(57)【要約】【課題】高炉における操業異常の有無を適切に判断できる高炉監視装置を提供する。【解決手段】高炉監視装置１は、高炉の炉壁に配置される複数のステーブクーラについて複数のステーブ温度を一定の時間間隔毎に取得するステーブ温度取得部２１と、複数のステーブ温度から、高炉の炉壁の所定の位置における温度の所定の時間区間での変化量である複数の温度変化量を演算する温度変化量演算部２２と、複数の温度変化量の標準偏差を演算する標準偏差演算部２３と、標準偏差が第１しきい値以上であるか否かを判定する第１判定部２４と、標準偏差が第１しきい値より小さい第２しきい値以下であるか否かを判定する第２判定部２５と、標準偏差が第１しきい値以上であると判定されたとき、及び標準偏差が第２しきい値以下であると判定されたときに、警報信号を出力する警報信号出力部２６とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉の炉壁に配置される複数のステーブクーラについて複数のステーブ温度を一定の時間間隔毎に取得するステーブ温度取得部と、
前記複数のステーブ温度から、高炉の炉壁の所定の位置における温度の所定の時間区間での変化量である複数の温度変化量を演算する温度変化量演算部と、
前記複数の温度変化量の標準偏差を演算する標準偏差演算部と、
前記標準偏差が第１しきい値以上であるか否かを判定する第１判定部と、
前記標準偏差が前記第１しきい値より小さい第２しきい値以下であるか否かを判定する第２判定部と、
前記標準偏差が第１しきい値以上であると判定されたとき、及び前記標準偏差が前記第２しきい値以下であると判定されたときに、警報信号を出力する警報信号出力部と、
を有する、ことを特徴とする高炉監視装置。
【請求項２】
前記所定の位置が、高炉の炉壁について周方向及び高さ方向により規定される２次元平面内に格子状に配置される複数の温度推定点であり、
前記温度変化量演算部が、複数のステーブ温度、及び複数のステーブ温度のそれぞれに対応するステーブ温度センサが配置される配置位置から、複数の温度推定点における複数の温度変化量を推定する、請求項１に記載の高炉監視装置。
【請求項３】
前記温度変化量を、それぞれ対応する所定の位置が配置される領域に応じて、少なくとも２つの群に分割する領域分割部を更に有し、
前記標準偏差演算部は、前記温度変化量の標準偏差を前記群毎に演算する、請求項１又は２に記載の高炉監視装置。
【請求項４】
前記領域分割部は、高炉の高さ方向に境界を定め、前記温度変化量を、前記境界の上側の領域に前記所定の位置が位置する第１群と、前記境界の下側の領域に前記所定の位置が位置する第２群とに分割する、請求項３に記載の高炉監視装置。
【請求項５】
高炉の炉壁に配置される複数のステーブクーラについて複数のステーブ温度を一定の時間間隔毎に取得し、
前記複数のステーブ温度から、高炉の炉壁の所定の位置における温度の所定の時間区間での変化量である複数の温度変化量を演算し、
前記複数の温度変化量の標準偏差を演算し、
前記標準偏差が第１しきい値以上であるか否かを判定し、
前記標準偏差が前記第１しきい値より小さい第２しきい値以下であるか否かを判定し、
前記標準偏差が第１しきい値以上であると判定されたとき、及び前記標準偏差が前記第２しきい値以下であると判定されたときに、警報信号を出力する、
処理を含む、ことを特徴とする高炉監視方法。
【請求項６】
高炉の炉壁に配置される複数のステーブクーラについて複数のステーブ温度を一定の時間間隔毎に取得し、
前記複数のステーブ温度から、高炉の炉壁の所定の位置における温度の所定の時間区間での変化量である複数の温度変化量を演算し、
前記複数の温度変化量の標準偏差を演算し、
前記標準偏差が第１しきい値以上であるか否かを判定し、
前記標準偏差が前記第１しきい値より小さい第２しきい値以下であるか否かを判定し、
前記標準偏差が第１しきい値以上であると判定されたとき、及び前記標準偏差が前記第２しきい値以下であると判定されたときに、警報信号を出力する、
処理をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする高炉監視プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉監視装置、高炉監視方法、及び高炉監視プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉において、操業異常の有無の監視、及び操業異常の発生の予測等の高炉の操業状態を監視するための種々の技術が知られている。例えば、特許文献１には、高炉の朝顔部に配置されたステーブクーラの単位時間毎の温度変化量を一定期間に亘って取得し、取得した温度変化量から演算される確率密度関数に基づいて、朝顔部における付着物の生成状況を把握する技術が記載されている。また、特許文献２には、高炉の半径方向の複数箇所から挿入したプローブによって測定された温度の標準偏差を平均化して炉心の活性化度を評価する技術が記載されている。また、特許文献３及び４には、高炉の周方向及び高さ方向にそれぞれ埋設されたセンサによって検出された温度の一定時間内での標準偏差に基づいて、高炉の耐火壁及び高炉内の付着物の脱落を検知する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２１９３５２号公報
