高炉への装入物の装入及び堆積方法、並びに高炉の操業方法
【課題】鉄鋼石やコークスの堆積プロフィール測定をシュータの一旋回毎に行うことで、実際の堆積プロフィールを理論堆積プロフィールにより近づけて最適な高炉の操業を行う。
【解決手段】高炉の内部に鉄鋼石やコークス等の装入物を装入し、堆積させる方法であって、シュータの旋回中、もしくは一回の旋回毎に、検出媒体で堆積物の表面を走査して堆積プロフィールを測定しながら装入物を装入する。また、測定した堆積プロフィールを、予め求めた理論堆積プロフィールと比較し、理論堆積プロフィールからの誤差を修正するようにシュータを制御して新たな装入物を装入する。そして、このような装入方法を用いて高炉を操業する。
【解決手段】高炉の内部に鉄鋼石やコークス等の装入物を装入し、堆積させる方法であって、シュータの旋回中、もしくは一回の旋回毎に、検出媒体で堆積物の表面を走査して堆積プロフィールを測定しながら装入物を装入する。また、測定した堆積プロフィールを、予め求めた理論堆積プロフィールと比較し、理論堆積プロフィールからの誤差を修正するようにシュータを制御して新たな装入物を装入する。そして、このような装入方法を用いて高炉を操業する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉に装入される鉄鉱石やコークス等の装入物の堆積プロフィールを制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鉱石を溶解する高炉では、通常、炉頂から大ベル（ベル式装入装置）やシュータ（ベルレス式装入装置）により鉄鉱石とコークスとを交互に装入して層状に堆積させ、炉頂部でのこれら装入物の堆積プロフィールが蟻地獄の如き逆錘状になるように堆積して操作を行う。
【０００３】
ところで、高炉を安定して操業するための重要な要因の１つに、炉内のガス流の分布がある。このガス流の分布は、鉄鉱石やコークスの堆積状況と密接な関係があり、通常は、実験によりガス流の分布が最適となる堆積状態、即ち堆積物の傾斜面の角度や、鉄鉱石の堆積層とコークスの堆積層との層厚比等が最適となるような理論堆積プロフィールを求め、実際の堆積状態が理論堆積プロフィールと合致するように大ベルやシュータの動作を制御している。
【０００４】
理論堆積プロフィールと合致するように堆積されているかを確認にするために、検出媒体としてマイクロ波を用い、マイクロ波を鉄鋼石またはコークスの堆積表面に向けて送信し、鉄鉱石またはコークスの表面で反射された反射マイクロ波を受信して堆積プロフィールを求めることが行われている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、図８に示すように、高炉６の内部に挿入されるランス１の先端開口近傍にアンテナ２を通じて、マイクロ波送受信手段３からのマイクロ波を炉内の装入物７（鉄鉱石７ａまたはコークス７ｂ）に向けて送信し、装入物７の表面で反射されたマイクロ波をアンテナ２で受信してマイクロ波送受信手段３で検波し、送信と受信との時間差から装入物７の表面までの距離を求めている。その際、ランス１を炉壁５と炉心（破線４で示す）とを結ぶ線に沿って往復させることにより、装入物７の堆積プロフィールを求めている。そして、このような測定を、鉄鉱石７ａ及びコークス７ｂの各々が理論堆積プロフィールに合わせて所定の厚さとなるように堆積した都度行い、鉄鉱石７ａ及びコークス７ｂの各堆積層の厚さが装入毎に変動しないように、ムーバブルアーマ９の移動速度や移動範囲を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−３４１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
実際の堆積プロフィールを理論堆積プロフィールにより近づけるためは、測定頻度を増すことが必要であるが、特許文献１に記載の方法では、鉄鉱石７ａやコークス７ｂの装入の際にランス１が障害物になるため、鉄鉱石７ａまたはコークル７ｂを装入している間はランス１を炉外に引き抜く必要があり、一回の装入が完了するまではそれぞれの堆積プロフィールを測定することができない。また、ランス１の往復にも時間がかかるため、迅速な測定ができない。そのため、理論堆積プロフィールとの乖離が大きくなるのが現実である。
【０００８】
また、鉄鉱石７ａやコークス７ｂを交互に装入する手段として、上記のベル式の他に炉頂にシュータを用い、シュータの旋回により鉄鉱石７ａやコークス７ｂを炉内に装入し、堆積させる方式も知られている（図１参照）。このシュータを用いる方式でもマイクロ波測定装置を炉頂近傍に装着し、マイクロ波で鉄鋼石７ａやコークス７ｂの堆積表面を走査して堆積プロフィールを測定することができるが、従来のマイクロ波測定装置では堆積表面の走査に時間がかかり、測定頻度において改善の余地がある。
【０００９】
そこで本発明は、鉄鋼石やコークスの堆積プロフィール測定をシュータの一旋回毎に行うことで、実際の堆積プロフィールを理論堆積プロフィールにより近づけたり、鉄鉱石とコークスとの層厚比を計算して理論堆積プロフィールを最適化して最適な高炉操業を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために本発明は、下記の高炉への装入物の装入及び堆積方法、並びに高炉の操業方法を提供する。
（１）高炉の内部に鉄鋼石やコークス等の装入物を装入し、堆積させる方法であって、
シュータの旋回中、もしくは一回の旋回毎に、検出媒体で堆積物の表面を走査して堆積プロフィールを測定しながら装入物を装入することを特徴とする高炉への装入物の装入及び堆積方法。
（２）堆積プロフィールを測定し、予め求めた理論堆積プロフィールと比較し、理論堆積プロフィールからの誤差を修正するようにシュータを制御して新たな装入物を装入することを特徴とする上記（１）記載の高炉への装入物の装入及び堆積方法。
（３）装入物の表面全面にわたり検出媒体を走査させて堆積プロフィールを測定することを特徴とする上記（１）または（２）記載の高炉への装入物の装入及び堆積方法。
（４）検出媒体がマイクロ波であることを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の高炉への装入物の装入及び堆積方法。
（５）上記（１）〜（４）の何れか１項に記載の方法により高炉内に装入物を装入し、堆積させて高炉を操業することを特徴とする高炉の操業方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、鉄鋼石やコークスの堆積プロフィールの測定をシュータによる装入と同時に、もしくは装入の都度行うことができ、例えば理論堆積プロフィールに合致するように装入し堆積させる場合には、理論堆積プロフィールとの誤差を極力無くして鉄鉱石やコークスを堆積して最適な高炉操業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の堆積プロフィールの測定方法を示す断面図である。
