特開 2024-111740 降下速度分布推定方法、層厚比分布推定方法、高炉操業方法、高炉操業制御装置、及び高炉操業制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024111740

(43)【公開日】2024-08-19

(54)【発明の名称】降下速度分布推定方法、層厚比分布推定方法、高炉操業方法、高炉操業制御装置、及び高炉操業制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   C21B 7/24 20060101AFI20240809BHJP

   C21B 5/00 20060101ALI20240809BHJP

【ＦＩ】

C21B7/24 301

C21B5/00 313

C21B5/00 312

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023016417

(22)【出願日】2023-02-06

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】三尾 浩

(72)【発明者】

【氏名】松田 航尚

(72)【発明者】

【氏名】中野 薫

【テーマコード（参考）】

4K012

4K015

【Ｆターム（参考）】

4K012BC09

4K012BC10

4K015KA02

4K015KA03

(57)【要約】

【課題】高炉内の堆積物の降下速度分布の推定精度を高めることを目的とする。
【解決手段】降下速度分布推定方法は、高炉１０内の堆積物２０の高炉径方向の表面形状２０Ｓを所定の計測間隔で複数回計測し、計測された堆積物２０の表面形状２０Ｓの高低差、及び所定の計測間隔に基づいて堆積物２０の降下速度分布を推定する際に、算出された堆積物２０の降下速度分布が基準降下速度分布から外れた場合、当該降下速度分布を除外して堆積物２０の降下速度分布を推定する。
【選択図】図１２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

高炉内における堆積物の高炉径方向の表面形状を所定の計測間隔で複数回計測し、
計測された前記堆積物の表面形状の高低差、及び前記所定の計測間隔に基づいて複数の前記堆積物の降下速度分布を算出し、
算出された前記堆積物の前記降下速度分布と基準降下速度分布とを比較し、
算出された前記堆積物の降下速度分布が前記基準降下速度分布から外れた場合、該降下速度分布を除外して前記堆積物の降下速度分布を推定する、
降下速度分布推定方法。

【請求項2】

高炉内における堆積物の高炉径方向の表面形状を所定の計測間隔で複数回計測し、計測された前記堆積物の表面形状の高低差、及び前記所定の計測間隔に基づいて前記堆積物の降下速度分布を推定する際に、計測された前記表面形状の変動量が閾値を超えた場合、該表面形状を除外して前記堆積物の降下速度分布を推定する、
降下速度分布推定方法。

【請求項3】

複数の前記堆積物の降下速度分布の平均値に基づいて、前記堆積物の降下速度分布を推定する、
請求項１又は請求項２に記載の降下速度分布推定方法。

【請求項4】

前記高炉内に交互に堆積される前記堆積物としてのコークス層及び鉄鉱石層の各々の表面形状、及び請求項１又は請求項２に記載の降下速度分布推定方法によって推定された前記堆積物の降下速度分布に基づいて、前記鉄鉱石層及び前記コークス層の高炉径方向の層厚比分布を推定する、
層厚比分布推定方法。

【請求項5】

高炉内に高炉原料としてのコークス及び鉄鉱石を装入し、前記高炉内に１組のコークス層及び鉄鉱石層を堆積させる所定のチャージにおいて、請求項４に記載の層厚分推定方法によって前記鉄鉱石層及び前記コークス層の高炉径方向の層厚比分布を推定し、
前記所定のチャージの次回以降のチャージにおいて、前記所定のチャージにおいて推定した前記層厚比分布が、目標層厚比分布に近づくように前記高炉原料の装入条件を補正する、
高炉操業方法。

【請求項6】

前記装入条件は、前記高炉内に前記高炉原料を装入する旋回シュート又はムーバブルアーマの傾斜角度と使用ノッチ、前記旋回シュートの旋回数、高炉原料の装入量、及び高炉原料の装入を開始する前記高炉内の堆積物の表面深さを含む、
請求項５に記載の高炉操業方法。

【請求項7】

前記高炉の周方向に間隔を空けた複数の計測位置において、請求項１又は請求項２に記載の降下速度分布推定方法によって前記堆積物の降下速度分布をそれぞれ推定し、
所定の前記計測位置において、推定された前記堆積物の降下速度分布が許容降下速度分布から外れた場合に、羽口から前記高炉の所定の前記計測位置側に吹き込む熱風及び補助燃料の吹き込み量の少なくとも一方を増減する、
高炉操業方法。

【請求項8】

前記高炉の周方向に間隔を空けた複数の計測位置において、請求項１又は請求項２に記載の降下速度分布推定方法によって前記堆積物の降下速度分布をそれぞれ推定し、
所定の前記計測位置において、算出された前記堆積物の降下速度分布が前記基準降下速度分布から外れた場合、又は計測された前記表面形状の変動量が前記閾値を超えた場合に、羽口から前記高炉の所定の前記計測位置側に吹き込む熱風及び補助燃料の吹き込み量の少なくとも一方を増減する、
高炉操業方法。

【請求項9】

高炉内に高炉原料としてのコークス及び鉄鉱石を装入し、前記高炉内に１組のコークス層及び鉄鉱石層を堆積させる所定のチャージにおいて、請求項４に記載の層厚分推定方法によって前記鉄鉱石層及び前記コークス層の高炉径方向の層厚比分布を推定し、
前記所定のチャージの次回以降のチャージにおいて、前記所定のチャージにおいて推定した前記層厚比分布が、目標層厚比分布に近づくように前記高炉原料の装入条件を補正する、
処理を実行する制御部を含む高炉操業制御装置。

【請求項10】

前記高炉の周方向に間隔を空けた複数の計測位置において、請求項１又は請求項２に記載の降下速度分布推定方法によって前記堆積物の降下速度分布をそれぞれ推定し、
所定の前記計測位置において、算出された前記堆積物の降下速度分布が前記基準降下速度分布から外れた場合、又は計測された前記表面形状の変動量が前記閾値を超えた場合に、羽口から前記高炉の所定の前記計測位置側に吹き込む熱風及び補助燃料の吹き込み量の少なくとも一方を増減する、
処理を実行する制御部を含む高炉操業制御装置。

【請求項11】

前記高炉の周方向に間隔を空けた複数の計測位置において、請求項１又は請求項２に記載の降下速度分布推定方法によって前記堆積物の降下速度分布をそれぞれ推定し、
所定の前記計測位置において、算出された前記堆積物の降下速度分布が前記基準降下速度分布から外れた場合、又は計測された前記表面形状の変動量が前記閾値を超えた場合に、羽口から前記高炉の所定の前記計測位置側に吹き込む熱風及び補助燃料の吹き込み量の少なくとも一方を増減する、
処理を実行する制御部を含む高炉操業制御装置。

【請求項12】

高炉内に高炉原料としてのコークス及び鉄鉱石を装入し、前記高炉内に１組のコークス層及び鉄鉱石層を堆積させる所定のチャージにおいて、請求項４に記載の層厚分推定方法によって前記鉄鉱石層及び前記コークス層の高炉径方向の層厚比分布を推定し、
前記所定のチャージの次回以降のチャージにおいて、前記所定のチャージにおいて推定した前記層厚比分布が、目標層厚比分布に近づくように前記高炉原料の装入条件を補正する、
処理をコンピュータに実行させる高炉操業制御プログラム。

【請求項13】

前記高炉の周方向に間隔を空けた複数の計測位置において、請求項１又は請求項２に記載の降下速度分布推定方法によって前記堆積物の降下速度分布をそれぞれ推定し、
所定の前記計測位置において、算出された前記堆積物の降下速度分布が前記基準降下速度分布から外れた場合、又は計測された前記表面形状の変動量が前記閾値を超えた場合に、羽口から前記高炉の所定の前記計測位置側に吹き込む熱風及び補助燃料の吹き込み量の少なくとも一方を増減する、
処理をコンピュータに実行させる高炉操業制御プログラム。

【請求項14】

前記高炉の周方向に間隔を空けた複数の計測位置において、請求項１又は請求項２に記載の降下速度分布推定方法によって前記堆積物の降下速度分布をそれぞれ推定し、
所定の前記計測位置において、算出された前記堆積物の降下速度分布が前記基準降下速度分布から外れた場合、又は計測された前記表面形状の変動量が前記閾値を超えた場合に、羽口から前記高炉の所定の前記計測位置側に吹き込む熱風及び補助燃料の吹き込み量の少なくとも一方を増減する、
処理をコンピュータに実行させる高炉操業制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、降下速度分布推定方法、層厚比分布推定方法、高炉操業方法、高炉操業制御装置、及び高炉操業制御プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

高炉内における堆積物の高炉径方向の降下速度分布を算出する算出方法がある（例えば、特許文献１，２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭６０－２１３１０号公報

