(57)【要約】【課題】高炉を所望の操業状態に至らせるための装入方法を決定することが可能な装入方法決定方法を提供する。【解決手段】装入方法決定方法は、高炉１００の操業状態を示す指標値の目標値である目標指標値を取得し、高炉１００に原料を装入する装入方法を取得し、高炉１００における装入物分布を、装入方法に基づいて演算し、装入物分布に基づいて指標値を演算し、指標値が目標指標値に一致しているか否かを判定し、指標値が目標指標値に一致していると判定されたときの装入方法を演算装入方法に決定し、装入物分布の演算値と装入物分布試験装置における装入物分布の実測値とが一致するときの演算及び測定のそれぞれに使用される装入方法の対応関係に基づいて、測定に使用される装入方法のうち演算装入方法に対応する装入方法を、実測装入方法に決定し、実測装入方法を示す実測装入方法信号を出力することを含む。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉の操業状態を示す指標値の目標値である目標指標値を取得し、
装入物分布モデルに入力する装入方法を取得し、
前記装入方法に基づいて装入物分布を演算し、
前記装入物分布に基づいて前記指標値を演算し、
前記指標値が前記目標指標値に一致しているか否かを判定し、
前記指標値が前記目標指標値に一致していると判定されたときの前記装入方法を演算装入方法に決定し、
前記装入物分布の演算値と装入物分布試験における装入物分布の実測値とが一致するときの演算及び測定のそれぞれに使用される前記装入方法の対応関係に基づいて、測定に使用される前記装入方法のうち前記演算装入方法に対応する装入方法を、実測装入方法に決定し、
前記実測装入方法を示す実測装入方法信号を出力する、
ことを含む、ことを特徴とする装入方法決定方法。
【請求項２】
前記高炉は、旋回シュートにより原料を装入するベルレス式装入装置を有し、
前記装入方法は、前記旋回シュートのノッチ角度及び旋回数の少なくとも一方を含む、請求項１に記載の装入方法決定方法。
【請求項３】
前記高炉は、シャフト部に設置されたシャフトゾンデを有し、
前記指標値は、前記シャフトゾンデによって検出されたガス成分により算出された成分比を示す指標値を含む、請求項１又は２に記載の装入方法決定方法。
【請求項４】
前記指標値は、前記高炉の半径方向のηＣＯ分布である、請求項３に記載の装入方法決定方法。
【請求項５】
前記目標指標値は、前記ηＣＯ分布に含まれる半径方向の各位置におけるηＣＯの所定期間内の平均値であり、
前記指標値が前記目標指標値に一致しているか否かを判定することは、前記ηＣＯ分布に含まれる半径方向の各位置におけるηＣＯの所定期間内の標準偏差に基づいて、前記指標値が前記目標指標値に一致しているか否かを判定することを含む、請求項４に記載の装入方法決定方法。
【請求項６】
高炉の操業状態を示す指標値の目標値である目標指標値を取得する目標指標値取得部と、
装入物分布モデルに入力する装入方法を取得する装入方法取得部と、
前記装入方法に基づいて装入物分布を演算する装入物分布演算部と、
前記装入物分布に基づいて前記指標値を演算する指標値演算部と、
前記指標値が前記目標指標値に一致しているか否かを判定する指標値判定部と、
前記指標値判定部によって前記指標値が前記目標指標値に一致していると判定されたときの前記装入方法を演算装入方法に決定する目標装入物分布決定部と、
前記装入物分布の演算値と装入物分布試験における装入物分布の実測値とが一致するときの演算及び測定のそれぞれに使用される前記装入方法の対応関係に基づいて、測定に使用される前記装入方法のうち前記演算装入方法に対応する装入方法を、実測装入方法に決定する装入方法決定部と、
前記実測装入方法を示す実測装入方法信号を出力する装入方法出力部と、
を有する、ことを特徴とする装入方法決定装置。
【請求項７】
高炉の操業状態を示す指標値の目標値である目標指標値を取得し、
装入物分布モデルに入力する装入方法を取得し、
前記装入方法に基づいて装入物分布を演算し、
前記装入物分布に基づいて前記指標値を演算し、
前記指標値が前記目標指標値に一致しているか否かを判定し、
前記指標値が前記目標指標値に一致していると判定されたときの前記装入方法を演算装入方法に決定し、
前記装入物分布の演算値と装入物分布試験における装入物分布の実測値とが一致するときの演算及び測定のそれぞれに使用される前記装入方法の対応関係に基づいて、測定に使用される前記装入方法のうち前記演算装入方法に対応する装入方法を、実測装入方法に決定し、
前記実測装入方法を示す実測装入方法信号を出力する、
処理をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする装入方法決定プログラム。
【請求項８】
高炉の操業状態を示す指標値の目標値である目標指標値を取得し、
装入物分布試験における実測装入方法を取得し、
装入物分布を演算する装入物分布モデルに入力する装入方法のうち、装入物分布の演算値と前記装入物分布試験における装入物分布の実測値とが一致するときの演算及び測定のそれぞれに使用される前記装入方法の対応関係に基づいて、前記実測装入方法に対応する装入方法を、演算装入方法に決定し、
前記演算装入方法に基づいて装入物分布を演算し、
前記装入物分布に基づいて前記指標値を演算し、
前記指標値が前記目標指標値に一致しているか否かを判定し、
前記指標値が前記目標指標値に一致していると判定されたときの実測装入方法を決定し、
前記実測装入方法を示す実測装入方法信号を出力する、
ことを含む、ことを特徴とする装入方法決定方法。
【請求項９】
高炉の操業状態を示す指標値の目標値である目標指標値を取得する目標指標値取得部と、
装入物分布試験における実測装入方法を取得する装入方法取得部と、
装入物分布を演算する装入物分布モデルに入力する装入方法のうち、装入物分布の演算値と前記装入物分布試験における装入物分布の実測値とが一致するときの演算及び測定のそれぞれに使用される前記装入方法の対応関係に基づいて、前記実測装入方法に対応する装入方法を、演算装入方法に決定する演算装入方法決定部と、
前記演算装入方法に基づいて装入物分布を演算する装入物分布演算部と、
前記装入物分布に基づいて前記指標値を演算する指標値演算部と、
前記指標値が前記目標指標値に一致しているか否かを判定する指標値判定部と、
前記指標値が前記目標指標値に一致していると判定されたときの実測装入方法を決定する装入方法決定部と、
前記実測装入方法を示す実測装入方法信号を出力する装入方法出力部と、
を有することを特徴とする装入方法決定装置。
【請求項１０】
高炉の操業状態を示す指標値の目標値である目標指標値を取得し、
装入物分布試験における実測装入方法を取得し、
装入物分布を演算する装入物分布モデルに入力する装入方法のうち、装入物分布の演算値と前記装入物分布試験における装入物分布の実測値とが一致するときの演算及び測定のそれぞれに使用される前記装入方法の対応関係に基づいて、前記実測装入方法に対応する装入方法を、演算装入方法に決定し、
