(57)【要約】【課題】  熱風炉に対する投入熱量の過不足が生じることを抑制する。【解決手段】  前回のサイクルを含む過去ｎ（ｎは２以上の整数）サイクルにおける熱余裕指標の偏差εを加算した値の絶対値を、熱余裕指標の偏差和の絶対値｜Ｓ｜として導出する。次に、投入熱量の計算の対象となっているサイクルで導出した熱余裕指標の偏差和の絶対値｜Ｓ｜から、前回のサイクルで導出した熱余裕指標の偏差和の絶対値｜Ｓ｜を減算して、熱余裕指標の偏差和の絶対値の変化量Δ｜Ｓ｜を導出する。次に、熱余裕指標の偏差和の絶対値の変化量Δ｜Ｓ｜に対応するゲインの変更量ΔＧを、操業実績に基づくこれらの関係から導出する。導出したゲインの変更量ΔＧを基準となるゲインＧ´に加算して更新後のゲインＧを導出する。【選択図】  図１
2018178173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼ガスにより珪石煉瓦を含む蓄熱煉瓦を加熱して蓄熱する燃焼期間と、当該蓄熱煉瓦に冷風を通して当該蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する送風期間とを含む期間を１サイクルとして稼働する熱風炉を制御するための計算を行う熱風炉制御計算装置であって、
前記珪石煉瓦における残熱量の指標である熱余裕指標の、前記燃焼期間内に前記熱風炉に対して投入する熱量である投入熱量の導出の対象となるサイクルの１つ前のサイクルにおける目標値と実績値との偏差を導出する熱余裕指標偏差導出手段と、
前記熱余裕指標偏差導出手段により導出された前記偏差の和であって、前記投入熱量の導出の対象となるサイクルの１つ前のサイクルを含む過去ｎ（ｎは２以上の整数）サイクルにおける前記偏差の和を導出する熱余裕指標偏差和導出手段と、
前記熱余裕指標偏差和導出手段により導出された前記偏差の和に対応するゲインを導出するゲイン設定手段と、
前記ゲイン設定手段により導出された前記ゲインと、前記熱余裕指標の、前記投入熱量の導出の対象となるサイクルの１つ前のサイクルにおける目標値と実績値との偏差とを掛けた値だけ、前記投入熱量の導出の対象となるサイクルの１つ前のサイクルの前記送風期間の終了時における前記珪石煉瓦の所定の位置の温度を変更した値を、前記投入熱量の導出の対象となるサイクルの前記送風期間の終了時における前記珪石煉瓦の前記所定の位置の温度の目標値である珪石煉瓦目標温度として導出する珪石煉瓦目標温度導出手段と、
前記投入熱量の導出の対象となるサイクルにおける前記送風期間の終了時の前記蓄熱煉瓦の前記所定の位置の温度が、前記珪石煉瓦目標温度導出手段により導出された前記珪石煉瓦目標温度を下回らないように、前記投入熱量の導出の対象となるサイクルにおける前記燃焼期間内に投入する投入熱量を導出する投入熱量導出手段と、を有することを特徴とする熱風炉制御計算装置。
【請求項２】
前記熱余裕指標偏差導出手段により導出された、前記投入熱量の導出の対象となるサイクルの１つ前のサイクルにおける前記偏差が所定の範囲内にあるか否かを判定する変更判定手段を更に有し、
前記ゲイン設定手段は、前記変更判定手段により、前記投入熱量の導出の対象となるサイクルの１つ前のサイクルにおける前記偏差が所定の範囲内にあると判定されると、前記ゲインを０（ゼロ）に設定し、前記変更判定手段により、前記投入熱量の導出の対象となるサイクルの１つ前のサイクルにおける前記偏差が所定の範囲内にないと判定されると、前記熱余裕指標偏差和導出手段により導出された前記偏差の和に対応するゲインを導出することを特徴とする請求項１に記載の熱風炉制御計算装置。
【請求項３】
連続する２つのサイクルのうち、後のサイクルにおける前記偏差の和の絶対値から、前のサイクルにおける前記偏差の和の絶対値を減算した値である変化量と、前記ゲインの変更量との関係を記憶するゲイン−偏差和関係記憶手段を更に有し、
前記ゲイン設定手段は、前記投入熱量の導出の対象となるサイクルにおいて前記熱余裕指標偏差和導出手段により導出された前記偏差の和の絶対値から、前記投入熱量の導出の対象となるサイクルの１つ前のサイクルにおいて前記熱余裕指標偏差和導出手段により導出された前記偏差の和の絶対値を減算してそれらの変化量を導出し、当該導出した変化量に応じた前記ゲインの変更量を、前記ゲイン−偏差和関係記憶手段により記憶された前記関係から導出し、当該導出した前記ゲインの変更量を現在の前記ゲインに加算して前記ゲインを更新することを特徴とする請求項１又は２に記載の熱風炉制御計算装置。
【請求項４】
前記過去ｎ（ｎは２以上の整数）サイクルは、連続するサイクルであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の熱風炉制御計算装置。
【請求項５】
前記熱風炉は、前記蓄熱煉瓦を有する蓄熱室と、前記蓄熱煉瓦に前記燃焼ガスを供給する燃焼室と、前記蓄熱煉瓦から前記燃焼室を介して送られた熱風と当該熱風の温度を調整するための冷風とを混合する混冷室と、を有し、
前記熱余裕指標は、前記混冷室に送られる前記熱風の温度を調整するための冷風の前記混冷室への流入量を調整するための弁の、前記送風期間の終了時における開度であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の熱風炉制御計算装置。
【請求項６】
前記熱風炉は、前記蓄熱煉瓦を有する蓄熱室と、前記蓄熱煉瓦に前記燃焼ガスを供給する燃焼室と、を有し、
前記熱余裕指標は、前記送風期間内の一部の期間であって当該送風期間の終了前の所定期間における燃焼室出口温度偏差の平均値、または、前記燃焼期間の終了時における排ガスの温度であり、
前記燃焼室出口温度偏差は、燃焼室出口温度から、送風温度の目標値を減算した値であり、
前記燃焼室出口温度は、前記燃焼室の出口における熱風の温度であり、
前記排ガスは、前記蓄熱煉瓦を通過した後の前記燃焼ガスであり、前記熱風炉の外部に排出されるガスであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の熱風炉制御計算装置。
【請求項７】
前記熱風炉は、前記蓄熱煉瓦を有する蓄熱室と、前記蓄熱煉瓦に前記燃焼ガスを供給する燃焼室と、を有し、前記蓄熱煉瓦から前記燃焼室を介して送られた熱風と当該熱風の温度を調整するための冷風とを混合する混冷室を有しておらず、
前記熱余裕指標は、前記送風期間の終了時における送風温度であり、
前記送風温度は、前記送風期間において同時に高炉に供給される熱風全体の温度であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の熱風炉制御計算装置。
【請求項８】
燃焼ガスにより珪石煉瓦を含む蓄熱煉瓦を加熱して蓄熱する燃焼期間と、当該蓄熱煉瓦に冷風を通して当該蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する送風期間とを含む期間を１サイクルとして稼働する熱風炉を制御するための計算を行う熱風炉制御計算方法であって、
前記珪石煉瓦における残熱量の指標である熱余裕指標の、前記燃焼期間内に前記熱風炉に対して投入する熱量である投入熱量の導出の対象となるサイクルの１つ前のサイクルにおける目標値と実績値との偏差を導出する熱余裕指標偏差導出工程と、
前記熱余裕指標偏差導出工程により導出された前記偏差の和であって、前記投入熱量の導出の対象となるサイクルの１つ前のサイクルを含む過去ｎ（ｎは２以上の整数）サイクルにおける前記偏差の和を導出する熱余裕指標偏差和導出工程と、
