JP5777501B2 - 焼結機のパレットのデータ測定装置およびデータ測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄鋼業における焼結機のパレットのデータ測定装置およびデータ測定方法に関し、詳しくは、原料を積載して焼結機上をエンドレスに周回している各パレットの温度情報をパレット毎に取得して管理するためのデータ測定装置および測定方法に関するものである。

高炉鉄鋼業で用いられるＤＬ式焼結機１は、図１に示すように、長手方向に多数のパレット２が連結されて矢印の長手方向に移動可能な一連のパレット群Ｐ、および、パレット群Ｐの下方に固定して設けられた複数個のウインドボックス３からなる吸気手段を有する。図１に示すように、パレット群Ｐは、エンドレスに焼結機１内を周回する。ウインドボックス３は、吸気管４を介してブロア（図示省略）で吸気する。パレット群Ｐの周回中に、各パレット２に、ホッパ５からコークス粉を含む焼結原料が供給され、積載される。その焼結原料層の表面が点火炉６で着火され、ウインドボックス３を介して吸気される。吸気されることにより、焼結原料層の上側の表面から下方に燃焼帯を進行させ、焼結鉱を連続的に製造する。

このような焼結機１の操業状態を把握し、歩留まりを向上させるためには、焼結機内におけるパレット内部の温度状態を把握することが重要である。

特許文献１には、焼結機における測定データを収集するために、複数の無線親機を設置し、パレットに設置した無線子機からデータを受信するデータ収集方法が記載されている。

また、特許文献２には、焼結機のパレットの側面に個別にＲＦＩＤを設置し、各パレットの識別および焼結機の長手方向の位置検出を行う位置認識装置が記載されている。

特開２０１１−８４７５８号公報 特開２０１０−７９０４号公報

しかしながら、上記特許文献１では、無線親機がパレット個別に対応していないので、パレットの個別管理ができない。また、無線親機を複数台設置しているため、高コストとなるうえ、データ伝送処理も複雑である。また、パレットの位置が焼結機の上側か下側かの判定は、無線状態に左右され、正確に判定できない場合がある、という問題点がある。

また、特許文献２は、位置検出を行うものであるが、焼結機の操業状態と各パレットの情報を把握するために、さらに、温度データに関するデータ収集手段が必要とされていた。

本発明の目的は、高炉鉄鋼業で用いられる焼結機において、エンドレスに周回している各パレット内の温度分布を取得できる焼結機のパレットのデータ測定装置およびデータ測定方法を提供することにある。

上記問題を解決するため、本発明は、焼結原料を積載して移動可能な複数のパレットが移動方向に連結され、その先端と後端とが接続された無端の一連のパレット群と、前記パレット群の下方に配設された複数のウインドボックスと、前記複数のウインドボックスそれぞれの下端部に接続され前記ウインドボックス内のガスを排気するための吸気管とからなる焼結機において、焼結機内を周回する前記パレットそれぞれの焼結機長手方向の位置を検出し、その位置ごとの前記パレット内の測定データを取得する焼結機のパレットのデータ測定装置であって、前記パレットそれぞれのサイドウォールの外側に設置され、識別情報の書き込みおよび読み取りが可能なＲＦＩＤタグと、焼結機の筐体に固定され、前記一連のパレット群に対向し、周回する各パレットに設置された前記ＲＦＩＤタグとの間で電波を所定の時間だけ送受信することが可能な位置に設置されたアンテナと、前記アンテナに接続され、前記各ＲＦＩＤタグの識別情報を含む信号の書き込みおよび読み取りが可能なＲＦＩＤタグのリーダ／ライタと、前記リーダ／ライタから入力されるＲＦＩＤタグの識別情報に基づいて、前記アンテナの位置を通過するパレットを識別し、該パレットの位置を検出して認識するデータ処理部と、を備え、さらに、前記パレット内の焼結鉱の温度分布を導出するための画像を撮像する赤外線カメラと、を備え、前記データ処理部は、前記赤外線カメラが撮像するパレットを、前記リーダ／ライタで前記ＲＦＩＤタグが認識されるパレットに対するパレットの移動方向における位置から特定して、前記赤外線カメラで撮像している画像データから、前記パレット毎の温度データを取得することを特徴とする、焼結機のパレットのデータ測定装置を提供する。