前記演算装入方法に基づいて装入物分布を演算し、
前記装入物分布に基づいて前記指標値を演算し、
前記指標値が前記目標指標値に一致しているか否かを判定し、
前記指標値が前記目標指標値に一致していると判定されたときの実測装入方法を決定し、
前記実測装入方法を示す実測装入方法信号を出力する、
処理をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする装入方法決定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉に原料を装入するときの装入方法を決定する装入方法決定方法、装入方法決定装置及び装入方法決定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉の操業において、炉内装入物の堆積状態（装入物分布）を制御することにより高炉内のガス流分布及び融着帯形状を最適化して操業の安定化を図る技術が知られている。例えば、特許文献１には、高炉への原料の装入方法を含む高炉操業諸元を、装入された原料等の挙動をパラメータを用いて数式化したモデルに入力し、高炉の操業状態を示す指標値を演算する技術が記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載される技術では、高炉内プロセスのシミュレーションにより指標値を演算した結果に基づいて、ムーバブルアーマーの操作量等の装入方法を変更したときの指標値の変動を評価することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１０６８０７号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「ベルレス装入法における装入物分布推定モデルの開発」（奥野嘉雄ら、鉄と鋼73（1987）p91、ISIJ Int. , Vol. 43 (2003), No. 5, p620）
【非特許文献２】「高炉二次元トータルモデル（ＢＲＩＧＨＴ）の開発とその応用」（杉山喬ら、製鉄研究325（1987）p34）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載される技術は、装入物分布モデルを用いて装入物分布を推定して指標値を演算しており、装入物分布モデルにより推定された装入物分布と、実際の高炉（以下、実炉と称する）における装入物分布との間の誤差を含んでいる。装入物分布モデル等は、モデルに含まれるパラメータを実炉の操業状態と比較しながらフィッティングすることにより、その精度を向上することができるが、パラメータフィッティングによっても、実炉の指標値を完全に表現できるモデルを構築することは容易ではない。よって、装入方法を変更した際の高炉の操業状態の変動をモデルにより推定したり、高炉を所望の操業状態に至らせるための装入方法をモデルにより決定したりすることは、従来困難であった。
【０００７】
そこで、本発明は、高炉を所望の操業状態に至らせるための装入方法を決定することが可能な装入方法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】
【０００８】
このような課題を解決する本発明は、以下に示す装入方法決定装置、装入方法決定プログラム及び装入方法決定方法を要旨とするものである。
（１）高炉の操業状態を示す指標値の目標値である目標指標値を取得し、
装入物分布モデルに入力する装入方法を取得し、
装入方法に基づいて装入物分布を演算し、
装入物分布に基づいて指標値を演算し、
指標値が目標指標値に一致しているか否かを判定し、
指標値が目標指標値に一致していると判定されたときの装入方法を演算装入方法に決定し、
装入物分布の演算値と装入物分布試験における装入物分布の実測値とが一致するときの演算及び測定のそれぞれに使用される装入方法の対応関係に基づいて、測定に使用される装入方法のうち演算装入方法に対応する装入方法を、実測装入方法に決定し、
実測装入方法を示す実測装入方法信号を出力する、
ことを含む、ことを特徴とする装入方法決定方法。
（２）高炉は、旋回シュートにより原料を装入するベルレス式装入装置を有し、
装入方法は、旋回シュートのノッチ角度及び旋回数の少なくとも一方を含む、（１）に記載の装入方法決定方法。
（３）高炉は、シャフト部に設置されたシャフトゾンデを有し、
指標値は、シャフトゾンデによって検出されたガス成分により算出された成分比を示す指標値を含む、（１）又は（２）に記載の装入方法決定方法。
（４）指標値は、高炉の半径方向のηＣＯ分布である、（３）に記載の装入方法決定方法。
（５）目標指標値は、ηＣＯ分布に含まれる半径方向の各位置におけるηＣＯの所定期間内の平均値であり、
指標値が目標指標値に一致しているか否かを判定することは、ηＣＯ分布に含まれる半径方向の各位置におけるηＣＯの所定期間内の標準偏差に基づいて、指標値が目標指標値に一致しているか否かを判定することを含む、（４）に記載の装入方法決定方法。
（６）高炉の操業状態を示す指標値の目標値である目標指標値を取得する目標指標値取得部と、
装入物分布モデルに入力する装入方法を取得する装入方法取得部と、
装入方法に基づいて装入物分布を演算する装入物分布演算部と、
装入物分布に基づいて指標値を演算する指標値演算部と、
指標値が目標指標値に一致しているか否かを判定する指標値判定部と、
指標値判定部によって指標値が目標指標値に一致していると判定されたときの装入方法を演算装入方法に決定する目標装入物分布決定部と、
装入物分布の演算値と装入物分布試験における装入物分布の実測値とが一致するときの演算及び測定のそれぞれに使用される装入方法の対応関係に基づいて、測定に使用される装入方法のうち演算装入方法に対応する装入方法を、実測装入方法に決定する装入方法決定部と、
実測装入方法を示す実測装入方法信号を出力する装入方法出力部と、
を有する、ことを特徴とする装入方法決定装置。
（７）高炉の操業状態を示す指標値の目標値である目標指標値を取得し、
装入物分布モデルに入力する装入方法を取得し、
装入方法に基づいて装入物分布を演算し、
装入物分布に基づいて指標値を演算し、
指標値が目標指標値に一致しているか否かを判定し、
指標値が目標指標値に一致していると判定されたときの装入方法を演算装入方法に決定し、
装入物分布の演算値と装入物分布試験における装入物分布の実測値とが一致するときの演算及び測定のそれぞれに使用される装入方法の対応関係に基づいて、測定に使用される装入方法のうち演算装入方法に対応する装入方法を、実測装入方法に決定し、
実測装入方法を示す実測装入方法信号を出力する、
処理をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする装入方法決定プログラム。
（８）高炉の操業状態を示す指標値の目標値である目標指標値を取得し、
装入物分布試験における実測装入方法を取得し、