【特許文献2】国際公開第２０１９／１８９０２５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、堆積物の高炉径方向の表面形状を所定の計測間隔で２回計測する。そして、計測された堆積物の表面形状の高低差（堆積物の降下距離）及び所定の計測間隔に基づいて、堆積物の高炉径方向の降下速度分布を推定する。

【0005】

しかしながら、１回目の堆積物の表面形状の計測から２回目の堆積物の表面形状の計測までの間に、堆積物の表面形状が崩れたり、堆積物にドロップやスリップ等が発生したりすると、堆積物の表面形状が変動する。そして、堆積物の表面形状が変動すると、計測された堆積物の表面形状の高低差（堆積物の降下距離）も変動するため、降下速度分布の推定精度が低下する。

【0006】

本発明は、上記の事実を考慮し、高炉内の堆積物の降下速度分布の推定精度を高めることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１態様に係る降下速度分布推定方法は、高炉内における堆積物の高炉径方向の表面形状を所定の計測間隔で複数回計測し、計測された前記堆積物の表面形状の高低差、及び前記所定の計測間隔に基づいて複数の前記堆積物の降下速度分布を算出し、算出された前記堆積物の前記降下速度分布と基準降下速度分布とを比較し、算出された前記堆積物の降下速度分布が前記基準降下速度分布から外れた場合、該降下速度分布を除外して前記堆積物の降下速度分布を推定する。

【0008】

上記態様によれば、高炉内における堆積物の高炉径方向の表面形状を所定の計測間隔で複数回計測し、計測された堆積物の表面形状の高低差、及び所定の計測間隔に基づいて複数の堆積物の降下速度分布を算出する。そして、算出された堆積物の降下速度分布と基準降下速度分布とを比較し、算出された堆積物の降下速度分布が基準降下速度分布から外れた場合、当該降下速度分布を除外して堆積物の降下速度分布を推定する。

【0009】

これにより、例えば、１回目の堆積物の表面形状の計測から２回目の堆積物の表面形状の計測までの間に、堆積物の表面形状が崩れ、又は堆積物にドロップやスリップ等が発生した場合の堆積物の表面形状を除外することができる。

【0010】

したがって、高炉内の堆積物の降下速度分布の推定精度を高めることができる。

【0011】

第２態様に係る降下速度分布推定方法は、高炉内における堆積物の高炉径方向の表面形状を所定の計測間隔で複数回計測し、計測された前記堆積物の表面形状の高低差、及び前記所定の計測間隔に基づいて前記堆積物の降下速度分布を推定する際に、計測された前記表面形状の変動量が閾値を超えた場合、該表面形状を除外して前記堆積物の降下速度分布を推定する。

【0012】

上記態様によれば、高炉内における堆積物の高炉径方向の表面形状を所定の計測間隔で複数回計測し、計測された堆積物の表面形状の高低差、及び所定の計測間隔に基づいて堆積物の降下速度分布を推定する。この際に、計測された表面形状の変動量が閾値を超えた場合、当該表面形状を除外して堆積物の降下速度分布を推定する。

【0013】

これにより、例えば、１回目の堆積物の表面形状の計測から２回目の堆積物の表面形状の計測までの間に、堆積物の表面形状が崩れ、又は堆積物にドロップやスリップ等が発生した場合の堆積物の表面形状を除外することができる。

【0014】

したがって、高炉内の堆積物の降下速度分布の推定精度を高めることができる。

【0015】

第３態様に係る降下速度分布推定方法は、第１態様又は第２態様に係る降下速度分布推定方法において、複数の前記堆積物の降下速度分布の平均値に基づいて、前記堆積物の降下速度分布を推定する。

【0016】

上記態様によれば、複数の堆積物の降下速度分布の平均値に基づいて、堆積物の降下速度分布を推定する。これにより、堆積物の表面形状の計測値のばらつきが平均化される。したがって、高炉内の堆積物の降下速度分布の推定精度をさらに高めることができる。

【0017】

第４態様に係る層厚比分布推定方法は、前記高炉内に交互に堆積される前記堆積物としてのコークス層及び鉄鉱石層の各々の表面形状、及び第１態様～第３態様の何れか１つに係る降下速度分布推定方法によって推定された前記堆積物の降下速度分布に基づいて、前記鉄鉱石層及び前記コークス層の高炉径方向の層厚比分布を推定する。

【0018】

上記態様によれば、高炉内に交互に堆積される堆積物としてのコークス層及び鉄鉱石層の各々の表面形状、及び第１態様～第３態様の何れか１つに係る降下速度分布推定方法によって推定された堆積物の降下速度分布に基づいて、鉄鉱石層及びコークス層の高炉径方向の層厚比分布を推定する。

【0019】

ここで、例えば、鉄鉱石層の高炉径方向の層厚分布を推定する場合、先ず、コークス層の高炉径方向の表面形状を計測する。次に、高炉内に鉄鉱石を装入し、コークス層上に鉄鉱石層を堆積させる。次に、鉄鉱石層の高炉径方向の表面形状を計測する。そして、コークス層及び鉄鉱石層の表面形状の高低差に基づいて、鉄鉱石層の高炉径方向の層厚分布を推定する。

【0020】

しかし、コークス層の表面形状を計測してから鉄鉱石層の表面形状を計測するまでの間にコークス層が降下する。そのため、鉄鉱石層の高炉径方向の層厚を求める際には、コークス層の高炉径方向の降下量が考慮される。

【0021】

コークス層の高炉径方向の降下量は、コークス層の高炉径方向の降下速度分布、及びコークス層の表面形状を計測してから鉄鉱石層の表面形状を計測するまで時間に基づいて推定される。なお、コークス層の高炉径方向の層厚分布は、鉄鉱石層の高炉径方向の層厚分布と同様の方法で推定される。

【0022】

したがって、堆積物の降下速度分布の推定精度を高めることにより、鉄鉱石層及びコークス層の高炉径方向の層厚比分布の推定精度を高めることができる。

【0023】

第５態様に係る高炉操業方法は、高炉内に高炉原料としてのコークス及び鉄鉱石を装入し、前記高炉内に１組のコークス層及び鉄鉱石層を堆積させる所定のチャージにおいて、第４態様に係る層厚分推定方法によって前記鉄鉱石層及び前記コークス層の高炉径方向の層厚比分布を推定し、前記所定のチャージの次回以降のチャージにおいて、前記所定のチャージにおいて推定した前記層厚比分布が、目標層厚比分布に近づくように前記高炉原料の装入条件を補正する。

【0024】

上記態様によれば、高炉内に高炉原料としての鉄鉱石及びコークスを装入し、当該高炉内に１組のコークス層及び鉄鉱石層を堆積させる所定のチャージにおいて、第４態様に係る層厚分推定方法によって、鉄鉱石層及びコークス層の高炉径方向の層厚比分布を推定する。

【0025】

そして、所定のチャージの次回以降のチャージにおいて、所定のチャージにおいて推定した鉄鉱石層及びコークス層の層厚比分布が、目標層厚比分布に近づくように、高炉原料の装入条件を補正する。これにより、高炉操業を安定させることができる。

【0026】

第６態様に係る高炉操業方法は、第５態様に係る高炉操業方法において、前記装入条件は、前記高炉内に前記高炉原料を装入する旋回シュート又はムーバブルアーマの傾斜角度と使用ノッチ、前記旋回シュートの旋回数、高炉原料の装入量、及び高炉原料の装入を開始する前記高炉内の堆積物の表面深さを含む。

【0027】

上記態様によれば、装入条件は、高炉内に高炉原料を装入する旋回シュート又はムーバブルアーマの傾斜角度と使用ノッチ、旋回シュートの旋回数、高炉原料の装入量、及び高炉原料の装入を開始する高炉内の堆積物の表面深さを含む。

【0028】

これらの装入条件を補正することにより、所定のチャージの次回以降のチャージにおいて、所定のチャージにおいて推定した鉄鉱石層及びコークス層の層厚比分布を、目標層厚比分布に近づけることができる。

【0029】

第７態様に係る高炉操業方法は、前記高炉の周方向に間隔を空けた複数の計測位置において、第１態様～第３態様の何れか１つに係る降下速度分布推定方法によって前記堆積物の降下速度分布をそれぞれ推定し、所定の前記計測位置において、推定された前記堆積物の降下速度分布が許容降下速度分布から外れた場合に、羽口から前記高炉の所定の前記計測位置側に吹き込む熱風及び補助燃料の吹き込み量の少なくとも一方を増減する。

【0030】

上記態様によれば、高炉の周方向に間隔を空けた複数の計測位置において、第１態様～第３態様の何れか１つに係る降下速度分布推定方法によって堆積物の降下速度分布をそれぞれ推定する。

