特許 7203681 補正係数の決定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-04

(45)【発行日】2023-01-13

(54)【発明の名称】補正係数の決定方法

(51)【国際特許分類】

   C21B 5/00 20060101AFI20230105BHJP

【ＦＩ】

C21B5/00 310

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2019080926

(22)【出願日】2019-04-22

(65)【公開番号】P2020176320

(43)【公開日】2020-10-29

【審査請求日】2021-12-03

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２８年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「環境調和型製鉄プロセス技術開発（ＳＴＥＰ２）」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000001258

【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(73)【特許権者】

【識別番号】306022513

【氏名又は名称】日鉄エンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087398

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 勝文

(74)【代理人】

【識別番号】100128783

【弁理士】

【氏名又は名称】井出 真

(72)【発明者】

【氏名】西岡 浩樹

(72)【発明者】

【氏名】酒井 博

【審査官】瀧澤 佳世

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１７２２２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１７２２２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２１Ｂ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物質収支、運動量収支、及びエネルギー収支を考慮した高炉数学モデルに用いられる還元速度定数を補正する補正係数の決定方法であって、
前記還元速度定数は、Ｆｅ_２Ｏ_３をＦｅ_３Ｏ_４に還元する第１還元反応の第１還元速度定数、Ｆｅ_３Ｏ_４をＦｅＯに還元する第２還元反応の第２還元速度定数、及びＦｅＯをＦｅに還元する第３還元反応の第３還元速度定数であり、
前記補正係数は、前記第１還元速度定数の基準値に乗じられる第１補正係数、前記第２還元速度定数の基準値に乗じられる第２補正係数、及び前記第３還元速度定数の基準値に乗じられる第３補正係数であり、
高炉の炉頂で採取した炉頂ガスから求められるＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値と、前記第１補正係数の候補である第１候補値を前記第１還元速度定数の基準値に乗じた前記第１還元速度定数、前記第２補正係数の候補である第２候補値を前記第２還元速度定数の基準値に乗じた前記第２還元速度定数、及び前記第３補正係数の候補である第３候補値を前記第３還元速度定数の基準値に乗じた前記第３還元速度定数が用いられる前記高炉数学モデルの解析結果から求められる、前記炉頂におけるＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値と、の差である炉頂η_ＣＯ差を求め、
前記第２還元反応が進行する前記高炉の第２所定高さに設置される水平ゾンデで採取した炉内ガスから求められるＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値と、前記解析結果から求められる前記第２所定高さにおけるＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値と、の差である第２η_ＣＯ差を求め、
前記炉頂η_ＣＯ差が所定範囲αの範囲内になるとともに前記第２η_ＣＯ差が所定範囲γの範囲内になる前記第１候補値、前記第２候補値、及び前記第３候補値を、それぞれ、前記第１補正係数、前記第２補正係数、及び前記第３補正係数として決定する、
ことを特徴とする補正係数の決定方法。

【請求項2】

前記第１還元反応が進行する前記高炉の第１所定高さに設置される水平ゾンデで採取した炉内ガスから求められるＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値と、前記解析結果から求められる前記第１所定高さにおけるＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値と、の差である第１η_ＣＯ差を求めることをさらに含み、
前記炉頂η_ＣＯ差が前記所定範囲αの範囲内になり、前記第１η_ＣＯ差が所定範囲βの範囲内になり、前記第２η_ＣＯ差が前記所定範囲γの範囲内になる前記第１候補値、前記第２候補値、及び前記第３候補値を、それぞれ、前記第１補正係数、前記第２補正係数、及び前記第３補正係数として決定することを特徴とする請求項１に記載の補正係数の決定方法。

【請求項3】

前記第３還元反応が進行する前記高炉の第３所定高さに設置される水平ゾンデで採取した炉内ガスから求められるＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値と、前記解析結果から求められる前記第３所定高さにおけるＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値と、の差である第３η_ＣＯ差を求めることをさらに含み、
前記炉頂η_ＣＯ差が前記所定範囲αの範囲内になり、前記第２η_ＣＯ差が前記所定範囲γの範囲内になり、前記第３η_ＣＯ差が所定範囲δの範囲内になる前記第１候補値、前記第２候補値、及び前記第３候補値を、それぞれ、前記第１補正係数、前記第２補正係数、及び前記第３補正係数として決定することを特徴とする請求項１に記載の補正係数の決定方法。

【請求項4】

前記第１還元反応が進行する前記高炉の第１所定高さに設置される水平ゾンデで採取した炉内ガスから求められるＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値と、前記解析結果から求められる前記第１所定高さにおけるＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値と、の差である第１η_ＣＯ差を求め、
前記第３還元反応が進行する前記高炉の第３所定高さに設置される水平ゾンデで採取した炉内ガスから求められるＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値と、前記解析結果から求められる前記第３所定高さにおけるＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値と、の差である第３η_ＣＯ差を求めること、をさらに含み、
前記炉頂η_ＣＯ差が前記所定範囲αの範囲内になり、前記第１η_ＣＯ差が所定範囲βの範囲内になり、前記第２η_ＣＯ差が前記所定範囲γの範囲内になり、前記第３η_ＣＯ差が所定範囲δの範囲内になる前記第１候補値、前記第２候補値、及び前記第３候補値を、それぞれ、前記第１補正係数、前記第２補正係数、及び前記第３補正係数として決定することを特徴とする請求項１に記載の補正係数の決定方法。

【請求項5】

前記炉頂η_ＣＯ差が前記所定範囲αの範囲外となる場合、前記第１～第３候補値を変更し、
前記第１η_ＣＯ差が前記所定範囲βの範囲外となる場合、前記第１候補値を変更し、
前記第２η_ＣＯ差が前記所定範囲γの範囲外となる場合、前記第２候補値を変更し、
前記第３η_ＣＯ差が前記所定範囲δの範囲外となる場合、前記第３候補値を変更する、
ことをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の補正係数の決定方法。

【請求項6】

物質収支、運動量収支、及びエネルギー収支を考慮した高炉数学モデルに用いられる還元速度定数を補正する補正係数の決定方法であって、
前記還元速度定数は、Ｆｅ_２Ｏ_３をＦｅ_３Ｏ_４に還元する第１還元反応の第１還元速度定数、Ｆｅ_３Ｏ_４をＦｅＯに還元する第２還元反応の第２還元速度定数、及びＦｅＯをＦｅに還元する第３還元反応の第３還元速度定数であり、
前記補正係数は、前記第１還元速度定数の基準値に乗じられる第１補正係数、前記第２還元速度定数の基準値に乗じられる第２補正係数、及び前記第３還元速度定数の基準値に乗じられる第３補正係数であり、
高炉の炉頂で採取した炉頂ガスから求められるＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値と、前記第１補正係数の候補である第１候補値を前記第１還元速度定数の基準値に乗じた前記第１還元速度定数、前記第２補正係数の候補である第２候補値を前記第２還元速度定数の基準値に乗じた前記第２還元速度定数、及び前記第３補正係数の候補である第３候補値を前記第３還元速度定数の基準値に乗じた前記第３還元速度定数が用いられる前記高炉数学モデルの解析結果から求められる、前記炉頂におけるＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値と、の差である炉頂η_ＣＯ差を求め、
前記第３還元反応が進行する前記高炉の第３所定高さに設置される水平ゾンデで採取した炉内ガスから求められるＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値と、前記解析結果から求められる前記第３所定高さにおけるＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値と、の差である第３η_ＣＯ差を求め、
前記炉頂η_ＣＯ差が所定範囲αの範囲内になるとともに前記第３η_ＣＯ差が所定範囲δの範囲内になる前記第１候補値、前記第２候補値、及び前記第３候補値を、それぞれ、前記第１補正係数、前記第２補正係数、及び前記第３補正係数として決定する、
ことを特徴とする補正係数の決定方法。

【請求項7】

前記第１還元反応が進行する前記高炉の第１所定高さに設置される水平ゾンデで採取した炉内ガスから求められるＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値と、前記解析結果から求められる前記第１所定高さにおけるＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値と、の差である第１η_ＣＯ差を求めることをさらに含み、
前記炉頂η_ＣＯ差が前記所定範囲αの範囲内になり、前記第１η_ＣＯ差が所定範囲βの範囲内になり、前記第３η_ＣＯ差が前記所定範囲δの範囲内になる前記第１候補値、前記第２候補値、及び前記第３候補値を、それぞれ、前記第１補正係数、前記第２補正係数、及び前記第３補正係数として決定することを特徴とする請求項６に記載の補正係数の決定方法。

【請求項8】

前記第１所定高さに設置される水平ゾンデで炉半径方向における異なる複数の位置で前記炉内ガスを採取して、当該複数の位置での前記ＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値をそれぞれ求め、
前記高炉数学モデルにおいて前記第１所定高さの炉半径方向に並ぶ複数の計算格子を設定して、当該複数の計算格子での前記ＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値をそれぞれ求め、
前記第１η_ＣＯ差を規定する前記実測値として、前記第１所定高さにおける前記複数のＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値のうちの最大値と最小値を加算した加算値を用いるとともに、前記第１η_ＣＯ差を規定する前記計算値として、前記第１所定高さにおける前記複数のＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値のうちの最大値と最小値を加算した加算値を用いることを特徴とする請求項２，４，５，７の何れか一項に記載の補正係数の決定方法。

【請求項9】

前記第２所定高さに設置される水平ゾンデで炉半径方向における異なる複数の位置で前記炉内ガスを採取して、当該複数の位置での前記ＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値をそれぞれ求め、
前記高炉数学モデルにおいて前記第２所定高さの炉半径方向に並ぶ複数の計算格子を設定して、当該複数の計算格子での前記ＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値をそれぞれ求め、
前記第２η_ＣＯ差を規定する前記実測値として、前記第２所定高さにおける前記複数のＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値のうちの最大値と最小値を加算した加算値を用いるとともに、前記第２η_ＣＯ差を規定する前記計算値として、前記第２所定高さにおける前記複数のＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値のうちの最大値と最小値を加算した加算値を用いることを特徴とする請求項１～５の何れか一項に記載の補正係数の決定方法。

【請求項10】

前記第３所定高さに設置される水平ゾンデで炉半径方向における異なる複数の位置で前記炉内ガスを採取して、当該複数の位置での前記ＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値をそれぞれ求め、
前記高炉数学モデルにおいて前記第３所定高さの炉半径方向に並ぶ複数の計算格子を設定して、当該複数の計算格子での前記ＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値をそれぞれ求め、
前記第３η_ＣＯ差を規定する前記実測値として、前記第３所定高さにおける前記複数のＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値のうちの最大値と最小値を加算した加算値を用いるとともに、前記第３η_ＣＯ差を規定する前記計算値として、前記第３所定高さにおける前記複数のＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値のうちの最大値と最小値を加算した加算値を用いることを特徴とする請求項３～７の何れか一項に記載の補正係数の決定方法。

【請求項11】

物質収支、運動量収支、及びエネルギー収支を考慮した高炉数学モデルに用いられる還元速度定数を補正する補正係数の決定方法であって、
前記還元速度定数は、Ｆｅ_２Ｏ_３をＦｅＯに還元する第１－２還元反応の第１－２還元速度定数、及びＦｅＯをＦｅに還元する第３還元反応の第３還元速度定数であり、
前記補正係数は、前記第１－２還元速度定数の基準値に乗じられる第１－２補正係数、及び前記第３還元速度定数の基準値に乗じられる第３補正係数であり、
高炉の炉頂で採取した炉頂ガスから求められるＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値と、前記第１－２補正係数の候補である第１－２候補値を前記第１－２還元速度定数の基準値に乗じた前記第１－２還元速度定数、及び前記第３補正係数の候補である第３候補値を前記第３還元速度定数の基準値に乗じた前記第３還元速度定数が用いられる前記高炉数学モデルの解析結果から求められる、前記炉頂におけるＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値と、の差である炉頂η_ＣＯ差を求め、
前記第１－２還元反応が進行する前記高炉の第１－２所定高さに設置される水平ゾンデで採取した炉内ガスから求められるＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値と、前記解析結果から求められる前記第１－２所定高さにおけるＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値と、の差である第１－２η_ＣＯ差を求め、
前記炉頂η_ＣＯ差が所定範囲αの範囲内になるとともに前記第１－２η_ＣＯ差が所定範囲βまたは所定範囲γの範囲内になる前記第１－２候補値及び前記第３候補値を、それぞれ、前記第１－２補正係数及び前記第３補正係数として決定する、
ことを特徴とする補正係数の決定方法。

【請求項12】

物質収支、運動量収支、及びエネルギー収支を考慮した高炉数学モデルに用いられる還元速度定数を補正する補正係数の決定方法であって、
前記還元速度定数は、Ｆｅ_２Ｏ_３をＦｅＯに還元する第１－２還元反応の第１－２還元速度定数、及びＦｅＯをＦｅに還元する第３還元反応の第３還元速度定数であり、
前記補正係数は、前記第１－２還元速度定数の基準値に乗じられる第１－２補正係数、及び前記第３還元速度定数の基準値に乗じられる第３補正係数であり、
高炉の炉頂で採取した炉頂ガスから求められるＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値と、前記第１－２補正係数の候補である第１－２候補値を前記第１－２還元速度定数の基準値に乗じた前記第１－２還元速度定数、及び前記第３補正係数の候補である第３候補値を前記第３還元速度定数の基準値に乗じた前記第３還元速度定数が用いられる前記高炉数学モデルの解析結果から求められる、前記炉頂におけるＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値と、の差である炉頂η_ＣＯ差を求め、
前記第３還元反応が進行する前記高炉の第３所定高さに設置される水平ゾンデで採取した炉内ガスから求められるＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値と、前記解析結果から求められる前記第３所定高さにおけるＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値と、の差である第３η_ＣＯ差を求め、
前記炉頂η_ＣＯ差が所定範囲αの範囲内になるとともに前記第３η_ＣＯ差が所定範囲δの範囲内になる前記第１－２候補値及び前記第３候補値を、それぞれ、前記第１－２補正係数及び前記第３補正係数として決定する、
ことを特徴とする補正係数の決定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、還元速度定数を補正するための補正係数の決定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、地球温暖化の観点から、ＣＯ_２排出量の削減が喫緊の課題となっている。高炉からのＣＯ_２排出量を削減するには、高炉で使用するコークスや微粉炭等、炭素を多く含む還元材（以下、「炭素還元材」ともいう）の削減、すなわち溶銑１ｔあたりの炭素消費量（＝炭素消費原単位）の削減が不可避である。