装入物分布を演算する装入物分布モデルに入力する装入方法のうち、装入物分布の演算値と装入物分布試験における装入物分布の実測値とが一致するときの演算及び測定のそれぞれに使用される装入方法の対応関係に基づいて、実測装入方法に対応する装入方法を、演算装入方法に決定し、
演算装入方法に基づいて装入物分布を演算し、
装入物分布に基づいて指標値を演算し、
指標値が目標指標値に一致しているか否かを判定し、
指標値が目標指標値に一致していると判定されたときの実測装入方法を決定し、
実測装入方法を示す実測装入方法信号を出力する、
ことを含む、ことを特徴とする装入方法決定方法。
（９）高炉の操業状態を示す指標値の目標値である目標指標値を取得する目標指標値取得部と、
装入物分布試験における実測装入方法を取得する装入方法取得部と、
装入物分布を演算する装入物分布モデルに入力する装入方法のうち、装入物分布の演算値と装入物分布試験における装入物分布の実測値とが一致するときの演算及び測定のそれぞれに使用される装入方法の対応関係に基づいて、実測装入方法に対応する装入方法を、演算装入方法に決定する演算装入方法決定部と、
演算装入方法に基づいて装入物分布を演算する装入物分布演算部と、
装入物分布に基づいて指標値を演算する指標値演算部と、
指標値が目標指標値に一致しているか否かを判定する指標値判定部と、
指標値が目標指標値に一致していると判定されたときの実測装入方法を決定する装入方法決定部と、
実測装入方法を示す実測装入方法信号を出力する装入方法出力部と、
を有することを特徴とする装入方法決定装置。
（１０）高炉の操業状態を示す指標値の目標値である目標指標値を取得し、
装入物分布試験における実測装入方法を取得し、
装入物分布を演算する装入物分布モデルに入力する装入方法のうち、装入物分布の演算値と装入物分布試験における装入物分布の実測値とが一致するときの演算及び測定のそれぞれに使用される装入方法の対応関係に基づいて、実測装入方法に対応する装入方法を、演算装入方法に決定し、
演算装入方法に基づいて装入物分布を演算し、
装入物分布に基づいて指標値を演算し、
指標値が目標指標値に一致しているか否かを判定し、
指標値が目標指標値に一致していると判定されたときの実測装入方法を決定し、
実測装入方法を示す実測装入方法信号を出力する、
処理をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする装入方法決定プログラム。
【発明の効果】
【０００９】
一実施形態に係る装入方法決定方法によれば、高炉を所望の操業状態に至らせるための装入方法を決定することができる。ひいては、一実施形態に係る装入方法決定方法によって決定された装入方法を用いて高炉を操業することにより、高炉の操業状態を示す指標値について所望の値を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】装入方法を決定する対象となる、実炉の概略図である。
【図２】第１実施形態に係る装入方法決定装置の機能ブロック図である。
【図３】装入物分布試験装置の一例である１／３縮尺模型実験装置の概略図である。
【図４】（ａ）は図２に示す対応関係テーブルに含まれる単位テーブルの一例を示す図であり、（ｂ）は図２に示す対応関係テーブルに含まれる単位テーブルの他の例を示す図である。
【図５】図２に示す装入方法決定装置により実行される装入方法決定処理のフローチャートである。
【図６】第２実施形態に係る装入方法決定装置の機能ブロック図である。
【図７】図６に示す装入方法決定装置により実行される装入方法決定処理のフローチャートである。
【図８】目標とするηＣＯ分布と、装入方法決定処理を実行する前後のηＣＯ分布との間の一致度を示す図である。
【図９】装入方法決定処理を実行する前後のηＣＯと目標とするηＣＯとの差と、目標とするηＣＯにおける標準偏差σとの比較を示す図である。
【図１０】実炉において装入方法を変更したときのコークス比の推移を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下図面を参照して、本発明に係る装入方法決定装置、装入方法決定プログラム及び装入方法決定方法について説明する。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。
【００１２】
（実施形態に係る装入方法決定方法の対象となる高炉の構成及び機能）
図１は、実施形態に係る装入方法決定方法の対象となる高炉の概略図である。図１において、ガス配管は実線で示され、電気配線は一点鎖線で示される。
【００１３】
高炉１００は、高炉１００の内部に原料を装入する装入装置１０１と、複数の片持ちゾンデ１０２と、複数のシャフトゾンデ１０３と、ガスアナライザ１０４とを有する。なお、片持ちゾンデ１０２及びシャフトゾンデ１０３はそれぞれ１つであってもよく、いずれか一方のみが設けられていてもよい。
【００１４】
装入装置１０１は、例えばベルレス式装入装置であり、集合ホッパ１１１と、垂直シュート１１２と、旋回シュート１１３とを有する。
【００１５】
集合ホッパ１１１は、中央下部に開口部が形成された凹型の形状を有し、原料が貯蔵される炉頂ホッパの下方に配置される。集合ホッパ１１１は、炉頂ホッパから供給された原料を垂直シュート１１２に供給する。垂直シュート１１２は、略円筒状の形状を有し、集合ホッパ１１１の中央下部に形成された開口部にその上端が接続される。垂直シュート１１２は、集合ホッパ１１１から供給された原料を旋回シュート１１３に供給する。
【００１６】
旋回シュート１１３は、高炉１００の中心軸線Ｌ１の周りに矢印Ｔ１方向に旋回可能であると共に、旋回シュート１１３の傾動軸Ｌ２の周りに矢印Ｔ２方向に傾動可能な構造を有する。図１において中心軸線Ｌ１及び傾動軸Ｌ２は、二点鎖線で示される。旋回シュート１１３は、垂直シュート１１２から供給された原料を、予め決められた装入方法により高炉１００の内部に装入する。装入方法は、例えば、旋回シュート１１３のノッチパターン（旋回シュート１１３のノッチ、すなわち傾動角、及び、ノッチごとの旋回数）を含む。また例えば、コークス及び鉱石の装入量を含み、そのほか原料搬送方法などを含んでも良い。
【００１７】
高炉１００に装入された原料は、装入方法に応じた装入物分布を形成する。装入物分布は、 例えば、１チャージ分のコークス層及び鉱石層の合計層厚に対する鉱石層の層厚の比である鉱石層厚比の、高炉１００の半径方向の分布である。また例えば、コークスの装入量（質量）に対する鉱石の装入量（質量）の比であるＯ／Ｃの、高炉１００の半径方向の分布である。
【００１８】
複数の片持ちゾンデ１０２のそれぞれは、一端が高炉１００の壁面に接し、他端が高炉１００の中心部に位置すると共に、高炉１００の壁面から中心部に向かって下方に延伸するように、高炉１００内部に装入された装入物の頂面の上方の空間に配置される。
【００１９】
