特開 2024-71294 コークス層の崩れ量推定方法、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】P2024071294

(43)【公開日】2024-05-24

(54)【発明の名称】コークス層の崩れ量推定方法、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 20060101AFI20240517BHJP

   C21B 5/00 20060101ALI20240517BHJP

【ＦＩ】

C21B7/24 301

C21B5/00 312

C21B5/00 313

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022182159

(22)【出願日】2022-11-14

(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）】

4K012BC06

4K012BC07

4K012BC09

4K015AA07

4K015KA02

(57)【要約】

【課題】ベルレス式の高炉において、コークス層の崩れ量の推定精度を高めることを目的とする。
【解決手段】コークス層の崩れ量推定方法は、旋回する旋回シュート４０によって高炉１０内にコークス及び鉄鉱石を装入し、高炉１０内に堆積物２０としてのコークス層２２及び鉄鉱石層２４を交互に堆積させるベルレス式の高炉１０において、鉄鉱石の装入前の堆積物２０の表面２０Ｓに対して鉄鉱石の装入後に形成される堆積鉄鉱石層２４Ａの見掛け厚さＴ１、及びコークス層２２が崩れないと仮定した場合における鉄鉱石の装入前の堆積物２０の表面２０Ｓに対して鉄鉱石の装入後に形成される堆積鉄鉱石層２４Ａの基準厚さＴ０に基づいて、コークス層２２の崩れ量を推定する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

旋回する旋回シュートによって高炉内にコークス及び鉄鉱石を装入し、前記高炉内に堆積物としてのコークス層及び鉄鉱石層を交互に堆積させるベルレス式の高炉において、
鉄鉱石の装入前の前記堆積物の表面に対して鉄鉱石の装入後に形成された前記鉄鉱石の層の見掛け厚さ、及び前記コークス層が崩れないと仮定した場合における鉄鉱石の装入前の前記堆積物の表面に対して鉄鉱石の装入後に形成される前記鉄鉱石の層の基準厚さに基づいて、前記コークス層の崩れ量を推定する、
コークス層の崩れ量推定方法。

【請求項2】

前記堆積物としての前記コークス層の表面形状を計測するとともに、前記旋回シュートが１回旋回した後に、前記コークス層上に形成された前記鉄鉱石の層の表面形状を計測し、計測された前記コークス層及び前記鉄鉱石の層の表面形状に基づいて、前記見掛け厚さを求める、
請求項１に記載のコークス層の崩れ量推定方法。

【請求項3】

前記旋回シュートによって前記高炉に鉄鉱石を装入する際に、前記旋回シュートが複数旋回する前後において、前記堆積物の表面形状、及び該堆積物上に形成された鉄鉱石の層の表面形状をそれぞれ計測し、計測された前記堆積物及び前記鉄鉱石の層の表面形状に基づいて、前記見掛け厚さを求める、
請求項１に記載のコークス層の崩れ量推定方法。

【請求項4】

請求項１～請求項３の何れか１項に記載のコークス層の崩れ量推定方法によって前記コークス層の崩れ量を推定するとともに、前記見掛け厚さ及び前記基準厚さに基づいて前記コークス層の流れ込み量を推定し、推定された前記崩れ量及び前記流れ込み量に基づいて、前記高炉の径方向における前記コークス層及び前記鉄鉱石層の層厚比分布を推定する、
層厚比分布推定方法。

【請求項5】

複数旋回する前記旋回シュートによって前記高炉に鉄鉱石を装入する際に、前記コークス層の表面形状を計測した後、前記旋回シュートの１旋回毎に、前記コークス層上に形成された前記鉄鉱石の層の表面形状を計測し、計測された前記コークス層及び前記鉄鉱石の層の表面形状に基づいて、前記鉄鉱石層の層厚を求める、
請求項４に記載の層厚比分布推定方法。

【請求項6】

旋回する旋回シュートによって高炉内に鉄鉱石及びコークスを装入し、前記高炉内に１組の鉄鉱石層及びコークス層を順に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、前記高炉の径方向における前記コークス層及び前記鉄鉱石層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、前記高炉の径方向における前記コークス層及び前記鉄鉱石層の目標層厚比分布に近づくように、鉄鉱石又はコークスの装入条件を補正する、
高炉操業方法。

【請求項7】

前記装入条件は、前記旋回シュートの傾斜角度、前記旋回シュートの旋回数、鉄鉱石及びコークスの装入量、及び鉄鉱石又はコークス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６に記載の高炉操業方法。

【請求項8】

旋回する旋回シュートによって高炉内に鉄鉱石及びコークスを装入し、前記高炉内に１組の鉄鉱石層及びコークス層を順に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、前記高炉の径方向における前記コークス層及び前記鉄鉱石層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、前記高炉の径方向における前記コークス層及び前記鉄鉱石層の目標層厚比分布に近づくように、鉄鉱石又はコークス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9】

旋回する旋回シュートによって高炉内に鉄鉱石及びコークスを装入し、前記高炉内に１組の鉄鉱石層及びコークス層を順に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、前記高炉の径方向における前記コークス層及び前記鉄鉱石層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、前記高炉の径方向における前記コークス層及び前記鉄鉱石層の目標層厚比分布に近づくように、鉄鉱石又はコークス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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願が開示する技術は、コークス層の崩れ量推定方法、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】

高炉の径方向において、高炉内の鉄鉱石層及びコークス層の層厚比分布を推定する推定方法がある（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

また、ベル式の高炉において、高炉内に鉄鉱石を装入し、高炉内のコークス層上に鉄鉱石層を堆積させる際に、鉄鉱石との衝突に伴うコークス層の崩れ量を推定するコークス崩れ量推定方法がある（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９－０９７０４８号公報

【特許文献2】特開平９－２４１７１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献２に開示された技術では、ベル式の高炉内に鉄鉱石を装入するバッチの前に、高炉内のコークス層の表面形状を計測し、当該バッチの後にコークス層上に堆積された鉄鉱石層の表面形状を計測する。このようにベル式の高炉において、高炉内に鉄鉱石をバッチで装入する場合、所定層厚の鉄鉱石層が高炉内のコークス層上に一度に堆積されるため、コークス層の崩れ量を精度良く推定することが難しい。

