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JP7794166B2 - Sintered ore yield prediction method, sintered ore manufacturing equipment control method, sintered ore manufacturing method, yield prediction model generation method, and sintered ore yield prediction device - Google Patents
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JP7794166B2 - Sintered ore yield prediction method, sintered ore manufacturing equipment control method, sintered ore manufacturing method, yield prediction model generation method, and sintered ore yield prediction device - Google Patents

Sintered ore yield prediction method, sintered ore manufacturing equipment control method, sintered ore manufacturing method, yield prediction model generation method, and sintered ore yield prediction device

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JP7794166B2 JP2023069156A JP2023069156A JP7794166B2 JP 7794166 B2 JP7794166 B2 JP 7794166B2 JP 2023069156 A JP2023069156 A JP 2023069156A JP 2023069156 A JP2023069156 A JP 2023069156A JP 7794166 B2 JP7794166 B2 JP 7794166B2
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Description

本発明は、焼結鉱の歩留り予測方法、焼結鉱製造設備の制御方法、焼結鉱の製造方法、歩留り予測モデルの生成方法および焼結鉱の歩留り予測装置に関する。 The present invention relates to a method for predicting the yield of sintered ore, a method for controlling sintered ore manufacturing equipment, a method for manufacturing sintered ore, a method for creating a yield prediction model, and a device for predicting the yield of sintered ore.

鉄鉱石の焼結工程にはドワイトロイド式焼結機が用いられる。当該焼結機では、粉状の鉄鉱石に水分、石灰石、および粉コークスや無煙炭などの炭材(固体燃料)を混合し、造粒機で造粒された焼結原料が用いられる。ドワイトロイド式焼結機では、焼結原料は、搬送コンベア、給鉱ホッパー、シュートを経て、パレット上に装入される。ドワイトロイド式焼結機では、例えば、厚さが400~800mmの焼結原料がパレットに装入され、装入された焼結原料が当該焼結機における装入層となる。 Dwight-Lloyd sintering machines are used in the iron ore sintering process. In these machines, powdered iron ore is mixed with water, limestone, and carbonaceous material (solid fuel) such as coke breeze or anthracite, and the sinter raw material is granulated in a granulator. In a Dwight-Lloyd sintering machine, the sinter raw material is loaded onto a pallet via a transport conveyor, a feed hopper, and a chute. In a Dwight-Lloyd sintering machine, for example, sinter raw material with a thickness of 400 to 800 mm is loaded onto the pallet, and the loaded sinter raw material becomes the loading layer for the sintering machine.

焼結機には、パレットの上方に燃焼用バーナ(点火炉バーナ)を備えた点火炉が設けられ、パレットの下方に吸気を行うウインドボックス(風箱)が設けられている。装入層は、点火炉の燃焼用バーナによって、その表面の炭材が点火されると、ウインドボックスによる吸気によって生じた上方から下方に向かう気流に沿って、焼結原料内の炭材が燃焼する。この燃焼による焼結反応が、パレットの進行とともに装入層の上層から下層へ次第に移行する。 The sintering machine is equipped with an ignition furnace equipped with combustion burners (ignition furnace burners) above the pallets, and a wind box (wind box) for air intake is installed below the pallets. When the carbonaceous material on the surface of the charging layer is ignited by the combustion burners in the ignition furnace, the carbonaceous material in the sintering raw material burns along the airflow from above to below created by the air intake by the wind box. The sintering reaction caused by this combustion gradually moves from the upper to lower layers of the charging layer as the pallets move forward.

点火炉において点火炉バーナは、パレットの幅方向に複数配置される。点火炉バーナは装入層の幅方向において概ね同一の位置で火炎を噴射する。点火炉バーナから噴射された火炎により装入層の表面の炭材が点火(着火)される。そして、装入層に含まれる石灰石等と一部の鉄鉱石が溶けて融液となり、この融液によって原料同士が結合されることで焼結ケーキが生成される。 In the ignition furnace, multiple ignition furnace burners are arranged across the width of the pallet. The ignition furnace burners spray flames at roughly the same position across the width of the sintering bed. The flames sprayed from the ignition furnace burners ignite (ignite) the carbonaceous material on the surface of the sintering bed. The limestone and some of the iron ore contained in the sintering bed then melt to form a molten liquid, which bonds the raw materials together to produce a sintered cake.

焼結工程では、装入層で焼結反応を生じる過程での最高温度と高温での保持時間を適切に制御することが求められる。これにより、高強度かつ被還元性も比較的高いカルシウムフェライトが焼結鉱中に生成する。例えば、装入層の点火温度が低すぎると、装入層内で融液が十分に生成せず、原料同士の結合が弱くなり、焼結鉱の強度が低下する。特に、装入層の上層部は、ウインドボックスによる気流の影響で、点火後に冷却されやすい。この冷却により高温での保持時間が短くなって、焼結鉱の歩留りが低下する。一方、装入層の点火温度が高すぎると、焼結鉱中のカルシウムフェライトが、非晶質珪酸塩と二次ヘマタイトに分解されることがある。 During the sintering process, it is necessary to properly control the maximum temperature and the high-temperature holding time during the sintering reaction in the sintering bed. This results in the formation of calcium ferrite, which has high strength and relatively high reducibility, in the sintered ore. For example, if the ignition temperature of the sintering bed is too low, the molten liquid will not be sufficiently generated in the sintered ore, weakening the bonds between the raw materials and reducing the strength of the sintered ore. In particular, the upper layer of the sintered ore is prone to cooling after ignition due to the airflow from the wind box. This cooling shortens the high-temperature holding time and reduces the sintered ore yield. On the other hand, if the ignition temperature of the sintered ore is too high, the calcium ferrite in the sintered ore may decompose into amorphous silicate and secondary hematite.

非晶質珪酸塩は、焼結鉱の強度と被還元性を低下させ、また、二次ヘマタイトは還元粉化しやすくさせる。このような強度の低い焼結鉱は、焼結ケーキの破砕時に細粒化するので高炉に投入されることなく返鉱となって再焼結される。つまり、装入層の点火温度が高すぎても焼結鉱の強度は低下し、これにより、焼結鉱の歩留りが低下し、焼結鉱の生産効率が低下する点で問題となる。 Amorphous silicates reduce the strength and reducibility of sintered ore, and secondary hematite makes it more susceptible to reduction and disintegration. Sintered ore with such low strength is finely divided when the sinter cake is crushed, and is re-sintered as return ore without being fed into the blast furnace. In other words, if the ignition temperature of the sintering bed is too high, the strength of the sintered ore will decrease, which will result in a decrease in sintered ore yield and a decrease in sintered ore production efficiency, which is a problem.

このような焼結鉱の歩留り低下に対して、当該歩留りを予め予測できれば、事前に対策することで歩留り低下を防止できる。焼結鉱の歩留りを予測する技術として、特許文献1には、焼結機に投入される焼結原料の出熱量と焼結鉱歩留りとの相関関係を表す関係式を求め、出熱量の実測値を上記関係式に適用することで焼結鉱の歩留りを予測する方法が開示されている。特許文献1では、出熱量の実測値を石灰石分解熱量、焼結顕熱量および排ガス顕熱量の関数として特定し、排ガス顕熱は排ガス温度を用いて算出している。 If such a decrease in sintered ore yield could be predicted in advance, it would be possible to prevent it by taking measures in advance. Patent Document 1 discloses a technique for predicting sintered ore yield by calculating a relational equation that expresses the correlation between the calorific value of the sintering raw materials fed into a sintering machine and the sintered ore yield, and then applying the measured value of the calorific value to this relational equation. In Patent Document 1, the measured value of the calorific value is determined as a function of the calorific value of limestone decomposition, the sensible heat of sintering, and the sensible heat of the exhaust gas, and the sensible heat of the exhaust gas is calculated using the exhaust gas temperature.

特許文献2には、焼結鉱の歩留りを表す返鉱発生比を予測する方法として、過去の事例毎の返鉱発生比を含む焼結処理に必要とする操業条件データを蓄積し、事例毎の操業条件データに基づいて返鉱発生比を予測する方法が開示されている。特許文献2では、焼結処理に必要とする操業条件データとして、Mガス流量、パレット速度、焼結の完了点、石灰比、コークス比、原料成分、平均粒径を用いている。ここで、焼結の完了点とは、パレット上の装入層が点火炉で点火され、パレットの進行と共に焼成が表面から下方へ進んで行き焼成が完了する位置を表す指標である。 Patent Document 2 discloses a method for predicting the return ore generation ratio, which indicates the yield of sintered ore, by accumulating operational condition data required for the sintering process, including the return ore generation ratio for each past case, and predicting the return ore generation ratio based on the operational condition data for each case. Patent Document 2 uses the M gas flow rate, pallet speed, sintering completion point, lime ratio, coke ratio, raw material components, and average particle size as operational condition data required for the sintering process. Here, the sintering completion point is an indicator that represents the position at which sintering is completed when the charging layer on the pallet is ignited in the ignition furnace and sintering progresses from the surface downward as the pallet moves forward.

特許文献3には、焼結鉱の冷間強度の低下を防止して焼結鉱歩留りを向上させる技術が開示されている。特許文献3によれば、点火炉の出口部で測定されるパレット側板近傍の表面温度がパレット中央部の温度よりも高くなるように、点火炉バーナの燃料流量を調整することで焼結鉱の冷間強度の低下を防止できるとしている。 Patent Document 3 discloses a technology for preventing a decrease in the cold strength of sintered ore and improving sinter yield. According to Patent Document 3, a decrease in the cold strength of sintered ore can be prevented by adjusting the fuel flow rate of the ignition furnace burner so that the surface temperature near the pallet side plates measured at the outlet of the ignition furnace is higher than the temperature at the center of the pallet.

特開平8-13047号公報Japanese Patent Application Publication No. 8-13047 特開2010-7992号公報JP 2010-7992 A 特開平2-153027号公報Japanese Patent Application Publication No. 2-153027

しかしながら、上記従来技術には以下のような問題がある。特許文献1では、焼結鉱歩留りを出熱量を用いて予測する。出熱量は、石灰石分解比熱や焼結比熱など焼結原料の物理量を用いて算出しているので、焼結工程における操業条件の変動の影響が考慮されないという問題がある。また、排ガス顕熱の算出に排ガス温度を用いているものの、この排ガス温度は、焼結反応を生じる過程での装入層の温度履歴を直接的に反映した指標ではない。すなわち、パレットにより搬送される装入層の温度が、高温状態から早く冷却される場合と、比較的低温の状態を長く維持する場合とを判別できないという問題がある。このため、特許文献1に開示された技術では、焼結鉱の歩留りを高い精度で予測できないという課題がある。 However, the above-mentioned conventional technology has the following problems. In Patent Document 1, the sinter ore yield is predicted using the calorific value. Because the calorific value is calculated using physical quantities of the sintering raw materials, such as the specific heat of limestone decomposition and the specific heat of sintering, the impact of fluctuations in operating conditions during the sintering process is not taken into account. Furthermore, although the exhaust gas temperature is used to calculate the exhaust gas sensible heat, this exhaust gas temperature is not an indicator that directly reflects the temperature history of the sintering bed during the sintering reaction. In other words, there is a problem in that it is not possible to distinguish between cases where the temperature of the sintering bed transported by the pallet cools quickly from a high temperature state and cases where a relatively low temperature state is maintained for a long period of time. Therefore, the technology disclosed in Patent Document 1 has the problem of not being able to predict the sinter ore yield with high accuracy.

特許文献2では、焼結処理に必要とする操業条件データを用いて返鉱発生比を予測している。しかしながら、操業条件データとして、焼結原料の組成に関する情報の他に、Mガス流量、パレット速度、焼結の完了点など、点火炉の操業条件に関する情報が含まれるものの、これらは焼結反応を生じる過程における装入層の温度履歴を直接的に反映した指標ではないため、焼結鉱の歩留りの予測精度が低いという問題がある。このため、特許文献2に開示された技術では、焼結鉱の歩留りを高い精度で予測できないという課題がある。 In Patent Document 2, the return ore generation ratio is predicted using operational condition data required for the sintering process. However, while the operational condition data includes information on the composition of the sintering raw materials as well as information on the operational conditions of the ignition furnace, such as M gas flow rate, pallet speed, and the sintering completion point, these are not indicators that directly reflect the temperature history of the sintering bed during the sintering reaction, and therefore there is a problem with low accuracy in predicting the sinter ore yield. For this reason, the technology disclosed in Patent Document 2 has the problem of not being able to predict the sinter ore yield with high accuracy.

特許文献3では、点火炉の出口部で測定されるパレット側板近傍の表面温度がパレット中央部の温度よりも高くなるように点火炉バーナの燃料流量を調整することで、焼結鉱歩留りを向上させる技術であるが、焼結鉱の歩留りを予測する技術ではない。また、点火炉内では点火炉バーナにより装入層の表面に点火した直後から、少なくとも装入層の表面では焼結が進行する。このため、点火炉の下流側の位置では装入層表面の温度が既に低下しているので、放射温度計を用いて装入層の温度を測定しても、装入層表面における最高温度と高温での保持時間に関する情報を得ることができないという課題がある。 Patent Document 3 describes a technology for improving sinter yield by adjusting the fuel flow rate of the ignition furnace burner so that the surface temperature near the pallet side plates measured at the outlet of the ignition furnace is higher than the temperature at the center of the pallet. However, it is not a technology for predicting sinter yield. Furthermore, within the ignition furnace, sintering begins at least on the surface of the sintered ore immediately after the ignition furnace burner ignites the surface of the sintered ore bed. Therefore, since the temperature of the sintered ore bed surface has already dropped downstream of the ignition furnace, measuring the temperature of the sintered ore bed using a radiation thermometer poses the problem of not being able to obtain information regarding the maximum temperature on the sintered ore bed surface and the duration of time it is held at a high temperature.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、装入層の炭材を燃焼させる点火炉を用いて焼結鉱を製造する焼結鉱製造設備における焼結鉱の歩留りを精度よく予測できる焼結鉱の歩留り予測方法、焼結鉱の歩留り予測装置および歩留り予測モデルの生成方法を提供することである。本発明の他の目的は、焼結鉱の歩留りを向上できる焼結鉱製造設備の制御方法および焼結鉱の製造方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a sintered ore yield prediction method, a sintered ore yield prediction device, and a method for creating a yield prediction model that can accurately predict the yield of sintered ore in sintered ore production equipment that produces sintered ore using an ignition furnace that combusts carbonaceous material in a sintering bed. Another purpose of the present invention is to provide a sintered ore production equipment control method and a sintered ore production method that can improve the yield of sintered ore.