【特許文献２】特開平６−２５７２１号公報
【特許文献３】特開平４−２８５１０５号公報
【特許文献４】特開平４−３６５８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高炉内のガスの流れの安定性等の操業異常の有無は、高炉のシャフトにおけるガス圧力を示すシャフト圧力及び高炉の炉壁に配置されるステーブクーラの温度を示すステーブ温度を監視することで判断されている。しかしながら、シャフト圧力は、秒単位で変化するので、変化の検出が容易ではない上に、シャフト圧力を検出するセンサは高炉に２０個程度しか配置されず、シャフト圧力を監視する場合、操業異常の発生場所の特定が容易ではない。一方、ステーブ温度を検出するセンサは、高炉の炉壁に数百個程度配置されるため、ステーブ温度を監視することで、操業異常の発生場所を特定することができる。しかしながら、ステーブ温度はガスの流れの変化に対する感度が低いため、ステーブ温度を監視する場合、操業異常が発生してから操業異常を検出するまでに時間が掛かるおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、高炉における操業異常の有無を適切に判断できる高炉監視装置、高炉監視方法、及び高炉監視プログラム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】
【０００６】
このような課題を解決する本発明は、以下の高炉監視装置、高炉監視方法、及び高炉監視プログラムを要旨とするものである。
（１）高炉の炉壁に配置される複数のステーブクーラについて複数のステーブ温度を一定の時間間隔毎に取得するステーブ温度取得部と、
複数のステーブ温度から、高炉の炉壁の所定の位置における温度の所定の時間区間での変化量である複数の温度変化量を演算する温度変化量演算部と、
複数の温度変化量の標準偏差を演算する標準偏差演算部と、
標準偏差が第１しきい値以上であるか否かを判定する第１判定部と、
標準偏差が第１しきい値より小さい第２しきい値以下であるか否かを判定する第２判定部と、
標準偏差が第１しきい値以上であると判定されたとき、及び標準偏差が第２しきい値以下であると判定されたときに、警報信号を出力する警報信号出力部と、
を有する、ことを特徴とする高炉監視装置。
（２）所定の位置が、高炉の炉壁について周方向及び高さ方向により規定される２次元平面内に格子状に配置される複数の温度推定点であり、
温度変化量演算部が、複数のステーブ温度、及び複数のステーブ温度のそれぞれに対応するステーブ温度センサが配置される配置位置から、複数の温度推定点における複数の温度変化量を推定することを特徴とする、
（１）に記載の高炉監視装置。
（３）温度変化量を、それぞれ対応する所定の位置が配置される領域に応じて、少なくとも２つの群に分割する領域分割部を更に有し、
標準偏差演算部は、温度変化量の標準偏差を群毎に演算する、（１）又は（２）に記載の高炉監視装置。
（４）領域分割部は、高炉の高さ方向に境界を定め、温度変化量を、境界の上側の領域に所定の位置が位置する第１群と、境界の下側の領域に所定の位置が位置する第２群とに分割する、（３）に記載の高炉監視装置。
（５）高炉の炉壁に配置される複数のステーブクーラについて複数のステーブ温度を一定の時間間隔毎に取得し、
複数のステーブ温度から、高炉の炉壁の所定の位置における温度の所定の時間区間での変化量である複数の温度変化量を演算し、
複数の温度変化量の標準偏差を演算し、
標準偏差が第１しきい値以上であるか否かを判定し、
標準偏差が第１しきい値より小さい第２しきい値以下であるか否かを判定し、
標準偏差が第１しきい値以上であると判定されたとき、及び標準偏差が第２しきい値以下であると判定されたときに、警報信号を出力する、
処理を含む、ことを特徴とする高炉監視方法。
（６）高炉の炉壁に配置される複数のステーブクーラについて複数のステーブ温度を一定の時間間隔毎に取得し、
複数のステーブ温度から、高炉の炉壁の所定の位置における温度の所定の時間区間での変化量である複数の温度変化量を演算し、
複数の温度変化量の標準偏差を演算し、
標準偏差が第１しきい値以上であるか否かを判定し、
標準偏差が第１しきい値より小さい第２しきい値以下であるか否かを判定し、
標準偏差が第１しきい値以上であると判定されたとき、及び標準偏差が第２しきい値以下であると判定されたときに、警報信号を出力する、
処理をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする高炉監視プログラム。
【発明の効果】
【０００７】
一実施形態では、高炉における操業異常の有無を適切に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係る高炉監視装置を含む高炉監視システムを示す図である。
【図２】図１に示す高炉監視装置が高炉の操業異常の有無を監視する高炉監視処理のフローチャートである。
【図３】第２実施形態に係る高炉監視装置を含む高炉監視システムを示す図である。
【図４】（ａ）は図３に示す高炉監視装置が高炉の操業異常の有無を監視する高炉監視処理のフローチャートであり、（ｂ）はＳ２０２の処理のより詳細な処理を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）は図３に示す温度変化量演算部によって演算される高炉の周方向及び高さ方向により規定される２次元平面内における温度変化量の等値線の一例を示す図であり、（ｂ）は図３に示す温度変化量推定部によって温度変化量が推定される温度推定点の一例を示す図である。