【0006】

本願が開示する技術は、ベルレス式の高炉において、コークス層の崩れ量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態様に係るコークス層の崩れ量推定方法は、旋回する旋回シュートによって高炉内にコークス及び鉄鉱石を装入し、前記高炉内に堆積物としてのコークス層及び鉄鉱石層を交互に堆積させるベルレス式の高炉において、鉄鉱石の装入前の前記堆積物の表面に対して鉄鉱石の装入後に形成された前記鉄鉱石の層の見掛け厚さ、及び前記コークス層が崩れないと仮定した場合における鉄鉱石の装入前の前記堆積物の表面に対して鉄鉱石の装入後に形成される前記鉄鉱石の層の基準厚さに基づいて、前記コークス層の崩れ量を推定する。

【0008】

第１態様によれば、鉄鉱石の装入前の堆積物の表面に対して鉄鉱石の装入後に形成された鉄鉱石の層の見掛け厚さ、及びコークス層が崩れないと仮定した場合における鉄鉱石の装入前の堆積物の表面に対して鉄鉱石の装入後に形成される鉄鉱石の層の基準厚さに基づいて、コークス層の崩れ量を推定する。

【0009】

ここで、高炉内への鉄鉱石の装入に伴ってコークス層が崩れた場合、コークス層の崩れ量に応じて、鉄鉱石の装入位置の見掛け厚さが基準厚さよりも薄くなる。そのため、鉄鉱石の層の見掛け厚さ及び基準厚さから、コークス層の崩れ量を推定することができる。したがって、コークス層の崩れ量の推定精度を高めることができる。

【0010】

第２態様に係るコークス層の崩れ量推定方法は、第１態様に係るコークス層の崩れ量推定方法において、前記堆積物としての前記コークス層の表面形状を計測するとともに、前記旋回シュートが１回旋回した後に、前記コークス層上に形成された前記鉄鉱石の層の表面形状を計測し、計測された前記コークス層及び前記鉄鉱石の層の表面形状に基づいて、前記見掛け厚さを求める。

【0011】

第２態様によれば、堆積物としてのコークス層の表面形状を計測するとともに、旋回シュートが１回旋回した後に、コークス層上に形成された鉄鉱石の層の表面形状を計測し、計測されたコークス層及び鉄鉱石の層の表面形状に基づいて、鉄鉱石の層の見掛け厚さを求める。

【0012】

ここで、コークス層の表面に鉄鉱石が直接落下した場合に、コークス層の崩れ量が多くなり易い。そこで、本態様では、前述したように、コークス層の表面形状を計測するとともに、旋回シュートが１回旋回した後に、コークス層上に形成された鉄鉱石の層の表面形状を計測し、計測されたコークス層及び鉄鉱石の層の表面形状に基づいて、鉄鉱石の層の見掛け厚さを求める。これにより、コークス層の崩れ量の推定精度をさらに高めることができる。

【0013】

第３態様に係るコークス層の崩れ量推定方法は、第１態様に係るコークス層の崩れ量推定方法において、前記旋回シュートによって前記高炉に鉄鉱石を装入する際に、前記旋回シュートが複数旋回する前後において、前記堆積物の表面形状、及び該堆積物上に形成された前記鉄鉱石の層の表面形状をそれぞれ計測し、計測された前記堆積物及び前記鉄鉱石の層の表面形状に基づいて、前記見掛け厚さを求める。

【0014】

第３態様によれば、旋回シュートによって高炉に鉄鉱石を装入する際に、旋回シュートが複数旋回する前後において、堆積物の表面形状、及び堆積物上に形成された鉄鉱石の層の表面形状をそれぞれ計測し、計測された堆積物及び鉄鉱石の表面形状に基づいて、鉄鉱石の層の見掛け厚さを求める。

【0015】

このように旋回シュートが複数旋回する前後において、堆積物、及び当該堆積物上に形成された鉄鉱石の層の表面形状をそれぞれ計測することにより、鉄鉱石の層の表面形状の計測回数を低減しつつ、鉄鉱石の層の見掛け厚さを容易に求めることができる。

【0016】

第４態様に係る層厚比分布推定方法は、第１態様～第３態様の何れか１つに係るコークス層の崩れ量推定方法によって前記コークス層の崩れ量を推定するとともに、前記見掛け厚さ及び前記基準厚さに基づいて前記コークス層の流れ込み量を推定し、推定された前記崩れ量及び前記流れ込み量に基づいて、前記高炉の径方向における前記コークス層及び前記鉄鉱石層の層厚比分布を推定する。

【0017】

第４態様によれば、高炉の径方向におけるコークス層及び鉄鉱石層の層厚比分布の推定精度を高めることができる。

【0018】

第５態様に係る層厚比分布推定方法は、第４態様に係る層厚比分布推定方法において、複数旋回する前記旋回シュートによって前記高炉に鉄鉱石を装入する際に、前記コークス層の表面形状を計測した後、前記旋回シュートの１旋回毎に、前記コークス層上に形成された鉄鉱石の層の表面形状を計測し、計測された前記コークス層及び前記鉄鉱石の層の表面形状に基づいて、前記鉄鉱石層の層厚を求める。

【0019】

第５態様によれば、高炉の径方向におけるコークス層及び鉄鉱石層の層厚比分布の推定精度をさらに高めることができる。

【0020】

第６態様に係る高炉操業方法は、旋回する旋回シュートによって高炉内に鉄鉱石及びコークスを装入し、前記高炉内に１組の鉄鉱石層及びコークス層を順に堆積させる所定のチャージにおいて、第４態様又は第５態様に係る層厚分推定方法によって、前記高炉の径方向における前記コークス層及び前記鉄鉱石層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、前記高炉の径方向における前記コークス層及び前記鉄鉱石層の目標層厚比分布に近づくように、鉄鉱石又はコークスの装入条件を補正する。

【0021】

第６態様によれば、所定のチャージの次回以降のチャージにおいて、高炉の径方向におけるコークス層及び鉄鉱石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。したがって、高炉操業を安定させることができる。