【0031】

そして、所定の計測位置において、推定された堆積物の降下速度分布が許容降下速度分布から外れた場合に、高炉の所定の計測位置側に対して、羽口から高炉内に吹き込む熱風及び補助燃料の吹き込み量の少なくとも一方を増減する、

【0032】

これにより、高炉の所定の計測位置側において、堆積物の降下速度分布を許容降下速度分布にすることができる。

【0033】

第８態様に係る高炉操業方法は、前記高炉の周方向に間隔を空けた複数の計測位置において、第１態様～第３態様の何れか１つに係る降下速度分布推定方法によって前記堆積物の降下速度分布をそれぞれ推定し、所定の前記計測位置において、算出された前記堆積物の降下速度分布が前記基準降下速度分布から外れた場合、又は計測された前記表面形状の変動量が前記閾値を超えた場合に、羽口から前記高炉の所定の前記計測位置側に吹き込む熱風及び補助燃料の吹き込み量の少なくとも一方を増減する。

【0034】

上記態様によれば、高炉の周方向に間隔を空けた複数の計測位置において、第１態様～第３態様の何れか１つに係る降下速度分布推定方法によって堆積物の降下速度分布をそれぞれ推定する。

【0035】

そして、所定の計測位置において、堆積物の降下速度分布が基準降下速度分布から外れた場合、又は計測された表面形状の変動量が閾値を超えた場合に、羽口から高炉の所定の計測位置側に吹き込む熱風及び補助燃料の吹き込み量の少なくとも一方を増減する。

【0036】

これにより、高炉の所定の計測位置側において、堆積物の降下速度分布を基準降下速度分布に近づけ、又は堆積物の表面形状の変動量が閾値以下にすることができる。

【0037】

第９態様に係る高炉操業制御装置は、高炉内に高炉原料としてのコークス及び鉄鉱石を装入し、前記高炉内に１組のコークス層及び鉄鉱石層を堆積させる所定のチャージにおいて、第４態様に係る層厚分推定方法によって前記鉄鉱石層及び前記コークス層の高炉径方向の層厚比分布を推定し、前記所定のチャージの次回以降のチャージにおいて、前記所定のチャージにおいて推定した前記層厚比分布が、目標層厚比分布に近づくように前記高炉原料の装入条件を補正する、処理を実行する制御部を含む。

【0038】

第１０態様に係る高炉操業制御装置は、前記高炉の周方向に間隔を空けた複数の計測位置において、第１態様～第３態様の何れか１つに係る降下速度分布推定方法によって前記堆積物の降下速度分布をそれぞれ推定し、所定の前記計測位置において、算出された前記堆積物の降下速度分布が前記基準降下速度分布から外れた場合、又は計測された前記表面形状の変動量が前記閾値を超えた場合に、羽口から前記高炉の所定の前記計測位置側に吹き込む熱風及び補助燃料の吹き込み量の少なくとも一方を増減する、処理を実行する制御部を含む。

【0039】

第１１態様に係る高炉操業制御装置は、前記高炉の周方向に間隔を空けた複数の計測位置において、第１態様～第３態様の何れか１つに係る降下速度分布推定方法によって前記堆積物の降下速度分布をそれぞれ推定し、所定の前記計測位置において、算出された前記堆積物の降下速度分布が前記基準降下速度分布から外れた場合、又は計測された前記表面形状の変動量が前記閾値を超えた場合に、羽口から前記高炉の所定の前記計測位置側に吹き込む熱風及び補助燃料の吹き込み量の少なくとも一方を増減する、処理を実行する制御部を含む。

【0040】

第１２態様に係る高炉操業制御プログラムは、高炉内に高炉原料としてのコークス及び鉄鉱石を装入し、前記高炉内に１組のコークス層及び鉄鉱石層を堆積させる所定のチャージにおいて、第４態様に係る層厚分推定方法によって前記鉄鉱石層及び前記コークス層の高炉径方向の層厚比分布を推定し、前記所定のチャージの次回以降のチャージにおいて、前記所定のチャージにおいて推定した前記層厚比分布が、目標層厚比分布に近づくように前記高炉原料の装入条件を補正する、処理をコンピュータに実行させる。

【0041】

第１３態様に係る高炉操業制御プログラムは、前記高炉の周方向に間隔を空けた複数の計測位置において、第１態様～第３態様の何れか１つに係る降下速度分布推定方法によって前記堆積物の降下速度分布をそれぞれ推定し、所定の前記計測位置において、算出された前記堆積物の降下速度分布が前記基準降下速度分布から外れた場合、又は計測された前記表面形状の変動量が前記閾値を超えた場合に、羽口から前記高炉の所定の前記計測位置側に吹き込む熱風及び補助燃料の吹き込み量の少なくとも一方を増減する、処理をコンピュータに実行させる。

【0042】

第１４態様に係る高炉操業制御プログラムは、前記高炉の周方向に間隔を空けた複数の計測位置において、第１態様～第３態様の何れか１つに係る降下速度分布推定方法によって前記堆積物の降下速度分布をそれぞれ推定し、所定の前記計測位置において、算出された前記堆積物の降下速度分布が前記基準降下速度分布から外れた場合、又は計測された前記表面形状の変動量が前記閾値を超えた場合に、羽口から前記高炉の所定の前記計測位置側に吹き込む熱風及び補助燃料の吹き込み量の少なくとも一方を増減する、処理をコンピュータに実行させる。

【発明の効果】

【0043】

以上説明したように、本発明によれば、高炉内の堆積物の降下速度分布の推定精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0044】

【図1】第一実施形態に係る高炉を示す縦断面図である。

【図2】第一実施形態に係る高炉操業制御装置のハードウェア構成図である。

【図3】第一実施形態に係る高炉操業制御装置の機能ブロック図である。

【図4】第一実施形態に係る高炉において、計測された堆積物の表面形状を示すグラフである。

【図5】第一実施形態に係る高炉において、推定された堆積物の降下速度分布を示すグラフである。

【図6】第一実施形態に係る高炉において、計測された堆積物の表面形状を示すグラフである。

【図7】第一実施形態に係る高炉において、推定された堆積物の降下速度分布を示すグラフである。

【図8】第一実施形態に係る高炉において、計測されたコークス層及び鉄鉱石層の表面形状を示すグラフである。

【図9】第一実施形態に係る堆積物の降下速度分布推定部の推定試験において、計測された堆積物の表面形状を示すグラフである。

【図10】第一実施形態に係る堆積物の降下速度分布推定部の推定試験において、算出された堆積物の降下速度分布を示すグラフである。

【図11】第一実施形態に係る堆積物の降下速度分布推定部の推定試験において、計測された堆積物の表面形状を示すグラフである。

【図12】第一実施形態に係る堆積物の降下速度分布推定部の推定試験において、算出された堆積物の降下速度分布を示すグラフである。

【図13】第一実施形態に係る堆積物の降下速度分布推定部の推定試験において、推定された堆積物の降下速度分布を示すグラフである。

【図14】第一実施形態に係る高炉操業制御処理の推定処理の一例を示すフローチャートである。

【図15】第二実施形態に係る高炉操業制御装置の機能ブロック図である。

【図16】第二実施形態に係る高炉操業制御処理の推定処理の一例を示すフローチャートである。

【図17】第三実施形態に係る高炉操業制御装置の機能ブロック図である。

【図18】第三実施形態に係る高炉において、推定された堆積物の降下速度分布を示すグラフである。

【図19】第三実施形態に係る高炉操業制御処理の推定処理の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0045】

以下、本願が開示する技術の一実施形態について説明する。

【0046】

（高炉）
図１には、本実施形態に係るベルレス式の高炉１０が示されている。高炉１０には、後述する装入装置３０によって、炉頂１２から高炉原料としてのコークス及び鉄鉱石等が装入される。これにより、高炉１０内に、堆積物２０としてのコークス層２２と鉄鉱石層２４とが交互に層状に堆積される。

【0047】

高炉１０内には、高炉１０の下部に設けられた羽口１６から熱風及び補助燃料等が吹き込まれる。これにより、補助燃料及びコークスが燃焼し、上昇する高温ガス（還元ガス）が発生する。この還元ガスによって、高炉１０内に形成された鉄鉱石層２４の鉄鉱石が加熱、還元されながら降下する。そして、降下しながら溶融した鉄鉱石が、炉底部の炉壁に設けられた出銑孔から銑鉄として排出される。

【0048】

なお、図１に示される矢印Ｒは、高炉１０の径方向を示している。また、以下の説明では、「高炉１０の径方向」を「高炉径方向」ともいう。また、「高炉１０の周方向」を「高炉周方向」ともいう。