【0003】

そこで、近年、高炉の炉頂から排出されるガスからＣＯ_２およびＨ_２Ｏを除去したガス（以下、「調整ＢＦＧ」ともいう）を、炉下部に設けられる通常羽口や、シャフト部に設けられるシャフト羽口から吹き込み、これらのガスに含まれるＣＯやＨ_２を炭素還元材の代替として使用することが検討されている（特許文献１）。

【0004】

このような新たな操業の設計を行うには、高炉数学モデルによる数値シミュレーション（以下、「解析」ともいう）を行うことが必要不可欠である。高炉数学モデルとしては、高炉の内部領域を複数の小領域（以下、「計算格子」ともいう）に分割し、各計算格子において、物質収支、運動量収支及びエネルギー収支の数式を解くことにより、高炉内の温度分布、ガス濃度分布、鉄鉱石の還元率分等の炉内状態を解析する数学モデルがある（非特許文献１）。特許文献２では、高炉数学モデルにより炉内状態を解析するとともに、解析した炉内状態と実測した炉内状態とに基づき、的確な操業条件を決定している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１６－１１３６７７号公報

【文献】特開平８－２９５９１０号公報

【文献】特公昭６３－２５０４３号公報

【文献】特許第５４２７０８４号公報

【非特許文献】

【0006】

【文献】Ｋｏｕｊｉ Ｔａｋａｔａｎｉ，Ｔａｋａｎｏｂｕ Ｉｎａｄａ，Ｙｕｔａｋａ Ｕｊｉｓａｗａ，「Ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ ｆｏｒ Ｂｌａｓｔ Ｆｕｒｎａｃｅ」、ＩＳＩＪ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、一般社団法人日本鉄鋼協会、１９９９年、Ｖｏｌ．３９、Ｎｏ．１、ｐ１５－２２

【文献】原行明、土屋勝、近藤真一、「酸化鉄ペレットの還元時における粒子内温度」、鉄と鋼、Ｖｏｌ．６０（１９７４）、Ｎｏ．９、ｐｐ．１２６１－１２７０

【文献】原行明、坂輪光弘、近藤真一、「鉄鉱石還元用シャフト炉の数学的モデル」、鉄と鋼、Ｖｏｌ．６２（１９７６）、Ｎｏ．３、ｐｐ．３１５－３２３

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

高炉数学モデルにより炉内状態を解析するには、酸化鉄を鉄に還元するまでの各還元反応の還元速度定数が必要となる。具体的には、Ｆｅ_２Ｏ_３をＦｅ_３Ｏ_４に還元する還元反応の還元速度定数、Ｆｅ_３Ｏ_４をＦｅＯに還元する還元反応の還元速度定数、及び、ＦｅＯをＦｅに還元する還元反応の還元速度定数が必要となる。これらの還元速度定数は、一般的に、ラボで酸化鉄試料の還元試験を行い、各還元段階（Ｆｅ_２Ｏ_３→Ｆｅ_３Ｏ_４，Ｆｅ_３Ｏ_４→ＦｅＯ，ＦｅＯ→Ｆｅ）における、時間に対する還元率の変化から求められる。

【0008】

しかしながら、ラボでの還元試験により得られた各還元速度定数を、そのまま高炉数学モデルで使用した場合、高炉の炉内状態を正しく再現できないことがある。例えば、炉頂におけるＣＯガス利用率（ＣＯ_２ガス濃度を、ＣＯ_２ガス濃度とＣＯガス濃度の総和で除算した値。以下、「η_ＣＯ」と表記する。）に関し、高炉数学モデルの解析結果から求められる値（以下、「計算値」ともいう）は、高炉の炉頂で採取したガスから求められる値（以下、「実測値」ともいう）よりも大きくなることが多い。このため、従来の高炉数学モデルでは、炉頂におけるＣＯガス利用率、すなわち炉頂η_ＣＯの計算値と実測値とが一致するように、酸化鉄の各還元段階の還元速度定数それぞれに０～１の補正係数を乗じて、還元速度定数を補正している。

【0009】

上述したように、酸化鉄の還元反応は、Ｆｅ_２Ｏ_３→Ｆｅ_３Ｏ_４、Ｆｅ_３Ｏ_４→ＦｅＯ、ＦｅＯ→Ｆｅというように、３段階で進行するため、還元速度定数は３つあり、還元速度定数に乗じる補正係数も３つある。これに対して、炉頂η_ＣＯは１つしかない。このため、３つの補正係数を一意的に決めることができなかった。そこで、従来は、炉頂η_ＣＯの計算値と実測値とが一致するように、（１）３つの補正係数を同じ値にして３つの補正係数を同時に調整する方法や、（２）２つの補正係数は固定値（例えば、１．０）としておき、残りの１つの補正係数を調整する方法等が用いられてきた。しかしながら、このような方法で決定した補正係数により還元速度定数を補正しても、高炉数学モデルによる解析精度は十分でないことがあった。特に、シャフト部から還元ガス（例えば、調整ＢＦＧ）を吹き込む高炉を対象に解析を行った場合には、解析結果（炉内状態）が実際の高炉の炉内状態と大きく異なることがあった。

【0010】

ここで、特許文献３には、消耗型垂直ゾンデで計測した計測データ（炉高方向における複数の箇所で計測した、温度、ガス組成、圧力）と、装入物の層頂部に配置される固定ゾンデによって推定される炉内状態の推定結果を比較し、両者が一致しない場合には、炉内状態推定モデル中の熱交換係数や反応速度定数を修正して、消耗型垂直ゾンデの計測結果と一致させることが記載されている。特許文献３では、装入物の荷下がりに伴って繰り出される消耗型垂直ゾンデの繰り出し長さに基づいて、計測データの炉高方向における位置を特定しているが、装入物は炉内を垂直に降下（荷下がり）するものではない。従って、消耗型垂直ゾンデにより取得した計測データの炉高方向における位置は、実際の高炉の炉高方向における位置と一致するとは限らない。このため、消耗型垂直ゾンデの計測結果と炉内状態の推定結果とを一致するように、炉内状態推定モデル中の熱交換係数や反応速度定数を修正したとしても、解析精度を十分に向上できないおそれがある。

【0011】

また、特許文献４では、垂直水平ゾンデにより、高炉内部のＣＯガス濃度やＣＯ_２ガス濃度を測定することが開示されている。しかしながら、垂直水平ゾンデも、特許文献３の消耗型垂直ゾンデと同様に、装入物の荷下がりに伴って降下するゾンデである。このため、垂直水平ゾンデで取得した計測データの炉高方向における位置は、実際の高炉の炉高方向における位置と一致するとは限らない。また、特許文献４では、測定したＣＯガス濃度及びＣＯ_２ガス濃度から、Ｃ＋ＣＯ_２→２ＣＯの反応式で示されるガス化反応速度定数Ｋｓを求めているだけであり、還元速度定数を補正する補正係数を求めることについて一切着目されていない。

【0012】

本発明は、高炉数学モデルの解析精度を向上することができる還元速度定数の補正係数の決定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記課題を解決するために、本発明に係る補正係数の決定方法は、（１）物質収支、運動量収支、及びエネルギー収支を考慮した高炉数学モデルに用いられる還元速度定数を補正する補正係数の決定方法であって、前記還元速度定数は、Ｆｅ_２Ｏ_３をＦｅ_３Ｏ_４に還元する第１還元反応の第１還元速度定数、Ｆｅ_３Ｏ_４をＦｅＯに還元する第２還元反応の第２還元速度定数、及びＦｅＯをＦｅに還元する第３還元反応の第３還元速度定数であり、前記補正係数は、前記第１還元速度定数の基準値に乗じられる第１補正係数、前記第２還元速度定数の基準値に乗じられる第２補正係数、及び前記第３還元速度定数の基準値に乗じられる第３補正係数であり、高炉の炉頂で採取した炉頂ガスから求められるＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値と、前記第１補正係数の候補である第１候補値を前記第１還元速度定数の基準値に乗じた前記第１還元速度定数、前記第２補正係数の候補である第２候補値を前記第２還元速度定数の基準値に乗じた前記第２還元速度定数、及び前記第３補正係数の候補である第３候補値を前記第３還元速度定数の基準値に乗じた前記第３還元速度定数が用いられる前記高炉数学モデルの解析結果から求められる、前記炉頂におけるＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値と、の差である炉頂η_ＣＯ差を求め、前記第２還元反応が進行する前記高炉の第２所定高さに設置される水平ゾンデで採取した炉内ガスから求められるＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値と、前記解析結果から求められる前記第２所定高さにおけるＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値と、の差である第２η_ＣＯ差を求め、前記炉頂η_ＣＯ差が所定範囲αの範囲内になるとともに前記第２η_ＣＯ差が所定範囲γの範囲内になる前記第１候補値、前記第２候補値、及び前記第３候補値を、それぞれ、前記第１補正係数、前記第２補正係数、及び前記第３補正係数として決定する、ことを特徴とする。

【0014】

（２）前記第１還元反応が進行する前記高炉の第１所定高さに設置される水平ゾンデで採取した炉内ガスから求められるＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値と、前記解析結果から求められる前記第１所定高さにおけるＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値と、の差である第１η_ＣＯ差を求めることをさらに含み、前記炉頂η_ＣＯ差が前記所定範囲αの範囲内になり、前記第１η_ＣＯ差が所定範囲βの範囲内になり、前記第２η_ＣＯ差が前記所定範囲γの範囲内になる前記第１候補値、前記第２候補値、及び前記第３候補値を、それぞれ、前記第１補正係数、前記第２補正係数、及び前記第３補正係数として決定することを特徴とする（１）に記載の補正係数の決定方法。

【0015】

（３）前記第３還元反応が進行する前記高炉の第３所定高さに設置される水平ゾンデで採取した炉内ガスから求められるＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値と、前記解析結果から求められる前記第３所定高さにおけるＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値と、の差である第３η_ＣＯ差を求めることをさらに含み、前記炉頂η_ＣＯ差が前記所定範囲αの範囲内になり、前記第２η_ＣＯ差が前記所定範囲γの範囲内になり、前記第３η_ＣＯ差が所定範囲δの範囲内になる前記第１候補値、前記第２候補値、及び前記第３候補値を、それぞれ、前記第１補正係数、前記第２補正係数、及び前記第３補正係数として決定することを特徴とする（１）に記載の補正係数の決定方法。

【0016】

（４）前記第１還元反応が進行する前記高炉の第１所定高さに設置される水平ゾンデで採取した炉内ガスから求められるＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値と、前記解析結果から求められる前記第１所定高さにおけるＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値と、の差である第１η_ＣＯ差を求め、前記第３還元反応が進行する前記高炉の第３所定高さに設置される水平ゾンデで採取した炉内ガスから求められるＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値と、前記解析結果から求められる前記第３所定高さにおけるＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値と、の差である第３η_ＣＯ差を求めること、をさらに含み、前記炉頂η_ＣＯ差が前記所定範囲αの範囲内になり、前記第１η_ＣＯ差が所定範囲βの範囲内になり、前記第２η_ＣＯ差が前記所定範囲γの範囲内になり、前記第３η_ＣＯ差が所定範囲δの範囲内になる前記第１候補値、前記第２候補値、及び前記第３候補値を、それぞれ、前記第１補正係数、前記第２補正係数、及び前記第３補正係数として決定することを特徴とする（１）に記載の補正係数の決定方法。

【0017】

（５）前記炉頂η_ＣＯ差が前記所定範囲αの範囲外となる場合、前記第１～第３候補値を変更し、前記第１η_ＣＯ差が前記所定範囲βの範囲外となる場合、前記第１候補値を変更し、前記第２η_ＣＯ差が前記所定範囲γの範囲外となる場合、前記第２候補値を変更し、前記第３η_ＣＯ差が前記所定範囲δの範囲外となる場合、前記第３候補値を変更する、ことをさらに含むことを特徴とする（４）に記載の補正係数の決定方法。