【図２】本発明の堆積プロフィールの測定方法を実現するための測定装置を示す図である。
【図３】図１に示す測定部を上面からみた断面図である。
【図４】測定部の第２例を示す側断面図である。
【図５】図４に示す測定部の反射板周辺を示す一部切欠斜視図である。
【図６】図４に示す測定部の反射板の傾斜角度を変更する機構を示す図である。
【図７】図１の部分拡大図であり、本発明に従い堆積プロフィールを測定する手順を説明するための図である。
【図８】従来の堆積プロフィールの測定方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る堆積プロフィールの測定方法を説明するための図であり、図８に従い高炉の断面に沿って示している。
【００１５】
高炉６の炉頂には、鉄鉱石７ａやコークス７ｂを装入するためのシュータ１０が配設されており、シュータ１０は矢印Ｒで示すように水平方向への旋回、及び矢印Ｖで示すように振り子運動を組み合わせた動きにより投下口１１から鉄鉱石７ａやコークス７ｂを炉内の所定位置に装入する。また、鉄鉱石７ａやコークス７ｂの堆積プロフィールを測定するためのマイクロ波測定装置の測定部Ａが炉外、例えばシュータ１０の側部の炉外に装着される。
【００１６】
測定部Ａは、図２にその周辺を示す拡大図、図３にその上面断面図に示すように、円板状の反射板１００と、マイクロ波送受信手段１１０に連結するアンテナ１２０とを対向配置して第１の容器１３０に収容して構成されており、炉壁５の頂部近傍の適所に設けられた開口に装着される。また、反射板１００の下にはセラミックスフィルタ３１を介してバルブ３０が設けられており、プロフィール計測時にはバルブ３０を開き、保守点検時にはバルブ３０を閉めるようになっている。更に、バルブ３０と開口２との間にフィルタ３２を設け、炉内からの高温ガスの流入や粉塵の侵入を防止している。また、窒素ガス取入れ口３３から窒素ガスを供給して、プロフィール測定時に測定部Ａの内部を炉内より高圧にして粉塵の侵入を防止する。
【００１７】
アンテナ１２０は、取り付けのための奥行きが短かいことから、パラボラアンテナが好ましい。
【００１８】
第１の容器１３０は略円筒状で、その上面は上蓋１３１で閉塞されており、下面１３２は開口しており、図示は省略されるセラミックフィルタ３１やフィルタ３２を介在させて、炉壁５の開口と重なるように装着される。また、窒素ガス取り入れ口１３５を設け、窒素ガスが供給される。
【００１９】
また、第１の容器１３０の周壁にはアンテナ１２０が取り付けられており、アンテナ１２０の背面を覆うように第２の容器１４０が装着されている。この第２の容器１４０には、マイクロ波送受信手段１１０が収容され、マイクロ波送受信手段１１０とアンテナ１２０とは導波管１５０により連結されている。導波管１５０は、誘電材料からなる栓部材１５１により閉塞されており、アンテナ１２０のマイクロ波の送受信を行うための開口（図示せず）を通じてガスや粉塵が流入しないようにしてある。また、マイクロ波送受信手段１１０は、コネクタ１５５を介して外部の制御部（図示せず）に繋がっており、電力の供給やマイクロ波の送受信の制御、検波信号の処理等が制御部を通じて行われる。
【００２０】
更に、第１の容器１３０の周壁には、アンテナ１２０と直交する位置に、反射板１００の角度を制御するための角度可変機構１６０が装着されている。反射板１００は第１の容器１３０の中央部に配置されており、その直径両端が半円環の支持アーム１０１の両端に設けられた軸受１０２ａ，１０２ｂにより支持されている。支持アーム１０１は、角度可変機構１６０の内軸１６１に直結している。内軸１６１は、第１のモータ１７０により回転駆動され、それに伴って反射板１００は矢印Ｘ方向に回動する。
【００２１】
また、反射板１００のアンテナ対向面とは反対側の裏面１００ａの中心部には、棒状片１０３の先端１０３ａが固着されている。この棒状片１０３は、第１の球面滑り軸受１０４を介して連結棒１０５に接続しており、連結棒１０５の他端は第２の球面滑り軸受１０６を介して、内軸１６１と同軸に配設された外軸１６２の先端部に接続している。
【００２２】
外軸１６２には、第２の球面滑り軸受１０６とは他端の外周面に雄ネジ１６２ａが形成されており、内軸１６１上に取り付けられた第２のモータ１７２により回転駆動される雌ネジ部材１７３の内周面に形成された雌ネジ１７３ａと螺合している。そして、第２のモータ１７２を駆動すると、雌ネジ部材１７３が回転して外軸１６２が反射板１００に接近または離間するように図中の左右方向に移動し、それに伴って連結棒１０５が図中の左右方向に移動する。連結棒１０５の動きは軸受１０２ａ，１０２ｂを支点として第１の球面滑り軸受１０４を円運動させる。反射板１００は軸受１０２ａ，１０２ｂにより図中左右方向への移動が規制されているため、第１の球面滑り軸受１０４の動きに連動して棒状片１０３の先端１０３ａが円運動することにより、反射板１００は図中の上下方向、即ち矢印Ｙ方向に回動する。
【００２３】
尚、図示は省略するが、第２のモータ１７２を内軸１６１上に取り付けず、第１のモータ１７０と第２のモータ１７２の回転差で雌ネジ部材１７３を回転させることもできる。
【００２４】
このように構成される角度可変機構１６０において、内軸１６１と外軸１６２とを協働すると、内軸１６１の回転により反射板１００を矢印Ｘ方向に所定角度で傾斜させ、それと同時に外軸１６２を回転して棒状片１０３の先端１０３ａを円運動させて矢印Ｙ方向への回動を付加することができ、反射板１００を任意の方向に傾斜させることができる。
【００２５】
また、角度可変機構１６０は、第１のモータ１７０、第２のモータ１７２、内軸１６１及び外軸１６２の一部、更に雌ネジ部材１７３は第３の容器１８０に収容され、第１の容器１３０に取り付けられている。更に、第１のモータ１７０はコネクタ１７４を通じて、第２のモータ１７２はコネクタ１７５を通じて外部の制御部に接続されており、電力供給や回転の制御が制御部を通じて行われる。
【００２６】
装入物７の堆積プロフィールを測定するには、マイクロ波送受信手段１１０で発振されたマイクロ波Ｍをアンテナ１２０から発射し、反射波１００で反射して開口２を通じて装入物７に向けて送信する。そして、装入物７の表面で反射されたマイクロ波Ｍを反射板１００で反射してアンテナ１２０へと導き、マイクロ波送受信手段１１０で受信し、受信信号を外部の制御部に送り、ビート波の周波数によりアンテナ１２０から装入物７の表面までの距離を求める。
【００２７】
尚、高炉内では人体に有害な一酸化炭素ガスが発生しており、測定部Ａの気密性は安全上の重要課題であるが、フィルタ３２やセラミックスフィルタ３１により２重の気密構造とするとともに、第１の容器に反射板１００及びアンテナ１２０を収容し、第２の容器にマイクロ波送受信手段１１０を収容するとともにアンテナ１２０との連結に用いる導波管１５０を栓部材１５５で閉塞し、更に角度可変機構１６０を第３の容器１８０に収容しているため、測定部Ａを通じて一酸化炭素ガスが外部に漏洩することがない。