【0049】

（装入装置）
装入装置３０は、前述したように、炉頂１２から高炉１０内に、高炉原料としてのコークス及び鉄鉱石等を装入し、高炉１０内に、堆積物２０としてのコークス層２２と鉄鉱石層２４とを交互に層状に堆積させる。この装入装置３０には、搬送装置３２が接続されている。また、装入装置３０は、切替シュート３４、一対の炉頂ホッパー３６、集合ホッパー３８、及び旋回シュート４０を備えている。

【0050】

搬送装置３２は、例えば、ベルトコンベアとされており、図示しない原料槽から原料としてのコークス及び鉄鉱石を切替シュート３４に搬送する。切替シュート３４は、一対の炉頂ホッパー３６の間で原料の供給先を切り替え可能とされている。この切替シュート３４によって、例えば、一方の炉頂ホッパー３６に所定量のコークスが供給され、他方の炉頂ホッパー３６に所定量の鉄鉱石が供給される。

【0051】

一対の炉頂ホッパー３６内に貯留された鉄鉱石又はコークスは、集合ホッパー３８を介して、旋回シュート４０に供給される。旋回シュート４０は、高炉１０の中心軸を中心として旋回しながら、高炉１０内に鉄鉱石又はコークスを層状に装入する。

【0052】

また、高炉１０の中心軸に対する旋回シュート４０の傾斜角度（傾動角度）θを変更することにより、高炉１０内の堆積物２０の表面上に落下する鉄鉱石又はコークスの高炉径方向の位置（落下位置）が調整される。旋回シュート４０の傾斜角度θは、後述するノッチテーブル（表１参照）によって管理される。

【0053】

なお、装入装置３０によって炉頂１２から高炉１０内に所定量のコークス及び鉄鉱石を装入し、高炉１０内の全域に、コークス層２２及び鉄鉱石層２４を１組（合計２層）形成することを１チャージという。また、１チャージでは、コークス及び鉄鉱石をそれぞれ複数回のダンプに分けて装入をすることができる。１回のコークス又は鉄鉱石の装入操作を１ダンプという。また、旋回シュート４０は、１ダンプ中に複数旋回する。

【0054】

（高炉操業制御装置の概要）
高炉操業制御装置５０（図３参照）は、高炉１０の全体の動作を制御する。また、高炉操業制御装置５０は、高炉１０内の堆積物２０の降下速度分布を推定する。そして、推定された堆積物２０の降下速度分布に基づいて、鉄鉱石層２４及びコークス層２２の高炉径方向の層厚比（＝鉄鉱石層２４の層厚Ｐ２／１チャージの層厚（コークス層２２の層厚Ｐ１＋鉄鉱石層２４の層厚Ｐ２））分布を推定する。

【0055】

また、高炉操業制御装置５０は、推定された鉄鉱石層２４及びコークス層２２の層厚比分布が、予め定められた目標層厚比分布になるように、装入装置３０を制御する。

【0056】

なお、鉄鉱石層２４及びコークス層２２の層厚比分布は、鉄鉱石層２４及びコークス層２２の高炉径方向の層厚比分布を意味する。また、堆積物２０の降下速度分布は、堆積物２０の高炉径方向の降下速度分布を意味する。

【0057】

（高炉操業制御装置のハードウェア構成）
次に、高炉操業制御装置５０のハードウェア構成について説明する。

【0058】

高炉操業制御装置５０は、例えば、図２に示されるコンピュータ７０で実現される。コンピュータ７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７２と、一時記憶領域としてのメモリ７４と、不揮発性の記憶部７６とを備えている。また、コンピュータ７０は、入出力装置７８を備えている。これらのＣＰＵ７２、メモリ７４、記憶部７６、及び入出力装置７８は、バス７９を介して互いに接続されている。なお、ＣＰＵ７２は、制御部の一例である。

【0059】

記憶部７６は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリ等によって実現される。記録媒体としての記憶部７６には、コンピュータ７０を、高炉操業制御装置５０として機能させるための高炉操業制御プログラムが予め記憶されている。また、記憶部７６には、各種のデータを記憶する記憶領域が設けられている。

【0060】

入出力装置７８は、マウス等のポインティングデバイス、キーボード、及び表示部を含み、各種の入力を行うために使用される。

【0061】

ＣＰＵ７２は、高炉操業制御プログラムを記憶部７６から読み出してメモリ７４に展開し、高炉操業制御プログラムが有する各工程を順次実行する。これにより、高炉操業制御プログラムを実行したコンピュータ７０が、高炉操業制御装置５０として機能する。

【0062】

（高炉操業制御装置の機能）
次に、高炉操業制御装置５０の機能について説明する。

【0063】

図３に示されるように、高炉操業制御装置５０は、前述した高炉操業制御プログラムを実行する際に、上記のハードウェア資源を用いて、各種の機能を実現する。具体的には、高炉操業制御装置５０は、機能的に、装入条件取得部５２と、秤量・搬送装置制御部５４と、装入装置制御部５６と、降下速度分布推定部５８と、層厚比分布推定部６０と、装入条件補正部６２とを備えている。

【0064】

（装入条件取得部）
装入条件取得部５２は、高炉１０内に高炉原料を装入する装入装置３０の装入条件を取得する。具体的には、装入条件取得部５２は、例えば、高炉原料の装入スケジュールテーブルから装入条件を取得する。装入スケジュールテーブルは、ダンプ毎に、高炉１０内に装入される高炉原料（コークス及び鉄鉱石）の装入条件が定められたテーブルであり、例えば、前述した記憶部７６（図２参照）に予め記憶される。

【0065】

装入条件としては、例えば、１ダンプ当たりの高炉原料（コークス又は鉄鉱石）の装入量、及び１ダンプ当たりの旋回シュート４０の旋回数等がある。また、装入条件としては、１ダンプ中に複数旋回する旋回シュート４０の各旋回について、旋回シュート４０のノッチ、及び高炉原料の装入を開始する高炉１０内の堆積物２０の表面深さＬ（装入ストックレベル、図４参照）等がある。

【0066】

旋回シュート４０のノッチは、下記表１に示されるノッチテーブルのように、予め定められた旋回シュート４０の傾斜角度θと対応付けられた番号である。このノッチテーブルは、例えば、前述した記憶部７６（図３参照）に予め記憶される。なお、ノッチに対応する旋回シュート４０の傾斜角度θは、適宜変更可能である。

【0067】

【表1】

【0068】

なお、装入条件取得部５２は、装入スケジュールテーブルに限らず、例えば、高炉１０の管理者によって、入出力装置７８（図２参照）に入力された各種の装入条件を取得しても良い。

【0069】

（秤量・搬送装置制御部）
秤量・搬送装置制御部５４は、例えば、ダンプ毎に、図示しない秤量装置を制御して原料槽から所定量の高炉原料（鉄鉱石又はコークス等）を秤量する。また、秤量・搬送装置制御部５４は、搬送装置３２を制御し、秤量された高炉原料を炉頂１２の装入装置３０へ搬送させる。

【0070】

（装入装置制御部）
装入装置制御部５６は、旋回シュート４０の旋回等を制御し、炉頂１２から高炉１０内に高炉原料を装入する。この際、装入装置制御部５６は、装入条件取得部５２によって取得された高炉原料の装入条件に基づいて、１旋回毎に旋回シュート４０を制御し、高炉１０に所定量の高炉原料を装入する。

【0071】

（降下速度分布推定部）
降下速度分布推定部５８は、高炉１０内に高炉原料を装入していないタイミングで、高炉１０内の堆積物２０の表面形状２０Ｓを所定の計測間隔（時間間隔）で複数回計測する。

【0072】

具体的には、降下速度分布推定部５８は、高炉１０に設置された図示しないプロフィルメータを所定の計測間隔で作動し、例えば、高炉１０内に堆積した堆積物２０（コークス層２２又は鉄鉱石層２４）の表面形状２０Ｓを計測する。プロフィルメータは、例えば、マイクロ波式やミリ波式、光学式とされる。

【0073】

なお、堆積物２０の表面形状２０Ｓとは、高炉径方向に沿った堆積物２０の表面形状を意味する。また、堆積物２０の表面形状２０Ｓは、高炉周方向の特定断面において計測しても良いし、高炉周方向の複数断面で計測しても良い。

【0074】

次に、降下速度分布推定部５８は、計測された堆積物２０の表面形状２０Ｓの高低差（レベル差）、及び所定の計測間隔に基づいて堆積物２０の降下速度分布を推定する。この降下速度分布推定部５８は、例えば、１５秒～１２０秒の計測間隔で、高炉１０内の堆積物２０の表面形状２０Ｓを周期的に複数回（３回以上）計測する。

