(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端帯状になるように連結されて周回する複数のパレットのうち、原料給鉱部に位置するパレットに焼結原料を給鉱し、当該パレットが移動する過程で当該焼結原料の焼結を行って焼結鉱を生産し、当該パレットが焼結鉱排鉱部に到達すると、生産した焼結鉱を排鉱するドワイト・ロイド式の焼結機の操業状態を監視する焼結プロセス操業状態監視装置であって、
前記パレット上に形成されている焼結層内の高さ方向について単一又は複数の位置の温度データであって、前記パレット上に配置された温度計が前記焼結機の原料給鉱部から焼結鉱排鉱部まで移動する間に当該温度計によって測定された温度データを収集する温度データ収集手段と、
前記温度データ収集手段により収集された温度データを用いて、前記焼結層を焼結機の機長方向に、原料給鉱部から焼結鉱排鉱部まで区間を初期原料帯、水分凝縮帯、乾燥帯、赤熱帯、及び焼結完了帯の５つのゾーンに分け、前記各ゾーンの始点の温度と、前記各ゾーンの終点の温度と、前記各ゾーンの始点の位置と、前記各ゾーンの終点の位置と、前記５つのゾーンのそれぞれの境界を前記温度計が通過した時間と、前記各ゾーンを前記温度計が通過するのに要した時間との全て又は一部を求めるゾーン解析手段と、
前記ゾーン解析手段で求められた前記各温度、位置、時間、操業データ収集部で収集された圧力損失（ブロア吸引圧）ΔＰ［Ｐａ］、焼結層の層厚Ｌ［ｍ］、初期水分比Ｋw0［−］、初期燃料比Ｋc0［−］、規定データ設定部で設定された焼結鉱粒子（焼結層を構成する粒子）の密度ρp［ｋｇ／ｍ3］、焼結鉱粒子の直径Ｄp,i［ｍ］、燃料（粉コークス）のモル重量Ｗc［ｋｇ／ｍｏｌ］、密度ρc［ｋｇ／ｍ3］及び燃焼熱量Ｑc［Ｊ／ｍｏｌ］、焼結原料の着火温度θc,f［℃］、水のモル重量Ｗw［ｋｇ／ｍｏｌ］及び蒸発潜熱Ｑw［Ｊ／ｍｏｌ］、焼結鉱粒子の比熱Ｃp［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］、水の密度ρw［ｋｇ／ｍ3］、空気の密度ρg［ｋｇ／ｍ3］、定圧比熱Ｃpg［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］、粘性率μg［Ｐａ・ｓ］及び熱伝導率λg［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］、機長ｌa,5［ｍ］、及び初期値設定部で設定された空気流入温度θgi,i［℃］、形状係数φs,i［−］の初期値θgi,i,0、φs,i,0を用いて、当該５つのゾーンのうち前記初期原料帯以外の少なくとも１つのゾーンの焼結層内において、所定のモデル式により、前記水分凝縮帯では空気流入温度、形状係数、空気流速及び水分気化速度を、前記乾燥帯では形状係数及び空気流速を、前記赤熱帯では空気流入温度、形状係数、空気流速及び燃料燃焼速度を、前記焼結完了帯では形状係数及び空気流速を、焼結状態の特徴量として計算する計算手段と、
前記計算手段により計算された焼結状態の特徴量の情報を出力するとともに、所定の管理値を基準とした許容範囲内に入っているか否かを判定し、許容範囲を超えた場合に異常として報知する出力手段と、を有することを特徴とする焼結プロセス操業状態監視装置。
【請求項２】
前記焼結層を、焼結鉱粒子が充填された粒子充填層であるとして取り扱い、
前記所定のモデル式として、前記粒子充填層における流動抵抗を表わす圧力変化率を空気流速の線形多項式関数として表現したモデル式を用いることを特徴とする請求項１に記載の焼結プロセス操業状態監視装置。
【請求項３】
前記焼結層を構成する焼結鉱粒子が球形粒子であるとして取り扱い、
前記所定のモデル式として、前記焼結鉱粒子と空気の対流熱伝達における焼結鉱粒子の熱収支を表す時間微分方程式を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の焼結プロセス操業状態監視装置。
【請求項４】
前記所定のモデル式として、前記水分凝縮帯における焼結鉱粒子の水分の質量収支を表す時間微分方程式を用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の焼結プロセス操業状態監視装置。
【請求項５】
前記所定のモデル式として、前記赤熱帯における焼結鉱粒子の燃料の質量収支を表す時間微分方程式を用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の焼結プロセス操業状態監視装置。
【請求項６】
前記所定のモデル式において、前記焼結層を構成する焼結鉱粒子が球形粒子であるとして、該球形粒子の伝熱に寄与する表面積の算出に、球形粒子の直径に掛ける係数として定義する形状係数を用いることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の焼結プロセス操業状態監視装置。
【請求項７】
前記所定のモデル式を、前記各ゾーンの初期温度を直前のゾーンの最終到達温度とする境界条件で解くことにより、前記各ゾーンの焼結状態の特徴量を計算することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の焼結プロセス操業状態監視装置。
【請求項８】
前記温度データ収集手段は、前記ゾーンの底部に略対応する位置に配置された前記温度計によって測定された、前記焼結層内の温度データを収集し、
前記ゾーン解析手段は、前記温度データ収集手段により収集された温度データを用いて、前記赤熱帯の終点の位置を、焼結完了点とすることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の焼結プロセス操業状態監視装置。
【請求項９】
無端帯状になるように連結されて周回する複数のパレットのうち、原料給鉱部に位置するパレットに焼結原料を給鉱し、当該パレットが移動する過程で当該焼結原料の焼結を行って焼結鉱を生産し、当該パレットが焼結鉱排鉱部に到達すると、生産した焼結鉱を排鉱するドワイト・ロイド式の焼結機の操業状態を監視する焼結プロセス操業状態監視方法であって、
前記パレット上に形成されている焼結層内の高さ方向について単一又は複数の位置の温度データであって、前記パレット上に配置された温度計が前記焼結機の原料給鉱部から焼結鉱排鉱部まで移動する間に当該温度計によって測定された温度データを収集する温度データ収集工程と、
前記温度データ収集工程により収集された温度データを用いて、前記焼結層を焼結機の機長方向に、原料給鉱部から焼結鉱排鉱部まで区間を初期原料帯、水分凝縮帯、乾燥帯、赤熱帯、及び焼結完了帯の５つのゾーンに分け、前記各ゾーンの始点の温度と、前記各ゾーンの終点の温度と、前記各ゾーンの始点の位置と、前記各ゾーンの終点の位置と、前記５つのゾーンのそれぞれの境界を前記温度計が通過した時間と、前記各ゾーンを前記温度計が通過するのに要した時間との全て又は一部を求めるゾーン解析工程と、
前記ゾーン解析工程で求められた前記各温度、位置、時間、操業データ収集部で収集された圧力損失（ブロア吸引圧）ΔＰ［Ｐａ］、焼結層の層厚Ｌ［ｍ］、初期水分比Ｋw0［−］、初期燃料比Ｋc0［−］、規定データ設定部で設定された焼結鉱粒子（焼結層を構成する粒子）の密度ρp［ｋｇ／ｍ3］、焼結鉱粒子の直径Ｄp,i［ｍ］、燃料（粉コークス）のモル重量Ｗc［ｋｇ／ｍｏｌ］、密度ρc［ｋｇ／ｍ3］及び燃焼熱量Ｑc［Ｊ／ｍｏｌ］、焼結原料の着火温度θc,f［℃］、水のモル重量Ｗw［ｋｇ／ｍｏｌ］及び蒸発潜熱Ｑw［Ｊ／ｍｏｌ］、焼結鉱粒子の比熱Ｃp［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］、水の密度ρw［ｋｇ／ｍ3］、空気の密度ρg［ｋｇ／ｍ3］、定圧比熱Ｃpg［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］、粘性率μg［Ｐａ・ｓ］及び熱伝導率λg［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］、機長ｌa,5［ｍ］、及び初期値設定部で設定された空気流入温度θgi,i［℃］、形状係数φs,i［−］の初期値θgi,i,0、φs,i,0を用いて、当該５つのゾーンのうち前記初期原料帯以外の少なくとも１つのゾーンの焼結層内において、所定のモデル式により、前記水分凝縮帯では空気流入温度、形状係数、空気流速及び水分気化速度を、前記乾燥帯では形状係数及び空気流速を、前記赤熱帯では空気流入温度、形状係数、空気流速及び燃料燃焼速度を、前記焼結完了帯では形状係数及び空気流速を、焼結状態の特徴量として計算する計算工程と、