【0018】

（６）物質収支、運動量収支、及びエネルギー収支を考慮した高炉数学モデルに用いられる還元速度定数を補正する補正係数の決定方法であって、前記還元速度定数は、Ｆｅ_２Ｏ_３をＦｅ_３Ｏ_４に還元する第１還元反応の第１還元速度定数、Ｆｅ_３Ｏ_４をＦｅＯに還元する第２還元反応の第２還元速度定数、及びＦｅＯをＦｅに還元する第３還元反応の第３還元速度定数であり、前記補正係数は、前記第１還元速度定数の基準値に乗じられる第１補正係数、前記第２還元速度定数の基準値に乗じられる第２補正係数、及び前記第３還元速度定数の基準値に乗じられる第３補正係数であり、高炉の炉頂で採取した炉頂ガスから求められるＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値と、前記第１補正係数の候補である第１候補値を前記第１還元速度定数の基準値に乗じた前記第１還元速度定数、前記第２補正係数の候補である第２候補値を前記第２還元速度定数の基準値に乗じた前記第２還元速度定数、及び前記第３補正係数の候補である第３候補値を前記第３還元速度定数の基準値に乗じた前記第３還元速度定数が用いられる前記高炉数学モデルの解析結果から求められる、前記炉頂におけるＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値と、の差である炉頂η_ＣＯ差を求め、前記第３還元反応が進行する前記高炉の第３所定高さに設置される水平ゾンデで採取した炉内ガスから求められるＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値と、前記解析結果から求められる前記第３所定高さにおけるＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値と、の差である第３η_ＣＯ差を求め、前記炉頂η_ＣＯ差が所定範囲αの範囲内になるとともに前記第３η_ＣＯ差が所定範囲δの範囲内になる前記第１候補値、前記第２候補値、及び前記第３候補値を、それぞれ、前記第１補正係数、前記第２補正係数、及び前記第３補正係数として決定する、ことを特徴とする補正係数の決定方法。

【0019】

（７）前記第１還元反応が進行する前記高炉の第１所定高さに設置される水平ゾンデで採取した炉内ガスから求められるＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値と、前記解析結果から求められる前記第１所定高さにおけるＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値と、の差である第１η_ＣＯ差を求めることをさらに含み、前記炉頂η_ＣＯ差が前記所定範囲αの範囲内になり、前記第１η_ＣＯ差が所定範囲βの範囲内になり、前記第３η_ＣＯ差が前記所定範囲δの範囲内になる前記第１候補値、前記第２候補値、及び前記第３候補値を、それぞれ、前記第１補正係数、前記第２補正係数、及び前記第３補正係数として決定することを特徴とする（６）に記載の補正係数の決定方法。

【0020】

（８）前記第１所定高さに設置される水平ゾンデで炉半径方向における異なる複数の位置で前記炉内ガスを採取して、当該複数の位置での前記ＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値をそれぞれ求め、前記高炉数学モデルにおいて前記第１所定高さの炉半径方向に並ぶ複数の計算格子を設定して、当該複数の計算格子での前記ＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値をそれぞれ求め、前記第１η_ＣＯ差を規定する前記実測値として、前記第１所定高さにおける前記複数のＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値のうちの最大値と最小値を加算した加算値を用いるとともに、前記第１η_ＣＯ差を規定する前記計算値として、前記第１所定高さにおける前記複数のＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値のうちの最大値と最小値を加算した加算値を用いることを特徴とする（２），（４），（５），（７）の何れか一項に記載の補正係数の決定方法。

【0021】

（９）前記第２所定高さに設置される水平ゾンデで炉半径方向における異なる複数の位置で前記炉内ガスを採取して、当該複数の位置での前記ＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値をそれぞれ求め、前記高炉数学モデルにおいて前記第２所定高さの炉半径方向に並ぶ複数の計算格子を設定して、当該複数の計算格子での前記ＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値をそれぞれ求め、前記第２η_ＣＯ差を規定する前記実測値として、前記第２所定高さにおける前記複数のＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値のうちの最大値と最小値を加算した加算値を用いるとともに、前記第２η_ＣＯ差を規定する前記計算値として、前記第２所定高さにおける前記複数のＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値のうちの最大値と最小値を加算した加算値を用いることを特徴とする（１）～（５）の何れか一項に記載の補正係数の決定方法。

【0022】

（１０）前記第３所定高さに設置される水平ゾンデで炉半径方向における異なる複数の位置で前記炉内ガスを採取して、当該複数の位置での前記ＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値をそれぞれ求め、前記高炉数学モデルにおいて前記第３所定高さの炉半径方向に並ぶ複数の計算格子を設定して、当該複数の計算格子での前記ＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値をそれぞれ求め、前記第３η_ＣＯ差を規定する前記実測値として、前記第３所定高さにおける前記複数のＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値のうちの最大値と最小値を加算した加算値を用いるとともに、前記第３η_ＣＯ差を規定する前記計算値として、前記第３所定高さにおける前記複数のＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値のうちの最大値と最小値を加算した加算値を用いることを特徴とする（３）～（７）の何れか一項に記載の補正係数の決定方法。

【0023】

（１１）物質収支、運動量収支、及びエネルギー収支を考慮した高炉数学モデルに用いられる還元速度定数を補正する補正係数の決定方法であって、前記還元速度定数は、Ｆｅ_２Ｏ_３をＦｅＯに還元する第１－２還元反応の第１－２還元速度定数、及びＦｅＯをＦｅに還元する第３還元反応の第３還元速度定数であり、前記補正係数は、前記第１－２還元速度定数の基準値に乗じられる第１－２補正係数、及び前記第３還元速度定数の基準値に乗じられる第３補正係数であり、高炉の炉頂で採取した炉頂ガスから求められるＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値と、前記第１－２補正係数の候補である第１－２候補値を前記第１－２還元速度定数の基準値に乗じた前記第１－２還元速度定数、及び前記第３補正係数の候補である第３候補値を前記第３還元速度定数の基準値に乗じた前記第３還元速度定数が用いられる前記高炉数学モデルの解析結果から求められる、前記炉頂におけるＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値と、の差である炉頂η_ＣＯ差を求め、前記第１－２還元反応が進行する前記高炉の第１－２所定高さに設置される水平ゾンデで採取した炉内ガスから求められるＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値と、前記解析結果から求められる前記第１－２所定高さにおけるＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値と、の差である第１－２η_ＣＯ差を求め、前記炉頂η_ＣＯ差が所定範囲αの範囲内になるとともに前記第１－２η_ＣＯ差が所定範囲βまたは所定範囲γの範囲内になる前記第１－２候補値及び前記第３候補値を、それぞれ、前記第１－２補正係数及び前記第３補正係数として決定する、ことを特徴とする補正係数の決定方法。

【0024】

（１２）物質収支、運動量収支、及びエネルギー収支を考慮した高炉数学モデルに用いられる還元速度定数を補正する補正係数の決定方法であって、前記還元速度定数は、Ｆｅ_２Ｏ_３をＦｅＯに還元する第１－２還元反応の第１－２還元速度定数、及びＦｅＯをＦｅに還元する第３還元反応の第３還元速度定数であり、前記補正係数は、前記第１－２還元速度定数の基準値に乗じられる第１－２補正係数、及び前記第３還元速度定数の基準値に乗じられる第３補正係数であり、高炉の炉頂で採取した炉頂ガスから求められるＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値と、前記第１－２補正係数の候補である第１－２候補値を前記第１－２還元速度定数の基準値に乗じた前記第１－２還元速度定数、及び前記第３補正係数の候補である第３候補値を前記第３還元速度定数の基準値に乗じた前記第３還元速度定数が用いられる前記高炉数学モデルの解析結果から求められる、前記炉頂におけるＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値と、の差である炉頂η_ＣＯ差を求め、前記第３還元反応が進行する前記高炉の第３所定高さに設置される水平ゾンデで採取した炉内ガスから求められるＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値と、前記解析結果から求められる前記第３所定高さにおけるＣＯガス利用率η_ＣＯの計算値と、の差である第３η_ＣＯ差を求め、前記炉頂η_ＣＯ差が所定範囲αの範囲内になるとともに前記第３η_ＣＯ差が所定範囲δの範囲内になる前記第１－２候補値及び前記第３候補値を、それぞれ、前記第１－２補正係数及び前記第３補正係数として決定する、ことを特徴とする補正係数の決定方法。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、高炉数学モデルの解析精度を向上することができる還元速度定数の補正係数の決定方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】補正係数を決定する手順を示すフローチャートである（第１実施形態）。

【図2】補正係数を決定する手順の一部を示すフローチャートである。

【図3】補正係数を決定する手順の一部を示すフローチャートである。

【図4】補正係数を決定する手順を示すフローチャートである（第２実施形態）。

【図5】補正係数を決定する手順を示すフローチャートである（第３実施形態）。

【図6】ＣＯガス利用率の分布を示す図である。

【図7】ＣＯガス利用率の分布を示す図である（調整ＢＦＧ吹込み操業）。

【発明を実施するための形態】

【0027】

本発明の一実施形態について説明する。

【0028】

（第１実施形態）
本実施形態は、酸化鉄の還元反応における還元速度定数の補正係数を決定する方法である。本実施形態で決定する補正係数は、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）を鉄（Ｆｅ）に還元するまでの各還元反応の還元速度定数を補正する係数である。補正係数により補正される還元速度定数は、高炉数学モデルに用いられる定数であり、Ｆｅ_２Ｏ_３をＦｅ_３Ｏ_４に還元する第１還元反応の第１還元速度定数と、Ｆｅ_３Ｏ_４をＦｅＯに還元する第２還元反応の第２還元速度定数と、ＦｅＯをＦｅに還元する第３還元反応の第３還元速度定数である。つまり、本実施形態では、第１還元速度定数に乗じる第１補正係数と、第２還元速度定数に乗じる第２補正係数と、第３還元速度定数に乗じる第３補正係数を決定する。

【0029】

第１～第３還元速度定数が用いられる高炉数学モデルは、物質収支、運動量収支及びエネルギー収支を考慮した高炉数学モデルである。物質収支、運動量収支及びエネルギー収支を考慮した高炉数学モデルは、高炉の内部領域を分割して複数の小領域（計算格子）に区画し、各計算格子において、物質収支、運動量収支及びエネルギー収支の数式を解く数学モデル（以下、単に「高炉数学モデル」ともいう）である。高炉数学モデルにおいて、高炉の内部領域は、２次元方向（炉半径方向及び炉高方向）に分割されて小領域を形成してもよく、３次元方向（炉半径方向、炉高方向及び炉周方向）に分割されて小領域を形成していてもよい。具体的な高炉数学モデルは、例えば、非特許文献１に記載されているため詳細な説明は省略する。

【0030】

高炉数学モデルにおいて、第１～第３還元速度定数は、各還元速度定数に対応する還元反応の反応速度を求めるために用いられる。反応速度は、物質収支、運動量収支及びエネルギー収支の数式で用いられる。第１～第３還元速度定数を用いて各還元反応の反応速度を求めるには、例えば、非特許文献２や非特許文献３に記載される未反応核３界面モデルが用いられる。未反応核３界面モデルは、原料である鉄鉱石が還元される際に、未反応核であるＦｅ_２Ｏ_３層と、Ｆｅ_２Ｏ_３層の周囲に存在するＦｅ_３Ｏ_４層と、Ｆｅ_３Ｏ_４層の周囲に存在するＦｅＯ層と、ＦｅＯ層の周囲に存在するＦｅ層と、Ｆｅ層の周囲に存在するガス境膜が形成されると仮定した上で、第１～第３還元反応の各反応速度を算出するモデルである。なお、未反応核３界面モデルを利用して各反応速度を求める方法は、非特許文献２や非特許文献３に記載されているため、詳細な説明は省略する。未反応核３界面モデルで求められた反応速度は、物質収支、運動量収支及びエネルギー収支の数式に用いられる。

【0031】

未反応核３界面モデルにおいて、第１還元速度定数には、Ｈ_２による第１還元反応の還元速度定数と、ＣＯによる第１還元反応の還元速度定数とが含まれるが、これらの還元速度定数の第１補正係数としては、同じ値を用いることができる。また、第２還元速度定数には、Ｈ_２による第２還元反応の還元速度定数と、ＣＯによる第２還元反応の還元速度定数とが含まれるが、これらの還元速度定数の第２補正係数としては、同じ値を用いることができる。また、第３還元速度定数には、Ｈ_２による第３還元反応の還元速度定数と、ＣＯによる第３還元反応の還元速度定数とが含まれるが、これらの還元速度定数の第３補正係数としては、同じ値を用いることができる。

【0032】

図１を用いて、本実施形態の補正係数の決定方法について具体的に説明する。図１は、補正係数を決定する手順を示すフローチャートである。図１に示すように、本実施形態の補正係数の決定方法は、ステップブロックＡ～Ｇを含む。

【0033】

まず、ステップブロックＡの処理について説明する。ステップブロックＡでは、ステップＳ１０１～ステップＳ１０３の処理を行う。

【0034】

ステップＳ１０１の処理では、高炉で採取したガスを用いて、炉頂部におけるＣＯガス利用率（以下、「炉頂η_ＣＯ」ともいう）の実測値と、第１還元反応が進行する高炉の第１所定高さにおけるＣＯガス利用率（以下、「第１η_ＣＯ」ともいう）の実測値と、第２還元反応が進行する高炉の第２所定高さにおけるＣＯガス利用率（以下、「第２η_ＣＯ」ともいう）の実測値と、第３還元反応が進行する高炉の第３所定高さにおけるＣＯガス利用率（以下、「第３η_ＣＯ」ともいう）の実測値を求める。

【0035】

ＣＯガス利用率η_ＣＯは、下記式（１）で表される高炉内の還元状況を示す指標である。ここで、ＣＯガス利用率η_ＣＯの実測値とは、下記式（１）中のＣＯ_２ガス濃度Ｃ_ＣＯ２及びＣＯガス濃度Ｃ_ＣＯとして、実測した数値を用いたＣＯガス利用率を指す。

【0036】

【0037】

上記式（１）中、η_ＣＯはＣＯガス利用率［％］を示し、Ｃ_ＣＯ２はＣＯ_２ガス濃度［％］を指し、Ｃ_ＣＯはＣＯガス濃度［％］を指す。

【0038】

炉頂η_ＣＯの実測値は、高炉の炉頂で採取した炉頂ガス中のＣＯ_２ガス濃度とＣＯガス濃度を、上記式（１）に代入することにより求めることができる。ここで、高炉の炉頂とは、上昇管、下降管及び除塵機を含む排ガス回収設備が存在する領域を指し、炉頂ガスは、例えば除塵機出口において採取される。