複数の片持ちゾンデ１０２のそれぞれは、高炉１００の半径方向に並んで配置される複数の熱電対を有し、装入物の頂面の上方の空間の雰囲気中のガスの温度を半径方向に亘って連続的に検出する。
【００２０】
複数のシャフトゾンデ１０３のそれぞれは、高炉１００のシャフト部に設置され、例えば８時間毎に周期的に高炉１００の壁面から高炉１００の内部に挿入される（図１において、複数のシャフトゾンデ１０３のそれぞれの退避位置を破線で示し、挿入方向を白抜き矢印で示す）。複数のシャフトゾンデ１０３のそれぞれは、例えば、高炉１００のシャフト部の上段、中段及び下段に配置される。複数のシャフトゾンデ１０３のそれぞれの先端は、高炉１００の内部に挿入されたときに、高炉１００の中心部に位置する。
【００２１】
複数のシャフトゾンデ１０３のそれぞれは、先端に配置される熱電対を有し、高炉１００内に所定の周期毎に挿入されるときに、装入物の内部の雰囲気中のガスの温度を半径方向に亘って検出する。
【００２２】
複数のシャフトゾンデ１０３のそれぞれは、先端にガスを採取するガス採取部を有し、高炉１００に挿入されるときに、装入物の内部の雰囲気中のガスを径方向に亘って採取する。複数のシャフトゾンデ１０３のそれぞれは、採取したガスをガスアナライザ１０４に送る。
【００２３】
ガスアナライザ１０４は、ガスクロマトグラフィーを有し、複数のシャフトゾンデ１０３のそれぞれが採取したガスに含有される一酸化炭素、二酸化炭素、水素及び水蒸気等の含有ガスの成分を分析する。
【００２４】
以上説明したように、高炉１００には、片持ちゾンデ１０２及びシャフトゾンデ１０３が設置され、高炉１００の操業状態が監視される。片持ちゾンデ１０２及びシャフトゾンデ１０３による測定結果は、高炉１００の操業状態を示す指標として用いられ、高炉１００が理想的な操業状態であるときのそれらの指標は、例えば過去の操業実績から知ることができる。
【００２５】
実施形態に係る装入方法決定方法は、後述する装入方法決定処理により、所望の指標値を発生させる装入方法を決定し、すなわち、高炉１００を所望の操業状態に至らせる装入方法を決定する。
【００２６】
図２は、第１実施形態に係る装入方法決定装置１の機能ブロック図である。
【００２７】
装入方法決定装置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。装入方法決定装置１は、高炉１００の操業状態を示す指標値が目標値に一致するような原料の装入方法を決定する。
【００２８】
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、電気配線を介して装入装置１０１〜ガスアナライザ１０４及び不図示の上位制御装置等と通信を行う。
【００２９】
通信部１１は、後述する装入方法決定処理により決定した装入方法を示す装入方法信号を装入装置１０１に送信してもよい。また、通信部１１は、片持ちゾンデ温度分布情報を示す片持ちゾンデ温度分布情報信号を複数の片持ちゾンデ１０２のそれぞれから受信してもよい。また、通信部１１は、シャフトゾンデ温度分布情報を示すシャフトゾンデ温度分布情報信号を複数のシャフトゾンデ１０３のそれぞれから受信してもよい。また、通信部１１は、ガス成分情報を示すガス成分情報信号をガスアナライザ１０４から受信してもよい。
【００３０】
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１００の操業状態を示す指標値が目標値に一致するような原料の装入方法を決定する装入方法決定処理を処理部２０に実行させるための装入方法決定プログラム等を記憶する。装入方法決定プログラムは、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。
【００３１】
また、記憶部１２は、装入方法決定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。
【００３２】
記憶部１２は、装入物分布モデル１２１と、炉内推定モデル１２２と、対応関係テーブル１２３とを記憶する。
【００３３】
装入物分布モデル１２１は、高炉１００に原料を装入する装入方法に基づいて、装入された原料の炉口部における分布である装入物分布を演算するときに使用されるモデルであり、一例では非特許文献１に記載されるモデルである。装入物分布モデル１２１は、原料が落下するときの摩擦係数、堆積形状の決定に使用される補正係数、及び高炉１００の内部における装入物の偏析状況の算出に使用される係数等をパラメータとして含む。
【００３４】
炉内推定モデル１２２は、装入物分布に基づいて、高炉１００の操業状態を示す指標値を演算するときに使用されるモデルであり、一例では非特許文献２に記載される高炉数学モデルである。
【００３５】
対応関係テーブル１２３は、装入物分布モデル１２１による装入物分布の演算値と後述する装入物分布試験装置による装入物分布の実測値とが一致するときに、装入物分布モデル１２１の入力値及び装入物分布試験の設定値として、それぞれ使用される装入方法の対応関係を示すテーブルである。
【００３６】
図３は、装入物分布試験装置の一例である１／３縮尺模型実験装置の概略図である。装入物分布試験装置は、高炉の炉頂部を模した試験装置であり、原料の装入、及び、装入された原料のサンプリングができる試験装置である。 １／ｎ（ｎは任意の正数）縮尺の模型実験装置においては、装置の寸法及び原料の粒径を１／ｎに縮尺したり、旋回シュートの旋回速度その他の設定値を適宜縮尺したりすることにより、実炉に近い装入物分布を模擬することができ、サンプリングによりその装入物分布を測定することができる。本発明は、装入物分布試験装置を用いて、装入物分布モデル１２１の入力値である装入方法を、装入物分布試験の設定値である装入方法に変換することにより、実炉において所望の指標値を発生させる装入方法を決定するものである。
【００３７】
１／３縮尺模型実験装置２００は、高炉１００の炉頂部の模型であり、装入装置と、径方向長さが高炉１００の約１／３のである炉体を有する。具体的には、装入装置として、サージホッパ２０１と、装入コンベア２０２と、炉頂ホッパ２０３と、旋回シュート２０４を有し、そのほか、炉体シャフト部２０５と、切出装置２０６とを有する。
【００３８】
１／３縮尺模型実験装置２００では、サージホッパ２０１に貯留された原料は、装入コンベア２０２を介して炉頂ホッパ２０３に一時貯留される。旋回シュート２０４は、旋回シュート１１３と同様に、炉体シャフト部２０５の中心軸線の周りに旋回可能であると共に、傾動軸の周りに傾動可能な構造を有する。炉頂ホッパ２０３から旋回シュート２０４に供給された原料は、旋回シュート２０４を旋回させながら落下位置を炉壁から中心に変更させることで、炉体シャフト部２０５を、リング状に炉壁から炉中心に装入される。
【００３９】
炉体シャフト部２０５は、高炉１００の炉頂部の形状を模し且つ高炉１００の約１／２７の容積を有する筐体であり、下端からガス流分布を模した送風がされる。切出装置２０６は、高炉１００の炉内荷下がりを模擬する。