【0022】

第７態様に係る高炉操業方法は、第６態様に係る高炉操業方法において、前記装入条件は、前記旋回シュートの傾斜角度、前記旋回シュートの旋回数、鉄鉱石及びコークスの装入量、及び鉄鉱石又はコークス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。

【0023】

第７態様によれば、上記の装入条件を補正することにより、コークス層及び鉄鉱石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。したがって、高炉操業を安定させることができる。

【0024】

第８態様に係る高炉操業制御装置は、旋回する旋回シュートによって高炉内に鉄鉱石及びコークスを装入し、前記高炉内に１組の鉄鉱石層及びコークス層を順に堆積させる所定のチャージにおいて、第４態様又は第５態様に係る層厚分推定方法によって、前記高炉の径方向における前記コークス層及び前記鉄鉱石層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、前記高炉の径方向における前記コークス層及び前記鉄鉱石層の目標層厚比分布に近づくように、鉄鉱石又はコークスの装入条件を補正する、処理を実行する。

【0025】

第９態様に係る高炉操業制御プログラムは、旋回する旋回シュートによって高炉内に鉄鉱石及びコークスを装入し、前記高炉内に１組の鉄鉱石層及びコークス層を順に堆積させる所定のチャージにおいて、第４態様又は第５態様に係る層厚分推定方法によって、前記高炉の径方向における前記コークス層及び前記鉄鉱石層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、前記高炉の径方向における前記コークス層及び前記鉄鉱石層の目標層厚比分布に近づくように、鉄鉱石又はコークス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。

【0026】

第８態様及び第９態様によれば、所定のチャージの次回以降のチャージにおいて、コークス層及び鉄鉱石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。したがって、高炉操業を安定させることができる。

【発明の効果】

【0027】

本願が開示する技術によれば、一つの側面として、ベルレス式の高炉において、コークス層の崩れ量の推定精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】一実施形態に係る高炉を示す縦断面図である。

【図2】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】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】一実施形態に係る高炉内に堆積された堆積物の一例を示す断面図である。

【図5】一実施形態に係るコークス層の崩れ量及び流れ込み量の推定試験において、プロフィルメータによって計測した高炉内のコークス層及び堆積鉄鉱石の表面形状の測定結果を示すグラフである。

【図6】一実施形態に係るコークス層の崩れ量及び流れ込み量の推定試験において、プロフィルメータによって計測した高炉内のコークス層及び堆積鉄鉱石の表面形状の測定結果を示すグラフである。

【図7】一実施形態に係るコークス層の崩れ厚さと、堆積鉄鉱石の見掛け厚さ及び基準厚さの比との関係を表すグラフである。

【図8】一実施形態に係るコークス層の流れ込み厚さと、堆積鉄鉱石の見掛け厚さ及び基準厚さの比との関係を表すグラフである。

【図9】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10】一実施形態に係る高炉操業制御処理の補正処理の一例を示すフローチャートである。

【図11】一実施形態に係るコークス層及び鉄鉱石層の層厚比分布の推定試験の試験結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0029】

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。

【0030】

（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。

【0031】

高炉１０内には、高炉１０の下部に設けられた図示しない羽口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、炉底部の側壁に設けられた出銑孔から銑鉄として排出される。

【0032】

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。

【0033】

（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、高炉原料としての鉄鉱石及びコークス等を装入し、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３６、集合ホッパ３８、及び旋回シュート４０を備えている。

【0034】

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鉄鉱石及びコークスを切替シュート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３６に所定量の鉄鉱石が供給され、他方の炉頂ホッパ３６に所定量のコークスが供給される。

【0035】

一対の炉頂ホッパ３６内に貯留された鉄鉱石又はコークスは、集合ホッパ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。

【0036】

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２０Ｓ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。

【0037】

なお、装入装置３０によって炉頂１２から高炉１０内に所定量の鉄鉱石及びコークスを装入し、高炉１０内の全域に、鉄鉱石層２４及びコークス層２２を一組（合計二層）形成することを１チャージという。また、鉄鉱石層２４及びコークス層２２は、それぞれ高炉原料を複数回に分けて装入をすることができ、１回の高炉原料の装入操作を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。

【0038】

（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、装入装置３０によって高炉１０内に鉄鉱石を装入したときに、高炉１０内の堆積物２０を構成するコークス層２２の崩れ量及び流れ込み量を推定する。

【0039】

そして、高炉操業制御装置５０は、推定されたコークス層２２の崩れ量及び流れ込み量に基づいて、コークス層２２及び鉄鉱石層２４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））分布を求め、当該層厚比分布が、予め定められた目標層厚比分布に近づくように、高炉１０内に高炉原料（コークス又は鉄鉱石）を装入する装入装置３０の装入条件を補正する。これにより、高炉操業の安定化を図ることができる。

【0040】

なお、高炉操業制御装置５０の具体的な構成及び作用については、後述する。

【0041】

（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。

【0042】

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。

【0043】

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、コークス層２２の崩れ量及び流れ込み量等の各種のデータを記憶する記憶領域が設けられている。

【0044】

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。

【0045】

（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。

【0046】

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、表面形状取得部５８と、崩れ量推定部６０と、流れ込み量推定部６２と、層厚比分布推定部６４と、装入条件補正部６６とを備えている。

【0047】

（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。

【0048】

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、１ダンプ当たりの旋回シュート４０の旋回数、及び旋回シュート４０から落下する高炉原料の流量（落下流量）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。

【0049】

旋回シュート４０から落下する高炉原料の流量は、例えば、１ダンプ当たりの高炉原料の装入量及び旋回シュート４０の旋回数に基づいて算出される。

【0050】

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。

【0051】

【表1】

【0052】

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。

【0053】

（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。

【0054】

（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。

【0055】

（表面形状取得部）
表面形状取得部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）や後述する堆積鉄鉱石層２４Ａの表面形状を計測する。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。このプロフィルメータによって計測された堆積物２０の表面形状は、表面形状取得部５８に出力される。

【0056】

なお、堆積物２０の表面形状とは、高炉径方向に沿った堆積物２０の表面２０Ｓの形状を意味する。また、堆積物２０及び堆積鉄鉱石層２４Ａの表面形状は、高炉１０の周方向の特定断面において計測しても良いし、高炉１０の周方向の複数断面で計測しても良い。