前記計算工程により計算された焼結状態の特徴量の情報を出力するとともに、所定の管理値を基準とした許容範囲内に入っているか否かを判定し、許容範囲を超えた場合に異常として報知する出力工程と、を有することを特徴とする焼結プロセス操業状態監視方法。
【請求項１０】
無端帯状になるように連結されて周回する複数のパレットのうち、原料給鉱部に位置するパレットに焼結原料を給鉱し、当該パレットが移動する過程で当該焼結原料の焼結を行って焼結鉱を生産し、当該パレットが焼結鉱排鉱部に到達すると、生産した焼結鉱を排鉱するドワイト・ロイド式の焼結機の操業状態を監視することをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
前記パレット上に形成されている焼結層内の高さ方向について単一又は複数の位置の温度データであって、前記パレット上に配置された温度計が前記焼結機の原料給鉱部から焼結鉱排鉱部まで移動する間に当該温度計によって測定された温度データを収集する温度データ収集工程と、
前記温度データ収集工程により収集された温度データを用いて、前記焼結層を焼結機の機長方向に、原料給鉱部から焼結鉱排鉱部まで区間を初期原料帯、水分凝縮帯、乾燥帯、赤熱帯、及び焼結完了帯の５つのゾーンに分け、前記各ゾーンの始点の温度と、前記各ゾーンの終点の温度と、前記各ゾーンの始点の位置と、前記各ゾーンの終点の位置と、前記５つのゾーンのそれぞれの境界を前記温度計が通過した時間と、前記各ゾーンを前記温度計が通過するのに要した時間との全て又は一部を求めるゾーン解析工程と、
前記ゾーン解析工程で求められた前記各温度、位置、時間、操業データ収集部で収集された圧力損失（ブロア吸引圧）ΔＰ［Ｐａ］、焼結層の層厚Ｌ［ｍ］、初期水分比Ｋw0［−］、初期燃料比Ｋc0［−］、規定データ設定部で設定された焼結鉱粒子（焼結層を構成する粒子）の密度ρp［ｋｇ／ｍ3］、焼結鉱粒子の直径Ｄp,i［ｍ］、燃料（粉コークス）のモル重量Ｗc［ｋｇ／ｍｏｌ］、密度ρc［ｋｇ／ｍ3］及び燃焼熱量Ｑc［Ｊ／ｍｏｌ］、焼結原料の着火温度θc,f［℃］、水のモル重量Ｗw［ｋｇ／ｍｏｌ］及び蒸発潜熱Ｑw［Ｊ／ｍｏｌ］、焼結鉱粒子の比熱Ｃp［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］、水の密度ρw［ｋｇ／ｍ3］、空気の密度ρg［ｋｇ／ｍ3］、定圧比熱Ｃpg［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］、粘性率μg［Ｐａ・ｓ］及び熱伝導率λg［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］、機長ｌa,5［ｍ］、及び初期値設定部で設定された空気流入温度θgi,i［℃］、形状係数φs,i［−］の初期値θgi,i,0、φs,i,0を用いて、当該５つのゾーンのうち前記初期原料帯以外の少なくとも１つのゾーンの焼結層内において、所定のモデル式により、前記水分凝縮帯では空気流入温度、形状係数、空気流速及び水分気化速度を、前記乾燥帯では形状係数及び空気流速を、前記赤熱帯では空気流入温度、形状係数、空気流速及び燃料燃焼速度を、前記焼結完了帯では形状係数及び空気流速を、焼結状態の特徴量として計算する計算工程と、
前記計算工程により計算された焼結状態の特徴量の情報を出力するとともに、所定の管理値を基準とした許容範囲内に入っているか否かを判定し、許容範囲を超えた場合に異常として報知する出力工程と、をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結プロセス操業状態監視装置、焼結プロセス操業状態監視方法、及びコンピュータプログラムに関し、特に、高炉に供給する焼結鉱を生成する焼結機における焼結層の状態を解析するために用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉に供給する焼結鉱を生産する焼結機では、銑鉄の主原料である微粉鉄鉱石を燃料となるコークス等とともに焼き固め、その粒度・強度・化学成分を調整して焼結鉱を製造する。図１に示したようなドワイト・ロイド式の焼結機による焼結鉱の生産方法の概要を説明すると、まず、微粉鉄鉱石を主原料とする焼結原料を、原料供給ホッパから、無端帯状に連結され移動する複数のパレット上へ移動方向上流側で給鉱して焼結原料層を形成し、当該焼結原料層の上部を、点火炉によって着火する。そして、パレットが移動しながら複数のパレットの下方に配置された複数のウインドボックス（風箱）を介して、焼結原料が積載されたパレットを下方から吸気する。これにより、複数のパレットに積載された焼結原料は、焼結機の機長方向に搬送されながら、焼結原料層の上方から下方に向けて焼結反応が進行する。そして、焼結原料層の上部から下部までの焼成が完了すると、得られた焼結鉱が各パレットから順次排鉱される。本願では、焼結反応の進行に際して焼結原料層から焼結鉱層へと変化する材料層を、ともに焼結層と記す。
【０００３】
このような焼結機による操業には、以下の（１）〜（３）の事項が求められる。
（１）微粉鉄鉱石の配合割合等の原料条件や操業条件の変動を極力少なくする。
（２）原料条件や操業条件の変動に対し、系全体をうまく制御することで、高炉で還元・溶融するための一定の粒度と強度をもつ焼結鉱を連続的に安定して生産する。
（３）鉄鋼需給の変動や製鉄所の方針等、種々の制約条件のもとで、コストの低減・歩留まりの向上等の操業目標値を最大にするように操業する。
【０００４】
また、生産物としての焼結鉱の品質指標には、冷間強度指数（ＳＩ：Shutter Index）、還元粉化性指数（ＲＤＩ：Reduction Disintegration Index）、被還元性指数（ＲＩ：Reducibility Index）があり、焼結鉱には、以下の（１）〜（３）を満足するような品質が求められる。
（１）製造後の搬送時や高炉装入時に粉化しないよう十分に大きい冷間強度を焼結鉱が有すること。
（２）高炉内での通気性を確保するため、著しい還元粉化を起こさないような十分に小さい還元粉化性指数を焼結鉱が有すること。
（３）高炉装入物として良好な被還元性を保証できるような十分に大きい被還元性指数を焼結鉱が有すること。
【０００５】
微粉鉄鉱石がコークスの燃焼によって適切に溶融・塊成化しているか否かの監視指標として、（焼結層底面における）赤熱帯終点位置を焼結完了点（ＢＴＰ：Burn Through Point）と定義している。一般的に、このＢＴＰが焼結機のどこに位置されているかを操業管理する。前述したような焼結鉱の品質を満足し、且つ高生産性（高焼結鉱生産量［ｔｏｎ／ｈ］）を実現することを操業目標として、基本的にはＢＴＰがなるべく焼結機の排鉱部側に安定的に存在する範囲でパレット速度を最大化するような操業を行う。
そのために、従来は、ウインドボックスにおける排ガス温度が最高となる点がＢＴＰと対応するという仮定のもと、この排ガス温度から、ＢＴＰを予測することが行われている。
【０００６】
特許文献１では、まず、ウインドボックスの排ガス温度計で測定された排ガス温度に基づいて、現在時刻における機長方向の温度分布を取得し、最高温度の位置を現在時刻における焼結完了点ＢＴＰとして求める。次に、最高温度の９０％、８０％、・・・、０％の値を所定温度として求める。次に、これらの温度に対するウインドボックスを特定し、特定したウインドボックスの過去の温度履歴を線形結合した線形結合予測式を作成して、現在時刻から所定時間後の予測最高温度を求める。また、予測最高温度の９０％、８０％、・・・、０％の値を予測所定温度として求める。そして、これら予測最高温度及び予測所定温度に対応するウインドボックス番号を求める。
【０００７】
また、特許文献２では、排ガス温度計で測定された排ガス温度に基づいて、機長方向における温度が最高となる位置を焼結完了点ＢＴＰとして求める。また、排ガス温度計で測定された排ガス温度に基づいて、温度上昇開始点から焼結終了点までの間において所定温度になる位置を所定温度位置ＢＲＰとして求める。そして、焼結完了点ＢＴＰと、所定温度位置ＢＲＰとの相関を算出しておき、この相関を利用して、現時点で求められた所定温度位置ＢＲＰから焼結完了点ＢＴＰを求める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３０７９５６号公報
【特許文献２】特開２００６−３０７２５９号公報