【図６】第３実施形態に係る高炉監視装置を含む高炉監視システムを示す図である。
【図７】図６に示す高炉監視装置が高炉の操業異常の有無を監視する高炉監視処理のフローチャートである。
【図８】図６に示す高炉監視装置によって監視される高炉の標準偏差値の経時変化の第１の例を示す図であり、（ａ）は高炉の上側の領域に温度推定点が位置する第１群の第１標準偏差を示し、（ｂ）は高炉の下側の領域に温度推定点が位置する第２群の第２標準偏差を示す。
【図９】図６に示す高炉監視装置によって監視される高炉の標準偏差値の経時変化の第２の例を示す図であり、（ａ）は高炉の上側の領域に温度推定点が位置する第１群の第１標準偏差を示し、（ｂ）は高炉の下側の領域に温度推定点が位置する第２群の第２標準偏差を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下図面を参照して、高炉監視装置、高炉監視方法、及び高炉監視プログラムについて説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されない。
【００１０】
（実施形態に係る高炉監視装置の概要）
実施形態に係る高炉監視装置は、高炉の炉壁に配置される複数のステーブクーラについて複数のステーブ温度を取得する。次いで、実施形態に係る高炉監視装置は、取得した複数のステーブ温度から、高炉の炉壁の所定の位置における温度の所定の時間区間での変化量である複数の温度変化量を演算する。次いで、実施形態に係る高炉監視装置は、演算した複数の温度変化量の標準偏差を演算する。次いで、実施形態に係る高炉監視装置は、演算した標準偏差が第１しきい値以上であるか否かを判定すると共に、演算した標準偏差が第１しきい値より小さい第２しきい値以下であるか否かを判定する。そして、実施形態に係る高炉監視装置は、演算した標準偏差が第１しきい値以上であると判定されたとき、及び演算した標準偏差が第２しきい値以下であると判定されたときに、警報信号を出力する。
【００１１】
実施形態に係る高炉監視装置は、ステーブ温度から演算された所定の時間区間での温度変化量に基づいて高炉の操業異常の有無を判定するため、ステーブ温度そのものに基づいて判定する場合よりも感度よく高炉の操業異常の有無を判定することができる。また、実施形態に係る高炉監視装置は、所定の時間区間での温度変化量に基づいて高炉の操業異常の有無を判定するため、気温が変化することでステーブクーラに流れる冷却水の温度が変化した場合でも、精度よく高炉の操業異常の有無を判定することができる。
【００１２】
また、実施形態に係る高炉監視装置は、ガスの流れの変化に対して数分程度の伝熱遅れがあるステーブ温度の温度変化量に基づいて高炉の操業異常の有無を判定するため、伝達遅れが数秒程度であるシャフト圧力を使用する場合よりも判定処理が容易になる。
【００１３】
また、実施形態に係る高炉監視装置は、数百個あるステーブ温度の温度変化量の標準偏差に基づいて高炉の操業異常の有無を判定するため、判定に使用するパラメータの数を最小限にすることで、判定処理が更に容易になる。
【００１４】
（第１実施形態に係る高炉監視装置の構成及び機能）
図１は、第１実施形態に係る高炉監視装置を含む高炉監視システムを示す図である。
【００１５】
高炉監視システム１００は、高炉監視装置１と、高炉１１０の炉壁に全体に亘って配置される複数のステーブクーラの温度を検出する複数のステーブ温度センサ１０１とを有する。複数のステーブ温度センサ１０１は、高炉監視装置１とＬＡＮ（Local Area Network）１０２を介して接続される。
【００１６】
実施形態に係る高炉監視装置１は、通信部１１と、記憶部１２と、入力部１３と、出力部１４と、処理部２０とを有する。通信部１１、記憶部１２、入力部１３、出力部１４及び処理部２０は、バス１５を介して互いに接続される。高炉監視装置１は、複数のステーブ温度から演算した標準偏差が第１しきい値以上であるか否かを判定すると共に、演算した標準偏差が第１しきい値より小さい第２しきい値以下であるか否かを判定する監視制御装置である。
【００１７】
通信部１１は、イーサネット（登録商標）などの有線の通信インターフェース回路を有する。通信部１１は、ＬＡＮ１０２を介して複数のステーブ温度センサ１０１及び不図示の上位制御装置等と通信を行う。
【００１８】
記憶部１２は、例えば、半導体記憶装置、磁気テープ装置、磁気ディスク装置、又は光ディスク装置のうちの少なくとも一つを備える。記憶部１２は、処理部２０での処理に用いられるオペレーティングシステムプログラム、ドライバプログラム、アプリケーションプログラム、データ等を記憶する。例えば、記憶部１２は、アプリケーションプログラムとして、高炉１１０の操業異常の有無を監視する高炉監視処理を処理部２０に実行させるための高炉監視プログラム等を記憶する。高炉監視プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて記憶部１２にインストールされてもよい。
【００１９】
また、記憶部１２は、高炉監視処理で使用される種々のデータを記憶する。さらに、記憶部１２は、所定の処理に係る一時的なデータを一時的に記憶してもよい。