【００２８】
更に、バルブ３０を閉じることにより、高炉を気密にした状態で、測定部Ａを高炉から分離でき、測定部Ａの保守作業を安全に行うことができる。
【００２９】
反射板１００の角度可変機構として、図４〜図６に示す構成にすることもできる。尚、図４〜図６において、図１〜図３に示した部材と同一の部材には同一の符号を付してある。
【００３０】
図４は全体構成を側断面図であるが、図示されるように、ガイドパイプ２００の一端にアンテナ１２０が取り付けられており、アンテナ１２０にはマイクロ波送受信手段１１０が接続しており、制御部にてマイクロ波の送受信が制御される。尚、アンテナ１２０とマイクロ波送受信手段１１０とを接続する導波管１５０は、栓部材１５１で閉塞されており、マイクロ波送受信手段１１０は第２の容器１４０に収容され、密封されている。
【００３１】
また、ガイドパイプ２００の中央部には、炉の開口に対面する面が切欠して開口部２１０が形成されており、この開口部２１０の内部に円板状の反射板１００が収容される。また、ガイドパイプ２００の開口２１０は、第１の容器１３０で包囲されており、第１の容器１３０が、炉の開口に対面する側が開口しており、図示は省略されるバルブ３０、セラミックフィルタ３１、フィルタ３２を介在させて、炉の開口２に接続される（図１参照）。また、第１の容器１３０の開口は、炉内からの粉塵がガイドパイプ２００の内部に流入しないように、フィルタ２２０で閉塞されていている。
【００３２】
反射板１００は、図５に示すように、その直径両端から突出する支軸１９０が設けられており、支軸１９０がガイドパイプ２００に固定されている。それにより、反射板１００は、支軸１９０を中心にして矢印Ｐに示すように回動する。
【００３３】
また、反射１００の裏面１００ａの中心Ｃには所定の角度θ（例えば４５°）で棒状片２３０が固定されている。この棒状片２３０には第１の球面滑りヒンジ２４０を介して第１の連結棒２３２が接続され、更に第１の連結棒２３２には第２の球面滑りヒンジ２４１を介して第２の連結棒２３３が接続されている。
【００３４】
ガイドパイプ２００の他端は端面２０１で閉塞しており、端面２０１には第２の連結棒２３３を挿通可能な開口が開けられ、この開口から第２の連結棒２３３が外部に延出している。そして、端面２０１の外側には、第２の連結棒２３３をガイドパイプの軸線に沿って矢印Ｈ方向に移動させるための連結棒駆動手段２３５が取り付けられている。この連結棒駆動手段２３５は、例えばモータ２３６とラックギア２３７とで構成することができる。
【００３５】
図６（Ａ）に示すように、第２の連結棒２３３を矢印Ｈａ方向に移動させると、第１の連結棒２３２も同方向に移動して第１の球面滑りヒンジ２４０を介して棒状片２３０が支軸１９０を中心にして矢印Ｌ方向に傾倒する。それに伴い、図６（Ｂ）に示すように反射板１００が矢印Ｐａで示す方向に回動する。このとき、第１の球面滑りヒンジ２４０は、図５（Ａ）に示す当初の位置よりも図中左下方向に若干降下し、図６（Ｂ）に示すように第１の連結棒２３２も第１の球面滑りヒンジ２４０の端部が若干降下する。そこで、第２の球面滑りヒンジ２４１によりこの第１の連結棒２３２の降下を吸収する。
【００３６】
また、図示は省略するが、この状態から第２の連結棒２３３を矢印Ｈａとは反対側に移動させると、反射板１００が矢印Ｐａとは反対側に回動する。
【００３７】
上記の第２の連結棒２３３の移動に伴う反射板１００の矢印Ｐ方向への回動により、アンテナ１２０から送信され反射板１００で反射されたマイクロ波Ｍは、図中の左右方向に送られる。
【００３８】
また、ガイドパイプ２００は、アンテナ１２０及びマイクロ波送受信手段１１０を収容する第２の容器１４０ごと、その軸線を中心に矢印Ｑ方向に回転可能に構成されており、それに伴い反射板１００も同じように回動し、マイクロ波Ｍは紙面と垂直な方向に送られる。ガイドパイプ２００の回転は、端面２０１の外側に設けたモータ２０５で行うことができ、モータ２０５の回転軸はガイドパイプ２００の軸線の延長線上に設けられている。また、モータ２０５は、連結棒駆動手段２３５とともに容器２０８に収容される。
【００３９】
このように、第２の連結棒２３３の移動と、ガイドパイプ２００の回転により、マイクロ波Ｍを二次元方向に走査できる。
【００４０】
また、第１の容器１３０の両側には支持部材２６０，２６１が配設される。支持部材２６０，２６１は、ガイドパイプ２００の外周に軸受を嵌合してガイドパイプ２００を回動自在に支持し、更にシール部材で容器内部の機密性を維持する。尚、シール部材は耐熱性を有することが望ましい。第１の容器１３０の内部は、測定時に炉の開口を通じて炉内と同じガス圧になり、かなりの高圧となる。そこで、支持部材２６０，２６１で圧力を分担して受けることで、第１の容器１３０を保護するができ、ガイドパイプ２００の抜け防止装置を別途設ける必要もなくなる。
【００４１】
更に、第１の容器１３０には、窒素ガス取り入れ口１３５から窒素ガスを流入させることができ、内部を観察できるように窓１３７を設けることができる。
【００４２】
また、ガイドパイプ２００にも窒素ガス取り入れ口１３６ａ，１３６ｂを設け、ガイドパイプ２００の内部に窒素ガスを流入させてもよい。
【００４３】
上記において、ガイドパイプ２００を第１の容器１３０のアンテナ側壁面１３０ａで分割するとともに、アンテナ側の部分を第１の容器１３０に溶接等により接合し、第１の容器１３０からガイドパイプ２００の端面２０１までの部分を回転可能にすることもでき、その場合、アンテナ側の部分を保持する支持部材２６１を省略することができる。
【００４４】
また、図示は省略するが、アンテナ１２０に、マイクロ波の送受信に影響を与えない程度の小孔を開け、窒素ガス取り入れ口１３６ａをアンテナ１２０の背面（マイクロ波送受信手段側の面）の近傍に設けることにより、窒素ガスがアンテナ１２０の小孔を通じてガイドパイプ２００の内部を第１の容器１３０へと流入するとともに、アンテナ１２０の裏面の粉塵を除去することができる。
【００４５】
更に、反射板１００にも同様の小孔を開けることで、窒素ガス取り入れ口１３６ａからの窒素ガスが反射板１００の裏面側へも流通するとともに、窒素ガス取り入れ口１３６ｂからの窒素ガスがアンテナ側へも流通するようになり、ガイドパイプ２００の全域にわたり窒素ガスがより流通しやすくなる。
【００４６】
上記の測定部Ａによれば、角度可変機構により反射板１００の角度を連続的に変化させることにより、マイクロ波Ｍを装入物７の全面にわたり２次元に走査させることができる。そして、走査の位置情報と、装入物７の表面までの距離とを２次元的にマップ化することにより、装入物７の全面の堆積プロフィールが一度の走査で正確に得られる。
【００４７】
本発明では、堆積プロフィールの測定を、シュータ１０の旋回中、もしくは旋回毎に行うことができる。
【００４８】