前記赤外線カメラは、排鉱部を通過するパレットの上方もしくは水平方向に設けられていてもよい。

さらに、前記複数のパレットのうち少なくとも１台のパレットの内部に設置された温度計と、前記温度計が取り付けられた温度測定パレットのサイドウォールの外側に設置され、前記温度計の測定データを取りこむ無線子機と、前記焼結機の筐体に固定され、前記無線子機からのデータを受信する１台の無線親機と、を備えてもよい。

また、本発明によれば、上記焼結機のパレットのデータ測定装置を用いたデータ測定方法であって、前記赤外線カメラが撮像する位置は排鉱部であり、前記リーダ／ライタが認識した前記ＲＦＩＤタグを備えたパレットに対して、前記パレットＮ台分前方とし、前記リーダ／ライタが認識した前記ＲＦＩＤタグを備えたパレットよりもＮ台前方のパレットが、前記赤外線カメラにより撮像されていると特定することを特徴とする、焼結機のパレットのデータ測定方法が提供される。

本発明によれば、焼結機上をエンドレスに周回しているパレットの温度データを、赤外線カメラで撮像することにより収集し、焼結機上におけるパレットの位置認識情報と温度データとを照合することにより、パレット毎の幅方向の温度分布を把握することができる。これにより、焼結機の適正な操業管理、設備管理の実施が行える。

本発明にかかる焼結機の側面図である。 本発明にかかる焼結機およびデータ測定装置の構成の概略を示す平面図である。 パレットの斜視図である。 本発明にかかる温度測定装置の構成を示すブロック図である。 無線子機および電池の取り付け例を示すパレットの側面図である。 無線子機のＯＮ、ＯＦＦのタイミングの例を示す図である。 赤外線カメラにより取得した温度データを表示したモニタ画面の例を示す写真である。 赤外線カメラで撮像しているパレットの特定方法を示す図である。 温度計による温度測定開始および終了のタイミングの例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。

図１および図２は、本発明にかかる焼結機の概要を示す。高炉鉄鋼業の焼結機１においては、長手方向に多数、例えば１００〜２００台程度のパレット２が無端状に連結された一連のパレット群Ｐを形成している。パレット群Ｐは、矢印の長手方向に移動可能であり、焼結機１内をエンドレスに周回する。各パレット２は、図３に示すように、底面にグレートバー１１とスタンドを並べ、左記を挟んで両側面に配置されるサイドウォール１２の外側に、車輪１３を備えている。パレット群Ｐは、焼結機１内に固定して設けられた軌条上を、各パレット２に備えられた車輪１３が転がることにより、焼結機１の長手方向に移動する。

パレット群Ｐの下方に固定して設けられた複数個のウインドボックス３は、吸気管４を介してブロア（図示省略）で吸気される。パレット群Ｐの周回中に、各パレット２に、ホッパ５からコークス粉を含む焼結原料が供給され、積載される。その焼結原料層の表面が点火炉６で着火され、同時にウインドボックス３を介して吸気される。それにより、焼結原料層の上側の表面から下方に燃焼帯を進行させ、焼結鉱を連続的に製造する。製造された焼結鉱は、パレット２が図１に示す排鉱部８の位置に到達したときに排出され、空のパレット２が図１に示すホッパ５の位置の給鉱部９に到達すると、再び焼結原料が供給される。

本実施形態では、全てのパレット２の側面部に、市販のＲＦＩＤタグ１４がそれぞれ１個ずつ装着されている。ＲＦＩＤタグ１４は、電池交換の不要なパッシブタイプを用いることが好ましい。そして、装着するパレット２が鋼製のため、オンメタル状態で通信距離の長いＵＨＦ帯のＲＦＩＤタグを用いると良い。各パレット２に装着されたＲＦＩＤタグ１４それぞれには、予め当該パレット番号等の識別情報を保持させておく。なお、ＲＦＩＤとは、Radio Frequency Identificationの略であり、内蔵メモリに記録したＩＤ情報を埋め込んだタグ（ＩＣチップからなるタグ）から、電波などを用いた近距離の無線通信によって所望の情報を送受信するものをいう。このＲＦＩＤタグ１４に対して無線通信可能な外部の送受信装置を用いることで、所望の情報をＲＦＩＤタグ内のメモリに読み書きすることができる。

ＲＦＩＤタグ１４との間で電波を送受信する情報読み書き用アンテナ１５を、図２に示すように、パレット２の側面に装着されたＲＦＩＤタグ１４に正対する向きに、焼結機１の筐体１０側に固定して設置する。パレット２に装着されているＲＦＩＤタグ１４がアンテナ１５のちょうど正面を通過するときのＲＦＩＤタグ１４とアンテナ１５との距離は、例えば約１ｍとする。図２に示すように、アンテナ１５は、信号線１６を介して、ＲＦＩＤタグ１４への情報の書き込みおよび読み取りを実行するリーダ／ライタ１７を経由し、データ処理部１８に接続される。アンテナ１５の正面近くを、ＲＦＩＤタグ１４を設置したパレット２が通過する際に、リーダ／ライタ１７が読み取ったＲＦＩＤタグ１４の信号に基づいて、パレット２の番号をデータ処理部１８が認識する。

さらに、焼結機１の筐体１０に、パレット２の移動速度を測定するために、例えばＰＬＧで構成した速度検出器を設置してもよい。その場合、速度検出器から出力される例えばパルス信号を、データ処理部１８に入力する。これにより、隣り合ったＲＦＩＤタグ１４がリーダ／ライタ１７を通過する時間からパレット２の移動速度が算出される。また、ＲＦＩＤタグ１４の不良などの原因で、パレット番号を含む識別信号を読み飛ばすことがあったとしても、予め登録されたＲＦＩＤタグのパレット番号の並びに基づき、読み飛ばした不良なＲＦＩＤタグのパレット番号を特定し、当該ＲＦＩＤタグの前後のＲＦＩＤタグがリーダ／ライタを通過する時間及びパレットの寸法からパレットの移動速度を算出することができる。

以上の位置認識装置１９は、本出願人が上記の特許文献２で開示しているものであり、本発明は、この位置認識装置１９を備えている。

さらに、本実施形態では、図４に示すような温度測定装置２０を有している。本実施の形態では、パレット群Ｐのうち、いずれか１つのパレット２ａの内部の中央に、温度計が例えばスタンドに設置される。熱電対２１が設置されたパレット２ａ側面のサイドウォール１２に、無線子機２２が設置され、熱電対２１と無線子機２２とが接続される。なお、無線自体には、指向性は必要ない。さらに、焼結機１の長手方向中程に、１台の無線親機２３が筐体１０に固定設置される。これにより、パレット２ａの内部に設置された熱電対２１による焼結層内の温度データが、無線子機２２からアンテナ２４を介して、無線親機２３で受信される。無線親機２３で受信された温度データは、データ処理部１８でデータの管理が行われる。データ処理部１８は、例えばパソコン等のコンピュータを備えている。

無線子機２２を設けたパレット２ａのサイドウォール１２には、図４、図５に示すように、乾電池２６および従来公知の排熱発電による熱電モジュール２７を用いた蓄電池２８が取り付けられ、無線子機２２は、乾電池２６および蓄電池２８から電源が供給される。

さらに、本実施形態では、無線子機２２は、傾きセンサ３４を内蔵している。そして、無線子機２２が設置されたパレット２ａが、焼結機１下部から給鉱部９、すなわち図１の右上部分の、ホッパ５から焼結原料が供給される位置に到達する途中で、予め設定した角度、例えば図６に示すように＋４５°に傾いたことを傾きセンサが感知すると、無線子機２２がＯＮとなる。また、排鉱部８でパレット２が傾き始めて焼結機１下部に向かう途中で、予め設定した角度、例えば−４５°に傾いたことを傾きセンサが感知すると、無線子機２２がＯＦＦになるスリープ機能を有している。

さらにまた、本実施形態では、パレット２の直下に位置するウインドボックス３の側壁に、パレット２の幅方向に対向して、ウインドボックス３内の酸素濃度の変動を検知するために、漏風検知装置４０が設置されている。漏風検知装置４０は、レーザ式酸素濃度計４１のレーザ光を発射する発光器４２とレーザ光を検知する受光器４３を有し、ウインドボックス３の側壁の対向位置に貫通するパージ管４４の一端に発光器４２、他端に受光器４３が接続されている。この漏風検知装置４０も、本出願人が上記の特許文献２で開示しているものである。漏風検知装置４０は、リーダ／ライタ１７でＲＦＩＤタグ１４が認識されるパレット２の位置から、パレット２の移動方向においてＭ台前方もしくは後方のパレット２の位置に設置する。