【００２０】
入力部１３は、データの入力が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、タッチパネル、キーボード等である。不図示の作業者は、入力部１３を用いて、文字、数字、記号等を入力することができる。入力部１３は、作業者により操作されると、その操作に対応する信号を生成する。そして、生成された信号は、作業者の指示として、処理部２０に供給される。
【００２１】
出力部１４は、映像や画像等の表示が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬ（Electro−Luminescence）ディスプレイ等である。出力部１４は、処理部２０から供給された映像データに応じた映像や、画像データに応じた画像等を表示する。また、出力部１４は、紙などの表示媒体に、映像、画像又は文字等を印刷する出力装置であってもよい。
【００２２】
処理部２０は、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。処理部２０は、高炉監視装置１の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えば、ＣＰＵである。処理部２０は、記憶部１２に記憶されているプログラム（ドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム等）に基づいて処理を実行する。また、処理部２０は、複数のプログラム（アプリケーションプログラム等）を並列に実行できる。
【００２３】
処理部２０は、ステーブ温度取得部２１と、温度変化量演算部２２と、標準偏差演算部２３と、第１判定部２４と、第２判定部２５と、警報信号出力部２６とを有する。これらの各部は、処理部２０が備えるプロセッサで実行されるプログラムにより実現される機能モジュールである。あるいは、これらの各部は、ファームウェアとして高炉監視装置１に実装されてもよい。
【００２４】
（第１実施形態に係る高炉監視装置による高炉監視処理）
図２は、高炉監視装置１が高炉１１０の操業異常の有無を監視する高炉監視処理のフローチャートである。図２に示す高炉監視処理は、予め記憶部１２に記憶されているプログラムに基づいて、主に処理部２０により高炉監視装置１の各要素と協働して実行される。
【００２５】
まず、ステーブ温度取得部２１は、高炉１１０の炉壁に配置される複数のステーブクーラについて、ステーブ温度センサ１０１からＬＡＮ１０２を介して複数のステーブ温度を取得する（Ｓ１０１）。複数のステーブ温度センサ１０１の配置されているステーブクーラや、ステーブ温度センサ１０１の配置されていないステーブクーラが存在する場合があり、ステーブクーラとステーブ温度センサ１０１、及び、ステーブクーラとステーブ温度はそれぞれ必ずしも一対一対応するものではない。ただし、１つのステーブクーラに対し１つのステーブ温度センサが配置され１つのステーブ温度が修得される場合、後述の通り、複数のステーブ温度を対応するステーブクーラの識別番号と関連付けて記憶部１２に記憶することができる。ステーブ温度取得部２１は、取得した複数のステーブ温度のそれぞれを、ステーブ温度センサ１０１の配置位置、又は、対応するステーブクーラの識別番号と関連付けて、記憶部１２に記憶する。ステーブ温度取得部２１は一定の時間間隔毎にステーブ温度を取得し、時間間隔は、例えば、１秒、１分又は５分等であってもよい。
【００２６】
次いで、温度変化量演算部２２は、Ｓ１０１の処理で取得された複数のステーブ温度のそれぞれの所定の時間区間での変化量を示す複数の温度変化量を演算する（Ｓ１０２）。温度変化量演算部２２は、Ｓ１０１の処理で取得された複数のステーブ温度のそれぞれについて、所定の時間区間前の高炉監視処理で取得したステーブ温度と、今回の炉監視処理で取得したステーブ温度との差から所定の時間区間での温度変化量を演算する。温度変化量演算部２２は、演算した温度変化量のそれぞれを、ステーブ温度センサ１０１の配置位置、又は、対応するステーブクーラの識別番号と関連付けて、記憶部１２に記憶する。なお、所定の時間区間は一定とすることができ、ステーブ温度を取得する時間間隔と同一でも同一でなくともよく、例えば、１分間又は５分間であってもよい。また、温度変化量の算出に当たっては、例えば特開２００２−３１７２１７号公報に開示されているようにステーブ温度の影響度を考慮する重み係数を任意に設定することができ、例えば忘却の強さを定義する忘却係数を用いて設定することができる。
【００２７】
次いで、標準偏差演算部２３は、Ｓ１０２の処理で演算された複数の温度変化量の標準偏差を演算する（Ｓ１０３）。標準偏差演算部２３は、演算した標準偏差を記憶部１２に記憶する。標準偏差演算部２３は、標準偏差を演算する毎に、演算した標準偏差を記憶部１２に記憶してもよい。また、標準偏差演算部２３は、一定期間に亘って演算した標準偏差の平均値を記憶部１２に記憶してもよい。例えば、標準偏差演算部２３は、６０分に亘って５分毎に演算した標準偏差の平均値を、記憶部１２に記憶してもよい。
【００２８】