【００４０】
対応関係テーブル１２３は、１／３縮尺模型実験装置２００により実測される装入物分布の実測値と、装入物分布モデル１２１により演算される装入物分布の演算値とが一致したときの装入方法を関連付けて記憶する複数の単位テーブルを含む。すなわち、対応関係テーブル１２３（単位テーブル）は、１／３縮尺模型実験装置２００による装入物分布の実測値と装入物分布モデル１２１による装入物分布の演算値とが一致したときの、１／３縮尺模型実験装置２００における装入方法と、装入物分布モデル１２１における装入方法と、を関連付けて記憶する。
【００４１】
装入物分布は、例えば鉱石層厚比分布である。対応関係テーブル１２３は、一例では、高炉の半径方向の複数位置で演算または測定される鉱石層厚比のすべてについて、鉱石層厚比の差が±０．１以下であるときの１／３縮尺模型実験装置２００における装入方法と装入物分布モデル１２１における装入方法とを関連付けて記憶する。
【００４２】
装入方法は、例えば旋回シュートのノッチパターンであり、図４（ａ）は対応関係テーブル１２３に含まれる単位テーブルの一例を示し、図４（ｂ）は対応関係テーブル１２３に含まれる単位テーブルの他の例を示す。
【００４３】
単位テーブル４０１は、１／３縮尺模型実験装置２００により原料を装入するときの旋回シュートのノッチ角度と装入物分布モデル１２１における演算に使用される旋回シュートのノッチ角度との対応関係を、１ノッチから２０ノッチまでのそれぞれについて記憶する。単位テーブル４０１によれば、装入物分布モデルの項目に記載されたノッチ角度で装入物分布モデル１２１の演算を行い、１/３縮尺模型実験装置の項目に記載されたノッチ角度で装入物分布試験を行うと、それぞれの結果としての装入物分布が一致する。
【００４４】
単位テーブル４０２は、１／３縮尺模型実験装置２００により原料を装入するときの旋回シュートの旋回数と装入物分布モデル１２１における演算に使用される旋回シュートの旋回数との対応関係を、１ノッチから２０ノッチまでのそれぞれについて記憶する。単位テーブル４０２によれば、装入物分布モデルの項目に記載された旋回数で装入物分布モデル１２１の演算を行い、１/３縮尺模型実験装置の項目に記載された旋回数で装入物分布試験を行うと、それぞれの結果としての装入物分布が一致する。
【００４５】
なお、対応関係テーブル１２３は、旋回シュートのノッチ角度及び旋回数の対応関係を単位テーブルとして含むが、ノッチ角度及び旋回数の何れか一方の対応関係を単位テーブルとして含んでもよく、その他の装入方法の対応関係を単位テーブルとして含んでもよい。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、装入方法決定装置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。
【００４９】
処理部２０は、目標指標値取得部２１と、演算装入方法取得部２２と、装入物分布演算部２３と、指標値演算部２４と、指標値判定部２５と、目標装入物分布決定部２６と、装入方法決定部２７と、装入方法出力部２８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装入方法決定装置１に実装されてもよい。
【００５０】
（第１実施形態に係る装入方法決定装置による装入方法決定処理）
図５は、装入方法決定装置１により実行される装入方法決定処理のフローチャートである。図５に示す装入方法決定処理は、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により装入方法決定装置１の各要素と協働して実行される。
【００５１】
まず、目標指標値取得部２１は、高炉１００の操業状態を示す指標値の目標値である目標指標値を取得する（Ｓ１０１）。目標指標値は、通信部１１を介して上位制御装置から取得されてもよく、入力部１３を介して作業者による入力に応じて取得されてもよい。
【００５２】
目標指標値として取得される指標値は、例えばシャフトゾンデ１０３によって高炉１００の半径方向の複数位置で検出されるべき、シャフトゾンデηＣＯ分布情報である。シャフトゾンデηＣＯ分布情報は、シャフトゾンデ１０３が採取するガスに含まれるＣＯ及びＣＯ2の濃度から、計算式（ＣＯ2／（ＣＯ＋ＣＯ2））により算出されるηＣＯの高炉１００の半径方向の分布を含む。シャフトゾンデηＣＯ分布情報において、ηＣＯは、ガス成分を検出したシャフトゾンデ１０３及び高炉１００の半径方向の位置に関連付けられる。
【００５３】
なお、目標指標値として取得される指標値は、シャフトゾンデηＣＯ分布情報以外の高炉の操業状態を示す情報であってもよい。例えば、目標指標値として取得される指標値は、片持ちゾンデ１０２のそれぞれにより検出されるべき片持ちゾンデ温度分布情報であってもよく、シャフトゾンデ１０３のそれぞれにより検出されるべきシャフトゾンデ温度分布情報であってもよい。
【００５４】
また、目標指標値として取得される指標値は、シャフトゾンデ１０３によって高炉１００の半径方向の複数位置で検出されるべき、シャフトゾンデηＨ2分布情報であってもよい。シャフトゾンデηＨ2分布情報は、シャフトゾンデ１０３が採取するガスに含まれるＨ2及びＨ2Ｏの濃度から、計算式（Ｈ2Ｏ／（Ｈ2＋Ｈ2Ｏ））により算出されるηＨ2の高炉１００の半径方向の分布を含む。シャフトゾンデηＨ2分布情報において、ηＨ2は、ガス成分を検出したシャフトゾンデ１０３及び高炉１００の半径方向の位置に関連付けられる。
【００５５】
次いで、演算装入方法取得部２２は、装入物分布モデル１２１に入力される装入方法を取得する（Ｓ１０２）。装入方法は、通信部１１を介して上位制御装置から取得されてもよく、入力部１３を介して作業者による入力に応じて取得されてもよい。装入方法は、例えば旋回シュートのノッチ角度及び旋回数を含む。
【００５６】
装入物分布モデル１２１に入力される装入方法は、例えば、現状の実炉（高炉１００）における装入方法の一部を規則的に変更した装入方法であり、また例えば、現状の実炉（高炉１００）における装入方法の一部をランダムに変更した装入方法である。また例えば、理想的な操業状態であったときの過去の操業実績における装入方法である。
【００５７】
次いで、装入物分布演算部２３は、Ｓ１０２の処理で取得された装入方法を入力として、装入物分布モデル１２１を使用して装入物分布を演算する（Ｓ１０３）。演算された装入物分布は、例えば鉱石層厚比分布を含む。装入物分布演算部２３は、演算した装入物分布を記憶部１２に記憶する。
【００５８】
次いで、指標値演算部２４は、Ｓ１０３の処理で取得された装入物分布を入力として、炉内推定モデル１２２を使用して指標値であるシャフトゾンデηＣＯ分布情報を演算する（Ｓ１０４）。指標値演算部２４は、演算したシャフトゾンデηＣＯ分布情報を記憶部１２に記憶する。
【００５９】