図７は図１の部分拡大図であるが、鉄鉱石７ａの堆積を例示して説明する。予め堆積している鉄鉱石７ａの堆積プロフィールをＰ０とすると、シュータ１０をＶ方向への回転角度θ１にて旋回させると、新たな鉄鋼石７ａが堆積プロフィールＰ０の上に、シュータ１０の回転角度θ１に応じた位置を起点として堆積され、このときの堆積プロフィールを測定部Ａで測定してその堆積プロフィールＰ１を得る。次いで、シュータ１０をＶ方向への回転角度θ２にて新たに旋回させると、新たな鉄鉱石７ａが堆積プロフィールＰ１の上に、シュータ１０の回転角度θ２に応じた位置を起点として堆積され、そのときの堆積プロフィールを測定部Ａで測定してその堆積プロフィールＰ２を得る。このようなシュータ１０の旋回及び測定部Ａによる測定を繰り返すことにより、最終的に鉄鉱石７ａの堆積プロフィールＰｎが得られる。このとき、シュータ１０の旋回毎に理論堆積プロフィールと比較しながら、実際のシュータ１０の旋回様式（Ｖ方向への回転角度）を制御することができる。
【００４９】
上記において、シュータ１０は筒状体であることから、測定部Ａからのマイクロ波Ｍがシュータ１０に当たる確率は低く、測定に支障は実質的に無い。マイクロ波Ｍに当たったとしても、瞬間的であり、しかも、シュータ１０は鉄鋼石７ａやコークス７ｂよりも炉頂側に位置するため、検出される反射マイクロ波は特定の位置に現れて堆積プロフィールと区別することができる。また、シュータ１０を旋回させたときの検出パターンを測定しておき、堆積プロフィールから除去するように処理してもよい。
【００５０】
あるいは、測定部Ａをシュータ１０の旋回位置よりも下方（炉底側）に配置することにより、シュータ１０で邪魔されることなくマイクロ波Ｍの送受信を行うこともできる。
【００５１】
また、シュータ１０が障害になることを防ぐために、シュータ１０の１旋回毎に堆積プロフィールを測定してもよい。
【００５２】
上記において測定時間を短くするには、測定部Ａにおいてマイクロ波Ｍの走査時間を短縮するにはモータ１７０、１７２、２０５、２３５の回転数を高めればよく、シュータ１０が１旋回する間に測定を完了することができる。一般的な高炉ではシュータ１０の旋回速度は８ｒｐｍ程度であり、１旋回に要する時間は７．５秒程度であるが、測定部Ａではこのような短時間での測定に十分対応できる。そのため、シュータ１０の１旋回毎に鉄鉱石７ａまたはコークス７ｂの堆積プロフィールを測定することができ、予め求めた理論堆積プロフィールとの誤差がある場合でも、新たな装入の際に迅速、かつ正確に修正することができる。
【００５３】
従来は、鉄鉱石７ａまたはコークス７ｂをある程度厚く堆積させてから堆積プロフィールを測定していたため、理論堆積プロフィールに合致するように新たな装入の際に修正することは困難であったが、本発明によればシュータ１０の旋回中、もしくは回の旋回に伴う少ない堆積量毎に堆積プロフィールを測定できるため、理論堆積プロフィールに合致させることが容易になる。
【００５４】
また、信号処理はＦＭＣＷ方式が一般的であるが、このＦＭＣＷ方式ではスイープ期間と信号処理期間とで構成されており、スイープ期間はマイクロ波送受信信手段１１０の発振器の周波数をスイープし、そのスイープ期間にビート信号をサンプリングしてサンプリングデータを求め、信号処理期間でサンプリングデータをＦＥＴ処理してビート信号の周波数スペクトルが最大となる周波数を求め、その周波数を距離換算して測定距離値を得ている。そのため、スイープ期間と信号処理期間とをシーケンシャル処理すると処理時間がかかるため、スイープ期間の制御に割り込み処理を施してサンプリングデータを取り込むバッファにトグルバッファを採用して時間短縮を行うことが好ましい。これにより、サンプリングデータをトグルバッファの一方に取り込んでスイープ期間の処理と、一つ前のスイープ期間でのサンプリングデータの取り込みが完了しているもう一方のサンプリングデータを使用してバックグランドの信号処理を行うことができ、結果としてスイープ期間の処理と、信号処理期間の処理とを見かけ上同時に行なわれ処理時間を短縮することができる。そのため、上記の測定部Ａによるマイクロ波Ｍの走査と相俟って、堆積プロフィールの測定をより迅速に行う
【００５５】
尚、理論堆積プロフィールは、従来と同様に炉内のガス流の分布が最適となる堆積状態を実験的に求めることができる。
【００５６】
また、上記においては、検出媒体にマイクロ波を用いたが、電子ビーム等であってもよい。
【００５７】
上記は理論堆積プロフィールと合致するようにシュータ１０を制御して鉄鉱石７ａやコークス７ｂを装入し、堆積させることを目的としたものである。しかしながら、理論堆積プロフィールの通りに堆積させても、鉄鉱石７ａやコークス７ｂが堆積した傾斜面から滑落することがある。これは、理論堆積プロフィールを作製する際に想定した鉄鋼石７ａやコークス７ｂの粒径や水分量等の性状が、実際に装入される鉄鉱石７ａやコークス７ｂの性状と異なることが主な理由と考えられる。
【００５８】
本発明によれば、実際の堆積プロフィールをシュータ１０の旋回と同時に、もしくは旋回毎に測定できるため、実際に堆積した鉄鋼石７ａやコークス７ｂが滑落した場合に、その堆積状態を即座に検知して理論堆積プロフィールにフィードバックすることができる。このように、本発明によれば、理論堆積プロフィールを検証することも可能である。
【符号の説明】
【００５９】
Ａ 測定部
１０ シュータ
１００ 反射板
１０１ 支持アーム
１０４ 第１の球面滑り軸受
１０５ 連結棒
１０６ 第２の球面滑り軸受
１１０ マイクロ波送受信手段
１２０ アンテナ
１３０ 第１の容器
１４０ 第２の容器
１５０ 導波管
１５１ 栓部材
１６０ 角度可変機構
１６１ 内軸
１６２ 外軸
１７０ 第１のモータ
１７２ 第２のモータ
１８０ 第３の容器
１９０ 支軸
２００ ガイドパイプ
２１０ 開口部
２２０ フィルタ
２３０ 棒状片
２３２ 第１の連結棒
２３３ 第２の連結棒
２４０ 第１の球面滑りヒンジ
２４１ 第２の球面滑りヒンジ
２６０，２６１ 支持部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉に装入される鉄鉱石やコークス等の装入物の堆積プロフィールを制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鉱石を溶解する高炉では、通常、炉頂から大ベル（ベル式装入装置）やシュータ（ベルレス式装入装置）により鉄鉱石とコークスとを交互に装入して層状に堆積させ、炉頂部でのこれら装入物の堆積プロフィールが蟻地獄の如き逆錘状になるように堆積して操作を行う。
【０００３】
ところで、高炉を安定して操業するための重要な要因の１つに、炉内のガス流の分布がある。このガス流の分布は、鉄鉱石やコークスの堆積状況と密接な関係があり、通常は、実験によりガス流の分布が最適となる堆積状態、即ち堆積物の傾斜面の角度や、鉄鉱石の堆積層とコークスの堆積層との層厚比等が最適となるような理論堆積プロフィールを求め、実際の堆積状態が理論堆積プロフィールと合致するように大ベルやシュータの動作を制御している。