次いで、第１判定部２４は、記憶部１２に記憶された標準偏差が第１しきい値以上であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。第１しきい値は、高炉１１０に応じて適宜決定され、記憶部１２に記憶される。第１判定部２４は、記憶部１２に記憶された標準偏差が第１しきい値以上であると判定する（Ｓ１０４−ＹＥＳ）と、高炉１１０のガスの流れが変化したことを示す第１操業異常フラグを記憶部１２に記憶する（Ｓ１０５）。
【００２９】
次いで、第２判定部２５は、記憶部１２に記憶された標準偏差が第１しきい値より小さい第２しきい値以下であるか否かを判定する（Ｓ１０６）。第２しきい値は、第１しきい値と同様に、高炉１１０に応じて適宜決定され、記憶部１２に記憶される。第２判定部２５は、記憶部１２に記憶された標準偏差が第２しきい値以下であると判定する（Ｓ１０６−ＹＥＳ）と、高炉１１０の炉壁に付着した付着物の厚さが厚くなったことを示す第２操業異常フラグを記憶部１２に記憶する（Ｓ１０７）。
【００３０】
次いで、警報信号出力部２６は、記憶部１２に第１操業異常フラグが記憶されているか否かを判定する（Ｓ１０８）。警報信号出力部２６は、記憶部１２に第１操業異常フラグが記憶されていると判定する（Ｓ１０８−ＹＥＳ）と、高炉１１０のガスの流れが変化したことを示す第１警報信号を出力する（Ｓ１０９）。
【００３１】
次いで、警報信号出力部２６は、記憶部１２に第２操業異常フラグが記憶されているか否かを判定する（Ｓ１１０）。警報信号出力部２６は、記憶部１２に第２操業異常フラグが記憶されていると判定する（Ｓ１１０−ＹＥＳ）と、高炉１１０の炉壁に付着した付着物の厚さが厚くなったことを示す第２警報信号を出力する（Ｓ１１１）。
【００３２】
（第１実施形態に係る高炉監視装置の作用効果）
高炉監視装置１は、ステーブ温度から演算された温度変化量に基づいて高炉１１０の操業異常の有無を判定するため、ステーブ温度そのものに基づいて判定する場合よりも感度よく高炉の操業異常の有無を判定することができる。また、高炉監視装置１は、ステーブ温度から演算された温度変化量に基づいて高炉の操業異常の有無を判定するため、気温などにより変化することでステーブクーラの温度が変化した場合でも、精度よく高炉１１０の操業異常の有無を判定することができる。
【００３３】
また、高炉監視装置１は、ガスの流れの変化に対して数分程度の伝熱遅れがあるステーブ温度の温度変化量に基づいて高炉の操業異常の有無を判定するため、伝達遅れが数秒程度であるシャフト圧力を使用する場合よりも、判定処理が容易になる。
【００３４】
また、高炉監視装置１は、数百個あるステーブ温度の所定の時間区間での温度変化量の標準偏差に基づいて高炉の操業異常の有無を判定するため、判定に使用するパラメータの数を最小限にすることで、判定処理が更に容易になる。
【００３５】
また、高炉監視装置１は、操業異常によりステーブ温度の変化量のばらつきが増加してステーブ温度から演算された標準偏差が第１しきい値以上になったときに、操業異常が発生したことを示す警報信号を出力する。高炉監視装置１は、標準偏差が第１しきい値以上になったことに応じて第１警報信号を出力することで、オペレータにガスの流れの変化が発生したことを報知できる。
【００３６】
また、高炉監視装置１は、操業異常によりステーブ温度の変化量のばらつきが減少してステーブ温度から演算された標準偏差が第２しきい値以下になったときに、操業異常が発生したことを示す警報信号を出力する。高炉監視装置１は、標準偏差が第２しきい値以下になったことに応じて警報信号を出力することで、オペレータに高炉１１０の炉壁に付着した付着物の厚さが厚くなったことを報知できる。
【００３７】
（第２実施形態に係る高炉監視装置の構成及び機能）
図３は、第２実施形態に係る高炉監視装置を含む高炉監視システムを示す図である。
【００３８】
高炉監視システム２００は、高炉監視装置２が高炉監視装置１の代わりに配置されることが高炉監視システム１００と相違する。高炉監視装置２は、処理部３０を処理部２０の代わりに有することが高炉監視装置１と相違する。処理部３０は、温度変化量演算部３２を温度変化量演算部２２の代わりに有することが処理部２０と相違する。温度変化量演算部３２以外の高炉監視システム２００の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された高炉監視システム１００の構成要素の構成及び機能と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。温度変化量演算部３２は、ステーブ温度変化量演算部３２１と、温度変化量推定部３２２とを有する。
【００３９】
（第２実施形態に係る高炉監視装置による高炉監視処理）
図４（ａ）は高炉監視装置２が高炉１１０の操業異常の有無を監視する高炉監視処理のフローチャートであり、図４（ｂ）はＳ２０２の処理のより詳細な処理を示すフローチャートである。図４（ａ）に示す高炉監視処理は、予め記憶部１２に記憶されているプログラムに基づいて、主に処理部３０により高炉監視装置２の各要素と協働して実行される。
【００４０】
Ｓ２０１及びＳ２０３〜Ｓ２１１の処理は、Ｓ１０１及びＳ１０３〜Ｓ１１１の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。温度変化量演算部３２は、Ｓ２０１の処理で取得した複数のステーブ温度から、高炉の炉壁の所定の位置における温度の所定の時間区間での変化量である複数の温度変化量を演算する（Ｓ２０２）。
【００４１】
