したりするのを防ぐ。

【0033】

加速度検出手段制御部１０５は、加速度検出手段１０３による加速度検出を制御する装置であり、通信部１０５Ａ、記憶部１０５Ｃ、演算部１０５Ｂを備える。加速度検出手段制御部１０５は、汎用のコンピュータを用いてもよいし、専用機でもよい。

【0034】

通信部１０５Ａは、加速度検出手段１０３と通信を行う入出力インタフェースである。入出力の方式は有線でも無線でもよい。

【0035】

記憶部１０５Ｃは、演算部１０５Ｂに加速度検出を実行させるプログラムである検出プログラム１０６Ａ、および検出した加速度情報１０６Ｂを記憶する媒体である。構造は特に限定されず、ハードディスク等を適宜用いる。記憶部１０５Ｃは、加速度検出手段制御部１０５に内蔵されている必要はない。例えば他の装置から検出プログラム１０６Ａを受信する構造でもよい。

【0036】

演算部１０５Ｂは、加速度検出手段１０３を制御するための演算を行う計算機である。検出プログラム１０６Ａに基づいて演算を行い、演算結果に基づいて、加速度検出手段１０３を制御するための信号の送受信を、通信部１０５Ａに指示する。

【0037】

高炉原料装入制御装置１０７は、高炉本体１００に装入する装入物の種類、量、および装入位置を制御する装置である。具体的には、装入物装入装置１０１のサージホッパー２およびホッパー５の開閉を制御して、装入する原料の種類と量を制御する。装入物装入装置１０１の、シュート駆動部７Ｂの傾斜角および回転角を制御することにより、高炉本体１００に装入する装入物の装入位置を制御する。加速度検出手段制御部１０５からの要求に応じて、高炉本体１００に装入する装入物の種類、量、および装入位置に関する情報である装入物情報１０８Ｂの送信も行う。

【0038】

高炉原料装入制御装置１０７は、通信部１０７Ａ、記憶部１０７Ｃ、演算部１０７Ｂを備える。高炉原料装入制御装置１０７は、汎用のコンピュータを用いてもよいし、専用機でもよい。

【0039】

通信部１０７Ａは装入物装入装置１０１、および加速度検出手段制御部１０５と通信を行う入出力インタフェースである。入出力の方式は有線でも無線でもよい。

【0040】

記憶部１０７Ｃは、演算部１０７Ｂに装入物の制御を実行させるプログラムである装入プログラム１０８Ａ、および装入物情報１０８Ｂを記憶する媒体である。記憶方式は特に限定されず、ハードディスク等を適宜用いる。記憶部１０７Ｃは高炉原料装入制御装置１０７に内蔵されている必要はない。例えば他の装置から装入プログラム１０８Ａを受信する構造でもよい。

【0041】

演算部１０７Ｂは、高炉本体１００に装入物を装入するための演算を行う計算機である。装入プログラム１０８Ａに基づいて演算を行い、演算結果に基づいて、装入物装入装置１０１を制御するための信号の送受信を、通信部１０７Ａに指示する。

【0042】

図１では、加速度検出手段制御部１０５と高炉原料装入制御装置１０７が、別箇に設けられているが、１つの制御部としてもよい。例えば、検出プログラム１０６Ａ、および加速度情報１０６Ｂを記憶部１０７Ｃに記憶させることにより、高炉原料装入制御装置１０７を加速度検出手段制御部１０５として用いてもよい。

【0043】

図１（Ｂ）に示すように、高炉１は、加速度検出手段１０３、加速度検出手段制御部１０５、高炉原料装入制御装置１０７、および装入物装入装置１０１を備える、高炉装入物の装入システム１Ａを備えているとも言える。
装入システム１Ａにおいては、加速度検出手段１０３は複数の加速度センサ２６を備えている。
加速度検出手段制御部１０５は、加速度検出手段１０３に接続されており、高炉１に装入される装入物が、加速度センサ２６に衝突することによって生じる衝撃値から、装入物の落下位置の分布を求める。
高炉原料装入制御装置１０７は、加速度検出手段制御部１０５に接続され、落下位置の分布を基に、ベルレス式装入装置における旋回シュート７、又はベル式装入装置におけるムーバブルアーマのノッチを変更する。
装入物装入装置１０１は、高炉原料装入制御装置１０７に接続され、高炉原料装入制御装置１０７が設定した位置に装入物を装入する。装入物装入装置１０１は、ベルレス式であれば、旋回シュート７を備える。ベル式であれば、ムーバブルアーマを備える。
以上が高炉１の概略構成の説明である。