【0057】

（崩れ量推定部）
高炉原料としての鉄鉱石は、コークスよりも密度が大きく、かつ、粒子径が小さい。そのため、図４に示されるように、高炉１０内のコークス層２２上に鉄鉱石を落下（衝突）させると、高炉径方向において、鉄鉱石が落下するコークス層２２の領域（以下、「崩れ領域Ｒ１」という）が崩れて高炉１０の中心軸側に流れ出す。この現象をコークス層２２の崩れといい、コークス層２２の崩れ領域Ｒ１から流れ出たコークスの体積をコークス層２２の崩れ量という。

【0058】

コークス層２２の崩れ量は、例えば、コークス層２２の崩れ領域Ｒ１において、コークス層２２の層厚の減少部分の面積を、高炉１０の周方向に積分することにより求められる。

【0059】

なお、図４等に示される符号Ｍは、一例として、旋回シュート４０から落下する鉄鉱石の落下流における高炉径方向の中心の落下軌跡を示している。

【0060】

コークス層２２に崩れが発生すると、コークス層２２の崩れ領域Ｒ１では、コークスが流れ出るため、コークス層２２の層厚が薄くなる。そのため、コークス層２２の表面形状、及び旋回シュート４０を複数旋回させた後（１ダンプ後）にコークス層２２の表面に堆積された鉄鉱石層２４の表面形状を、プロフィルメータ等によって測定しただけでは、コークス層２２の崩れ量を把握することができず、鉄鉱石層２４及びコークス層２２の層厚比分布の推定精度が低下する。

【0061】

ここで、図６に示されるように、鉄鉱石の装入前の堆積物２０（コークス層２２を含む）の表面２０Ｓ（二点鎖線）に対し、鉄鉱石の装入後に、堆積物２０の表面２０Ｓ上に形成された鉄鉱石の層（以下、「堆積鉄鉱石層２４Ａ」という）の厚さ（実線）を見掛け厚さＴ１とする。また、コークス層２２が崩れないと仮定した場合、鉄鉱石の装入前の堆積物２０の表面２０Ｓ（二点鎖線）に対し、鉄鉱石の装入後に、堆積物２０の表面２０Ｓ上に形成される堆積鉄鉱石層２４Ａの厚さ（点線）を基準厚さＴ０とする。

【0062】

なお、堆積鉄鉱石層２４Ａの見掛け厚さＴ１及び基準厚さＴ０は、高炉径方向の任意の位置における堆積鉄鉱石層２４Ａの厚さである。また、堆積鉄鉱石層２４Ａは、鉄鉱石層２４の構成要素であり、複数の堆積鉄鉱石層２４Ａを積層することにより鉄鉱石層２４が構成される。また、図６は、推定試験において後述する。

【0063】

堆積物２０内のコークス層２２に崩れが発生すると、コークス層２２の崩れ領域Ｒ１では、コークス層２２の崩れ量に応じて、鉄鉱石の装入位置における堆積鉄鉱石層２４Ａの見掛け厚さＴ１が基準厚さＴ０よりも薄くなる。そのため、堆積鉄鉱石層２４Ａの見掛け厚さＴ１と基準厚さＴ０と比から、コークス層２２の崩れ量を推定することができる。そこで、崩れ量推定部６０は、堆積鉄鉱石層２４Ａの見掛け厚さＴ１、及び基準厚さＴ０に基づいて、コークス層２２の崩れ量を推定する。

【0064】

堆積鉄鉱石層２４Ａの見掛け厚さＴ１は、鉄鉱石の装入前後において、プロフィルメータ等によって計測された堆積物２０の表面形状、及び堆積鉄鉱石層２４Ａの表面形状から求められる。なお、堆積鉄鉱石層２４Ａの見掛け厚さＴ１は、コークス層２２の崩れ量が多い場合、負になる。

【0065】

堆積鉄鉱石層２４Ａの基準厚さＴ０は、例えば、プロフィルメータ等によって計測された堆積物２０の表面形状、及び鉄鉱石の装入量に基づいて算定される。具体的には、堆積鉄鉱石層２４Ａの基準厚さＴ０は、鉄鉱石の装入前において、プロフィルメータ等によって計測された堆積物２０の表面形状の上に、所定量の鉄鉱石をコークス層２２に崩れが生じない状態で一様に堆積させた場合の堆積鉄鉱石層２４Ａの厚さと、旋回シュート４０の１旋回で装入される鉄鉱石の重量及び嵩密度とから算出され、あるいは、数値計算やシミュレーションすることにより求められる。

【0066】

（流れ込み量推定部）
図４に示されるように、コークス層２２に崩れが発生すると、崩れ領域Ｒ１よりも高炉１０の中心軸側の領域（以下、「流れ込み領域Ｒ３」という）では、崩れ領域Ｒ１からコークスが流れ込むため、コークス層２２の層厚が厚くなる。このようにコークス層２２の崩れ領域Ｒ１から流れ込み領域Ｒ３に流れ込んだコークスの体積を、コークス層２２の流れ込み量という。

【0067】

コークス層２２の流れ込み量は、例えば、コークス層２２の流れ込み領域Ｒ３において、コークス層２２の層厚の増加部分の面積を、高炉１０の周方向に積分することにより求められる。

【0068】

なお、高炉径方向において、コークス層２２の崩れ領域Ｒ１と流れ込み領域Ｒ３との間の領域（以下、「中間領域Ｒ２」という）については、推定試験において後述する。

【0069】

前述したように、流れ込み領域Ｒ３では、コークスが流れ込むため、コークス層２２の層厚が厚くなる。そのため、コークス層２２の表面形状、及び旋回シュート４０を複数旋回させた後（１ダンプ後）にコークス層２２の表面に堆積された鉄鉱石層２４の表面形状を、プロフィルメータ等によって測定しただけでは、コークス層２２の流れ込み量を把握することができず、鉄鉱石層２４及びコークス層２２の層厚比分布の推定精度が低下する。