【０００４】
理論堆積プロフィールと合致するように堆積されているかを確認にするために、検出媒体としてマイクロ波を用い、マイクロ波を鉄鋼石またはコークスの堆積表面に向けて送信し、鉄鉱石またはコークスの表面で反射された反射マイクロ波を受信して堆積プロフィールを求めることが行われている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、図８に示すように、高炉６の内部に挿入されるランス１の先端開口近傍にアンテナ２を通じて、マイクロ波送受信手段３からのマイクロ波を炉内の装入物７（鉄鉱石７ａまたはコークス７ｂ）に向けて送信し、装入物７の表面で反射されたマイクロ波をアンテナ２で受信してマイクロ波送受信手段３で検波し、送信と受信との時間差から装入物７の表面までの距離を求めている。その際、ランス１を炉壁５と炉心（破線４で示す）とを結ぶ線に沿って往復させることにより、装入物７の堆積プロフィールを求めている。そして、このような測定を、鉄鉱石７ａ及びコークス７ｂの各々が理論堆積プロフィールに合わせて所定の厚さとなるように堆積した都度行い、鉄鉱石７ａ及びコークス７ｂの各堆積層の厚さが装入毎に変動しないように、ムーバブルアーマ９の移動速度や移動範囲を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−３４１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
実際の堆積プロフィールを理論堆積プロフィールにより近づけるためは、測定頻度を増すことが必要であるが、特許文献１に記載の方法では、鉄鉱石７ａやコークス７ｂの装入の際にランス１が障害物になるため、鉄鉱石７ａまたはコークル７ｂを装入している間はランス１を炉外に引き抜く必要があり、一回の装入が完了するまではそれぞれの堆積プロフィールを測定することができない。また、ランス１の往復にも時間がかかるため、迅速な測定ができない。そのため、理論堆積プロフィールとの乖離が大きくなるのが現実である。
【０００８】
また、鉄鉱石７ａやコークス７ｂを交互に装入する手段として、上記のベル式の他に炉頂にシュータを用い、シュータの旋回により鉄鉱石７ａやコークス７ｂを炉内に装入し、堆積させる方式も知られている（図１参照）。このシュータを用いる方式でもマイクロ波測定装置を炉頂近傍に装着し、マイクロ波で鉄鋼石７ａやコークス７ｂの堆積表面を走査して堆積プロフィールを測定することができるが、従来のマイクロ波測定装置では堆積表面の走査に時間がかかり、測定頻度において改善の余地がある。
【０００９】
そこで本発明は、鉄鋼石やコークスの堆積プロフィール測定をシュータの一旋回毎に行うことで、実際の堆積プロフィールを理論堆積プロフィールにより近づけたり、鉄鉱石とコークスとの層厚比を計算して理論堆積プロフィールを最適化して最適な高炉操業を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために本発明は、下記の高炉への装入物の装入及び堆積方法、並びに高炉の操業方法を提供する。
（１）高炉の内部に鉄鋼石やコークス等の装入物を装入し、堆積させる方法であって、
シュータの旋回中、もしくは一回の旋回毎に、検出媒体で堆積物の表面を走査して堆積プロフィールを測定しながら装入物を装入することを特徴とする高炉への装入物の装入及び堆積方法。
（２）堆積プロフィールを測定し、予め求めた理論堆積プロフィールと比較し、理論堆積プロフィールからの誤差を修正するようにシュータを制御して新たな装入物を装入することを特徴とする上記（１）記載の高炉への装入物の装入及び堆積方法。
（３）装入物の表面全面にわたり検出媒体を走査させて堆積プロフィールを測定することを特徴とする上記（１）または（２）記載の高炉への装入物の装入及び堆積方法。
（４）検出媒体がマイクロ波であることを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の高炉への装入物の装入及び堆積方法。
（５）上記（１）〜（４）の何れか１項に記載の方法により高炉内に装入物を装入し、堆積させて高炉を操業することを特徴とする高炉の操業方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、鉄鋼石やコークスの堆積プロフィールの測定をシュータによる装入と同時に、もしくは装入の都度行うことができ、例えば理論堆積プロフィールに合致するように装入し堆積させる場合には、理論堆積プロフィールとの誤差を極力無くして鉄鉱石やコークスを堆積して最適な高炉操業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の堆積プロフィールの測定方法を示す断面図である。
【図２】本発明の堆積プロフィールの測定方法を実現するための測定装置を示す図である。
【図３】図１に示す測定部を上面からみた断面図である。
【図４】測定部の第２例を示す側断面図である。
【図５】図４に示す測定部の反射板周辺を示す一部切欠斜視図である。
【図６】図４に示す測定部の反射板の傾斜角度を変更する機構を示す図である。
【図７】図１の部分拡大図であり、本発明に従い堆積プロフィールを測定する手順を説明するための図である。
【図８】従来の堆積プロフィールの測定方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る堆積プロフィールの測定方法を説明するための図であり、図８に従い高炉の断面に沿って示している。
【００１５】
高炉６の炉頂には、鉄鉱石７ａやコークス７ｂを装入するためのシュータ１０が配設されており、シュータ１０は矢印Ｒで示すように水平方向への旋回、及び矢印Ｖで示すように振り子運動を組み合わせた動きにより投下口１１から鉄鉱石７ａやコークス７ｂを炉内の所定位置に装入する。また、鉄鉱石７ａやコークス７ｂの堆積プロフィールを測定するためのマイクロ波測定装置の測定部Ａが炉外、例えばシュータ１０の側部の炉外に装着される。
【００１６】
測定部Ａは、図２にその周辺を示す拡大図、図３にその上面断面図に示すように、円板状の反射板１００と、マイクロ波送受信手段１１０に連結するアンテナ１２０とを対向配置して第１の容器１３０に収容して構成されており、炉壁５の頂部近傍の適所に設けられた開口に装着される。また、反射板１００の下にはセラミックスフィルタ３１を介してバルブ３０が設けられており、プロフィール計測時にはバルブ３０を開き、保守点検時にはバルブ３０を閉めるようになっている。更に、バルブ３０と開口２との間にフィルタ３２を設け、炉内からの高温ガスの流入や粉塵の侵入を防止している。また、窒素ガス取入れ口３３から窒素ガスを供給して、プロフィール測定時に測定部Ａの内部を炉内より高圧にして粉塵の侵入を防止する。
【００１７】
アンテナ１２０は、取り付けのための奥行きが短かいことから、パラボラアンテナが好ましい。
【００１８】