より詳細には、ステーブ温度変化量演算部３２１は、複数のステーブ温度のそれぞれの所定の時間区間での変化量を示すステーブ温度変化量を演算する。そして、温度変化量推定部３２２は、演算されたステーブ温度変化量、及びステーブ温度センサ１０１の配置位置から、高炉１１０の炉壁について周方向及び高さ方向により規定される２次元平面内に格子状に配置される複数の温度推定点における温度変化量を推定する。
【００４２】
具体的には、ステーブ温度変化量演算部３２１は、Ｓ２０１の処理で取得された複数のステーブ温度のそれぞれの所定の時間区間での変化量を示すステーブ温度変化量を演算する（Ｓ３０１）。ステーブ温度変化量演算部３２１は、Ｓ２０１の処理で取得された複数のステーブ温度のそれぞれについて、所定の時間区間前の高炉監視処理で取得したステーブ温度と、今回の高炉監視処理で取得したステーブ温度との差を所定の時間区間での温度変化量として演算する。ステーブ温度変化量演算部３２１は、演算した温度変化量のそれぞれを、ステーブ温度センサ１０１の配置位置、又は、対応するステーブクーラの識別番号と関連付けて、記憶部１２に記憶する。
【００４３】
次いで、温度変化量推定部３２２は、高炉１１０の炉壁について周方向及び高さ方向により規定される２次元平面内における温度変化量の等値線を演算する（Ｓ３０２）。温度変化量推定部３２２は、Ｓ３０１の処理で演算されたステーブ温度変化量、及び演算されたステーブ温度変化量のそれぞれに対応するステーブ温度センサ１０１の配置位置から、２次元平面内における温度変化量の等値線を演算する。温度変化量推定部３２２は、例えば、特開２００２−１９４４０５号公報及び特開２００２−３１７２１７号公報等に記載される等値線探索手法によって等値線を演算することができる。
【００４４】
図５（ａ）は、温度変化量推定部３２２によって演算される高炉１１０の炉壁について周方向及び高さ方向により規定される２次元平面内における温度変化量の等値線の一例を示す図である。図５（ａ）において、横軸は高炉１１０の周方向を示し、縦軸は高炉１１０の高さ方向を示す。
【００４５】
次いで、温度変化量推定部３２２は、高炉１１０の炉壁について周方向及び高さ方向により規定される２次元平面内に格子状に配置される複数の温度推定点における温度変化量を推定する（Ｓ３０３）。温度変化量推定部３２２は、例えば、高炉１１０の周方向及び高さ方向にそれぞれ同一距離離隔して配置される１４×１４の格子状に配置された温度推定点における温度変化量を推定する。温度変化量推定部３２２は、Ｓ３０２の処理によって演算された等値線と、温度推定点との間の位置関係から、温度推定点における温度変化量を推定する。温度変化量推定部３２２は、例えば、多項式補間、スプライン補間等の公知の内挿方法によって温度推定点における温度変化量を推定する。
【００４６】
図５（ｂ）は、温度変化量推定部３２２によって温度変化量が推定される温度推定点の一例を示す図である。図５（ｂ）において、横軸は高炉１１０の周方向を示し、縦軸は高炉１１０の高さ方向を示す。図５（ｂ）において、温度推定点は、高炉の周方向及び高さ方向にそれぞれ延伸する破線の交点に配置される白丸で示される。図５（ｂ）において、温度推定点は、１４×１４の格子状に配置される。
【００４７】
（第２実施形態に係る高炉監視装置の作用効果）
高炉監視装置２は、高炉１１０の炉壁について周方向及び高さ方向により規定される２次元平面内に格子状に配置される温度推定点の温度変化量を使用するので、ステーブ温度を検出するセンサ（ステーブ温度センサ１０１）が偏在した場合でも精度よく高炉１１０の操業異常の有無を判定できる。
【００４８】
高炉監視装置２は、２次元平面内に格子状に等間隔に配置される温度推定点の温度変化量を使用することで、温度変化量等の物理量を高炉毎に固有な値としてではなく、高炉に依存しない正規化された値として使用できる。高炉監視装置２は、温度変化量等の物理量を正規化された値として使用できるので、例えば操業異常の有無の判断に使用される第１しきい値及び第２しきい値を、高炉に依存しないしきい値として使用することが可能になる。
【００４９】
また、高炉監視装置２は、２次元平面内に格子状に等間隔に配置される温度推定点の温度変化量を使用することで、後述する領域分割を容易にする、すなわち、温度推定点が規則的に配置されるため、温度推定点が乗らないように境界線を定めるのを容易にする。
【００５０】
なお、第２実施形態においては、温度変化量演算部３２はステーブ温度変化量演算部３２１と温度変化量推定部３２２とを有し、温度変化量推定部３２２が、ステーブ温度変化量演算部３２１が演算したステーブ温度変化量とステーブ温度センサ１０１の配置位置から温度推定点における温度変化量を推定するよう説明したが、温度変化量演算部３２の構成及び機能はこれに限定されるものではない。例えば、温度変化量演算部３２は温度推定部と温度変化量推定部を有しており、ステーブ温度から温度の等値線を演算することで温度推定点における温度を推定し、その推定値から温度推定点における温度変化量を推定してもよい。
【００５１】
（第３実施形態に係る高炉監視装置の構成及び機能）
図６は、第３実施形態に係る高炉監視装置を含む高炉監視システムを示す図である。
【００５２】