【0070】

ここで、図６に示されるように、堆積物２０内のコークス層２２に流れ込みが発生すると、流れ込み領域Ｒ３では、コークス層２２の流れ込み量に応じて、堆積鉄鉱石層２４Ａの見掛け厚さＴ１が基準厚さＴ０よりも厚くなる。そのため、堆積鉄鉱石層２４Ａの見掛け厚さＴ１と基準厚さＴ０と比から、コークス層２２の流れ込み量を推定することができる。そこで、崩れ量推定部６０は、堆積鉄鉱石層２４Ａの見掛け厚さＴ１、及び基準厚さＴ０に基づいて、コークス層２２の流れ込み量を推定する。

【0071】

（層厚比分布推定部）
層厚比分布推定部６４は、コークス層２２の表面形状、鉄鉱石層２４の表面形状、及び崩れ量推定部６０によって推定されたコークス層２２の崩れ量及び流れ込み量に基づいて、高炉径方向におけるコークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚比分布を推定（算定）する。

【0072】

（装入条件補正部）
装入条件補正部６６は、層厚比分布推定部６４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、高炉原料の装入条件を補正する。

【0073】

具体的には、装入条件補正部６６は、層厚比分布推定部６４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。

【0074】

なお、旋回シュート４０の傾斜角度θは、旋回シュート４０のノッチ（表１参照）を変更することにより補正しても良いし、ノッチは変更せずに、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。

【0075】

（コークス層の崩れ量及び流れ込み量の推定試験）
次に、コークス層２２の崩れ量及び流れ込み量の推定試験について説明する。

【0076】

図５及び図６に示されるように、本試験では、先ず、高炉１０の１／３スケールに縮小した試験装置において、高炉１０内に堆積された堆積物２０としてのコークス層２２の表面形状をプロフィルメータによって計測した。次に、旋回シュート４０を１旋回させながら高炉１０内に鉄鉱石を装入し、高炉１０内のコークス層２２の表面２２Ｓ上に堆積鉄鉱石層２４Ａを堆積させた。次に、堆積鉄鉱石層２４Ａの表面形状（表面形状）をプロフィルメータによって計測した。

【0077】

次に、高炉１０内のコークス層２２及び堆積鉄鉱石層２４Ａに、複数の電気抵抗式層厚計を高炉径方向に所定の間隔で差し込み、鉄鉱石の装入後におけるコークス層２２と堆積鉄鉱石層２４Ａとの境界（太い実線、表面２２Ｓ）を計測した。

【0078】

次に、旋回シュート４０を複数旋回させながら高炉１０内に鉄鉱石を装入した。これによりコークス層２２の表面２２Ｓ上に複数の堆積鉄鉱石層２４Ａを層状に堆積させ、鉄鉱石層２４を形成した。この際、旋回シュート４０の１旋回毎に、プロフィルメータによって堆積鉄鉱石層２４Ａの表面形状を計測した。

【0079】

図５には、プロフィルメータによって計測したコークス層２２及び堆積鉄鉱石層２４Ａの表面形状が示されている。また、図６には、プロフィルメータによって計測したコークス層２２が二点鎖線で示されている。また、図６には、旋回シュート４０の第１旋回後に、プロフィルメータによって計測した堆積鉄鉱石層２４Ａの表面形状が実線で示されている。さらに、図６には、旋回シュート４０の第１旋回後に、複数の電気抵抗式層厚計によって測定したコークス層２２と堆積鉄鉱石層２４Ａとの境界が太い実線（表面２２Ｓ）で示されている。

【0080】

なお、図５及び図６の横軸は、高炉１０の炉心（中心軸）から炉壁１４（図１参照）の内周面までの距離（半径）を１として無次元化している。また、図５及び図６の縦軸は、高炉１０の所定レベル（基準レベル）から高炉の半径を基準にして無次元化している。また、図５及び図６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。

【0081】

図６に示されるように、コークス層２２の崩れ領域Ｒ１では、鉄鉱石の装入後の堆積鉄鉱石層２４Ａの表面高さ（実線）は、鉄鉱石装入前のコークス層２２の表面２２Ｓ（二点鎖線）高さからほとんど変化がなく、コークス層２２と堆積鉄鉱石層２４Ａとの境界（太い実線）が、鉄鉱石の装入前のコークス層２２の表面２２Ｓ（二点鎖線）よりも低い。このことから、コークス層２２に崩れが発生したことが分かる。

【0082】

この場合、コークス層２２の崩れ領域Ｒ１では、旋回シュート４０の第１旋回後の堆積鉄鉱石層２４Ａの見掛け厚さＴ１がほぼゼロとなり、コークス層２２に崩れが発生しなかったと仮定したときに想定される基準厚さＴ０よりもはるかに薄くなる。この時、鉄鉱石の装入位置にあったコークスは鉄鉱石の落下衝撃により、高炉１０の中心軸側に弾き出される。また、堆積鉄鉱石層２４Ａの基準厚さＴ０と見掛け厚さＴ１との比から、コークス層２２の層厚の減少分（以下、「崩れ厚さＶ１」という、図４参照）を推定することができる。

【0083】

一方、コークス層２２の流れ込み領域Ｒ３では、鉄鉱石の装入後のコークス層２２と堆積鉄鉱石層２４Ａとの境界（太い実線）が、鉄鉱石の装入前のコークス層２２の表面２２Ｓ（二点鎖線）よりも高く、当該表面２２Ｓ上に堆積鉄鉱石層２４Ａが堆積されている。

【0084】

この場合、堆積鉄鉱石層２４Ａの見掛け厚さＴ１が基準厚さＴ０よりも厚くなる。このことから、コークス層２２の崩れ領域Ｒ１から流れ出たコークスが、流れ込み領域Ｒ３に流れ込んだことが分かる。また、堆積鉄鉱石層２４Ａの基準厚さＴ０と見掛け厚さＴ１との比から、コークス層２２の層厚の増加分（以下、「流れ込み厚さＶ２」という、図４参照）を推定することができる。

