ホーム > 特許ランキング > スチールプランテック株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
特開2024-70407追加装入時期の判定装置及び溶解設備、並びに追加装入時期の判定方法
(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】P2024070407
(43)【公開日】2024-05-23
(54)【発明の名称】追加装入時期の判定装置及び溶解設備、並びに追加装入時期の判定方法
(51)【国際特許分類】
F27B 3/28 20060101AFI20240516BHJP
F27B 3/18 20060101ALI20240516BHJP
【ＦＩ】
F27B3/28
F27B3/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022180875
(22)【出願日】2022-11-11
(71)【出願人】
【識別番号】501120122
【氏名又は名称】スチールプランテック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000176
【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】卜 憲輝
(72)【発明者】
【氏名】谷尾 憲
(72)【発明者】
【氏名】浜田 尚大
【テーマコード（参考）】
4K045
【Ｆターム（参考）】
4K045AA04
4K045BA02
4K045DA02
4K045GB02
4K045GC01
4K045GC08
4K045RC01
(57)【要約】 （修正有）
【課題】溶解設備において金属原料の追加装入の時期を精度良く判定する装置および方法。
【解決手段】挿入された電極１４から発生するアークで金属原料１を溶解する炉本体１１と、金属原料を炉本体内に装入するバケット１２と、電極に印加する電圧及び電流の値を測定可能に構成された電源装置を含む溶解設備において、バケット内の金属原料の高さを測定するバケット原料高さ測定装置２０による測定の結果に基づいてバケット内の金属原料の嵩体積であるバケット原料嵩体積を算出するとともに、前記電圧及び電流の値を用いて炉本体内の金属原料を溶解するために投入されたエネルギー量を算出し、エネルギー量で溶解される金属原料の嵩体積の理論値である理論溶解分嵩体積を算出し、これを用いて装入可能嵩体積を算出する数理モデルを備え、金属原料を追加装入する時期を判定し結果を出力する演算装置を備えていることを特徴とする追加装入時期の判定装置である。
【選択図】図１
【解決手段】挿入された電極１４から発生するアークで金属原料１を溶解する炉本体１１と、金属原料を炉本体内に装入するバケット１２と、電極に印加する電圧及び電流の値を測定可能に構成された電源装置を含む溶解設備において、バケット内の金属原料の高さを測定するバケット原料高さ測定装置２０による測定の結果に基づいてバケット内の金属原料の嵩体積であるバケット原料嵩体積を算出するとともに、前記電圧及び電流の値を用いて炉本体内の金属原料を溶解するために投入されたエネルギー量を算出し、エネルギー量で溶解される金属原料の嵩体積の理論値である理論溶解分嵩体積を算出し、これを用いて装入可能嵩体積を算出する数理モデルを備え、金属原料を追加装入する時期を判定し結果を出力する演算装置を備えていることを特徴とする追加装入時期の判定装置である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属原料が装入され、上方から挿入された電極から発生するアークにより前記金属原料を溶解する炉本体と、前記金属原料を搬送して前記炉本体内に装入するためのバケットと、前記電極に印加する電圧及び電流のそれぞれの値を測定可能に構成された電源装置と、を含む溶解設備において、前記炉本体内に前記金属原料を追加装入する時期を判定するための判定装置であって、
前記バケット内の前記金属原料の高さを測定するためのバケット原料高さ測定装置と、
前記バケット原料高さ測定装置による測定の結果に基づいて前記バケット内の前記金属原料の嵩体積であるバケット原料嵩体積を算出するとともに、少なくとも前記電圧の測定値及び前記電流の測定値を用いて前記炉本体内の前記金属原料を溶解するために投入されたエネルギー量を算出し、前記エネルギー量で溶解される前記金属原料の嵩体積の理論値である理論溶解分嵩体積を算出し、前記理論溶解分嵩体積を用いて前記炉本体内に装入可能な前記金属原料の嵩体積の推定値である装入可能嵩体積を算出する数理モデルを備え、前記装入可能嵩体積と前記バケット原料嵩体積の比較結果に基づいて前記金属原料を追加装入する時期を判定し、判定結果を出力するよう構成された演算装置と、
を備えていることを特徴とする追加装入時期の判定装置。
前記バケット内の前記金属原料の高さを測定するためのバケット原料高さ測定装置と、
前記バケット原料高さ測定装置による測定の結果に基づいて前記バケット内の前記金属原料の嵩体積であるバケット原料嵩体積を算出するとともに、少なくとも前記電圧の測定値及び前記電流の測定値を用いて前記炉本体内の前記金属原料を溶解するために投入されたエネルギー量を算出し、前記エネルギー量で溶解される前記金属原料の嵩体積の理論値である理論溶解分嵩体積を算出し、前記理論溶解分嵩体積を用いて前記炉本体内に装入可能な前記金属原料の嵩体積の推定値である装入可能嵩体積を算出する数理モデルを備え、前記装入可能嵩体積と前記バケット原料嵩体積の比較結果に基づいて前記金属原料を追加装入する時期を判定し、判定結果を出力するよう構成された演算装置と、
を備えていることを特徴とする追加装入時期の判定装置。
【請求項2】
前記バケット原料高さ測定装置が、前記バケット内の前記金属原料の表面の三次元形状を計測可能な三次元計測装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の追加装入時期の判定装置。
【請求項3】
前記演算装置が、第１の装入により前記金属原料を前記炉本体内に装入した後の前記炉本体内の前記金属原料の嵩体積である第１原料嵩体積と、前記第１の装入の次の前記金属原料の装入である第２の装入を行った後の前記炉本体内の前記金属原料の嵩体積である第２原料嵩体積とに基づいて、前記第１の装入と前記第２の装入との間の期間に前記炉本体内で溶解された前記金属原料の嵩体積の推定値である実際溶解分嵩体積を算出し、前記実際溶解分嵩体積に基づいて前記数理モデルを修正するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の追加装入時期の判定装置。
【請求項4】
前記炉本体内の前記金属原料の高さを測定するための炉本体原料高さ測定装置を更に備え、
前記演算装置が、前記第１原料嵩体積と前記第２原料嵩体積のうち少なくとも前記第２原料嵩体積を、前記炉本体原料高さ測定装置による測定の結果に基づいて算出するよう構成されていることを特徴とする請求項３に記載の追加装入時期の判定装置。
前記演算装置が、前記第１原料嵩体積と前記第２原料嵩体積のうち少なくとも前記第２原料嵩体積を、前記炉本体原料高さ測定装置による測定の結果に基づいて算出するよう構成されていることを特徴とする請求項３に記載の追加装入時期の判定装置。
【請求項5】
前記炉本体原料高さ測定装置が、前記炉本体内の前記金属原料の表面の三次元形状を計測可能な三次元計測装置を備えていることを特徴とする請求項４に記載の追加装入時期の判定装置。
【請求項6】
前記炉本体原料高さ測定装置が、前記電極の下端の上下方向位置を測定するための電極位置測定装置を備えていることを特徴とする請求項４に記載の追加装入時期の判定装置。
【請求項7】
金属原料が装入され、上方から挿入された電極から発生するアークにより前記金属原料を溶解する炉本体と、
前記金属原料を搬送して前記炉本体内に装入するためのバケットと、
前記電極に印加する電圧及び電流のそれぞれの値を測定可能に構成された電源装置と、
請求項１～６のいずれか１項に記載の追加装入時期の判定装置と、を備えることを特徴とする溶解設備。
前記金属原料を搬送して前記炉本体内に装入するためのバケットと、
前記電極に印加する電圧及び電流のそれぞれの値を測定可能に構成された電源装置と、
請求項１～６のいずれか１項に記載の追加装入時期の判定装置と、を備えることを特徴とする溶解設備。
【請求項8】
金属原料が装入され、上方から挿入された電極から発生するアークにより前記金属原料を溶解する炉本体と、前記金属原料を搬送して前記炉本体内に装入するためのバケットと、前記電極に印加する電圧及び電流のそれぞれの値を測定可能に構成された電源装置と、を含む溶解設備において、前記炉本体内に前記金属原料を追加装入する時期を判定するための判定方法であって、
前記バケット内の前記金属原料の高さを測定することと、
前記高さの測定の結果に基づいて前記バケット内の前記金属原料の嵩体積であるバケット原料嵩体積を算出することと、
少なくとも前記電圧の測定値及び前記電流の測定値を用いて前記炉本体内の前記金属原料を溶解するために投入されたエネルギー量を算出することと、