前記熱余裕指標偏差和導出工程により導出された前記偏差の和に応じたゲインを導出するゲイン設定工程と、
前記ゲイン設定工程により導出された前記ゲインと、前記熱余裕指標の、前記投入熱量の導出の対象となるサイクルの１つ前のサイクルにおける目標値と実績値との偏差とを掛けた値だけ、前記投入熱量の導出の対象となるサイクルの１つ前のサイクルの前記送風期間の終了時における前記珪石煉瓦の所定の位置の温度を変更した値を、前記投入熱量の導出の対象となるサイクルの前記送風期間の終了時における前記珪石煉瓦の前記所定の位置の温度の目標値である珪石煉瓦目標温度として導出する珪石煉瓦目標温度導出工程と、
前記投入熱量の導出の対象となるサイクルにおける前記送風期間の終了時の前記蓄熱煉瓦の前記所定の位置の温度が、前記珪石煉瓦目標温度導出工程により導出された前記珪石煉瓦目標温度を下回らないように、前記投入熱量の導出の対象となるサイクルにおける前記燃焼期間内に投入する投入熱量を導出する投入熱量導出工程と、を有することを特徴とする熱風炉制御計算方法。
【請求項９】
請求項１〜７の何れか１項に記載の熱風炉制御計算装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱風炉制御計算装置、熱風炉制御計算方法、及びプログラムに関し、特に、熱風炉を制御するために用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉に熱風を供給するために、高炉には熱風炉が付帯される。熱風炉は、燃焼期間と、送風期間とを１つずつ含む期間を１サイクルとして、燃焼期間と送風期間とを交互に繰り返して高炉に熱風を供給するものである。ここで、燃焼期間は、高炉から要求される送風条件に基づいて、燃焼ガスにより蓄熱煉瓦を加熱して蓄熱する期間である。送風期間は、蓄熱煉瓦に冷風を通して蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する期間である。
【０００３】
熱風炉に対する投入熱量が大きすぎることは省エネルギー等の観点から望ましくない。逆に、熱風炉に対する投入熱量が小さすぎることは高炉の操業に影響を与えることから望ましくない。したがって、高炉に対する投入熱量を適切に定めて、熱風炉の燃焼制御を行うことが望まれる。熱風炉に対する投入熱量を定める技術として特許文献１〜３に記載の技術がある。
【０００４】
特許文献１には、熱余裕指標（送風期間終了時の冷風バタフライ弁の開度）の目標値と実績値にそれぞれ対応する補正量を求め、求めた補正量の差分を目標値補正量（ドーム温度の変更量）として算出する技術が開示されている。
また、特許文献２には、熱風炉の次のサイクルの送風期間における理論放熱量を、熱風炉の次のサイクルにおける奪熱効率で除して、熱風炉の次のサイクルにおける必要投入熱量を算出する技術が開示されている。この特許文献２では、熱風炉が減風減温の状態になり、オペレータが減風減温補正開始ボタンを操作したときの、複数の熱風炉全体としての熱効率が維持されるように投入熱量補正係数を算出し、算出した投入熱量補正係数を必要投入熱量に掛ける。
また、特許文献３には、送風期間終了時の熱余裕指標の目標値と実績値との差にゲインを掛けた値を、珪石煉瓦の最低温度の下限値として算出し、算出した珪石煉瓦の最低温度の下限値を用いて投入熱量を求める技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１０７２９１号公報
【特許文献２】特開２０１１−２１９８０４号公報
【特許文献３】特開２０１５−１１７３８９号公報
【特許文献４】特開２００９−８４６２０号公報
【特許文献５】特開２００９−８４６３６号公報
【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に記載の技術では、各サイクルにおいて目標値補正量（ドーム温度の変更量）を算出して投入熱量の制御に反映させる。また、特許文献２に記載の技術では、熱風炉が減風減温の状態以外の状態における投入熱量の調整については考慮されていない。また、特許文献３に記載の技術では、熱余裕指標の目標値と実績値との差に掛けるゲインが、目標値と実績値との大小関係に応じて固定された値になる。
したがって、特許文献１〜３に記載の技術には、熱風炉に対する投入熱量の過不足が生じる虞がある。
【０００７】
そこで、本発明は、熱風炉に対する投入熱量の過不足が生じることを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の熱風炉制御計算装置は、燃焼ガスにより珪石煉瓦を含む蓄熱煉瓦を加熱して蓄熱する燃焼期間と、当該蓄熱煉瓦に冷風を通して当該蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する送風期間とを含む期間を１サイクルとして稼働する熱風炉を制御するための計算を行う熱風炉制御計算装置であって、前記珪石煉瓦における残熱量の指標である熱余裕指標の、前記燃焼期間内に前記熱風炉に対して投入する熱量である投入熱量の導出の対象となるサイクルの１つ前のサイクルにおける目標値と実績値との偏差を導出する熱余裕指標偏差導出手段と、前記熱余裕指標偏差導出手段により導出された前記偏差の和であって、前記投入熱量の導出の対象となるサイクルの１つ前のサイクルを含む過去ｎ（ｎは２以上の整数）サイクルにおける前記偏差の和を導出する熱余裕指標偏差和導出手段と、前記熱余裕指標偏差和導出手段により導出された前記偏差の和に応じたゲインを導出するゲイン設定手段と、前記ゲイン設定手段により導出された前記ゲインと、前記熱余裕指標の、前記投入熱量の導出の対象となるサイクルの１つ前のサイクルにおける目標値と実績値との偏差とを掛けた値だけ、前記投入熱量の導出の対象となるサイクルの１つ前のサイクルの前記送風期間の終了時における前記珪石煉瓦の所定の位置の温度を変更した値を、前記投入熱量の導出の対象となるサイクルの前記送風期間の終了時における前記珪石煉瓦の前記所定の位置の温度の目標値である珪石煉瓦目標温度として導出する珪石煉瓦目標温度導出手段と、前記投入熱量の導出の対象となるサイクルにおける前記送風期間の終了時の前記蓄熱煉瓦の前記所定の位置の温度が、前記珪石煉瓦目標温度導出手段により導出された前記珪石煉瓦目標温度を下回らないように、前記投入熱量の導出の対象となるサイクルにおける前記燃焼期間内に投入する投入熱量を導出する投入熱量導出手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の熱風炉制御計算方法は、燃焼ガスにより珪石煉瓦を含む蓄熱煉瓦を加熱して蓄熱する燃焼期間と、当該蓄熱煉瓦に冷風を通して当該蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する送風期間とを含む期間を１サイクルとして稼働する熱風炉を制御するための計算を行う熱風炉制御計算方法であって、前記珪石煉瓦における残熱量の指標である熱余裕指標の、前記燃焼期間内に前記熱風炉に対して投入する熱量である投入熱量の導出の対象となるサイクルの１つ前のサイクルにおける目標値と実績値との偏差を導出する熱余裕指標偏差導出工程と、前記熱余裕指標偏差導出工程により導出された前記偏差の和であって、前記投入熱量の導出の対象となるサイクルの１つ前のサイクルを含む過去ｎ（ｎは２以上の整数）サイクルにおける前記偏差の和を導出する熱余裕指標偏差和導出工程と、前記熱余裕指標偏差和導出工程により導出された前記偏差の和に応じたゲインを導出するゲイン設定工程と、前記ゲイン設定工程により導出された前記ゲインと、前記熱余裕指標の、前記投入熱量の導出の対象となるサイクルの１つ前のサイクルにおける目標値と実績値との偏差とを掛けた値だけ、前記投入熱量の導出の対象となるサイクルの１つ前のサイクルの前記送風期間の終了時における前記珪石煉瓦の所定の位置の温度を変更した値を、前記投入熱量の導出の対象となるサイクルの前記送風期間の終了時における前記珪石煉瓦の前記所定の位置の温度の目標値である珪石煉瓦目標温度として導出する珪石煉瓦目標温度導出工程と、前記投入熱量の導出の対象となるサイクルにおける前記送風期間の終了時の前記蓄熱煉瓦の所定の位置の温度が、前記珪石煉瓦目標温度導出工程により導出された前記珪石煉瓦目標温度を下回らないように、前記投入熱量の導出の対象となるサイクルにおける前記燃焼期間内に投入する投入熱量を導出する投入熱量導出工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、経年による熱風炉の特性の変化や、操業条件の変化等があった場合でも、熱風炉に対する投入熱量の過不足が生じることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】熱風炉の概略構成の一例を示す図である。
【図２】熱風炉における燃焼期間と送風期間の動作の概要の一例を示す図である。
【図３】スタッガードパラレル方式における操業スケジュールの概略の一例を説明する図である。
【図４】熱風炉制御計算装置の機能的な構成の一例を示す図である。
【図５】熱風炉制御計算装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図６】ゲインを熱余裕指標の偏差和の絶対値に応じて変更した場合の操業の結果の一例を示す図である。
【図７】ゲインを一定値とした場合の操業の結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。
［熱風炉の構成］
図１は、熱風炉１００の概略構成の一例を示す図である。尚、各図では、説明の都合上、必要な部分のみを、必要に応じて簡略化して示す。
図１において、熱風炉１００は、不図示の高炉に熱風を供給するための蓄熱式熱交換器である。熱風炉１００は、高炉への送風に熱を与えるための蓄熱室１０１と、蓄熱室１０１を加熱するための燃焼室１０２と、熱風の温度調節を行うための混冷室１０３と、を有する。
【００１３】
燃焼室１０２では、ガス供給ダクト１１２から吹き込まれるＢＦＧ（Blast Furnace Gas）とＣＯＧ（Coke Oven gas）とＬＤＧ（Linz-Donawitz converter Gas）との混合ガスと、燃焼空気供給ダクト１１３から吹き込まれる燃焼空気とを燃焼バーナ１０８で燃焼させる。以下の説明では、ＢＦＧとＣＯＧとＬＤＧとの混合ガスを必要に応じて「燃焼ガス」と称する。この燃焼ガスが蓄熱室１０１の内部に積層された蓄熱煉瓦の間を通過することにより、蓄熱煉瓦は加熱され熱を蓄える。
【００１４】
図１に示す例では、この蓄熱煉瓦は、粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、およびシリカを主成分とする珪石煉瓦１１１を有する。粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、および珪石煉瓦１１１は、この順で下側から順に積層される。これらの粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、珪石煉瓦１１１には、上下方向に延びる複数の通過口が形成されている。珪石煉瓦１１１の最下部には、珪石煉瓦温度計１３７が取り付けられる。珪石煉瓦温度計１３７は、珪石煉瓦１１１の最下部の温度を測定する。
ガス供給ダクト１１２には、ガス遮断弁１３０、ガスバタフライ弁１３１、及び燃焼ガス流量計１３２が配置される。燃焼室１０２に流入する燃焼ガスの流入量は、ガスバタフライ弁１３１を開閉することにより調節される。
【００１５】
燃焼空気供給ダクト１１３は、燃焼空気ファンから送風された空気を熱風炉１００（燃焼室１０２）に送風する。
燃焼空気供給ダクト１１３には、空気流量計１２７、空気バタフライ弁１２８、及び空気遮断弁１２９が配置される。燃焼空気供給ダクト１１３には、燃焼ガスの流量に応じて、燃焼に必要な量の空気が流入する。
蓄熱室１０１の下端部（出口）には、ダクト１１４が配置される。このダクト１１４は、Ｎ2、ＣＯ2等を含む燃焼ガスを排ガスとして排出するためのガス排出ダクト１１９と、ダクト１１４を介して蓄熱室１０１に冷風を供給するための冷風導入ダクト１１６と、に分岐される。
ガス排出ダクト１１９には、ガス排出弁１２６と排ガス温度計１３３が配置される。ガス排出弁１２６は、排ガス温度計１３３よりも蓄熱室１０１側の位置に配置される。排ガス温度計１３３により熱風炉１００の出口における排ガスの温度が測定される。
【００１６】
冷風導入ダクト１１６には、送風弁１２４、及び送風バタフライ弁１２５が配置される。熱風炉１００に流入する冷風の流入量は、送風バタフライ弁１２５を開閉させることにより調節される。
また、混冷室１０３には、高炉用の熱風を排出するための熱風排出ダクト１１７が接続される。この熱風排出ダクト１１７には、熱風弁１２１が配置される。
【００１７】
また、冷風導入ダクト１１６の送風バタフライ弁１２５より上流側には、混冷室１０３に繋がるダクト１１８が配置される。このダクト１１８には、冷風弁１２２と、冷風バタフライ弁１２３とが配置される。
【００１８】
図２は、熱風炉１００における燃焼期間と送風期間の動作の概要の一例を示す図である。
図２（ａ）に示すように、燃焼期間において蓄熱室１０１に熱を蓄える場合には、送風弁１２４、冷風弁１２２、及び熱風弁１２１を完全に閉じる。この状態で、ガス供給ダクト１１２及び燃焼空気供給ダクト１１３を介して燃焼室１０２内に燃焼ガス及び燃焼空気を流入させる。
これらの燃焼ガス及び燃焼空気は燃焼バーナ１０８によって燃焼される。燃焼ガスは、蓄熱室１０１の粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、珪石煉瓦１１１に形成された開口部を通って、粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、珪石煉瓦１１１を蓄熱する。粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、珪石煉瓦１１１を通過した燃焼ガスは、ガス排出ダクト１１９を介して排ガスとして排出される。ここで、通常は、珪石煉瓦１１１の所定の位置での最低温度は変態点温度以下とならないように管理される。また、粘土煉瓦１０９の所定の位置での温度の下限値は（排ガスの温度が高くならないようにできるだけ低く）一定値に管理される。本実施形態では、前記所定の位置は、最下部であるものとする。
【００１９】