【0075】

図４には、一例として、時刻Ｔ１，Ｔ２（Ｔ１＜Ｔ２）に計測された堆積物２０の表面形状２０Ｓがそれぞれ示されている。なお、図４の横方向は、高炉１０の炉心（中心軸）から炉壁１４（図１参照）の内周面までの高炉径方向の位置である。また、図４の縦方向は、高炉１０の所定レベル（基準レベル）からの深さである。

【0076】

図４に示されるように、降下速度分布推定部５８は、例えば、堆積物２０の表面形状２０Ｓを所定の計測間隔ΔＴ（＝Ｔ２－Ｔ１）で２回計測し、計測された堆積物２０の表面形状２０Ｓの高低差（レベル差）ΔＨ（＝Ｈ２－Ｈ１）及び計測間隔ΔＴに基づいて、堆積物２０の降下速度分布を算出する。より具体的には、降下速度分布推定部５８は、計測された堆積物２０の表面形状２０Ｓの高低差ΔＨを計測間隔ΔＴで除すことにより、堆積物２０の降下速度分布を算出する。

【0077】

なお、堆積物２０の表面形状２０Ｓの高低差ΔＨは、高炉径方向の分布として算出される。また、降下速度分布推定部５８は、高炉周方向の特定の計測位置で堆積物２０の降下速度分布を推定しても良いし、高炉周方向に間隔を空けた複数の計測位置で堆積物２０の降下速度分布を推定しても良い。

【0078】

図５には、一例として、降下速度分布推定部５８によって推定した堆積物２０の降下速度分布が示されている。なお、図５の横軸は、高炉１０の炉心（中心軸）から炉壁１４（図１参照）の内周面までの高炉径方向の位置である。また、図５の縦軸は、堆積物２０の降下速度である。本実施形態では、一例として、堆積物２０の降下速度が負で表されている。

【0079】

ここで、例えば、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの間に、堆積物２０の表面形状２０Ｓが崩れたり、堆積物２０にドロップやスリップ等が発生したりすると、堆積物２０の表面形状２０Ｓが変動する。そして、堆積物２０の表面形状２０Ｓが変動すると、計測された堆積物２０の表面形状２０Ｓの高低差ΔＨ（堆積物２０の降下距離）も変動するため、堆積物２０の降下速度分布の推定精度が低下する。

【0080】

例えば、図６には、一例として、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの間に、堆積物２０の表面形状２０Ｓの一部が崩れて高炉１０の中心軸側へ流れ込んだ場合の、時刻Ｔ１，Ｔ２で計測された堆積物２０の表面形状２０Ｓがそれぞれ示されている。なお、図６には、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの間に堆積物２０の表面形状２０Ｓの一部が崩れない場合の時刻Ｔ２での堆積物２０の表面形状２０Ｓ’が二点鎖線で示されている。

【0081】

図６に示されるように、堆積物２０の表面形状２０Ｓが崩れた領域では、当該表面形状２０Ｓ’が崩れない場合（二点鎖線）と比較して、堆積物２０の表面高さ（表面レベル）が低くなる。一方、崩れた堆積物２０が流れ込んだ高炉１０の中心軸側の領域では、堆積物２０が流れ込まない場合の表面形状２０Ｓ’（二点鎖線）と比較して、堆積物２０の表面高さ（表面レベル）が高くなる。そのため、時刻Ｔ１，Ｔ２で計測された堆積物２０の表面形状２０Ｓでは、堆積物２０の降下速度分布を適切に算出することができない。

【0082】

そこで、降下速度分布推定部５８は、堆積物２０の表面形状２０Ｓを所定の計測間隔で複数回計測し、計測された堆積物２０の表面形状２０Ｓの高低差、及び所定の計測間隔に基づいて堆積物２０の降下速度分布を複数算出する。

【0083】

この際、降下速度分布推定部５８は、算出された複数の堆積物２０の降下速度分布のうち、基準降下速度分布から外れた降下速度分布を除外し、残りの複数の堆積物２０の降下速度分布の平均値を堆積物２０の降下速度分布として推定する。これにより、堆積物２０の降下速度分布の推定精度が高められる。なお、複数の堆積物２０の降下速度分布の平均値については、降下速度分布の推定試験にて後述する。

【0084】

図７には、一例として、堆積物２０の基準降下速度分布Ｖが示されている。基準降下速度分布Ｖは、例えば、高炉１０における単位時間当たりの高炉原料の装入量、及び銑鉄の生産量に基づいて算出される。また、堆積物２０の基準降下速度分布Ｖは、例えば、堆積物２０に崩れが発生しない場合の堆積物２０の降下速度分布としても良い。

【0085】

また、図７には、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの間に、堆積物２０に崩れが発生しない場合の堆積物２０の降下速度分布Ｖ１と、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの間に、堆積物２０に崩れが発生した場合の堆積物２０の降下速度分布Ｖ２が示されている。なお、図７の横軸及び縦軸は、図５の横軸及び縦軸と同じである。

【0086】

図７に示されるように、堆積物２０の表面形状２０Ｓに崩れが発生しない場合の降下速度分布Ｖ１は、基準降下速度分布Ｖに近似している。一方、堆積物２０の表面形状２０Ｓに崩れが発生した場合の降下速度分布Ｖ２は、基準降下速度分布Ｖから大きく乖離している。したがって、基準降下速度分布Ｖから外れる降下速度分布Ｖ２を除外することにより、堆積物２０の降下速度分布の推定精度を高めることができる。

【0087】

なお、基準降下速度分布Ｖから外れる降下速度分布Ｖ２とは、例えば、基準降下速度分布Ｖの０．７倍以下又は１．３倍以上の降下速度を含む降下速度分布を意味する。また、基準降下速度分布Ｖから外れる降下速度分布には、例えば、堆積物２０の上昇を意味する正の堆積物２０の降下速度を含む降下速度分布も含まれる。

【0088】

（層厚比分布推定部）
図８に示されるように、層厚比分布推定部６０は、図示しないプロフィルメータを作動し、コークス層２２及び鉄鉱石層２４の表面形状２２Ｓ，２４Ｓをそれぞれ計測する。そして、計測されたコークス層２２及び鉄鉱石層２４の表面形状２２Ｓ，２４Ｓ、及び降下速度分布推定部５８によって推定された堆積物２０の降下速度分布に基づいて、コークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚比分布を推定する。

【0089】

具体的には、層厚比分布推定部６０は、コークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚分布をそれぞれ算出し、算出されたコークス層２２及び鉄鉱石層２４の各々の層厚分布に基づいて層厚比分布を推定する。

【0090】

例えば、鉄鉱石層２４の層厚分布を算出する場合、層厚比分布推定部６０は、先ず、コークス層２２の表面形状２２Ｓを計測（時刻Ｔ３）する。次に、層厚比分布推定部６０は、コークス層２２上に装入が行われ、堆積された鉄鉱石層２４の表面形状２４Ｓを計測（時刻Ｔ４）する。そして、コークス層２２及び鉄鉱石層２４の表面形状２２Ｓ，２４Ｓの高低差に基づいて、鉄鉱石層２４の高炉径方向の層厚分布を推定する。

【0091】

ここで、コークス層２２の表面形状２２Ｓを計測（時刻Ｔ３）してから鉄鉱石層２４の表面形状２４Ｓを計測（時刻Ｔ４）するまでの間に、コークス層２２の表面形状２２Ｓ（時刻Ｔ４）は徐々に降下する。そのため、鉄鉱石層２４の層厚分布を算出する際には、コークス層２２の高炉径方向の降下量分布が考慮される。

【0092】

コークス層２２の高炉径方向の降下量分布は、降下速度分布推定部５８によって推定されたコークス層２２（堆積物２０）の降下速度分布に、コークス層２２及び鉄鉱石層２４の表面形状２２Ｓ，２４Ｓの計測間隔（Ｔ４－Ｔ３）を乗じることにより求められる。

【0093】

層厚比分布推定部６０は、以上の手順でコークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚分布をそれぞれ算出する。そして、算出されたコークス層２２及び鉄鉱石層２４の各々の層厚分布に基づいて層厚比分布を推定する。

【0094】

なお、コークス層２２の層厚分布の算出方法は、鉄鉱石層２４の層厚分布の算出方法と同様であるため、説明を省略する。また、層厚比分布推定部６０は、例えば、高炉周方向に間隔を空けた複数の計測位置において、コークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚比分布を複数算出し、算出された複数の層厚比分布の平均値を層厚比分布として推定しても良い。

【0095】

（装入条件補正部）
装入条件補正部６２は、層厚比分布推定部６０によって推定されたコークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚比分布が、予め定められた目標層厚比分布と一致するか否か判定する。そして、装入条件補正部６２は、層厚比分布推定部６０によって推定されたコークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚比分布が目標層厚比分布と一致する場合は、高炉原料の装入条件を補正しない。