前記エネルギー量で溶解される前記金属原料の嵩体積の理論値である理論溶解分嵩体積を算出することと、
前記理論溶解分嵩体積を用いて前記炉本体内に装入可能な前記金属原料の嵩体積の推定値である装入可能嵩体積を算出することと、
前記装入可能嵩体積と前記バケット原料嵩体積の比較結果に基づいて前記金属原料を追加装入する時期を判定し、判定結果を出力することと、
を含むことを特徴とする追加装入時期の判定方法。
前記バケット内の前記金属原料の高さを測定することと、
前記高さの測定の結果に基づいて前記バケット内の前記金属原料の嵩体積であるバケット原料嵩体積を算出することと、
少なくとも前記電圧の測定値及び前記電流の測定値を用いて前記炉本体内の前記金属原料を溶解するために投入されたエネルギー量を算出することと、
前記エネルギー量で溶解される前記金属原料の嵩体積の理論値である理論溶解分嵩体積を算出することと、
前記理論溶解分嵩体積を用いて前記炉本体内に装入可能な前記金属原料の嵩体積の推定値である装入可能嵩体積を算出することと、
前記装入可能嵩体積と前記バケット原料嵩体積の比較結果に基づいて前記金属原料を追加装入する時期を判定し、判定結果を出力することと、
を含むことを特徴とする追加装入時期の判定方法。
【請求項9】
第１の装入により前記金属原料を前記炉本体内に装入した後の前記炉本体内の前記金属原料の嵩体積である第１原料嵩体積と、前記第１の装入の次の前記金属原料の装入である第２の装入を行った後の前記炉本体内の前記金属原料の嵩体積である第２原料嵩体積とに基づいて、前記第１の装入と前記第２の装入との間の期間に前記炉本体内で溶解された前記金属原料の嵩体積の推定値である実際溶解分嵩体積を算出することと、
前記実際溶解分嵩体積に基づいて前記数理モデルを修正することと、
を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の追加装入時期の判定方法。
前記実際溶解分嵩体積に基づいて前記数理モデルを修正することと、
を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の追加装入時期の判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金属原料をアークにより溶解する炉本体と、金属原料を搬送して炉本体内に装入するためのバケットを少なくとも含む溶解設備において、炉本体内に金属原料を追加装入する時期を判定するための追加装入時期の判定装置及び溶解設備、並びに追加装入時期の判定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、金属原料をアークにより溶解する溶解設備において連続的に操業を行う際、炉本体に装入された金属原料がある程度溶解した時点で、金属原料を追加で装入することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１８－７０９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、金属原料を追加で装入する時期は、例えば、炉本体に装入された金属原料の溶解（進捗）率に基づいて、オペレータ（作業者）により決定される。この金属原料の溶解率は、金属原料の全溶解に必要なエネルギー量に対する、溶解設備への投入済みエネルギー量の比率から推定することができる。ここで、金属原料の全溶解に必要なエネルギー量は、例えば、炉本体に装入された金属原料の配合重量とその基準エネルギー原単位とから算定され、溶解設備への投入済みエネルギー量は、例えば、炉本体に投入された電力とバーナーの燃焼熱のエネルギー効率等から算定される。
【0005】
熱効率の観点からは、金属原料が炉本体から溢れない限りできるだけ早く追加装入するのが望ましい。一方で、追加装入が早過ぎて金属原料が炉本体から溢れた場合、炉蓋が閉まらないことでその対処のために生産性を著しく損ねるという問題がある。
【0006】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、溶解設備において金属原料の追加装入の時期を精度良く判定することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するための主たる発明は、金属原料が装入され、上方から挿入された電極から発生するアークにより前記金属原料を溶解する炉本体と、前記金属原料を搬送して前記炉本体内に装入するためのバケットと、前記電極に印加する電圧及び電流のそれぞれの値を測定可能に構成された電源装置と、を含む溶解設備において、前記炉本体内に前記金属原料を追加装入する時期を判定するための判定装置であって、前記バケット内の前記金属原料の高さを測定するためのバケット原料高さ測定装置と、前記バケット原料高さ測定装置による測定の結果に基づいて前記バケット内の前記金属原料の嵩体積であるバケット原料嵩体積を算出するとともに、少なくとも前記電圧の測定値及び前記電流の測定値を用いて前記炉本体内の前記金属原料を溶解するために投入されたエネルギー量を算出し、前記エネルギー量で溶解される前記金属原料の嵩体積の理論値である理論溶解分嵩体積を算出し、前記理論溶解分嵩体積を用いて前記炉本体内に装入可能な前記金属原料の嵩体積の推定値である装入可能嵩体積を算出する数理モデルを備え、前記装入可能嵩体積と前記バケット原料嵩体積の比較結果に基づいて前記金属原料を追加装入する時期を判定し、判定結果を出力するよう構成された演算装置と、を備えていることを特徴とする追加装入時期の判定装置である。
【0008】
上記目的を達成するための主たる発明は、金属原料が装入され、上方から挿入された電極から発生するアークにより前記金属原料を溶解する炉本体と、前記金属原料を搬送して前記炉本体内に装入するためのバケットと、前記電極に印加する電圧及び電流のそれぞれの値を測定可能に構成された電源装置と、上記記載の追加装入時期の判定装置と、を備えることを特徴とする溶解設備である。
【0009】
上記目的を達成するための主たる発明は、金属原料が装入され、上方から挿入された電極から発生するアークにより前記金属原料を溶解する炉本体と、前記金属原料を搬送して前記炉本体内に装入するためのバケットと、前記電極に印加する電圧及び電流のそれぞれの値を測定可能に構成された電源装置と、を含む溶解設備において、前記炉本体内に前記金属原料を追加装入する時期を判定するための判定方法であって、前記バケット内の前記金属原料の高さを測定することと、前記高さの測定の結果に基づいて前記バケット内の前記金属原料の嵩体積であるバケット原料嵩体積を算出することと、少なくとも前記電圧の測定値及び前記電流の測定値を用いて前記炉本体内の前記金属原料を溶解するために投入されたエネルギー量を算出することと、前記エネルギー量で溶解される前記金属原料の嵩体積の理論値である理論溶解分嵩体積を算出することと、前記理論溶解分嵩体積を用いて前記炉本体内に装入可能な前記金属原料の嵩体積の推定値である装入可能嵩体積を算出することと、前記装入可能嵩体積と前記バケット原料嵩体積の比較結果に基づいて前記金属原料を追加装入する時期を判定し、判定結果を出力することと、を含むことを特徴とする追加装入時期の判定方法である。
【0010】
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、溶解設備において金属原料の追加装入の時期を精度良く判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の溶解設備の一実施形態の説明図である。
【図2】本実施形態の溶解設備における操業手順の一実施形態のフロー図である。
【図3】本実施形態の溶解設備における装入可能嵩体積の算出処理のフロー図である。
【図4】本実施形態の溶解設備における数理モデルの修正処理のフロー図である。
【図5】本実施形態の溶解設備における数理モデルにおける各種パラメータの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
後述する明細書及び図面の記載から、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【0014】
金属原料が装入され、上方から挿入された電極から発生するアークにより前記金属原料を溶解する炉本体と、前記金属原料を搬送して前記炉本体内に装入するためのバケットと、前記電極に印加する電圧及び電流のそれぞれの値を測定可能に構成された電源装置と、を含む溶解設備において、前記炉本体内に前記金属原料を追加装入する時期を判定するための判定装置であって、前記バケット内の前記金属原料の高さを測定するためのバケット原料高さ測定装置と、前記バケット原料高さ測定装置による測定の結果に基づいて前記バケット内の前記金属原料の嵩体積であるバケット原料嵩体積を算出するとともに、少なくとも前記電圧の測定値及び前記電流の測定値を用いて前記炉本体内の前記金属原料を溶解するために投入されたエネルギー量を算出し、前記エネルギー量で溶解される前記金属原料の嵩体積の理論値である理論溶解分嵩体積を算出し、前記理論溶解分嵩体積を用いて前記炉本体内に装入可能な前記金属原料の嵩体積の推定値である装入可能嵩体積を算出する数理モデルを備え、前記装入可能嵩体積と前記バケット原料嵩体積の比較結果に基づいて前記金属原料を追加装入する時期を判定し、判定結果を出力するよう構成された演算装置と、を備えていることを特徴とする追加装入時期の判定装置が明らかとなる。