【0085】

また、コークス層２２の崩れ領域Ｒ１と流れ込み領域Ｒ３との間の中間領域Ｒ２では、鉄鉱石の装入後のコークス層と堆積鉄鉱石層２４Ａとの境界（太い実線）が、鉄鉱石の装入前のコークス層２２の表面２２Ｓ（二点鎖線）と同様の位置にあり、当該表面２２Ｓ上に堆積鉄鉱石層２４Ａが堆積されている。

【0086】

この場合、堆積鉄鉱石層２４Ａの見掛け厚さＴ１が基準厚さＴ０と同様になる。このことから、コークス層２２の崩れ領域Ｒ１から流れ出たコークスは、中間領域Ｒ２を通過し、流れ込み領域Ｒ３に流れ込んだことが分かる。なお、中間領域Ｒ２では、崩れ領域Ｒ１又は流れ込み領域Ｒ３と同様に、堆積鉄鉱石層２４Ａの基準厚さＴ０と見掛け厚さＴ１との比から、コークス層２２の崩れ厚さＶ１又は流れ込み量Ｖ２を推定することができる。なお、条件によっては中間領域Ｒ２が検出されない場合もある。

【0087】

図７には、一例として、コークス層２２の崩れ領域Ｒ１及び中間領域Ｒ２において、コークス層２２の崩れ厚さＶ１及び堆積鉄鉱石層２４Ａの基準厚さＴ０の比（＝崩れ厚さＶ１／基準厚さＴ０）と、堆積鉄鉱石層２４Ａの見掛け厚さＴ１及び基準厚さＴ０の比（＝見掛け厚さＴ１／基準厚さＴ０）との関係を表すグラフが示されている。この図７に示されるグラフから、コークス層２２の崩れ厚さＶ１、及び崩れ量を推定することができる。

【0088】

また、図８には、一例として、コークス層２２の流れ込み領域Ｒ３において、コークス層２２の流れ込み厚さＶ２及び堆積鉄鉱石層２４Ａの基準厚さＴ０の比（＝流れ込み厚さＶ２／基準厚さＴ０）と、堆積鉄鉱石層２４Ａの見掛け厚さＴ１及び基準厚さＴ０の比との関係を表すグラフが示されている。この図８に示されるグラフから、コークス層２２の流れ込み厚さＶ２、及び流れ込み量を推定することができる。

【0089】

なお、本実施形態では、鉄鉱石の装入後における高炉１０内の堆積物２０（コークス層２２）の表面形状を、複数の電気抵抗式層厚計によって計測し、図７及び図８に示されるグラフを作成した。しかし、鉄鉱石の装入後における高炉１０内の堆積物２０の表面形状は、例えば、数学モデルや、離散要素法（ＤＥＭ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）によるシミュレーションによって推定しても良いし、機械学習や、ＡＩ（人工知能）を用いた手法によって推定しても良い。

【0090】

（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。

【0091】

炉頂１２から高炉１０内に高炉原料を装入する際に、高炉操業制御装置５０において高炉操業処理が実行される。高炉操業処理は、コークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚比分布を推定する推定処理と、推定されたコークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚比分布に基づいて高炉原料の装入条件を補正する補正処理とを有している。なお、高炉操業処理は、高炉操業方法の一例である。

【0092】

（推定処理）
先ず、推定処理について説明する。推定処理は、例えば、複数のチャージを連続して実施する際に、１回目のチャージにおいて実行される。

【0093】

図９に示されるように、推定処理では、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。

【0094】

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。

【0095】

次に、ステップＳ１４において、ＣＰＵ７２は、コークス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内にコークスを装入する。これにより、高炉１０内の図示しない鉄鉱石層上に、堆積物２０としてのコークス層２２が堆積される。

【0096】

次に、ステップＳ１６において、ＣＰＵ７２は、図示しないプロフィルメータを作動し、高炉１０内の堆積物２０としてのコークス層２２の表面形状を計測させる。

【0097】

次に、ステップＳ１８において、ＣＰＵ７２は、旋回シュート４０の所定旋回数（所定旋回数目）の装入条件に基づいて旋回シュート４０のノッチを設定し、旋回シュート４０を１旋回させながら、旋回シュート４０から高炉１０内に鉄鉱石を装入させる。これにより、高炉１０内の堆積物２０の表面２０Ｓ上に、堆積物２０としての堆積鉄鉱石層２４Ａが堆積される。

【0098】

次に、ステップＳ２０において、ＣＰＵ７２は、図示しないプロフィルメータを作動し、旋回シュート４０の次の旋回による装入が完了するまでの間に、高炉１０内の堆積物２０としての堆積鉄鉱石層２４Ａの表面形状を計測させる。

【0099】

次に、ステップＳ２２において、ＣＰＵ７２は、コークス層２２の崩れ量を推定する。具体的には、先ず、ＣＰＵ７２は、鉄鉱石の装入前の堆積物２０（コークス層２２又は堆積鉄鉱石層２４Ａ）の表面２０Ｓに対して、鉱石の装入後に形成された堆積鉄鉱石層２４Ａの見掛け厚さＴ１を求める。また、ＣＰＵ７２は、鉄鉱石の装入前の堆積物２０の表面２０Ｓに対して、コークス層２２が崩れないと仮定した場合における鉄鉱石の装入後に形成される堆積鉄鉱石層２４Ａの基準厚さＴ０を求める。

【0100】

次に、ＣＰＵ７２は、堆積鉄鉱石層２４Ａの見掛け厚さＴ１及び基準厚さＴ０に基づいて、コークス層２２の崩れ厚さＶ１、及び崩れ量を推定し、記憶部７６の所定の記憶領域に格納する。また、ＣＰＵ７２は、堆積鉄鉱石層２４Ａの見掛け厚さＴ１、及び基準厚さＴ０に基づいて、コークス層２２の流れ込み厚さＶ２、及び流れ込み量を推定し、記憶部７６の所定の記憶領域に格納する。

【0101】

次に、ステップＳ２４において、ＣＰＵ７２は、集合ホッパ３８が空か否かを判定する。そして、ＣＰＵ７２は、集合ホッパ３８が空でないと判定した場合、ステップＳ１８へ戻る。一方、ＣＰＵ７２は、集合ホッパ３８が空と判定した場合、ステップＳ２６へ移行する。