【0096】

一方、装入条件補正部６２は、層厚比分布推定部６０によって推定されたコークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚比分布が目標層厚比分布と一致しない場合、当該層厚比分布が目標層厚比分布に近づくように、高炉原料の装入条件を補正する。

【0097】

具体的には、装入条件補正部６２は、層厚比分布推定部６０によって推定されたコークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚比分布が目標層厚比分布に近づくように、旋回シュート４０の傾斜角度θ、旋回シュート４０の旋回数、高炉原料の装入量、及び高炉原料の装入を開始する堆積物２０の表面深さＬの少なくとも１つを補正する。

【0098】

なお、旋回シュート４０の傾斜角度θは、旋回シュート４０の使用ノッチ（表１参照）を変更することにより補正しても良いし、使用ノッチは変更せずに、使用ノッチに対応付けられた旋回シュート４０の傾斜角度θを変更することにより補正しても良い。

【0099】

なお、本実施形態では、高炉１０がベルレス式とされている。しかし、高炉１０がベル式の場合には、装入条件補正部６２は、層厚比分布推定部６０によって推定されたコークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚比分布が目標層厚比分布に近づくように、ムーバブルアーマの傾斜角度と使用ノッチを補正しても良い。

【0100】

（降下速度分布の推定試験）
次に、堆積物２０の降下速度分布推定部の推定試験について説明する。

【0101】

本試験では、高炉を１／３スケールに縮小した試験装置において、高炉内の堆積物を２５０秒間降下させた。この際、降下中の堆積物の表面形状を、図示しないプロフィルメータによって５０秒毎に複数回計測した。また、堆積物の降下中に、堆積物の一部を強制的に崩し、崩れた堆積物の一部を高炉の中心軸側に流れ込ませた。

【0102】

図９には、堆積物の降下前に計測した堆積物の表面形状ｔ０、及び２５０秒後に計測した堆積物の表面形状ｔ２５０が示されている。

【0103】

なお、図９の横軸は、高炉の中心軸から炉壁の内周面までの距離（半径）を１として無次元化している。また、図９の縦軸は、高炉の深さを高炉の半径を基準として無次元化している。また、図９の縦軸の「０」は、基準レベル（基準ストックレベル）を示している。

【0104】

また、図１０には、図９に示される堆積物の表面形状ｔ０，ｔ２５０に基づいて算出した堆積物の降下速度分布Ｖ（ｔ０～ｔ２５０）と、高炉の試験装置に設定された堆積物の基準降下速度分布Ｖが示されている。なお、図１０の横軸は、高炉の中心軸から炉壁の内周面までの距離（半径）を１として無次元化している。また、図１０の縦軸は、堆積物の降下速度（ｍｍ／ｓ）を示している。この堆積物の降下速度は、負で表されている。

【0105】

図１０に示されるように、降下速度分布Ｖ（ｔ０～ｔ２５０）は、高炉径方向の無次元位置０．３～０．６付近で基準降下速度分布Ｖよりも著しく速くなり、高炉の中心軸側で基準降下速度分布Ｖよりも著しく遅くなっている。このように降下速度分布Ｖ（ｔ０～ｔ２５０）は、試験装置に設定された基準降下速度分布Ｖから大きく乖離している。これは、堆積物の表面形状の崩れに伴って堆積物の表面高さが増減したためと考えられる。

【0106】

一方、図１１には、降下前の堆積物の表面形状ｔ０、及び５０秒毎に計測した堆積物の表面形状ｔ５０，ｔ１００，ｔ１５０，ｔ２００，ｔ２５０が示されている。また、図１２には、図１１に示される堆積物の表面形状ｔ０，ｔ５０，ｔ１００，ｔ１５０，ｔ２００，ｔ２５０に基づいて算出した堆積物の降下速度分布Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５が示されている。

【0107】

なお、降下速度分布Ｖ１は、堆積物の表面形状ｔ０，ｔ５０の高低差、及び計測間隔（５０秒）に基づいて算出されている。これと同様に、降下速度分布Ｖ２は、堆積物の表面形状ｔ５０，ｔ１００の高低差、及び計測間隔（５０秒）に基づいて算出され、降下速度分布Ｖ３は、堆積物の表面形状ｔ１００，ｔ１５０の高低差、及び計測間隔（５０秒）に基づいて算出されている。また、降下速度分布Ｖ４は、堆積物の表面形状ｔ１５０，ｔ２００の高低差、及び計測間隔（５０秒）に基づいて算出され、降下速度分布Ｖ５は、堆積物の表面形状ｔ２００，ｔ２５０の高低差、及び計測間隔（５０秒）に基づいて算出されている。

【0108】

また、図１１の縦軸及び横軸は、図９の縦軸及び横軸と同じであり、図１２の縦軸及び横軸は、図１０の縦軸及び横軸と同じである。

【0109】

図１１に示されるように、堆積物の表面形状ｔ１００は、高炉径方向の無次元位置０．３～０．６付近で著しく低くなり、堆積物の表面形状ｔ５０との間隔が広がっている。一方、堆積物の表面形状ｔ１００は、高炉の中心軸側で著しく高くなり、堆積物の表面形状ｔ５０よりも高くなっている。このことから、堆積物の表面形状ｔ５０を計測してから堆積物の表面形状ｔ１００を計測するまでの間に、堆積物の表面形状に崩れが発生したと考えられる。

【0110】

また、図１２に示されるように、堆積物の表面形状に崩れが発生したと考えられる５０秒から１００秒までの堆積物の降下速度分布Ｖ２は、高炉径方向の無次元位置０．０～０．６付近で、他の４つの降下速度分布Ｖ１，Ｖ３～Ｖ５から大きく乖離している。これは、堆積物の表面形状の崩れに伴って堆積物の表面高さが増減したためと考えられる。

【0111】

そこで、本試験では、５つの降下速度分布Ｖ１～Ｖ５から降下速度分布Ｖ２を除外した。具体的には、５つの降下速度分布Ｖ１～Ｖ５と基準降下速度分布Ｖ（図１０参照）とをそれぞれ比較し、基準降下速度分布Ｖから外れた降下速度分布Ｖ２を降下速度分布Ｖ１～Ｖ５から除外した。そして、残り４つの降下速度分布Ｖ１，Ｖ３～Ｖ５の平均値を求めた。

【0112】

図１３には、他の４つの降下速度分布Ｖ１，Ｖ３～Ｖ５の平均値を示す平均降下速度分布Ｖａｖｅ、及び高炉の試験装置に設定された基準降下速度分布Ｖが示されている。図１３に示されるように、平均降下速度分布Ｖａｖｅは、高炉の試験装置に設定された基準降下速度分布Ｖと近似している。なお、図１３の縦軸及び横軸は、図１２の縦軸及び横軸と同じである。

【0113】

（高炉操業方法）
次に、高炉操業制御装置５０の動作を説明しつつ、高炉操業方法の一例について説明する。

【0114】

高炉１０の操業中に、高炉操業制御装置５０において、図１４に示される高炉操業処理が実行される。高炉操業処理は、例えば、チャージ毎に実行される。なお、高炉操業処理は、高炉操業方法の一例である。

【0115】

図１４に示されるように、先ず、ステップＳ１０において、ＣＰＵ７２は、記憶部７６に記憶された装入スケジュールテーブルから、高炉原料（コークス及び鉄鉱石）の装入条件を取得する。

【0116】

次に、ステップＳ１２において、ＣＰＵ７２は、装入条件に基づいて、図示しない秤量装置を作動し、原料槽から所定量の高炉原料（コークス及び鉄鉱石）を秤量するとともに、搬送装置３２を作動し、秤量された高炉原料を炉頂１２の装入装置３０へ搬送させる。

【0117】

次に、ステップＳ１４において、ＣＰＵ７２は、高炉原料（コークス及び鉄鉱石）の装入条件に基づいて、旋回シュート４０を複数旋回させ、高炉１０内に高炉原料を装入する。これにより、高炉１０内に、堆積物２０としての１組のコークス層２２及び鉄鉱石層２４を堆積させる。

【0118】

次に、ステップＳ１６において、ＣＰＵ７２は、堆積物２０の降下速度分布を推定する。具体的には、堆積物２０の表面形状２０Ｓを所定の計測間隔で複数回計測する。そして、計測された複数の堆積物２０の表面形状２０Ｓの高低差、及び所定の計測間隔に基づいて、堆積物２０の降下速度分布を推定する。

【0119】

この際、ＣＰＵ７２は、算出された複数の降下速度分布のうち、基準降下速度分布から外れた降下速度分布を除外し、残りの降下速度分布の平均値を降下速度分布として推定する。