【0015】
このような追加装入時期の判定装置によれば、溶解設備において金属原料の追加装入の時期を精度良く判定することができる。
【0016】
かかる追加装入時期の判定装置であって、前記バケット原料高さ測定装置が、前記バケット内の前記金属原料の表面の三次元形状を計測可能な三次元計測装置を備えることが望ましい。
【0017】
このような追加装入時期の判定装置によれば、バケット内の金属原料の高さを容易に測定することができる。
【0018】
かかる追加装入時期の判定装置であって、前記演算装置が、第１の装入により前記金属原料を前記炉本体内に装入した後の前記炉本体内の前記金属原料の嵩体積である第１原料嵩体積と、前記第１の装入の次の前記金属原料の装入である第２の装入を行った後の前記炉本体内の前記金属原料の嵩体積である第２原料嵩体積とに基づいて、前記第１の装入と前記第２の装入との間の期間に前記炉本体内で溶解された前記金属原料の嵩体積の推定値である実際溶解分嵩体積を算出し、前記実際溶解分嵩体積に基づいて前記数理モデルを修正するよう構成されていることが望ましい。
【0019】
このような追加装入時期の判定装置によれば、装入可能嵩体積を算出するための数理モデルの精度を向上させることができる。
【0020】
かかる追加装入時期の判定装置であって、前記炉本体内の前記金属原料の高さを測定するための炉本体原料高さ測定装置を更に備え、前記演算装置が、前記第１原料嵩体積と前記第２原料嵩体積のうち少なくとも前記第２原料嵩体積を、前記炉本体原料高さ測定装置による測定の結果に基づいて算出するよう構成されていることが望ましい。
【0021】
このような追加装入時期の判定装置によれば、実際溶解分嵩体積を高い精度で算出し、数理モデルの修正をより効率的に行うことができる。
【0022】
かかる追加装入時期の判定装置であって、前記炉本体原料高さ測定装置が、前記炉本体内の前記金属原料の表面の三次元形状を計測可能な三次元計測装置を備えていることが望ましい。
【0023】
このような追加装入時期の判定装置によれば、炉本体内の金属原料の高さを容易に測定することができる。
【0024】
かかる追加装入時期の判定装置であって、前記炉本体原料高さ測定装置が、前記電極の下端の上下方向位置を測定するための電極位置測定装置を備えていることが望ましい。
【0025】
このような追加装入時期の判定装置によれば、炉本体内の金属原料の高さを容易に測定することができる。
【0026】
金属原料が装入され、上方から挿入された電極から発生するアークにより前記金属原料を溶解する炉本体と、前記金属原料を搬送して前記炉本体内に装入するためのバケットと、前記電極に印加する電圧及び電流のそれぞれの値を測定可能に構成された電源装置と、上記のいずれかの態様に記載の追加装入時期の判定装置と、を備えることを特徴とする溶解設備が明らかとなる。
【0027】
このような溶解設備によれば、金属原料の追加装入の時期を精度良く判定することができる。
【0028】
金属原料が装入され、上方から挿入された電極から発生するアークにより前記金属原料を溶解する炉本体と、前記金属原料を搬送して前記炉本体内に装入するためのバケットと、前記電極に印加する電圧及び電流のそれぞれの値を測定可能に構成された電源装置と、を含む溶解設備において、前記炉本体内に前記金属原料を追加装入する時期を判定するための判定方法であって、前記バケット内の前記金属原料の高さを測定することと、前記高さの測定の結果に基づいて前記バケット内の前記金属原料の嵩体積であるバケット原料嵩体積を算出することと、少なくとも前記電圧の測定値及び前記電流の測定値を用いて前記炉本体内の前記金属原料を溶解するために投入されたエネルギー量を算出することと、前記エネルギー量で溶解される前記金属原料の嵩体積の理論値である理論溶解分嵩体積を算出することと、前記理論溶解分嵩体積を用いて前記炉本体内に装入可能な前記金属原料の嵩体積の推定値である装入可能嵩体積を算出することと、前記装入可能嵩体積と前記バケット原料嵩体積の比較結果に基づいて前記金属原料を追加装入する時期を判定し、判定結果を出力することと、を含むことを特徴とする追加装入時期の判定方法が明らかとなる。
【0029】
このような追加装入時期の判定方法によれば、溶解設備において金属原料の追加装入の時期を精度良く判定することができる。
【0030】
かかる追加装入時期の判定方法であって、第１の装入により前記金属原料を前記炉本体内に装入した後の前記炉本体内の前記金属原料の嵩体積である第１原料嵩体積と、前記第１の装入の次の前記金属原料の装入である第２の装入を行った後の前記炉本体内の前記金属原料の嵩体積である第２原料嵩体積とに基づいて、前記第１の装入と前記第２の装入との間の期間に前記炉本体内で溶解された前記金属原料の嵩体積の推定値である実際溶解分嵩体積を算出することと、前記実際溶解分嵩体積に基づいて前記数理モデルを修正することと、を更に含むことが望ましい。
【0031】
このような追加装入時期の判定方法によれば、装入可能嵩体積を算出するための数理モデルの精度を向上させることができる。
【0032】
【0033】
以下では、図１に示す方向に従って説明を行うことがある。金属原料１がバケット１２（後述）によって搬送される方向を、「前後方向」とし、バケット１２に対する炉本体１１（後述）の側を「前側（前方向）」とし、前側の反対側（炉本体１１に対するバケット１２の側）を「後側（後方向）」とする。また、鉛直方向を「上下方向」とする。
【0034】
溶解設備１０は、金属原料１を溶解する設備である。本実施形態では、金属原料１は、例えば、鉄スクラップである。但し、金属原料１は、鉄スクラップに限られず、還元鉄（ＤＲＩ：Direct Reduced Iron）、ホット・ブリケット・アイアン（ＨＢＩ：Hot Briquetted Iron）、冷銑（型銑）等であっても良い。以下の説明では、金属原料１を溶解して得られる溶融状態の金属を「溶融金属」又は「溶湯」と呼ぶことがある。
【0035】
溶解設備１０は、アーク溶解設備である。アーク溶解設備では、炉本体１１内に配置した電極１４（後述）に通電することで、電極１４からアークを発生させる。そして、電極１４から発生したアークの熱（アーク熱）により金属原料１を加熱して溶解する。
【0036】
溶解設備１０は、炉本体１１と、バケット１２と、電源装置１３と、判定装置４０とを有する。
【0037】
＜炉本体１１＞
炉本体１１は、金属原料１が装入され、アーク熱により金属原料１を溶解する溶解炉の本体である。図１に示されるように、炉本体１１において金属原料１が加熱して溶解され、溶融金属２と、スラグ３とが形成される。溶融金属２は、必要により脱炭等の精錬が行われ、不図示の出鋼口から溶湯として出湯（出鋼）される。スラグ３は、溶湯の出湯に先立って排滓される。尚、炉本体１１に装入された金属原料１のうち、未だ溶解されない成分は、図１に示されるように、溶け残り４として炉本体１１に残存する。
炉本体１１は、金属原料１が装入され、アーク熱により金属原料１を溶解する溶解炉の本体である。図１に示されるように、炉本体１１において金属原料１が加熱して溶解され、溶融金属２と、スラグ３とが形成される。溶融金属２は、必要により脱炭等の精錬が行われ、不図示の出鋼口から溶湯として出湯（出鋼）される。スラグ３は、溶湯の出湯に先立って排滓される。尚、炉本体１１に装入された金属原料１のうち、未だ溶解されない成分は、図１に示されるように、溶け残り４として炉本体１１に残存する。
【0038】
炉本体１１は、電極１４と、炉蓋１６と、外殻１７と、ライニング１８と、を有する。
【0039】
電極１４は、アークを発生させる電極（アーク電極）である。金属原料１が溶解される際、炉本体１１の上方の開口が閉塞された状態（閉塞状態）となり、電極１４は、炉蓋１６の上方から炉蓋１６を貫通して炉本体１１の内部に挿入される状態となる。本実施形態では、電極１４は、黒鉛電極であり、３本の電極１４が、炉本体１１の内部に挿入されている。したがって、炉本体１１は、いわゆる三相交流アーク炉である。電極１４は、電源装置１３から交流電圧が印加されることにより通電される。これにより、炉本体１１は、電極１４からアークを発生させ、アーク熱により金属原料１を加熱し、溶解することができる（すなわち、溶融金属２が得られる）。但し、炉本体１１は、三相交流アーク炉に限定されず、いわゆる直流アーク炉であっても良く、この場合、炉本体１１には、１本の電極１４と、炉本体１１の底部に別の電極とが配置される。
【0040】
炉蓋１６は、炉本体１１の上部に設けられた蓋部材である。炉蓋１６は、不図示の駆動装置により上下移動及び旋回移動を行うことができる。これにより、炉本体１１の上方の開口を開放状態及び閉塞状態にすることができる。上述した３本の電極１４は、炉蓋１６の挿通孔を挿通して、炉本体１１の内部においてアークを形成すべく配置される。
【0041】
外殻１７は、炉蓋１６以外の炉本体１１の外部を構成する部材である。外殻１７は、鉄製で形成されており、不図示の水冷構造を有する。水冷構造は、例えば水冷パネルであり、複数のブロック状の水冷箱で構成される。