第１の容器１３０は略円筒状で、その上面は上蓋１３１で閉塞されており、下面１３２は開口しており、図示は省略されるセラミックフィルタ３１やフィルタ３２を介在させて、炉壁５の開口と重なるように装着される。また、窒素ガス取り入れ口１３５を設け、窒素ガスが供給される。
【００１９】
また、第１の容器１３０の周壁にはアンテナ１２０が取り付けられており、アンテナ１２０の背面を覆うように第２の容器１４０が装着されている。この第２の容器１４０には、マイクロ波送受信手段１１０が収容され、マイクロ波送受信手段１１０とアンテナ１２０とは導波管１５０により連結されている。導波管１５０は、誘電材料からなる栓部材１５１により閉塞されており、アンテナ１２０のマイクロ波の送受信を行うための開口（図示せず）を通じてガスや粉塵が流入しないようにしてある。また、マイクロ波送受信手段１１０は、コネクタ１５５を介して外部の制御部（図示せず）に繋がっており、電力の供給やマイクロ波の送受信の制御、検波信号の処理等が制御部を通じて行われる。
【００２０】
更に、第１の容器１３０の周壁には、アンテナ１２０と直交する位置に、反射板１００の角度を制御するための角度可変機構１６０が装着されている。反射板１００は第１の容器１３０の中央部に配置されており、その直径両端が半円環の支持アーム１０１の両端に設けられた軸受１０２ａ，１０２ｂにより支持されている。支持アーム１０１は、角度可変機構１６０の内軸１６１に直結している。内軸１６１は、第１のモータ１７０により回転駆動され、それに伴って反射板１００は矢印Ｘ方向に回動する。
【００２１】
また、反射板１００のアンテナ対向面とは反対側の裏面１００ａの中心部には、棒状片１０３の先端１０３ａが固着されている。この棒状片１０３は、第１の球面滑り軸受１０４を介して連結棒１０５に接続しており、連結棒１０５の他端は第２の球面滑り軸受１０６を介して、内軸１６１と同軸に配設された外軸１６２の先端部に接続している。
【００２２】
外軸１６２には、第２の球面滑り軸受１０６とは他端の外周面に雄ネジ１６２ａが形成されており、内軸１６１上に取り付けられた第２のモータ１７２により回転駆動される雌ネジ部材１７３の内周面に形成された雌ネジ１７３ａと螺合している。そして、第２のモータ１７２を駆動すると、雌ネジ部材１７３が回転して外軸１６２が反射板１００に接近または離間するように図中の左右方向に移動し、それに伴って連結棒１０５が図中の左右方向に移動する。連結棒１０５の動きは軸受１０２ａ，１０２ｂを支点として第１の球面滑り軸受１０４を円運動させる。反射板１００は軸受１０２ａ，１０２ｂにより図中左右方向への移動が規制されているため、第１の球面滑り軸受１０４の動きに連動して棒状片１０３の先端１０３ａが円運動することにより、反射板１００は図中の上下方向、即ち矢印Ｙ方向に回動する。
【００２３】
尚、図示は省略するが、第２のモータ１７２を内軸１６１上に取り付けず、第１のモータ１７０と第２のモータ１７２の回転差で雌ネジ部材１７３を回転させることもできる。
【００２４】
このように構成される角度可変機構１６０において、内軸１６１と外軸１６２とを協働すると、内軸１６１の回転により反射板１００を矢印Ｘ方向に所定角度で傾斜させ、それと同時に外軸１６２を回転して棒状片１０３の先端１０３ａを円運動させて矢印Ｙ方向への回動を付加することができ、反射板１００を任意の方向に傾斜させることができる。
【００２５】
また、角度可変機構１６０は、第１のモータ１７０、第２のモータ１７２、内軸１６１及び外軸１６２の一部、更に雌ネジ部材１７３は第３の容器１８０に収容され、第１の容器１３０に取り付けられている。更に、第１のモータ１７０はコネクタ１７４を通じて、第２のモータ１７２はコネクタ１７５を通じて外部の制御部に接続されており、電力供給や回転の制御が制御部を通じて行われる。
【００２６】
装入物７の堆積プロフィールを測定するには、マイクロ波送受信手段１１０で発振されたマイクロ波Ｍをアンテナ１２０から発射し、反射波１００で反射して開口２を通じて装入物７に向けて送信する。そして、装入物７の表面で反射されたマイクロ波Ｍを反射板１００で反射してアンテナ１２０へと導き、マイクロ波送受信手段１１０で受信し、受信信号を外部の制御部に送り、ビート波の周波数によりアンテナ１２０から装入物７の表面までの距離を求める。
【００２７】
尚、高炉内では人体に有害な一酸化炭素ガスが発生しており、測定部Ａの気密性は安全上の重要課題であるが、フィルタ３２やセラミックスフィルタ３１により２重の気密構造とするとともに、第１の容器に反射板１００及びアンテナ１２０を収容し、第２の容器にマイクロ波送受信手段１１０を収容するとともにアンテナ１２０との連結に用いる導波管１５０を栓部材１５５で閉塞し、更に角度可変機構１６０を第３の容器１８０に収容しているため、測定部Ａを通じて一酸化炭素ガスが外部に漏洩することがない。
【００２８】
更に、バルブ３０を閉じることにより、高炉を気密にした状態で、測定部Ａを高炉から分離でき、測定部Ａの保守作業を安全に行うことができる。
【００２９】
反射板１００の角度可変機構として、図４〜図６に示す構成にすることもできる。尚、図４〜図６において、図１〜図３に示した部材と同一の部材には同一の符号を付してある。
【００３０】
図４は全体構成を側断面図であるが、図示されるように、ガイドパイプ２００の一端にアンテナ１２０が取り付けられており、アンテナ１２０にはマイクロ波送受信手段１１０が接続しており、制御部にてマイクロ波の送受信が制御される。尚、アンテナ１２０とマイクロ波送受信手段１１０とを接続する導波管１５０は、栓部材１５１で閉塞されており、マイクロ波送受信手段１１０は第２の容器１４０に収容され、密封されている。
【００３１】
また、ガイドパイプ２００の中央部には、炉の開口に対面する面が切欠して開口部２１０が形成されており、この開口部２１０の内部に円板状の反射板１００が収容される。また、ガイドパイプ２００の開口２１０は、第１の容器１３０で包囲されており、第１の容器１３０が、炉の開口に対面する側が開口しており、図示は省略されるバルブ３０、セラミックフィルタ３１、フィルタ３２を介在させて、炉の開口２に接続される（図１参照）。また、第１の容器１３０の開口は、炉内からの粉塵がガイドパイプ２００の内部に流入しないように、フィルタ２２０で閉塞されていている。
【００３２】
反射板１００は、図５に示すように、その直径両端から突出する支軸１９０が設けられており、支軸１９０がガイドパイプ２００に固定されている。それにより、反射板１００は、支軸１９０を中心にして矢印Ｐに示すように回動する。
【００３３】
また、反射１００の裏面１００ａの中心Ｃには所定の角度θ（例えば４５°）で棒状片２３０が固定されている。この棒状片２３０には第１の球面滑りヒンジ２４０を介して第１の連結棒２３２が接続され、更に第１の連結棒２３２には第２の球面滑りヒンジ２４１を介して第２の連結棒２３３が接続されている。
【００３４】