上記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
[1]無端移動式のパレットに炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成した後、前記装入層の炭材を燃焼させる点火炉を用いて焼結鉱を製造する焼結鉱製造設備における焼結鉱の歩留りを予測する焼結鉱の歩留り予測方法であって、前記点火炉の点火炉カバーの外側から、前記点火炉カバーの測定用窓を通して、0.5μm以上4.0μm以下の範囲内から選択される波長を測定波長とする放射温度計で測定される前記点火炉カバーの内側における装入層の表面温度を含む入力データを歩留り予測モデルに入力し、焼結鉱の歩留りを出力させて焼結鉱の歩留りを予測する、焼結鉱の歩留り予測方法。
[2]前記測定用窓の前記測定波長の透過率は50%以上である、[1]に記載の焼結鉱の歩留り予測方法。
[3]前記点火炉カバーの内側における前記装入層の上方の圧力を負圧にする、[1]または[2]に記載の焼結鉱の歩留り予測方法。
[4]前記点火炉に設けられる点火炉バーナから噴射される火炎によって点火される前記装入層の表面を点火部とすると、前記表面温度は、前記点火部の表面温度を含む、[1]から[3]のいずれかに記載の焼結鉱の歩留り予測方法。
[5][1]から[4]のいずれかに記載の焼結鉱の歩留り予測方法で予測された焼結鉱の歩留りが、目標歩留り値以上になる表面温度を特定し、前記装入層の表面温度が、特定された表面温度になるように前記点火炉の操業条件を設定する、焼結鉱製造設備の制御方法。
[6][5]に記載の焼結鉱製造設備の制御方法を用いて焼結鉱を製造する、焼結鉱の製造方法。
[7]無端移動式のパレットに炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成した後、前記装入層の炭材を燃焼させる点火炉を用いて焼結鉱を製造する焼結鉱製造設備における焼結鉱の歩留りを予測する歩留り予測モデルの生成方法であって、前記点火炉の点火炉カバーの外側から、前記点火炉カバーの測定用窓を通して、0.5μm以上4.0μm以下の範囲内から選択される波長を測定波長とする放射温度計で測定された前記点火炉カバーの内側における装入層の表面温度を含む入力データの実績値と、焼結鉱の歩留りの実績値とを1組とするデータセットを複数取得し、取得された複数の前記データセットを教師データとする機械学習によって、前記入力データを入力とし、前記焼結鉱の歩留りを出力とする歩留り予測モデルを生成する、歩留り予測モデルの生成方法。
[8]無端移動式のパレットに炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成した後、前記装入層の炭材を燃焼させる点火炉を用いて焼結鉱を製造する焼結鉱製造設備における焼結鉱の歩留りを予測する焼結鉱の歩留り予測装置であって、前記点火炉の点火炉カバーの外側から、前記点火炉カバーの測定用窓を通して、0.5μm以上4.0μm以下の範囲内から選択される波長を測定波長とする放射温度計で測定される前記点火炉カバーの内側における装入層の表面温度を含む入力データを取得するデータ取得部と、前記入力データを歩留り予測モデルに入力し、焼結鉱の歩留りを出力させて焼結鉱の歩留りを予測する焼結鉱の歩留り予測部と、を有する、焼結鉱の歩留り予測装置。
[9]前記測定用窓の前記測定波長の透過率は50%以上である、[8]に記載の焼結鉱の歩留り予測装置。
The means for solving the above problems are as follows.
[1] A method for predicting the yield of sintered ore in a sintering ore production facility that charges sintering raw materials including carbonaceous material onto an endless moving pallet to form a charging layer, and then produces sintered ore using an ignition furnace that combusts the carbonaceous material in the charging layer, wherein input data including the surface temperature of the charging layer inside the ignition furnace cover, measured from the outside of the ignition furnace cover through a measurement window of the ignition furnace cover with a radiation thermometer that measures a wavelength selected from a range of 0.5 μm to 4.0 μm, is input into a yield prediction model, and the yield of sintered ore is output to predict the yield of sintered ore.
[2] The method for predicting the yield of sintered ore according to [1], wherein the transmittance of the measurement window at the measurement wavelength is 50% or more.
[3] The method for predicting the yield of sintered ore according to [1] or [2], wherein the pressure above the sintering bed inside the ignition furnace cover is made negative.
[4] A method for predicting the yield of sintered ore according to any one of [1] to [3], wherein the surface of the charging bed, which is ignited by a flame sprayed from an ignition furnace burner provided in the ignition furnace, is defined as an ignition part, and the surface temperature includes the surface temperature of the ignition part.
[5] A method for controlling sintered ore production equipment, comprising: specifying a surface temperature at which the sintered ore yield predicted by the sintered ore yield prediction method according to any one of [1] to [4] will be equal to or greater than a target yield value; and setting the operating conditions of the ignition furnace so that the surface temperature of the charging bed becomes the specified surface temperature.
[6] A method for producing sintered ore, which produces sintered ore using the control method for sintered ore production equipment described in [5].
[7] A method for generating a yield prediction model that predicts the yield of sintered ore in a sintering facility that charges sintering raw materials including carbonaceous material onto an endless moving pallet to form a charging bed, and then produces sintered ore using an ignition furnace that combusts the carbonaceous material in the charging bed, the method comprising: acquiring a plurality of data sets each consisting of a pair of actual values of input data including the surface temperature of the charging bed inside the ignition furnace cover measured from the outside of the ignition furnace cover through a measurement window of the ignition furnace cover with a radiation thermometer having a measurement wavelength selected from a range of 0.5 μm to 4.0 μm; and an actual value of the yield of sintered ore; and generating a yield prediction model that uses the input data as input and outputs the yield of the sintered ore through machine learning using the acquired plurality of data sets as training data.
[8] A sintered ore yield prediction device that predicts the yield of sintered ore in a sintered ore production facility that produces sintered ore using an ignition furnace that burns the carbonaceous material in the charging layer after charging sintered raw materials including carbonaceous material onto an endless moving pallet to form a charging layer, the sintered ore yield prediction device having: a data acquisition unit that acquires input data including the surface temperature of the charging layer inside the ignition furnace cover, measured from the outside of the ignition furnace cover through a measurement window of the ignition furnace cover with a radiation thermometer that measures a wavelength selected from a range of 0.5 μm to 4.0 μm; and a sintered ore yield prediction unit that inputs the input data into a yield prediction model, outputs the sintered ore yield, and predicts the sintered ore yield.
[9] The sintered ore yield prediction device according to [8], wherein the transmittance of the measurement window at the measurement wavelength is 50% or more.

本発明に係る焼結鉱歩留り予測モデルの生成方法および焼結鉱歩留りの予測方法によれば、焼結鉱製造設備における焼結鉱の歩留りを精度よく予測できる。また、本発明に係る焼結鉱製造設備の制御方法および焼結鉱の製造方法によれば、高い歩留りで焼結鉱を製造できるようになる。 The method for generating a sinter yield prediction model and the method for predicting sinter yield according to the present invention enable accurate prediction of the sinter yield in sinter production equipment. Furthermore, the method for controlling sinter production equipment and the method for producing sinter according to the present invention enable sinter to be produced with a high yield.

図1は、焼結鉱を製造する焼結鉱製造設備の一例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a sintered ore manufacturing facility for manufacturing sintered ore. 図2は、焼結原料装入装置と点火炉の側面断面模式図である。FIG. 2 is a schematic side cross-sectional view of the sintering raw material charging device and the ignition furnace. 図3は、点火炉の断面模式図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the ignition furnace. 図4は、点火炉バーナを構成する複数のバーナノズルの1つを示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing one of a plurality of burner nozzles that constitute the ignition furnace burner. 図5は、側面カバーに測定用窓を設けた点火炉の一例を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of an ignition furnace having a measurement window provided in the side cover. 図6は、赤外線の波長帯を含む光の透過率を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the transmittance of light including the infrared wavelength band. 図7は、放射温度計による温度測定位置を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing the temperature measurement positions using a radiation thermometer. 図8は、火炎から放射される赤外線の強度分布を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the intensity distribution of infrared rays emitted from a flame. 図9は、炭酸ガスを通過する光の透過率を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the transmittance of light passing through carbon dioxide gas. 図10は、放射温度計の検出素子としてセレン化鉛(PbSe)と硫化鉛(PbS)を選択し、測定用窓86として石英ガラスを用いた場合の透過率を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the transmittance when lead selenide (PbSe) and lead sulfide (PbS) are selected as the detection element of the radiation thermometer and quartz glass is used as the measurement window 86. 図11は、水蒸気の光の透過率を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the light transmittance of water vapor. 図12は、焼結鉱の歩留り予測装置110の構成例を模式的に示す図である。FIG. 12 is a diagram schematically illustrating an example of the configuration of a sintered ore yield prediction device 110. 図13は、点火炉バーナに供給する燃料ガスの流量と、装入層Sの表面温度との関係を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing the relationship between the flow rate of the fuel gas supplied to the ignition furnace burner and the surface temperature of the sintering bed S. 図14は、ニューラルネットワークを用いて生成された歩留り予測モデルの一例を示す模式図である。FIG. 14 is a schematic diagram showing an example of a yield prediction model generated using a neural network. 図15は、装入層Sにおける表面温度の点火からの時間変化を示すグラフである。FIG. 15 is a graph showing the change in surface temperature in the sintering bed S over time from ignition. 図16は、装入層の幅方向の温度分布を測定した結果を示すグラフである。FIG. 16 is a graph showing the results of measuring the temperature distribution in the width direction of the sintering bed.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。以下の実施形態は、本発明の好適な一例を示すものであり、これらの例によって何ら限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments are intended to illustrate preferred examples of the present invention, and are not intended to be limiting in any way.

図1は、焼結鉱を製造する焼結鉱製造設備140の一例を示す模式図である。焼結鉱製造設備140は、配合槽10と、ドラムミキサー16と、焼結機30と、破砕機50と、冷却機52と、篩分け装置54と、プロセスコンピュータ100と、焼結鉱の歩留り予測装置110とを有する。配合槽10は、複数の貯蔵槽であるサージホッパー12で構成される。複数のサージホッパー12の各々には、焼結鉱の原料が貯蔵される。サージホッパー12は、本実施形態においては4つ配置され、例えば、鉄含有原料、CaO含有原料、MgO含有原料および炭材がそれぞれ貯蔵される。 Figure 1 is a schematic diagram showing an example of a sinter ore production facility 140 for producing sinter ore. The sinter ore production facility 140 includes a blending tank 10, a drum mixer 16, a sintering machine 30, a crusher 50, a cooler 52, a screening device 54, a process computer 100, and a sinter ore yield prediction device 110. The blending tank 10 is composed of multiple surge hoppers 12, which are storage tanks. Each of the multiple surge hoppers 12 stores raw materials for sinter ore. In this embodiment, four surge hoppers 12 are installed, and each stores, for example, an iron-containing raw material, a CaO-containing raw material, an MgO-containing raw material, and a carbonaceous material.

焼結鉱の原料となる鉄含有原料は、例えば、赤鉄鉱、磁鉄鉱等の種々の鉄鉱石である。CaO含有原料は、例えば、石灰石や生石灰等である。MgO含有原料は、例えば、ドロマイトや精錬ニッケルスラグ等である。炭材は、例えば、粉コークスや無煙炭等の固体燃料である。なお、鉄含有原料には、製鉄所内で発生した製鉄所内発生ダストが含まれてよい。また、焼結鉱の原料には、規定のサイズを満たさない細粒焼結鉱である返鉱が含まれてよい。 The iron-containing raw materials used to make sintered ore include various iron ores such as hematite and magnetite. CaO-containing raw materials include limestone and quicklime. MgO-containing raw materials include dolomite and refined nickel slag. Carbonaceous materials include solid fuels such as coke breeze and anthracite. Iron-containing raw materials may include steelworks dust generated within the steelworks. Sintered ore raw materials may also include return ore, which is fine-grained sintered ore that does not meet the specified size.

配合槽10に貯蔵される各原料は、それぞれ所定量が切り出され、配合原料搬送コンベア14によりドラムミキサー16に搬送される。ドラムミキサー16に搬送された各原料には、適量の水が添加されて、例えば、平均粒径3.0~6.0mmの擬似粒子に造粒される。 A predetermined amount of each raw material stored in the blending tank 10 is dispensed and transported to the drum mixer 16 by the blended raw material transport conveyor 14. An appropriate amount of water is added to each raw material transported to the drum mixer 16, and the raw materials are granulated into pseudo-particles with an average particle size of, for example, 3.0 to 6.0 mm.

ドラムミキサー16は、各原料を混合し、造粒して焼結原料とする造粒装置の一例である。造粒装置は複数台用いてよく、また、ドラムミキサー16に代えて、ペレタイザーを用いてもよい。また、複数の種類の造粒装置を用いてよく、例えば、ドラムミキサーとペレタイザーの両方を用いてもよい。ドラムミキサー16によって造粒された焼結原料18は、焼結原料搬送コンベア20によって焼結機30に搬送される。 The drum mixer 16 is an example of a granulation device that mixes and granulates the raw materials to produce sinter raw material. Multiple granulation devices may be used, and a pelletizer may be used instead of the drum mixer 16. Multiple types of granulation devices may also be used, for example, both a drum mixer and a pelletizer. The sinter raw material 18 granulated by the drum mixer 16 is transported to the sinter machine 30 by the sinter raw material transport conveyor 20.

焼結機30は、例えば、下方吸引式のドワイトロイド式焼結機である。焼結機30は、焼結原料装入装置32と、無端移動式のパレット34と、点火炉36と、気体燃料供給装置38と、ウインドボックス40とを有する。焼結原料装入装置32は、焼結原料搬送コンベア20によって搬送された焼結原料18をパレット34に装入して装入層Sを形成させる。無端移動式のパレット34は、焼結原料を一の方向(以下、パレット34の進行方向と記載する場合がある。)に搬送する。点火炉36は、パレット34の上方に設けられ、装入層Sの表面を点火(着火)する。気体燃料供給装置38は、装入層Sの上方から気体燃料を供給する。ウインドボックス40は、パレット34の下方に設けられ、装入層Sの内部の空気を吸引することで上方から下方に向かう気流を発生させる。 The sintering machine 30 is, for example, a downward suction-type Dwight Lloyd sintering machine. The sintering machine 30 includes a sintering raw material charging device 32, an endless moving pallet 34, an ignition furnace 36, a gaseous fuel supply device 38, and a wind box 40. The sintering raw material charging device 32 charges the sintering raw material 18 transported by the sintering raw material transport conveyor 20 onto the pallet 34 to form a charging bed S. The endless moving pallet 34 transports the sintering raw material in one direction (hereinafter sometimes referred to as the traveling direction of the pallet 34). The ignition furnace 36 is located above the pallet 34 and ignites (lights) the surface of the charging bed S. The gaseous fuel supply device 38 supplies gaseous fuel from above the charging bed S. The wind box 40 is located below the pallet 34 and generates a downward airflow by sucking air from inside the charging bed S.

図2は、焼結原料装入装置32と点火炉36の側面断面模式図である。焼結原料装入装置32は、給鉱ホッパー60と、ドラムフィーダ62と、装入ゲート64と、シュート66とを有する。給鉱ホッパー60内の焼結原料18はドラムフィーダ62によって切り出され、シュート66上を滑り落ちてパレット34に装入される。パレット34に装入された焼結原料18によって焼結原料の装入層Sが形成される。 Figure 2 is a schematic side cross-sectional view of the sintering raw material charging device 32 and ignition furnace 36. The sintering raw material charging device 32 has a feed hopper 60, a drum feeder 62, a charging gate 64, and a chute 66. The sintering raw material 18 in the feed hopper 60 is cut out by the drum feeder 62, slides down the chute 66, and charged onto the pallet 34. The sintering raw material 18 charged onto the pallet 34 forms a charging layer S of sintering raw material.

装入ゲート64は、シュート66の幅方向に沿って設けられる板状の部材である。装入ゲート64は、シュート66の幅方向に複数設けられるのが一般的であり、不図示の開度調整装置によって装入ゲート64の開度が調整される。装入ゲート64の開度が調整されることで、パレット34に装入される焼結原料18の装入速度および装入状態が制御される。パレット34に装入されて形成された装入層Sは、点火炉36に搬送される際にバッフル70により装入層Sの厚みが調整される。 The charging gate 64 is a plate-shaped member arranged along the width of the chute 66. Typically, multiple charging gates 64 are arranged along the width of the chute 66, and the opening of the charging gates 64 is adjusted by an opening adjustment device (not shown). By adjusting the opening of the charging gates 64, the charging speed and charging state of the sinter raw material 18 charged onto the pallet 34 are controlled. The thickness of the charging layer S formed by charging onto the pallet 34 is adjusted by a baffle 70 when it is transported to the ignition furnace 36.

点火炉36は、バッフル70により厚みが調整された装入層Sの表面を点火して、装入層Sの上層から下層に向けて焼結反応を生じさせる装置である。点火炉36は、点火炉バーナ72と、点火炉カバー74とを有する。 The ignition furnace 36 is a device that ignites the surface of the sintering bed S, the thickness of which is adjusted by the baffle 70, to cause a sintering reaction from the upper layer to the lower layer of the sintering bed S. The ignition furnace 36 has an ignition furnace burner 72 and an ignition furnace cover 74.

点火炉バーナ72は、点火炉36に装入される装入層Sの表面に向けて火炎を噴射する。これにより、装入層Sの表面の炭材が点火される。ウインドボックス40によって、装入層Sの内部の空気が下方に吸引されているので、装入層Sの表面の炭材が点火されると、装入層Sの内部の炭材が下方に向かって順次燃焼する。この炭材の燃焼により焼結原料に溶融帯が形成され、炭材の燃焼により当該溶融帯が装入層Sの下方に移動する。装入層Sはパレット34により連続的に搬送されるので、点火炉バーナ72の火炎によって、当該点火炉バーナの位置に搬送された装入層Sの表面が連続的に点火される。そして、パレット34の進行とともに装入層Sの上層から下層に向けて焼結反応が進み、焼結原料18が焼結されて焼結ケーキが生成される。 The ignition furnace burner 72 sprays a flame toward the surface of the charging bed S being charged into the ignition furnace 36, igniting the carbonaceous material on the surface of the charging bed S. Because the wind box 40 draws air downward from inside the charging bed S, when the carbonaceous material on the surface of the charging bed S is ignited, the carbonaceous material inside the charging bed S burns sequentially downward. This combustion of the carbonaceous material forms a molten zone in the sintering raw material, which then moves downward in the charging bed S. Because the charging bed S is continuously transported by the pallet 34, the flame from the ignition furnace burner 72 continuously ignites the surface of the charging bed S transported to the position of the ignition furnace burner. Then, as the pallet 34 moves, the sintering reaction progresses from the upper layer to the lower layer of the charging bed S, sintering the sintering raw material 18 and producing a sintered cake.

再び、図1を参照する。パレット34の下方には、装入層Sの内部の空気を下方に吸引し、装入層Sの厚み方向の上方から下方に向かう気流を発生させるウインドボックス40が設けられる。ウインドボックス40はメインダクト42に接続されており、排風機46がメインダクト42内の気体を吸引することにより、ウインドボックス40は装入層Sの内部の空気を下方に吸引し、装入層Sの厚み方向の上方から下方に向かう気流を発生させる。排風機46は、例えば、ブロアやポンプである。メインダクト42と排風機46との間には集塵機44が設けられ、メインダクト42から排気される気体に含まれるダスト等が除去される。排風機46は煙突48に接続しており、メインダクト42から排気された気体は、有害物が取り除かれた後に煙突48から排出される。 Referring again to Figure 1, a wind box 40 is provided below the pallet 34. It sucks air from inside the sintering bed S downward, generating an airflow that flows from above to below in the thickness direction of the sintering bed S. The wind box 40 is connected to the main duct 42, and the exhaust fan 46 sucks the gas from the main duct 42, causing the wind box 40 to suck air from inside the sintering bed S downward, generating an airflow that flows from above to below in the thickness direction of the sintering bed S. The exhaust fan 46 is, for example, a blower or pump. A dust collector 44 is provided between the main duct 42 and the exhaust fan 46, which removes dust and other contaminants from the gas exhausted from the main duct 42. The exhaust fan 46 is connected to a chimney 48, and the gas exhausted from the main duct 42 is discharged from the chimney 48 after harmful substances have been removed.