【0042】
ライニング１８は、炉本体１１における溶融金属２の貯留部分である底部を構成する部材である。ライニング１８は、耐火物で形成されており、金属原料１を溶かして得られた溶融金属２を溜めることができる。
【0043】
炉本体１１は、上述した構成に加え、バーナー、酸素ガス吹き込みランス、及び炭材吹き込みランスの少なくともいずれか１つをさらに有していても良い。バーナー、酸素ガス吹き込みランス、及び炭材吹き込みランスは、外殻１７を斜め方向に貫通して、炉本体１１の内部を斜め方向に移動可能に設けられていても良い。バーナーは燃料ガスの燃焼熱により金属原料１の溶解を促進する。酸素ガス吹き込みランスからは脱炭のための酸素ガスが炉本体１１内に吹き込まれる。また、炭材吹き込みランスからは、空気や窒素ガス等を搬送用ガスとし、燃焼熱による金属原料１の溶解促進や溶湯への加炭のためにコークス、チャー、石炭、木炭、黒鉛等の炭材が炉本体１１内に吹き込まれる。
【0044】
さらに、炉本体１１には、傾動機構１９が設けられている。傾動機構１９は、炉本体１１を傾動させる機構である。これにより、溶融金属２の出湯やスラグ３の排滓を容易にすることができる。
【0045】
＜バケット１２＞
バケット１２は、金属原料１を搬送して炉本体１１内に装入するための装置である。本実施形態では、バケット１２は、収容部２１と、車輪２２とを有する。収容部２１は、金属原料１を収容する部材であり、車輪２２は、収容部２１を搬送させる移動機構である。
バケット１２は、金属原料１を搬送して炉本体１１内に装入するための装置である。本実施形態では、バケット１２は、収容部２１と、車輪２２とを有する。収容部２１は、金属原料１を収容する部材であり、車輪２２は、収容部２１を搬送させる移動機構である。
【0046】
金属原料１は、図１に示されるように、炉蓋１６を移動させ、炉本体１１の上方が開放された状態において、炉本体１１の上部より装入される。具体的には、バケット１２が不図示のクレーン等で吊り上げられ、収容部２１内の金属原料１が炉本体１１内に投下されることになる。尚、図１においては、図示の都合上、バケット１２が小さく描かれているが、通常、バケット１２は炉本体１１の容量に近い程度の容量を有する大きさである。
【0047】
＜電源装置１３＞
電源装置１３は、電極１４に電圧を印加するための装置である。上述したように、本実施形態では、炉本体１１は、三相交流アーク炉であり、電源装置１３は、電極１４に交流電圧を印加する。電源装置１３は、図１に示されるように、電気量測定装置１５を備えている。電気量測定装置１５は、電極１４に印加される電圧や電流を測定する装置である。本実施形態では、電気量測定装置１５は、電圧計及び電流計を含むものである。したがって、電源装置１３は、電極１４に印加する電圧及び電流のそれぞれの値を測定可能に構成され、電気量測定装置１５から、測定された電圧及び電流、電力量などの電力諸量を判定装置４０に出力することができる。
電源装置１３は、電極１４に電圧を印加するための装置である。上述したように、本実施形態では、炉本体１１は、三相交流アーク炉であり、電源装置１３は、電極１４に交流電圧を印加する。電源装置１３は、図１に示されるように、電気量測定装置１５を備えている。電気量測定装置１５は、電極１４に印加される電圧や電流を測定する装置である。本実施形態では、電気量測定装置１５は、電圧計及び電流計を含むものである。したがって、電源装置１３は、電極１４に印加する電圧及び電流のそれぞれの値を測定可能に構成され、電気量測定装置１５から、測定された電圧及び電流、電力量などの電力諸量を判定装置４０に出力することができる。
【0048】
＜判定装置４０＞
判定装置４０は、炉本体１１内に金属原料１を追加装入する時期を判定するための装置（追加装入時期の判定装置）である。本実施形態の溶解設備１０において連続的に操業を行う際、炉本体１１に装入された金属原料１がある程度溶解した時点で、金属原料１を追加で装入することが必要である。仮に、この金属原料１を追加で装入する時期を、判定装置４０を用いるのではなく、オペレータが炉本体１１に装入された金属原料１の溶解（進捗）率を経験に基づいて推定する場合、この溶解率の推定の誤差が大きくなることがある。
判定装置４０は、炉本体１１内に金属原料１を追加装入する時期を判定するための装置（追加装入時期の判定装置）である。本実施形態の溶解設備１０において連続的に操業を行う際、炉本体１１に装入された金属原料１がある程度溶解した時点で、金属原料１を追加で装入することが必要である。仮に、この金属原料１を追加で装入する時期を、判定装置４０を用いるのではなく、オペレータが炉本体１１に装入された金属原料１の溶解（進捗）率を経験に基づいて推定する場合、この溶解率の推定の誤差が大きくなることがある。
【0049】
溶解率の推定の誤差が大きかった場合には、投入されるエネルギー量や、作業時間が増大してしまうことがある。例えば、実際の溶解率が、推定された溶解率よりも小さかった場合（すなわち、実際の溶け残り４の量が、推定された溶け残り４の量よりも多かった場合）、炉本体１１内に追加装入可能な金属原料１の嵩体積が推定よりも小さくなってしまう。このため、金属原料１を炉本体１１内に追加装入することで、金属原料１が炉本体１１からはみ出して炉蓋１６が閉まらないこと（いわゆる、オーバーフローしてしまうこと）がある。また、炉蓋１６が閉まらないことにより、炉本体１１内の熱の損失が増大してしまうことがある。さらに、炉蓋１６が閉まらないことに対処するために、オペレータの作業時間が増大してしまうことがある。
【0050】
また、実際の溶解率が、推定された溶解率よりも小さくなる問題を回避するため、推定された溶解率が十分に大きな値となってから（推定された溶け残り４の量が十分に小さい値となってから）、金属原料１を追加で装入することもできる。しかし、この場合、炉本体１１内に実際に残存する溶け残り４が少なくなる。溶け残り４が少なく炉本体１１の炉壁が露出している状態でエネルギーを投入すると、エネルギー量の損失が増大してしまう。
【0051】
さらに、炉本体１１内に装入される金属原料１の体積が計測されず、オペレータが金属原料１の重量のみを把握している場合、溶解率の推定の誤差がさらに大きくなることがある。また、追加装入後の炉本体１１内の金属原料１の重量や体積を定量的に求めない場合、溶解率の推定の精度を向上させることもできない。この場合、金属原料１の追加装入後、オーバーフローの発生率が高い場合に、オペレータが経験に基づいて溶解率の推定を調整しているため、溶解率の推定の精度を向上させることは困難である。
【0052】
そこで、本実施形態の判定装置４０は、まず、バケット１２の収容部２１内の金属原料１の高さ情報に基づいてバケット１２の収容部２１内の金属原料１の嵩体積であるバケット原料嵩体積を算出するとともに、炉本体１１内の金属原料１を溶解するために投入されたエネルギー量を算出する。そして、この投入されたエネルギー量で溶解される金属原料１の嵩体積の理論値である理論溶解分嵩体積を算出し、理論溶解分嵩体積を用いて炉本体１１内に追加装入可能な金属原料１の嵩体積の推定値である装入可能嵩体積を算出する数理モデルを備える。本実施形態の判定装置４０では、この装入可能嵩体積が、バケット原料嵩体積と等しくなった時に、追加装入する時期であると判定される。
【0053】
これにより、本実施形態では、溶解設備１０において金属原料１の追加装入の時期を精度良く判定することができる。金属原料１の追加装入の時期を精度良く判定できることで、金属原料１を追加で装入した後に投入されるエネルギー量や、作業時間が増大してしまうことを抑制することができる。さらに、本実施形態では、後述するように、装入可能嵩体積を算出する数理モデルの精度を向上させることができる。
【0054】
＜＜判定装置４０の詳細＞＞
以下では、図１を再び参照しつつ、判定装置４０の詳細について説明する。
以下では、図１を再び参照しつつ、判定装置４０の詳細について説明する。
【0055】
判定装置４０は、バケット原料高さ測定装置２０と、炉本体原料高さ測定装置３０と、制御装置４１と、演算装置４２と、通信装置４３と、オペレータ用端末９０とを有する。
【0056】
バケット原料高さ測定装置２０は、バケット１２の収容部２１内の金属原料１の高さを測定するための装置である。バケット原料高さ測定装置２０は、図１に示されるように、バケット１２の上方に配置されている。バケット原料高さ測定装置２０は、バケット１２の収容部２１内の金属原料１の表面の三次元形状を計測可能な三次元計測装置を有している。バケット原料高さ測定装置２０は、例えば、レーザーによる３Ｄスキャナ、LiDAR （Light Detection and Ranging）センサー、レーダー等を使用して、バケット１２の収容部２１内の金属原料１の表面の三次元形状を計測する。
【0057】