高炉監視システム３００は、高炉監視装置３が高炉監視装置２の代わりに配置されることが高炉監視システム２００と相違する。高炉監視装置３は、処理部４０を処理部３０の代わりに有することが高炉監視装置２と相違する。処理部４０は、標準偏差演算部４３、第１判定部４４、第２判定部４５及び警報信号出力部４６を標準偏差演算部２３、第１判定部２４、第２判定部２５及び警報信号出力部２６の代わりに有することが処理部３０と相違する。また、処理部４０は、領域分割部４７を有することが処理部３０と相違する。標準偏差演算部４３〜領域分割部４７以外の高炉監視システム３００の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された高炉監視システム２００の構成要素の構成及び機能と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００５３】
（第３実施形態に係る高炉監視装置による高炉監視処理）
図７は高炉監視装置３が高炉１１０の操業異常の有無を監視する高炉監視処理のフローチャートである。図７に示す高炉監視処理は、予め記憶部１２に記憶されているプログラムに基づいて、主に処理部４０により高炉監視装置３の各要素と協働して実行される。
【００５４】
Ｓ４０１〜Ｓ４０２の処理は、Ｓ２０１〜Ｓ２０２の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。領域分割部４７は、高炉の高さ方向に境界を定め、その境界によって高炉１１０の上側と下側を定義する。そして、領域分割部４７は、温度変化量演算部３２によって演算された温度変化量を、高炉１１０の上側の領域に温度推定点が位置する第１群と、高炉１１０の下側の領域に温度推定点が位置する第２群とに分割する（Ｓ４０３）。例えば、ボッシュ部（炉腹部）の上端を境界とする場合、シャフト部（炉胸部）に温度推定点が位置する温度変化量が第１群に含まれ、ボッシュ部（炉腹部）及びベリー部（朝顔部）に温度推定点が位置する温度変化量が第２群に含まれる。また例えば、温度推定点が１４×１４の格子状に配置される場合、高炉１１０の高さ方向の下から８行目〜１４行目に温度推定点が位置する温度変化量が第１群に含まれ、高炉１１０の高さ方向の下から１行目〜７行目に温度推定点が位置する温度変化量が第２群に含まれる。さらにまた、境界は、想定される融着帯の高さを目安に定められてもよく、鋳鉄ステーブと銅ステーブが併せて採用されている高炉においてはステーブ構造が変化する高さにおいて定められてもよい。
【００５５】
次いで、標準偏差演算部４３は、Ｓ４０３の処理で第１群に分割された温度変化量の標準偏差を示す第１標準偏差を演算すると共に、Ｓ４０３の処理で第２群に分割された温度変化量の標準偏差を示す第２標準偏差を演算する（Ｓ４０４）。標準偏差演算部４３は、演算した第１標準偏差及び第２標準偏差を記憶部１２に記憶する。
【００５６】
次いで、第１判定部４４は、記憶部１２に記憶された第１標準偏差が第１しきい値以上であるか否かを判定する（Ｓ４０５）。第１しきい値は、高炉１１０に応じて適宜決定され、記憶部１２に記憶される。第１判定部４４は、記憶部１２に記憶された第１標準偏差が第１しきい値以上であると判定する（Ｓ４０５−ＹＥＳ）と、高炉１１０の上側のガスの流れが変化したことを示す第１操業異常フラグを記憶部１２に記憶する（Ｓ４０６）。
【００５７】
次いで、第２判定部４５は、記憶部１２に記憶された第１標準偏差が第１しきい値より小さい第２しきい値以下であるか否かを判定する（Ｓ４０７）。第２しきい値は、第１しきい値と同様に、高炉１１０に応じて適宜決定され、記憶部１２に記憶される。第２判定部４５は、記憶部１２に記憶された第１標準偏差が第２しきい値以下であると判定する（Ｓ４０７−ＹＥＳ）と、高炉１１０の上側の炉壁に付着した付着物の厚さが厚くなったことを示す第２操業異常フラグを記憶部１２に記憶する（Ｓ４０８）。
【００５８】
次いで、第１判定部４４は、記憶部１２に記憶された第２標準偏差が第１しきい値以上であるか否かを判定する（Ｓ４０９）。第１判定部４４は、記憶部１２に記憶された第２標準偏差が第１しきい値以上であると判定する（Ｓ４０９−ＹＥＳ）と、高炉１１０の下側のガスの流れが変化したことを示す第３操業異常フラグを記憶部１２に記憶する（Ｓ４１０）。
【００５９】
次いで、第２判定部４５は、記憶部１２に記憶された第２標準偏差が第２しきい値以下であるか否かを判定する（Ｓ４１１）。第２判定部４５は、記憶部１２に記憶された第２標準偏差が第２しきい値以下であると判定する（Ｓ４１１−ＹＥＳ）と、高炉１１０の下側の炉壁に付着した付着物の厚さが厚くなったことを示す第４操業異常フラグを記憶部１２に記憶する（Ｓ４１２）。
【００６０】
次いで、警報信号出力部４６は、記憶部１２に第１操業異常フラグが記憶されているか否かを判定する（Ｓ４１３）。警報信号出力部４６は、記憶部１２に第１操業異常フラグが記憶されていると判定する（４１３−ＹＥＳ）と、高炉１１０の上側のガスの流れが変化したことを示す第１警報信号を出力する（Ｓ４１４）。
【００６１】
次いで、警報信号出力部４６は、記憶部１２に第２操業異常フラグが記憶されているか否かを判定する（Ｓ４１５）。警報信号出力部４６は、記憶部１２に第２操業異常フラグが記憶されていると判定する（Ｓ４１５−ＹＥＳ）と、高炉１１０の上側の炉壁に付着した付着物の厚さが厚くなったことを示す第２警報信号を出力する（Ｓ４１６）。
【００６２】