点火炉36を通過するパレット34の下方にウインドボックス40を設けることで、焼結原料の焼結反応が装入層Sの上層から下層に向かって進行し、効率的に焼結ケーキが生成できる。また、パレット34の進行方向における点火炉36の下流側に、気体燃料供給装置38が設けられている。気体燃料供給装置38から、装入層Sの上方に設置したフード内に気体燃料を供給することで高温状態を維持するのが難しい装入層Sの上層を高温に維持できる。但し、気体燃料供給装置38は、焼結鉱製造設備140に設けられていなくてもよい。 By installing a wind box 40 below the pallets 34 that pass through the ignition furnace 36, the sintering reaction of the sintering raw materials progresses from the upper layer to the lower layer of the charging bed S, allowing for efficient production of sintered cakes. In addition, a gaseous fuel supply device 38 is installed downstream of the ignition furnace 36 in the direction of travel of the pallets 34. By supplying gaseous fuel from the gaseous fuel supply device 38 into a hood installed above the charging bed S, the upper layer of the charging bed S, which is difficult to maintain at a high temperature, can be maintained at a high temperature. However, the gaseous fuel supply device 38 does not have to be installed in the sinter ore production facility 140.

点火炉36の下流側で焼結ケーキが生成されると、当該焼結ケーキは破砕機50によって破砕され焼結鉱となる。破砕機50で破砕された焼結鉱は、冷却機52によって冷却される。冷却機52によって冷却された焼結鉱は、複数の篩を有する篩分け装置54によって所定の粒径以上の成品焼結鉱56(以後、成品焼結鉱56を焼結鉱56と記載する場合がある。)と、所定の粒径未満の返鉱58とに篩分けされる。これにより得られる成品焼結鉱56を焼結鉱と呼び、焼結鉱の発生率が焼結鉱の歩留りとなる。焼結鉱56は、高炉原料として高炉に装入される一方、返鉱58は配合槽10に搬送されて、焼結鉱56の原料に用いられる。 Once the sinter cake is produced downstream of the ignition furnace 36, it is crushed by a crusher 50 to produce sintered ore. The sintered ore crushed by the crusher 50 is cooled by a cooler 52. The sintered ore cooled by the cooler 52 is sieved by a screening device 54 equipped with multiple sieves into finished sintered ore 56 (hereinafter, finished sintered ore 56 may be referred to as sintered ore 56) having a predetermined particle size or larger, and return ore 58 having a particle size smaller than the predetermined particle size. The resulting finished sintered ore 56 is called sintered ore, and the yield of sintered ore is the sintered ore yield. The sintered ore 56 is charged into the blast furnace as blast furnace raw material, while the return ore 58 is transported to a blending tank 10 and used as raw material for sintered ore 56.

プロセスコンピュータ100は、例えば、ワークステーションやパソコン等の汎用コンピュータである。プロセスコンピュータ100は、所望の製品品質の焼結鉱56を製造するために焼結鉱製造設備140を構成する各装置の動作を制御する。また、プロセスコンピュータ100には、焼結鉱製造設備140の操業パラメータ、焼結原料の原料情報、焼結鉱製造設備140の各装置に設けられているセンサによって測定されるセンサ情報および焼結鉱の歩留りの実績値が収集され、格納される。焼結鉱の歩留りは5~180分間隔で測定することが好ましい。焼結鉱の歩留りを5分未満の間隔で測定すると、操業条件の変化が小さく歩留りの実績値が変化しにくくなるので好ましくない。また、焼結鉱の歩留りを180分より長い間隔で測定すると、操業条件の変化に対して精度の高い歩留りの実績値が取得されにくくなるので好ましくない。焼結鉱の歩留りは30~90分間隔で測定することがより好ましい。 The process computer 100 is, for example, a general-purpose computer such as a workstation or personal computer. The process computer 100 controls the operation of each device constituting the sinter ore production equipment 140 to produce sinter ore 56 of the desired product quality. The process computer 100 also collects and stores the operating parameters of the sinter ore production equipment 140, raw material information for the sinter raw materials, sensor information measured by sensors installed in each device of the sinter ore production equipment 140, and actual sinter ore yield values. The sinter ore yield is preferably measured at intervals of 5 to 180 minutes. Measuring the sinter ore yield at intervals of less than 5 minutes is not preferable because changes in operating conditions are small and the actual yield value is unlikely to change. Measuring the sinter ore yield at intervals longer than 180 minutes is also not preferable because it is difficult to obtain accurate actual yield values in response to changes in operating conditions. It is more preferable to measure the sinter ore yield at intervals of 30 to 90 minutes.

焼結鉱製造設備140の操業パラメータは、例えば、粉コークスの配合率、焼結原料の水分添加量、パレット34の搬送速度、装入層Sの層厚、点火炉36に供給される燃料ガス流量、空気流量および空燃比(空気比)である。センサ情報は、例えば、後述する点火炉36内の装入層Sの表面温度、ウインドボックス40で吸引される排気ガス量、点火炉36内の装入層Sの上方における雰囲気ガスの酸素濃度およびウインドボックス40で吸引される排気ガスの酸素濃度である。焼結原料の原料情報は、焼結原料に含まれる生石灰や珪石の含有量、鉄鉱石の銘柄、焼結原料の平均粒径である。 Operational parameters of the sinter ore production equipment 140 include, for example, the blending ratio of coke powder, the amount of moisture added to the sintering raw materials, the transport speed of the pallets 34, the thickness of the charging bed S, the fuel gas flow rate, air flow rate, and air-fuel ratio (air ratio) supplied to the ignition furnace 36. Sensor information includes, for example, the surface temperature of the charging bed S in the ignition furnace 36 (described below), the amount of exhaust gas sucked into the wind box 40, the oxygen concentration of the atmospheric gas above the charging bed S in the ignition furnace 36, and the oxygen concentration of the exhaust gas sucked into the wind box 40. Raw material information for the sintering raw materials includes the amount of quicklime and silica contained in the sintering raw materials, the brand of iron ore, and the average particle size of the sintering raw materials.

焼結鉱の歩留り予測装置110は、点火炉36内の装入層Sの表面温度を含む入力データを歩留り予測モデルに入力し、焼結鉱の歩留りを出力させて焼結鉱の歩留りを予測する。また、焼結鉱の歩留り予測装置110は、予測された焼結鉱の歩留りが目標歩留り値以上になる表面温度を特定し、特定された表面温度にできる点火炉36の操業パラメータを特定する。焼結鉱の歩留り予測装置110は、特定した点火炉36の操業パラメータをプロセスコンピュータ100に出力することで、特定した操業パラメータを点火炉36の操業条件に設定する。 The sintered ore yield prediction device 110 inputs input data, including the surface temperature of the charging layer S in the ignition furnace 36, into a yield prediction model, outputs the sintered ore yield, and predicts the sintered ore yield. The sintered ore yield prediction device 110 also identifies the surface temperature at which the predicted sintered ore yield will be equal to or greater than the target yield value, and identifies the operating parameters of the ignition furnace 36 that can achieve the identified surface temperature. The sintered ore yield prediction device 110 outputs the identified operating parameters of the ignition furnace 36 to the process computer 100, thereby setting the identified operating parameters as the operating conditions of the ignition furnace 36.

次に、点火炉36について説明する。図3は、点火炉36の断面模式図である。図3(a)は、パレット34の進行方向に対して垂直となる面で切断した断面図であり、図3(b)は、パレット34の進進行方向に平行となる面で切断した断面図である。 Next, the ignition furnace 36 will be described. Figure 3 is a schematic cross-sectional view of the ignition furnace 36. Figure 3(a) is a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the direction of travel of the pallet 34, and Figure 3(b) is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the direction of travel of the pallet 34.

点火炉36の長さ(パレットの搬送方向の距離)は、例えば、2~4mである。装入層Sの厚さは、例えば、400~800mmである。装入層Sの幅は、例えば、3000~6000mmである。装入層Sの側面部にはパレット側板88が設けられる。パレット側板88は、装入層Sを側面から支え、装入層Sの層厚分布を維持するために設けられる。 The length of the ignition furnace 36 (distance in the pallet transport direction) is, for example, 2 to 4 m. The thickness of the charging bed S is, for example, 400 to 800 mm. The width of the charging bed S is, for example, 3000 to 6000 mm. Pallet side panels 88 are provided on the side portions of the charging bed S. The pallet side panels 88 are provided to support the charging bed S from the sides and maintain the layer thickness distribution of the charging bed S.

点火炉36の点火炉カバー74は、キャスタブル耐火物と鉄皮で覆われる上面カバー80と、側面カバー82とを有し、装入層Sを覆うように設けられる。上面カバー80は装入層Sの上部を覆い、側面カバー82は装入層Sの側面部を覆う。側面カバー82とパレット側板88との間には一定の隙間が生じているものの、当該隙間の大きさは比較的小さく保たれるように構成されている。これにより、側面からの空気の漏洩が制限され、点火炉36の内部の気密が一定程度保たれる。 The ignition furnace cover 74 of the ignition furnace 36 has a top cover 80 covered with castable refractory and steel shell, and a side cover 82, and is provided to cover the charging bed S. The top cover 80 covers the top of the charging bed S, and the side cover 82 covers the side of the charging bed S. Although a certain gap exists between the side cover 82 and the pallet side plate 88, the size of this gap is configured to be kept relatively small. This limits air leakage from the sides, maintaining a certain degree of airtightness inside the ignition furnace 36.

点火炉36の入り口部にはバッフル70が設けられており、バッフル70と装入層Sの上面との隙間が狭く保たれるように構成されている。また、点火炉36の出口部も同様に、バッフル70と装入層Sの上面との隙間が狭く保たれるように構成されている。このように、装入口および搬出口ともに、バッフル70により隙間が狭く保たれているので、これにより、点火炉36の内部の気密が一定程度保たれる。 A baffle 70 is provided at the entrance of the ignition furnace 36, and is configured to maintain a narrow gap between the baffle 70 and the upper surface of the charging bed S. Similarly, the exit of the ignition furnace 36 is configured to maintain a narrow gap between the baffle 70 and the upper surface of the charging bed S. In this way, the baffle 70 keeps the gap narrow at both the charging entrance and the unloading exit, thereby maintaining a certain degree of airtightness inside the ignition furnace 36.

点火炉バーナ72は、装入層Sの幅方向に複数のバーナノズルを有する。点火炉バーナ72は、燃料ガスと燃焼用空気とを混合させることで可燃性ガスを生成して、バーナノズルの先端から火炎を噴射する。装入層Sの幅方向に設けられるバーナノズルの本数は2本以上8本以下であればよい。 The ignition furnace burner 72 has multiple burner nozzles in the width direction of the charging bed S. The ignition furnace burner 72 generates combustible gas by mixing fuel gas and combustion air, and sprays a flame from the tip of the burner nozzle. The number of burner nozzles provided in the width direction of the charging bed S may be between two and eight.

点火炉バーナ72は、上面カバー80に取り付けられていて、点火炉バーナ72のバーナノズルが点火炉36の内部に配置されている。点火炉バーナ72には、バーナ加熱に用いられる燃料ガスと燃焼用空気の供給配管が接続されている。燃料ガスと燃焼用空気は、点火炉36の外部に設けられた供給装置から供給される。点火炉バーナ72への燃料ガスの供給配管には、燃料ガスの流量を調整するための燃料ガス流量調整バルブ90と、燃料ガスの流量を計測するための燃料ガス流量計92とが設けられている。これにより、点火炉バーナ72で燃焼する燃料ガスの流量が制御される。また、点火炉バーナ72への燃焼用空気の供給配管には、燃焼用空気の流量を調整するための空気流量調整バルブ94と、燃焼用空気の流量を計測するための空気流量計96とが設けられている。これにより、点火炉バーナ72の燃焼時の空気比が制御される。 The ignition furnace burner 72 is attached to the top cover 80, and the burner nozzle of the ignition furnace burner 72 is located inside the ignition furnace 36. The ignition furnace burner 72 is connected to supply pipes for fuel gas and combustion air used for burner heating. The fuel gas and combustion air are supplied from a supply device installed outside the ignition furnace 36. The fuel gas supply pipe to the ignition furnace burner 72 is equipped with a fuel gas flow control valve 90 for adjusting the fuel gas flow rate and a fuel gas flow meter 92 for measuring the fuel gas flow rate. This controls the flow rate of fuel gas combusted in the ignition furnace burner 72. Furthermore, the combustion air supply pipe to the ignition furnace burner 72 is equipped with an air flow control valve 94 for adjusting the combustion air flow rate and an air flow meter 96 for measuring the combustion air flow rate. This controls the air ratio during combustion in the ignition furnace burner 72.

図4は、点火炉バーナ72を構成する複数のバーナノズル76の1つを示す模式図である。点火炉バーナ72は、パレット34の幅方向に沿って上面カバー80から装入層Sの表面に向けて火炎を放出する複数のバーナノズル76を有する。図4に示したバーナノズル76では、燃料ガスが噴射されたガス流れに向けて、燃焼用空気が噴射される。これにより、点火炉36の内部で燃料ガスと燃焼用空気とが混合されて、可燃性ガスが生成して燃焼反応が生じる。このため、バーナノズル76では、燃料ガスと燃焼用空気が混合するように、燃料ガスが噴射されたガス流れに対して一定の角度をなすように燃焼用空気が噴出される。 Figure 4 is a schematic diagram showing one of the multiple burner nozzles 76 that make up the ignition furnace burner 72. The ignition furnace burner 72 has multiple burner nozzles 76 that emit flames from the top cover 80 toward the surface of the charging bed S along the width direction of the pallet 34. The burner nozzle 76 shown in Figure 4 injects combustion air toward the gas flow into which the fuel gas is injected. This causes the fuel gas and combustion air to mix inside the ignition furnace 36, generating combustible gas and causing a combustion reaction. For this reason, the burner nozzle 76 injects combustion air at a certain angle relative to the gas flow into which the fuel gas is injected, so that the fuel gas and combustion air are mixed.

点火炉バーナ72の燃料ガスには、石炭ガス、都市ガス、天然ガス、メタンガス、エタンガス、プロパンガスおよびシェールガスのいずれを用いてよい。また、これらから選択される2以上の燃料ガスを混合した混合ガスを燃料ガスに用いてもよい。石炭ガスは、コークス炉ガス、高炉ガス、転炉ガス、電気炉ガスのいずれかである。これらのガスは、製鉄所の製造工程で生成される副生ガスであり、これらのガスを用いることで、これらの副生ガスが燃料ガスとして再利用できる。 The fuel gas for the ignition furnace burner 72 may be any of coal gas, city gas, natural gas, methane gas, ethane gas, propane gas, and shale gas. A mixed gas of two or more fuel gases selected from these may also be used as the fuel gas. The coal gas may be coke oven gas, blast furnace gas, converter gas, or electric furnace gas. These gases are by-product gases generated during the manufacturing process at steel mills, and by using these gases, these by-product gases can be reused as fuel gas.

点火炉バーナ72の燃焼条件は、例えば、装入層Sの幅1mあたりに対して、燃料ガスの流量が1200Nm/(m・hr)程度を供給すると共に、燃料ガスに対する空気比が0.9程度になるように燃焼用空気を供給する。これにより、装入層Sの表面温度を1200℃程度まで昇温できる。 The combustion conditions of the ignition furnace burner 72 are, for example, that the fuel gas is supplied at a flow rate of about 1200 Nm3 /(m·hr) per meter of width of the sintering bed S, and combustion air is supplied so that the air-to-fuel gas ratio is about 0.9. This allows the surface temperature of the sintering bed S to be raised to about 1200°C.

再び、図3を参照する。点火炉カバー74には、装入層Sの上面を直視可能な位置に配置される測定用窓86が設けられている。装入層Sの上面を直視可能な位置とは、測定用窓86を通じて点火炉カバー74の外側から点火炉カバー74の内側の装入層Sの上面を視覚で捉えられる位置である。 Referring again to Figure 3, the ignition furnace cover 74 is provided with a measurement window 86 positioned at a position where the top surface of the charging bed S can be directly viewed. A position where the top surface of the charging bed S can be directly viewed is a position where the top surface of the charging bed S inside the ignition furnace cover 74 can be visually captured from outside the ignition furnace cover 74 through the measurement window 86.