バケット原料高さ測定装置２０は、図１に示されるように、前方向に搬送されるバケット１２を検知して、計測を開始する。LiDAR センサーを使用してバケット１２の収容部２１内の金属原料１の表面の三次元形状を計測する場合、バケット原料高さ測定装置２０は、まず、収容部２１に収容された金属原料１の形状をスキャンする。次に、スキャンした点群データを合成し、収容部２１に収容された金属原料１の形状に復元する。これにより、バケット原料高さ測定装置２０は、収容部２１に収容された金属原料１の表面の３次元点群データを生成することができる。バケット原料高さ測定装置２０は、生成した３次元点群データを、制御装置４１や演算装置４２に出力することができる。
【0058】
但し、バケット原料高さ測定装置２０は、三次元計測装置を有さなくても良く、金属原料１の表面の一点における金属原料の高さを測定する装置を１つ又は複数備える形態でもよい。また、バケット原料高さ測定装置２０は、搬送されるバケット１２を検知する監視用カメラをさらに有していても良い。
【0059】
炉本体原料高さ測定装置３０は、炉本体１１内の、溶け残り４を含む金属原料１の高さを測定するための装置である。炉本体原料高さ測定装置３０は、図１に示されるように、炉蓋１６の上方に位置している。炉本体原料高さ測定装置３０は、炉本体１１内の金属原料１の表面の三次元形状を計測可能な三次元計測装置を有している。炉本体原料高さ測定装置３０は、例えば、レーザーによる３Ｄスキャナ、LiDAR センサー、レーダー等を使用して、炉本体１１内の金属原料１の表面の三次元形状を計測する。
【0060】
炉本体原料高さ測定装置３０は、上述したバケット原料高さ測定装置２０と同様に、炉本体１１内の溶け残り４を含む金属原料１の表面の３次元点群データを生成することができる。炉本体原料高さ測定装置３０は、生成した３次元点群データを、制御装置４１や演算装置４２に出力することができる。
【0061】
炉本体原料高さ測定装置３０は、三次元計測装置を有さなくても良く、金属原料１の表面の一点における金属原料の高さを測定する装置を１つ又は複数備える形態でもよい。炉本体原料高さ測定装置３０は、例えば、電極１４の下端の上下方向の位置を測定するための電極位置測定装置を有していても良い。電極位置測定装置が、電源装置１３により通電時の電極１４の上下方向の位置を測定し、この電極の上下位置情報と電極に印加されている電圧や電流の値から炉本体１１内の金属原料１の高さが算出されても良い。
【0062】
制御装置４１は、判定装置４０の各種装置（例えば、バケット原料高さ測定装置２０、炉本体原料高さ測定装置３０、演算装置４２、通信装置４３等）を制御するための装置である。制御装置４１は、判定装置４０における各種処理の結果（例えば、後述する追加装入時期の判定処理の結果や、数理モデルの修正処理の結果）を、オペレータ用端末９０の表示装置に表示する機能を有していても良い。但し、制御装置４１は、判定装置４０における各種処理の結果を、オペレータ用端末９０の表示装置以外の装置に表示しても良い。
【0063】
制御装置４１は、上述した機能に限られず、バケット原料高さ測定装置２０や炉本体原料高さ測定装置３０で測定した結果（例えば、３次元点群データ）を、オペレータ用端末９０の表示装置に表示する機能を有していても良い。また、制御装置４１は、上述した判定装置４０の各種装置との通信に問題が発生した場合、オペレータ用端末９０の表示装置にエラーメッセージをポップアップ表示する機能を有していても良い。さらに、制御装置４１は、バケット１２の収容部２１や炉本体１１内の金属原料１の映像や、判定装置４０の各種装置の停止時などにエラーメッセージや校正の情報をオペレータ用端末９０の表示装置に表示する機能を有していても良い。
【0064】
演算装置４２は、判定装置４０における各種処理（後述する追加装入時期の判定処理や、数理モデルの修正処理）を行い、結果を制御装置４１に出力する装置である。判定装置４０における各種処理の詳細については、後述する。
【0065】
通信装置４３は、不図示の通信ネットワークに接続するための装置である。判定装置４０の各種装置は、通信ネットワークを介して接続されている。通信ネットワークは、例えばＬＡＮ、ＶＡＮ、無線通信網、インターネット、電話回線網等である。
【0066】
オペレータ用端末９０は、オペレータが使用する情報端末である。オペレータ用端末９０は、判定装置４０の各種装置への指令や、判定装置４０の各種装置から出力された情報を表示する端末である。オペレータ用端末９０は、例えば、パーソナルコンピュータである。但し、オペレータ用端末９０は、パーソナルコンピュータに限られるものではなく、例えばタブレット型の携帯端末や、スマートフォンであっても良い。オペレータ用端末９０は、不図示のＣＰＵ、メモリ、記憶装置、通信モジュール、ディスプレイ等の表示装置、マウスやキーボード等の入力装置などのハードウェアを有している。尚、判定装置４０は、オペレータ用端末９０を有していなくても良い。
【0067】
本実施形態では、判定装置４０は、不図示の各種ハードウェアと各種ソフトウェアとの協働により、判定装置４０における各種処理の実行が可能になる。判定装置４０は、例えばサーバー等のコンピュータであり、ＣＰＵ、メモリ、記憶装置等を有している。記憶装置には、判定装置４０が実行する各種処理に係るプログラムや各種のデータが記憶されている。
【0068】
例えば、制御装置４１が記憶装置に記憶されている数理モデルを含むプログラムをメモリに読み出して実行することにより、演算装置４２による判定装置４０における各種処理（後述する追加装入時期の判定処理や、数理モデルの修正処理）が実現される。尚、判定装置４０は、複数のコンピュータを含んでいても良い。そして、ネットワークを介した当該複数のコンピュータの協働により、判定装置４０における各種処理が実行されても良い。
【0069】
本発明において、バケット内や炉本体内における金属原料の高さとは、金属原料の表面における一点又は複数点の高さを意味している。この高さを測定する点の数が多いほど、金属原料の嵩体積の算出精度が高くなるため、バケット原料高さ測定装置及び炉本体原料高さ測定装置が、金属原料の表面の三次元形状を計測可能な三次元計測装置を備えていることが好ましい。
【0070】
＜＜溶解設備における操業手順のフロー＞＞
以下では、判定装置４０を有する溶解設備１０における、本発明の追加装入時期の判定方法の一実施形態を含む操業手順のフローについて説明する。
以下では、判定装置４０を有する溶解設備１０における、本発明の追加装入時期の判定方法の一実施形態を含む操業手順のフローについて説明する。
【0071】
図２は、本実施形態の溶解設備における操業手順の一実施形態のフロー図である。図３は、本実施形態の溶解設備における装入可能嵩体積の算出処理のフロー図である。図４は、本実施形態の溶解設備における数理モデルの修正処理のフロー図である。図５は、本実施形態の溶解設備における数理モデルにおける各種パラメータの説明図である。尚、図３では、図２の炉本体１１内の装入可能嵩体積算出処理（Ｓ００４）における各処理が、図４では、図２の数理モデルの修正処理（Ｓ００８）における各処理が示されている。
【0072】
まず、炉本体１１内への金属原料１の初回装入の前に、初回装入時のバケット１２の収容部２１内の金属原料１の嵩体積を算出する（図２のＳ００１）。具体的には、バケット原料高さ測定装置２０が、バケット１２の収容部２１内の金属原料１の表面の高さを測定する。そして、バケット原料高さ測定装置２０は、測定した結果（金属原料１の表面の高さの情報）を、演算装置４２に出力する。演算装置４２は、バケット原料高さ測定装置２０による測定の結果を受け取り、本発明におけるバケット原料嵩体積であるバケット１２の収容部２１内の金属原料１の嵩体積を算出する。
【0073】
次に、炉本体１１内へ金属原料１を初回装入する（図２のＳ００２）。このとき、図１に示されるように、炉本体１１の炉蓋１６を開放状態にし、電極１４を上昇させた状態で、バケット１２により金属原料１が炉本体１１の上部より炉本体１１内に装入される。
【0074】
本実施形態の溶解設備１０では、１回装入した金属原料１を全て溶解してその都度出鋼するバッチ操業ではなく、炉本体１１に装入された金属原料１がある程度溶解した時点で、金属原料１を追加で装入する操業が行われる。そこで、本実施形態の溶解設備１０では、初回装入後に、次の追加装入の準備として初回装入前のＳ００１と同様にしてバケット１２の収容部２１内の金属原料１の嵩体積を算出し（図２のＳ００３）、判定装置４０は、追加装入時期の判定処理を行う（図２のＳ００４及びＳ００５）。
【0075】
追加装入時期の判定処理では、まず、炉本体１１内の装入可能嵩体積算出処理が行われる（図２のＳ００４）。装入可能嵩体積算出処理では、まず、演算装置４２が、数理モデルを含むプログラムをメモリに読み出して実行することにより、溶解設備１０に投入されたエネルギー量で溶解される金属原料１の嵩体積の理論値である理論溶解分嵩体積Ｖｍを算出する（図３のＳ１０１）。
【0076】
理論溶解分嵩体積Ｖｍ（ｍ３）は、数理モデルに含まれる下記の数式１により求められる。
Ｖｍ＝Ｅ÷｛（Ｓｃ×ρ）×α｝・・・（数式１）