【0044】

次に、図１～図３を参照して、本実施形態に係る落下位置測定方法の概要を説明する。
まず、装入物装入装置１０１と高炉本体１００の装入物表面１００Ａの間に、加速度検出手段１０３を挿入する（図３のＳ１、挿入工程）。
次に、加速度検出手段１０３に装入物を落下させて、装入物の衝突によって生じる衝撃値を検出する（図３のＳ２、検出工程）。
次に、加速度検出手段１０３が検出した衝撃値から、加速度検出手段制御部１０５が装入物の落下位置を求める（図３のＳ３、位置算出工程）。
以上が本実施形態に係る落下位置測定方法の概要の説明である。

【0045】

次に、本実施形態に係る落下位置測定方法の詳細を説明する。
＜Ｓ１：挿入工程＞
挿入工程では、装入物装入装置１０１、ここでは旋回シュート７の下端と、装入物表面１００Ａの間に、加速度検出手段１０３を挿入する。
ここでは、加速度検出手段１０３として、加速度検出用の専用の加速度センサ２６を長尺体１１に取り付けた構造を例に説明するが、加速度センサ２６は長尺体１１に取り付ける場合に限定されない。例えば温度測定用のゾンデ等に加速度センサ２６を複数設けて挿入してもよい。

【0046】

挿入位置は旋回シュート７の下端と、装入物表面１００Ａの間であれば特に限定しない。例えば、垂直位置は、旋回シュート７の下端から２５０ｍｍ以上、鉛直方向下方にあることが好ましい。旋回シュート７と干渉する恐れがあるためである。装入物表面１００Ａから２５０ｍｍ、鉛直方向上方にあるのが好ましい。炉内堆積物と干渉する恐れがあるからである。

【0047】

水平位置は、炉中心から炉壁の間に設けられ、炉径方向に沿って設けられるのが好ましい。炉径方向の装入物分布を正確に測定するためである。
加速度検出手段１０３は、旋回シュート７から飛び出した原料が、垂直に衝突するような角度に挿入されるのが好ましい（例えば水平に対して２５度）。衝撃の方向と加速度センサ２６の検知方向を一致させた方が良いからである。加速度検出手段１０３は、水平に挿入されてもよい。
以上がＳ１の説明の詳細である。

【0048】

＜Ｓ２：検出工程＞
Ｓ２では、加速度検出手段１０３に装入物を落下させて、装入物の衝突によって生じる衝撃値を検出する。以下、図４も参照して、詳細を説明する。
まず、高炉原料装入制御装置１０７は、装入する装入物の種類と量を選択し、装入物装入装置１０１を用いて高炉本体１００内に装入物を装入する。
装入物は、旋回シュート７から滑り落ちるようにして高炉内に装入される。この際、加速度検出手段１０３の加速度センサ２６に衝突する。

【0049】

加速度検出手段制御部１０５は、加速度センサ２６に装入物が衝突したことによる電位の変動等の加速度信号を取得して、衝突の際の装入物の加速度を求める。この加速度が衝撃値である。

【0050】

この際、加速度信号のサンプリング周期は、鉄源は９５μｓ以下、コークスは１５０μｓ以下とする。これにより、衝撃値の最大値を正確に検出でき、高炉装入物の落下位置をオンラインでより正確に測定できる。装入物の種類は、加速度検出手段制御部１０５が、高炉原料装入制御装置１０７に、装入物情報１０８Ｂの送信を要求することにより、取得できる。