【0120】

次に、ステップＳ１８において、ＣＰＵ７２は、コークス層２２の表面形状２２Ｓ、鉄鉱石層２４の表面形状２４Ｓ、及び堆積物２０の降下速度分布に基づいて、鉄鉱石層２４及びコークス層２２の層厚比分布を推定する。

【0121】

次に、ステップＳ２０において、ＣＰＵ７２は、鉄鉱石層２４及びコークス層２２の層厚比分布が、目標層厚比分布と一致するか否かを判定する。そして、ＣＰＵ７２は、コークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚比分布が、目標落下位置と一致すると判定した場合は、処理を終了する。

【0122】

一方、ステップＳ２０において、ＣＰＵ７２は、コークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚比分布が、目標落下位置と一致しないと判定した場合は、ステップＳ２２へ移行する。

【0123】

ステップＳ２２において、ＣＰＵ７２は、コークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚比分布が、目標層厚比分布に近づくように、高炉原料の装入条件を補正する。具体的には、ＣＰＵ７２は、旋回シュート４０の傾斜角度θ、旋回シュート４０の旋回数、高炉原料の装入量、及び高炉原料の装入を開始する堆積物２０の表面深さＬの少なくとも１つを補正する。

【0124】

なお、前述したように、旋回シュート４０の傾斜角度θは、旋回シュート４０の使用ノッチ（表１参照）を変更することにより補正しても良いし、使用ノッチは変更せずに、使用ノッチに対応付けられた旋回シュート４０の傾斜角度θを変更することにより補正しても良い。また、高炉１０がベル式の場合には、前述したように、ムーバブルアーマの傾斜角度を補正しても良い。

【0125】

（効果）
次に、第一実施形態の効果について説明する。

【0126】

本実施形態によれば、前述したように、高炉１０内の堆積物２０の表面形状２０Ｓを所定の計測間隔で複数回計測し、計測された堆積物２０の表面形状２０Ｓの高低差、及び所定の計測間隔に基づいて堆積物２０の降下速度分布を推定する。この際に、堆積物２０の降下速度分布が基準降下速度分布から外れた場合、当該降下速度分布を除外して堆積物２０の降下速度分布を推定する。

【0127】

これにより、例えば、１回目の堆積物２０の表面形状２０Ｓの計測から２回目の堆積物２０の表面形状２０Ｓの計測までの間に、堆積物２０の表面形状２０Ｓが崩れ、又は堆積物２０にドロップやスリップ等が発生した場合の堆積物２０の表面形状２０Ｓを除外することができる。

【0128】

したがって、高炉１０内の堆積物２０の降下速度分布の推定精度を高めることができる。

【0129】

また、本実施形態では、複数の堆積物２０の降下速度分布の平均値に基づいて、堆積物２０の降下速度分布を推定する。これにより、堆積物２０の表面形状２０Ｓの計測値のばらつきが平均化される。したがって、高炉１０内の堆積物２０の降下速度分布の推定精度をさらに高めることができる。

【0130】

また、堆積物２０の降下速度分布の推定精度を高めることにより、鉄鉱石層２４及びコークス層２２の層厚比分布の推定精度も高めることができる。

【0131】

さらに、本実施形態では、所定のチャージの次回以降のチャージにおいて、所定のチャージにおいて推定した鉄鉱石層２４及びコークス層２２の層厚比分布が、目標層厚比分布に近づくように、高炉原料の装入条件を補正する。これにより、高炉操業を安定させることができる。

【0132】

（第二実施形態）
次に、第二実施形態について説明する。なお、第二実施形態において、第一実施形態と同じ構成の部材等には、同符号を付して説明を適宜省略する。

【0133】

図１５に示されるように、第二実施形態に係る高炉操業制御装置８０は、機能的に、降下速度分布推定部５８と、吹き込み量制御部８２とを備えている。

【0134】

（降下速度分布推定部）
降下速度分布推定部５８は、高炉周方向に間隔を空けた複数の計測位置において計測された堆積物２０の表面形状、及び所定の計測間隔に基づいて、堆積物２０の降下速度分布を推定する。

【0135】

本実施形態では、一例として、高炉１０の４カ所（高炉１０を上方から見た場合における北側、東側、南側、西側）に計測位置が設定されている。なお、計測位置の配置や数は、適宜変更可能である。また、計測位置は、少なくとも２カ所設定することができる。

【0136】

（吹き込み量制御部）
吹き込み量制御部８２は、所定の計測位置で算出された堆積物２０の降下速度分布が基準降下速度分布を外れた場合に、羽口１６（図１参照）から高炉１０の所定の計測位置側に吹き込む熱風及び補助燃料の吹き込み量を調整する。

【0137】

具体的には、例えば、高炉１０の北側の計測位置で計測された堆積物２０の表面形状及び所定の計測間隔に基づいて算出された堆積物２０の降下速度分布が基準降下速度分布から外れた場合、当該降下速度分布が基準降下速度分布から外れないように、吹き込み量制御部８２は、羽口１６から高炉１０の北側に吹き込む熱風及び補助燃料の吹き込み量を増減する。

【0138】

なお、吹き込み量制御部８２は、羽口１６から高炉１０内に吹き込む熱風及び補助燃料の吹き込み量の少なくとも一方を増減することができる。

【0139】

（高炉操業方法）
次に、高炉操業制御装置８０の動作を説明しつつ、高炉操業方法の一例について説明する。

【0140】

高炉１０の操業中に、高炉操業制御装置８０において、図１６に示される高炉操業処理が定期的に実行される。なお、高炉操業処理は、高炉操業方法の一例である。また、高炉１０の操業中には、高炉１０の羽口１６から高炉１０に予め定められた吹き込み量の熱風及び保持燃料が吹き込まれている。

【0141】

図１６に示されるように、先ず、ステップＳ３０において、ＣＰＵ７２は、高炉周方向に間隔を空けた複数の計測位置において、堆積物２０の降下速度分布をそれぞれ推定する。具体的には、ＣＰＵ７２は、高炉周方向に間隔を空けた複数の計測位置において、堆積物２０の表面形状を所定の計測間隔で複数回計測する。そして、計測された複数の堆積物２０の表面形状の高低差、及び所定の計測間隔に基づいて、堆積物２０の降下速度分布をそれぞれ推定する。

【0142】

この際、ＣＰＵ７２は、算出された複数の降下速度分布のうち、基準降下速度分布から外れた降下速度分布（例えば、高炉１０の北側の計測位置で推定された降下速度分布）を除外し、残りの降下速度分布の平均値を降下速度分布として推定する。また、ＣＰＵ７２は、所定の計測位置において、算出された堆積物２０の降下速度分布が基準降下速度分布から外れた場合、当該所定の計測位置情報及び当該降下速度分布情報を含む除外情報を記憶部７６の所定記憶領域に記録する。

【0143】

次に、ステップＳ３２において、ＣＰＵ７２は、ステップＳ３０において、基準降下速度分布から外れた降下速度分布の有無を判定する。具体的には、ＣＰＵ７２は、記憶部７６の所定記憶領域に除外情報が存在するか否かを確認する。そして、ＣＰＵ７２は、記憶部７６の所定記憶領域に除外情報が存在しないと判定した場合、処理を終了する。

【0144】

一方、ＣＰＵ７２は、記憶部７６の所定記憶領域に除外情報が存在すると判定した場合は、ステップＳ３４へ移行する。

【0145】

ステップＳ３４において、ＣＰＵ７２は、記憶部７６の所定記憶領域から除外情報（除外された計測位置情報及び降下速度分布情報）を取得する。そして、ＣＰＵ７２は、除外された降下速度分布が基準降下速度分布から外れないように、羽口１６から高炉１０の所定の計測位置側（例えば、高炉１０の北側）に吹き込む熱風及び補助燃料の吹き込み量を調整する。これにより、所定の計測位置において、堆積物２０の降下挙動が安定する。

【0146】

（効果）
次に、第二実施形態の効果について説明する。

【0147】

本実施形態によれば、高炉周方向に間隔を空けた複数の計測位置において、堆積物２０の降下速度分布をそれぞれ推定する。そして、所定の計測位置において、堆積物２０の降下速度分布が基準降下速度分布から外れた場合、羽口１６から高炉１０の所定の計測位置側に吹き込む熱風及び補助燃料の吹き込み量を増減する。

【0148】

これにより、高炉１０の所定の計測位置側において、堆積物２０の降下速度分布を基準降下速度分布に近づけることができる。

【0149】

（第三実施形態）
次に、第三実施形態について説明する。なお、第三実施形態において、第一実施形態及び第二実施形態と同じ構成の部材等には、同符号を付して説明を適宜省略する。