【特許文献３】特開２０１０−２４３４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前述したように、従来の技術では、ウインドボックスにおける排ガス温度が最高となる点がＢＴＰと対応するという仮定のもと、この排ガス温度から、ＢＴＰを予測しているに過ぎない。ウインドボックスの寸法は、機長方向で約５［ｍ］、幅方向で約５［ｍ］あり、このような大きな空間を通過してくる排ガス温度の測定の結果からでは、焼結層における焼成の進行のばらつきを正確に把握することができない。このように従来の技術では、ＢＴＰの管理精度に限界がある。
【００１０】
さらに、従来の技術では、ウインドボックスにおける排ガス温度から焼結層の状態を間接的に推測するに過ぎないため、パレットの移動につれて進行する焼結反応について、ＢＴＰ以外に焼結層内の各部又は各位置での焼結（焼成）反応等の状態に関する直接的な指標（焼結層内の物理現象を定量的に表現する情報）を迅速にオンラインで操業者に提供することができていなかった。すなわち、焼結機における焼結層内の物理現象を定量的に表現するパラメータである焼結状態の特徴量をオンラインで同定することができなかった。
【００１１】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、焼結機における焼結層内の物理現象を定量的に表現するパラメータである焼結状態の特徴量をオンラインで正確に同定して、焼結機の操業を監視できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の焼結プロセス操業状態監視装置は、無端帯状になるように連結されて周回する複数のパレットのうち、原料給鉱部に位置するパレットに焼結原料を給鉱し、当該パレットが移動する過程で当該焼結原料の焼結を行って焼結鉱を生産し、当該パレットが焼結鉱排鉱部に到達すると、生産した焼結鉱を排鉱するドワイト・ロイド式の焼結機の操業状態を監視する焼結プロセス操業状態監視装置であって、前記パレット上に形成されている焼結層内の高さ方向について単一又は複数の位置の温度データであって、前記パレット上に配置された温度計が前記焼結機の原料給鉱部から焼結鉱排鉱部まで移動する間に当該温度計によって測定された温度データを収集する温度データ収集手段と、前記温度データ収集手段により収集された温度データを用いて、前記焼結層を焼結機の機長方向に、原料給鉱部から焼結鉱排鉱部まで区間を初期原料帯、水分凝縮帯、乾燥帯、赤熱帯、及び焼結完了帯の５つのゾーンに分け、前記各ゾーンの始点の温度と、前記各ゾーンの終点の温度と、前記各ゾーンの始点の位置と、前記各ゾーンの終点の位置と、前記５つのゾーンのそれぞれの境界を前記温度計が通過した時間と、前記各ゾーンを前記温度計が通過するのに要した時間との全て又は一部を求めるゾーン解析手段と、前記ゾーン解析手段で求められた前記各温度、位置、時間、操業データ収集部で収集された圧力損失（ブロア吸引圧）ΔＰ［Ｐａ］、焼結層の層厚Ｌ［ｍ］、初期水分比Ｋw0［−］、初期燃料比Ｋc0［−］、規定データ設定部で設定された焼結鉱粒子（焼結層を構成する粒子）の密度ρp［ｋｇ／ｍ3］、焼結鉱粒子の直径Ｄp,i［ｍ］、燃料（粉コークス）のモル重量Ｗc［ｋｇ／ｍｏｌ］、密度ρc［ｋｇ／ｍ3］及び燃焼熱量Ｑc［Ｊ／ｍｏｌ］、焼結原料の着火温度θc,f［℃］、水のモル重量Ｗw［ｋｇ／ｍｏｌ］及び蒸発潜熱Ｑw［Ｊ／ｍｏｌ］、焼結鉱粒子の比熱Ｃp［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］、水の密度ρw［ｋｇ／ｍ3］、空気の密度ρg［ｋｇ／ｍ3］、定圧比熱Ｃpg［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］、粘性率μg［Ｐａ・ｓ］及び熱伝導率λg［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］、機長ｌa,5［ｍ］、及び初期値設定部で設定された空気流入温度θgi,i［℃］、形状係数φs,i［−］の初期値θgi,i,0、φs,i,0を用いて、当該５つのゾーンのうち前記初期原料帯以外の少なくとも１つのゾーンの焼結層内において、所定のモデル式により、前記水分凝縮帯では空気流入温度、形状係数、空気流速及び水分気化速度を、前記乾燥帯では形状係数及び空気流速を、前記赤熱帯では空気流入温度、形状係数、空気流速及び燃料燃焼速度を、前記焼結完了帯では形状係数及び空気流速を、焼結状態の特徴量として計算する計算手段と、前記計算手段により計算された焼結状態の特徴量の情報を出力するとともに、所定の管理値を基準とした許容範囲内に入っているか否かを判定し、許容範囲を超えた場合に異常として報知する出力手段と、を有することを特徴とする。
本発明の焼結プロセス操業状態監視方法は、無端帯状になるように連結されて周回する複数のパレットのうち、原料給鉱部に位置するパレットに焼結原料を給鉱し、当該パレットが移動する過程で当該焼結原料の焼結を行って焼結鉱を生産し、当該パレットが焼結鉱排鉱部に到達すると、生産した焼結鉱を排鉱するドワイト・ロイド式の焼結機の操業状態を監視する焼結プロセス操業状態監視方法であって、前記パレット上に形成されている焼結層内の高さ方向について単一又は複数の位置の温度データであって、前記パレット上に配置された温度計が前記焼結機の原料給鉱部から焼結鉱排鉱部まで移動する間に当該温度計によって測定された温度データを収集する温度データ収集工程と、前記温度データ収集工程により収集された温度データを用いて、前記焼結層を焼結機の機長方向に、原料給鉱部から焼結鉱排鉱部まで区間を初期原料帯、水分凝縮帯、乾燥帯、赤熱帯、及び焼結完了帯の５つのゾーンに分け、前記各ゾーンの始点の温度と、前記各ゾーンの終点の温度と、前記各ゾーンの始点の位置と、前記各ゾーンの終点の位置と、前記５つのゾーンのそれぞれの境界を前記温度計が通過した時間と、前記各ゾーンを前記温度計が通過するのに要した時間との全て又は一部を求めるゾーン解析工程と、前記ゾーン解析工程で求められた前記各温度、位置、時間、操業データ収集部で収集された圧力損失（ブロア吸引圧）ΔＰ［Ｐａ］、焼結層の層厚Ｌ［ｍ］、初期水分比Ｋw0［−］、初期燃料比Ｋc0［−］、規定データ設定部で設定された焼結鉱粒子（焼結層を構成する粒子）の密度ρp［ｋｇ／ｍ3］、焼結鉱粒子の直径Ｄp,i［ｍ］、燃料（粉コークス）のモル重量Ｗc［ｋｇ／ｍｏｌ］、密度ρc［ｋｇ／ｍ3］及び燃焼熱量Ｑc［Ｊ／ｍｏｌ］、焼結原料の着火温度θc,f［℃］、水のモル重量Ｗw［ｋｇ／ｍｏｌ］及び蒸発潜熱Ｑw［Ｊ／ｍｏｌ］、焼結鉱粒子の比熱Ｃp［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］、水の密度ρw［ｋｇ／ｍ3］、空気の密度ρg［ｋｇ／ｍ3］、定圧比熱Ｃpg［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］、粘性率μg［Ｐａ・ｓ］及び熱伝導率λg［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］、機長ｌa,5［ｍ］、及び初期値設定部で設定された空気流入温度θgi,i［℃］、形状係数φs,i［−］の初期値θgi,i,0、φs,i,0を用いて、当該５つのゾーンのうち前記初期原料帯以外の少なくとも１つのゾーンの焼結層内において、所定のモデル式により、前記水分凝縮帯では空気流入温度、形状係数、空気流速及び水分気化速度を、前記乾燥帯では形状係数及び空気流速を、前記赤熱帯では空気流入温度、形状係数、空気流速及び燃料燃焼速度を、前記焼結完了帯では形状係数及び空気流速を、焼結状態の特徴量として計算する計算工程と、前記計算工程により計算された焼結状態の特徴量の情報を出力するとともに、所定の管理値を基準とした許容範囲内に入っているか否かを判定し、許容範囲を超えた場合に異常として報知する出力工程と、を有することを特徴とする。