【0102】

以上の処理により、高炉１０内のコークス層２２上に堆積鉄鉱石層２４Ａを順に堆積させ、鉄鉱石層２４を形成する。また、鉄鉱石層２４を形成する際、旋回シュート４０の１旋回毎に、コークス層２２の崩れ厚さＶ１、崩れ量、流れ込み厚さＶ２、及び流れ込み量を推定し、記憶部７６の所定の記憶領域に格納する。なお、鉄鉱石の装入が進行していくと、高炉１０の表面にあるコークス層２２を完全に覆い隠してしまうことになる。この場合、コークス層２２に崩れは生じないことになるので、コークス層２２の崩れ量の推定処理を中断しても良い。

【0103】

次に、ステップＳ２６において、ＣＰＵ７２は、コークス層２２の表面形状、鉄鉱石層２４の表面形状、及びコークス層２２の崩れ量及び流れ込み量に基づいて、高炉径方向におけるコークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚比分布を推定する。

【0104】

なお、１チャージのコークスの装入、及び鉄鉱石の装入は、それぞれ複数のダンプに分割して実施しても良く、コークス層２２の表面２２Ｓに鉄鉱石を装入する場合は、上記処理を実施し、それ以外の装入では、上記処理を必ずしも実施する必要はない。また、コークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚比分布の推定は、１チャージ完了後に実施することとするが、必ずしも、そうでなくても良い。あらかじめ、コークス層２２に崩れが生じるダンプが完了した時点でのコークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚比分布を求めておき、コークス層２２に崩れが生じないダンプが完了した時点で、その時のプロフィール測定結果からコークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚比を補正しても良い。

【0105】

（補正処理）
次に、補正処理について説明する。補正処理は、推定処理が実行された所定のチャージの次回以降のチャージにおいて実行される。具体的には、補正処理は、例えば、複数のチャージを連続して実施する際に、２回目以降のチャージにおいて実行される。なお、補正処理は、推定処理が実行された所定のチャージの次回以降のチャージにおいて、少なくとも１回実行することができる。

【0106】

図１０に示されるように、補正処理では、先ず、ステップＳ４０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各種の装入条件を取得する。なお、本実施形態では、１回目のチャージ、及び２回目以降のチャージの装入条件は、同じであるが、異なっても良い。

【0107】

次に、ステップＳ４２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。

【0108】

次に、ステップＳ４４において、ＣＰＵ７２は、推定処理におい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、ステップＳ４６へ移行する。

【0109】

ステップＳ４６において、ＣＰＵ７２は、コークス及び鉄鉱石の装入条件に基づいて、高炉１０内にコークス及び鉄鉱石を装入し、高炉１０内に、堆積物２０としてのコークス層２２及び鉄鉱石層２４を順に堆積させる。

【0110】

一方、ステップＳ４４において、ＣＰＵ７２は、推定処理におい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、目標落下位置と一致しないと判定した場合は、ステップＳ４８へ移行する。

【0111】

ステップＳ４８において、ＣＰＵ７２は、推定処理におい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、目標落下位置に近づくように、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の表面深さＬの少なくとも１つを補正する。

【0112】

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、ノッチは変更せずに、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。

【0113】

次に、ステップＳ５０において、ＣＰＵ７２は、補正されたコークス及び鉄鉱石の装入条件に基づいて、高炉１０内にコークス及び鉄鉱石を装入し、高炉１０内に、コークス層２２及び鉄鉱石層２４を順に堆積させる。これにより、コークス層２２及び鉄鉱石層２４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。

【0114】

（効果）
次に、本実施形態の効果について説明する。

【0115】

前述したように、本実施形態では、堆積鉄鉱石層２４Ａの見掛け厚さＴ１及び基準厚さＴ０に基づいて、コークス層２２の崩れ量及び流れ込み量を推定する。したがって、コークス層２２の崩れ量及び流れ込み量の推定精度を高めることができる。

【0116】

また、コークス層２２の表面２２Ｓに鉄鉱石が直接落下した場合に、コークス層２２の崩れ量及び流れ込み量が多くなり易い。そこで、本実施形態では、堆積物２０としてのコークス層２２の表面形状を計測するとともに、旋回シュート４０が１回旋回した後、旋回シュート４０の次の旋回による装入が完了するまでの間に、コークス層２２上に堆積された堆積鉄鉱石層２４Ａの表面形状を計測し、計測されたコークス層２２及び堆積鉄鉱石層２４Ａの表面形状に基づいて、堆積鉄鉱石層２４Ａの見掛け厚さＴ１を求める。これにより、コークス層２２の崩れ量及び流れ込み量の推定精度をさらに高めることができる。

【0117】

また、本実施形態では、推定されたコークス層２２の崩れ量及び流れ込み量に基づいて、高炉径方向におけるコークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚比分布を推定する。これにより、高炉径方向におけるコークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚比分布の推定精度を高めることができる。

【0118】

さらに、本実施形態では、高炉１０内のコークス層２２の表面形状を計測した後、旋回シュート４０の１旋回毎に、コークス層２２上に堆積された堆積鉄鉱石層２４Ａの表面形状を計測する。そして、本実施形態では、計測されたコークス層２２及び堆積鉄鉱石層２４Ａの表面形状に基づいて、鉄鉱石層２４の層厚を求める。これにより、高炉径方向におけるコークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚比分布の推定精度をさらに高めることができる。

【0119】

また、本実施形態では、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、鉄鉱石又はコークスの装入条件を補正する。これにより、コークス層２２及び鉄鉱石層２４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。したがって、高炉操業を安定させることができる。

【0120】

（層厚比分布の推定試験）
次に、高炉径方向におけるコークス層及び鉄鉱石層の層厚比分布の推定試験について説明する。

【0121】

本試験では、高炉１０の１／３スケールに縮尺した試験装置において、先ず、プロフィルメータによって、堆積物２０としてのコークス層２２の表面形状を計測した。次に、旋回シュート４０を複数旋回させ、高炉１０内のコークス層２２上に鉄鉱石層２４を堆積させた。この際、旋回シュート４０の１旋回毎に、プロフィルメータによって堆積鉄鉱石層２４Ａの表面形状を計測し、コークス層２２の崩れ量及び流れ込み量を推定した。さらに、実施例として、コークス層２２の崩れ量及び流れ込み量に基づいて、高炉径方向におけるコークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚比分布を推定した。