蓄熱室１０１への蓄熱が完了して送風期間に移行すると、図２（ｂ）に示すように、ガス排出弁１２６、空気遮断弁１２９、及びガス遮断弁１３０を完全に閉じる。この状態で、冷風導入ダクト１１６を介して蓄熱室１０１に冷風を流入させる。蓄熱室１０１に流入した冷風は、粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、珪石煉瓦１１１に形成された開口部を通過して９００〜１３００℃に加熱された後、高炉用の熱風として熱風排出ダクト１１７から排出される。混冷室１０３に冷風を流入させる場合、送風期間においては、冷風バタフライ弁１２３の開度を調整することにより、混冷室１０３に流入させる冷風の流量が調整される。弁の開度は、弁が全閉のときに０（ゼロ）［％］であり、全開のときに１００［％］となる。
【００２０】
本実施形態では、以上のような熱風炉１００が４基あり、これら４基の熱風炉１００がスタッガードパラレル方式で操業するものとする。
図３は、スタッガードパラレル方式における操業スケジュールの概略の一例を説明する図である。
図３に示す例では、左から右へ送風から燃焼への切替と、燃焼と、燃焼から送風への切替と、送風とをこの順番で行い、これらの期間を合わせた期間で１サイクルを形成する（図３に示す「１サイクル＝切替期間３０１ａ＋燃焼期間３０２ａ＋切替期間３０１ｂ＋送風期間３０３ａ」の部分を参照）。１サイクルは、例えば、１８０［ｍｉｎ］である。そして、熱風を供給する順番で前後（隣接）する２基（例えば熱風炉１と熱風炉２）の送風期間の一部をラップさせる。更に、図３に示す例では、簡単のために送風期間と燃焼期間とを同じ長さにすると共に、全てのサイクルにおいて、送風期間と燃焼期間を同じ長さにする。また、図３に示す例では、燃焼期間の開始前の切替期間（例えば切替期間３０１ａ）を同じ長さにすると共に、送風期間の開始前の切替期間（例えば切替期間３０１ｂ）を同じ長さにする。また、燃焼期間の開始前の切替期間（例えば切替期間３０１ａ）を送風期間の開始前の切替期間（例えば切替期間３０１ｂ）よりも短くする。ただし、切替期間の全てが同じ長さであってもよい。尚、通常、各サイクルにおいて、珪石煉瓦１１１の最下部の温度は、送風期間の終了時に最低になる。
【００２１】
図１の説明に戻り、熱風排出ダクト１１７は、共通ダクト１３４に繋がる。共通ダクト１３４には、４基の熱風炉１００の熱風排出ダクト１１７が繋がる。各熱風炉１００の熱風排出ダクト１１７から排出される熱風は共通ダクト１３４で合流する。このようにして合流した熱風が高炉に供給される。
【００２２】
共通ダクト１３４の下流側の位置には、送風温度計１３５が配置される。共通ダクト１３４の下流側の位置とは、４基の熱風炉１００よりも高炉に近い位置である。送風温度計１３５は、送風温度を測定する。送風温度は、送風期間において同時に高炉に供給される熱風全体の温度である。本実施形態のように４基の熱風炉１００がスタッガードパラレル方式で操業する場合、送風期間において同時に高炉に供給される熱風全体の温度とは、送風期間が重複する２基の熱風炉１００から排出される熱風の合流後の温度である。従って、共通ダクト１３４の下流側の位置に、送風温度計１３５が配置される。尚、１基の熱風炉１００で操業する場合、送風期間において同時に高炉に供給される熱風全体の温度とは、当該熱風炉１００から排出される熱風の温度である。
【００２３】
燃焼室１０２と混冷室１０３とを繋ぐ経路には、出口温度計１３６が配置される。出口温度計１３６は、燃焼室出口温度を測定する。燃焼室出口温度は、燃焼室１０２の出口における熱風の温度である。燃焼室１０２の出口における熱風とは、その他の熱風や冷風等の風と混合されていない熱風のことを指す。図１に示す熱風炉１００では、燃焼室１０２から排出された熱風は、混冷室１０３で冷風と混合され得る。従って、燃焼室１０２と混冷室１０３とを繋ぐ経路に、出口温度計１３６が配置される。尚、混冷室１０３がない熱風炉の場合、燃焼室出口温度は、燃焼室を出た後、他の熱風炉からの熱風と合流する前までに測定される熱風の温度である。また、混冷室１０３がない熱風炉を１基で操業する場合、燃焼室出口温度は、燃焼室を出た後、高炉に供給される前までに測定される熱風の温度である。
【００２４】
［熱風炉制御計算装置４００の機能構成］
本実施形態では、以上のような熱風炉１００に対する投入熱量を熱風炉制御計算装置４００により計算し、計算した投入熱量に基づいてガスバタフライ弁１３１の開閉動作を調節する。図４は、熱風炉制御計算装置４００の機能的な構成の一例を示す図である。尚、熱風炉制御計算装置４００のハードウェアは、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、及び各種のインターフェースを備えたコンピュータシステムや、専用のハードウェアを用いることにより実現できる。
【００２５】
また、ここでは、図３において、送風期間３０３ａが終了した時刻ｔnが現在時刻であるとする。また、燃焼期間３０２ｂ（１サイクル）に熱風炉１００に対して投入する（トータルの）投入熱量の計算を、時刻ｔnに開始し、切替期間３０１ｃが終了する前に当該投入熱量の計算を終了するものとする。すなわち、以下の説明では、投入熱量の計算の対象となるサイクルにおける燃焼期間が、燃焼期間３０２ｂであるものとして説明を行う。尚、以下の説明では、投入熱量の計算の対象となっているサイクル（切替期間３０１ｃ、燃焼期間３０２ｂを含むサイクル）の１つ前のサイクル（切替期間３０１ａ、燃焼期間３０２ａ、切替期間３０１ｂ、及び送風期間３０３ａからなるサイクル）を必要に応じて前回のサイクルと称する。
【００２６】
（熱余裕指標目標値取得部４０１）
熱余裕指標目標値取得部４０１は、送風期間３０３ａ（前回のサイクル）の終了時における熱余裕指標の目標値を取得する。熱余裕指標とは、珪石煉瓦１１１における残熱量の指標である。本実施形態では、送風期間の終了時における冷風バタフライ弁１２３の開度が熱余裕指標である場合を例に挙げて説明する。
【００２７】
熱余裕指標目標値取得部４０１は、例えば、オペレータによるユーザインターフェースの操作に基づいて、熱余裕指標の目標値を入力し、記憶媒体に記憶することができる。また、熱余裕指標目標値取得部４０１は、上位のコンピュータとの通信により、熱余裕指標の目標値を入力し、記憶媒体に記憶することができる。このように、送風期間３０３ａの終了時における冷風バタフライ弁１２３の開度の目標値の取得方法は特に限定されるものではない。
尚、以下の説明では、送風期間が終了したときの冷風バタフライ弁１２３の開度の目標値を必要に応じて、冷風バタフライ弁目標開度V＿ko＿refと称する。
【００２８】
（熱余裕指標実績値取得部４０２）
熱余裕指標実績値取得部４０２は、送風期間３０３ａ（前回のサイクル）の終了時における熱余裕指標（冷風バタフライ弁１２３の開度）の実績値を取得する。
例えば、熱風炉制御計算装置４００が冷風バタフライ弁１２３の開度を制御する場合には、熱余裕指標実績値取得部４０２は、送風期間３０３ａの終了時における冷風バタフライ弁１２３の開度の制御値を実績値として記憶媒体に記憶することができる。この場合、送風期間３０３ａの終了時における冷風バタフライ弁１２３の開度の制御値は、熱風炉制御計算装置４００で導出される。また、外部装置が冷風バタフライ弁１２３の開度を制御する場合には、熱余裕指標実績値取得部４０２は、外部装置との通信により、送風期間３０３ａの終了時における冷風バタフライ弁１２３の開度の制御値を実績値として入力して記憶媒体に記憶することができる。この他、熱余裕指標実績値取得部４０２は、送風期間３０３ａの終了時における冷風バタフライ弁１２３の開度の測定値を実績値として入力して記憶媒体に記憶することもできる。このように、送風期間３０３ａの終了時における冷風バタフライ弁１２３の開度の実績値の取得方法は特に限定されるものではない。