指標値演算部２４が演算する指標値は、シャフトゾンデηＣＯ分布情報に限定されるものではなく、目標指標値取得部２１によって目標指標値として取得される指標値と対応すればよい。目標指標値が片持ちゾンデ温度分布情報であるとき、指標値演算部２４は、片持ちゾンデ温度分布情報を指標値として演算する。また、目標指標値がシャフトゾンデ温度分布情報であるとき、指標値演算部２４は、シャフトゾンデ温度分布情報を指標値として演算する。また、目標指標値がシャフトゾンデηＨ2分布情報であるとき、指標値演算部２４は、シャフトゾンデηＨ2分布情報を指標値として演算する。
【００６０】
次いで、指標値判定部２５は、指標値演算部２４によって演算された指標値が目標指標値取得部２１によって取得された目標指標値に一致しているか否かを判定する（Ｓ１０５）。指標値判定部２５は、演算された指標値が目標指標値から所定の範囲内にあるときに、演算された指標値が目標指標値に一致していると判定する。
【００６１】
指標値判定部２５は、例えば指標値演算部２４によって演算されたシャフトゾンデηＣＯ分布情報に含まれるηＣＯのそれぞれが、目標指標値のうち対応するηＣＯのそれぞれの±１％の範囲に含まれるとき、演算された指標値が目標指標値に一致したと判定する。また、指標値判定部２５は、指標値演算部２４によって演算されたシャフトゾンデηＣＯ分布情報に含まれるηＣＯのそれぞれが、目標指標値の対応するηＣＯのそれぞれの±１％の範囲に含まれないとき、演算された指標値が目標指標値に一致しないと判定する。
【００６２】
指標値判定部２５によって演算された指標値が目標指標値に一致していると判定される（Ｓ１０５−ＹＥＳ）まで、Ｓ１０２〜Ｓ１０５の処理が繰り返される。すなわち、Ｓ１０２において異なる装入方法を取得し、当該異なる装入方法についてＳ１０３〜Ｓ１０５の処理を繰り返す。
【００６３】
演算された指標値が目標指標値に一致していると判定される（Ｓ１０５−ＹＥＳ）と、目標装入物分布決定部２６は、指標値の演算に使用された装入物分布を目標装入物分布に決定し、指標値の演算に使用された装入方法を演算装入方法に決定する（Ｓ１０６）。
【００６４】
次いで、装入方法決定部２７は、装入物分布の演算値と実測値とが一致するときの演算及び測定のそれぞれに使用される装入方法の対応関係に基づいて、演算装入方法に対応する装入物分布試験における装入方法を、実測装入方法に決定する（Ｓ１０７）。装入方法決定部２７は、対応関係テーブル１２３を使用して、装入物分布の演算値と装入物分布の実測値とが一致するときの装入方法の対応関係を抽出する。装入方法決定部２７は、対応関係テーブル１２３を使用して抽出した装入方法の対応関係から、演算装入方法に対応する装入物分布試験における装入方法を、実測装入方法に決定する。
【００６５】
そして、装入方法出力部２８は、Ｓ１０７の処理で決定された実測装入方法を示す実測装入方法信号を、出力部１４を介して、例えば作業者に対して出力する（Ｓ１０８）。または、装入方法出力部２８は、Ｓ１０７の処理で決定された実測装入方法を示す実測装入方法信号を、通信部１１を介して装入装置１０１に出力してもよい（Ｓ１０８）。このとき、装入装置１０１は、実測装入方法信号に対応する実測装入方法に応じて、原料を装入することができる。
【００６６】
（第１実施形態に係る装入方法決定装置の作用効果）
装入方法決定装置１は、目標とする指標値に演算した指標値が一致するときの装入方法を、演算した装入物分布と実測した装入物分布とが一致したときの装入方法の対応関係に基づいて、実炉用に変換する。装入方法決定装置１は、装入物分布が一致するように装入方法をモデル演算用のものから実炉用のものに変換することで、装入物分布モデルにより演算される装入物分布と実炉における装入物分布との間の誤差を低減することができる。
【００６７】
また、装入方法決定装置１は、装入物分布モデル１２１及び炉内推定モデル１２２を使用して装入方法から指標値を演算することができる。
【００６８】
装入方法決定装置１によれば、高炉１００の操業状態を所望の操業状態とするための装入方法を高精度且つ効率的に決定することができる。例えば片持ちゾンデ１０２及びシャフトゾンデ１０３の測定結果を確認しながらの装入方法の変更を試行錯誤的に行うことが不要になり、高炉１００の操業状態の変動期間を短縮したり、高炉１００の操業状態の変動の発生を防止したりすることが可能になる。
【００６９】
（第２実施形態に係る装入方法決定装置の構成及び機能）
図６は、装入方法決定装置２の機能ブロック図である。
【００７０】
装入方法決定装置２は、処理部３０を処理部２０の代わりに有することが装入方法決定装置１と相違する。処理部３０以外の装入方法決定装置２の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された装入方法決定装置１の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００７１】
処理部３０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３０は、装入方法決定装置２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３０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３０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。
【００７２】
処理部３０は、目標指標値取得部３１と、実測装入方法取得部３２と、演算装入方法決定部３３と、装入物分布演算部３４と、指標値演算部３５と、指標値判定部３６と、装入方法決定部３７と、装入方法出力部３８とを有する。これらの各部は、処理部３０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装入方法決定装置２に実装されてもよい。
【００７３】
（第２実施形態に係る装入方法決定装置による装入方法決定処理）
図７は、装入方法決定装置２により実行される装入方法決定処理のフローチャートである。図７に示す装入方法決定処理は、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により装入方法決定装置２の各要素と協働して実行される。
【００７４】
まず、目標指標値取得部３１は、Ｓ１０１の処理と同様に、高炉１００の操業状態を示す指標値の目標値である目標指標値を取得する（Ｓ２０１）。目標指標値は、通信部１１を介して上位制御装置から取得されてもよく、入力部１３を介して作業者による入力に応じて取得されてもよい。
【００７５】
次いで、実測装入方法取得部３２は、装入物分布試験における装入方法を取得する（Ｓ２０２）。この実測装入方法は、高炉１００に原料を装入する装入方法に対応する。実測装入方法は、通信部１１を介して上位制御装置から取得されてもよく、入力部１３を介して作業者による入力に応じて取得されてもよい。実測装入方法は、例えば熟練した作業者により、例えば過去の操業実績から生成されてもよい。