図5は、側面カバー82に測定用窓86を設けた点火炉36の一例を示す模式図である。図5(a)は、点火炉36の側面模式図である。図5(a)に示すように、測定用窓86は、点火炉36内の装入層Sの上面よりも高い位置に配置される。測定用窓86は、点火炉カバー74に一つ設けてもよく、複数設けてもよい。図5に示すように、点火炉カバー74に複数の測定用窓86を設けることで、パレット34の進行方向に対して異なる位置で装入層Sの表面温度を測定できる。 Figure 5 is a schematic diagram showing an example of an ignition furnace 36 in which a measurement window 86 is provided in the side cover 82. Figure 5(a) is a schematic side view of the ignition furnace 36. As shown in Figure 5(a), the measurement window 86 is positioned higher than the upper surface of the charging bed S in the ignition furnace 36. One or more measurement windows 86 may be provided in the ignition furnace cover 74. As shown in Figure 5, by providing multiple measurement windows 86 in the ignition furnace cover 74, the surface temperature of the charging bed S can be measured at different positions in the traveling direction of the pallet 34.

図5(b)は、測定用窓86から装入層Sの上面を直視した場合に観察される視野を模式的に示す図である。図5(b)に示すように、測定用窓86は、バーナノズル76から噴射された火炎98が装入層Sの上面に衝突する範囲(以後、この範囲を点火部99と記載する。)を直視可能な位置に設けることが好ましい。点火部99の温度測定を行うことで、装入層Sの表面における最高温度を把握できる。 Figure 5(b) is a schematic diagram showing the field of view observed when looking directly at the top surface of the charging bed S through the measurement window 86. As shown in Figure 5(b), the measurement window 86 is preferably located in a position that allows direct viewing of the area where the flame 98 sprayed from the burner nozzle 76 collides with the top surface of the charging bed S (hereinafter, this area will be referred to as the ignition area 99). By measuring the temperature of the ignition area 99, the maximum temperature on the surface of the charging bed S can be determined.

測定用窓86は、装入層Sの上面を直視可能な位置であれば、設置位置は側面カバー82に限定されない。測定用窓86は、点火炉36の上面カバー80であって、装入層Sの上面を視覚により捉えることができる位置に設けられてもよい。ただし、測定用窓86を上面カバー80に設けると、点火炉バーナ72や燃料ガス等の供給配管によって、装入層Sの上面の視野が制限される場合がある。また、上面カバー80の一部を開口すると、上面カバー80の強度が低下して耐火レンガ等が脱落しやすくなる。このため、測定用窓86は、側面カバー82に設けられることが好ましい。 The measurement window 86 may be installed in any position that allows direct viewing of the top surface of the charging bed S, and is not limited to the side cover 82. The measurement window 86 may also be installed in the top cover 80 of the ignition furnace 36, in a position that allows visual observation of the top surface of the charging bed S. However, if the measurement window 86 is installed in the top cover 80, the field of view of the top surface of the charging bed S may be limited by the supply piping for the ignition furnace burner 72 and fuel gas, etc. Furthermore, if part of the top cover 80 is opened, the strength of the top cover 80 decreases, making it easier for firebricks, etc., to fall off. For this reason, it is preferable to install the measurement window 86 in the side cover 82.

測定用窓86には、石英ガラスまたはホウケイ酸ガラスで構成される耐熱ガラスを用いることが好ましい。また、測定用窓86は、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、硫化亜鉛、ジンクセレン、ゲルマニウムなどの赤外線を透過する材料で構成されることが好ましい。 The measurement window 86 is preferably made of heat-resistant glass such as quartz glass or borosilicate glass. It is also preferable that the measurement window 86 be made of a material that transmits infrared rays, such as barium fluoride, calcium fluoride, zinc sulfide, zinc selenide, or germanium.

図6は、赤外線の波長帯を含む光の透過率を示すグラフである。図6の横軸は波長(μm)であり、縦軸は透過率(%)である。図6に示すように、選択する材料によって光の透過率が異なるものの、透過率が高くなる光の波長を選択することで、点火炉カバー74の内側で発生した光(放射光)を、測定用窓86を通じて点火炉カバー74の外側で受光できることがわかる。 Figure 6 is a graph showing the transmittance of light including infrared wavelength bands. The horizontal axis of Figure 6 represents wavelength (μm), and the vertical axis represents transmittance (%). As shown in Figure 6, although the transmittance of light varies depending on the material selected, by selecting a wavelength of light that provides high transmittance, it is possible to receive light (radiated light) generated inside the ignition furnace cover 74 on the outside of the ignition furnace cover 74 through the measurement window 86.

点火炉36は、点火炉カバー74の外側に設けられ、測定用窓86を通して装入層Sの表面温度を測定する放射温度計84を有する。放射温度計84は、0.5μm以上4.0μm以下の範囲内から選択される波長を測定波長として用いる。 The ignition furnace 36 is provided on the outside of the ignition furnace cover 74 and has a radiation thermometer 84 that measures the surface temperature of the charging bed S through a measurement window 86. The radiation thermometer 84 uses a measurement wavelength selected from the range of 0.5 μm to 4.0 μm.

再び、図3を参照して放射温度計84の設置位置を説明する。放射温度計84は、測定用窓86を通じて点火炉36の内側の装入層Sの表面からの放射光を受光できる位置に設けられる。測定用窓86は、装入層Sの表面よりも高い位置に設けられるので、放射温度計84は、受光部が下側を向くように設置される。一方、放射温度計84の受光部が向く方向は、測定用窓86に向かって左右方向に任意に変更できる。このため、放射温度計84の受光部の左右方向の位置を調整することで、点火炉36内の入口部の方向、出口部の方向、点火炉バーナ72からの火炎98が装入層Sに衝突する点火部99の方向など、パレット34の進行方向に対して任意の位置で装入層Sの表面の温度を測定できる。 The installation position of the radiation thermometer 84 will be explained with reference again to Figure 3. The radiation thermometer 84 is installed in a position where it can receive radiant light from the surface of the charging bed S inside the ignition furnace 36 through the measurement window 86. Because the measurement window 86 is installed at a position higher than the surface of the charging bed S, the radiation thermometer 84 is installed with its light-receiving portion facing downward. Meanwhile, the direction in which the light-receiving portion of the radiation thermometer 84 faces can be freely changed left or right toward the measurement window 86. Therefore, by adjusting the left-right position of the light-receiving portion of the radiation thermometer 84, the surface temperature of the charging bed S can be measured at any position relative to the traveling direction of the pallet 34, such as the direction of the entrance or exit of the ignition furnace 36, or the direction of the ignition portion 99 where the flame 98 from the ignition furnace burner 72 collides with the charging bed S.

放射温度計84として、局所的な温度を測定できるスポット放射温度計を用いてもよく、回転ミラー等によって視野位置を一軸方向に走査できる走査型放射温度計を用いてもよく、面内温度分布が測定できるサーモグラフィを用いてよい。走査型放射温度計を用いる場合には、装入層Sの進行方向に走査してもよく、幅方向に走査してもよい。 The radiation thermometer 84 may be a spot radiation thermometer capable of measuring localized temperatures, a scanning radiation thermometer capable of scanning the field of view in one axis direction using a rotating mirror or the like, or a thermograph capable of measuring in-plane temperature distribution. When using a scanning radiation thermometer, it may be scanned in the direction of travel of the charging bed S or in the width direction.

図7は、放射温度計84による温度測定位置を示す模式図である。図7(a)は、スポット放射温度計を用いて装入層Sの表面の特定の位置の温度を測定する例を示す図である。図7(a)に示した例では、点火炉バーナ72からの火炎98が装入層Sに衝突する点火部99の範囲内における幅方向の中央部(図中の黒丸部))の装入層Sの表面温度を測定する。これにより、装入層Sの上面における最高温度を把握できる。 Figure 7 is a schematic diagram showing the temperature measurement positions using the radiation thermometer 84. Figure 7(a) is a diagram showing an example of measuring the temperature at a specific position on the surface of the charging bed S using a spot radiation thermometer. In the example shown in Figure 7(a), the surface temperature of the charging bed S is measured at the center in the width direction (black circle in the figure) within the range of the ignition section 99 where the flame 98 from the ignition furnace burner 72 collides with the charging bed S. This makes it possible to determine the maximum temperature on the top surface of the charging bed S.

図7(b)は、走査型放射温度計を用いて、測定点を装入層Sの幅方向に走査して表面温度を測定する例を示す図である。図7(b)に示した例では、点火炉バーナ72からの火炎98が装入層Sに衝突する点火部99の範囲内における幅方向の平均温度(図中の黒線部)を測定する。これにより、装入層Sの幅方向の表面温度分布を把握できる。 Figure 7(b) shows an example of measuring the surface temperature by scanning measurement points across the width of the charging bed S using a scanning radiation thermometer. In the example shown in Figure 7(b), the average temperature across the width (black line in the figure) is measured within the ignition zone 99 where the flame 98 from the ignition furnace burner 72 collides with the charging bed S. This makes it possible to grasp the surface temperature distribution across the width of the charging bed S.

図7(c)は、サーモグラフィを用いて、測定範囲が装入層Sの幅方向全体を含み、長手方向の一定の範囲の表面温度を測定する例を示す図である。図7(c)に示した例では、点火炉バーナ72からの火炎98が装入層Sに衝突する点火部99を含む範囲(図中の黒線で囲まれる範囲)の温度を測定する。これにより、装入層Sの幅方向および長手方向の表面温度分布を測定できる。 Figure 7(c) shows an example in which a thermograph is used to measure the surface temperature of a certain range in the longitudinal direction, with the measurement range including the entire width of the charging bed S. In the example shown in Figure 7(c), the temperature is measured in the range including the ignition point 99 where the flame 98 from the ignition furnace burner 72 collides with the charging bed S (the range surrounded by the black line in the figure). This makes it possible to measure the surface temperature distribution of the charging bed S in the width and longitudinal directions.

放射温度計の測定波長は0.5μm以上4.0μm以下の範囲内から選択した波長である。この範囲を測定波長とすることで、温度測定の誤差が小さくなるので、高い精度で装入層Sの表面温度を測定できるようになる。一方、放射温度計の測定波長が0.5μm未満の波長であると、600~1400℃の温度範囲において放射エネルギーの変化が小さく、温度測定の誤差が大きくなる。また、放射温度計の測定波長が4.0μmを超える波長であると、点火炉バーナ72からの火炎98の影響を受けるので、温度測定の誤差が大きくなる。さらに、放射温度計の測定波長が4.0μmを超える波長であると、点火炉内で発生する炭酸ガス等の雰囲気ガスの影響の影響を受けるので、温度測定の誤差がさらに大きくなる。 The radiation thermometer's measurement wavelength is selected from the range of 0.5 μm to 4.0 μm. Using a measurement wavelength within this range reduces temperature measurement error, allowing the surface temperature of the charging bed S to be measured with high accuracy. On the other hand, if the radiation thermometer's measurement wavelength is less than 0.5 μm, the change in radiant energy is small in the temperature range of 600 to 1400°C, resulting in large temperature measurement errors. Furthermore, if the radiation thermometer's measurement wavelength exceeds 4.0 μm, it will be affected by the flame 98 from the ignition furnace burner 72, resulting in large temperature measurement errors. Furthermore, if the radiation thermometer's measurement wavelength exceeds 4.0 μm, it will be affected by atmospheric gases such as carbon dioxide generated in the ignition furnace, resulting in even larger temperature measurement errors.

図8は、火炎から放射される赤外線の強度分布を示すグラフである。図8の横軸は波長(μm)であり、縦軸は相対放射強度(%)である。相対放射強度は、測定される放射強度の最大値を用いて規格化した放射強度の相対値である。また、図8に示した火炎は、コークス炉ガスを燃焼させた火炎である。 Figure 8 is a graph showing the intensity distribution of infrared radiation emitted from a flame. The horizontal axis of Figure 8 represents wavelength (μm), and the vertical axis represents relative radiation intensity (%). Relative radiation intensity is the relative value of radiation intensity normalized using the maximum value of the measured radiation intensity. The flame shown in Figure 8 is a flame resulting from the combustion of coke oven gas.

コークス炉ガスは水素の含有量が比較的多いので、コークス炉ガスを燃料させた火炎は可視光では透明な炎にみえる。しかしながら、図8に示すように、当該火炎から放射される赤外線の波長は、放射温度計の測定波長である赤外線の波長と重なるので、当該火炎が温度測定の外乱になることがわかる。このため、本実施形態に係る点火炉36では、放射温度計の測定波長を4.0μm以下にしている。これにより、火炎越しに装入層Sの表面温度を測定する場合であっても火炎の影響を受けず、この結果、放射温度計84による温度測定の誤差を小さくできる。なお、点火炉バーナ72の燃焼が酸素欠乏状態になると火炎の色が黄色になることがある。これを避けるために点火炉バーナ72の燃焼は、燃料ガスの理論空気量に対する空気比が1以上である酸素リッチの条件で行うことが好ましい。 Because coke oven gas contains a relatively high amount of hydrogen, a flame fueled by coke oven gas appears transparent to visible light. However, as shown in Figure 8, the wavelength of the infrared light emitted from the flame overlaps with the wavelength measured by the radiation thermometer, meaning that the flame can interfere with temperature measurement. For this reason, in the ignition furnace 36 of this embodiment, the measurement wavelength of the radiation thermometer is set to 4.0 μm or less. This prevents the flame from affecting the surface temperature of the charging bed S even when measured through the flame. As a result, temperature measurement errors by the radiation thermometer 84 can be reduced. Note that if the combustion of the ignition furnace burner 72 is in an oxygen-deficient state, the flame color may turn yellow. To avoid this, it is preferable to perform combustion of the ignition furnace burner 72 under oxygen-rich conditions, where the air ratio of the fuel gas to the theoretical air volume is 1 or greater.

図9は、炭酸ガスを通過する光の透過率を示すグラフである。図9の横軸は波長(μm)であり、縦軸は透過率(%)である。図9に示すように、点火炉バーナで燃料ガスを燃焼させることで発生する二酸化炭素(炭酸ガス)も温度測定の外乱となることがわかる。このため、本実施形態に係る点火炉36では、放射温度計の測定波長を4.0μm以下にしている。これにより、燃料ガスの燃焼により発生する二酸化炭素によって、光の透過が阻害されにくくなるので、放射温度計84による温度測定の誤差を小さくできる。 Figure 9 is a graph showing the transmittance of light passing through carbon dioxide gas. The horizontal axis of Figure 9 represents wavelength (μm), and the vertical axis represents transmittance (%). As shown in Figure 9, carbon dioxide (carbon dioxide) generated by burning fuel gas in the ignition furnace burner can also cause disturbances in temperature measurement. For this reason, in the ignition furnace 36 of this embodiment, the measurement wavelength of the radiation thermometer is set to 4.0 μm or less. This makes it less likely that light transmission will be obstructed by carbon dioxide generated by the combustion of fuel gas, thereby reducing errors in temperature measurement by the radiation thermometer 84.

また、放射温度計84の検出素子は、光電型であることが好ましい。焦電素子やサーモパイル等の熱電型の検出素子は、測定波長が8~13μmであり、当該測定波長は火炎や雰囲気ガスの影響を受けるので好ましくない。光電型の検出素子として、例えば、セレン化鉛(PbSe)、硫化鉛(PbS)、インジウムガリウムヒ素(InGaAs)およびシリコン(Si)のうちのいずれかを用いることが好ましい。セレン化鉛の測定波長は4μmであり、硫化鉛の測定波長は2μmであり、インジウムガリウムヒ素の測定波長は1.55μmであり、シリコンの測定波長は0.9μmであり、いずれを用いても測定波長が0.5μm以上4.0μm以下の範囲内となる放射温度計84になる。 The radiation thermometer 84's detection element is preferably a photoelectric type. Thermoelectric detection elements such as pyroelectric elements and thermopiles have a measurement wavelength of 8 to 13 μm, which is undesirable because the measurement wavelength is affected by flames and atmospheric gases. For example, it is preferable to use one of the following photoelectric detection elements: lead selenide (PbSe), lead sulfide (PbS), indium gallium arsenide (InGaAs), and silicon (Si). Lead selenide has a measurement wavelength of 4 μm, lead sulfide has a measurement wavelength of 2 μm, indium gallium arsenide has a measurement wavelength of 1.55 μm, and silicon has a measurement wavelength of 0.9 μm. Regardless of which type is used, the radiation thermometer 84 will have a measurement wavelength in the range of 0.5 μm to 4.0 μm.

また、測定用窓86における放射温度計84の測定波長の透過率は50%以上であることが好ましい。図10は、放射温度計の検出素子としてセレン化鉛(PbSe)と硫化鉛(PbS)を選択し、測定用窓86として石英ガラスを用いた場合の透過率を示すグラフである。硫化鉛の測定波長は2.0μmであるので、石英ガラスの測定波長に対する透過率は、ほぼ100%である。したがって、点火炉36内の装入層Sの表面から発せられる波長2.0μmの放射光は、点火炉内の火炎や雰囲気ガスにより減衰されることなく、測定用窓86を通過する。これにより測定用窓86の外側に設けられる放射温度計84を用いて装入層Sの表面温度を高い精度で測定できることがわかる。 Furthermore, it is preferable that the transmittance of the measurement window 86 at the measurement wavelength of the radiation thermometer 84 be 50% or more. Figure 10 is a graph showing the transmittance when lead selenide (PbSe) and lead sulfide (PbS) are selected as the radiation thermometer detection element and quartz glass is used as the measurement window 86. Since the measurement wavelength of lead sulfide is 2.0 μm, the transmittance of quartz glass at the measurement wavelength is nearly 100%. Therefore, the 2.0 μm wavelength radiation emitted from the surface of the charging bed S in the ignition furnace 36 passes through the measurement window 86 without being attenuated by the flame or atmospheric gas within the ignition furnace. This shows that the surface temperature of the charging bed S can be measured with high accuracy using the radiation thermometer 84 installed outside the measurement window 86.