本発明のコンピュータプログラムは、無端帯状になるように連結されて周回する複数のパレットのうち、原料給鉱部に位置するパレットに焼結原料を給鉱し、当該パレットが移動する過程で当該焼結原料の焼結を行って焼結鉱を生産し、当該パレットが焼結鉱排鉱部に到達すると、生産した焼結鉱を排鉱するドワイト・ロイド式の焼結機の操業状態を監視することをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、前記パレット上に形成されている焼結層内の高さ方向について単一又は複数の位置の温度データであって、前記パレット上に配置された温度計が前記焼結機の原料給鉱部から焼結鉱排鉱部まで移動する間に当該温度計によって測定された温度データを収集する温度データ収集工程と、前記温度データ収集工程により収集された温度データを用いて、前記焼結層を焼結機の機長方向に、原料給鉱部から焼結鉱排鉱部まで区間を初期原料帯、水分凝縮帯、乾燥帯、赤熱帯、及び焼結完了帯の５つのゾーンに分け、前記各ゾーンの始点の温度と、前記各ゾーンの終点の温度と、前記各ゾーンの始点の位置と、前記各ゾーンの終点の位置と、前記５つのゾーンのそれぞれの境界を前記温度計が通過した時間と、前記各ゾーンを前記温度計が通過するのに要した時間との全て又は一部を求めるゾーン解析工程と、前記ゾーン解析工程で求められた前記各温度、位置、時間、操業データ収集部で収集された圧力損失（ブロア吸引圧）ΔＰ［Ｐａ］、焼結層の層厚Ｌ［ｍ］、初期水分比Ｋw0［−］、初期燃料比Ｋc0［−］、規定データ設定部で設定された焼結鉱粒子（焼結層を構成する粒子）の密度ρp［ｋｇ／ｍ3］、焼結鉱粒子の直径Ｄp,i［ｍ］、燃料（粉コークス）のモル重量Ｗc［ｋｇ／ｍｏｌ］、密度ρc［ｋｇ／ｍ3］及び燃焼熱量Ｑc［Ｊ／ｍｏｌ］、焼結原料の着火温度θc,f［℃］、水のモル重量Ｗw［ｋｇ／ｍｏｌ］及び蒸発潜熱Ｑw［Ｊ／ｍｏｌ］、焼結鉱粒子の比熱Ｃp［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］、水の密度ρw［ｋｇ／ｍ3］、空気の密度ρg［ｋｇ／ｍ3］、定圧比熱Ｃpg［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］、粘性率μg［Ｐａ・ｓ］及び熱伝導率λg［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］、機長ｌa,5［ｍ］、及び初期値設定部で設定された空気流入温度θgi,i［℃］、形状係数φs,i［−］の初期値θgi,i,0、φs,i,0を用いて、当該５つのゾーンのうち前記初期原料帯以外の少なくとも１つのゾーンの焼結層内において、所定のモデル式により、前記水分凝縮帯では空気流入温度、形状係数、空気流速及び水分気化速度を、前記乾燥帯では形状係数及び空気流速を、前記赤熱帯では空気流入温度、形状係数、空気流速及び燃料燃焼速度を、前記焼結完了帯では形状係数及び空気流速を、焼結状態の特徴量として計算する計算工程と、前記計算工程により計算された焼結状態の特徴量の情報を出力するとともに、所定の管理値を基準とした許容範囲内に入っているか否かを判定し、許容範囲を超えた場合に異常として報知する出力工程と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、パレット上に形成されている焼結層内の原料給鉱部から焼結鉱排鉱部までの温度データを用いて、焼結層を、初期原料帯、水分凝縮帯、乾燥帯、赤熱帯、及び焼結完了帯の５つのゾーンに分け、所定のモデル式により、当該５つのゾーンのうち少なくとも１つのゾーンにおいて、焼結層内の物理現象を定量的に表現するパラメータを焼結状態の特徴量として同定し、同定した焼結状態の特徴量を出力するようにした。パレット上に形成されている焼結層内を直接的に測定した温度データを用いるようにしたので、前記ゾーンの焼結状態の特徴量を正確に同定することができる。よって、焼結機による焼結状態の特徴量をオンラインで正確に同定して、焼結機の操業を監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態を示し、焼結機の概略構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態を示し、パレット温度計が設置されたパレットの概略構成の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態を示し、パレット温度計の概略構成の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態を示し、焼結プロセス操業状態監視装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態を示し、焼結層を区画するゾーンの一例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態を示し、焼結層のある高さ位置におけるパレット温度計の測定データの一例を概念的に示す図である。
【図７】本発明の実施形態を示し、焼結層内の焼結鉱粒子充填層を概念的に示す図である。
【図８】本発明の実施形態を示し、ある出力変数の時系列推移の表示例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態を示し、燃焼プロセス操業状態監視装置の処理動作の一例を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本出願人は、特許文献３において、焼結層内の温度を、連続して安定的に直接的に測定することができる温度計を提案している。この温度計（以下の説明では、この温度計をパレット温度計と称する）を用いることにより、焼結層内の温度分布を初めて実測することができた。本発明者らは、このように従来では得られなかった「焼結層内の温度分布の実測値」を鋭意検討することにより、後述するようにして、焼結層内の物理現象を定量的に表現するパラメータを焼結状態の特徴量としてオンラインで正確に同定することができることを見出した。すなわち、従来では、ウインドボックスにおける排ガス温度から、焼結層内の温度を間接的に推測するに留まっているに過ぎず（焼結層内の温度を経験に基づいて求めているに過ぎず）、実プロセスの焼結層内の温度データ実測値に基づく焼結層の状態の理論的な解明は十分に行われていなかった。これに対し、本発明者らは、焼結層内の温度分布の実測値から、焼結層の状態の理論的な解明を行い、その結果に基づいて、焼結層内の物理現象を定量的に表現するパラメータを表現するモデルを構築し、構築したモデルを用いて、焼結層内の物理現象を定量的に表現するパラメータを、焼結状態の特徴量として同定し、これを用いて、焼結機の操業をオンラインで監視できることを見出した。
【００１６】
以下に、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。
＜焼結機＞
まず、焼結機の概略について説明する。
図１は、焼結機の概略構成の一例を示す図である。図１は、焼結機１００をその側方から見た図である。また、図１では、説明の都合上、必要な部分のみを簡略化して示している。
図１において、焼結機１００は、複数のパレット１１０からなるパレット群と、原料供給ホッパ１２０と、点火炉１３０と、ウインドボックス１４０とを備えて構成される。
【００１７】
パレット群は、焼結原料を積載して搬送する複数のパレット１１０を焼結機１００の長手方向に移動可能に連結して構成される。図１に示すように、各パレット１１０は、先端と後端とが連接されて全体として無端帯状になっており、駆動ローラ１０２ａ、１０２ｂの回転にしたがってエンドレスに焼結機１００内を周回する。図１では、駆動ローラ１０２ａ、１０２ｂが時計回りに回転することによって、パレット群は時計回りに周回している。パレット群を構成するパレット１１０のうち少なくとも１つのパレット１１０に、パレット１１０上に積載された焼結原料の温度を測定するパレット温度計１５０（図２を参照）が設けられる。
【００１８】
原料供給ホッパ１２０は、焼結鉱の原料となる焼結原料を供給する。原料供給ホッパ１２０は、点火炉１３０の位置を基準としてパレット群の回転方向上流側に設けられる。原料供給ホッパ１２０から供給された焼結原料（燃料を含む）は、原料供給ホッパ１２０の下方を通過するパレット１１０の収容空間に収容され、パレット群の進行方向へ搬送される。
点火炉１３０は、パレット１１０上に積載された焼結原料に着火する点火部である。点火炉１３０と対向するパレット１１０上に積載された焼結原料に着火して、焼結原料の焼結過程を開始させる。
【００１９】
ウインドボックス１４０は、焼結原料が積載されたパレット１１０を下方から吸気するための減圧空間を構成する。ウインドボックス１４０は、パレット１１０の下方に設けられた空間であり、ウインドボックス１４０の上部は、パレット１１０の底面下部と連通し、ウインドボックス１４０の下部は、吸気管１４５に連通している。ウインドボックス１４０は、吸気管１４５を介してブロア（図示せず）と接続されており、ブロアによって吸気／排気されることでウインドボックス１４０の内部空間が減圧される。