【0039】

炉頂ガスの採取方法やガス濃度（ＣＯ_２ガス濃度とＣＯガス濃度）の測定方法は、任意であり、公知の方法を用いることができる。例えば、炉頂ガス中のガス濃度は、ガスクロマトグラフィーなどのガス分析計により測定することができる。

【0040】

第１η_ＣＯの実測値は、第１還元反応が進行する第１所定高さに設置される水平ゾンデで炉内ガスを採取し、採取した炉内ガス中のＣＯ_２ガス濃度及びＣＯガス濃度を、上記式（１）に代入することで求めることができる。ここで、第１還元反応が進行する第１所定高さとは、炉内温度が約５００℃～７００℃となる高さを指す。例えば、シャフト部の上部に水平ゾンデを設置すれば、水平ゾンデを炉内温度が５００℃～７００℃となる高さに設置することができる。なお、シャフト部とは、炉下部に向かって炉周が大きくなる部位を指し、シャフト部の上部とは、シャフト部を炉高方向に等間隔に３分割したときに最も上方に位置する部位を指す。通常羽口からストックラインまでの距離を高炉全体の高さＨ［ｍ］とし、通常羽口から水平ゾンデまでの距離を第１所定高さ位置ｈ［ｍ］とするとき、第１所定高さは無次元表記ｈ／Ｈ［－］で例えば０．７～０．９である。

【0041】

炉内ガスの採取に用いられる水平ゾンデは、炉壁から炉中心に向けて水平に設置されるゾンデである。本実施形態で用いる水平ゾンデには、炉内ガスを採取するサンプリング孔が形成されており、水平ゾンデが設置される高さに位置する炉内ガスを採取することができる。なお、水平ゾンデには、サンプリング孔の他にも、炉内温度測定するセンサーが設けられていてもよい。

【0042】

水平ゾンデには、先端にサンプリング孔があり、通常、径方向にスライドさせることにより、炉半径方向における異なる複数の位置で炉内ガスを採取する。これにより、採取した位置毎に第１η_ＣＯの実測値を求めてもよい。すなわち、炉半径方向における第１η_ＣＯの分布が得られ、当該分布から、第１η_ＣＯの平均値、最大値及び最小値、最大値と最小値との差（減算値）、並びに、最大値と最小値との合計（加算値）などを求めることができる。なお、採取した炉内ガス中のガス濃度の測定方法は、任意であり、公知の方法を用いることができる。

【0043】

第２η_ＣＯの実測値は、第２還元反応が進行する第２所定高さに設置される水平ゾンデにより炉内ガスを採取し、採取した炉内ガス中のＣＯ_２ガス濃度及びＣＯガス濃度を上記式（１）に代入することで得ることができる。

【0044】

第２η_ＣＯの実測値を求める方法は、水平ゾンデを設置する高さを除き、第１η_ＣＯの実測値を求める方法と同じである。水平ゾンデを設置する高さは、第２還元反応が進行する第２所定高さである。第２還元反応が進行する第２所定高さとは、炉内温度が約７００℃～１０００℃となる高さを指す。例えば、シャフト部の中部に水平ゾンデを設置すれば、水平ゾンデを炉内温度が７００℃～１０００℃となる高さに設置することができる。なお、シャフト部の中部とは、シャフト部を炉高方向に等間隔に３分割したときに中間に位置する部位を指す。通常羽口からストックラインまでの距離を高炉全体の高さＨ［ｍ］とし、通常羽口から水平ゾンデまでの距離を第２所定高さ位置ｈ［ｍ］とするとき、第２所定高さは無次元表記ｈ／Ｈ［－］で例えば０．４～０．７である。

【0045】

第３η_ＣＯの実測値は、第３還元反応が進行する第３所定高さに設置される水平ゾンデにより炉内ガスを採取し、採取した炉内ガス中のＣＯ_２ガス濃度及びＣＯガス濃度を上記式（１）に代入することで得ることができる。

【0046】

第３η_ＣＯの実測値を求める方法は、水平ゾンデを設置する高さを除き、第１η_ＣＯの実測値を求める方法と同じである。水平ゾンデを設置する高さは、第３還元反応が進行する所定高さである。第３還元反応が進行する第３所定高さとは、炉内温度が９００℃～１２００℃となる高さを指す。例えば、シャフト部の下部に水平ゾンデを設置すれば、水平ゾンデを炉内温度が９００℃～１２００℃となる高さに設置することができる。なお、シャフト部の下部とは、シャフト部を炉高方向に等間隔に３分割したときに最も下方に位置する部位を指す。通常羽口からストックラインまでの距離を高炉全体の高さＨ［ｍ］とし、通常羽口から水平ゾンデまでの距離を第３所定高さ位置ｈ［ｍ］とするとき、第３所定高さは無次元表記ｈ／Ｈ［－］で例えば０．２～０．４である。

【0047】

なお、ステップＳ１０１の処理において、炉頂η_ＣＯ及び第１～第３η_ＣＯの実測値は、同じ高炉で採取されたガスを用いて求められる。

【0048】

以上説明したステップＳ１０１の処理を終了すると、ステップＳ１０２の処理に進む。

【0049】

ステップＳ１０２の処理では、高炉数学モデルの解析結果から炉頂η_ＣＯ及び第１～第３η_ＣＯの計算値を求める。ここで、計算値とは、上記式（１）中のＣＯ_２ガス濃度Ｃ_ＣＯ２及びＣＯガス濃度Ｃ_ＣＯとして、高炉数学モデルの解析結果（ＣＯ_２ガス濃度及びＣＯ_２ガス濃度）を用いたＣＯガス利用率である。

【0050】

ステップＳ１０２の処理において、高炉数学モデルによる解析では、第１～第３補正係数の候補として任意の値（以下、「候補値」ともいう）が設定され、この候補値により第１～第３還元速度定数（基準値）を補正した上で行われる。なお、以下の説明では、第１補正係数として設定した候補値を第１候補値と呼び、第２補正係数として設定した候補値を第２候補値と呼び、第３補正係数として設定した候補値を第３候補値と呼ぶ。第１～第３候補値には、例えば０よりも大きく１以下の値が用いられる。第１～第３候補値は、互いに異なる値であってもよく、互いに同じ値であってもよい。

【0051】

高炉数学モデルによる解析は、ステップＳ１０１の処理でガス濃度を測定した高炉を解析対象として行われる。ガス濃度を測定した高炉を解析対象とするには、高炉数学モデルに当該高炉の操業諸元を入力条件として設定する必要がある。これらの入力条件を用いて、物質収支、運動量収支及びエネルギー収支の数式を解くことで、各計算格子におけるＣＯ_２ガス濃度及びＣＯガス濃度が求められる。なお、高炉数学モデルによる解析では、ＣＯ_２ガス濃度及びＣＯガス濃度の他にも、温度、鉄鉱石の還元率等が求められてもよい。また、物質収支、運動量収支及びエネルギー収支の数式を解く方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法（例えば、特開２０１２－１７２２２２号公報に記載の方法）を用いることができる。

【0052】

炉頂η_ＣＯの計算値は、炉頂に位置する計算格子のＣＯ_２ガス濃度とＣＯガス濃度を上記式（１）に代入することで求めることができる。また、第１～第３η_ＣＯの計算値は、第１～第３所定高さに位置する計算格子のＣＯ_２ガス濃度とＣＯガス濃度をそれぞれ上記式（１）に代入することで求めることができる。

【0053】

以上説明したステップＳ１０２の処理を終了すると、ステップＳ１０３の処理に進む。

【0054】

ステップＳ１０３の処理では、炉頂η_ＣＯの実測値と計算値との差である炉頂η_ＣＯ差、第１η_ＣＯの実測値と計算値との差である第１η_ＣＯ差、第２η_ＣＯの実測値と計算値との差である第２η_ＣＯ差、及び、第３η_ＣＯの実測値と計算値との差である第３η_ＣＯ差を求める。

【0055】

第１～第３η_ＣＯ差は、１つの実測値と１つの計算値の差であってもよいが、炉半径方向のサンプリング位置毎に求めた複数の実測値のうちの２つ以上の実測値の合計値と、炉半径方向の計算格子毎に求めた複数の計算値のうちの２つ以上の計算値の合計値の差を用いてもよい。また、第１～第３η_ＣＯ差は、それぞれ、炉半径方向のサンプリング位置毎に求めた複数の実測値の平均値と、炉半径方向の計算格子毎に求めた複数の計算値の平均値との差であってもよい。第１～第３η_ＣＯ差は、それぞれ、炉半径方向のサンプリング位置毎に求めた複数の実測値のうちの最大値から最小値を減算した減算値と、炉半径方向の計算格子毎に求めた複数の計算値のうちの最大値から最小値を減算した減算値との差であってもよい。高炉の状況を正確に反映させる観点からは、第１～第３η_ＣＯ差は、それぞれ、炉半径方向のサンプリング位置毎に求めた複数の実測値のうちの最大値と最小値を加算した加算値と、炉半径方向の計算格子毎に求めた複数の計算値のうちの最大値と最小値を加算した加算値との差であることが好ましい。

【0056】

炉頂η_ＣＯ差及び第１～第３η_ＣＯ差は、実測値から計算値を減じた値でもよく、計算値から実測値を減じた値でもよい。本実施形態では、実測値から計算値を減じた値を用いた形態について説明する。

【0057】

以上説明した、ステップＳ１０１～ステップＳ１０３の処理により、ステップブロックＡの処理は終了する。なお、ステップブロックＡの処理において、ステップＳ１０１の処理とステップＳ１０２の処理の順序は限定されない。例えば、ステップＳ１０２の処理の後に、ステップＳ１０１の処理を行ってもよい。ステップブロックＡの処理を終了すると、ステップブロックＢの処理に進む。

【0058】

ステップブロックＢでは、炉頂η_ＣＯ差が、所定範囲α内にあるか否かを判断し、その判断結果に応じた処理を行う。ステップブロックＢは、ステップＳ１０４～ステップＳ１０７の処理を含む。

【0059】

ステップＳ１０４の処理では、炉頂η_ＣＯ差が、炉頂η_ＣＯ差に関する所定範囲αの上限値よりも大きいか否かを判断する。所定範囲αの上限値は、例えば、０．１％以上１％以下の範囲内で設定できる。ステップＳ１０４の処理において、炉頂η_ＣＯ差が、所定範囲αの上限値よりも大きいと判断された場合（ステップＳ１０４のＹＥＳ）には、ステップＳ１０５の処理に進む。

【0060】

ステップＳ１０５の処理では、ステップＳ１０２の処理において（高炉数学モデルでの計算において）第１～第３還元速度定数に乗じた第１～第３候補値を所定量増加する。ここで、本実施形態では、炉頂η_ＣＯ差は、炉頂η_ＣＯの実測値から計算値を減じることで求めている。このため、炉頂η_ＣＯ差が所定範囲αの上限値よりも大きいということは、実測値を求めた高炉（つまり、実際に稼働している高炉（以下、「実炉」ともいう））での還元反応が、計算値を求めた高炉（つまり、高炉数学モデルで解析した高炉）での還元反応よりも進んでいることを意味する。このため、ステップＳ１０５の処理では、第１～第３候補値を所定量増加する。

【0061】

第１～第３候補値を増加する所定量は、任意の量を設定できる。例えば、所定量は、０．０１以上０．１以下の範囲内で設定できる。ステップＳ１０５の処理を終了すると、ステップブロックＣの処理に進む。

【0062】

一方、ステップＳ１０４の処理において、炉頂η_ＣＯ差が、所定範囲αの上限値よりも大きくないと判断された場合（ステップＳ１０４のＮＯ）には、ステップＳ１０６の処理を行う。ステップＳ１０６の処理では、炉頂η_ＣＯ差が、所定範囲αの下限値よりも小さいか否かを判断する。所定範囲αの下限値は、例えば、－１％以上－０．１％以下の範囲内で設定できる。ステップＳ１０６の処理において、炉頂η_ＣＯ差が、所定範囲αの下限値よりも小さいと判断された場合（ステップＳ１０６のＹＥＳ）には、ステップＳ１０７の処理を行う。

【0063】

ステップＳ１０７の処理では、ステップＳ１０２の処理において（高炉数学モデルでの計算において）第１～第３還元速度定数に乗じた第１～第３候補値を所定量減少する。本実施形態では、炉頂η_ＣＯ差は、炉頂η_ＣＯの実測値から計算値を減じることで求めているため、炉頂η_ＣＯ差が所定範囲αの下限値よりも小さいということは、実炉での還元反応が、高炉数学モデルで解析した高炉の還元反応よりも遅れていることを意味する。このため、ステップＳ１０７の処理では、第１～第３候補値を所定量減少する。

【0064】

第１～第３候補値を減少する所定量は、所定量減少させた第１～第３候補値が０以下にならない範囲内において、任意の量を設定できる。例えば、所定量は、０．０１以上０．１以下の範囲内で設定できる。ステップＳ１０７の処理で減少する所定量は、ステップＳ１０５の処理で増加する所定量と同一であってもよく、異なっていてもよい。ステップＳ１０７の処理を終了すると、ステップブロックＣの処理に進む。

【0065】

一方、ステップＳ１０６の処理において、炉頂η_ＣＯ差が、所定範囲αの下限値よりも小さくないと判断された場合（ステップＳ１０６のＮＯ）には、ステップブロックＣの処理に進む。