一方、放射温度計84の検出素子として、セレン化鉛を用いる場合には、その測定波長は4.0μmであるので、石英ガラスの測定波長に対する透過率は70%程度となる。したがって、点火炉36内の装入層Sの表面から発せられる波長4.0μmの放射光は、点火炉内の火炎や雰囲気ガスにより減衰されることなく測定用窓86に到達するものの、測定用窓86を通過する際に約30%の放射光が遮られる。このため、測定用窓86の外側に設けられる放射温度計84は、測定用窓86を通過する70%の強度の放射光を受光して、装入層Sの表面温度を測定することになる。 On the other hand, when lead selenide is used as the detection element of the radiation thermometer 84, the measurement wavelength is 4.0 μm, so the transmittance of quartz glass for the measurement wavelength is approximately 70%. Therefore, although the 4.0 μm wavelength radiation emitted from the surface of the charging bed S in the ignition furnace 36 reaches the measurement window 86 without being attenuated by the flame or atmospheric gas in the ignition furnace, approximately 30% of the radiation is blocked when passing through the measurement window 86. Therefore, the radiation thermometer 84, which is installed outside the measurement window 86, receives 70% of the intensity of the radiation that passes through the measurement window 86 to measure the surface temperature of the charging bed S.

したがって、このような場合には、放射温度計84で測定される温度を測定用窓86の透過率を用いて補正することが好ましい。これにより、測定波長の透過率が低い測定用窓86を用いる場合であっても、装入層Sの表面温度を高い精度で測定できる。一方、透過率が低くなると、透過率の補正量が大きくなり、測定値のばらつきが大きくなる。このため、測定用窓86における測定波長の透過率は50%以上であることが好ましい。 Therefore, in such cases, it is preferable to correct the temperature measured by the radiation thermometer 84 using the transmittance of the measurement window 86. This allows the surface temperature of the charging layer S to be measured with high accuracy, even when a measurement window 86 with low transmittance at the measurement wavelength is used. On the other hand, as the transmittance decreases, the amount of transmittance correction increases, resulting in greater variability in the measurement values. For this reason, it is preferable that the transmittance at the measurement wavelength through the measurement window 86 be 50% or higher.

測定用窓86における測定波長の透過率が100%未満である場合の補正方法は、以下の通りである。放射温度計84は、測定対象から放射光を受光して温度に変換しており、測定対象となる装入層の自発光強度Eは下記(1)式で表される。 The correction method when the transmittance of the measurement wavelength through the measurement window 86 is less than 100% is as follows. The radiation thermometer 84 receives radiation from the object to be measured and converts it into temperature. The self-luminous intensity E of the loading layer to be measured is expressed by the following equation (1).

上記(1)式において、Eは自発光強度(W/m)であり、εは測定対象の装入層の放射率(-)であり、λは測定波長(m)であり、Tは測定対象の温度(K)であり、定数Cは3.741×10-16(W・m)であり、定数Cは1.439×10-2(m・K)である。なお、(-)は無次元を意味する。放射率εは酸化鉄の代表値として0.9に設定してよい。また、放射率εはオフライン測定により予め設定しておいてもよい。具体的には、測定対象の装入層に対して放射温度計による測定値と接触式熱電対による測定値とが一致するように放射率εを設定できる。 In the above formula (1), E is the spontaneous emission intensity (W/m 3 ), ε is the emissivity (-) of the charging layer to be measured, λ is the measurement wavelength (m), T is the temperature of the charging layer to be measured (K), constant C1 is 3.741×10 −16 (W·m 2 ), and constant C2 is 1.439×10 −2 (m·K). Note that (-) means that it is dimensionless. The emissivity ε may be set to 0.9 as a representative value for iron oxide. Alternatively, the emissivity ε may be set in advance by offline measurement. Specifically, the emissivity ε can be set so that the measurement value obtained by the radiation thermometer and the measurement value obtained by the contact thermocouple match for the charging layer to be measured.

また、測定用窓86により放射光が遮られる場合には、放射温度計が受光する光の受光強度Er(W/m)は、上記(1)式の自発光強度Eと透過率ξ(%)とを用いて下記(2)式で表される。 Furthermore, when the radiated light is blocked by the measurement window 86, the light receiving intensity Er (W/m 3 ) of the light received by the radiation thermometer is expressed by the following equation (2) using the self-emission intensity E and transmittance ξ (%) in the above equation (1).

Er=ξE・・・(2) Er=ξE...(2)

上記(1)、(2)式を用いて補正する場合、測定用窓の窓材の透過率ξは、オフラインで、黒体炉から放射される電磁波を、測定に用いる窓材を介して放射温度計で測定して予め把握しておく。そして、透過率ξと上記(1)、(2)式を用いることで、測定用窓86の透過率が選択した測定波長に対して100%でなくても、装入層Sの表面温度Tを高い精度で算出できる。 When making corrections using the above equations (1) and (2), the transmittance ξ of the window material of the measurement window is determined in advance by measuring the electromagnetic waves emitted from the blackbody furnace offline using a radiation thermometer through the window material used for measurement. Then, by using the transmittance ξ and the above equations (1) and (2), the surface temperature T of the charging layer S can be calculated with high accuracy even if the transmittance of the measurement window 86 is not 100% for the selected measurement wavelength.

また、本実施形態に係る点火炉36では、パレット34の下方に設けられるウインドボックス40による空気の吸引により、点火炉カバー74の内側における装入層Sの上方の圧力を負圧にすることが好ましい。ここで、負圧とは、点火炉36の外側に比べて内側の圧力が低いことをいう。 In addition, in the ignition furnace 36 according to this embodiment, it is preferable to create a negative pressure above the charging layer S inside the ignition furnace cover 74 by suctioning air using a wind box 40 installed below the pallet 34. Here, negative pressure means that the pressure inside the ignition furnace 36 is lower than the pressure outside.

再び、図1を参照する。排風機46は、メインダクト42内の気体を吸引する設備であり、例えばブロア、ポンプである。排風機46は、メインダクト42内の気体を吸引することでメインダクト42と接続するウインドボックス40内を負圧にする。ウインドボックス40内が負圧になることで、ウインドボックス40により装入層Sの内部の空気が吸引され、点火炉カバー74の内側における装入層Sの上方の圧力が負圧になる。装入層Sの上方の圧力は、点火炉カバー74の内側で測定される圧力で代表してよい。この場合、点火炉36の下流側で圧力を測定することが好ましく、点火炉36の幅方向の中央近傍で圧力を測定することがさらに好ましい。 Referring again to Figure 1, the exhaust fan 46 is equipment that sucks in gas from the main duct 42, and is, for example, a blower or pump. The exhaust fan 46 sucks in gas from the main duct 42, creating a negative pressure inside the wind box 40 connected to the main duct 42. When the wind box 40 becomes negative pressure, the wind box 40 sucks in air from inside the charging bed S, and the pressure above the charging bed S inside the ignition furnace cover 74 becomes negative. The pressure above the charging bed S may be represented by the pressure measured inside the ignition furnace cover 74. In this case, it is preferable to measure the pressure downstream of the ignition furnace 36, and it is even more preferable to measure the pressure near the center of the ignition furnace 36 in the width direction.

このように、ウインドボックス40は、点火炉カバー74の内側の装入層Sの上方の圧力を負圧にする。点火炉カバー74の内側の装入層Sの上方の圧力は、点火炉36の外部の圧力に比べて2~10kPa低い負圧であることが好ましい。装入層Sの上方の圧力を負圧にすることで、燃料ガスの燃焼で発生する水蒸気が、装入層Sの上方から装入層Sの内部に吸引される。また、装入層Sの点火により発生するダストが装入層Sの上方で浮遊することが抑制される。これにより、装入層Sの表面から発せられる放射光が、点火炉36の内部で発生する水蒸気やダストの影響を受けることなく測定用窓86を通過できるようになる。この結果、放射温度計84を用いて装入層Sの表面温度をさらに高い精度で測定できるようになる。 In this way, the wind box 40 creates a negative pressure above the charging bed S inside the ignition furnace cover 74. The negative pressure above the charging bed S inside the ignition furnace cover 74 is preferably 2 to 10 kPa lower than the pressure outside the ignition furnace 36. By creating a negative pressure above the charging bed S, water vapor generated by the combustion of fuel gas is drawn into the charging bed S from above. Furthermore, dust generated by ignition of the charging bed S is prevented from floating above the charging bed S. This allows the radiation emitted from the surface of the charging bed S to pass through the measurement window 86 without being affected by the water vapor and dust generated inside the ignition furnace 36. As a result, the surface temperature of the charging bed S can be measured with even greater accuracy using the radiation thermometer 84.

具体的には、点火炉バーナ72に用いる燃料ガスに水素(H)やメタン(CH)が含まれると、これら燃料ガスの燃焼により水蒸気が発生する。図11は、水蒸気の光の透過率を示すグラフである。図11の横軸は波長(μm)であり、縦軸は透過率(%)である。 Specifically, if the fuel gas used in the ignition furnace burner 72 contains hydrogen ( H2 ) or methane ( CH4 ), water vapor will be generated by the combustion of this fuel gas. Figure 11 is a graph showing the light transmittance of water vapor. The horizontal axis of Figure 11 represents wavelength (μm), and the vertical axis represents transmittance (%).

図11に示すように、水蒸気は、放射温度計84の測定波長である0.5μm以上4.0μm以下の範囲内の一部(3~4μmの範囲)の放射光の透過率が低い。このため、点火炉36内の水蒸気によって、装入層Sの表面から発せられる放射光が減衰されるので、測定用窓86の外側に設置される放射温度計84の受光強度が低下する。したがって、点火炉36内の水蒸気を、装入層Sの内部に吸引することで水蒸気による放射光の減衰が抑制されるので、測定用窓86の外側に設置した放射温度計84で装入層Sの表面温度を高い精度で測定できることがわかる。 As shown in Figure 11, water vapor has low transmittance for part of the radiation light within the range of 0.5 μm to 4.0 μm (the 3-4 μm range), which is the wavelength measured by the radiation thermometer 84. Therefore, the water vapor within the ignition furnace 36 attenuates the radiation light emitted from the surface of the charging bed S, reducing the light intensity received by the radiation thermometer 84 installed outside the measurement window 86. Therefore, by drawing the water vapor within the ignition furnace 36 into the interior of the charging bed S, the attenuation of radiation light due to the water vapor is suppressed, and it can be seen that the surface temperature of the charging bed S can be measured with high accuracy using the radiation thermometer 84 installed outside the measurement window 86.

次に、焼結鉱の歩留り予測装置110について説明する。上述したように、焼結鉱の歩留り予測装置110は、点火炉36内の装入層Sの表面温度を含む入力データを歩留り予測モデルに入力し、焼結鉱の歩留りを出力させて焼結鉱の歩留りを予測する装置である。さらに、焼結鉱の歩留り予測装置110は、予測された焼結鉱の歩留りが目標歩留り値以上になる表面温度を特定し、特定された表面温度にできる点火炉36の操業パラメータを特定する装置でもある。 Next, the sintered ore yield prediction device 110 will be described. As described above, the sintered ore yield prediction device 110 is a device that inputs input data, including the surface temperature of the charging layer S in the ignition furnace 36, into a yield prediction model, outputs the sintered ore yield, and predicts the sintered ore yield. Furthermore, the sintered ore yield prediction device 110 is also a device that identifies the surface temperature at which the predicted sintered ore yield will be equal to or greater than the target yield value, and identifies the operating parameters of the ignition furnace 36 that can achieve the identified surface temperature.

図12は、焼結鉱の歩留り予測装置110の構成例を模式的に示す図である。焼結鉱の歩留り予測装置110は、例えば、ワークステーションやパソコン等の汎用コンピュータである。焼結鉱の歩留り予測装置110は、制御部112と、入力部114と、出力部116と、格納部118とを有する。制御部112は、例えば、CPU等であって、格納部118に格納されている種々のプログラムを実行することにより、制御部112をデータ取得部120、歩留り予測部122、点火炉の操業パラメータ特定部124および歩留り予測モデル生成部126として機能させる。 Figure 12 is a schematic diagram showing an example configuration of a sintered ore yield prediction device 110. The sintered ore yield prediction device 110 is, for example, a general-purpose computer such as a workstation or personal computer. The sintered ore yield prediction device 110 has a control unit 112, an input unit 114, an output unit 116, and a storage unit 118. The control unit 112 is, for example, a CPU, and executes various programs stored in the storage unit 118, causing the control unit 112 to function as a data acquisition unit 120, a yield prediction unit 122, an ignition furnace operating parameter identification unit 124, and a yield prediction model generation unit 126.

入力部114は、例えば、キーボード、ディスプレイと一体的に設けられたタッチパネル等である。出力部116は、例えば、LCDまたはCRTディスプレイ等である。格納部118は、例えば、更新記録可能なフラッシュメモリ、内蔵あるいはデータ通信端子で接続されたハードディスク、メモリーカード等の情報記録媒体およびその読み書き装置である。格納部118には、焼結鉱製造設備140による焼結鉱56の製造を実現するためのプログラムやデータが格納されている。また、格納部108には、データベース128と、歩留り予測モデル130が格納されている。データベース128には、過去に焼結鉱製造設備140で製造された焼結鉱の装入層Sの表面温度の実績値および歩留りの実績値を1組とするデータセットが30以上、好ましくは100以上、より好ましくは500以上格納されている。データベース128には、必要に応じて、後述する点火炉36の操業パラメータの実績値、焼結過程の操業パラメータの実績値および装入層Sの属性情報の実績値をプロセスコンピュータ100から取得し、これらを焼結鉱の装入層Sの表面温度の実績値および歩留りの実績値と対応付けたデータセットを格納してもよい。 The input unit 114 is, for example, a keyboard, a touch panel integrated with a display, or the like. The output unit 116 is, for example, an LCD or CRT display. The storage unit 118 is, for example, an updatable flash memory, a built-in hard disk or a memory card connected via a data communication terminal, or an information recording medium and its read/write device. The storage unit 118 stores programs and data for realizing the production of sintered ore 56 by the sintered ore production equipment 140. The storage unit 118 also stores a database 128 and a yield prediction model 130. The database 128 stores 30 or more, preferably 100 or more, and more preferably 500 or more data sets, each set consisting of actual values for the surface temperature of the charging bed S and actual values for the yield of sintered ore previously produced by the sintered ore production equipment 140. If necessary, the database 128 may acquire from the process computer 100 the actual values of the operating parameters of the ignition furnace 36 (described below), the actual values of the operating parameters of the sintering process, and the actual values of the attribute information of the sintering bed S, and store a data set that associates these with the actual values of the surface temperature of the sintered ore sintering bed S and the actual values of the yield.

次に、焼結鉱の歩留り予測装置110による焼結鉱の歩留り予測処理について説明する。データ取得部120は、入力データとしてプロセスコンピュータ100から装入層Sの表面温度を取得する。データ取得部120は、後述する歩留り予測モデル生成部126が生成した歩留り予測モデル130に入力できるように、歩留り予測モデル130の入力データと同じ種類の装入層Sの表面温度を取得する。したがって、データ取得部120は、装入層Sの表面温度として特定位置における装入層Sの表面温度を取得してもよく、また、装入層Sの表面温度の平均値を取得してもよい。例えば、点火炉36内で点火炉バーナ43から噴出する火炎が装入層Sに衝突する位置(点火部)または、点火部の下流側に設定した代表位置での装入層Sの表面温度や、装入層Sの幅方向の平均温度を用いてよい。データ取得部120は、取得した入力データを歩留り予測部122に出力する。 Next, the sinter yield prediction process performed by the sinter yield prediction device 110 will be described. The data acquisition unit 120 acquires the surface temperature of the sintering bed S from the process computer 100 as input data. The data acquisition unit 120 acquires the same type of surface temperature of the sintering bed S as the input data for the yield prediction model 130, so that the data can be input into the yield prediction model 130 generated by the yield prediction model generation unit 126 (described below). Therefore, the data acquisition unit 120 may acquire the surface temperature of the sintering bed S at a specific position as the surface temperature of the sintering bed S, or may acquire the average surface temperature of the sintering bed S. For example, the surface temperature of the sintering bed S at the position (ignition point) where the flame emitted from the ignition furnace burner 43 in the ignition furnace 36 impinges on the sintering bed S, or at a representative position set downstream of the ignition point, or the average temperature in the width direction of the sintering bed S may be used. The data acquisition unit 120 outputs the acquired input data to the yield prediction unit 122.