【００２０】
パレット群の周回中、まず、各パレット１１０に原料供給ホッパ１２０から焼結原料が供給され、焼結原料の搬送が開始される。次いで、パレット１１０の積載する焼結原料の上部が点火炉１３０により着火されると共に、ウインドボックス１４０及び吸気管１４５を介してブロアにより吸気される。これにより、パレット群が移動する間に焼結層の上側表面から下方に燃焼帯を進行させ、焼結鉱を連続的に生産する。生産された焼結鉱は、排鉱部にパレット１１０が到達すると、パレット１１０上から排出される。そして、焼結鉱が排出されたパレット１１０は、原料供給ホッパ１２０まで周回して搬送される。
【００２１】
＜パレット温度計＞
次に、パレット温度計の概略について説明する。
図２は、パレット温度計が設置されたパレットの概略構成の一例を示す図である。
図２において、パレット温度計１５０を備えるパレット１１０は、複数のグレートバー１１２と、サイドウォール１１４と、車輪１１６と、パレット温度計１５０とを備えて構成される。
【００２２】
グレートバー１１２は、パレット１１０の底面を構成する部材である。複数のグレートバー１１２のうち、１又は２以上のグレートバー１１２の代わりにパレット温度計１５０が配置される。
サイドウォール１１４は、複数のグレートバー１１２によって構成された底面の、ｘ軸方向における両側に設けられた壁板である。サイドウォール１１４は、パレット１１０上に積載された焼結原料や生成された焼結鉱がパレット１１０の進行方向に対して側方向（ｘ軸方向）に落下するのを防止する。
【００２３】
車輪１１６は、パレット１１０を焼結機１００の長手方向（ｙ軸方向）に移動させるための部材である。図２に示す例では、車輪１１６は、１つのパレット１１０に対して各サイドウォール１１４の外側面にそれぞれ２つずつ設けられる。
パレット温度計１５０は、パレット１１０に積載された焼結層内の温度を測定する装置である。パレット温度計１５０は、前述したように、パレット１１０の底面を構成するために配列されたグレートバー１１２と共に配列される。図２に示す例では、ｙ軸正方向側のグレートバー列のパレット幅方向（ｘ軸方向）中央付近にパレット温度計１５０を設けるようにしている。尚、図２では、パレット温度計１５０を１つのみ設けた場合を例に挙げて示しているが、１つのパレット１１０に、２以上のパレット温度計１５０を、図２のｘ軸方向又はｙ軸方向に対して間隔をおいて設けてもよい。また、パレット温度計１５０は、全てのパレット１１０に設けても、一部のパレット１１０に設けてもよい。パレット温度計１５０の設置位置は、パレット幅方向（ｘ軸方向）の中心付近のほか、焼結層内の温度が測定可能な位置であればよいことは明らかである。
【００２４】
＜パレット温度計の構成＞
図３は、パレット温度計１５０の概略構成の一例を示す図である。具体的に図３は、パレット温度計１５０をｙ軸方向及びｚ軸方向の双方に沿うようにして切ったときの断面図である。
パレット温度計１５０は、温度測定部１７０を保持する筐体（スタンド）１６０と、パレット１１０上に積載された焼結層内の温度を測定する温度測定部１７０とを備えて構成される。
【００２５】
筐体１６０は、グレートバー１１２の基台部と共にパレット１１０の底面を構成する基台部１６１と、基台部１６１からパレット１１０の収容空間に向かってｚ軸正方向に突出する突出部１６２と、グレートバー１１２と共に筐体１６０をパレット１１０の底面に配列するための脚部１６３ａ、１６３ｂとを備えて構成される。筐体１６０は、例えば耐熱鋳物であって、各部が一体に形成される。
突出部１６２の内部には、温度測定部１７０が挿通される空間が形成される。すなわち、突出部１６２の内部には、温度測定部１７０が挿入される水平孔１６４と、水平孔１６４と突出部１６２の底面とを連結する垂直孔１６５とが形成される。
【００２６】
水平孔１６４に挿入された温度測定部１７０の先端部は、パレット１１０の進行方向に向かって筐体１６０から突出している。水平孔１６４に設けられた温度測定部１７０によって、パレット１１０に積載された焼結層内の温度を測定することができる。尚、ここでは、基台部１６１の上面からｚ軸正方向に向かって約０［ｍｍ］の位置に、水平孔１６４（温度測定部１７０）を設けるようにした場合を例に挙げて示しているが、水平孔１６４（温度測定部１７０）を設ける高さ方向（ｚ軸方向）の位置は、この位置に限定されない。例えば、図３では、温度測定部１７０と基台部１６１の上面とが接している例を図示しているが、温度の測定精度上、又は温度測定部１７０のメンテナンス上、必要に応じて基台部１６１の上面からｚ軸正方向に向かって若干高さを設けて温度測定部１７０を配置しても構わない。また、高さ方向において複数箇所に、水平孔１６４（温度測定部１７０）を設け、高さ方向の複数箇所（部分又は位置）で焼結層内の温度を測定しても構わない。
【００２７】
温度測定部１７０は、焼結層内の温度を測定する測温体と、測温体を包囲する保護管とを備える。測温体は、例えばシース熱電対である。測温体の後端側には、測定結果を出力するためのリード線１７８が連結されている。保護管は、測温体の損傷を防止するためのものであり、焼結鉱との接触及び衝突がある環境下で、望ましくは１ヶ月程度以上の長期の連続使用に耐え得る高温耐摩耗性のある材質から形成され、例えば鉄系合金を用いて形成される。また、保護管の厚みは、測温体の感温部のある先端部分が、他の部分よりも薄くなっている。保護管による測温体の感度への影響を低減するためである。
【００２８】
水平孔１６４の他端側は、ｚ軸方向に延びる垂直孔１６５に連結されている。垂直孔１６５の一端側は、基台部１６１の底面において外部と連通している。垂直孔１６５は、水平孔１６４及び外部と連通し、水平孔１６４に挿入された温度測定部１７０のリード線１７８をパレット温度計１５０（筐体１６０）の外部へ引き出すための孔である。尚、パレット温度計１５０で測定された温度のデータは、焼結機の外部にデータ伝送部（図示せず）により取り出される。
【００２９】
また、筐体１６０には、水平孔１６４の一部と交わるようにｘ軸方向に延びる貫通孔１６６が形成される。貫通孔１６６には、水平孔１６４に挿入された温度測定部１７０を固定する固定部材１８０が挿入されている。温度測定部１７０の、筐体１６０から突出する部分には、焼結原料の荷重から多大な荷重がかかる。このとき、温度測定部１７０が筐体１６０から脱落しないように、筐体１６０と、温度測定部１７０とが固定部材１８０によって固定されるようにしている。
【００３０】
＜焼結プロセス操業状態監視装置＞
図４は、焼結プロセス操業状態監視装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。焼結プロセス操業状態監視装置４００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装置を用いることにより実現することができる。ここで、焼結層とは、パレット１１０上に積載された焼結原料の層と、生成された焼結鉱の層との何れの層も含むものとする。
【００３１】
図４に示すように、焼結プロセス操業状態監視装置４００には、パレット温度計１５０で測定された焼結層内の温度のデータが、パレット温度計１５０から直接又は間接的に入力される。また、焼結プロセス操業状態監視装置４００には、プロセスコンピュータ４５０から、焼結機１００の操業データが入力される。また、焼結プロセス操業状態監視装置４００は、入力装置４６０からユーザによる指示を受け付ける。また、焼結プロセス操業状態監視装置４００は、後述するようにして計算された「焼結機１００における焼結層内の物理現象を定量的に表現するパラメータである焼結状態の特徴量」等を表示装置４７０に表示する。以下、焼結プロセス操業状態監視装置４００の各機能について説明する。
【００３２】
［温度データ収集部４０１］
温度データ収集部４０１は、パレット温度計１５０で測定された焼結層内の温度の時系列データが上記のデータ伝送部経由で入力され、ＨＤＤ等に記憶する。本実施形態では、温度データ収集部４０１は、パレット温度計１５０が、原料給鉱部（端）から焼結鉱排鉱部（端）まで移動したときに得られた温度の時系列データを１単位としてＨＤＤ等に記憶する。ここでは、点火炉１３０の真下の位置を原料給鉱部とする。
【００３３】
［ゾーン解析部４０２］