【0066】

ここで、ステップブロックＢにおいて、ステップＳ１０４とステップＳ１０６の処理の順序は限定されるものではなく、ステップＳ１０６の処理を行った後、ステップＳ１０４の処理を行ってもよい。

【0067】

ステップブロックＣでは、第１η_ＣＯ差が、第１η_ＣＯ差に関する所定範囲βの範囲内にあるか否かを判断し、その判断結果に応じた処理を行う。ステップブロックＣは、ステップＳ１０８～ステップＳ１１１の処理を含む。

【0068】

ステップＳ１０８の処理では、第１η_ＣＯ差が、所定範囲βの上限値よりも大きいか否かを判断する。所定範囲βの上限値は、例えば、０．１％以上１％以下の範囲内で設定できる。ステップＳ１０８の処理において、第１η_ＣＯ差が、所定範囲βの上限値よりも大きいと判断された場合（ステップＳ１０８のＹＥＳ）には、ステップＳ１０９の処理を行う。

【0069】

ステップＳ１０９の処理では、第１候補値を所定量増加する。ステップＳ１０９の処理において、所定量増加する第１候補値は、ステップブロックＢの処理が行われた第１候補値を指す。つまり、ステップＳ１０５やステップＳ１０７の処理において、第１候補値を所定量増減している場合には、所定量増減された第１候補値を所定量増加する。第１候補値を増加する所定量は、任意の量を設定できる。例えば、所定量は、０．０１以上０．１以下の範囲内で設定できる。ステップＳ１０９の処理を終了すると、ステップブロックＤの処理に進む。

【0070】

ここで、第１η_ＣＯは、第１還元反応（Ｆｅ_２Ｏ_３→Ｆｅ_３Ｏ_４）が進行している高さにおけるＣＯガス利用率であるため、第１η_ＣＯの実測値と計算値との差である第１η_ＣＯ差は、第１還元反応の進行状況の差を示す指標となる。また、本実施形態において、第１η_ＣＯ差は、第１η_ＣＯの実測値から計算値を減じることで求めているため、第１η_ＣＯ差が所定範囲βの上限値よりも大きいということは、実炉での第１還元反応が、高炉数学モデルで解析した高炉での第１還元反応よりも進んでいることを意味する。このため、ステップＳ１０９の処理では、第１候補値を所定量増加する。

【0071】

一方、ステップＳ１０８の処理において、第１η_ＣＯ差が、所定範囲βの上限値よりも大きくないと判断された場合（ステップＳ１０８のＮＯ）には、ステップＳ１１０の処理を行う。ステップＳ１１０の処理では、第１η_ＣＯ差が、所定範囲βの下限値よりも小さいか否かを判断する。所定範囲βの下限値は、例えば、－０．１％以上－０．０１％以下の範囲内で設定できる。ステップＳ１１０の処理において、第１η_ＣＯ差が、所定範囲βの下限値よりも小さいと判断された場合（ステップＳ１１０のＹＥＳ）には、ステップＳ１１１の処理を行う。

【0072】

ステップＳ１１１の処理では、第１候補値を所定量減少する。上述した通り、第１η_ＣＯ差は、第１還元反応の進行状況の差を示す指標となり、第１η_ＣＯの実測値から計算値を減じることで求めている。このため、第１η_ＣＯ差が所定範囲βの下限値よりも小さいということは、実炉での第１還元反応が、高炉数学モデルで解析した高炉での第１還元反応よりも遅れていることを意味する。このため、ステップＳ１１１の処理では、第１還元反応に対応する第１候補値を所定量減少する。

【0073】

ステップＳ１１１の処理において、所定量を減少する第１候補値は、ステップブロックＢの処理が行われた第１候補値を指す。第１候補値を減少する所定量は、所定量減少させた第１候補値が０以下にならない範囲内において、任意の量を設定できる。例えば、所定量は、０．０１以上０．１以下の範囲内の量を設定できる。ステップＳ１１１の処理で減少する所定量は、ステップＳ１０９の処理で増加する所定量と同一であってもよく、異なっていてもよい。ステップＳ１１１の処理を終了すると、ステップブロックＤの処理に進む。

【0074】

一方、ステップＳ１１０の処理において、第１η_ＣＯ差が、所定範囲βの下限値よりも小さくないと判断された場合（ステップＳ１１０のＮＯ）には、ステップブロックＤの処理に進む。

【0075】

なお、ステップブロックＣにおいて、ステップＳ１０８とステップＳ１１０の処理の順序は限定されるものではなく、ステップＳ１１０の処理を行った後、ステップＳ１０８の処理を行ってもよい。

【0076】

ステップブロックＤでは、第２η_ＣＯ差が、第２η_ＣＯ差に関する所定範囲γの範囲内にあるか否かを判断し、その判断結果に応じた処理を行う。ステップブロックＤは、ステップＳ１１２～ステップＳ１１５の処理を含む。

【0077】

ステップＳ１１２の処理では、第２η_ＣＯ差が、所定範囲γの上限値よりも大きいか否かを判断する。ここで、所定範囲γの上限値は、例えば、０．１％以上１％以下の範囲内で設定できる。ステップＳ１１２の処理において、第２η_ＣＯ差が、所定範囲γの上限値よりも大きいと判断された場合（ステップＳ１１２のＹＥＳ）には、ステップＳ１１３の処理を行う。

【0078】

ステップＳ１１３の処理では、第２候補値を所定量増加する。ステップＳ１１３の処理において、所定量を増加する第２候補値は、ステップブロックＢの処理が行われた第２候補値を指す。第２候補値を増加する所定量は、任意の量を設定できる。例えば、所定量は、０．０１以上０．１以下の範囲内で設定できる。ステップＳ１１３の処理を終了すると、ステップブロックＥの処理に進む。

【0079】

ここで、第２η_ＣＯは、第２還元反応（Ｆｅ_３Ｏ_４→ＦｅＯ）が進行している高さにおけるＣＯガス利用率であり、第２η_ＣＯ差は、第２還元反応の進行状況の差を示す指標となる。また、本実施形態では、第２η_ＣＯ差は、第２η_ＣＯの実測値から計算値を減じることで求めているため、第２η_ＣＯ差が所定範囲γの上限値よりも大きいということは、実炉での第２還元反応が、高炉数学モデルで解析した高炉での第２還元反応よりも進んでいることを意味する。このため、ステップＳ１１３の処理では、第２候補値を所定量増加する。

【0080】

一方、ステップＳ１１２の処理において、第２η_ＣＯ差が、所定範囲γの上限値よりも大きくないと判断された場合（ステップＳ１１２のＮＯ）には、ステップＳ１１４の処理を行う。ステップＳ１１４の処理では、第２η_ＣＯ差が、所定範囲γの下限値よりも小さいか否かを判断する。所定範囲γの下限値は、例えば、－１％以上－０．１％以下の範囲内で設定できる。ステップＳ１１４の処理において、第２η_ＣＯ差が、所定範囲γの下限値よりも小さいと判断された場合（ステップＳ１１４のＹＥＳ）には、ステップＳ１１５の処理を行う。

【0081】

ステップＳ１１５の処理では、第２候補値を所定量減少する。上述したとおり、第２η_ＣＯ差は、第２還元反応の進行状況の差を示す指標となり、第２η_ＣＯの実測値から計算値を減じることで求めている。このため、第２η_ＣＯ差が所定範囲γの下限値よりも小さいということは、実炉での第２還元反応が、高炉数学モデルで解析した高炉での第２還元反応よりも遅れていることを意味する。このため、ステップＳ１１５の処理では、第２候補値を所定量減少する。

【0082】

ステップＳ１１５の処理において、所定量減少する第２候補値は、ステップブロックＢの処理が行われた第２候補値を指す。第２候補値を減少する所定量は、所定量減少させた第２候補値が０以下にならない範囲内において、任意の量を設定できる。例えば、所定量は、０．０１以上０．１以下の範囲内の量を設定できる。ステップＳ１１５の処理で減少する所定量は、ステップＳ１１３の処理で増加する所定量と同一であってもよく、異なっていてもよい。ステップＳ１１５の処理を終了すると、ステップブロックＥの処理に進む。

【0083】

一方、ステップＳ１１４の処理において、第２η_ＣＯ差が、所定範囲γの下限値よりも小さくないと判断された場合（ステップＳ１１４のＮＯ）には、ステップブロックＥの処理に進む。

【0084】

なお、ステップブロックＤにおいて、ステップＳ１１２とステップＳ１１４の処理の順序は限定されるものではなく、ステップＳ１１４の処理を行った後、ステップＳ１１２の処理を行ってもよい。

【0085】

ステップブロックＥでは、第３η_ＣＯ差が、第３η_ＣＯ差に関する所定範囲δの範囲内にあるか否かを判断し、その判断結果に応じた処理を行う。ステップブロックＥは、ステップＳ１１６～ステップＳ１１９の処理を含む。

【0086】

ステップＳ１１６の処理では、第３η_ＣＯ差が、所定範囲δの上限値よりも大きいか否かを判断する。ここで、所定範囲δの上限値は、例えば、０．１％以上１％以下の範囲内で設定できる。ステップＳ１１６の処理において、第３η_ＣＯ差が、所定範囲δの上限値よりも大きいと判断された場合（ステップＳ１１６のＹＥＳ）には、ステップＳ１１７の処理を行う。

【0087】

ステップＳ１１７の処理では、第３候補値を所定量増加する。ステップＳ１１７の処理において、所定量増加する第３候補値は、ステップブロックＢの処理が行われた第３候補値を指す。第３候補値を増加する所定量は、任意の量を設定できる。例えば、所定量は、０．０１以上０．１以下の範囲内の量を設定できる。ステップＳ１１７の処理を終了すると、ステップブロックＦの処理に進む。

【0088】

ここで、第３η_ＣＯは、第３還元反応（ＦｅＯ→Ｆｅ）が進行している高さにおけるＣＯガス利用率であるため、第３η_ＣＯの実測値と計算値との差である第３η_ＣＯ差は、第３還元反応の進行状況の差を示す指標となる。また、本実施形態において、第３η_ＣＯ差は、第３η_ＣＯの実測値から計算値を減じた値であるため、第３η_ＣＯ差が所定範囲δの上限値よりも大きいということは、実炉での第３還元反応が、高炉数学モデルで解析した高炉での第３還元反応よりも進んでいることを意味する。このため、ステップＳ１１７の処理では、第３候補値を所定量増加する。

【0089】

一方、ステップＳ１１６の処理において、第３η_ＣＯ差が、所定範囲δの上限値よりも大きくないと判断された場合（ステップＳ１１６のＮＯ）には、ステップＳ１１８の処理に進む。ステップＳ１１８の処理では、第３η_ＣＯ差が、所定範囲δの下限値よりも小さいか否かを判断する。所定範囲δの下限値は、－１％以上－０．１％以下の範囲内で設定できる。ステップＳ１１８の処理において、第３η_ＣＯ差が、所定範囲δの下限値よりも小さいと判断された場合（ステップＳ１１８のＹＥＳ）には、ステップＳ１１９の処理を行う。

【0090】

ステップＳ１１９の処理では、第３候補値を所定量減少する。上述したとおり、第３η_ＣＯ差は、第３還元反応の進行状況の差を示し、第３η_ＣＯの実測値から計算値を減じて求めている。このため、第３η_ＣＯ差が所定範囲δの下限値よりも小さいということは、実炉での第３還元反応が、高炉数学モデルで解析した高炉での第３還元反応よりも遅れていることを意味する。このため、ステップＳ１１９の処理では、第３候補値を所定量減少する。

【0091】

ステップＳ１１９の処理において、所定量減少する第３候補値は、ステップブロックＢの処理が行われた第３候補値を指す。第３候補値を減少する所定量は、所定量減少させた第３候補値が０以下とならない範囲内において、任意の量を設定できる。例えば、所定量は、０．０１以上０．１以下の範囲内の量を設定できる。ステップＳ１１９の処理で減少する所定量は、ステップＳ１１７の処理で増加する所定量と同一であってもよく、異なっていてもよい。ステップＳ１１９の処理を終了すると、ステップブロックＦの処理に進む。

【0092】

一方、ステップＳ１１８の処理において、第３η_ＣＯ差が、所定範囲δの下限値よりも小さくないと判断された場合（ステップＳ１１８のＮＯ）には、ステップブロックＦの処理に進む。

【0093】

なお、ステップブロックＥにおいて、ステップＳ１１６とステップＳ１１８の処理の順序は限定されるものではなく、ステップＳ１１８の処理を行った後、ステップＳ１１６の処理を行ってもよい。

【0094】

また、ステップブロックＢ～Ｅの順序は任意であり、必ずしも図１に示す順序で行う必要はない。また、ステップブロックＢ～Ｅにおいて、第１～第３候補値を増減する所定量は、互いに同じ量であってもよく、異なる量であってもよい。また、ステップブロックＢ～Ｅにおいて、所定範囲α～δは、互いに同一の範囲であってもよく、異なる範囲であってもよい。

【0095】

次に、ステップブロックＦについて説明する。ステップブロックＦでは、ステップブロックＢ～Ｅの処理が行われた第１～第３候補値を使用し、炉頂η_ＣＯ及び第１～第３η_ＣＯの計算値を求める。そして、求めた炉頂η_ＣＯ及び第１～第３η_ＣＯの計算値を使用し、炉頂η_ＣＯ差及び第１～第３η_ＣＯ差を求める。ステップブロックＦは、ステップＳ１２０～Ｓ１２１の処理を含む。