そして、本発明では、焼結機１の排鉱部８に到達したパレット２を撮像する赤外線カメラ７が、排鉱部８の上方もしくは水平方向において、筐体１０に固定設置されている。赤外線カメラ７は、撮像対象物すなわち焼結鉱から出ている赤外線放射エネルギーを可視化して画像データとして取得し、温度分布の画像表示等を可能にするものである。赤外線カメラ７は、パレット２の移動方向に対して直交する幅方向全体を撮像するように設置される。撮像するタイミングは、例えばパレット２が排鉱部８に到達して傾く際に、上方もしくは水平方向に設置された赤外線カメラ７の位置にフォトセンサを設置し、露出する燃焼帯を検出すると撮像が開始されるようにする。赤外線カメラ７は、図２に示すように、データ処理部１８に接続され、撮像したパレット２の画像データがデータ処理され、温度データ（温度分布データ）としてモニタ画面に表示される。図７は、赤外線カメラ７により取得した画像データおよび温度データを表示したモニタの例である。図７に示すように、可視光画像および赤外光画像と、これをデータ処理してパレットの幅方向の温度分布をデータ化したものがグラフ表示されている。温度分布の表示としては、２次元空間で、温度を色分けて表示しても良い。また、赤外線カメラ７としては、測定した画像データから温度分布を導出するデータ処理部を具備する所謂サーモカメラを用いることもできる。

以上のように、本実施形態では、データ測定装置は、赤外線カメラ７、位置認識装置１９、温度測定装置２０、漏風検知装置４０から構成される。これらを備えた焼結機１において、温度測定は、赤外線カメラ７と温度測定装置２０で行う。各パレット２の幅方向の温度分布は、赤外線カメラ７により測定される画像デー
タに基づき導出される。図８に示すように、赤外線カメラ７が撮像するパレット２ｂが、リーダ／ライタ１７でＲＦＩＤタグ１４が認識されるパレットから、パレット２の移動方向においてＮ台前方の位置である場合、赤外線カメラ７で撮像している画像データから得られる温度データは、ＲＦＩＤタグ１４のリーダ／ライタ１７で読み取られたパレット２よりもＮ台前方のパレット２ｂの測定結果として取得する。

パレット２の移動方向の位置毎の温度分布は、温度測定装置２０により測定する。温度測定装置２０による測定は、温度測定パレット２ａに給鉱部９で焼結原料が供給されてから排鉱部８で排出されるまでの間行われ、温度測定の開始および終了のタイミングは、ＲＦＩＤタグ１４のリーダ／ライタ１７により、所定のパレット２が認識されたときに判定される。すなわち、図９に示すように、パレット２ａの温度測定の開始は、パレット２ａが、ＲＦＩＤタグ１４のリーダ／ライタ１７で読み取られたパレット２の位置から−Ｘ_１台の位置に到達したときとする。言い換えれば、パレット２ａよりも、進行方向においてＸ_１台前方のパレット２のＲＦＩＤタグ１４がリーダ／ライタ１７で読み取られると、パレット２ａの温度測定が開始される。また、温度測定の終了は、パレット２ａが、ＲＦＩＤタグ１４のリーダ／ライタ１７で読み取られたパレット２の位置から＋Ｘ_２台の位置に到達したときとする。言い換えれば、パレット２ａよりも進行方向においてＸ_２台後方のパレット２のＲＦＩＤタグ１４がリーダ／ライタ１７で読み取られると、パレット２ａの温度測定が終了する。さらに、温度測定中のパレット２ａの位置は、リーダ／ライタ１７で読み取られるパレット２の番号とパレット２ａとの距離によって算出されるので、焼結機１の位置毎の温度測定データが取得できる。これにより、焼結機１の給鉱部９から排鉱部８までの間の長手方向の温度分布が得られる。

また、漏風検知装置４０によるデータは、ＲＦＩＤタグ１４のリーダ／ライタ１７で読み取られたパレット２よりもＭ台前方もしくは後方のパレットの測定結果として取得する。これにより、漏風が検知されたパレットを正確に把握できる。