【0051】

サンプリング周期を、鉄源とコークスで、このように規定する理由は以下の通りである。
加速度センサ２６に装入物が衝突した際の加速度信号は、衝突ごとにピークを有する信号となるため、サンプリング周期が短い方が、ピークを十分に検出できる。

【0052】

また、本発明者は、ピークを十分に検出できる時間間隔が、鉄源とコークスとで異なることを見出した。これは、密度等の物性の違いによるものと考えられる。
なお、鉄源の好ましいサンプリング周期は９０μｓ以下である。下限は特に規定しないが、サンプリング周期が短くなるほど、加速度検出手段制御部１０５で処理する情報量が増えて、演算の負荷や通信の負荷が増大するため、２０μｓ以上とするのが好ましい。

【0053】

ここでいう鉄源とは、例えば焼結鉱である。ペレットや含炭塊成鉱のように、焼結鉱以外の鉄源を装入する場合、フェロコークスのように鉄源を含む還元材を装入する場合は、これらの装入物を鉄源として扱い、サンプリング周期は９５μｓ以下とするのが好ましい。
コークスと鉱石を混合装入する場合も、装入物を鉄源として扱い、サンプリング周期は９５μｓ以下とするのが好ましい。

【0054】

鉄源とコークスのサンプリング周期は９５μｓと同じ値にしてもよい。装入物の種類が変わっても、加速度検出手段制御部１０５が加速度検出に係る設定を変更する必要がないため、作業性に優れる。また、加速度検出手段制御部１０５が、高炉原料装入制御装置１０７に装入物の種類を照会する必要がない点でも、有利である。

【0055】

装入されている装入物の種類に応じて、加速度検出手段１０３のサンプリング周期を変更して衝撃値を検出してもよい。装入物の種類に応じて必要十分なサンプリング周期にでき、高炉原料装入制御装置１０７と加速度センサ２６の間の通信の負荷を低減できる。特に、コークスは鉄源よりもサンプリング周期が長くてもよいので、コークスの加速度検出の際の通信部１０５Ａへの負荷を低減できる。

【0056】

より具体的には、加速度検出手段制御部１０５が、装入する装入物の種類および順番の情報を、高炉原料装入制御装置１０７から取得して、取得した情報に基づき、加速度検出手段１０３のサンプリング周期を変更する。これにより、装入物の種類が変わった場合に、速やかにサンプリング周期を変更でき、高炉原料装入制御装置１０７と加速度センサ２６の間の通信の負荷をさらに低減できる。

【0057】

このように、サンプリング周期は、加速度検出手段制御部１０５と高炉原料装入制御装置１０７の間の通信の負荷の程度、および加速度検出手段制御部１０５と高炉原料装入制御装置１０７と、加速度センサ２６の間の通信の負荷の程度を参酌して、適宜設定できる。

【0058】

Ｓ２は、回転する旋回シュート７のシュート７Ａが、加速度検出手段１０３の長尺体１１の上方を通過する時にのみ、加速度検出手段１０３が衝撃値を検出可能な状態に制御することが好ましい。具体的には図４の点線で示す符号７Ａのように、高炉本体１００の上方から見て、シュート７Ａの平面位置が長尺体１１と重なった場合にのみ、加速度検出手段制御部１０５と加速度検出手段１０３の間の通信を行うのが好ましい。図４の実線で示す符号７Ａのように、シュート７Ａが長尺体１１の上方に位置しない場合は、加速度検出手段１０３が情報の入出力をしないのが好ましい。これにより、入出力されるデータ量を削減でき、加速度検出手段制御部１０５と加速度検出手段１０３の間の通信の負荷を低減できる。なお、シュート７Ａが長尺体１１の上方を通過する（シュート７Ａが長尺体１１の上方に位置する）とは、シュート７Ａの平面位置が、長尺体１１の一部または全部と厳密に重なった場合のみをいうのではない。装入物が旋回シュート７のシュート７Ａ下端から飛び出してから、加速度検出手段１０３に衝突するまでには若干のタイムラグがあることから、シュート７Ａの平面位置が長尺体１１と重なってから当該タイムラグを考慮した期間に、加速度検出手段１０３が衝撃値を検出可能な状態に制御するのが良い。
以上がＳ２の説明である。