尚、以下の説明では、送風期間が終了したときの冷風バタフライ弁１２３の開度の実績値を必要に応じて、冷風バタフライ弁実績開度V＿ko＿pvと称する。
【００２９】
（熱余裕指標偏差導出部４０３）
熱余裕指標偏差導出部４０３は、冷風バタフライ弁目標開度V＿ko＿refから、冷風バタフライ弁実績開度V＿ko＿pvを減算した値を、前回のサイクル（図３の切替期間３０１ａから送風期間３０３ａまでのサイクル）における熱余裕指標の偏差εとして導出する。ここで、冷風バタフライ弁目標開度V＿ko＿refは、熱余裕指標目標値取得部４０１により得られる。冷風バタフライ弁実績開度V＿ko＿pvは、熱余裕指標実績値取得部４０２により得られる。
【００３０】
（熱余裕指標偏差和導出部４０４）
熱余裕指標偏差和導出部４０４は、前回のサイクルを含む過去ｎ（ｎは２以上の整数）サイクルにおける熱余裕指標の偏差εを加算した値を、熱余裕指標の偏差和Ｓとして導出する。ここで、前記ｎの値は、熱風炉１００に対する投入熱量のハンチングが起こらないようにすることと、熱風炉１００の時定数が長いこととを考慮して、オペレータにより予め設定される。尚、熱風炉１００の時定数とは、熱風炉１００に対して操業指示（送風流量や送風温度の指示）を行ってから、外乱による影響を受けずに熱風炉の各部の温度が平衡状態（操業条件を反映した状態）になるまでの時間をいう。また、過去ｎサイクルは連続するサイクルであることが好ましい。熱余裕指標の偏差和Ｓが、前回のサイクルを含む過去の熱余裕指標の時間変化をより正確に反映した値になるからである。
【００３１】
また、過去ｎサイクルにおける熱余裕指標の偏差εは、正の値と負の値とをとり得る。したがって、熱余裕指標偏差和導出部４０４は、熱余裕指標の偏差和Ｓの導出の際に、正の値と負の値をそのまま加算する。そして、熱余裕指標偏差和導出部４０４は、このようにして算出した熱余裕指標の偏差和Ｓの絶対値｜Ｓ｜を導出する。
【００３２】
（変更判定部４０５）
変更判定部４０５は、熱余裕指標偏差導出部４０３により導出された、前回のサイクルにおける熱余裕指標の偏差εが、予め設定された上限値と下限値との間（不感帯内）にあるか否かを判定する。
【００３３】
尚、後述するように、前回のサイクルにおける熱余裕指標の偏差εが、予め設定された上限値と下限値との間（不感帯内）にある場合、ゲインＧが０（ゼロ）になる。したがって、現在時刻ｔn（送風期間３０３ａの終了時）における珪石煉瓦１１１の最下部の温度の測定値に対する変更分ΔTsi＿svは０（ゼロ）になる（後述する（２）式を参照）。
一方、前回のサイクルにおける熱余裕指標の偏差εが、予め設定された上限値と下限値との間（不感帯内）にない場合、ゲインＧが０（ゼロ）以外の値になり得る。したがって、現在時刻ｔn（送風期間３０３ａの終了時）における珪石煉瓦１１１の最下部の温度の測定値に対する変更分ΔTsi＿svは０（ゼロ）と異なる値になり得る。
【００３４】
（ゲイン設定部４０６、ゲイン−偏差和関係記憶部４０７）
ゲイン設定部４０６は、変更判定部４０５により、前回のサイクルにおける熱余裕指標の偏差εが、予め設定された上限値と下限値との間（不感帯内）にあると判定されると、現在時刻ｔn（送風期間３０３ａの終了時）における珪石煉瓦１１１の最下部の温度の測定値に対する変更分ΔTsi＿svを導出するための制御パラメータを０（ゼロ）に設定する。この制御パラメータは、（後述する（２）式のゲインＧである。
【００３５】
一方、変更判定部４０５により、前回のサイクルにおける熱余裕指標の偏差εが、予め設定された上限値と下限値との間（不感帯内）にないと判定されると、ゲイン設定部４０６は、投入熱量の計算の対象となっているサイクルにおいて熱余裕指標偏差和導出部４０４により導出された熱余裕指標の偏差和の絶対値｜Ｓ｜から、前回のサイクルにおいて熱余裕指標偏差和導出部４０４により導出された熱余裕指標の偏差和の絶対値｜Ｓ｜を減算して、熱余裕指標の偏差和の絶対値の変化量Δ｜Ｓ｜を導出する。熱余裕指標の偏差和の絶対値の変化量Δ｜Ｓ｜は正の値と負の値とをとり得る。
【００３６】
次に、ゲイン設定部４０６は、導出した熱余裕指標の偏差和の絶対値の変化量Δ｜Ｓ｜に対応する制御パラメータ（後述する（２）式のゲインＧ）の変更量ΔＧを、ゲイン−偏差和関係記憶部４０７に記憶された「ゲインの変更量ΔＧと熱余裕指標の偏差和の絶対値の変化量Δ｜Ｓ｜との関係」から読み出す。尚、ゲインの変更量ΔＧは、正の値と負の値とをとり得る。
【００３７】
ゲイン−偏差和関係記憶部４０７は、ゲインの変更量ΔＧと、熱余裕指標の偏差和の絶対値の変化量Δ｜Ｓ｜との関係を予め記憶する。熱余裕指標の偏差和の絶対値の変化量Δ｜Ｓ｜は、連続する２つのサイクルのうち、後のサイクルにおける熱余裕指標の偏差和の絶対値｜Ｓ｜から、前のサイクルにおける熱余裕指標の偏差和の絶対値｜Ｓ｜を減算した値である。
【００３８】
ゲインの変更量ΔＧと、熱余裕指標の偏差和の絶対値の変化量Δ｜Ｓ｜との関係は、例えば、操業実績に基づいて予め設定される。
例えば、過去の操業において、オペレータによる判断に基づいてゲインＧを変更して操業した結果、所望の結果が得られた場合（例えば、冷風バタフライ弁１２３の開度が想定通りに目標値に収束した場合）、ゲイン−偏差和関係記憶部４０７は、そのときのゲインの変更量ΔＧと、熱余裕指標の偏差和の絶対値の変化量Δ｜Ｓ｜との組を取得する。ゲイン−偏差和関係記憶部４０７は、このような組を多数のサイクルにおいて取得し、取得した組の値から、ゲインの変更量ΔＧと、熱余裕指標の偏差和の絶対値の変化量Δ｜Ｓ｜との関係を導出することができる。
【００３９】
ゲインの変更量ΔＧと、熱余裕指標の偏差和の絶対値の変化量Δ｜Ｓ｜との関係は、関数として記憶してもよいし、テーブルとして記憶してもよい。
ゲインの変更量ΔＧと、熱余裕指標の偏差和の絶対値の変化量Δ｜Ｓ｜との関係を関数とする場合、ゲイン−偏差和関係記憶部４０７は、ゲインの変更量ΔＧと、熱余裕指標の偏差和の絶対値の変化量Δ｜Ｓ｜との組の値から最小二乗法等の手法を使って近似曲線を導出し、導出した近似曲線を前記関数とすることができる。
また、ゲイン−偏差和関係記憶部４０７が、ゲインの変更量ΔＧと、熱余裕指標の偏差和の絶対値の変化量Δ｜Ｓ｜との関係をテーブルとして記憶する場合、ゲイン設定部４０６は、補間処理を行うことにより、テーブルに記憶されていない値を導出することができる。
【００４０】
そして、ゲイン設定部４０６は、ゲイン−偏差和関係記憶部４０７により記憶された「ゲインの変更量ΔＧと、熱余裕指標の偏差和の絶対値の変化量Δ｜Ｓ｜との関係」から読み出したゲインの変更量ΔＧと、現在のゲインＧ´とを、以下の（１）式に代入して、ゲインＧを更新する。
Ｇ＝Ｇ´＋ΔＧ  ・・・（１）
尚、ゲインＧは０（ゼロ）以上の値であるので、（１）式により、ゲインＧが負の値になる場合、ゲイン設定部４０６は、（１）式の結果に関わらず、ゲインＧを０（ゼロ）にする。
【００４１】
（珪石煉瓦目標温度導出部４０８）