【００７６】
次いで、演算装入方法決定部３３は、装入物分布の演算値と実測値とが一致するときの演算及び測定のそれぞれに使用される装入方法の対応関係に基づいて、Ｓ２０２の処理で取得された実測装入方法に対応する演算装入方法（装入物分布モデル１２１に入力される装入方法）を決定する（Ｓ２０３）。演算装入方法決定部３３は、対応関係テーブル１２３を使用して、装入物分布の演算値と装入物分布の実測値とが一致するときの装入方法の対応関係を抽出する。演算装入方法決定部３３は、対応関係テーブル１２３を使用して抽出した装入方法の対応関係から、実測装入方法に対応する演算装入方法を決定する。
【００７７】
次いで、装入物分布演算部３４は、Ｓ２０３の処理で決定された装入方法を入力として、装入物分布モデル１２１を使用して装入物分布を演算する（Ｓ２０４）。演算された装入物分布は、例えば鉱石層厚比分布を含む。装入物分布演算部３４は、演算した装入物分布を記憶部１２に記憶する。
【００７８】
次いで、指標値演算部３５は、Ｓ２０４の処理で取得された装入物分布を入力として、炉内推定モデル１２２を使用して指標値であるシャフトゾンデηＣＯ分布情報を演算する（Ｓ２０５）。指標値演算部３５は、演算したシャフトゾンデηＣＯ分布情報を記憶部１２に記憶する。
【００７９】
次いで、指標値判定部３６は、指標値演算部３５によって演算された指標値が目標指標値取得部３１によって取得された目標指標値に一致しているか否かを判定する（Ｓ２０６）。指標値判定部３６は、指標値判定部２５と同様に、演算された指標値が目標指標値から所定の範囲内にあるときに、演算された指標値が目標指標値に一致していると判定する。
【００８０】
指標値判定部３６によって演算された指標値が目標指標値に一致していると判定される（Ｓ２０６−ＹＥＳ）まで、Ｓ２０２〜Ｓ２０６の処理が繰り返される。すなわち、Ｓ２０２において異なる実測装入方法を取得し、当該異なる実測装入方法についてＳ２０３〜Ｓ２０６の処理を繰り返す。
【００８１】
演算された指標値が目標指標値に一致していると判定される（Ｓ２０６−ＹＥＳ）と、
装入方法決定部３７は、Ｓ２０２の処理で取得された実測装入方法を決定する（Ｓ２０７）。
【００８２】
そして、装入方法出力部３８は、Ｓ２０７の処理で決定された実測装入方法を示す実測装入方法信号を、出力部１４を介して、例えば作業者に対して出力する（Ｓ２０８）。または、装入方法出力部３８は、Ｓ２０７の処理で決定された実測装入方法を示す実測装入方法信号を、通信部１１を介して装入装置１０１に出力してもよい（Ｓ２０８）。このとき、装入装置１０１は、実測装入方法信号に対応する実測装入方法に応じて、原料を装入することができる。
【００８３】
（第２実施形態に係る装入方法決定装置の作用効果）
装入方法決定装置２は、対応関係テーブル１２３を使用して決定された演算装入方法を入力として装入物分布を演算することで、装入物分布試験では実測できない装入物分布情報を含めて指標値を演算することができる。例えば、装入方法決定装置２は、対応関係テーブル１２３を使用して決定された演算装入方法を入力として装入物分布を演算することで、装入物分布試験では実測できない高炉の径方向の空隙率分布を含めた装入物分布情報の演算が可能である。このように演算された装入物分布情報によれば、炉内推定モデル１２２のインプット情報が充実し、指標値をより適切に演算することが可能になる。
【００８４】
（実施形態に係る装入方法決定装置の変形例）
装入方法決定装置１及び２は、ベルレス式装入装置により原料が装入される高炉１００の装入方法を決定するが、他の実施形態に係る装入方法決定装置は、ベル式装入装置により原料が装入される高炉の装入方法を決定してもよい。他の実施形態に係る装入方法決定装置では、ベル式装入装置により原料が装入される高炉の装入方法を決定するとき、装入方法は、ムーバブルアーマーのアーマーノッチを含んでもよく、その他、大ベルストローク、大ベル開速度、ストックレベル、ノッチ角度などを含んでもよい。
【００８５】
また、装入方法決定装置１及び２は、記憶部１２に予め対応関係テーブル１２３を備えている。しかしながら、他の実施形態に係る装入方法決定装置では、通信部１１によって、装入物分布試験装置の制御装置等と通信を行い、装入物分布モデル１２１による装入物分布の演算値と装入物分布試験装置による装入物分布の実測値とが一致するときに、それぞれ使用される装入方法を取得してもよい。例えば、Ｓ１０６において演算装入方法が決定してから、演算装入方法に類似する複数の装入方法について装入物分布試験を行い、その実測値が装入物分布モデル１２１による装入物分布の演算値と一致するときの装入方法を探索し、実測装入方法を決定しても良い。演算装入方法に類似する装入方法は、演算装入方法の一部を規則的にまたはランダムに変更して発生させることができる。
【００８６】
また、装入方法決定装置１及び２では、指標値判定部２５及び指標値判定部３６は、演算されたηＣＯのそれぞれが、目標指標値の対応するηＣＯのそれぞれの±１％の範囲に含まれるときに、演算された指標値が目標指標値に一致したと判定する。しかしながら、他の実施形態に係る装入方法決定装置では、演算された指標値が目標指標値に一致するか否かは、他の判定方法によって判定されてもよい。
【００８７】
他の実施形態に係る装入方法決定装置では、演算された指標値が目標指標値に一致するか否かは、例えばコークス比が低位で安定しているとき等の高炉の操業状態が安定しているときに検出された指標値の標準偏差σに基づいて判定されてもよい。
【００８８】
例えば、目標指標値は、高炉の操業状態が安定している期間１週間に亘って１日３回ずつ検出された合計２１個のηＣＯの平均値μであってもよく、指標値判定部２５は、当該２１個のηＣＯの標準偏差σを用いて、演算された指標値が目標指標値に一致したか否かを判定してもよい。すなわち、指標値判定部２５及び指標値判定部３６は、演算された指標値が、平均値μから±σ（または±２σ、±３σ）の範囲内にあるときに、演算された指標値が目標指標値に一致していると判定することができる。目標指標値に含まれるηＣＯの平均値μ及び標準偏差σのそれぞれは、高炉の半径方向の複数位置について設定され、検出したシャフトゾンデ及び高炉の半径方向の位置に関連付けられて記憶される。
【００８９】
指標値判定部２５及び指標値判定部３６は、演算された指標値に含まれるηＣＯの全てが、対応する目標指標値に含まれるηＣＯの平均値μから標準偏差σ（または２σ、３σ）の範囲に含まれるときに、演算された指標値が目標指標値に一致すると判定することができる。
【実施例】
【００９０】
表１は、目標とするηＣＯ分布及び目標とするηＣＯの標準偏差σの分布方向の変移の一例を示す。表１では、炉容積が５０００ｍ3程度のベルレス式高炉において、シャフトゾンデの１つにより半径方向に沿って１１点で検出されたガス成分から算出されるべきηＣＯが、目標指標値として示される。表１において、項目１は高炉の中心を示し、項目１１は高炉の壁面近傍を示す。