歩留り予測部122は、データ取得部120から入力データを取得すると、格納部118に格納されている歩留り予測モデル130を読み出す。歩留り予測部122は、歩留り予測モデルに当該入力データを入力し、焼結鉱の歩留りを出力させることで、焼結鉱の歩留りを予測する。歩留り予測部122は、予測した焼結鉱の歩留りを出力部116に表示させてもよい。これにより、オペレータは、当該出力部106を視認することで焼結鉱の歩留りの予測値を確認できる。 When the yield prediction unit 122 acquires input data from the data acquisition unit 120, it reads the yield prediction model 130 stored in the storage unit 118. The yield prediction unit 122 predicts the sintered ore yield by inputting the input data into the yield prediction model and outputting the sintered ore yield. The yield prediction unit 122 may also display the predicted sintered ore yield on the output unit 116. This allows the operator to confirm the predicted sintered ore yield by visually checking the output unit 116.

このように、本実施形態に係る焼結鉱の歩留り予測装置110では、点火炉36内の装入層Sの表面温度を歩留り予測モデル130に入力し、焼結鉱の歩留りを出力させることで焼結鉱の歩留りを予測する。この装入層Sの表面温度として、点火炉カバー74の外側から測定用窓86を通して、0.5μm以上4.0μm以下の範囲内から選択される波長を測定波長とする放射温度計84で測定される表面温度を用いる。この表面温度は、火炎98や二酸化炭素による影響が抑制され、高い精度で測定された表面温度であるので、当該表面温度を含む入力データを用いて焼結鉱の歩留りを予測することで、高い精度で焼結鉱の歩留りも予測できるようになる。 In this way, the sintered ore yield prediction device 110 of this embodiment predicts the sintered ore yield by inputting the surface temperature of the charging layer S in the ignition furnace 36 into the yield prediction model 130 and outputting the sintered ore yield. The surface temperature of the charging layer S is measured from the outside of the ignition furnace cover 74 through the measurement window 86 using a radiation thermometer 84 with a measurement wavelength selected from the range of 0.5 μm to 4.0 μm. This surface temperature is measured with high accuracy, with the effects of the flame 98 and carbon dioxide suppressed. Therefore, by predicting the sintered ore yield using input data including this surface temperature, the sintered ore yield can also be predicted with high accuracy.

次に、焼結鉱の歩留り予測装置110による点火炉36の操業パラメータ設定処理について説明する。歩留り予測部122は予測した焼結鉱の歩留りを点火炉の操業パラメータ特定部124に出力する。点火炉の操業パラメータ特定部124は、歩留り予測部122から取得した焼結鉱の歩留りの予測値が目標歩留り値以上か否か判断する。なお、目標歩留り値は、入力部114からオペレータによって入力されてもよく、予め、オペレータにより入力され、格納部118に格納されていてもよい。 Next, the operational parameter setting process for the ignition furnace 36 performed by the sinter ore yield prediction device 110 will be described. The yield prediction unit 122 outputs the predicted sinter ore yield to the ignition furnace operational parameter specification unit 124. The ignition furnace operational parameter specification unit 124 determines whether the predicted sinter ore yield value obtained from the yield prediction unit 122 is equal to or greater than the target yield value. The target yield value may be input by the operator via the input unit 114, or may be input in advance by the operator and stored in the storage unit 118.

取得した焼結鉱の歩留りの予測値が目標歩留り値以上であった場合に、点火炉の操業パラメータ特定部124は、データ取得部120が取得した表面温度が装入層Sの歩留りを目標歩留り値以上にできる表面温度であると特定する。この場合に、点火炉の操業パラメータ特定部124は、現在の表面温度が維持されるように点火炉の操業パラメータである燃料ガス流量および空気比を変更しない。 If the acquired predicted value of the sintered ore yield is equal to or greater than the target yield, the ignition furnace operational parameter identification unit 124 identifies the surface temperature acquired by the data acquisition unit 120 as the surface temperature that can make the yield of the sintered ore bed S equal to or greater than the target yield. In this case, the ignition furnace operational parameter identification unit 124 does not change the ignition furnace operational parameters, such as the fuel gas flow rate and air ratio, so that the current surface temperature is maintained.

一方、取得した焼結鉱の歩留りの予測値が目標歩留り値未満であった場合に、点火炉の操業パラメータ特定部124は、データ取得部120が取得した表面温度を変更し、変更した表面温度を歩留り予測部122に出力する。歩留り予測部122は、変更した表面温度を、再度歩留り予測モデル130に入力し、焼結鉱の歩留りを出力させて焼結鉱の歩留りを予測する。歩留り予測部122は焼結鉱の歩留り予測値を点火炉の操業パラメータ特定部124に出力する。点火炉の操業パラメータ特定部124は、取得した焼結鉱の歩留りの予測値が目標歩留り値以上か否か判断する。歩留り予測部122および点火炉の操業パラメータ特定部124はこの処理を焼結鉱の歩留りの予測値が目標歩留り値以上になるまで繰り返し実施する。 On the other hand, if the acquired predicted value of the sintered ore yield is less than the target yield value, the ignition furnace operation parameter identification unit 124 changes the surface temperature acquired by the data acquisition unit 120 and outputs the changed surface temperature to the yield prediction unit 122. The yield prediction unit 122 inputs the changed surface temperature back into the yield prediction model 130, outputs the sintered ore yield, and predicts the sintered ore yield. The yield prediction unit 122 outputs the predicted value of the sintered ore yield to the ignition furnace operation parameter identification unit 124. The ignition furnace operation parameter identification unit 124 determines whether the acquired predicted value of the sintered ore yield is equal to or greater than the target yield value. The yield prediction unit 122 and the ignition furnace operation parameter identification unit 124 repeat this process until the predicted value of the sintered ore yield is equal to or greater than the target yield value.

点火炉の操業パラメータ特定部124は、変更した表面温度で予測された焼結鉱の歩留りが目標歩留り値以上であった場合に、変更後の表面温度が焼結鉱の歩留りを目標歩留り値以上にできる表面温度であると特定する。 If the sintered ore yield predicted at the changed surface temperature is equal to or greater than the target yield value, the ignition furnace operational parameter identification unit 124 identifies the changed surface temperature as the surface temperature that will make the sintered ore yield equal to or greater than the target yield value.

図13は、点火炉バーナ72に供給する燃料ガスの流量(Cガス)と、装入層Sの表面温度との関係を示すグラフである。図13に示した例では、点火炉バーナ72の燃料ガスにコークス炉ガス(Cガス)を使用した。横軸の燃料ガスの流量は、装入層Sの単位幅あたりに供給した燃料ガスの流量(Nm/(h・m))である。装入層Sの表面温度の測定に用いた放射温度計84は、装入層Sの表面温度分布が測定できるサーモグラフィである。測定素子はInGaAsであり、測定波長は1.55μmであり、測定用窓86は石英ガラスである。また、ウインドボックス40から空気を吸引して、点火炉36の内部の圧力が外側よりも5kPa低くなるように制御した。 13 is a graph showing the relationship between the flow rate of the fuel gas (C gas) supplied to the ignition furnace burner 72 and the surface temperature of the sintering bed S. In the example shown in FIG. 13, coke oven gas (C gas) was used as the fuel gas for the ignition furnace burner 72. The fuel gas flow rate on the horizontal axis represents the flow rate of the fuel gas supplied per unit width of the sintering bed S (Nm 3 /(h·m)). The radiation thermometer 84 used to measure the surface temperature of the sintering bed S is a thermograph capable of measuring the surface temperature distribution of the sintering bed S. The measuring element is InGaAs, the measuring wavelength is 1.55 μm, and the measuring window 86 is made of quartz glass. Air was sucked in from the wind box 40 to control the pressure inside the sintering bed 36 to be 5 kPa lower than the outside pressure.

図13(a)は、装入層Sの表面温度として、装入層Sの幅方向中央部のスポット温度を測定した例を示すグラフである。幅方向中央部のスポット温度は、点火炉36内の点火部99からパレット34の搬送方向に100mm離れた特定位置の表面温度データを用いて測定された温度である。 Figure 13(a) is a graph showing an example of measuring the spot temperature at the widthwise center of the charging bed S as the surface temperature of the charging bed S. The spot temperature at the widthwise center is a temperature measured using surface temperature data from a specific position 100 mm away from the ignition unit 99 in the ignition furnace 36 in the conveying direction of the pallet 34.

図13(b)は、装入層Sの表面温度として、装入層Sの幅方向平均温度を用いた例を示すグラフである。装入層Sの幅方向平均温度は、点火炉36内の点火部99からパレット34の搬送方向に100mm離れた位置の表面温度分布データから平均値を算出した。 Figure 13(b) is a graph showing an example in which the average temperature in the width direction of the charging bed S is used as the surface temperature of the charging bed S. The average temperature in the width direction of the charging bed S was calculated as an average value from the surface temperature distribution data at a position 100 mm away from the ignition section 99 in the ignition furnace 36 in the conveying direction of the pallet 34.

図13(a)、(b)に示すように、燃料ガスの流量を増やすと装入層Sの表面温度も高くなる。格納部118には、図13(a)、(b)に示したような燃料ガスの流量と装入層Sの表面温度との対応関係が格納されており、点火炉の操業パラメータ特定部124は、当該対応関係を格納部108から読み出し、当該対応関係と目標歩留り値以上にできる表面温度とを用いることで、点火炉36の操業パラメータである燃料ガスの流量が特定できる。点火炉の操業パラメータ特定部124は、特定した点火炉36の操業パラメータをプロセスコンピュータ100に出力する。プロセスコンピュータ100は、点火炉の操業パラメータ特定部124から取得した操業パラメータを点火炉36の操業条件に設定し、当該条件を満足するように燃料ガス流量調整バルブ90を調整する。このようにして本実施形態に係る焼結鉱の歩留り予測装置110は、焼結鉱の歩留りを目標歩留り以上にできる点火炉の操業パラメータを特定し、特定された操業パラメータに点火炉36の操業条件を設定できる。このように点火炉36の操業条件を変更することで、焼結鉱製造設備140において目標歩留り以上の歩留りで焼結鉱56を製造できるようになる。 As shown in Figures 13(a) and (b), increasing the fuel gas flow rate also increases the surface temperature of the sintering bed S. The storage unit 118 stores the correspondence between the fuel gas flow rate and the surface temperature of the sintering bed S, as shown in Figures 13(a) and (b). The ignition furnace operation parameter identification unit 124 reads this correspondence from the storage unit 108 and, by using this correspondence and the surface temperature that can achieve the target yield value or higher, can identify the fuel gas flow rate, which is an operation parameter of the ignition furnace 36. The ignition furnace operation parameter identification unit 124 outputs the identified operation parameters of the ignition furnace 36 to the process computer 100. The process computer 100 sets the operation parameters acquired from the ignition furnace operation parameter identification unit 124 as the operation conditions of the ignition furnace 36 and adjusts the fuel gas flow control valve 90 to satisfy these conditions. In this way, the sintered ore yield prediction device 110 according to this embodiment can identify the operational parameters of the ignition furnace that will enable the sintered ore yield to be equal to or greater than the target yield, and set the operational conditions of the ignition furnace 36 to the identified operational parameters. By changing the operational conditions of the ignition furnace 36 in this way, it becomes possible to produce sintered ore 56 at a yield equal to or greater than the target yield in the sintered ore production facility 140.

次に、焼結鉱の歩留りの予測に用いる歩留り予測モデル130の生成方法について説明する。データ取得部120は、装入層Sの表面温度と焼結鉱の歩留りの実績値をプロセスコンピュータ100から取得し、これらを1組とするデータセットを格納部118のデータベース128に格納する。データベース128に格納されるデータセット数は少なくとも30以上であり、100以上であることが好ましく、500以上であることがさらに好ましい。 Next, we will explain how to generate the yield prediction model 130 used to predict the sintered ore yield. The data acquisition unit 120 acquires the surface temperature of the charging bed S and the actual values of the sintered ore yield from the process computer 100, and stores these as a set of data in the database 128 of the storage unit 118. The number of data sets stored in the database 128 is at least 30 or more, preferably 100 or more, and even more preferably 500 or more.

歩留り予測モデル生成部126は、予め格納されている機械学習モデルを格納部118から読み出し、データベース128に格納されている複数のデータセットを教師データとして機械学習モデルを機械学習させて、学習済の機械学習モデルを生成する。この学習済の機械学習モデルが歩留り予測モデル130となる。なお、本実施形態に係る焼結鉱の歩留り予測方法および焼結鉱の歩留り予測装置110で用いられる機械学習モデルとしては、例えば、ニューラルネットワーク、決定木学習、ランダムフォレスト、サポートベクター回帰を用いてよい。また、機械学習モデルとして、複数の機械学習モデルを組み合わせたアンサンブルモデルを用いてもよい。さらに、機械学習モデルとして、k-近傍法やロジスティック回帰のような分類モデルを用いてもよい。 The yield prediction model generation unit 126 reads a pre-stored machine learning model from the storage unit 118, and trains the machine learning model using multiple data sets stored in the database 128 as training data to generate a trained machine learning model. This trained machine learning model becomes the yield prediction model 130. Note that the machine learning model used in the sinter ore yield prediction method and sinter ore yield prediction device 110 according to this embodiment may be, for example, a neural network, decision tree learning, random forest, or support vector regression. Furthermore, an ensemble model combining multiple machine learning models may also be used as the machine learning model. Furthermore, a classification model such as k-nearest neighbor or logistic regression may also be used as the machine learning model.

図14は、ニューラルネットワークを用いて生成された歩留り予測モデル130の一例を示す模式図である。図14に示した歩留り予測モデル130は、装入層Sの表面温度と、後述する複数の点火炉の操業パラメータを入力データとし、焼結鉱の歩留りを出力データとする歩留り予測モデル130である。L1、L2、L3は、それぞれ入力層、中間層および出力層を示す。図13に示した歩留り予測モデル130は、中間層を2層、ノード数を3個とし、活性化関数としてシグモイド関数を用いている。ただし、歩留り予測モデル130の入力データとして点火炉の操業パラメータを使用しない場合には、装入層Sの表面温度のみを入力データとするニューラルネットワークが構成される。 Figure 14 is a schematic diagram showing an example of a yield prediction model 130 generated using a neural network. The yield prediction model 130 shown in Figure 14 is a yield prediction model 130 that takes the surface temperature of the sintering bed S and the operational parameters of multiple ignition furnaces described below as input data, and the sintered ore yield as output data. L1, L2, and L3 represent the input layer, intermediate layer, and output layer, respectively. The yield prediction model 130 shown in Figure 13 has two intermediate layers, three nodes, and uses a sigmoid function as the activation function. However, if the operational parameters of the ignition furnace are not used as input data for the yield prediction model 130, a neural network is constructed that takes only the surface temperature of the sintering bed S as input data.

このような機械学習モデルを用いることで、多重共線性の問題を考慮せずに焼結鉱の歩留りと相関関係を有する、例えば、点火炉の操業パラメータを入力データとして自由に選択できる。焼結鉱の歩留りと相関関係を有する点火炉の操業パラメータを入力データに含めることで、歩留り予測モデル130の焼結鉱の歩留りの予測精度を高めることができる。 By using such a machine learning model, it is possible to freely select input data, such as ignition furnace operating parameters, that are correlated with sintered ore yield without considering the problem of multicollinearity. By including ignition furnace operating parameters that are correlated with sintered ore yield in the input data, it is possible to improve the accuracy of sintered ore yield predictions by the yield prediction model 130.

また、歩留り予測モデル生成部126は、データベース128に格納されたデータセットを訓練データとテストデータとに分けて機械学習することにより焼結鉱の歩留り予測精度を向上させてもよい。例えば、歩留り予測モデル生成部126は、訓練データを用いてニューラルネットワークの重み係数の機械学習を行い、テストデータでの焼結鉱歩留りの正解率が高くなるようにニューラルネットワークの構造(中間層の数やノード数)を適宜変更しながら歩留り予測モデル130を生成してよい。重み係数の更新には、誤差伝播法を用いることができる。 The yield prediction model generation unit 126 may also improve the accuracy of sinter ore yield predictions by dividing the data set stored in the database 128 into training data and test data and performing machine learning. For example, the yield prediction model generation unit 126 may perform machine learning of the weight coefficients of the neural network using the training data, and generate the yield prediction model 130 while appropriately changing the structure of the neural network (number of intermediate layers and number of nodes) so as to increase the accuracy rate of sinter ore yield for the test data. The error propagation method may be used to update the weight coefficients.

歩留り予測モデル130は、例えば、6ヶ月毎又は1年毎に再学習により新たなモデルに更新されてもよい。データベース128に格納されるデータ数が増えるほど、高い精度で歩留りを予測できる歩留り予測モデルを生成できるからであり、最新のデータを用いて歩留り予測モデルを生成し、更新することにより、焼結鉱製造設備140の経時変化が反映された歩留り予測モデルを生成できる。 The yield prediction model 130 may be updated to a new model through re-learning, for example, every six months or every year. This is because the more data stored in the database 128, the more accurately a yield prediction model can be generated that can predict yield. By generating and updating the yield prediction model using the latest data, it is possible to generate a yield prediction model that reflects changes over time in the sinter ore production equipment 140.