珪石煉瓦目標温度導出部４０８は、ゲインＧと、冷風バタフライ弁目標開度V＿ko＿refと、冷風バタフライ弁実績開度V＿ko＿pvと、を以下の（２）式に代入して、現在時刻ｔn（送風期間３０３ａの終了時）における珪石煉瓦１１１の最下部の温度の測定値に対する変更分ΔTsi＿svを導出する。ここで、ゲインＧは、ゲイン設定部４０６により得られる。冷風バタフライ弁目標開度V＿ko＿refは、熱余裕指標目標値取得部４０１により得られる。冷風バタフライ弁実績開度V＿ko＿pvは、熱余裕指標実績値取得部４０２により得られる。
ΔTsi＿sv＝Ｇ×（V＿ko＿ref−V＿ko＿pv）  ・・・（２）
【００４２】
前述したように、変更判定部４０５により、前回のサイクルにおける熱余裕指標の偏差εが、予め設定された上限値と下限値との間（不感帯内）にあると判定されると、ゲイン設定部４０６により、ゲインＧは０（ゼロ）に設定される。したがって、この場合、珪石煉瓦目標温度導出部４０８は、（２）式より、現在時刻ｔn（送風期間３０３ａの終了時）における珪石煉瓦１１１の最下部の温度の測定値に対する変更分ΔTsi＿svを０（ゼロ）とする。
【００４３】
珪石煉瓦目標温度導出部４０８は、現在時刻ｔn（送風期間３０３ａの終了時）における珪石煉瓦１１１の最下部の温度の測定値に、導出した変更分ΔTsi＿svを加算した値を、投入熱量の計算の対象となっているサイクルの送風期間３０３ｂの終了時における珪石煉瓦目標温度Tsi＿svとして導出する。
【００４４】
（２）式において、冷風バタフライ弁目標開度V＿ko＿refが、冷風バタフライ弁実績開度V＿ko＿pvよりも大きい場合には（V＿ko＿ref＞V＿ko＿pv）、珪石煉瓦１１１における残熱量が目標よりも小さいことを示す。この場合、ゲインＧは０（ゼロ）以上の値であるので、（２）式の右辺は正の値となり、珪石煉瓦目標温度Tsi＿svは増加し、珪石煉瓦１１１における残熱量が大きくなるように、珪石煉瓦目標温度Tsi＿svが設定される。
逆に、冷風バタフライ弁目標開度V＿ko＿refが、冷風バタフライ弁実績開度V＿ko＿pvよりも小さい場合には（V＿ko＿ref＜V＿ko＿pv）、珪石煉瓦１１１における残熱量が目標よりも大きいことを示す。この場合には、（２）式の右辺は負の値となり、珪石煉瓦目標温度Tsi＿svは減少し、珪石煉瓦１１１における残熱量が小さくなるように、珪石煉瓦目標温度Tsi＿svが設定される。
【００４５】
（投入熱量導出部４０９）
投入熱量導出部４０９は、投入熱量の計算の対象となっているサイクルの送風期間３０３ｂの終了時における珪石煉瓦１１１の最下部の温度が、珪石煉瓦目標温度導出部４０８で導出された珪石煉瓦目標温度Tsi＿svを下回らないように、投入熱量の計算の対象となっているサイクルの燃焼期間３０２ｂに熱風炉１００に投入する投入熱量を導出する。
【００４６】
投入熱量の計算の対象となっているサイクルの燃焼期間３０２ｂに熱風炉１００に投入する投入熱量の計算は、例えば、以下のようにして行うことができる。まず、投入熱量導出部４０９は、送風期間が終了した時の熱風炉の珪石煉瓦１１１の最下部の最低温度と、当該送風期間の直前の燃焼期間に当該熱風炉に投入した投入熱量を、実績データから収集する。次に、投入熱量導出部４０９は、収集した結果を使って、珪石煉瓦目標温度Tsi＿svと投入熱量との関係を表す回帰式を作成する。そして、投入熱量導出部４０９は、作成した回帰式に珪石煉瓦目標温度導出部４０８で導出された珪石煉瓦目標温度Tsi＿svを与えて投入熱量を導出する。尚、前記回帰式の導出は、最小二乗法などの公知の回帰分析の手法を用いることにより実現することができるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。また、前記回帰式には、珪石煉瓦目標温度Tsi＿svと投入熱量以外のパラメータ（熱風炉の操業条件、熱風炉を構成する設備の特性、熱風炉に配置されている測定器で測定される物理量）が含まれていてもよい。
【００４７】
また、投入熱量の計算の対象となっているサイクルの燃焼期間３０２ｂに熱風炉１００に投入する投入熱量の計算は、このような方法に限定されず、公知の種々の方法を採用することができる。例えば、投入熱量導出部４０９は、珪石煉瓦目標温度導出部４０８で導出された珪石煉瓦目標温度Tsi＿svに関する制約を表す制約式を含む１つ又は複数の制約式と、投入熱量を決定変数として有する目的関数とに基づき数理計画法による最適化計算を行ってもよい。この場合、投入熱量導出部４０９は、前記制約式を満足する範囲で前記目的関数の値を最小化または最大化するときの投入熱量を導出する。このような投入熱量の導出方法は、例えば、特許文献３〜５に記載されている。したがって、ここでは、その詳細な説明を省略する。
以上のように、投入熱量の計算方法は、特に限定されるものではない。
尚、以下の説明では、投入熱量の計算の対象となっているサイクルの燃焼期間３０２ｂに熱風炉１００に投入する投入熱量を必要に応じて投入熱量と略称する。
【００４８】
（制御部４１０）
制御部４１０は、投入熱量導出部４０９により導出された投入熱量が、投入熱量の計算の対象となっているサイクルの燃焼期間３０２ｂに投入されるように、ガスバタフライ弁１３１の開度を制御する。本実施形態では、制御部４１０は、投入熱量導出部４０９により導出された投入熱量に基づいて、投入熱量の計算の対象となっているサイクルの燃焼期間３０２ｂに、熱風炉１００の燃焼室１０２に流入させる燃焼ガスの流量（の時間推移）を決定する。そして、当該燃焼期間３０２ｂの開始時刻になると、制御部４１０は、決定した燃焼ガスの流量に基づいて、ガスバタフライ弁１３１の開度を指示する制御信号を、ガスバタフライ弁１３１又はガスバタフライ弁１３１の動作を制御する制御装置に送信する。これにより、ガスバタフライ弁１３１が動作して、当該燃焼期間３０２ｂに、熱風炉１００の燃焼室１０２に流入する燃焼ガスの流量が、投入熱量導出部４０９により導出された投入熱量に対応した流量になる。
以上の熱余裕指標目標値取得部４０１、熱余裕指標実績値取得部４０２、熱余裕指標偏差導出部４０３、熱余裕指標偏差和導出部４０４、変更判定部４０５、ゲイン設定部４０６、珪石煉瓦目標温度導出部４０８、投入熱量導出部４０９、及び制御部４１０の処理は、各熱風炉の各送風期間の終了時に随時行われる。
【００４９】
［熱風炉制御計算装置４００の動作フローチャート］
次に、図５のフローチャートを参照しながら、熱風炉１００に対する投入熱量を制御する際の熱風炉制御計算装置４００の動作の一例を説明する。尚、図５のフローチャートが開始される前に、ゲインの変更量ΔＧと熱余裕指標の偏差和の絶対値の変化量Δ｜Ｓ｜との関係がゲイン−偏差和関係記憶部４０７により記憶されているものとする。
まず、ステップＳ５０１において、熱余裕指標目標値取得部４０１は、送風期間３０３ａ（前回のサイクル）の終了時における冷風バタフライ弁目標開度V＿ko＿refを取得する。
次に、ステップＳ５０２において、熱余裕指標実績値取得部４０２は、送風期間３０３ａ（前回のサイクル）の終了時における冷風バタフライ弁実績開度V＿ko＿pvを取得する。
【００５０】
次に、ステップＳ５０３において、熱余裕指標偏差導出部４０３は、ステップＳ５０１で取得された冷風バタフライ弁目標開度V＿ko＿refから、ステップＳ５０２で取得された冷風バタフライ弁実績開度V＿ko＿pvを減算した値を、前回のサイクルにおける熱余裕指標の偏差εとして導出する。
次に、ステップＳ５０４において、熱余裕指標偏差和導出部４０４は、前回のサイクルを含む過去ｎ（ｎ≧２）サイクルにおける熱余裕指標の偏差εを加算した値を、熱余裕指標の偏差和Ｓとして導出し、導出した熱余裕指標の偏差和Ｓの絶対値｜Ｓ｜を導出する。