ガイドパイプ２００の他端は端面２０１で閉塞しており、端面２０１には第２の連結棒２３３を挿通可能な開口が開けられ、この開口から第２の連結棒２３３が外部に延出している。そして、端面２０１の外側には、第２の連結棒２３３をガイドパイプの軸線に沿って矢印Ｈ方向に移動させるための連結棒駆動手段２３５が取り付けられている。この連結棒駆動手段２３５は、例えばモータ２３６とラックギア２３７とで構成することができる。
【００３５】
図６（Ａ）に示すように、第２の連結棒２３３を矢印Ｈａ方向に移動させると、第１の連結棒２３２も同方向に移動して第１の球面滑りヒンジ２４０を介して棒状片２３０が支軸１９０を中心にして矢印Ｌ方向に傾倒する。それに伴い、図６（Ｂ）に示すように反射板１００が矢印Ｐａで示す方向に回動する。このとき、第１の球面滑りヒンジ２４０は、図５（Ａ）に示す当初の位置よりも図中左下方向に若干降下し、図６（Ｂ）に示すように第１の連結棒２３２も第１の球面滑りヒンジ２４０の端部が若干降下する。そこで、第２の球面滑りヒンジ２４１によりこの第１の連結棒２３２の降下を吸収する。
【００３６】
また、図示は省略するが、この状態から第２の連結棒２３３を矢印Ｈａとは反対側に移動させると、反射板１００が矢印Ｐａとは反対側に回動する。
【００３７】
上記の第２の連結棒２３３の移動に伴う反射板１００の矢印Ｐ方向への回動により、アンテナ１２０から送信され反射板１００で反射されたマイクロ波Ｍは、図中の左右方向に送られる。
【００３８】
また、ガイドパイプ２００は、アンテナ１２０及びマイクロ波送受信手段１１０を収容する第２の容器１４０ごと、その軸線を中心に矢印Ｑ方向に回転可能に構成されており、それに伴い反射板１００も同じように回動し、マイクロ波Ｍは紙面と垂直な方向に送られる。ガイドパイプ２００の回転は、端面２０１の外側に設けたモータ２０５で行うことができ、モータ２０５の回転軸はガイドパイプ２００の軸線の延長線上に設けられている。また、モータ２０５は、連結棒駆動手段２３５とともに容器２０８に収容される。
【００３９】
このように、第２の連結棒２３３の移動と、ガイドパイプ２００の回転により、マイクロ波Ｍを二次元方向に走査できる。
【００４０】
また、第１の容器１３０の両側には支持部材２６０，２６１が配設される。支持部材２６０，２６１は、ガイドパイプ２００の外周に軸受を嵌合してガイドパイプ２００を回動自在に支持し、更にシール部材で容器内部の機密性を維持する。尚、シール部材は耐熱性を有することが望ましい。第１の容器１３０の内部は、測定時に炉の開口を通じて炉内と同じガス圧になり、かなりの高圧となる。そこで、支持部材２６０，２６１で圧力を分担して受けることで、第１の容器１３０を保護するができ、ガイドパイプ２００の抜け防止装置を別途設ける必要もなくなる。
【００４１】
更に、第１の容器１３０には、窒素ガス取り入れ口１３５から窒素ガスを流入させることができ、内部を観察できるように窓１３７を設けることができる。
【００４２】
また、ガイドパイプ２００にも窒素ガス取り入れ口１３６ａ，１３６ｂを設け、ガイドパイプ２００の内部に窒素ガスを流入させてもよい。
【００４３】
上記において、ガイドパイプ２００を第１の容器１３０のアンテナ側壁面１３０ａで分割するとともに、アンテナ側の部分を第１の容器１３０に溶接等により接合し、第１の容器１３０からガイドパイプ２００の端面２０１までの部分を回転可能にすることもでき、その場合、アンテナ側の部分を保持する支持部材２６１を省略することができる。
【００４４】
また、図示は省略するが、アンテナ１２０に、マイクロ波の送受信に影響を与えない程度の小孔を開け、窒素ガス取り入れ口１３６ａをアンテナ１２０の背面（マイクロ波送受信手段側の面）の近傍に設けることにより、窒素ガスがアンテナ１２０の小孔を通じてガイドパイプ２００の内部を第１の容器１３０へと流入するとともに、アンテナ１２０の裏面の粉塵を除去することができる。
【００４５】
更に、反射板１００にも同様の小孔を開けることで、窒素ガス取り入れ口１３６ａからの窒素ガスが反射板１００の裏面側へも流通するとともに、窒素ガス取り入れ口１３６ｂからの窒素ガスがアンテナ側へも流通するようになり、ガイドパイプ２００の全域にわたり窒素ガスがより流通しやすくなる。
【００４６】
上記の測定部Ａによれば、角度可変機構により反射板１００の角度を連続的に変化させることにより、マイクロ波Ｍを装入物７の全面にわたり２次元に走査させることができる。そして、走査の位置情報と、装入物７の表面までの距離とを２次元的にマップ化することにより、装入物７の全面の堆積プロフィールが一度の走査で正確に得られる。
【００４７】
本発明では、堆積プロフィールの測定を、シュータ１０の旋回中、もしくは旋回毎に行うことができる。
【００４８】
図７は図１の部分拡大図であるが、鉄鉱石７ａの堆積を例示して説明する。予め堆積している鉄鉱石７ａの堆積プロフィールをＰ０とすると、シュータ１０をＶ方向への回転角度θ１にて旋回させると、新たな鉄鋼石７ａが堆積プロフィールＰ０の上に、シュータ１０の回転角度θ１に応じた位置を起点として堆積され、このときの堆積プロフィールを測定部Ａで測定してその堆積プロフィールＰ１を得る。次いで、シュータ１０をＶ方向への回転角度θ２にて新たに旋回させると、新たな鉄鉱石７ａが堆積プロフィールＰ１の上に、シュータ１０の回転角度θ２に応じた位置を起点として堆積され、そのときの堆積プロフィールを測定部Ａで測定してその堆積プロフィールＰ２を得る。このようなシュータ１０の旋回及び測定部Ａによる測定を繰り返すことにより、最終的に鉄鉱石７ａの堆積プロフィールＰｎが得られる。このとき、シュータ１０の旋回毎に理論堆積プロフィールと比較しながら、実際のシュータ１０の旋回様式（Ｖ方向への回転角度）を制御することができる。
【００４９】
上記において、シュータ１０は筒状体であることから、測定部Ａからのマイクロ波Ｍがシュータ１０に当たる確率は低く、測定に支障は実質的に無い。マイクロ波Ｍに当たったとしても、瞬間的であり、しかも、シュータ１０は鉄鋼石７ａやコークス７ｂよりも炉頂側に位置するため、検出される反射マイクロ波は特定の位置に現れて堆積プロフィールと区別することができる。また、シュータ１０を旋回させたときの検出パターンを測定しておき、堆積プロフィールから除去するように処理してもよい。
【００５０】
あるいは、測定部Ａをシュータ１０の旋回位置よりも下方（炉底側）に配置することにより、シュータ１０で邪魔されることなくマイクロ波Ｍの送受信を行うこともできる。
【００５１】
また、シュータ１０が障害になることを防ぐために、シュータ１０の１旋回毎に堆積プロフィールを測定してもよい。
【００５２】
上記において測定時間を短くするには、測定部Ａにおいてマイクロ波Ｍの走査時間を短縮するにはモータ１７０、１７２、２０５、２３５の回転数を高めればよく、シュータ１０が１旋回する間に測定を完了することができる。一般的な高炉ではシュータ１０の旋回速度は８ｒｐｍ程度であり、１旋回に要する時間は７．５秒程度であるが、測定部Ａではこのような短時間での測定に十分対応できる。そのため、シュータ１０の１旋回毎に鉄鉱石７ａまたはコークス７ｂの堆積プロフィールを測定することができ、予め求めた理論堆積プロフィールとの誤差がある場合でも、新たな装入の際に迅速、かつ正確に修正することができる。