データ取得部120は、装入層Sの表面温度として特定位置における装入層Sの表面温度を取得してもよく、複数の位置で測定された装入層Sの複数の表面温度を取得してもよい。データ取得部120が表面温度として複数の位置で測定された実績データを取得する場合には、ニューラルネットワークの入力層L1に入力される装入層Sの表面温度としてそれらの位置で測定された実績データが入力されるようにノード数を調整すればよい。さらに、データ取得部120が表面温度として、放射温度計84を用いて、装入層Sの幅方向や長手方向に走査することにより作成された温度チャートを取得する場合や、面内温度分布を測定可能なサーモグラフィを用いて装入層表面の温度分布の2次元画像データを取得する場合には、これらを入力とする畳み込みニューラルネットワークを用いて焼結鉱歩留り予測モデルを生成してもよい。 The data acquisition unit 120 may acquire the surface temperature of the charging bed S at a specific position as the surface temperature of the charging bed S, or may acquire multiple surface temperatures of the charging bed S measured at multiple positions. When the data acquisition unit 120 acquires actual data measured at multiple positions as the surface temperature, the number of nodes can be adjusted so that the actual data measured at those positions is input as the surface temperature of the charging bed S to the input layer L1 of the neural network. Furthermore, when the data acquisition unit 120 acquires a temperature chart created by scanning the charging bed S in the width direction or length direction using a radiation thermometer 84 as the surface temperature, or when it acquires two-dimensional image data of the temperature distribution on the surface of the charging bed using a thermograph capable of measuring in-plane temperature distribution, a sinter yield prediction model may be generated using a convolutional neural network that uses these as inputs.

また、データ取得部120は、装入層Sの表面温度として、装入層Sの保熱指数を取得してもよい。保熱指数とは、予め設定した下限温度以上となる温度を保持時間により積分した値である。この保熱指数も装入層Sの表面温度を代表する指標である。 The data acquisition unit 120 may also acquire the heat retention index of the charging bed S as the surface temperature of the charging bed S. The heat retention index is the value obtained by integrating the temperature at or above a predetermined lower limit temperature over the retention time. This heat retention index is also an index representing the surface temperature of the charging bed S.

図15は、装入層Sにおける表面温度の点火からの時間変化を示すグラフである。保熱指数とは、下限温度を1000℃とした場合に、図15に示した表面温度の点火からの時間変化を示すグラフにおいて装入層Sの表面温度が1000℃以上に保持されている面積Skである。装入層Sの表面温度の時間変化は、点火炉36内の点火部99からパレット34の搬送方向の下流側でサーモグラフィにより測定された表面温度分布データから、装入層Sの幅方向中央における長手方向の温度データを抽出する。この温度データとパレット34の搬送速度とから表面温度の時間変化を求め、この表面温度の時間変化から1000℃以上に保持される保持時間を算出できる。 Figure 15 is a graph showing the change in surface temperature of the charging bed S over time from ignition. The heat retention index is the area Sk where the surface temperature of the charging bed S is maintained at 1000°C or above in the graph showing the change in surface temperature over time from ignition shown in Figure 15, when the lower limit temperature is 1000°C. The change in surface temperature of the charging bed S over time is determined by extracting longitudinal temperature data at the center of the width of the charging bed S from surface temperature distribution data measured by thermography downstream of the ignition unit 99 in the ignition furnace 36 in the conveying direction of the pallet 34. The change in surface temperature over time is determined from this temperature data and the conveying speed of the pallet 34, and the retention time for maintaining the temperature at 1000°C or above can be calculated from this change in surface temperature over time.

図16は、点火炉バーナ72に供給する燃料ガス(Cガス)の流量と、装入層Sの保熱指数との関係を示すグラフである。図16に示すように、燃料ガスの流量を増やすと装入層Sの保熱指数も高くなる。したがって、上記と同様の方法で点火炉の操業パラメータ特定部124が目標歩留り以上にできる保熱指数を特定すれば、図16に示した対応関係を用いることで、目標歩留り以上にできる点火炉36の操業パラメータである燃料ガスの流量を特定できる。 Figure 16 is a graph showing the relationship between the flow rate of fuel gas (C gas) supplied to the ignition furnace burner 72 and the heat retention index of the charging bed S. As shown in Figure 16, increasing the flow rate of fuel gas also increases the heat retention index of the charging bed S. Therefore, if the ignition furnace operation parameter identification unit 124 identifies a heat retention index that can achieve the target yield or higher using a method similar to that described above, the fuel gas flow rate, which is an operation parameter of the ignition furnace 36 that can achieve the target yield or higher, can be identified by using the correspondence shown in Figure 16.

また、データ取得部120は、装入層Sの表面温度とともに、入力データとして点火炉36の操業パラメータ、焼結過程の操業パラメータおよび装入層Sの属性情報を取得してもよい。これらの情報は、プロセスコンピュータ100によって収集され、格納されている。 In addition to the surface temperature of the charging bed S, the data acquisition unit 120 may also acquire, as input data, the operating parameters of the ignition furnace 36, the operating parameters of the sintering process, and attribute information of the charging bed S. This information is collected and stored by the process computer 100.

点火炉36の操業パラメータとは、焼結鉱の製造条件のうちの点火炉バーナ72の燃料ガス流量、空気量および空気比のうちの少なくとも1つの設定値である。これらは点火炉バーナ72から噴射される火炎温度や噴射速度に影響を与えるので、装入層Sの着火挙動や焼結反応に影響を及ぼす。したがって、点火炉36の操業パラメータを入力データに含めることで、歩留り予測モデル130は、より高い精度で焼結鉱の歩留りを予測できるモデルになる。 The operating parameters of the ignition furnace 36 are the set values of at least one of the fuel gas flow rate, air volume, and air ratio of the ignition furnace burner 72, which are among the sinter ore production conditions. These affect the flame temperature and injection speed injected from the ignition furnace burner 72, and therefore affect the ignition behavior and sintering reaction of the sintering bed S. Therefore, by including the operating parameters of the ignition furnace 36 in the input data, the yield prediction model 130 becomes a model that can predict the sinter ore yield with greater accuracy.

焼結過程の操業パラメータとは、焼結鉱の製造条件のうちのパレット34の搬送速度、センサ情報のうちのウインドボックス40で吸引される排気ガス量、点火炉36内の装入層Sの上方における雰囲気ガスの酸素濃度およびウインドボックス40で吸引される排気ガスの酸素濃度のうちの少なくとも1つである。なお、ウインドボックス40が複数設けられている場合は、それぞれのウインドボックス40に酸素濃度計を設置して、それぞれのウインドボックス40から排気される酸素濃度を用いてよい。 The operating parameters for the sintering process are at least one of the following: the conveying speed of the pallet 34, which is one of the sinter ore production conditions; the amount of exhaust gas drawn into the wind box 40, which is one of the sensor information; the oxygen concentration of the atmospheric gas above the charging layer S in the ignition furnace 36; and the oxygen concentration of the exhaust gas drawn into the wind box 40. If multiple wind boxes 40 are installed, an oxygen concentration meter may be installed in each wind box 40, and the oxygen concentration exhausted from each wind box 40 may be used.

パレット34の搬送速度が変化すると、火炎と装入層Sの表面との接触時間が変化して装入層Sの表面温度が変わるので、パレット34の搬送速度は焼結反応に影響を及ぼす。また、ウインドボックス40で吸引される排気ガス量は、装入層Sの内部を通過してきたガス量であるといえる。装入層Sの内部を通過するガス量によって装入層Sの内部の温度が変わるので、当該排気ガス量も焼結反応に影響を及ぼす。さらに、点火炉36内の装入層Sの上方における雰囲気ガスの酸素濃度は、装入層S内をガスが通過する際の焼結反応の進行に影響を及ぼす。ウインドボックス40で吸引される排気ガスの酸素濃度は、装入層S内での焼結反応の進行度合いに影響を及ぼす。したがって、これらの焼結過程の操業パラメータを入力データに含めることで、歩留り予測モデル130は、さらに高い精度で焼結鉱の歩留りを予測できるモデルになる。 When the conveying speed of the pallets 34 changes, the contact time between the flame and the surface of the sintering bed S changes, changing the surface temperature of the sintering bed S. Therefore, the conveying speed of the pallets 34 affects the sintering reaction. Furthermore, the amount of exhaust gas sucked into the wind box 40 can be considered the amount of gas that has passed through the interior of the sintering bed S. The temperature inside the sintering bed S changes depending on the amount of gas passing through the interior of the sintering bed S, so the amount of exhaust gas also affects the sintering reaction. Furthermore, the oxygen concentration of the atmospheric gas above the sintering bed S in the ignition furnace 36 affects the progress of the sintering reaction as the gas passes through the sintering bed S. The oxygen concentration of the exhaust gas sucked into the wind box 40 affects the progress of the sintering reaction within the sintering bed S. Therefore, by including these sintering process operational parameters in the input data, the yield prediction model 130 becomes a model that can predict sinter yield with even greater accuracy.

装入層Sの属性情報とは、焼結鉱の製造条件のうちの装入層Sの層厚、焼結原料に含まれる生石灰や珪石の含有率、粉コークスの配合率、鉄鉱石の銘柄、焼結原料の水分含有量および焼結原料の平均粒径のうちの少なくとも1つである。装入層Sの層厚が変化すると、点火炉バーナ72と装入層Sの表面との距離が変化し、火炎98による点火特性が変化するので、装入層Sの層厚は焼結反応に影響を及ぼす。焼結原料に含まれる生石灰、珪石、粉コークスの含有量や鉄鉱石の銘柄が変わると、装入層Sにおける溶融反応の速度や発熱量が変化するので、これらも装入層Sの焼結反応に影響を及ぼす。さらに、焼結原料の水分含有量や平均粒径が変化すると装入層S内を通過するガスの通気性が変化し、装入層S内を通過する酸素量に影響を及ぼすので、これらも装入層Sの焼結反応に影響を及ぼす。したがって、装入層Sの属性情報を入力データに含めることで、歩留り予測モデル130は、さらに高い精度で焼結鉱の歩留りを予測できるモデルになる。 Attribute information of the sintering bed S refers to at least one of the following sinter ore production conditions: the thickness of the sintering bed S, the content of quicklime and silica contained in the sintering raw materials, the blending ratio of coke powder, the brand of iron ore, the moisture content of the sintering raw materials, and the average particle size of the sintering raw materials. A change in the thickness of the sintering bed S affects the sintering reaction because it changes the distance between the ignition furnace burner 72 and the surface of the sintering bed S and alters the ignition characteristics of the flame 98. Changes in the content of quicklime, silica, and coke powder contained in the sintering raw materials or the brand of iron ore change the rate and heat generation of the melting reaction in the sintering bed S, which also affect the sintering reaction in the sintering bed S. Furthermore, changes in the moisture content and average particle size of the sintering raw materials change the gas permeability passing through the sintering bed S, affecting the amount of oxygen passing through the sintering bed S, which also affect the sintering reaction in the sintering bed S. Therefore, by including attribute information of the sintering layer S in the input data, the yield prediction model 130 becomes a model that can predict the yield of sintered ore with even greater accuracy.

また、これらが入力データに含まれる場合には、目標歩留り値以上の焼結鉱の歩留りとなる表面温度を特定する処理において、表面温度を変更することに変えて、焼結過程の操業パラメータや、装入層Sの属性情報のうちで調整可能な項目を変更してもよい。そして、予測された焼結鉱の歩留りが目標歩留り値以上となったときに用いた操業パラメータ等を、焼結鉱製造設備140の製造条件に設定してもよい。 Furthermore, if these are included in the input data, in the process of identifying the surface temperature that will result in a sintered ore yield equal to or greater than the target yield value, instead of changing the surface temperature, it is possible to change the operational parameters of the sintering process or adjustable items in the attribute information of the sintering bed S. Then, the operational parameters used when the predicted sintered ore yield equals or exceeds the target yield value may be set as the production conditions for the sintered ore production equipment 140.

なお、図1に示した例では、プロセスコンピュータ100と焼結鉱の歩留り予測装置110とが別の装置である例を示したがこれに限らない。焼結鉱の歩留り予測装置110がプロセスコンピュータ100の機能を有していてもよく、この場合には焼結鉱製造設備140はプロセスコンピュータ100を有さなくてもよい。 In the example shown in Figure 1, the process computer 100 and the sintered ore yield prediction device 110 are separate devices, but this is not limited to this. The sintered ore yield prediction device 110 may have the functions of the process computer 100, in which case the sintered ore production equipment 140 does not need to have the process computer 100.

さらに、焼結鉱の歩留り予測装置110が点火炉の操業パラメータ特定部124や歩留り予測モデル生成部126を有する例を用いて説明したが、これに限らない。焼結鉱の歩留りを予測するのであれば、焼結鉱の歩留り予測装置110は、点火炉の操業パラメータ特定部124を有さなくてもよい。さらに、歩留り予測モデル130を外部にて生成し、データ取得部120を通じて当該歩留り予測モデル130を取得して格納部118に格納する場合には、歩留り予測モデル生成部126を有さなくてもよい。さらに、歩留り予測モデル130は、焼結鉱の歩留り予測装置110の格納部118でなく、焼結鉱の歩留り予測装置110と通信可能な他の装置に格納されていてもよい。 Furthermore, while the sinter ore yield prediction device 110 has been described using an example in which it has an ignition furnace operation parameter identification unit 124 and a yield prediction model generation unit 126, this is not limited to this. If the yield of sinter ore is to be predicted, the sinter ore yield prediction device 110 does not need to have the ignition furnace operation parameter identification unit 124. Furthermore, if the yield prediction model 130 is generated externally, acquired via the data acquisition unit 120, and stored in the storage unit 118, the yield prediction model generation unit 126 does not need to be included. Furthermore, the yield prediction model 130 may be stored in another device that can communicate with the sinter ore yield prediction device 110, rather than in the storage unit 118 of the sinter ore yield prediction device 110.

次に、焼結鉱製造設備140の焼結鉱の歩留り予測装置110を用いて焼結鉱の歩留りを予測して焼結鉱を製造した実施例を説明する。発明例では、図3に示した点火炉36に設けられた点火炉カバー74の外側から、測定用窓86を通じて測定波長が4.0μmのセレン化鉛(PbSe)素子を用いた放射温度計84により、点火炉36内にある装入層Sの表面温度を測定した。測定用窓86には、フッ化カルシウム、石英ガラスまたはゲルマニウムを用いており、それぞれの放射光透過率は92%、70%、65%であった。放射温度計84は、走査型放射温度計サーモグラフィであり、点火炉内の点火部99からパレットの搬送方向下流側における装入層Sの面内温度分布を測定した。 Next, we will explain an example in which sintered ore was produced by predicting the sintered ore yield using the sintered ore yield prediction device 110 of the sintered ore production facility 140. In this example, the surface temperature of the charging bed S inside the ignition furnace 36 was measured from the outside of the ignition furnace cover 74 installed in the ignition furnace 36 shown in Figure 3 through the measurement window 86 using a radiation thermometer 84 with a lead selenide (PbSe) element measuring at a wavelength of 4.0 μm. The measurement window 86 was made of calcium fluoride, quartz glass, or germanium, with a radiation light transmittance of 92%, 70%, or 65%, respectively. The radiation thermometer 84 was a scanning radiation thermometer thermograph, and measured the in-plane temperature distribution of the charging bed S downstream in the pallet transport direction from the ignition section 99 inside the ignition furnace.

発明例では、装入層Sの表面温度として、装入層Sの幅方向中央部のスポット温度と、装入層Sの幅方向の平均温度と、装入層Sの表面温度分布から算出した保熱指数を用いた。保熱指数は、装入層Sの表面温度1000℃を下限として、装入層Sの表面温度が1000℃以上に保持されている時間における表面温度の積分値を算出して求めた。 In the examples of the invention, the surface temperature of the charging bed S was calculated using the spot temperature at the widthwise center of the charging bed S, the average temperature in the widthwise direction of the charging bed S, and the heat retention index calculated from the surface temperature distribution of the charging bed S. The heat retention index was calculated by calculating the integral value of the surface temperature during the time the surface temperature of the charging bed S was maintained at or above 1000°C, with a lower limit of 1000°C.

発明例では、上記表面温度を入力データとした歩留り予測モデル(発明例1~5)だけでなく、当該表面温度に操業パラメータである点火炉バーナ72に供給される燃料ガス流量、パレット34の搬送速度および/または焼結原料の生石灰、粉コークスの含有量を入力データに含めた歩留り予測モデル(発明例6~9)を用いて焼結鉱の歩留りを予測した。 In the examples of the invention, the yield of sintered ore was predicted not only using yield prediction models (Examples 1 to 5) that used the above-mentioned surface temperature as input data, but also using yield prediction models (Examples 6 to 9) that included as input data the surface temperature and operational parameters such as the fuel gas flow rate supplied to the ignition furnace burner 72, the conveying speed of the pallet 34, and/or the content of quicklime and coke powder in the sintering raw materials.

歩留り予測モデル130は、プロセスコンピュータ100から上記入力データの実績値と焼結鉱の歩留りの実績値を1組とするデータセットを複数取得し、データベース128に格納した。 The yield prediction model 130 obtained multiple data sets from the process computer 100, each set consisting of the actual values of the above input data and the actual values of the sintered ore yield, and stored them in the database 128.