ゾーン解析部４０２は、パレット温度計１５０で測定された焼結層内の温度の時系列データに基づいて、焼結層の各ゾーンの始点温度θp,is［℃］、終点温度θp,ie［℃］、ゾーン通過時間ｔi［ｓｅｃ］、平均パレット速度ｖp［ｍ／ｓｅｃ］、及びゾーン長ｌi［ｍ］等を求める。ここで、ｉは、ゾーンを識別するものであり、１〜５の整数となる。
ここで、ゾーン通過時間ｔiとは、パレット温度計１５０（の測温体）が各ゾーンを通過するのに要した時間をいう。平均パレット速度ｖpとは、パレット温度計１５０（の測温体）が原料給鉱部から焼結鉱排鉱部まで移動している間のパレット１１０の平均速度をいう。ゾーン長ｌiは、パレット温度計１５０の測温体が配置されている高さにおける、各ゾーンの機長方向の長さをいう。
【００３４】
本実施形態では、ゾーン解析部４０２は、焼結機１００で焼結されている焼結層を５つのゾーン（ｉ＝１〜５）に分けるようにしている。以下に、これらのゾーンについて説明する。
図５は、焼結層を区画するゾーンの一例を示す図である。
図５において、焼結層は、焼結機の機長方向に、原料給鉱部から焼結鉱排鉱部までが５つのゾーンI〜Vにより区画される。ゾーンIは、初期原料帯であり、焼結層に何も反応が起こっていない領域である。ゾーンIIは、水分凝縮帯であり、焼結層に含まれる水分が凝縮して気化する領域である。ゾーンIIIは、乾燥帯であり、水分が気化した焼結層が乾燥する領域である。ゾーンIVは、赤熱帯であり、乾燥後の焼結層内で燃料が着火し、焼結原料が焼結する領域である。ゾーンVは、焼結完了帯であり、燃料が全て燃え尽きて焼結反応が完了後に空冷され、焼結鉱が生成されている領域である。ｉ＝１〜５は、それぞれゾーンI〜Vに対応するものである。言い換えれば、あるパレット上の焼結層は焼結反応の進行につれて、当初は全体がゾーンI（初期原料帯）に属し、その後ゾーンII（水分凝縮帯）、III（乾燥帯）、IV（赤熱帯）が上部から下部へ移動していき、焼結の完了によって全体がゾーンV（焼結完了帯）で占められる。
【００３５】
図５に示すように、赤熱帯ゾーンIVの底部の終点（焼結完了帯ゾーンVの始点）が焼結完了点（ＢＴＰ）となる。前述したように、パレット温度計１５０は、台部１６１の上面からｚ軸正方向に向かって約０［ｍｍ］の位置の温度、すなわち、図５に示す各ゾーンI〜Vの底部の焼結層内の温度を機長方向に沿って順次測定する。したがって、本実施形態では、パレット温度計１５０で測定された温度の時系列データから、ＢＴＰを直接的に求めることができる。尚、以下の説明では、「パレット温度計１５０で測定された温度の時系列データ」を必要に応じて「パレット温度計１５０の測定データ」と称する。
【００３６】
図６は、焼結層のある高さ位置におけるパレット温度計１５０の測定データの一例を概念的に示す図である。
〔始点温度θp,is、終点温度p,ie、ゾーン通過時間ｔi〕
（ゾーンI）
まず、パレット温度計１５０の測定結果から、ゾーンI（初期原料帯）に相当する温度の波形（温度と時間との関係）を確認することができなかった。そこで、本実施形態では、ゾーンIを省略して取り扱うこととする。すなわち、パレット温度計１５０の測定データθp(ｔa)の初期値（時間ｔa＝０における測定温度θp(０)）を、ゾーンII（水分凝縮帯）の始点温度θp,2sとする。すなわち、ゾーン解析部４０２は、ゾーンIの始点温度θp,1sと、ゾーンIの終点温度θp,1eとを以下の（１）式のように設定する。
θp,1s＝θp,1e＝θp(０)  ・・・（１）
【００３７】
また、ゾーン解析部４０２は、ゾーンIのゾーン通過時間ｔ1を以下の（２）式のように設定する。
ｔ1＝０  ・・・（２）
尚、以下に示す時間ｔaは、このゾーン通過時間ｔ1＝０と設定した時間をｔa＝０として基準とした時間である。
【００３８】
（ゾーンII）
前述したように、ゾーン解析部４０２は、ゾーンIの終点温度θp,1eを、ゾーンII（水分凝縮帯）の始点温度θp,2sとして設定する。すなわち、ゾーン解析部４０２は、ゾーンIIの始点温度θp,2sを以下の（３）式のように設定する。
θp,2s＝θp,1e  ・・・（３）
また、ゾーン解析部４０２は、パレット温度計１５０の測定データθp(ｔa)の最小値θp,minを、ゾーンIIの終点温度θp,2eとして設定する。すなわち、ゾーン解析部４０２は、ゾーンIIの終点温度θp,2eを以下の（４）式のように設定する。
θp,2e＝θp,min＝θp(ｔa,min)  ・・・（４）
ここで、時間ｔa,min［ｓｅｃ］は、パレット温度計１５０の測定データθp(ｔa)が最小値θp,minとなったときの時間である。
さらに、ゾーン解析部４０２は、ゾーンIIのゾーン通過時間ｔ2を、以下の（５）式のように設定する。
ｔ2＝ｔa,min  ・・・（５）
【００３９】
（ゾーンIII）
ゾーン解析部４０２は、ゾーンIIの終点温度θp,2eを、ゾーンIII（乾燥帯）の始点温度θp,3sとして設定する。すなわち、ゾーン解析部４０２は、ゾーンIIIの始点温度θp,3sを以下の（６）式のように設定する。
θp,3s＝θp,2e  ・・・（６）
また、ゾーン解析部４０２は、パレット温度計１５０の測定データθp(ｔa)が、予め定められている焼結原料の着火温度θc,f［℃］になったときの温度を、ゾーンIIIの終点温度θp,3eとして設定する。すなわち、ゾーン解析部４０２は、ゾーンIIIの終点温度θp,3eを以下の（７）式のように設定する。
θp,3e＝θc,f＝θp(ｔa,cf)  ・・・（７）
ここで、時間ｔa,cf［ｓｅｃ］は、パレット温度計１５０の測定データθp(ｔa)が、焼結原料の着火温度θc,fとなったときの時間である。
さらに、ゾーン解析部４０２は、ゾーンIIIのゾーン通過時間ｔ3を、以下の（８）式に従って計算し設定する。
ｔ3＝ｔa,cf−ｔa,min  ・・・（８）
ただし、ｔa,min＜ｔa,cf＜ｔa,maxの関係が成立するものとする（ｔa,max［ｓｅｃ］は、後述するようにパレット温度計１５０の測定データθp（ｔa）が最大値θp,maxとなったときの時間である）。
【００４０】
（ゾーンIV）
ゾーン解析部４０２は、ゾーンIIIの終点温度θp,3eを、ゾーンIV（赤熱帯）の始点温度θp,4sとして設定する。すなわち、ゾーン解析部４０２は、ゾーンIVの始点温度θp,4sを以下の（９）式のように設定する。
θp,4s＝θp,3e  ・・・（９）
また、ゾーン解析部４０２は、パレット温度計１５０の測定データθp(ｔa)の最大値θp,maxを、ゾーンIVの終点温度θp,4eとして設定する。すなわち、ゾーン解析部４０２は、ゾーンIVの終点温度θp,4eを以下の（１０）式のように設定する。
θp,4e＝θp,max＝θp(ｔa,max)  ・・・（１０）
ここで、時間ｔa,max［ｓｅｃ］は、パレット温度計１５０の測定データθp(ｔa)が最大値θp,maxとなったときの時間である。
さらに、ゾーン解析部４０２は、ゾーンIVのゾーン通過時間ｔ4を、以下の（１１）式に従って計算し設定する。
ｔ4＝ｔa,max−ｔa,cf  ・・・（１１）
【００４１】
（ゾーンV）
ゾーン解析部４０２は、ゾーンIVの終点温度θp,4eを、ゾーンVの始点温度θp,5sとして設定する。すなわち、ゾーン解析部４０２は、ゾーンVの始点温度θp,5sを以下の（１２）式のように設定する。
θp,5s＝θp,4e  ・・・（１２）
また、ゾーン解析部４０２は、パレット温度計１５０の測定データθp(ｔa)の極小値θ´p,minを、ゾーンVの終点温度θp,5eとして設定する。すなわち、ゾーン解析部４０２は、ゾーンVの終点温度θp,5eを以下の（１３）式のように設定する。
θp,5e＝θ´p,min＝θp(ｔ´a,min)  ・・・（１３）
ただし、ｔa,max＜ｔ´a,min＜ｔa,eの関係が成立するものとする。
ここで、時間ｔ´a,min［ｓｅｃ］は、図６に例示するパレット温度計１５０の測定データθp(ｔa)が極小値θ´p,minとなったときの時間である。
さらに、ゾーン解析部４０２は、ゾーンVのゾーン通過時間ｔ5を、以下の（１４）式に従って計算し設定する。
ｔ5＝ｔ´a,min−ｔa,max  ・・・（１４）
【００４２】
〔平均パレット速度ｖp〕
ゾーン解析部４０２は、以下の（１５）式に従って、平均パレット速度ｖpを計算する。
ｖp＝ｌa,5／ｔa,5  ・・・（１５）
ここで、ｌa,5［ｍ］は、パレット温度計１５０（の測温体）が原料給鉱部（端）から焼結鉱排鉱部（端）まで移動する間の機長方向における長さであり、予め設定されるものである。また、ｔa,5［ｓｅｃ］は、パレット温度計１５０（の測温体）が前記機長方向の長さｌa,5を移動している間の時間であり、各ゾーンのゾーン通過時間ｔiの和として、以下の（１６）式で求められる。