【００５３】
従来は、鉄鉱石７ａまたはコークス７ｂをある程度厚く堆積させてから堆積プロフィールを測定していたため、理論堆積プロフィールに合致するように新たな装入の際に修正することは困難であったが、本発明によればシュータ１０の旋回中、もしくは回の旋回に伴う少ない堆積量毎に堆積プロフィールを測定できるため、理論堆積プロフィールに合致させることが容易になる。
【００５４】
また、信号処理はＦＭＣＷ方式が一般的であるが、このＦＭＣＷ方式ではスイープ期間と信号処理期間とで構成されており、スイープ期間はマイクロ波送受信信手段１１０の発振器の周波数をスイープし、そのスイープ期間にビート信号をサンプリングしてサンプリングデータを求め、信号処理期間でサンプリングデータをＦＥＴ処理してビート信号の周波数スペクトルが最大となる周波数を求め、その周波数を距離換算して測定距離値を得ている。そのため、スイープ期間と信号処理期間とをシーケンシャル処理すると処理時間がかかるため、スイープ期間の制御に割り込み処理を施してサンプリングデータを取り込むバッファにトグルバッファを採用して時間短縮を行うことが好ましい。これにより、サンプリングデータをトグルバッファの一方に取り込んでスイープ期間の処理と、一つ前のスイープ期間でのサンプリングデータの取り込みが完了しているもう一方のサンプリングデータを使用してバックグランドの信号処理を行うことができ、結果としてスイープ期間の処理と、信号処理期間の処理とを見かけ上同時に行なわれ処理時間を短縮することができる。そのため、上記の測定部Ａによるマイクロ波Ｍの走査と相俟って、堆積プロフィールの測定をより迅速に行う
【００５５】
尚、理論堆積プロフィールは、従来と同様に炉内のガス流の分布が最適となる堆積状態を実験的に求めることができる。
【００５６】
また、上記においては、検出媒体にマイクロ波を用いたが、電子ビーム等であってもよい。
【００５７】
上記は理論堆積プロフィールと合致するようにシュータ１０を制御して鉄鉱石７ａやコークス７ｂを装入し、堆積させることを目的としたものである。しかしながら、理論堆積プロフィールの通りに堆積させても、鉄鉱石７ａやコークス７ｂが堆積した傾斜面から滑落することがある。これは、理論堆積プロフィールを作製する際に想定した鉄鋼石７ａやコークス７ｂの粒径や水分量等の性状が、実際に装入される鉄鉱石７ａやコークス７ｂの性状と異なることが主な理由と考えられる。
【００５８】
本発明によれば、実際の堆積プロフィールをシュータ１０の旋回と同時に、もしくは旋回毎に測定できるため、実際に堆積した鉄鋼石７ａやコークス７ｂが滑落した場合に、その堆積状態を即座に検知して理論堆積プロフィールにフィードバックすることができる。このように、本発明によれば、理論堆積プロフィールを検証することも可能である。
【符号の説明】
【００５９】
Ａ 測定部
１０ シュータ
１００ 反射板
１０１ 支持アーム
１０４ 第１の球面滑り軸受
１０５ 連結棒
１０６ 第２の球面滑り軸受
１１０ マイクロ波送受信手段
１２０ アンテナ
１３０ 第１の容器
１４０ 第２の容器
１５０ 導波管
１５１ 栓部材
１６０ 角度可変機構
１６１ 内軸
１６２ 外軸
１７０ 第１のモータ
１７２ 第２のモータ
１８０ 第３の容器
１９０ 支軸
２００ ガイドパイプ
２１０ 開口部
２２０ フィルタ
２３０ 棒状片
２３２ 第１の連結棒
２３３ 第２の連結棒
２４０ 第１の球面滑りヒンジ
２４１ 第２の球面滑りヒンジ
２６０，２６１ 支持部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉の内部に鉄鋼石やコークス等の装入物を装入し、堆積させる方法であって、
シュータの旋回中、もしくは一回の旋回毎に、検出媒体で堆積物の表面を走査して堆積プロフィールを測定しながら装入物を装入することを特徴とする高炉への装入物の装入及び堆積方法。
【請求項２】
堆積プロフィールを測定し、予め求めた理論堆積プロフィールと比較し、理論堆積プロフィールからの誤差を修正するようにシュータを制御して新たな装入物を装入することを特徴とする請求項１記載の高炉への装入物の装入及び堆積方法。
【請求項３】
装入物の表面全面にわたり検出媒体を走査させて堆積プロフィールを測定することを特徴とする請求項１または２記載の高炉への装入物の装入及び堆積方法。
【請求項４】
検出媒体がマイクロ波であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の高炉への装入物の装入及び堆積方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の方法により高炉内に装入物を装入し、堆積させて高炉を操業することを特徴とする高炉の操業方法。
【請求項１】
高炉の内部に鉄鋼石やコークス等の装入物を装入し、堆積させる方法であって、
シュータの旋回中、もしくは一回の旋回毎に、検出媒体で堆積物の表面を走査して堆積プロフィールを測定しながら装入物を装入することを特徴とする高炉への装入物の装入及び堆積方法。
【請求項２】
堆積プロフィールを測定し、予め求めた理論堆積プロフィールと比較し、理論堆積プロフィールからの誤差を修正するようにシュータを制御して新たな装入物を装入することを特徴とする請求項１記載の高炉への装入物の装入及び堆積方法。
【請求項３】
装入物の表面全面にわたり検出媒体を走査させて堆積プロフィールを測定することを特徴とする請求項１または２記載の高炉への装入物の装入及び堆積方法。
【請求項４】
検出媒体がマイクロ波であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の高炉への装入物の装入及び堆積方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の方法により高炉内に装入物を装入し、堆積させて高炉を操業することを特徴とする高炉の操業方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−６７３４０（Ｐ２０１２−６７３４０Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１１８２５（Ｐ２０１０−２１１８２５）
【出願日】平成２２年９月２２日（２０１０．９．２２）
【出願人】（５９３２０７２７１）株式会社ワイヤーデバイス (15)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２２日（２０１０．９．２２）
【出願人】（５９３２０７２７１）株式会社ワイヤーデバイス (15)
【Ｆターム（参考）】
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