ここで、Ｅは、溶解設備１０に投入された（投入済み）エネルギー量（ｋＷｈ）である。電源装置１３の電気量測定装置１５が、電極１４に印加する電圧及び電流のそれぞれの値を測定し、演算装置４２が、電気量測定装置１５による測定の結果（少なくとも電圧の測定値及び電流の測定値）を受け取り、溶解設備１０に投入されたエネルギー量Ｅを算出する。また、Ｓｃは、金属原料１の単位重量当たりの溶解に必要なエネルギーである基準エネルギー原単位（ｋＷｈ／ｔ）であり、ρは、金属原料１の嵩比重（ｔ／ｍ３）である。また、αは、金属原料１の溶解係数である。初回装入後の金属原料１の溶解係数αには、例えば、本実施形態の溶解設備１０における前回の操業時に得られた実績値や前回までの操業時に得られた複数の実績値の平均値等を用いることができるが、最初の操業時には、従来の操業における実績データに基づいて計算した概算値を用いてもよい。
Ｖｍ＝Ｅ÷｛（Ｓｃ×ρ）×α｝・・・（数式１）
ここで、Ｅは、溶解設備１０に投入された（投入済み）エネルギー量（ｋＷｈ）である。電源装置１３の電気量測定装置１５が、電極１４に印加する電圧及び電流のそれぞれの値を測定し、演算装置４２が、電気量測定装置１５による測定の結果（少なくとも電圧の測定値及び電流の測定値）を受け取り、溶解設備１０に投入されたエネルギー量Ｅを算出する。また、Ｓｃは、金属原料１の単位重量当たりの溶解に必要なエネルギーである基準エネルギー原単位（ｋＷｈ／ｔ）であり、ρは、金属原料１の嵩比重（ｔ／ｍ３）である。また、αは、金属原料１の溶解係数である。初回装入後の金属原料１の溶解係数αには、例えば、本実施形態の溶解設備１０における前回の操業時に得られた実績値や前回までの操業時に得られた複数の実績値の平均値等を用いることができるが、最初の操業時には、従来の操業における実績データに基づいて計算した概算値を用いてもよい。
【0077】
次に、演算装置４２は、数理モデルを含むプログラムをメモリに読み出して実行することにより、追加装入可能な金属原料１の嵩体積の推定値である装入可能嵩体積Ｖｐを算出する（図３のＳ１０２）。
【0078】
装入可能嵩体積Ｖｐ（ｍ３）は、数理モデルに含まれる下記の数式２により求められる。
Ｖｐ＝Ｖｆｂ－β＝Ｖｆ－（Ｖｆｓ－Ｖｍ)－β・・・（数式２）
ここで、Ｖｆｂは炉内残容積（ｍ３）、Ｖｆは炉本体１１内の全空間容積（ｍ３）、Ｖｆｓは炉本体１１内の金属原料１の装入後（溶解開始前）の嵩体積である炉本体原料嵩体積（ｍ３）、Ｖｍは理論溶解分嵩体積（ｍ３）、βは補正容積（ｍ３）である。尚、本実施形態においては、初回装入後、１回目の追加装入時期の判定処理を行う際には、炉本体原料嵩体積Ｖｆｓは、初回装入時のバケット原料嵩体積に等しく、この値を用いるが、初回装入後に炉本体原料高さ測定装置３０による測定を行い、その結果に基づいて算出されても良い。２回目以降の追加装入時期の判定処理を行う際には、炉本体原料嵩体積Ｖｆｓには、前回の追加装入の後に後述のＳ００７において算出された炉本体原料嵩体積を用いる。
Ｖｐ＝Ｖｆｂ－β＝Ｖｆ－（Ｖｆｓ－Ｖｍ)－β・・・（数式２）
ここで、Ｖｆｂは炉内残容積（ｍ３）、Ｖｆは炉本体１１内の全空間容積（ｍ３）、Ｖｆｓは炉本体１１内の金属原料１の装入後（溶解開始前）の嵩体積である炉本体原料嵩体積（ｍ３）、Ｖｍは理論溶解分嵩体積（ｍ３）、βは補正容積（ｍ３）である。尚、本実施形態においては、初回装入後、１回目の追加装入時期の判定処理を行う際には、炉本体原料嵩体積Ｖｆｓは、初回装入時のバケット原料嵩体積に等しく、この値を用いるが、初回装入後に炉本体原料高さ測定装置３０による測定を行い、その結果に基づいて算出されても良い。２回目以降の追加装入時期の判定処理を行う際には、炉本体原料嵩体積Ｖｆｓには、前回の追加装入の後に後述のＳ００７において算出された炉本体原料嵩体積を用いる。
【0079】
ここで、数式２の（Ｖｆｓ－Ｖｍ）の部分は、炉本体１１内の金属原料１の前回装入後（溶解開始前）の炉本体原料嵩体積Ｖｆｓから、理論溶解分嵩体積Ｖｍを差し引いたものである。つまり、金属原料の溶け残り４の嵩体積の理論値である。以下では、金属原料の溶け残り４の嵩体積の理論値を、理論溶け残り嵩体積Ｖｒ（ｍ３）と呼ぶことがある。即ち、炉内残容積Ｖｆｂは、炉本体１１の全空間容積Ｖｆから、理論溶け残り嵩体積Ｖｒを差し引いたものである。炉内に実際に追加装入可能な金属原料１の嵩体積は炉内残容積Ｖｆｂよりも一定程度小さいため、炉内残容積Ｖｆｂから所定の定数値である補正容積βを差し引いた値が装入可能嵩体積Ｖｐとなる。尚、図５Ａには、２回目以降の追加装入時期の判定を行う場合における、装入可能嵩体積Ｖｐと、炉本体１１内の全空間容積Ｖｆと、炉本体１１内の金属原料１の前回装入後（溶解開始前）の炉本体原料嵩体積Ｖｆｓと、理論溶解分嵩体積Ｖｍと、理論溶け残り嵩体積Ｖｒと、補正容積βの関係が図示されている。補正容積βは、炉本体やバケットの寸法及び形状等によって異なるが、例えば、炉本体１１内の全空間容積Ｖｆの１０～１５％程度の値を用いることができる。
【0080】
次に、演算装置４２は、金属原料１の追加装入が可能かを判定する（図２のＳ００５）。ここでは、Ｓ００４で算出した装入可能嵩体積ＶｐをＳ００３で算出したバケット原料嵩体積と比較し、装入可能嵩体積Ｖｐがバケット原料嵩体積と等しくなった時に、金属原料１の追加装入が可能な時期であると判定する。
【0081】
演算装置４２は、金属原料１の追加装入が可能な時期であると判定した場合（ＹＥＳ）、金属原料１の追加装入が可能であるとの信号を制御装置４１に出力する。オペレータは、この信号に基づいてオペレータ用端末９０に表示されたメッセージを確認し、炉本体１１内への金属原料１の追加装入を決定する（図２のＳ００６）。但し、演算装置４２が金属原料１の追加装入が可能な時期であると判定した場合に（ＹＥＳ）、オペレータ用端末９０へのメッセージの表示に関わらず、自動的に炉本体１１内への金属原料１の追加装入がなされても良い。演算装置４２は、金属原料１の追加装入が可能な時期ではないと判定した場合（ＮＯ）、上述した装入可能嵩体積算出処理Ｓ００４に戻り、Ｓ００４とＳ００５の処理を繰り返す。
【0082】
これにより、本実施形態では、溶解設備１０において金属原料１の追加装入の時期を精度良く判定することができる。金属原料１の追加装入の時期を精度良く判定できることで、金属原料１を追加で装入した後に投入されるエネルギー量や、作業時間が増大してしまうことを抑制することができる。尚、電力投入のスケジュールやバーナーによる加熱スケジュール等を含むエネルギー投入のスケジュールに基づいて、装入可能嵩体積Ｖｐがバケット原料嵩体積と等しくなる時期が予想できる場合には、追加装入が可能となる時期の所定時間前（例えば１～３分前）に予想時期、あるいは目標投入電力量をオペレータ用端末９０に表示したり、追加装入が可能となるまでの残り時間を、例えば１０秒刻み等でオペレータ用端末９０に表示したりしてもよい。これにより、オペレータが手動でスクラップの追加装入を行う場合に、オペレータが次の追加装入の時期に合わせて準備作業を予め行っておくことが可能となる。また、追加装入が自動で行われる場合には、演算装置４２は、追加装入が可能となる時期の所定時間前（例えば１～３分前）に制御装置４１に信号を出力し、炉蓋の駆動装置やクレーン等、追加装入のために作動させる各装置の準備動作を予め行わせておいてもよい。
【0083】
また、本実施形態では、追加装入後の炉本体１１内の金属原料１の嵩体積を定量的に求めることにより、溶解率の推定の精度を向上させることができる。本実施形態の溶解設備１０では、判定装置４０が、追加装入後に、数理モデルを含むプログラムをメモリに読み出して実行することにより、追加装入後の炉本体１１内の金属原料の嵩体積である炉本体原料嵩体積を算出し（図２のＳ００７）、数理モデルの修正処理を行う（図２のＳ００８）。
【0084】
数理モデルの修正処理では、まず、演算装置４２が、前回の装入（第１の装入）により金属原料１を炉本体１１内に装入した後の炉本体１１内の金属原料１の嵩体積である第１原料嵩体積と、今回の装入（第２の装入）を行った後の炉本体１１内の金属原料１の嵩体積である第２原料嵩体積に基づいて、炉本体１１内で実際に溶解した金属原料１の嵩体積の推定値である実際溶解分嵩体積を算出する（図４のＳ２０１）。
【0085】
具体的には、演算装置４２は、第２の装入の前の時点における溶け残り４の嵩体積の推定値である溶け残り嵩体積Ｖｒ’（ｍ３）を、数理モデルに含まれる下記の数式３により算出する。
Ｖｒ’＝Ｖｆｓ’－Ｖｃｈ・・・（数式３）
ここで、Ｖｆｓ’は第２原料嵩体積（ｍ３）、Ｖｃｈは第２の装入で装入された金属原料１を収容していたバケットに関するバケット原料嵩体積（ｍ３）である。第２原料嵩体積Ｖｆｓ’は、第２の装入の後に行われた炉本体原料高さ測定装置３０による測定の結果に基づいて算出される。つまり、溶け残り嵩体積Ｖｒ’は、第２原料嵩体積Ｖｆｓ’から、第２の装入で装入された金属原料１の嵩体積であるバケット原料嵩体積Ｖｃｈを差し引いたものである。尚、装入可能嵩体積Ｖｐが上記のバケット原料嵩体積Ｖｃｈと等しくなったときに追加装入を行うため、このバケット原料嵩体積Ｖｃｈは、図５の装入可能嵩体積Ｖｐと等しい。
Ｖｒ’＝Ｖｆｓ’－Ｖｃｈ・・・（数式３）