【００９１】
【表１】
2020172689.tif 000003
【００９２】
ηＣＯの目標値は、コークス比が低位で安定しているときに１週間に亘って１日３回ずつ検出された合計２１個のηＣＯの平均値である。また、ηＣＯの許容誤差は、目標とするηＣＯの算出に使用された２１個のηＣＯの標準偏差σである（以下、単に標準偏差σと称する）。
【００９３】
表２は、装入方法決定処理を実行する前のノッチパターンを示す。表２において、項目「ノッチ」は旋回シュートのノッチ数を示し、項目「Ｃ」はコークスを装入するときの旋回数を示し、項目「Ｏ」は鉱石を装入するときの旋回数を示す。１ノッチにおいて旋回シュートは炉壁を向き、１８ノッチにおいて旋回シュートは炉中心を向く。
【００９４】
【表２】
2020172689.tif 000004
【００９５】
装入方法決定処理を実行する前では、コークスを装入するときの旋回シュートの旋回は、２ノッチから８ノッチまでの７つのノッチに亘って２回である。一方、鉱石を装入するときの旋回シュートの旋回は、１ノッチでは１回であり、２ノッチから７ノッチまでの６つのノッチでは２回である。
【００９６】
表３は、装入方法決定処理を実行した後のノッチパターンを示す。表３において、表２と同様に、項目「ノッチ」は旋回シュートのノッチ数を示し、項目「Ｃ」はコークスを装入するときの旋回数を示し、項目「Ｏ」は鉱石を装入するときの旋回数を示す。
【００９７】
【表３】
2020172689.tif 000005
【００９８】
装入方法決定処理は、コークスについて９ノッチ（１〜９ノッチ）、及び鉱石について８ノッチ（１〜８ノッチ）、旋回シュートの旋回数を１回から３回まで変化させて、指標値を演算した。すなわち、装入方法決定処理は、コークス及び鉱石のそれぞれを装入するときの旋回シュートの旋回数を変化させて、最大１２９,１４０,１６３（１９，６８３（＝３9）×６，５６１（＝３8））回に亘って実行されるように設定した。なお、装入方法決定処理において演算の対象とするノッチの設定方法は上記に限定されない。上記の通り、装入方法決定処理を実行する前の旋回数が１回以上であるノッチと、その隣接するノッチについて演算を行うことが好ましく、すべてのノッチについて演算を行うことがより好ましい。
【００９９】
装入方法決定処理を実行した後では、コークスを装入するときの旋回シュートの旋回は、２ノッチから４ノッチ及び６ノッチから８ノッチまでの６つのノッチでは、装入方法決定処理を実行する前と同様に２回である。しかしながら、コークスを装入するときの旋回シュートの旋回は、２ノッチでは２回から３回に増加している。
【０１００】
一方、鉱石を装入するときの旋回シュートの旋回は、２ノッチ、３ノッチ及び５から７ノッチまでの５つのノッチでは、装入方法決定処理を実行する前と同様に２回である。しかしながら、鉱石を装入するときの旋回シュートの旋回は、１ノッチでは１回から２回に増加すると共に、４ノッチでは２回から１回に減少している。さらに、装入方法決定処理を実行する前は０回であった８ノッチでは、１回に増加している。
【０１０１】
図８は、目標とするηＣＯ分布と、装入方法決定処理を実行する前後のηＣＯ分布との間の一致度を示す図である。図８において、横軸は高炉の中心からの相対的な距離を示し、縦軸はηＣＯを示す。また、三角印は表１に示すηＣＯ分布（目標指標値）を示し、ひし形印は表２に示す装入方法を採用する実炉について測定される（すなわち、装入方法決定処理を実行する前の）ηＣＯ分布を示し、丸印は表３に示す装入方法について演算される（すなわち、装入方法決定処理を実行した後の）ηＣＯ分布を示す。
【０１０２】
装入方法決定処理を実行した後のηＣＯ分布は、装入方法決定処理を実行する前のηＣＯ分布と比較して、高炉の中心から壁面の近傍に至るまで何れの位置でも、目標とするηＣＯ方法により一致した値になっている。
【０１０３】
図９は、装入方法決定処理を実行する前後の、炉半径方向各位置でのηＣＯと目標とするηＣＯとの差と、標準偏差σ（すなわち許容誤差）との比較を示す図である。図９において、横軸は高炉の中心からの相対的な距離を示し、縦軸は装入方法決定処理を実行する前後の、炉半径方向各位置でのηＣＯと目標とするηＣＯとの差の絶対値から標準偏差σを減算した値を示す。また、ひし形印は、装入方法決定処理を実行する前のηＣＯと目標とするηＣＯとの差の絶対値から標準偏差σを減算した値（以下、処理実行前差分と称する）を示す。丸印は、装入方法決定処理を実行した後のηＣＯと目標とするηＣＯとの差の絶対値から標準偏差σを減算した値（以下、処理実行後差分と称する）を示す。
【０１０４】
装入方法決定処理を実行する前のηＣＯは、１点を除き、目標とするηＣＯとの間の差が標準偏差σ（すなわち許容誤差）よりも大きくなっているので、処理実行前差分は、１点を除き正数になる。
【０１０５】
一方、装入方法決定処理を実行した後のηＣＯは、全ての点で、目標とするηＣＯとの間の差が標準偏差σ（すなわち許容誤差）よりも小さくなっているので、処理実行後差分は、全ての点で負数になる。
【０１０６】
図１０は図４（ａ）に示す単位テーブル４０１を使用して、高炉への原料を装入する装入方法を変更したときのコークス比の推移を示す図である。図１０において、横軸は高炉を操業した日にちを示し、縦軸は１日目のコークス比を０としたときのコークス比を示す。なお、コークス比とは、溶銑１トンを生産するのに必要なコークスの質量、すなわちコークス原単位（ｋｇ／ｔ）であり、コークス比が低位であることは、高炉の操業状態が安定していることを示す。
【０１０７】
図１０において、７日目に、本発明に係る装入方法決定方法により装入方法が決定された。７日目に装入方法を変更したことにより、８日目のコークス比は、１日目のコークス比よりも２０ｋｇ／ｔ程度減少した。９日目以降では、コークス比は、１日目のコークス比よりも４０ｋｇ／ｔ程度低い状態を維持した。
【０１０８】
図１０に示すように、本発明に基づいて装入方法を決定することにより、高炉の操業状態を改善することが可能となることが示された。また、装入方法の変更による操業状態の変動期間は２日間程度と、比較的短かかった。
【符号の説明】
【０１０９】
１    装入方法決定装置
２１    目標指標値取得部
２２    演算装入方法取得部
２３    装入物分布演算部
２４    指標値演算部
２５    指標値判定部
２６    目標装入物分布決定部
２７    装入方法決定部
２８    装入方法出力部
１００    高炉
１０１    装入装置
１０２    片持ちゾンデ
１０３    シャフトゾンデ
１０４    ガスアナライザ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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