【0096】

ステップＳ１２０の処理では、ステップブロックＢ～Ｅの処理が行われた第１～第３候補値を使用して炉頂η_ＣＯ及び第１～第３η_ＣＯの計算値を求める。具体的には、ステップブロックＢ～Ｅの処理において増減された第１～第３候補値を、それぞれ第１～第３還元速度定数（基準値）に乗じ、これらの還元速度定数を用いて高炉数学モデルによる解析を行う。そして、解析して得られたガス濃度（ＣＯ_２濃度及びＣＯ濃度）から炉頂η_ＣＯ及び第１～第３η_ＣＯの計算値を求める。炉頂η_ＣＯ及び第１～第３η_ＣＯの計算値の求め方は、ステップＳ１０２と同じであるため、詳細な説明は省略する。ステップＳ１２０の処理を終了すると、ステップＳ１２１の処理に進む。

【0097】

ステップＳ１２１の処理では、ステップＳ１２０の処理で求めた炉頂η_ＣＯ及び第１～第３η_ＣＯの計算値を用いて、炉頂η_ＣＯ差及び第１～第３η_ＣＯ差を求める。ステップＳ１２１の処理において、炉頂η_ＣＯ及び第１～第３η_ＣＯの実測値には、ステップＳ１０１の処理で求めた実測値を用いることができる。ステップＳ１２１の処理を終了すると、ステップブロックＧの処理に進む。

【0098】

ステップブロックＧでは、ステップブロックＦで求めた炉頂η_ＣＯ差及び第１～第３η_ＣＯ差が、それぞれ対応する所定範囲α～δ内にあるか否かを判断し、その判断結果に応じて所定の処理を行う。ステップブロックＧは、ステップＳ１２２～Ｓ１２５の処理を含む。

【0099】

ステップＳ１２２の処理では、炉頂η_ＣＯ差が所定範囲αの範囲内にあるか否かを判断する。所定範囲αは、ステップブロックＢの処理で説明した上限値及び下限値を用いて設定できる。炉頂η_ＣＯ差が所定範囲αの範囲内にある場合（ステップＳ１２２のＹＥＳ）、ステップＳ１２３の処理に進む。一方、炉頂η_ＣＯ差が所定範囲αの範囲内にない場合（ステップＳ１２２のＮＯ）、ステップＳ１０４の処理に戻る。

【0100】

ステップＳ１２３の処理では、第１η_ＣＯ差が所定範囲βの範囲内にあるか否かを判断する。所定範囲βは、ステップブロックＣの処理で説明した上限値及び下限値を用いて設定できる。第１η_ＣＯ差が所定範囲βの範囲内にある場合（ステップＳ１２３のＹＥＳ）、ステップＳ１２４の処理に進む。一方、第１η_ＣＯ差が所定範囲βの範囲内にない場合（ステップＳ１２３のＮＯ）、ステップＳ１０４の処理に戻る。

【0101】

ステップＳ１２４の処理では、第２η_ＣＯ差が所定範囲γの範囲内にあるか否かを判断する。所定範囲γは、ステップブロックＤの処理で説明した上限値及び下限値を用いて設定できる。第２η_ＣＯ差が所定範囲γの範囲内にある場合（ステップＳ１２４のＹＥＳ）、ステップＳ１２５の処理に進む。一方、第２η_ＣＯ差が所定範囲γの範囲内にない場合（ステップＳ１２４のＮＯ）、ステップＳ１０４の処理に戻る。

【0102】

ステップＳ１２５の処理では、第３η_ＣＯ差が所定範囲δの範囲内にあるか否かを判断する。所定範囲δは、ステップブロックＥの処理で説明した上限値及び下限値を用いて設定できる。第３η_ＣＯ差が所定範囲δの範囲内にある場合（ステップＳ１２５のＹＥＳ）、ステップブロックＢ～Ｅの処理が行われた第１候補値（ステップＳ１２０で用いた第１候補値）を、第１補正係数として決定し、ステップブロックＢ～Ｅの処理が行われた第２候補値（ステップＳ１２０で用いた第２候補値）を、第２補正係数として決定し、ステップブロックＢ～Ｅの処理が行われた第３候補値（ステップＳ１２０で用いた第３候補値）を、第３補正係数として決定する。

【0103】

一方、ステップＳ１２５の処理において、第３η_ＣＯ差が所定範囲δの範囲内にない場合（ステップＳ１２５のＮＯ）、ステップＳ１０４の処理に戻る。

【0104】

なお、ステップブロックＧにおいて、ステップＳ１２２～Ｓ１２５の順序は任意であり、必ずしも図１に示す順序で行う必要はない。

【0105】

以上説明したステップＳ１０１～Ｓ１２５の処理により、第１～第３還元速度定数に乗じられる第１～第３補正係数を決定することができる。

【0106】

本実施形態の補正係数の決定方法では、炉頂η_ＣＯの計算値と実測値の差に基づいて、第１～第３候補値を調整（探索）するだけでなく、第１～第３還元反応が進行する位置毎に求めたη_ＣＯ（第１～第３η_ＣＯ）の計算値と実測値の差に基づいて、第１～第３還元反応に対応する候補値をそれぞれ調整（探索）している。このため、本実施形態で決定される第１～第３補正係数は、実炉における第１～第３還元反応の状況が正確に反映されやすい。従って、本実施形態の補正係数の決定方法によれば、高炉数学モデルの解析精度を向上することができる。

【0107】

ここで、本実施形態では、第１候補値～第３候補値を増加するステップＳ１０５の処理の後、図２に示すステップブロックＢ１の処理を行ってもよい。ステップブロックＢ１の処理では、第１候補値～第３候補値を増加した後の炉頂η_ＣＯの計算値と炉頂η_ＣＯの実測値との差を求め、その差に応じて所定の処理を行う。ステップブロックＢ１の処理は、図２に示すように、ステップＳ１０５－１～ステップＳ１０５－６の処理を含む。

【0108】

ステップＳ１０５－１の処理では、ステップＳ１０５の処理で増加した第１～第３候補値を使用して炉頂η_ＣＯの計算値を求める。具体的には、ステップＳ１０５の処理で増加した第１～第３候補値を、それぞれ対応する還元速度定数に乗じ、この還元速度定数を用いた高炉数学モデルにより炉頂η_ＣＯの計算値を求める。なお、炉頂η_ＣＯの計算値を求める方法は、ステップＳ１０２と同じであるため、詳細な説明は省略する。ステップＳ１０５－１の処理を終了すると、ステップＳ１０５－２に進む。

【0109】

ステップＳ１０５－２の処理では、第１～第３候補値を増加した後の炉頂η_ＣＯの計算値と、炉頂η_ＣＯの実測値との差を求める。この差は、炉頂η_ＣＯの実測値から、第１～第３候補値を増加した後の計算値（つまり、ステップＳ１０５－１で求めた炉頂η_ＣＯの計算値）を減じた値でもよく、増加した後の計算値から実測値を減じた値でもよい。本実施形態では、第１～第３候補値を増加した後の計算値から実測値を減じた値を用いた形態について説明する。ステップＳ１０５－２の処理を終了すると、ステップＳ１０５－３に進む。

【0110】

ステップＳ１０５－３の処理では、ステップＳ１０５－２の処理で求めた差が０よりも大きいか否かを判断する。ステップＳ１０５－２の処理で求めた差が０よりも大きいと判断された場合（ステップＳ１０５－３のＹＥＳ）、ステップＳ１０５－４の処理に進む。ステップＳ１０５－４の処理では、ステップＳ１０５の処理で所定量増加した第１候補値～第３候補値を、所定量減少する。ステップＳ１０５－４の処理で減少する所定量は、ステップＳ１０５の処理で増加した所定量よりも小さい量とし、ステップＳ１０５－４の処理で所定量減少された第１候補値～第３候補値が、ステップＳ１０２で用いた第１候補値～第３候補値より大きくなるようにする。例えば、所定量は、０．０１以上０．１以下の範囲内の量を設定できる。ステップＳ１０５－４の処理を終了すると、ステップＳ１０８の処理に進む。

【0111】

一方、ステップＳ１０５－３の処理において、ステップＳ１０５－２の処理で求めた差が０よりも大きくないと判断された場合（ステップＳ１０５－３のＮＯ）、ステップＳ１０５－５の処理に進む。ステップＳ１０５－５の処理では、ステップＳ１０５－２の処理で求めた差が０よりも小さいか否かを判断する。ステップＳ１０５－２の処理で求めた差が０よりも小さいと判断された場合（ステップＳ１０５－５のＹＥＳ）、ステップＳ１０５－６の処理に進む。また、ステップＳ１０５－２の処理で求めた差が０よりも小さくないと判断された場合（ステップＳ１０５－５のＮＯ）、ステップＳ１０８の処理に進む。

【0112】

ステップＳ１０５－６の処理では、ステップＳ１０５の処理で所定量増加した第１～第３候補値を、さらに所定量増加する。ステップＳ１０５－６の処理で増加する所定量は、任意の量を設定でき、例えば、ステップＳ１０５の処理で増加した所定量よりも小さい量とすることができる。ステップＳ１０５－６の処理を終了すると、ステップＳ１０８の処理に進む。

【0113】

以上説明したステップブロックＢ１の処理を行うことで、ステップブロックＢ１の処理を行わない場合と比較して、早期に第１～第３補正係数を決定することができる。

【0114】

また、本実施形態では、第１～第３候補値を所定量減少するステップＳ１０７の処理の後、図３に示すステップブロックＢ２の処理を行ってもよい。ステップブロックＢ２の処理では、第１～第３候補値を減少した後の炉頂η_ＣＯの計算値と、炉頂η_ＣＯの実測値との差を求め、その差に応じて所定の処理を行う。ステップＢ２の処理は、ステップＳ１０７－１～ステップＳ１０７－６の処理を含む。

【0115】

ステップＳ１０７－１の処理では、ステップＳ１０７の処理で減少した第１～第３候補値を使用して炉頂η_ＣＯの計算値を求める。具体的には、ステップＳ１０７の処理で所定量減少した第１～第３候補値を、それぞれ対応する還元速度定数に乗じ、この還元速度定数を用いた高炉数学モデルにより、炉頂η_ＣＯの計算値を求める。なお、炉頂η_ＣＯの計算値を求める方法は、ステップＳ１０２と同じであるため、詳細な説明は省略する。ステップＳ１０７－１の処理を終了すると、ステップＳ１０７－２に進む。

【0116】

ステップＳ１０７－２の処理では、第１候補値～第３候補値を減少した後の炉頂η_ＣＯの計算値と炉頂η_ＣＯの実測値との差を求める。この差は、炉頂η_ＣＯの実測値から、第１～第３候補値を減少した後の計算値（つまり、ステップＳ１０７－１で求めた炉頂η_ＣＯの計算値）を減じた値でもよく、減少した後の計算値から実測値を減じた値でもよい。本実施形態では、実測値から、減少した後の計算値を減じた値を用いた形態について説明する。ステップＳ１０７－２の処理を終了すると、ステップＳ１０７－３に進む。

【0117】

ステップＳ１０７－３の処理では、ステップＳ１０７－２の処理で求めた差が０よりも大きいか否かを判断する。ステップＳ１０７－２の処理で求めた差が０よりも大きいと判断された場合（ステップＳ１０７－３のＹＥＳ）、ステップＳ１０７－４の処理に進む。ステップＳ１０７－４の処理では、ステップＳ１０７の処理で所定量減少した第１候補値～第３候補値を、所定量増加する。ステップＳ１０７－４の処理で増加する所定量は、ステップＳ１０７の処理で減少した所定量よりも小さい量とし、ステップＳ１０７－４の処理で所定量増加された第１～第３候補値が、ステップＳ１０２で用いた第１候補値～第３候補値より小さくなるようにする。ステップＳ１０７－４の処理を終了すると、ステップＳ１０８の処理に進む。

【0118】

一方、ステップＳ１０７－３の処理において、ステップＳ１０７－２の処理で求めた差が０よりも大きくないと判断された場合（ステップＳ１０７－３のＮＯ）、ステップＳ１０７－５の処理に進む。ステップＳ１０７－５の処理では、ステップＳ１０７－２の処理で求めた差が０よりも小さいか否かを判断する。ステップＳ１０７－２の処理で求めた差が０よりも小さいと判断された場合（ステップＳ１０７－５のＹＥＳ）、ステップＳ１０７－６の処理に進む。また、ステップＳ１０７－２の処理で求めた差が０よりも小さくないと判断された場合（ステップＳ１０７－５のＮＯ）、ステップＳ１０８の処理に進む。

【0119】

ステップＳ１０７－６の処理では、ステップＳ１０７の処理で所定量減少した第１候補値～第３候補値を、さらに所定量減少する。ステップＳ１０７－６の処理で減少する所定量は、所定量減少させた第１～第３候補値が０以下にならない範囲内において、任意の量を設定できる。例えば、所定量は、０．０１以上０．１以下の範囲内の量を設定できる。ステップＳ１０７－６の処理を終了すると、ステップＳ１０８の処理に進む。

【0120】

以上説明したステップブロックＢ２の処理を行うことで、ステップブロックＢ２の処理を行わない場合と比較して、早期に第１～第３補正係数を決定することができる。

【0121】

本実施形態では、炉頂η_ＣＯ差に加えて、第１～第３η_ＣＯ差を求めているが、第１～第３η_ＣＯ差については、必ずしも全て求める必要はなく、少なくとも、炉頂η_ＣＯ差に加えて、第２η_ＣＯ差と第３η_ＣＯ差のいずれか一方の差を求めればよい。第２η_ＣＯや第３η_ＣＯの実測値は、炉頂から炉高方向に十分離間した位置において測定され、炉頂η_ＣＯが示す還元状況を補完する情報を有する。よって、炉頂η_ＣＯ差に加えて、第２η_ＣＯ差と第３η_ＣＯ差のいずれか一方の差を求めれば、実炉で進行している還元反応が正確に反映されやすく、高炉数学モデルの解析精度を向上できる第１～第３補正係数を決定することができる。