【0122】

なお、コークスの装入量は０．９４［ｔ］であり、コークスの平均粒子径は、１８．３[ｍｍ]である。また、鉄鉱石の装入量（総装入量）は５．３[ｔ]であり、鉄鉱石の平均粒子径は、６．８[ｍｍ]である。コークス及び鉄鉱石の装入量や平均粒子径は、試験装置の縮尺比に応じて設定されている。

【0123】

また、高炉径方向の複数個所において、高炉１０内に堆積されたコークス層２２及び鉄鉱石層２４を崩さないようにサンプリングした。そして、各サンプルをコークスと鉄鉱石とに分別することにより、高炉径方向におけるコークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚比分布を求めた。

【0124】

さらに、比較例として、プロフィルメータによって計測したコークス層２２の表面形状、及び鉄鉱石の装入が完了した時点での鉄鉱石層２４の表面形状に基づいて、高炉径方向におけるコークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚比分布を求めた。

【0125】

図１１には、推定されたコークス層２２の崩れ量及び流れ込み量に基づいて算定したコークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚比分布を示すグラフＧ１が示されている。また、図１１には、サンプルから求めたコークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚比分布を示すグラフＧ０が示されている。さらに、図１１には、比較例として、コークス層２２及び鉄鉱石の装入が完了した時点での鉄鉱石層２４の表面形状から求めたコークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚比分布を示すグラフＧ２が示されている。

【0126】

なお、図１１の縦軸（相対鉄鉱石層厚比）は、鉄鉱石層厚比（＝鉄鉱石層２４の層厚／（鉄鉱石層２４の層厚＋コークス層２２の層厚）を、基準となる鉄鉱石層厚比（＝鉄鉱石層２４の基準層厚／（鉄鉱石層２４の基準層厚＋コークス層２２の基準層厚）で無次元化したものである。鉄鉱石層２４及びコークス層２２の基準層厚は、１チャージで形成されるコークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚であり、１チャージ当たりの鉄鉱石及びコークスの設定装入量からそれぞれ求められる。この際、鉄鉱石層２４の基準層厚は、鉄鉱石層２４が高炉１０の中心軸から炉壁１４まで一様な厚さで形成されるものとする。

【0127】

図１１に示されるように、比較例に係るグラフＧ２は、コークス層２２の崩れによって高炉１０の中心軸側に流れ込んだコークス量が考慮されていないため、サンプリングに基づくグラフＧ０と乖離している。一方、実施例に係るグラフＧ１は、サンプリングに基づくグラフＧ０に近似している。このことから、推定されたコークス層２２の崩れ量及び流れ込み量に基づくコークス層２２及び鉄鉱石層２４の層厚比分布の推定方法の有効性が確認された。

【0128】

（変形例）
次に、上記実施形態の変形例について説明する。

【0129】

上記実施形態では、図９に示される初期処理において、鉄鉱石を装入する旋回シュート４０の１旋回毎にコークス層２２の崩れ量及び流れ込み量を推定した。しかし、コークス層２２の崩れ量及び流れ込み量は、鉄鉱石を装入する旋回シュート４０の１旋回毎に限らず、当該旋回シュート４０の所定旋回数（所定旋回数目）において推定しても良い。ただし、コークス層２２の崩れ量及び流れ込み量の推定精度の観点から、鉄鉱石を装入する旋回シュート４０の２旋回目までに、コークス層２２の崩れ量及び流れ込み量を推定することが好ましい。

【0130】

また、上記実施形態では、鉄鉱石を装入する旋回シュート４０が１旋回する前後において、堆積物２０の表面形状、及び堆積鉄鉱石層２４Ａの表面形状をそれぞれ計測し、計測された堆積物２０及び堆積鉄鉱石層２４Ａの表面形状に基づいて、堆積鉄鉱石層２４Ａの見掛け厚さＴ１を求めた。しかし、例えば、鉄鉱石を装入する旋回シュート４０が複数旋回する前後において、堆積物２０の表面形状、及び堆積鉄鉱石層２４Ａの表面形状をそれぞれ計測し、計測された堆積物２０及び堆積鉄鉱石層２４Ａの表面形状に基づいて、堆積鉄鉱石層２４Ａの見掛け厚さＴ１を求めても良い。

【0131】

このように鉄鉱石を装入する旋回シュート４０が複数旋回する前後において、堆積物２０、及び堆積鉄鉱石層２４Ａの表面形状をそれぞれ計測することにより、堆積鉄鉱石層２４Ａの表面形状の計測回数を低減しつつ、堆積鉄鉱石層２４Ａの見掛け厚さＴ１を求めることができる。

【0132】

また、上記実施形態において、ＣＰＵ７２がソフトウェア（プログラム）を読み込んで実行した高炉操業制御処理は、ＣＰＵ７２以外の各種のプロセッサが実行しても良い。この場合のプロセッサとしては、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の製造後に回路構成を変更可能なＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、及びＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が例示される。また、高炉操業制御処理を、これらの各種のプロセッサのうちの１つで実行しても良いし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡ、及びＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ等）で実行しても良い。また、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。

【0133】

また、上記各実施形態では、高炉操業制御プログラムが記憶部７６に予め記憶されている。しかし、高炉操業制御プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリ等の記録媒体に記録された形態で提供されても良い。また、プログラムは、ネットワークを介して外部装置から高炉操業制御装置５０にダウンロードされる形態としても良い。

【0134】

以上、本願が開示する技術の一実施形態について説明したが、本願が開示する技術は上記の実施形態に限定されるものでない。また、上記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、本願が開示する技術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】

【0135】

１０ 高炉
２０ 堆積物
２０Ｓ 表面
２２ コークス層（堆積物）
２２Ｓ 表面（堆積物の表面）
２４ 鉄鉱石層
２４Ａ 堆積鉄鉱石（堆積物）
４０ 旋回シュート
５０ 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】