【００５１】
次に、ステップＳ５０５において、変更判定部４０５は、ステップＳ５０３で導出された、前回のサイクルにおける熱余裕指標の偏差εが、予め設定された上限値と下限値との間（不感帯内）にあるか否かを判定する。
この判定の結果、前回のサイクルにおける熱余裕指標の偏差εが、予め設定された上限値と下限値との間（不感帯内）にある場合には、ステップＳ５０６に進む。
【００５２】
ステップＳ５０６に進むと、ゲイン設定部４０６は、ゲインＧを０（ゼロ）に設定する。そして、後述するステップＳ５０８に進む。
一方、前回のサイクルにおける熱余裕指標の偏差εが、予め設定された上限値と下限値との間（不感帯内）にない場合には、ステップＳ５０７に進む。
ステップＳ５０７に進むと、ゲイン設定部４０６は、今回ステップＳ５０４で導出された熱余裕指標の偏差和の絶対値｜Ｓ｜から、前回のサイクルにおいてステップＳ５０４で導出された熱余裕指標の偏差和の絶対値｜Ｓ｜を減算して、熱余裕指標の偏差和の絶対値の変化量Δ｜Ｓ｜を導出する。そして、ゲイン設定部４０６は、導出した熱余裕指標の偏差和の絶対値の変化量Δ｜Ｓ｜に対応するゲインの変更量ΔＧを、ゲイン−偏差和関係記憶部４０７により記憶された「ゲインの変更量ΔＧと熱余裕指標の偏差和の絶対値の変化量Δ｜Ｓ｜との関係」に基づいて導出する。そして、ゲイン設定部４０６は、導出したゲインの変更量ΔＧと、現在のゲインＧ´とを、（１）式に代入して、ゲインＧを更新する。そして、ステップＳ５０８に進む。
【００５３】
ステップＳ５０８に進むと、珪石煉瓦目標温度導出部４０８は、ステップＳ５０１で取得された冷風バタフライ弁目標開度V＿ko＿refと、ステップＳ５０２で取得された冷風バタフライ弁実績開度V＿ko＿pvと、ステップＳ５０６又はＳ５０７で得られたゲインＧとを、（２）式に代入して、現在時刻ｔn（送風期間３０３ａの終了時）における珪石煉瓦１１１の最下部の温度の測定値に対する変更分ΔTsi＿svを導出する。尚、ステップＳ５０６に進んでステップＳ５０８に進んだ場合には、（２）式の計算を行わずに、現在時刻ｔn（送風期間３０３ａの終了時）における珪石煉瓦１１１の最下部の温度の測定値に対する変更分ΔTsi＿svを無条件に０（ゼロ）にしてもよい。
そして、珪石煉瓦目標温度導出部４０８は、現在時刻ｔn（送風期間３０３ａの終了時）における珪石煉瓦１１１の最下部の温度の測定値に、珪石煉瓦１１１の温度の変更分ΔTsi＿svを加算した値を、投入熱量の計算の対象となっているサイクルの送風期間３０３ｂの終了時における珪石煉瓦目標温度Tsi＿svとして導出する。
【００５４】
次に、ステップＳ５０９において、投入熱量導出部４０９は、投入熱量の計算の対象となっているサイクルの送風期間３０３ｂの終了時の珪石煉瓦１１１の最下部の温度が、ステップＳ５０８で導出された珪石煉瓦目標温度Tsi＿svを下回らないようになる投入熱量を導出する。
次に、ステップＳ５１０において、制御部４１０は、ステップＳ５０９で導出された投入熱量に基づいて、投入熱量の計算の対象となっているサイクルの燃焼期間３０２ｂに、投入熱量の計算の対象となっている熱風炉１００の燃焼室１０２に流入させる燃焼ガスの流量（の時間推移）を決定する。
【００５５】
次に、ステップＳ５１１において、制御部４１０は、投入熱量の計算の対象となっているサイクルの燃焼期間３０２ｂの開始時刻になるまで待機する。そして、投入熱量の計算の対象となっているサイクルの燃焼期間３０２ｂになると、ステップＳ５１２に進む。ステップＳ５１２に進むと、制御部４１０は、ステップＳ５１０で決定された流量に従って、投入熱量の計算の対象となっている熱風炉１００に備わっているガスバタフライ弁１３１の開度を指示する制御信号を、ガスバタフライ弁１３１又はガスバタフライ弁１３１の動作を制御する制御装置に送信する。そして、図５のフローチャートを終了する。
【００５６】
［ゲインＧを固定した場合との比較］
図６、図７は、冷風バタフライ弁１２３の開度、珪石煉瓦１１１の最下部の最低温度（珪石煉瓦温度）、及び投入熱量と、サイクル数（サイクルNo.）との関係の一例を示す図である。図６は、熱余裕指標の偏差和の絶対値｜Ｓ｜に応じて定まるゲインの変更量ΔＧから（２）式により求まるゲインＧを用いて、珪石煉瓦目標温度導出部４０８、投入熱量導出部４０９、制御部４１０による処理を行い、熱風炉１００を操業させたときの関係を示す。ここで、熱余裕指標の偏差和を求めるサイクル数ｎは５とした。一方、図７は、ゲインＧを一定値にして、珪石煉瓦目標温度導出部４０８、投入熱量導出部４０９、制御部４１０による処理を行い、熱風炉１００を操業させたときの関係を示す。
【００５７】
図６、図７に示す例では、冷風バタフライ弁目標開度V＿ko＿refを０（ゼロ）［％］とした（図６、図７の冷風バタフライ弁目標開度６０１、７０１を参照）。また、図６、図７に示す例では、冷風バタフライ弁実績開度V＿ko＿pvが４．５［％］になったサイクルｔsで前述した不感帯を外れたとし（変更判定部４０５の説明を参照）、０（ゼロ）を上回るゲインＧを設定した場合を示す。
図６と図７を比較すると、本実施形態のように、熱余裕指標の偏差和の絶対値｜Ｓ｜に応じてゲインの変更量ΔＧを定めた方が、ゲインＧを一定値にする場合よりも、冷風バタフライ弁１２３の開度が冷風バタフライ弁目標開度６０１、７０１に早く近づく（図６、図７の一番上の図を参照）。
【００５８】
したがって、図６、図７の真ん中の図に示すように、熱余裕指標の偏差和の絶対値｜Ｓ｜に応じてゲインの変更量ΔＧを定めた方が、ゲインＧを一定値にする場合よりも、珪石煉瓦１１１の最下部の最低温度（珪石煉瓦温度）が早く減少に転じ、且つ、珪石煉瓦１１１の最下部の最低温度（珪石煉瓦温度）そのものの値も小さくなる。
また、図６、図７の一番下の図に示すように、熱余裕指標の偏差和の絶対値｜Ｓ｜に応じてゲインの変更量ΔＧを定めた方が、ゲインＧを一定値にする場合よりも、熱風炉１００に対する投入熱量が早く減少に転じ、且つ、投入熱量そのものの値も小さくなる。
【００５９】
以上のように本実施形態では、熱風炉制御計算装置４００は、前回のサイクルを含む過去ｎ（ｎは２以上の整数）サイクルにおける熱余裕指標の偏差εを加算した値の絶対値を、熱余裕指標の偏差和の絶対値｜Ｓ｜として導出する。次に、熱風炉制御計算装置４００は、投入熱量の計算の対象となっているサイクルで導出した熱余裕指標の偏差和の絶対値｜Ｓ｜から、前回のサイクルで導出した熱余裕指標の偏差和の絶対値｜Ｓ｜を減算して、熱余裕指標の偏差和の絶対値の変化量Δ｜Ｓ｜を導出する。次に、熱風炉制御計算装置４００は、熱余裕指標の偏差和の絶対値の変化量Δ｜Ｓ｜に対応するゲインの変更量ΔＧを、操業実績に基づくこれらの関係から導出する。そして、熱風炉制御計算装置４００は、ゲインの変更量ΔＧを現在のゲインＧ´に加算して更新後のゲインＧを導出する。次に、熱風炉制御計算装置４００は、冷風バタフライ弁目標開度V＿ko＿refから、冷風バタフライ弁実績開度V＿ko＿pvを減算した値に、導出したゲインＧを掛けて、現在時刻ｔn（送風期間３０３ａの終了時）における珪石煉瓦１１１の最下部の最低温度の測定値に対する変更分ΔTsi＿svを導出する。そして、熱風炉制御計算装置４００は、この変更分ΔTsi＿svを、現在時刻ｔn（送風期間３０３ａの終了時）における珪石煉瓦１１１の最下部の最低温度の測定値に加算して、投入熱量の計算の対象となっているサイクルの送風期間３０３ｂの終了時における珪石煉瓦目標温度Tsi＿svを導出する。そして、熱風炉制御計算装置４００は、投入熱量の計算の対象となっているサイクルの送風期間３０３ｂの終了時における珪石煉瓦１１１の温度が、導出した珪石煉瓦目標温度Tsi＿svを下回らないように、熱風炉１００に投入する投入熱量を導出する。