ｔa,5＝ｔ1＋ｔ2＋ｔ3＋ｔ4＋ｔ5  ・・・（１６）
【００４３】
〔ゾーン長ｌi〕
ゾーン解析部４０２は、以下の（１７）式に従って、各ゾーンのゾーン長ｌiを計算する。
ｌi＝ｔi×ｖp  ・・・（１７）
【００４４】
尚、本実施形態では、ゾーン解析部４０２は、ゾーンIのゾーン位置ｌa,1を０（ゼロ）に設定する。ここで、ゾーンｉのゾーン位置ｌa,iは、原点（点火炉１３０から焼結原料が点火される位置（原料給鉱部））からゾーンｉの終点までの機長方向における距離を示すものである。
具体的にゾーン解析部４０２は、ソーンｉのゾーン位置ｌa,i［ｍ］を、以下の（１８）式で計算する。ここで、本実施形態では、パレット温度計１５０が、各ゾーンI〜Vの焼結層の底部の温度を機長方向に沿って順次測定するようにしているので、ソーンIVのゾーン位置ｌa,4がＢＴＰとなる。このように、本実施形態では、ＢＴＰを直接的に同定することができる。
ｌa,i＝Σｌm  （Σはｍ＝１からｉ（１≦ｉ≦５）までのｌmの総和）・・・（１８）
【００４５】
［規定データ設定部４０３］
規定データ設定部４０３は、ユーザによる入力装置４６０の操作に基づいて、各種の定数と、必要に応じてこれらの定数の温度依存関数とを設定（ＨＤＤ等に記憶）する。これらの定数や温度依存関数は、公知の文献に示されているものや、過去の知見から得られたものを採用することができる。
【００４６】
規定データ設定部４０３は、焼結鉱粒子（焼結層を構成する粒子）の密度ρp［ｋｇ／ｍ3］を設定する。本実施形態では、焼結鉱粒子の密度ρpとして、ゾーンI〜Vで共通の値を用いるようにしているが、ゾーン毎に個別の値を用いても構わない。
【００４７】
また、規定データ設定部４０３は、焼結鉱粒子の直径Ｄp,i［ｍ］を設定する。本実施形態では、焼結鉱粒子の直径Ｄp,iとして、ゾーンI〜V毎に値を設定するようにしているが、ゾーンI〜Vで共通の値を用いても構わない。
図７は、焼結層内の焼結鉱の粒子充填層を概念的に示す図である。図７に示すように、本実施形態では、解析に際し、同じゾーン内では、焼結鉱粒子８０２のそれぞれが同じ直径Ｄp,iを有する球であるとしているが、焼結鉱粒子それぞれを表現する立体形状として他の多面体や曲面体を用いても構わない。尚、図７において、上から下に向かう矢印８０１は、空気の流れを示している。
【００４８】
また、規定データ設定部４０３は、燃料（粉コークス）のモル重量Ｗc［ｋｇ／ｍｏｌ］、密度ρc［ｋｇ／ｍ3］及び燃焼熱量Ｑc［Ｊ／ｍｏｌ］をそれぞれ設定する。
また、規定データ設定部４０３は、焼結原料の着火温度θc,f［℃］を設定する。本実施形態では、焼結原料の着火温度θc,fは、（７）式に示したように、ゾーンIIとゾーンIIIとの境界を規定するための温度として用いる（図６も参照）。尚、ゾーンIIとゾーンIIIとの境界を規定するための温度には、必要に応じて別の温度を用いても構わない。
【００４９】
また、規定データ設定部４０３は、水のモル重量Ｗw［ｋｇ／ｍｏｌ］及び蒸発潜熱Ｑw［Ｊ／ｍｏｌ］をそれぞれ設定する。
【００５０】
さらに、本実施形態では、規定データ設定部４０３は、焼結鉱粒子の比熱Ｃp［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］、水の密度ρw［ｋｇ／ｍ3］、空気の密度ρg［ｋｇ／ｍ3］、定圧比熱Ｃpg［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］、粘性率μg［Ｐａ・ｓ］及び熱伝導率λg［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］のそれぞれを、温度θ［℃］に依存する特性を有するものとして設定する。例えば、これらのそれぞれを、温度θ［℃］を独立変数とする低次の線形多項式として設定する。これらの線形多項式は、例えば、公知の文献の物性値のデータ表の値を近似関数化することにより得られる。
尚、これらのそれぞれの温度依存特性を非線形多項式で近似関数化して用いても構わないし、公知の文献の物性値のデータ表をそのまま用いたデータテーブル参照方式によって用いても構わない。また、これらのそれぞれのいくつか又は全ての温度依存特性は小さいものとして、ある値で代表させて用いても構わない。
また、規定データ設定部４０３は、例えば、ユーザによる入力装置４６０の操作の内容に基づいて、機長、すなわち原料給鉱部（端）から焼結鉱排鉱部（端）までの機長方向における長さla,5［ｍ］を設定する。
【００５１】
［初期値設定部４０４］
初期値設定部４０４は、ユーザによる入力装置４６０の操作に基づいて、各ゾーンI〜Vについて、空気流入温度θgi,i［℃］、形状係数φs,i［−］の初期値θgi,i,0、φs,i,0を設定（ＨＤＤ等に記憶）する。これらの値としては、過去の知見から得られた値を採用する。ここで、空気流入温度θgi,iは、各ゾーンI〜Vの焼結層内（のパレット温度計１５０の測温体が配置されている位置）に流入する空気の温度である。また、形状係数φs,iは、焼結鉱粒子の直径Ｄp,iに掛ける係数であり０〜１の間の値を有する。前述したように、本発明者らは、焼結層内の機長方向における温度分布を解析した結果と実測した結果とを比較した結果、焼結鉱粒子の伝熱に寄与する表面積が変化しないまま加熱・冷却が進行する場合と、変化しながら加熱・冷却が進行する場合とがあることを見出した。このような傾向は焼結完了帯で顕著となった。このことから、本発明者らは、焼結鉱粒子が融着を起こすこと等により、焼結鉱粒子の形状や焼結層内の粒子充填構造が変化し、図７に示したそれぞれの焼結鉱粒子の表面積の全てが伝熱に寄与しないと仮定した。そこで、焼結鉱粒子の表面積のうち、伝熱に寄与する面積を導出すべく、本発明者らは、本実施形態において、形状係数φs,iを導入した。
【００５２】
［操業データ収集部４０５］
操業データ収集部４０５は、プロセスコンピュータ４５０から、圧力損失（ブロア吸引圧）ΔＰ［Ｐａ］と、焼結層の層厚Ｌ［ｍ］と、初期水分比Ｋw0［−］と、初期燃料比Ｋc0［−］が入力され、ＨＤＤ等に記憶する。ここで、水分比Ｋwとは、焼結機１００の前処理の造粒過程（造粒機、ミキサー）で投入する水分の焼結原料に対する重量比［ｋｇ-ｗａｔｅｒ／ｋｇ-焼結原料］である。また、燃料比Ｋcとは、焼結原料に対する燃料（粉コークス）の重量比［ｋｇ-ｃｏｋｅ／ｋｇ-焼結原料］である。
【００５３】
［モデル格納部４０６］
本発明者らは、パレット温度計１５０の測定データから、焼結層内の機長方向における温度が指数関数的に変化するという知見を得た。また、伝熱工学における粒子体の熱収支を表す時間微分方程式の解析解の一般解には指数関数の項が含まれることが知られている。これらのことを考慮して、本発明者らは、伝熱工学における粒子体の熱収支を表す時間微分方程式の解析解により、焼結層内の機長方向における温度の変化を求めることを見出した。また、焼結層を構成する焼結鉱粒子を粒子体とみなした場合、粉体工学（粒子充填層工学）における知見から、本発明者らは、粒子充填層における流動抵抗、すなわち圧力損失ΔＰ［Ｐａ］を焼結層の層厚Ｌ［ｍ］で除した圧力変化率ΔＰ／Ｌ［Ｐａ
／ｍ］を、焼結層内（パレット温度計１５０の測温体が配置されている位置）に流入する空気流速ｖg,i［ｍ／ｓｅｃ］に関する多項式関数ｆ1で表現することを見出した。
【００５４】
〔粉体工学における粒子充填層内の圧力変化率と流速に関する関係式〕
粉体工学における粒子充填層内の圧力変化率と流速に関する関係は、以下の（１９）式で表される。
【００５５】
【数１】
0005742588.tif 000002
【００５６】
（１９）式において、カンマの後のｉは、前述したようにゾーンを識別するものである（ｉ＝１〜５はそれぞれゾーンI〜Vに対応する）。ｖg,iは、ゾーンｉの焼結層内（パレット温度計１５０の測温体が配置されている位置）に流入する空気の流速（空気流速）［ｍ／ｓｅｃ］である。ここで、Ｃkは圧力変化率ΔＰ／Ｌ［Ｐａ／ｍ］を表現する多項式関数の各項の係数であ
り、ｋは多項式関数を構成する空気流速ｖg［ｍ／ｓｅｃ］の次数で、ｎは多項式関数の最高次数で、焼結鉱の粒子充填層の各ゾーンを模擬した粒子充填層の流動抵抗実験結果や公知の文献に記載のデータ表の値を多項式関数近似することによって、予め決定しておく。本実施形態では、（１９）式で例示した如く、圧力変化率ΔＰ／Ｌ［Ｐａ／ｍ］を空気流速ｖg,iの線形多項式関数とし