データベース128に格納されたデータセット数が3000個となった段階で、データベース128から学習用データを1500個抽出し、残りの1500個をテスト用データとした。1500個の学習用データは、機械学習モデルを機械学習するのに用いた。機械学習では、歩留り予測モデルに用いる入力データの種類を変更して、それぞれの入力データに対応した歩留り予測モデルを生成した。 When the number of data sets stored in database 128 reached 3,000, 1,500 pieces of training data were extracted from database 128, and the remaining 1,500 were used as test data. The 1,500 pieces of training data were used to train a machine learning model. In the machine learning, the type of input data used in the yield prediction model was changed, and a yield prediction model corresponding to each input data was generated.

生成した歩留り予測モデルに対し、1500個のテスト用データを用いて、焼結鉱の歩留りの予測精度を評価した。使用した機械学習モデルはニューラルネットワークであり、中間層を3層とし、ノード数は各中間層について5個とした。活性化関数はシグモイド関数を用いた。 The generated yield prediction model was evaluated for its sinter yield prediction accuracy using 1,500 test data sets. The machine learning model used was a neural network with three hidden layers and five nodes in each hidden layer. The activation function used was a sigmoid function.

比較例1では、放射温度系の測定波長を4.5μmとしたこと以外は発明例2と同じ条件で、1500個の学習用データを用いて歩留り予測モデルを生成し、1500個のテスト用データを用いて焼結鉱の歩留りを評価した。また、比較例2では、測定用窓を取り外して表面温度を測定したこと以外は発明例2と同じ条件で、1500個の学習用データを用いて歩留り予測モデルを生成し、1500個のテスト用データを用いて焼結鉱の歩留りを評価した。発明例および比較例における焼結鉱歩留りの予測精度として焼結鉱の歩留り予測誤差3σを評価した結果を下記表1に示す。 In Comparative Example 1, a yield prediction model was generated using 1,500 pieces of training data under the same conditions as in Example 2, except that the measurement wavelength of the radiation temperature system was set to 4.5 μm, and the sintered ore yield was evaluated using 1,500 pieces of test data. In Comparative Example 2, a yield prediction model was generated using 1,500 pieces of training data under the same conditions as in Example 2, except that the measurement window was removed and the surface temperature was measured, and the sintered ore yield was evaluated using 1,500 pieces of test data. The results of evaluating the sintered ore yield prediction error 3σ as a measure of the sintered ore yield prediction accuracy in the inventive and comparative examples are shown in Table 1 below.

表1に示すように、発明例1~9における焼結鉱の歩留りの予測誤差3σは、比較例1、2における焼結鉱の歩留りの予測誤差3σよりも小さくなった。この結果から、発明例1~9の歩留り予測モデルを用いることで、高い精度で焼結鉱の歩留りを予測できることが確認された。測定用窓86の外側から測定波長4.0μmの放射温度計84で装入層Sの表面温度を測定することで、火炎や二酸化炭素による影響が抑制され、高い精度で装入層Sの表面温度を測定できる。このため、当該表面温度を入力データに用いたことで、高い精度で焼結鉱の歩留りを予測できたものと考えられる。また、発明例6~9では、さらに入力データに焼結鉱の歩留りに相関のある操業パラメータを含めていたので、焼結鉱の歩留りの予測誤差3σの値は発明例1~5よりもさらに小さくなった。この結果から、これら操業パラメータを入力データに含めた歩留り予測モデルを用いることでさらに高い精度で焼結鉱の歩留りを予測できることが確認された。 As shown in Table 1, the prediction error 3σ of the sintered ore yield in Examples 1 to 9 was smaller than the prediction error 3σ of the sintered ore yield in Comparative Examples 1 and 2. These results confirmed that the yield prediction model for Examples 1 to 9 can be used to predict the sintered ore yield with high accuracy. Measuring the surface temperature of the sintered ore bed S from outside the measurement window 86 using a radiation thermometer 84 with a measurement wavelength of 4.0 μm suppresses the effects of flames and carbon dioxide, allowing the surface temperature of the sintered ore bed S to be measured with high accuracy. Therefore, using this surface temperature as input data is thought to have enabled the sintered ore yield to be predicted with high accuracy. Furthermore, in Examples 6 to 9, the input data also included operational parameters correlated with the sintered ore yield, so the prediction error 3σ of the sintered ore yield was even smaller than in Examples 1 to 5. These results confirmed that sintered ore yield can be predicted with even greater accuracy by using a yield prediction model that includes these operational parameters as input data.

一方、比較例1は、発明例2と同様の条件であるものの、歩留りの予測誤差3σの値は発明例2よりも大きくなった。この結果は、放射温度計84の測定波長が4.5μmと長波長であったので、燃料ガスの燃焼により発生する二酸化炭素(炭酸ガス)が温度測定の外乱となって放射温度計84が取得する装入層の表面温度の測定誤差が大きくなり、これにより、焼結鉱の歩留り予測精度が低くなったものと考えられる。 On the other hand, in Comparative Example 1, although the conditions were the same as those of Inventive Example 2, the value of the yield prediction error 3σ was larger than that of Inventive Example 2. This result is thought to be due to the fact that the measurement wavelength of the radiation thermometer 84 was a long wavelength of 4.5 μm, and carbon dioxide (carbonic acid gas) generated by the combustion of the fuel gas acted as a disturbance to the temperature measurement, increasing the measurement error of the surface temperature of the sintered ore bed obtained by the radiation thermometer 84, which in turn reduced the accuracy of the sintered ore yield prediction.

また、比較例2も、発明例2と同様の条件であるものの、歩留りの予測誤差3σの値は発明例2よりも大きくなった。比較例2では、測定用窓86を開放して放射温度計84により直接装入層Sの表面温度を測定したので、測定用窓86の開放で装入層Sの表面の一部で外気の流入による局所的な温度低下が生じた。この局所的な温度低下により放射温度計84が測定する表面温度のばらつきが大きくなり、これにより、焼結鉱の歩留り予測精度が低くなったものと考えられる。 In addition, although Comparative Example 2 was under the same conditions as Inventive Example 2, the value of the yield prediction error 3σ was larger than Inventive Example 2. In Comparative Example 2, the measurement window 86 was opened and the surface temperature of the sintering bed S was measured directly using the radiation thermometer 84. Therefore, when the measurement window 86 was opened, a local temperature drop occurred on part of the surface of the sintering bed S due to the inflow of outside air. This local temperature drop increased the variance in the surface temperature measured by the radiation thermometer 84, which is thought to have reduced the accuracy of the sintered ore yield prediction.

発明例9で生成した歩留り予測モデルを用いて目標歩留り以上にできる点火炉の操業パラメータを特定して焼結鉱を実施した。ここで、目標歩留りは、例えば80.0%である。当該目標歩留り以上にできる幅方向の平均温度を特定し、図12(b)の対応関係を用いて特定した幅方向の平均温度にできるCガス流量を特定して、当該Cガス流量を点火炉36の操業条件に設定した。 The yield prediction model generated in Example 9 was used to identify the operating parameters of the ignition furnace that would achieve a target yield or higher, and sintering was carried out. Here, the target yield was, for example, 80.0%. The average temperature in the width direction that would achieve the target yield or higher was identified, and the C gas flow rate that would achieve the identified average temperature in the width direction was identified using the correspondence relationship in Figure 12(b), and the C gas flow rate was set as the operating condition of the ignition furnace 36.

焼結鉱製造設備140を用い、この点火炉36の操業条件で3日間の操業を行い、焼結鉱の製造を行った結果、焼結鉱歩留りは81.6%であった。これに対して、点火炉36の操業条件を再設定しない条件で焼結鉱製造設備140を用いて3日間の操業を行って焼結鉱の製造を行った結果、焼結鉱歩留りは77.3%であった。この結果から、本実施形態に係る焼結鉱製造設備の制御方法および焼結鉱の製造方法を用いることで高い歩留りで焼結鉱を製造できることが確認された。 When sintered ore was produced using the sintered ore production equipment 140 and the operating conditions of the ignition furnace 36 for three days, the sintered ore yield was 81.6%. In contrast, when sintered ore was produced using the sintered ore production equipment 140 for three days without resetting the operating conditions of the ignition furnace 36, the sintered ore yield was 77.3%. These results confirm that sintered ore can be produced with a high yield by using the sintered ore production equipment control method and sintered ore production method according to this embodiment.

10 配合槽
12 サージホッパー
14 配合原料搬送コンベア
16 ドラムミキサー
18 焼結原料
20 焼結原料搬送コンベア
30 焼結機
32 焼結原料装入装置
34 パレット
36 点火炉
38 気体燃料供給装置
40 ウインドボックス
42 メインダクト
44 集塵機
46 排風機
48 煙突
60 給鉱ホッパー
62 ドラムフィーダ
64 装入ゲート
66 シュート
70 バッフル
72 点火炉バーナ
74 点火炉カバー
76 バーナノズル
80 上面カバー
82 側面カバー
84 放射温度計
86 測定用窓
88 パレット側板
90 燃料ガス流量調整バルブ
92 燃料ガス流量計
94 空気流量調整バルブ
96 空気流量計
98 火炎
99 点火部
100 プロセスコンピュータ
110 焼結鉱の歩留り予測装置
112 制御部
114 入力部
116 出力部
118 格納部
120 データ取得部
122 歩留り予測部
124 点火炉の操業パラメータ特定部
126 歩留り予測モデル生成部
128 データベース
130 歩留り予測モデル
10 Blending tank 12 Surge hopper 14 Blended raw material transport conveyor 16 Drum mixer 18 Sintering raw material 20 Sintering raw material transport conveyor 30 Sintering machine 32 Sintering raw material charging device 34 Pallet 36 Ignition furnace 38 Gaseous fuel supply device 40 Wind box 42 Main duct 44 Dust collector 46 Exhaust fan 48 Chimney 60 Ore feeding hopper 62 Drum feeder 64 Charging gate 66 Chute 70 Baffle 72 Ignition furnace burner 74 Ignition furnace cover 76 Burner nozzle 80 Top cover 82 Side cover 84 Radiation thermometer 86 Measurement window 88 Pallet side plate 90 Fuel gas flow rate adjustment valve 92 Fuel gas flow meter 94 Air flow rate adjustment valve 96 Air flow meter 98 Flame 99 Ignition unit 100 Process computer 110 Sintered ore yield prediction device 112 Control unit 114 Input unit 116 Output unit 118 Storage unit 120 Data acquisition unit 122 Yield prediction unit 124 Ignition furnace operation parameter identification unit 126 Yield prediction model generation unit 128 Database 130 Yield prediction model

Claims (8)

無端移動式のパレットに炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成した後、前記装入層の炭材を燃焼させる点火炉を用いて焼結鉱を製造する焼結鉱製造設備における焼結鉱の歩留りを予測する焼結鉱の歩留り予測方法であって、
前記点火炉の点火炉カバーの外側から、前記点火炉カバーの測定用窓を通して、0.5μm以上4.0μm以下の範囲内から選択される波長を測定波長とする放射温度計で測定される前記点火炉カバーの内側における装入層の表面温度を含む入力データを歩留り予測モデルに入力し、焼結鉱の歩留りを出力させて焼結鉱の歩留りを予測し、
前記測定用窓の前記測定波長の透過率は50%以上である、焼結鉱の歩留り予測方法。
A method for predicting the yield of sintered ore in a sintering ore production facility that charges sintering raw materials including carbonaceous material onto an endless moving pallet to form a charging layer, and then produces sintered ore using an ignition furnace that combusts the carbonaceous material in the charging layer, comprising:
inputting input data including the surface temperature of the charging layer inside the ignition furnace cover, which is measured from the outside of the ignition furnace cover through a measurement window of the ignition furnace cover with a radiation thermometer having a measurement wavelength selected from a range of 0.5 μm to 4.0 μm, into a yield prediction model, and outputting the yield of sintered ore to predict the yield of sintered ore;
A method for predicting a yield of sintered ore, wherein the transmittance of the measurement window at the measurement wavelength is 50% or more .
前記点火炉カバーの内側における前記装入層の上方の圧力を負圧にする、請求項1に記載の焼結鉱の歩留り予測方法。 The sintered ore yield prediction method according to claim 1, wherein the pressure above the sintering bed inside the ignition furnace cover is made negative. 前記点火炉に設けられる点火炉バーナから噴射される火炎によって点火される前記装入層の表面を点火部とすると、
前記表面温度は、前記点火部の表面温度を含む、請求項1に記載の焼結鉱の歩留り予測方法。
When the surface of the charging bed ignited by a flame sprayed from an ignition furnace burner provided in the ignition furnace is defined as an ignition part,
The method for predicting a yield of sintered ore according to claim 1 , wherein the surface temperature includes a surface temperature of the ignition part.
前記点火炉に設けられる点火炉バーナから噴射される火炎によって点火される前記装入層の表面を点火部とすると、
前記表面温度は、前記点火部の表面温度を含む、請求項2に記載の焼結鉱の歩留り予測方法。
When the surface of the charging bed ignited by a flame sprayed from an ignition furnace burner provided in the ignition furnace is defined as an ignition part,
The method for predicting a yield of sintered ore according to claim 2 , wherein the surface temperature includes a surface temperature of the ignition part.
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の焼結鉱の歩留り予測方法で予測された焼結鉱の歩留りが、目標歩留り値以上になる表面温度を特定し、
前記装入層の表面温度が、特定された表面温度になるように前記点火炉の操業条件を設定する、焼結鉱製造設備の制御方法。
A surface temperature at which the yield of sintered ore predicted by the method for predicting the yield of sintered ore according to any one of claims 1 to 4 becomes equal to or greater than a target yield value is specified;
A method for controlling a sintered ore manufacturing facility, comprising: setting operating conditions of the ignition furnace so that the surface temperature of the sintering bed becomes a specified surface temperature.
請求項5に記載の焼結鉱製造設備の制御方法を用いて焼結鉱を製造する、焼結鉱の製造方法。 A method for producing sintered ore, which produces sintered ore using the control method for sintered ore production equipment described in claim 5. 無端移動式のパレットに炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成した後、前記装入層の炭材を燃焼させる点火炉を用いて焼結鉱を製造する焼結鉱製造設備における焼結鉱の歩留りを予測する歩留り予測モデルの生成方法であって、
前記点火炉の点火炉カバーの外側から、前記点火炉カバーの測定用窓を通して、0.5μm以上4.0μm以下の範囲内から選択される波長を測定波長とする放射温度計で測定された前記点火炉カバーの内側における装入層の表面温度を含む入力データの実績値と、
焼結鉱の歩留りの実績値とを1組とするデータセットを複数取得し、取得された複数の前記データセットを教師データとする機械学習によって、前記入力データを入力とし、前記焼結鉱の歩留りを出力とする歩留り予測モデルを生成し、
前記測定用窓の前記測定波長の透過率は50%以上である、歩留り予測モデルの生成方法。
A method for generating a yield prediction model for predicting the yield of sintered ore in a sintering ore production facility that produces sintered ore using an ignition furnace that burns the carbonaceous material in the sintering bed after charging sintering raw materials including carbonaceous material into an endless moving pallet to form a sintering bed, comprising:
an actual value of input data including a surface temperature of the charging bed inside the ignition furnace cover measured from the outside of the ignition furnace cover of the ignition furnace through a measurement window of the ignition furnace cover with a radiation thermometer having a measurement wavelength selected from a range of 0.5 μm to 4.0 μm;
a plurality of data sets each consisting of a set of the input data and an actual value of the sintered ore yield, and by machine learning using the plurality of data sets obtained as training data, a yield prediction model is generated in which the input data is used as an input and the yield of the sintered ore is used as an output ;
A method for generating a yield prediction model, wherein the transmittance of the measurement window at the measurement wavelength is 50% or more .
無端移動式のパレットに炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成した後、前記装入層の炭材を燃焼させる点火炉を用いて焼結鉱を製造する焼結鉱製造設備における焼結鉱の歩留りを予測する焼結鉱の歩留り予測装置であって、
前記点火炉の点火炉カバーの外側から、前記点火炉カバーの測定用窓を通して、0.5μm以上4.0μm以下の範囲内から選択される波長を測定波長とする放射温度計で測定される前記点火炉カバーの内側における装入層の表面温度を含む入力データを取得するデータ取得部と、
前記入力データを歩留り予測モデルに入力し、焼結鉱の歩留りを出力させて焼結鉱の歩留りを予測する焼結鉱の歩留り予測部と、
を有し、
前記測定用窓の前記測定波長の透過率は50%以上である、焼結鉱の歩留り予測装置。
A sintered ore yield prediction device for predicting the yield of sintered ore in a sintered ore production facility that produces sintered ore by using an ignition furnace that burns the carbonaceous material in the sintered ore charging bed after charging sintered raw materials including carbonaceous material into an endless moving pallet to form a charging bed,
a data acquiring unit that acquires input data including a surface temperature of the charging bed inside the ignition furnace cover measured from the outside of the ignition furnace cover through a measurement window of the ignition furnace cover by a radiation thermometer having a measurement wavelength selected from a range of 0.5 μm to 4.0 μm;
a sintered ore yield prediction unit that inputs the input data into a yield prediction model, outputs the sintered ore yield, and predicts the sintered ore yield;
and
The sintered ore yield prediction device , wherein the transmittance of the measurement window at the measurement wavelength is 50% or more .
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