【0059】

＜Ｓ３：位置算出工程＞
Ｓ３では、加速度検出手段１０３が検出した衝撃値から、加速度検出手段制御部１０５が装入物の、加速度検出手段１０３上の落下位置の分布を求める。具体的な方法は特に限定しないが、例えば特許文献３に開示されるような、衝突した数から頻度分析を行う方法と、標準偏差から頻度分析を行う方法がある。

【0060】

まず、図５を参照して、衝突した数から頻度分析を行う方法を説明する。
まず、各加速度センサ２６の加速度信号をローパスフィルターで処理してノイズを除去する（図５のＳ２１）。
次に、処理後の加速度信号を、設定された所定のしきい値Ｓと比較する（図５のＳ２２）。

【0061】

次に、しきい値Ｓを越える加速度信号が、所定のデータ取得時間間隔の間に何個発生するかカウントして積算し、例えばｎ個という数字を得る（図５のＳ２３）。
各加速度センサ２６について、ｎ値が幾らであるかにより頻度グラフを作成する（図５のＳ２４）。頻度グラフを曲線近似し、ピーク点が何処にあるかを演算する。さらにピーク点からの広がりから原料の流れの幅を演算する（図５のＳ２５）。これにより、加速度検出手段１０３のどの部分に、どの程度の幅で装入物が落下しているかを求める。

【0062】

次に、図６を参照して、標準偏差から頻度分析を行う方法を説明する。
まず、各各加速度センサ２６の加速度信号をローパスフィルターで処理してノイズを除去する（図６のＳ３１）。

【0063】

次に、加速度信号の標準偏差（σ）を算出する（図６のＳ３２）。各加速度センサ２６の標準偏差値から、頻度グラフを作成する（図６のＳ３３）。頻度グラフを曲線近似し、ピーク点が何処にあるかを演算する。また頻度グラフのピーク点からの広がりから、原料の流れの幅を演算する（図６のＳ３４）。これにより、加速度検出手段１０３のどの部分にどの程度の幅で原料が落下しているかを求める。
加速度検出手段１０３のどの部分にどの程度の幅で原料が落下しているかが分かれば、装入物表面１００Ａのどの部分にどの程度の幅で原料が落下するのかを予測できる。
以上がＳ３の説明である。

【0064】

Ｓ２およびＳ３は、加速度検出手段制御部１０５が、加速度検出手段１０３を自動制御することにより、実施されることが好ましい。作業員の作業負荷が軽減され、測定精度も向上させられるためである。ただし、自動制御には限定されず、Ｓ２およびＳ３の一部作業を作業員が実施してもよい。
以上が、本実施形態に係る落下位置測定方法の詳細の説明である。

【0065】

このように、本実施形態によれば、加速度検出手段１０３のサンプリング周期を、鉄源は９５μｓ以下、コークスは１５０μｓ以下として衝撃値を検出する。
そのため、衝撃値の最大値を正確に検出でき、装入物の落下位置をオンラインでより正確に測定できる。

【0066】

＜装入物装入方法＞
次に、本実施形態に係る装入物装入方法について説明する。
本実施形態に係る落下位置測定方法は、測定結果を元に装入物の装入位置を決定する方法に利用できる。以下、図７を参照して、その概要を説明する。

【0067】

まず、高炉原料装入制御装置１０７は、Ｓ１～Ｓ３で求めた装入物の落下位置を加速度検出手段制御部１０５から取得し、落下位置を基に、装入物の装入位置または装入量を変更する（図７のＳ１０１、調整工程）。装入物の装入位置または装入量を変更するには、ベルレス式装入装置における旋回シュート７、又はベル式装入装置におけるムーバブルアーマのノッチを変更して、変更後のノッチで装入を行えばよい。
具体的には、例えば装入物の落下位置が、炉径方向の特定の位置に集中する場合、その位置に装入される装入物量が減るように、高炉原料装入制御装置１０７は、サージホッパー２、コンベア３、ホッパー５、シュート駆動部７Ｂを制御し、装入位置を調整する。