【0122】

一方、炉頂η_ＣＯ差に加えて、第１η_ＣＯ差のみを用いて第１～第３補正係数を決定した場合、高炉数学モデルの解析精度は向上しにくい。第１η_ＣＯ差を求めるために使用される第１η_ＣＯの実測値は、第１還元反応が進行する第１所定高さ（例えば、シャフト部の上部）に設置された水平ゾンデで採取した炉内ガスから求められるが、シャフト部の上部では十分に還元反応が進行していないことがある。このため、第１η_ＣＯの実測値には、実炉で進行している還元反応が正確に反映されないことがある。従って、第１～第３の補正係数を決定するために用いる指標として、炉頂η_ＣＯ差と第１η_ＣＯ差を用いるだけでは、高炉数学モデルの解析精度が向上しにくい。

【0123】

以下、炉頂η_ＣＯ及び第１～第３η_ＣＯ差の４つの差のうち、３つ以下の差を用いた実施形態について説明する。

【0124】

（第２実施形態）
本実施形態は、炉頂η_ＣＯ差及び第１～第３η_ＣＯ差のうち、３つの差を用いた形態である。本実施形態で用いる３つの差には、少なくとも、炉頂η_ＣＯ差に加え、第２η_ＣＯ差と第３η_ＣＯ差のいずれか一方の差が含まれていればよい。本実施形態の具体的な一例について、図４を用いて説明する。図４では、３つの差として、炉頂η_ＣＯ差及び第１～第２η_ＣＯ差を用いている。

【0125】

図４に示すように、本実施形態は、ステップブロックＨ～Ｍを含む。まず、ステップブロックＨについて説明する。ステップブロックＨでは、炉頂η_ＣＯ差及び第１～第２η_ＣＯ差を求める。炉頂η_ＣＯ差及び第１～第２η_ＣＯ差の求め方は、第１実施形態のステップブロックＡで説明しているため、詳細な説明は省略する。ここで、ステップブロックＨにおけるステップＳ２０１～ステップＳ２０３は、ステップブロックＡにおけるステップＳ１０１～Ｓ１０３にそれぞれ対応する。ステップブロックＨを終了すると、ステップブロックＩに進む。

【0126】

ステップブロックＩでは、炉頂η_ＣＯ差が、所定範囲αの範囲内にあるか否かを判断し、その判断結果に応じた処理を行う。ステップブロックＩは、ステップＳ２０４～ステップＳ２０７の処理を含む。

【0127】

ステップＳ２０４の処理では、炉頂η_ＣＯ差が所定範囲αの上限値よりも大きいか否かを判断する。所定範囲αの上限値は、図１のステップＳ１０４で説明した、所定範囲αの上限値を用いることができる。ステップＳ２０４の処理において、炉頂η_ＣＯ差が、所定範囲αの上限値よりも大きいと判断された場合（ステップＳ２０４のＹＥＳ）には、ステップＳ２０５の処理を行う。

【0128】

ステップＳ２０５の処理では、ステップブロックＨの処理でη_ＣＯ（実測値及び計算値）を求めていない還元反応（つまり、その還元反応が進行する高さでη_ＣＯを求めていない還元反応）に対応する候補値を所定量増加する。本実施形態では、ステップブロックＨの処理において、第３還元反応が進行する高さでη_ＣＯ（実測値及び計算値）を求めていないため、第３還元反応に対応する第３候補値を所定量増加する。所定量は、図１のステップＳ１０５の処理で説明した所定量を用いることができる。ステップＳ２０５の処理を終了すると、ステップブロックＪに進む。

【0129】

一方、ステップＳ２０４の処理において、炉頂η_ＣＯ差が、所定範囲αの上限値よりも大きくないと判断された場合（ステップＳ２０４のＮＯ）には、ステップＳ２０６の処理を行う。ステップＳ２０６の処理では、炉頂η_ＣＯ差が所定範囲αの下限値よりも小さいか否かを判断する。所定範囲αの下限値は、図１のステップＳ１０６で説明した所定範囲αの下限値を用いることができる。ステップＳ２０６の処理において、炉頂η_ＣＯ差が、所定範囲αの下限値よりも小さいと判断された場合（ステップＳ２０６のＹＥＳ）には、ステップＳ２０７の処理を行う。

【0130】

ステップＳ２０７の処理では、ステップブロックＨの処理でη_ＣＯ（実測値及び計算値）を求めていない還元反応に対応する候補値（本実施形態では、第３候補値）を所定量減少する。所定量は、図１のステップＳ１０７の処理で説明した所定量を用いることができる。ステップＳ２０７の処理を終了すると、ステップブロックＪに進む。

【0131】

一方、ステップＳ２０６の処理において、炉頂η_ＣＯ差が、所定範囲αの下限値よりも小さくないと判断された場合（ステップＳ２０６のＮＯ）には、ステップブロックＪの処理に進む。

【0132】

なお、ステップブロックＩにおいて、ステップＳ２０４とステップＳ２０６の処理の順序は限定されるものではなく、ステップＳ２０６の処理を行った後、ステップＳ２０４の処理を行ってもよい。

【0133】

ステップブロックＪでは、第１η_ＣＯ差が、所定範囲βの範囲内にあるか否かを判断し、その判断結果に応じた処理を行う。ステップブロックＪは、第１実施形態のステップブロックＣと同じ処理であるため、詳細な説明は省略する。ここで、ステップブロックＪにおけるステップＳ２０８～ステップＳ２１１は、ステップブロックＣにおけるステップＳ１０８～Ｓ１１１にそれぞれ対応する。ステップブロックＪの処理を終了すると、ステップブロックＫに進む。

【0134】

ステップブロックＫでは、第２η_ＣＯ差が、所定範囲γの範囲内にあるか否かを判断し、その判断結果に応じた処理を行う。ステップブロックＫは、第１実施形態のステップブロックＤと同じ処理であるため、詳細な説明は省略する。ここで、ステップブロックＫにおけるステップＳ２１２～ステップＳ２１５は、ステップブロックＤにおけるステップＳ１１２～Ｓ１１５にそれぞれ対応する。ステップブロックＫの処理を終了すると、ステップブロックＬに進む。

【0135】

なお、ステップブロックＩ～Ｋの順序は任意であり、必ずしも図４に示す順序で行う必要はない。

【0136】

次に、ステップブロックＬについて説明する。ステップブロックＬでは、ステップブロックＩ～Ｋの処理が行われた第１～第３候補値を使用し、炉頂η_ＣＯ及び第１～第２η_ＣＯの計算値を求める。そして、求めた炉頂η_ＣＯ及び第１～第２η_ＣＯの計算値を使用し、炉頂η_ＣＯ差及び第１～第２η_ＣＯ差を求める。炉頂η_ＣＯ差及び第１～第２η_ＣＯ差を求め方は、第１実施形態のステップブロックＦと同じであるため、詳細な説明は省略する。ここで、ステップブロックＬにおけるステップＳ２１６及びステップＳ２１７は、ステップブロックＦにおけるステップＳ１２０及びステップＳ１２１にそれぞれ対応する。ステップブロックＬの処理を終了すると、ステップブロックＭに進む。

【0137】

ステップブロックＭでは、ステップブロックＬで求めた炉頂η_ＣＯ差及び第１～第２η_ＣＯ差が、対応する所定範囲α，β，γ内にあるか否かを判断し、その判断結果に応じて所定の処理を行う。ステップブロックＭに含まれるステップＳ２１８～Ｓ２２０は、それぞれ、第１実施形態のステップブロックＧに含まれるステップＳ１２２～Ｓ１２４と同じ処理であるため、詳細な説明は省略する。ステップブロックＭの処理により、炉頂η_ＣＯ差及び第１～第２η_ＣＯ差のそれぞれが対応する所定範囲α，β，γ内にあると判断された場合、ステップブロックＩ～Ｋの処理が行われた第１～第３候補値を、それぞれ、第１～第３補正係数として決定する。

【0138】

上述したステップＳ２０１～Ｓ２２０の処理により第１～第３還元速度定数に乗じられる第１～第３補正係数を決定することができる。

【0139】

本実施形態の補正係数の決定方法では、炉頂におけるη_ＣＯの計算値と実測値の差に基づいて第３候補値を調整するだけでなく、還元反応が進行する位置におけるη_ＣＯの計算値と実測値の差に基づいて第１～第２候補値を調整している。そして、本実施形態では、第２候補値の調整にあたり、実炉で進行している還元反応が正確に反映されやすい第２η_ＣＯの実測値が用いられている。このため、本実施形態で決定される第１～第３候補値は、実炉における還元反応の状況が正確に反映されやすい。従って、本実施形態の補正係数の決定方法によれば、高炉数学モデルの解析精度を向上することができる。

【0140】

以上説明した本実施形態では、ステップブロックＩの処理において、η_ＣＯを求めていない還元反応に対応する候補値（本実施形態では第３候補値）を調整している。しかしながら、ステップブロックＩの処理において、第１～第３候補値全てを増減してもよい。このような場合であっても、高炉数学モデルの解析精度を向上することができる。

【0141】

また、本実施形態では、ステップブロックＪの処理において、第１候補値のみを調整しているが、第１～第３候補値すべてを調整してもよい。このような場合であっても、高炉数学モデルの解析精度を向上することができる。

【0142】

また、本実施形態では、ステップブロックＫの処理において、第２候補値のみを調整しているが、第１～第３候補値すべてを調整してもよい。このような場合であっても、高炉数学モデルの解析精度を向上することができる。なお、ステップブロックＫとＪの両方の処理において、第１～第３候補値すべてを調整してもよい。

【0143】

また、本実施形態において、η_ＣＯを求めていない還元反応に対応する候補値（本実施形態では第３候補値）は、その還元反応の前後の還元段階の還元反応が進行する高さで求めたη_ＣＯの実測値と計算値に基づいて調整してもよい。具体的には、第３還元反応に対応する第３候補値は、第２還元反応（第３還元反応の前の還元段階の還元反応）が進行する高さにおけるη_ＣＯ（第２η_ＣＯ）の実測値と計算値の差に基づいて調整されてもよい。言い換えれば、第３候補値は、ステップブロックＫの処理において、第２候補値とともに調整されてもよい。このような場合であっても、高炉数学モデルの解析精度を向上することができる。

【0144】

また、本実施形態では、炉頂η_ＣＯ差及び第１～第２η_ＣＯ差に着目して、第１～第３補正係数を決定しているが、これに限るものではない。具体的には、炉頂η_ＣＯ差及び第２～第３η_ＣＯ差に着目して、第１～第３補正係数を決定することができる。この場合には、炉頂η_ＣＯ差が所定範囲αの範囲内になり、第２η_ＣＯ差が所定範囲γの範囲内になり、かつ第３η_ＣＯ差が所定範囲δの範囲内になるときの第１～第３候補値を第１～第３補正係数として決定することができる。また、炉頂η_ＣＯ差及び第１，第３η_ＣＯ差に着目して、第１～第３補正係数を決定することができる。この場合には、炉頂η_ＣＯ差が所定範囲αの範囲内になり、第１η_ＣＯ差が所定範囲βの範囲内になり、かつ第３η_ＣＯ差が所定範囲δの範囲内になるときの第１～第３候補値を第１～第３補正係数として決定することができる。

【0145】

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、炉頂η_ＣＯ及び第１～第３η_ＣＯ差のうち、２つの差を用いた実施形態である。本実施形態で用いる２つの差には、少なくとも、炉頂η_ＣＯ差と、第２η_ＣＯ差と第３η_ＣＯ差のいずれか一方の差が含まれていればよい。本実施形態の具体的な一例について、図５を用いて説明する。図５では、２つの差として、炉頂η_ＣＯ差と第２η_ＣＯ差を用いている。

【0146】

本実施形態は、ステップブロックＮ～Ｒを含む。まず、ステップブロックＮについて説明する。ステップブロックＮでは、炉頂η_ＣＯ差及び第２η_ＣＯ差を求める。炉頂η_ＣＯ差及び第２η_ＣＯ差の求め方は、第１実施形態のステップブロックＡで説明しているため、詳細な説明は省略する。ここで、ステップブロックＮにおけるステップＳ３０１～ステップＳ３０３は、ステップブロックＡにおけるステップＳ１０１～ステップＳ１０３にそれぞれ対応する。ステップブロックＮを終了するとステップブロックＯに進む。

【0147】

ステップブロックＯでは、炉頂η_ＣＯ差が、所定範囲αの範囲内にあるか否かを判断し、その判断結果に応じた処理を行う。ステップブロックＯは、ステップＳ３０４～ステップＳ３０７の処理を含む。

【0148】

ステップＳ３０４の処理では、炉頂η_ＣＯ差が所定範囲αの上限値よりも大きいか否かを判断する。所定範囲αの上限値は、図１のステップＳ１０４で説明した所定範囲αの上限値を用いることができる。ステップＳ３０４の処理において、炉頂η_ＣＯ差が、所定範囲αの上限値よりも大きいと判断された場合（ステップＳ３０４のＹＥＳ）には、ステップＳ３０５の処理を行う。