以上のように、本発明では、ＲＦＩＤタグ１４によるパレット位置の認識に基づいて温度等の測定データを追跡することにより、これらの測定データを、パレットの位置毎の測定データとして取得できる。また、測定中のパレットの位置が、リーダ／ライタ１７で読み取られたパレット２のＲＦＩＤタグ１４から特定できる。したがって、焼結プロセスの温度等の測定データを正確に収集して監視することで、操業状態および設備状態を把握し、操業の改善を行って歩留まり向上や設備のメンテナンスに反映させることができるので、高度な操業を実現できる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、パレット内の温度測定は複数箇所で行ってもよく、無線子機へ測定データを送信できる温度測定手段であれば、熱電対以外でも構わない。また、温度計により温度測定を行うパレットは、焼結機のパレット群のうち１つのパレットではなく、複数のパレットについて行ってもよい。通常、無線親機は、複数の無線子機からのデータを受信できるため、無線親機の性能に応じて、複数のパレットについて測定を行うことが可能である。さらに、赤外線カメラ７を焼結機１内に複数台設置しても構わない。

本発明は、焼結鉱を製造する焼結プロセスにおいて、周回するパレット毎の温度測定の他、鉄鋼業の他プロセスや他産業の同様なプロセス等において、移動する装置毎の各種測定データの検出にも適用可能である。

１ 焼結機
２ パレット
２ａ 温度測定パレット
３ ウインドボックス
４ 吸気管
５ ホッパ
６ 点火炉
７ 赤外線カメラ
８ 排鉱部
９ 給鉱部
１０ 筐体
１１ グレートバー
１２ サイドウォール
１３ 車輪
１４ ＲＦＩＤタグ
１５ アンテナ
１７ リーダ／ライタ
１８ データ処理部
１９ 位置認識装置
２０ 温度測定装置
２１ 熱電対
２２ 無線子機
２３ 無線親機
４０ 漏風検知装置

Claims (4)

1. 焼結原料を積載して移動可能な複数のパレットが移動方向に連結され、その先端と後端とが接続された無端の一連のパレット群と、前記パレット群の下方に配設された複数のウインドボックスと、前記複数のウインドボックスそれぞれの下端部に接続され前記ウインドボックス内のガスを排気するための吸気管とからなる焼結機において、焼結機内を周回する前記パレットそれぞれの焼結機長手方向の位置を検出し、その位置ごとの前記パレット内の測定データを取得する焼結機のパレットのデータ測定装置であって、
   前記パレットそれぞれのサイドウォールの外側に設置され、識別情報の書き込みおよび読み取りが可能なＲＦＩＤタグと、
   焼結機の筐体に固定され、前記一連のパレット群に対向し、周回する各パレットに設置された前記ＲＦＩＤタグとの間で電波を所定の時間だけ送受信することが可能な位置に設置されたアンテナと、
   前記アンテナに接続され、前記各ＲＦＩＤタグの識別情報を含む信号の書き込みおよび読み取りが可能なＲＦＩＤタグのリーダ／ライタと、
   前記リーダ／ライタから入力されるＲＦＩＤタグの識別情報に基づいて、前記アンテナの位置を通過するパレットを識別し、該パレットの位置を検出して認識するデータ処理部と、を備え、さらに、
   前記パレット内の焼結鉱の温度分布を導出するための画像を撮像する赤外線カメラと、を備え、
   前記データ処理部は、前記赤外線カメラが撮像するパレットを、前記リーダ／ライタで前記ＲＦＩＤタグが認識されるパレットに対するパレットの移動方向における位置から特定して、前記赤外線カメラで撮像している画像データから、前記パレット毎の温度データを取得することを特徴とする、焼結機のパレットのデータ測定装置。
2. 前記赤外線カメラは、排鉱部を通過するパレットの上方もしくは水平方向に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の焼結機のパレットのデータ測定装置。
3. 前記複数のパレットのうち少なくとも１台のパレットの内部に設置された温度計と、
   前記温度計が取り付けられた温度測定パレットのサイドウォールの外側に設置され、前記温度計の測定データを取りこむ無線子機と、
   前記焼結機の筐体に固定され、前記無線子機からのデータを受信する１台の無線親機と、を備えていることを特徴とする、請求項１または２に記載の焼結機のパレットのデータ測定装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の焼結機のパレットのデータ測定装置を用いたデータ測定方法であって、
   前記赤外線カメラが撮像する位置は排鉱部であり、前記リーダ／ライタが認識した前記ＲＦＩＤタグを備えたパレットに対して、前記パレットＮ台分前方とし、前記リーダ／ライタが認識した前記ＲＦＩＤタグを備えたパレットよりもＮ台前方のパレットが、前記赤外線カメラにより撮像されていると特定することを特徴とする、焼結機のパレットのデータ測定方法。