したがって、例えば、経年による熱風炉１００の特性の変化や操業条件の変化が生じた場合であっても、熱余裕指標を早期に目標値に近づけることができ、熱風炉１００に対する投入熱量の過不足が生じることを抑制することができる。
【００６０】
また、本実施形態では、前回のサイクルにおける熱余裕指標の偏差εが、予め設定された上限値と下限値との間（不感帯内）にある場合には、ゲインＧを０（ゼロ）とし、現在時刻ｔn（送風期間３０３ａの終了時）における珪石煉瓦１１１の最下部の温度の測定値を、投入熱量の計算の対象となっているサイクルの送風期間３０３ｂの終了時における珪石煉瓦目標温度Tsi＿svとする。
したがって、熱風炉１００に対する投入熱量の過剰な制御を、より確実に抑制することができる。
【００６１】
［変形例］
以上のように、前回のサイクルにおける熱余裕指標の偏差εが、予め設定された上限値と下限値との間（不感帯内）にある場合には、ゲインＧを０（ゼロ）とするのが好ましい。しかしながら、前回のサイクルにおける熱余裕指標の偏差εが、予め設定された上限値と下限値との間（不感帯内）にあるか否かに関わらず、熱余裕指標の偏差和の絶対値の変化量Δ｜Ｓ｜に対応するゲインの変更量ΔＧを導出し、ゲインの変更量ΔＧを現在のゲインＧ´に加算してゲインＧを更新してもよい。
【００６２】
また、本実施形態では、熱余裕指標が、送風期間の終了時における冷風バタフライ弁１２３の開度である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、熱余裕指標は、送風期間の終了時における冷風バタフライ弁１２３の開度に限定されない。例えば、燃焼期間の終了時における排ガスの温度を熱余裕指標とすることができる。排ガスの温度は、排ガス温度計１３３により測定される温度である。燃焼期間の終了時における排ガスの温度は、熱風炉に混冷室１０３があるか否かに関わらず熱余裕指標として採用することができる。また、混冷室１０３がない熱風炉では、例えば、送風期間の終了時における送風温度を熱余裕指標とすることができる。送風温度は、送風温度計１３５により測定される熱風の温度である。
【００６３】
また、熱風炉に混冷室１０３があるか否かに関わらず採用される熱余裕指標は、燃焼期間の終了時における排ガスの温度に限定されない。例えば、熱風炉に混冷室１０３があるか否かに関わらず採用される熱余裕指標として、送風期間内の一部の期間であって当該送風期間の終了前の所定期間における燃焼室出口温度偏差の平均値を採用することができる。燃焼室出口温度偏差とは、燃焼室出口温度から、送風温度の目標値を減算した値である。燃焼室出口温度は、出口温度計１３６により測定される熱風の温度である。送風温度は、送風期間において高炉に供給される熱風の温度である。送風期間の終了前の所定期間の開始のタイミングは、例えば、当該送風期間の真ん中のタイミングよりも当該送風期間が終了するタイミングに近いタイミングであるのが好ましい。具体的に、送風期間が９０［ｍｉｎ］である場合、当該送風期間の終了前の所定期間の開始のタイミングを、例えば、当該送風期間が開始するタイミングの７０［ｍｉｎ］後のタイミングとすることができる。また、当該送風期間の終了前の所定期間の終了のタイミングを、例えば、当該送風期間が終了するタイミングの２［ｍｉｎ］前のタイミングとすることができる。尚、混冷室１０３がない熱風炉では、出口温度計１３６は、燃焼室１０２から排出される熱風であって、当該熱風炉以外の熱風炉から排出される熱風と合流する前の熱風の温度を測定することになる。
【００６４】
また、本実施形態では、熱余裕指標の偏差和の絶対値の変化量Δ｜Ｓ｜に対応するゲインの変更量ΔＧを導出する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、熱余裕指標の偏差和Ｓに応じて更新後のゲインＧを導出するようにしていれば、必ずしもこのようにする必要はない。
例えば、ゲインの変更量ΔＧの代わりに、ゲインＧそのものを採用してもよい。ゲインＧそのものを採用した場合、ゲイン設定部４０６は、現在のゲインＧ´を、熱余裕指標の偏差和の絶対値の変化量Δ｜Ｓ｜に対応するゲインＧに変更することになる。
また、熱余裕指標の偏差和の絶対値の変化量Δ｜Ｓ｜の代わりに、熱余裕指標の偏差和のそのものの変化量ΔＳを採用してもよい。熱余裕指標の偏差和のそのものの変化量ΔＳとは、連続する２つのサイクルのうち、後のサイクルにおける熱余裕指標の偏差和Ｓから、前のサイクルにおける熱余裕指標の偏差和の絶対値Ｓを減算した値である。また、熱余裕指標の偏差和の絶対値の変化量Δ｜Ｓ｜の代わりに、投入熱量の計算の対象となっているサイクルにおける熱余裕指標の偏差和Ｓやその絶対値｜Ｓ｜を採用してもよい。
【００６５】
また、本実施形態では、前回のサイクルの送風期間３０３ａの終了時の珪石煉瓦１１１の最下部の温度の測定値に対して、現在時刻ｔn（送風期間３０３ａの終了時）における珪石煉瓦１１１の最下部の温度の測定値に対する変更分ΔTsi＿svを加算して、珪石煉瓦目標温度Tsi＿svを導出した。このようにすれば、熱風炉１００の最新の珪石煉瓦１１１の最下部の最低温度の測定値を使用することができるので好ましい。しかしながら、投入熱量の計算の対象となっているサイクルのｑ（ｑは自然数）サイクル前の送風期間３０３（例えば２サイクル前の送風期間３０３ｃ）の終了時における珪石煉瓦１１１の最下部の温度の測定値を用いてもよい。尚、本実施形態では、前回のサイクルの送風期間３０３ａと現在時刻ｔnとが一致する場合を例に挙げて説明したが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、前回のサイクル（投入熱量の計算の対象となっているサイクルの１サイクル前の送風期間３０３ａ）が終了してから、投入熱量の計算の対象となっているサイクルの燃焼期間３０２ｂが開始するまでの期間（すなわち切替期間３０１ｃ）の任意の時刻を現在時刻ｔnとすることができる。また、例えば、前回のサイクルにおける珪石煉瓦目標温度Tsi＿svに対して、現在時刻ｔn（送風期間３０３ａの終了時）における珪石煉瓦１１１の最下部の温度の測定値に対する変更分ΔTsi＿svを加算して、珪石煉瓦目標温度Tsi＿svを累積的に更新してもよい。
【００６６】
尚、以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１００：熱風炉、１０１：蓄熱室、１０２：燃焼室、１０３：混冷室、４００：熱風炉制御計算装置、４０１：熱余裕指標目標値取得部、４０２：熱余裕指標実績値取得部、４０３：熱余裕指標偏差導出部、４０４：熱余裕指標偏差和導出部、４０５：変更判定部、４０６：ゲイン設定部、４０７：ゲイン−偏差和関係記憶部、４０８：珪石煉瓦目標温度導出部、４０９：投入熱量導出部、４１０：制御部
【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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