【0068】

次に、高炉原料装入制御装置１０７は、高炉原料装入制御装置１０７のホッパー５を開く等して、変更した位置に装入物を装入する（図７のＳ１０２、装入工程）。

【0069】

このように、本実施形態によれば、衝撃値から求めた装入物の落下位置を基に、装入物の装入位置を変更する。
そのため、現在の装入物分布を正確に把握したうえで、所望の装入物分布に変更するための制御も正確に行うことでき、炉内径方向のＯ／Ｃを適切に制御できる。

【実施例】

【0070】

以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例には限定されない。
加速度検出手段１０３のサンプリング周期と、計測される衝撃値の関係を、種類の異なる装入物間で測定した。具体的な手順は以下の通りである。

【0071】

まず、測定対象として、二種の焼結鉱Ａ、Ｂおよび一種のコークスを用意した。焼結鉱Ａは質量が１７０ｇ、密度が３．３ｇ／ｃｍ³、寸法が、等質量相当球で４６ｍｍであった。焼結鉱Ｂは質量が２７ｇ、密度が３．３ｇ／ｃｍ³、寸法が、等質量相当球で２５ｍｍであった。
コークスは、質量が１２０ｇ、密度が１．０ｇ／ｃｍ³、寸法が、等質量相当球で６１ｍｍであった。

【0072】

次に、市販の圧電型三軸加速度センサを備える加速度検出手段１０３を用意した。センサの検出範囲は±２５００Ｇ、検出感度は０．１±１０％ｍＶ／Ｇであった。

【0073】

次に、加速度検出手段１０３を、測定面が水平になるように配置し、加速度検出手段１０３の２ｍ直上から、焼結鉱Ａ，Ｂまたはコークス１粒を自由落下させて加速度検出手段１０３に衝突させ、衝撃値を検出した。焼結鉱Ａ、Ｂのサンプリング周期は、５００μｓ、２００μｓ、１００μｓ、９０μｓ、５０μｓ、２０μｓとした。コークスのサンプリング周期は、１０００μｓ、５００μｓ、２００μｓ、１５０μｓ、１００μｓ、５０μｓとした。サンプリング周期毎に２０回データを取得し、平均値を衝撃値とした。
焼結鉱Ａの試験結果を表１に、焼結鉱Ｂの試験結果を表２に、コークスの試験結果を表３にそれぞれ示す。
表１をグラフにしたものを図８に、表２をグラフにしたものを図９に、表３をグラフにしたものを図１０にそれぞれ示す。

【0074】

【表1】

【0075】

【表2】

【0076】

【表3】

【0077】

表１、表２、図８および図９から明らかなように、焼結鉱では、その粒径にかかわらず、サンプリング周期が９５μｓ以下で衝撃値が同程度の値となっていた。そのため、サンプリング周期として９５μｓ以下であることが必要であると分かった。９０μｓであれば、十分であることも分かった。９５μｓ超では衝撃値の測定値が小さくなっており、衝撃を十分に捉えきれていないことが分かった。

【0078】

表３および図１０から明らかなように、コークスでは、サンプリング周期が１５０μｓ以下で加速度が同程度の値となっていた。そのため、サンプリング周期として１５０μｓ以下であることが必要であると分かった。１５０μｓ超では加速度の測定値が小さくなっており、衝撃を十分に捉えきれていないことが分かった。

【0079】

以上の結果から、サンプリング周期を、鉄源は９５μｓ以下、コークスは１５０μｓ以下で衝撃値を検出すれば、高炉装入物の落下位置をオンラインでより正確に測定できることがわかった。

【符号の説明】

【0080】

１…高炉、２…サージホッパー、３…コンベア、５…ホッパー、７…旋回シュート、７Ｂ…シュート駆動部、１１…長尺体、１１Ａ…操作棒、１６…コンプレッサ、２４…開口部、２６…加速度センサ、３１…粘弾性体、３２…弾性体、１００…高炉本体、１００Ａ：装入物表面、１０１…装入物装入装置、１０３…加速度検出手段、１０５…加速度検出手段制御部、１０７…高炉原料装入制御装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】