ここで、Ｖｆｓ’は第２原料嵩体積（ｍ３）、Ｖｃｈは第２の装入で装入された金属原料１を収容していたバケットに関するバケット原料嵩体積（ｍ３）である。第２原料嵩体積Ｖｆｓ’は、第２の装入の後に行われた炉本体原料高さ測定装置３０による測定の結果に基づいて算出される。つまり、溶け残り嵩体積Ｖｒ’は、第２原料嵩体積Ｖｆｓ’から、第２の装入で装入された金属原料１の嵩体積であるバケット原料嵩体積Ｖｃｈを差し引いたものである。尚、装入可能嵩体積Ｖｐが上記のバケット原料嵩体積Ｖｃｈと等しくなったときに追加装入を行うため、このバケット原料嵩体積Ｖｃｈは、図５の装入可能嵩体積Ｖｐと等しい。
【0086】
次に、演算装置４２が、数理モデルを含むプログラムをメモリに読み出して実行することにより、炉本体１１内で実際に溶解した金属原料１の嵩体積の推定値である実際溶解分嵩体積を算出する。
【0087】
実際溶解分嵩体積Ｖｍ’は、数理モデルに含まれる下記の数式４により求められる。
Ｖｍ’＝Ｖｆｓ－Ｖｒ’・・・（数式４）
ここで、Ｖｆｓは、数式２の説明でも述べたが、炉本体１１内の金属原料１の前回装入後の炉本体原料嵩体積（第１原料嵩体積）（ｍ３）である。したがって、実際溶解分嵩体積Ｖｍ’は、炉本体１１内の金属原料１の前回の装入後の炉本体原料嵩体積Ｖｆｓから、数式３で求められる溶け残り嵩体積Ｖｒ’を差し引いたものである。
Ｖｍ’＝Ｖｆｓ－Ｖｒ’・・・（数式４）
ここで、Ｖｆｓは、数式２の説明でも述べたが、炉本体１１内の金属原料１の前回装入後の炉本体原料嵩体積（第１原料嵩体積）（ｍ３）である。したがって、実際溶解分嵩体積Ｖｍ’は、炉本体１１内の金属原料１の前回の装入後の炉本体原料嵩体積Ｖｆｓから、数式３で求められる溶け残り嵩体積Ｖｒ’を差し引いたものである。
【0088】
図５Ｂには、炉本体１１内の金属原料１の装入後の炉本体原料嵩体積Ｖｆｓ’と、実際溶解分嵩体積Ｖｍ’と、溶け残り嵩体積Ｖｒ’との関係が図示されている。追加装入は、前回の装入後に算出した炉本体原料嵩体積Ｖｆｓ（第１原料嵩体積）から、図５Ａの理論溶解分嵩体積Ｖｍだけが溶けたものと仮定して行われる。しかし、実際に第２の装入を行った後に算出した炉本体原料嵩体積Ｖｆｓ’（第２原料嵩体積）が、図５Ｂにおける想定していた第２の装入後の金属原料１の高さＬｃとΔＶだけずれた高さＬｍのレベルに対応するものであった場合、この分だけ図５Ａの理論溶解分嵩体積Ｖｍが誤差を含んでおり、理論溶解分嵩体積Ｖｍではなく実際溶解分嵩体積Ｖｍ’が正しい値であったということを意味している。
【0089】
次に、演算装置４２が、数理モデルを含むプログラムをメモリに読み出して実行することにより、校正された溶解係数（校正溶解係数）α’を再計算する（図４のＳ２０２）。
【0090】
上記の理由から、溶解係数α’は、実際溶解分嵩体積Ｖｍ’を用い、数理モデルに含まれる下記の数式５により求められる。
α’＝Ｅ÷｛（Ｓｃ×ρ）｝÷Ｖｍ’・・・（数式５）
ここで、数式１の説明でも述べたが、Ｅは、溶解設備１０に投入された（投入済み）エネルギー量（ｋＷｈ）である。また、Ｓｃは、金属原料１の基準エネルギー原単位（ｋＷｈ／ｔ）であり、ρは、金属原料１の嵩比重（ｔ／ｍ３）である。数式５からわかるように、溶解係数α’は、実際溶解分嵩体積Ｖｍ’を用いて再計算される。数理モデルの修正は、数式１の溶解係数αを溶解係数α’によって修正することで行われる。具体的には、例えば、１回の数理モデルの修正処理によって算出された溶解係数α’によって数式１の溶解係数αを置き換えてもよいし、過去の複数回の操業時に得られた複数の溶解係数α’の平均値によって数式１の溶解係数αを置き換えてもよい。更に、溶解係数αは金属原料１に含まれる原料の種類や配合比（配合パターン）にも依存するため、配合パターンＰ１、Ｐ２…、に対応する溶解係数α１、α２…、のデータを蓄積し、これらに基づいて統計処理により算出した溶解係数αを配合パターンに応じて使用しても良い。
α’＝Ｅ÷｛（Ｓｃ×ρ）｝÷Ｖｍ’・・・（数式５）
ここで、数式１の説明でも述べたが、Ｅは、溶解設備１０に投入された（投入済み）エネルギー量（ｋＷｈ）である。また、Ｓｃは、金属原料１の基準エネルギー原単位（ｋＷｈ／ｔ）であり、ρは、金属原料１の嵩比重（ｔ／ｍ３）である。数式５からわかるように、溶解係数α’は、実際溶解分嵩体積Ｖｍ’を用いて再計算される。数理モデルの修正は、数式１の溶解係数αを溶解係数α’によって修正することで行われる。具体的には、例えば、１回の数理モデルの修正処理によって算出された溶解係数α’によって数式１の溶解係数αを置き換えてもよいし、過去の複数回の操業時に得られた複数の溶解係数α’の平均値によって数式１の溶解係数αを置き換えてもよい。更に、溶解係数αは金属原料１に含まれる原料の種類や配合比（配合パターン）にも依存するため、配合パターンＰ１、Ｐ２…、に対応する溶解係数α１、α２…、のデータを蓄積し、これらに基づいて統計処理により算出した溶解係数αを配合パターンに応じて使用しても良い。
【0091】
以上説明した通り、数理モデルの修正処理では、演算装置４２が、第１の装入（例えば、初回装入や１回目の追加装入）により金属原料１１を炉本体１１内に装入した後の炉本体１１内の金属原料１の嵩体積である第１原料嵩体積（Ｖｆｓ）と、第１の装入の次の装入である第２の装入（例えば、１回目の追加装入や２回目の追加装入）を行った後の炉本体１１内の金属原料１の嵩体積である第２原料嵩体積（Ｖｆｓ’）とに基づいて、第１の装入と第２の装入との間の期間に炉本体１１内で溶解された金属原料１の嵩体積の推定値である実際溶解分嵩体積（Ｖｍ’）を算出し、実際溶解分嵩体積に基づいて数理モデルを修正する。これにより、本実施形態では、炉本体１１内に装入可能な金属原料１の嵩体積を算出する数理モデルの精度を向上させることができる。
【0092】
尚、本実施形態においては、第１の装入が初回装入である場合には、第１原料嵩体積として初回装入時のバケット原料嵩体積を用いるため、演算装置４２は、第１原料嵩体積と第２原料嵩体積のうち第２原料嵩体積だけを、炉本体原料高さ測定装置３０による測定の結果に基づいて算出する。一方、第１の装入が追加装入である場合には、第１の装入の後に行った炉本体原料高さ測定装置３０による測定の結果に基づいて第１原料嵩体積（炉体内原料嵩体積Ｖｆｓ）を算出するため、演算装置４２は、第１原料嵩体積と第２原料嵩体積との双方を、炉本体原料高さ測定装置３０による測定の結果に基づいて算出することとなる。
【0093】
上述した数理モデルの修正処理は、金属原料１の追加装入毎に実行される。その後、判定装置４０は、溶解作業を終了するか否かを判断し（図２のＳ００９）、溶解作業が終了される場合（ＹＥＳ）、処理を終了する。判定装置４０は、溶解作業が終了されない場合（ＮＯ）、上述した追加装入時期の判定処理に戻り、Ｓ００３～Ｓ００８の処理を繰り返す。これにより、本実施形態では、炉本体１１内に装入可能な金属原料１の嵩体積を算出する数理モデルの精度をさらに向上させることができる。
【0094】
＝＝＝その他＝＝＝
以上、本発明について実施形態を用いて説明してきたが、本発明はこの形態の構成には限られない。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲の記載に基づいて定まるものであり、その範囲内において実施の形態に示した構成要素の一部の省略や変形、またそれらの改良を施した構成の全てが本発明に含まれる。
以上、本発明について実施形態を用いて説明してきたが、本発明はこの形態の構成には限られない。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲の記載に基づいて定まるものであり、その範囲内において実施の形態に示した構成要素の一部の省略や変形、またそれらの改良を施した構成の全てが本発明に含まれる。
【0095】
例えば、上記の実施形態では、電圧の測定値及び電流の測定値のみを用いてエネルギー量を算出する場合を示したが、本発明はこの形態の構成には限られない。溶解設備に投入されたエネルギー量は、バーナーにより燃焼熱が与えられる場合には、この燃焼熱を加えて算出する。また、炭材吹き込みランスから炭材を吹き込む場合には、この炭材の燃焼熱を加えて算出する。
【0096】
また、上記の実施形態では、判定装置４０が炉本体原料高さ測定装置３０を有する場合を示したが、本発明はこの形態の構成には限られない。数理モデルの精度を向上させる必要がなければ、判定装置４０は炉本体原料高さ測定装置３０を有していなくともよい。この場合は、追加装入時期の判定処理を行う際には、バケット原料嵩体積を用いて算出した値を炉本体原料嵩体積Ｖｆｓとして用いてもよい。具体的には、１回目の追加装入に際しては、Ｓ００１で算出したバケット原料嵩体積を炉本体原料嵩体積Ｖｆｓとし、２回目以降の追加装入に際しては、前回の追加装入の前にＳ００３で算出したバケット原料嵩体積と前回の追加装入の前にＳ００４で算出した理論溶け残り嵩体積の和を今回の追加装入時期の判定処理における炉本体原料嵩体積Ｖｆｓとして用いてもよい。
【符号の説明】
【0097】
１ 金属原料
２ 溶融金属
３ スラグ
４ 溶け残り
１０ 溶解設備
１１ 炉本体
１２ バケット
１３ 電源装置
１４ 電極
１５ 電気量測定装置
１６ 炉蓋
１７ 外殻
１８ ライニング
１９ 傾動装置
２０ バケット原料高さ測定装置
２１ 収容部
２２ 車輪
３０ 炉本体原料高さ測定装置
４０ 判定装置
４１ 制御装置
４２ 演算装置
４３ 通信装置
９０ オペレータ用端末
２ 溶融金属