【0149】

ステップＳ３０５の処理では、ステップブロックＮの処理でη_ＣＯ（実測値及び計算値）を求めていない還元反応（つまり、その還元反応が進行する高さでη_ＣＯを求めていない還元反応）に対応する候補値を所定量増加する。本実施形態では、ステップブロックＮの処理において、第１及び第３還元反応が進行する高さにおいてη_ＣＯ（実測値及び計算値）を求めていないため、第１還元反応及び第３還元反応に対応する第１候補値及び第３候補値を所定量増加する。所定量は、図１のステップＳ１０５の処理で説明した所定量を用いることができる。ステップＳ３０５の処理を終了すると、ステップブロックＰに進む。

【0150】

一方、ステップＳ３０４の処理において、炉頂η_ＣＯ差が、所定範囲αの上限値よりも大きくないと判断された場合（ステップＳ３０４のＮＯ）には、ステップＳ３０６の処理を行う。ステップＳ３０６の処理では、炉頂η_ＣＯ差が所定範囲αの下限値よりも小さいか否かを判断する。所定範囲αの下限値は、図１のステップＳ１０６で説明した所定範囲αの下限値を用いることができる。ステップＳ３０６の処理において、炉頂η_ＣＯ差が、所定範囲αの下限値よりも小さいと判断された場合（ステップＳ３０６のＹＥＳ）には、ステップＳ３０７の処理を行う。

【0151】

ステップＳ３０７の処理では、ステップブロックＮの処理でη_ＣＯ（実測値及び計算値）を求めていない還元反応に対応する候補値（本実施形態では、第１及び第３候補値）を所定量減少する。所定量は、図１のステップＳ１０７の処理で説明した所定量を用いることができる。ステップＳ３０７の処理を終了すると、ステップブロックＰに進む。

【0152】

一方、ステップＳ３０６の処理において、炉頂η_ＣＯ差が、所定範囲αの下限値よりも小さくないと判断された場合（ステップＳ３０６のＮＯ）には、ステップブロックＰの処理に進む。

【0153】

なお、ステップブロックＯにおいて、ステップＳ３０４とステップＳ３０６の処理の順序は限定されるものではなく、ステップＳ３０６の処理を行った後、ステップＳ３０４の処理を行ってもよい。

【0154】

ステップブロックＰでは、第２η_ＣＯ差が、所定範囲γの範囲内にあるか否かを判断し、その判断結果に応じた処理を行う。ステップブロックＰは、第１実施形態のステップブロックＤと同じ処理であるため、詳細な説明は省略する。ここで、ステップブロックＰにおけるステップＳ３０８～ステップＳ３１１は、ステップブロックＤにおけるステップＳ１１２～ステップＳ１１５にそれぞれ対応する。ステップブロックＰの処理を終了すると、ステップブロックＱに進む。

【0155】

なお、ステップブロックＯ～Ｐの順序は任意であり、必ずしも図５に示す順序で行う必要はない。

【0156】

次に、ステップブロックＱについて説明する。ステップブロックＱでは、ステップブロックＯ～Ｐの処理が行われた第１～第３候補値を使用し、炉頂η_ＣＯ及び第２η_ＣＯの計算値を求める。そして、求めた炉頂η_ＣＯ及び第２η_ＣＯの計算値を使用し、炉頂η_ＣＯ差及び第２η_ＣＯ差を求める。炉頂η_ＣＯ差及び第２η_ＣＯ差を求め方は、第１実施形態のステップブロックＦと同じであるため、詳細な説明は省略する。ここで、ステップブロックＱにおけるステップＳ３１２及びステップＳ３１３は、ステップブロックＦにおけるステップＳ１２０～ステップＳ１２１にそれぞれ対応する。ステップブロックＱの処理を終了すると、ステップブロックＲに進む。

【0157】

ステップブロックＲでは、ステップブロックＱで求めた炉頂η_ＣＯ差及び第２η_ＣＯ差について、対応する所定範囲α，γ内にあるか否かを判断し、その判断結果に応じて所定の処理を行う。ステップブロックＲに含まれるステップＳ３１４及びＳ３１５は、第１実施形態のステップブロックＧに含まれるステップＳ１２２及びＳ１２４と同じ処理であるため、詳細な説明は省略する。ステップブロックＲの処理により、炉頂η_ＣＯ差及び第２η_ＣＯ差のそれぞれが対応する所定範囲α，γ内にあると判断された場合、ステップブロックＯ～Ｐの処理が行われた第１～第３候補値を、それぞれ、第１～第３補正係数として決定する。

【0158】

以上説明したステップＳ３０１～Ｓ３１５の処理により、第１～第３還元速度定数に乗じられる第１～第３補正係数を決定することができる。

【0159】

本実施形態の補正係数の決定方法では、炉頂におけるη_ＣＯの計算値と実測値の差に基づいて第１及び第３候補値を調整するだけでなく、還元反応が進行する位置におけるη_ＣＯの計算値と実測値の差に基づいて第２候補値を調整している。そして、本実施形態では、第２候補値の調整にあたり、実炉で進行している還元反応が正確に反映されやすい第２η_ＣＯの実測値が用いられている。このため、本実施形態で決定される第１～第３補正係数は、実炉における還元反応の状況が正確に反映されやすい。従って、本実施形態の補正係数の決定方法によれば、高炉数学モデルの解析精度を向上することができる。

【0160】

なお、本実施形態では、ステップブロックＯの処理において、η_ＣＯ（実測値及び計算値）を求めていない還元反応に対応する候補値（本実施形態では第１候補値及び第３候補値）のみを所定量増加しているが、第１～第３候補値全てを調整してもよい。この場合であっても、高炉数学モデルの解析精度を向上することができる。

【0161】

また、本実施形態では、ステップブロックＰの処理において、第２候補値のみを調整しているが、第１～第３候補値全てを調整してもよい。この場合であっても、高炉数学モデルの解析精度を向上することができる。

【0162】

また、本実施形態では、炉頂η_ＣＯ差及び第２η_ＣＯ差に着目して、第１～第３補正係数を決定しているが、これに限るものではない。具体的には、炉頂η_ＣＯ差及び第３η_ＣＯ差に着目して、第１～第３補正係数を決定することができる。この場合には、炉頂η_ＣＯ差が所定範囲αの範囲内になり、かつ第３η_ＣＯ差が所定範囲δの範囲内になるときの第１～第３候補値を第１～第３補正係数として決定することができる。

【0163】

以上、３つの実施形態を説明したが、本発明は、同一段階の還元反応が進行する高さ位置に複数の水平ゾンデが設置されている場合にも適用できる。例えば、第２還元反応が進行するシャフト部中部の第２Ａ所定高さと第２Ｂ所定高さとに１本ずつ、計２本の水平ゾンデが設置されている場合、各高さ位置について第２Ａη_ＣＯ差及び第２Ｂη_ＣＯ差を求め、その平均値を第２η_ＣＯ差として、上述の各処理を行えばよい。このことは、第１還元反応が進行するシャフト部上部及び第３還元反応が進行するシャフト部下部に、複数の水平ゾンデが設置されている場合も同様である。水平ゾンデの本数は基本的には多いほど好ましく、各段階の還元反応が進行する高さ位置に分散して設置されていることが好ましい。

【0164】

また、以上の説明では未反応核３界面モデルによる解析を例に挙げたが、本発明は、未反応核２界面モデルを用いる場合にも適用できる。未反応核２界面モデルにおいては、例えば、Ｆｅ_２Ｏ_３からＦｅＯまでの還元が１段階で進むものとして扱う。Ｆｅ_２Ｏ_３→ＦｅＯの還元反応を第１－２還元反応とし、このときの還元速度定数を第１－２還元速度定数とするとともに、ＦｅＯ→Ｆｅの還元反応を第３還元反応とし、このときの還元速度定数を第３還元速度定数とすると、求めるべき補正係数は２つになる。したがって、炉頂η_ＣＯに加えて水平ゾンデで測定されたη_ＣＯ（第１－２η_ＣＯまたは第３η_ＣＯ）を用いることにより、第１－２補正係数及び第３補正係数を決定して、高炉数学モデルの解析精度を向上することができる。ここで、第１－２補正係数は、第１－２還元速度定数（基準値）に乗じられる値であり、第３補正係数は、第３還元速度定数（基準値）に乗じられる値である。

【0165】

具体的には、炉頂η_ＣＯ差及び第１－２η_ＣＯ差を求め、炉頂η_ＣＯ差が所定範囲αの範囲内になるとともに第１－２η_ＣＯ差が所定範囲β（またはγ）の範囲内になる第１－２候補値及び第３候補値を、それぞれ、第１－２補正係数及び第３補正係数として決定することができる。また、炉頂η_ＣＯ差及び第３η_ＣＯ差を求め、炉頂η_ＣＯ差が所定範囲αの範囲内になるとともに第３η_ＣＯ差が所定範囲δの範囲内になる第１－２候補値及び第３候補値を、それぞれ、第１－２補正係数及び第３補正係数として決定することができる。

【実施例】

【0166】

次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

【0167】

試験高炉を用いて、下記表１に示す操業諸元で、所定期間操業を行った。この試験高炉のシャフト部上部、シャフト部中部、およびシャフト部下部には、それぞれ水平ゾンデが設置されていた。

【0168】

【表1】

【0169】

所定期間が経過後、試験高炉の炉頂から排出される排ガスを炉頂において採取し、排ガス中のＣＯ_２濃度及びＣＯ濃度を測定した。測定したＣＯ_２濃度及びＣＯ濃度を上記式（１）に代入し、炉頂η_ＣＯの実測値を求めた。また、試験高炉に設置される水平ゾンデを用いて、炉半径方向における異なる複数の位置で炉内ガスを採取した。採取した炉内ガス毎に、ＣＯ_２濃度及びＣＯ濃度を測定し、測定したＣＯ_２濃度及びＣＯ濃度を上記式（１）に代入して第１～第３η_ＣＯの実測値を求めた。

【0170】

試験高炉を解析対象として高炉数学モデルを実施した。高炉数学モデルには、第１～第３候補値をそれぞれ乗じた第１～第３還元速度定数を用いた。また、高炉数学モデルでは、試験高炉の操業諸元を入力条件として設定した。高炉数学モデルには、非特許文献１に記載の高炉数学モデルを使用し、各計算格子において、物質収支、運動量収支及びエネルギー収支の数式を解くことにより、各計算格子におけるＣＯ_２濃度及びＣＯ濃度を求めた。

【0171】

炉頂部、シャフト部上部、シャフト部中部、およびシャフト部下部に位置する各計算格子の解析結果（ＣＯ_２濃度及びＣＯ濃度）を、それぞれ上記式（１）に代入し、炉頂η_ＣＯ及び第１～第３η_ＣＯの計算値を求めた。

【0172】

炉頂η_ＣＯ及び第１～第３η_ＣＯのそれぞれについて、計算値と実測値の差を求め、炉頂η_ＣＯ差及び第１～第３η_ＣＯ差を求めた。なお、第１～第３η_ＣＯ差については、実測値のうちの最大値と最小値を加算した加算値と、計算値のうちの最大値と最小値を加算した加算値との差とした。

【0173】

炉頂η_ＣＯ差及び第１～第３η_ＣＯ差のそれぞれが所定範囲α～所定範囲δになるまで、図１に示すステップブロックＢ～Ｇの処理を繰り返し、第１～第３補正係数を決定した。

【0174】

決定した第１～第３補正係数をそれぞれ乗じた第１～第３還元速度定数を使用して、上述した高炉数学モデルを実施し、高炉内におけるＣＯガス利用率の分布及び温度分布を得た。また、試験高炉に設置される水平ゾンデを用いて、炉内ガスを採取してＣＯガス利用率の分布を得た。ＣＯガス利用率の分布を図６に示す。なお、図６において、縦軸は、炉底部に設けられる通常羽口からの炉高方向における距離［ｍ］を示し、横軸はＣＯガス利用率［％］を示す。

【0175】

図６に示すように、ＣＯガス利用率の分布に関し、計算結果（高炉数学モデルで解析した結果）と測定結果（▲のプロット）は良く一致していた。

【0176】

次に、試験高炉において、炉頂から排出される排ガス（ＢＦＧ）からＨ_２Ｏ及びＣＯ_２を除去したガス（調整ＢＦＧ）をシャフト部に設けられるシャフト羽口から吹き込むとともに、コークス炉から排出されるコークス炉ガス（ＣＯＧ）を通常羽口に吹き込む操業（以下「調整ＢＦＧ吹込み操業」ともいう）に変更した。具体的な操業諸元を、下記表２に示す。所定期間が経過後、水平ゾンデを用いて、炉内ガスを採取し、ＣＯガス利用率の分布を得た。

【0177】

【表2】

【0178】

一方、調整ＢＦＧ吹込み操業に変更した試験高炉を解析対象として、高炉数学モデルを実施し、定常状態に達するまで計算を行った。高炉数学モデルには、ベース操業に合わせて決定された第１～第３補正係数をそれぞれ乗じた第１～第３還元速度定数を用いた。また、高炉数学モデルの入力条件には、調整ＢＦＧ吹込み操業に変更した試験高炉の条件（表２）を用いた。定常状態に達した後、ＣＯガス利用率の分布を得た。

【0179】

ＣＯガス利用率の分布を図７に示す。なお、図７において、縦軸は、通常羽口からの炉高方向における距離［ｍ］を示し、横軸はＣＯガス利用率［％］を示す。

【0180】

図７に示すように、ＣＯガス利用率の分布に関し、計算結果（高炉数学モデルで解析した結果）と測定結果（▲のプロット）は良く一致していた。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】