次いで、警報信号出力部４６は、記憶部１２に第３操業異常フラグが記憶されているか否かを判定する（Ｓ４１７）。警報信号出力部４６は、記憶部１２に第３操業異常フラグが記憶されていると判定する（４１７−ＹＥＳ）と、高炉１１０の下側のガスの流れが変化したことを示す第３警報信号を出力する（Ｓ４１８）。
【００６３】
次いで、警報信号出力部４６は、記憶部１２に第４操業異常フラグが記憶されているか否かを判定する（Ｓ４１９）。警報信号出力部４６は、記憶部１２に第４操業異常フラグが記憶されていると判定する（Ｓ４１９−ＹＥＳ）と、高炉１１０の下側の炉壁に付着した付着物の厚さが厚くなったことを示す第４警報信号を出力する（Ｓ４２０）。
【００６４】
（第３実施形態に係る高炉監視装置の作用効果）
高炉監視装置３は、高炉１１０の上側の領域に温度推定点が位置する第１群と、高炉１１０の下側の領域に温度推定点が位置する第２群とに温度変化量を分割して群毎に判定処理を実行するので、操業異常の判定感度を向上させることができる。例えば、高炉１１０に付着する付着物は、高炉１１０下側の方が付着し易いので、高炉１１０の下側の領域に位置する第２群に含まれる温度変化量によって、操業異常の判定を実行することで、高炉１１０の上側の領域に位置する第１群の影響を排除できる。
【００６５】
図８は、高炉監視装置３によって監視される高炉１１０の標準偏差値の経時変化の第１の例を示す図である。図８（ａ）は高炉１１０の上側の領域に温度推定点が位置する第１群の第１標準偏差を示し、図８（ｂ）は高炉１１０の下側の領域に温度推定点が位置する第２群の第２標準偏差を示す。図８（ａ）及び８（ｂ）において、横軸は時間を日にち単位で示し、縦軸は高炉監視装置３によって演算される標準偏差を示す。
【００６６】
第１日から第４日までは、第１標準偏差及び第２標準偏差の双方は第１しきい値と第２しきい値との間を遷移しており、高炉１１０の操業状態は安定している。第５日において、第１標準偏差及び第２標準偏差の双方は第１しきい値以上になり、高炉１１０の上側及び下側の双方のガスの流れが変化したことが示される。第５日において、作業者等は、高炉１１０の還元材比を増加すると共に送風量を減少させることで、第１標準偏差及び第２標準偏差の双方は第１しきい値と第２しきい値との間に戻り、高炉１１０の操業状態はいったん安定した。
【００６７】
しかしながら、第７日において、急激な熱変調に起因して第１標準偏差及び第２標準偏差の双方は第１しきい値以上になり、以降６日間に亘って操業異常の状態が継続した。第１７日において、第１標準偏差及び第２標準偏差の双方は第１しきい値と第２しきい値との間に戻り、高炉１１０の操業状態は安定した。
【００６８】
図９は、高炉監視装置３によって監視される高炉１１０の標準偏差値の経時変化の第２の例を示す図である。図９（ａ）は高炉１１０の上側の領域に温度推定点が位置する第１群の第１標準偏差を示し、図９（ｂ）は高炉１１０の下側の領域に温度推定点が位置する第２群の第２標準偏差を示す。図９（ａ）及び９（ｂ）において、横軸は時間を日にち単位で示し、縦軸は高炉監視装置３によって演算される標準偏差を示す。
【００６９】
第１日から第３日までは、第１標準偏差及び第２標準偏差の双方は第１しきい値と第２しきい値との間を遷移しており、高炉１１０の操業状態は安定している。第４日において、第２標準偏差は第２しきい値以下になり、高炉１１０の下側の炉壁に付着した付着物の厚さが厚くなったことを示される。
【００７０】
第８日において、高炉１１０の炉壁に付着した付着物の脱落に伴い、第１標準偏差及び第２標準偏差の双方は第１しきい値以上になり、高炉１１０の上側及び下側の双方のガスの流れが変化したことが示される。以降４〜５日間に亘って操業異常の状態が継続した。高炉１１０の還元材比を増加すると共に送風量を減少させることで、第１４日において、第１標準偏差及び第２標準偏差の双方は第１しきい値と第２しきい値との間に戻り、高炉１１０の操業状態は安定した。
【００７１】
（実施形態に係る高炉監視装置の変形例）
高炉監視装置１〜３は、温度変化量の標準偏差が第１しきい値以上になったとき、及び温度変化量の標準偏差が第２しきい値以下になったときに警報信号を出力する。しかしながら、実施形態に係る高炉監視装置は、温度変化量の標準偏差が第１しきい値以上になった期間、及び温度変化量の標準偏差が第２しきい値以下になった期間が、所定のしきい値期間に達したときに警報信号を出力してもよい。警報信号を出力するためのしきい値期間は、例えば、数時間程度でもよく、数日程度でもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１    高炉監視装置
２１    ステーブ温度取得部
２２、３２    温度変化量演算部
２３、４３    標準偏差演算部
２４、４４    第１判定部
２５、４５    第２判定部
２６、４６    警報信号出力部
４７    領域分割部
【図１】
2020007611.tif 000003
【図２】
2020007611.tif 000004
【図３】
2020007611.tif 000005
【図４】
2020007611.tif 000006
【図５】
2020007611.tif 000007
【図６】
2020007611.tif 000008
【図７】
2020007611.tif 000009
【図８】
2020007611.tif 000010
【図９】
2020007611.tif 000011