３ スラグ
４ 溶け残り
１０ 溶解設備
１１ 炉本体
１２ バケット
１３ 電源装置
１４ 電極
１５ 電気量測定装置
１６ 炉蓋
１７ 外殻
１８ ライニング
１９ 傾動装置
２０ バケット原料高さ測定装置
２１ 収容部
２２ 車輪
３０ 炉本体原料高さ測定装置
４０ 判定装置
４１ 制御装置
４２ 演算装置
４３ 通信装置
９０ オペレータ用端末
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【手続補正書】
【提出日】2023-09-20
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属原料が装入され、上方から挿入された電極から発生するアークにより前記金属原料を溶解する炉本体と、前記金属原料を搬送して前記炉本体内に装入するためのバケットと、前記電極に印加する電圧及び電流のそれぞれの値を測定可能に構成された電源装置と、を含む溶解設備において、前記炉本体内に前記金属原料を追加装入する時期を判定するための判定装置であって、
前記バケット内の前記金属原料の高さを測定するためのバケット原料高さ測定装置と、
前記バケット原料高さ測定装置による測定の結果に基づいて前記バケット内の前記金属原料の嵩体積であるバケット原料嵩体積を算出するとともに、少なくとも前記電圧の測定値及び前記電流の測定値を用いて前記炉本体内の前記金属原料を溶解するために投入されたエネルギー量を算出し、前記エネルギー量で溶解される前記金属原料の嵩体積の理論値である理論溶解分嵩体積を算出し、前記理論溶解分嵩体積を用いて前記炉本体内に装入可能な前記金属原料の嵩体積の推定値である装入可能嵩体積を算出する数理モデルを備え、前記装入可能嵩体積と前記バケット原料嵩体積の比較結果に基づいて前記金属原料を追加装入する時期を判定し、判定結果を出力するよう構成された演算装置と、
を備えていることを特徴とする追加装入時期の判定装置。
前記バケット内の前記金属原料の高さを測定するためのバケット原料高さ測定装置と、
前記バケット原料高さ測定装置による測定の結果に基づいて前記バケット内の前記金属原料の嵩体積であるバケット原料嵩体積を算出するとともに、少なくとも前記電圧の測定値及び前記電流の測定値を用いて前記炉本体内の前記金属原料を溶解するために投入されたエネルギー量を算出し、前記エネルギー量で溶解される前記金属原料の嵩体積の理論値である理論溶解分嵩体積を算出し、前記理論溶解分嵩体積を用いて前記炉本体内に装入可能な前記金属原料の嵩体積の推定値である装入可能嵩体積を算出する数理モデルを備え、前記装入可能嵩体積と前記バケット原料嵩体積の比較結果に基づいて前記金属原料を追加装入する時期を判定し、判定結果を出力するよう構成された演算装置と、
を備えていることを特徴とする追加装入時期の判定装置。
【請求項2】
前記バケット原料高さ測定装置が、前記バケット内の前記金属原料の表面の三次元形状を計測可能な三次元計測装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の追加装入時期の判定装置。
【請求項3】
前記演算装置が、第１の装入により前記金属原料を前記炉本体内に装入した後の前記炉本体内の前記金属原料の嵩体積である第１原料嵩体積と、前記第１の装入の次の前記金属原料の装入である第２の装入を行った後の前記炉本体内の前記金属原料の嵩体積である第２原料嵩体積とに基づいて、前記第１の装入と前記第２の装入との間の期間に前記炉本体内で溶解された前記金属原料の嵩体積の推定値である実際溶解分嵩体積を算出し、前記実際溶解分嵩体積に基づいて前記数理モデルを修正するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の追加装入時期の判定装置。
【請求項4】
前記炉本体内の前記金属原料の高さを測定するための炉本体原料高さ測定装置を更に備え、
前記演算装置が、前記第１原料嵩体積と前記第２原料嵩体積のうち少なくとも前記第２原料嵩体積を、前記炉本体原料高さ測定装置による測定の結果に基づいて算出するよう構成されていることを特徴とする請求項３に記載の追加装入時期の判定装置。
前記演算装置が、前記第１原料嵩体積と前記第２原料嵩体積のうち少なくとも前記第２原料嵩体積を、前記炉本体原料高さ測定装置による測定の結果に基づいて算出するよう構成されていることを特徴とする請求項３に記載の追加装入時期の判定装置。
【請求項5】
前記炉本体原料高さ測定装置が、前記炉本体内の前記金属原料の表面の三次元形状を計測可能な三次元計測装置を備えていることを特徴とする請求項４に記載の追加装入時期の判定装置。
【請求項6】
前記炉本体原料高さ測定装置が、前記電極の下端の上下方向位置を測定するための電極位置測定装置を備えていることを特徴とする請求項４に記載の追加装入時期の判定装置。
【請求項7】
金属原料が装入され、上方から挿入された電極から発生するアークにより前記金属原料を溶解する炉本体と、
前記金属原料を搬送して前記炉本体内に装入するためのバケットと、
前記電極に印加する電圧及び電流のそれぞれの値を測定可能に構成された電源装置と、
請求項１～６のいずれか１項に記載の追加装入時期の判定装置と、を備えることを特徴とする溶解設備。
前記金属原料を搬送して前記炉本体内に装入するためのバケットと、
前記電極に印加する電圧及び電流のそれぞれの値を測定可能に構成された電源装置と、
請求項１～６のいずれか１項に記載の追加装入時期の判定装置と、を備えることを特徴とする溶解設備。
【請求項8】
金属原料が装入され、上方から挿入された電極から発生するアークにより前記金属原料を溶解する炉本体と、前記金属原料を搬送して前記炉本体内に装入するためのバケットと、前記電極に印加する電圧及び電流のそれぞれの値を測定可能に構成された電源装置と、を含む溶解設備において、前記炉本体内に前記金属原料を追加装入する時期を判定するための判定方法であって、
前記バケット内の前記金属原料の高さを測定することと、
前記高さの測定の結果に基づいて前記バケット内の前記金属原料の嵩体積であるバケット原料嵩体積を算出することと、
少なくとも前記電圧の測定値及び前記電流の測定値を用いて前記炉本体内の前記金属原料を溶解するために投入されたエネルギー量を算出することと、
前記エネルギー量で溶解される前記金属原料の嵩体積の理論値である理論溶解分嵩体積を算出することと、
前記理論溶解分嵩体積を用いて前記炉本体内に装入可能な前記金属原料の嵩体積の推定値である装入可能嵩体積を算出することと、
前記装入可能嵩体積と前記バケット原料嵩体積の比較結果に基づいて前記金属原料を追加装入する時期を判定し、判定結果を出力することと、
を含むことを特徴とする追加装入時期の判定方法。
前記バケット内の前記金属原料の高さを測定することと、
前記高さの測定の結果に基づいて前記バケット内の前記金属原料の嵩体積であるバケット原料嵩体積を算出することと、
少なくとも前記電圧の測定値及び前記電流の測定値を用いて前記炉本体内の前記金属原料を溶解するために投入されたエネルギー量を算出することと、
前記エネルギー量で溶解される前記金属原料の嵩体積の理論値である理論溶解分嵩体積を算出することと、
前記理論溶解分嵩体積を用いて前記炉本体内に装入可能な前記金属原料の嵩体積の推定値である装入可能嵩体積を算出することと、
前記装入可能嵩体積と前記バケット原料嵩体積の比較結果に基づいて前記金属原料を追加装入する時期を判定し、判定結果を出力することと、
を含むことを特徴とする追加装入時期の判定方法。
【請求項9】
第１の装入により前記金属原料を前記炉本体内に装入した後の前記炉本体内の前記金属原料の嵩体積である第１原料嵩体積と、前記第１の装入の次の前記金属原料の装入である第２の装入を行った後の前記炉本体内の前記金属原料の嵩体積である第２原料嵩体積とに基づいて、前記第１の装入と前記第２の装入との間の期間に前記炉本体内で溶解された前記金属原料の嵩体積の推定値である実際溶解分嵩体積を算出することと、
前記実際溶解分嵩体積に基づいて、前記装入可能嵩体積を算出する数理モデルを修正することと、
を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の追加装入時期の判定方法。
前記実際溶解分嵩体積に基づいて、前記装入可能嵩体積を算出する数理モデルを修正することと、
を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の追加装入時期の判定方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0030】
かかる追加装入時期の判定方法であって、第１の装入により前記金属原料を前記炉本体内に装入した後の前記炉本体内の前記金属原料の嵩体積である第１原料嵩体積と、前記第１の装入の次の前記金属原料の装入である第２の装入を行った後の前記炉本体内の前記金属原料の嵩体積である第２原料嵩体積とに基づいて、前記第１の装入と前記第２の装入との間の期間に前記炉本体内で溶解された前記金属原料の嵩体積の推定値である実際溶解分嵩体積を算出することと、前記実際溶解分嵩体積に基づいて前記装入可能嵩体積を算出する数理モデルを修正することと、を更に含むことが望ましい。