【0150】

図１７に示されるように、第三実施形態に係る高炉操業制御装置９０は、機能的に、降下速度分布推定部５８と、吹き込み量制御部９２とを備えている。

【0151】

（降下速度分布推定部）
降下速度分布推定部５８は、第二実施形態と同様に、高炉周方向に間隔を空けた複数の計測位置において計測された堆積物２０の表面形状、及び所定の計測間隔に基づいて、堆積物２０の降下速度分布を推定する。なお、堆積物２０の表面形状の計測は、３次元で計測しても良い。

【0152】

（吹き込み量制御部）
吹き込み量制御部９２は、高炉周方向に間隔を空けた複数の計測位置のうち、所定の計測位置で推定された堆積物２０の降下速度分布が許容降下速度分布を外れた場合に、羽口１６から高炉１０の所定の計測位置側に吹き込む熱風及び補助燃料の吹き込み量を調整する。

【0153】

例えば、図１８には、一例として、高炉１０の東西南北の計測位置で推定された堆積物２０の降下速度分布Ｖｅ，Ｖｗ，Ｖｓ，Ｖｎ、及び許容降下速度分布ＶＡが示されている。これらの降下速度分布Ｖｅ，Ｖｗ，Ｖｓ，Ｖｎのうち、東側の降下速度分布Ｖｅは、許容降下速度分布ＶＡから外れている。なお、図１８の縦軸及び横軸は、図１３の縦軸及び横軸と同じである。

【0154】

このような場合、吹き込み量制御部９２は、降下速度分布Ｖｅが許容降下速度分布ＶＡから外れないように、羽口１６から高炉１０の東側に吹き込む熱風及び補助燃料の吹き込み量を増減する。

【0155】

なお、許容降下速度分布を満たす降下速度分布の範囲は、例えば、基準降下速度分布を満たす降下速度分布の範囲よりも狭く設定される。具体的には、許容降下速度分布から外れる降下速度分布とは、例えば、基準降下速度分布Ｖの０．８倍以下又は１．２倍以上の降下速度を含む降下速度分布を意味する。

【0156】

また、吹き込み量制御部９２は、羽口１６から高炉１０内に吹き込む熱風及び補助燃料の吹き込み量の少なくとも一方を増減することができる。

【0157】

（高炉操業方法）
次に、高炉操業制御装置９０の動作を説明しつつ、高炉操業方法の一例について説明する。

【0158】

高炉１０の操業中に、高炉操業制御装置９０において、図１９に示される高炉操業処理が定期的に実行される。なお、高炉操業処理は、高炉操業方法の一例である。また、高炉１０の操業中には、高炉１０の羽口１６から高炉１０に予め定められた吹き込み量の熱風及び保持燃料が吹き込まれている。

【0159】

図１９に示されるように、先ず、ステップＳ４０において、ＣＰＵ７２は、高炉周方向に間隔を空けた複数の計測位置において、堆積物２０の降下速度分布をそれぞれ推定する。具体的には、堆積物２０の表面形状を所定の計測間隔で複数回計測する。そして、計測された複数の堆積物２０の表面形状の高低差、及び所定の計測間隔に基づいて、堆積物２０の降下速度分布をそれぞれ推定する。

【0160】

この際、ＣＰＵ７２は、算出された複数の降下速度分布のうち、基準降下速度分布から外れた降下速度分布を除外し、残りの降下速度分布の平均値を降下速度分布として推定する。

【0161】

次に、ステップＳ４２において、ＣＰＵ７２は、ステップＳ４０において、高炉周方向に間隔を空けた複数の計測位置において推定された降下速度分布が、許容降下速度分布から外れた否か判定する。具体的には、ＣＰＵ７２は、高炉周方向に間隔を空けた複数の計測位置において推定された降下速度分布と、許容降下速度分布とをそれぞれ比較する。そして、ＣＰＵ７２は、各降下速度分布が許容降下速度分布から外れないと判定した場合、処理を終了する。

【0162】

一方、ＣＰＵ７２は、高炉周方向に間隔を空けた複数の計測位置のうち、所定の計測位置において推定された降下速度分布（例えば、図１８の降下速度分布Ｖｅ）が許容降下速度分布から外れると判定した場合、ステップＳ４４へ移行する。

【0163】

ステップＳ４４において、ＣＰＵ７２は、所定の計測位置において推定された降下速度分布（例えば、図１８の降下速度分布Ｖｅ）が、許容降下速度分布から外れないように、羽口１６から高炉１０の所定の計測位置側（例えば、高炉１０の東側）に吹き込む熱風及び補助燃料の吹き込み量を調整する。これにより、所定の計測位置において、堆積物２０の降下挙動が安定する。

【0164】

（効果）
次に、第三実施形態の効果について説明する。

【0165】

本実施形態によれば、高炉周方向に間隔を空けた複数の計測位置において、堆積物２０の降下速度分布をそれぞれ推定する。

【0166】

そして、所定の計測位置において、推定された堆積物２０の降下速度分布が許容降下速度分布から外れた場合に、高炉１０の所定の計測位置側に対して、羽口１６から高炉１０内に吹き込む熱風及び補助燃料の吹き込み量を増減する、

【0167】

これにより、高炉１０の所定の計測位置側において、堆積物２０の降下速度分布を許容降下速度分布にすることができる。

【0168】

（変形例）
次に、上記第一実施形態～第三実施形態の変形例について説明する。なお、以下では、上記第一実施形態を例に各種の変形例について説明するが、これらの変形例は、上記第二実施形態及び第三実施形態にも適宜適用可能である。

【0169】

上記第一実施形態では、算出された堆積物２０の降下速度分布が基準降下速度分布から外れた場合、当該降下速度分布を除外して堆積物２０の降下速度分布を推定した。しかし、例えば、計測された堆積物２０の表面形状２０Ｓの変動量が閾値を超えた場合、当該表面形状２０Ｓを除外して堆積物２０の降下速度分布を推定しても良い。

【0170】

具体的には、例えば、１回目に計測した堆積物２０の表面形状２０Ｓと、２回目に計測した堆積物２０の表面形状２０Ｓとを比較する。そして、１回目の堆積物２０の表面形状２０Ｓに対する２回目の堆積物２０の表面形状２０Ｓの変動量が、閾値を越えた場合、１回目及び２回目に計測した堆積物２０の表面形状２０Ｓを除外する。

【0171】

これにより、例えば、１回目の堆積物２０の表面形状２０Ｓの計測から２回目の堆積物２０の表面形状２０Ｓの計測までの間に、堆積物２０の表面形状２０Ｓが崩れ、又は堆積物２０にドロップやスリップ等が発生した場合の堆積物２０の表面形状２０Ｓを除外することができる。

【0172】

したがって、上記第一実施形態と同様に、高炉１０内の堆積物２０の降下速度分布の推定精度を高めることができる。

【0173】

なお、堆積物２０の表面形状２０Ｓを３回計測した場合は、前述したように、１回目に計測した堆積物２０の表面形状２０Ｓと、２回目に計測した堆積物２０の表面形状２０Ｓとを比較する。そして、１回目の堆積物２０の表面形状２０Ｓに対する２回目の堆積物２０の表面形状２０Ｓの変動量が、閾値を越えた場合、１回目及び２回目に計測した堆積物２０の表面形状２０Ｓを除外する。また、２回目に計測した堆積物２０の表面形状２０Ｓと、３回目に計測した堆積物２０の表面形状２０Ｓとを比較する。そして、２回目の堆積物２０の表面形状２０Ｓに対する３回目の堆積物２０の表面形状２０Ｓの変動量が、閾値を越えた場合、２回目及び３回目に計測した堆積物２０の表面形状２０Ｓを除外する。このように測定時刻が異なる２つの堆積物２０の表面形状２０Ｓを比較することにより、堆積物２０の表面形状２０Ｓの変動量を求めることができる。

【0174】

また、高炉１０では、一般に、中心軸側よりも炉壁１４側の方が堆積物２０の降下速度が速くなる傾向がある。そのため、例えば、算出された堆積物２０の降下速度分布において、炉壁１４側よりも中心軸側の方が堆積物２０の降下速度が速い場合に、当該降下速度分布を除外しても良い。

【0175】

また、上記第一実施形態では、高炉操業制御装置５０によって、堆積物２０の降下速度分布が基準降下速度分布から外れたか否かを判定した。しかし、例えば、高炉１０の管理者が、堆積物２０の降下速度分布が基準降下速度分布から外れたか否かを判定しても良い。

【0176】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0177】

１０ 高炉
２０ 堆積物
２０Ｓ 表面形状
２２ コークス層（堆積物）
２２Ｓ 表面形状（堆積物の表面形状）
２４ 鉄鉱石層（堆積物）
２４Ｓ 表面形状（堆積物の表面形状）
５０ 高炉操業制御装置
７２ ＣＰＵ（制御部）
８０ 高炉操業制御装置
９０ 高炉操業制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】