て表現し、例えばNewton法による収束計算法を用いて、空気流速ｖg,iをゾーン毎に計算するようにしている。次数nが低次であれば、解析的に空気流速ｖg,iを求解してもよい。また、（１９）式は圧力変化率ΔＰ／Ｌ［Ｐ
ａ／ｍ］を空気流速ｖg,iの線形多項式関数として表現した例を示しているが、（１９）式のような線形多項式関数でなく、圧力変化率ΔＰ／Ｌ［Ｐａ／ｍ
］を空気流速ｖg,iの非線形多項式関数で表現しても構わない。この場合は、例えば二分法のような収束計算法を用いて、空気流速ｖg,iをゾーン毎に計算することができる。或いは、粒子充填層内の圧力変化率と流速の関係式として一般に知られているErgunの式に前記定義の形状係数φs,iを付加して用いた式で空気流速ｖg,iをゾーン毎に計算しても構わない。尚、Ergunの式は、例えば「Ergun, S. : Fluid Flow through Packed Columns, Chem. Eng. Prog., Vol.48(1952), pp.89-94」に記載されている。
【００５７】
〔伝熱工学に関する式；焼結鉱粒子の熱収支を表す時間微分方程式〕
本実施形態では、焼結鉱粒子と空気の対流熱伝達における焼結鉱粒子の熱収支を表す時間微分方程式を、以下の（２０）式で表すものとする。
【００５８】
【数２】
0005742588.tif 000003
【００５９】
（２０）式においても、カンマの後のｉは、ゾーンを識別するものである（ｉ＝１〜５はそれぞれゾーンI〜Vに対応する）。また、θp,i(ｔ)は、各ゾーンｉの始点を通過した時間を基準（すなわち、t＝０）とする時間ｔにおけるゾーンｉの焼結層内（のパレット温度計１５０の測温体が配置されている位置）の温度［℃］である。また、ｈi［Ｗ／（ｍ2・Ｋ）］は、焼結鉱粒子まわりの対流熱伝達率であり、以下の（２１）式で表される。
【００６０】
【数３】
0005742588.tif 000004
【００６１】
（２１）式に示すＮｕiは、焼結鉱粒子まわりの平均ヌッセルト数［−］である。また、（２２）式に示すＮｕiは、例えば、焼結鉱粒子を球形と仮定したときの、焼結鉱球形粒子まわりの流体による対流熱伝達特性を、固体球まわりの平均ヌッセルト数として表現したものを例示したものである。一般に、伝熱工学における対流熱伝達について、固体球まわりの流体による対流熱伝達特性、すなわち固体球まわりの平均ヌッセルト数は、固体球まわりの流体の流速ｖを固体球径Ｄp等で無次元化表現するレイノルズ数Ｒｅ［−］と、流体の物性値である粘性率μ、定圧比熱Ｃp、熱伝導率λを総括して無次元化表現するプラントル数Ｐｒ［−］との関数で表現できることが知られている。
そこで、本発明者らは、焼結層を構成する焼結鉱粒子まわりの対流熱伝達特性も同様にして、焼結層内（パレット温度計１５０の測温体が配置されている位置）に流入する空気の流速ｖg,i［ｍ／ｓｅｃ］に関するレイノルズ数Ｒｅiと当該空気の物性値に関するプラントル数Ｐｒiの関数ｆ2で表現できることを見出し、焼結鉱の粒子充填層の各ゾーンを模擬した粒子充填層の対流熱伝達特性実験結果や公知の文献に記載のデータ表の値から当該関数の係数を同定し、予め決定しておく。本実施形態では、予め係数を決定しておいた（２２）式を用いてＮｕiを決定し、その値を（２１）式に代入することによって、ｈiの値を求めるようにしている。
尚、（２２）式には、Ｎｕiの必要に応じて任意の関数形を用いることが可能である。或いは、伝熱工学における固体球まわりの流体による対流熱伝達特性、すなわち固体球まわりの平均ヌッセルト数の特性式として一般に知られているRanz-Marchallの式や、当該式中の係数の値を焼結鉱の粒子充填層の各ゾーンを模擬した粒子充填層の対流熱伝達特性実験結果や公知の文献に記載のデータ表の値から必要に応じて同定した式を用いても構わない。尚、Ranz-Marchallの式は、例えば「Ranz, W. E. and Marsha11, W. R. : Evaporation from Drops I＆II, Chem. Eng. Prog., Vol.48(1952), pp.141-146, 173-180」に記載されている。
また、Ｖp,iは、ゾーンｉにおける焼結鉱粒子の体積［ｍ3］であり、Ａp,iは、ゾーンｉにおける焼結鉱粒子の伝熱表面積［ｍ2］である。本実施形態では、焼結鉱粒子を球形粒子とし、前記定義の形状係数φs,iを用いて伝熱表面積を定義して用いることとする。このとき、焼結鉱粒子の体積Ｖp,i及び伝熱表面積Ａp,iは、それぞれ以下の（２３）式、（２４）式で表され、焼結鉱球形粒子まわりの空気のレイノルズ数Ｒｅi及びプラントル数Ｐｒiは、（Ａ）式、（Ｂ）式で表される。
【００６２】
【数４】
0005742588.tif 000005
【００６３】
Ｒｅi＝（ｖg,i・Ｄp,i・ρg,i）／μg,i  ・・・（Ａ）
Ｐｒi＝（μg,i・Ｃp,i）／λg,i  ・・・（Ｂ）
【００６４】
また、Ｒwは、水分気化速度［ｍｏｌ／ｓｅｃ］であり、Ｒcは、燃料燃焼速度［ｍｏｌ／ｓｅｃ］である。
本実施形態では、（２０）式の微分方程式を、各ゾーンの始点温度を直前のゾーンの終点温度（最終到達温度）とする境界条件で解くことにより、各ゾーンｉの焼結層内の温度θp,i(ｔ)を解析解としてそれぞれ求めることとする。この解析解において、以下の（２５）式に示す時定数Ｔi［ｓｅｃ］を定義する。また、（２５）式に（２４）式を代入して、形状係数φs,iについて解くと、以下の（２６）式に示す形状係数φs,iを求めることができる。
【００６５】
【数５】
0005742588.tif 000006
【００６６】
〔水分凝縮帯（ゾーンII）における焼結鉱粒子の水分の質量収支を表す時間微分方程式〕
本実施形態では、焼結鉱粒子の水分の質量収支を表す時間微分方程式を、以下の（２７）式で表すものとする。
【００６７】
【数６】
0005742588.tif 000007
【００６８】
ここで、Ｋw(ｔ)［−］は、ゾーンIIの始点を通過した時間を基準とする時間ｔにおける水分比である。水分比の定義は前述した通りである。水分凝縮帯であるゾーンIIの終点（ｔ＝ｔ2）では水分は全て蒸発しているので、Ｋw(ｔ2)＝０となる。この条件のもとで、例えば水分気化速度ＲwがゾーンIIにおいて一定であると仮定して、（２７）式を水分比Ｋw(ｔ)について解くことにより解析解、すなわちゾーンIIにおける水分比の時間変化を求めることができる。この場合、解析解の一般解は１次関数である。或いは、水分気化速度ＲwがゾーンII内で一定であると仮定せずに任意の関数形を設定して（２７）式を水分比Ｋw(ｔ)について解いても構わない。尚、（２７）式のこの他の変数は前述した通りである。
【００６９】
〔赤熱帯（ゾーンIV）における焼結鉱粒子の燃料の質量収支を表す時間微分方程式〕
本実施形態では、焼結鉱粒子の燃料の質量収支を表す時間微分方程式を、以下の（２８）式で表すものとする。
【００７０】
【数７】
0005742588.tif 000008
【００７１】
ここで、Ｋc(ｔ)［−］は、ゾーンIVの始点を通過した時間を基準とする時間ｔにおける燃料比である。燃料比の定義は前述した通りである。赤熱帯であるゾーンIVの終点（ｔ＝ｔ4）では燃料は全て燃焼しているので、Ｋc(ｔ4)＝０となる。この条件のもとで、例えば燃料燃焼速度ＲcがゾーンIVにおいて一定であると仮定して、式（２８）を燃料比Ｋc(ｔ)について解くことにより解析解、すなわちゾーンIVにおける燃料比の時間変化を求めることができる。この場合、解析解の一般解は１次関数である。或いは、燃料燃焼速度ＲcがゾーンIV内で一定であると仮定せずに任意の関数形を設定して（２８）式を燃料比Ｋc(ｔ)について解いても構わない。尚、（２８）式のこの他の変数は前述した通りである。
【００７２】
尚、モデル格納部４０６には、前述した（１９）式〜（２８）式そのものの他に、（１９）式〜（２８）式に基づく各ゾーンI〜V毎の式、例えば各ゾーンI〜Vにおける（２０）式の微分方程式を前記記載の境界条件でθp,i(ｔ)について解いた式、Ｋw(ｔ2)＝０として（２７）式の微分方程式をＫw(ｔ)について解いた式、Ｋc(ｔ4)＝０として（２８）式の微分方程式をＫc(ｔ)について解いた式等を記憶しておいてもよい。
【００７３】
［オンライン計算処理部４０７］
オンライン計算処理部４０７は、ゾーン解析部４０２で解析された結果と、操業データ収集部４０５で収集されたデータと、規定データ設定部４０３及び初期値設定部４０４で設定されたデータを、モデル格納部４０６に記憶された式に適用して、以下の出力変数を計算する。
（１）空気流入温度；θgi,1、θgi,2、θgi,3、θgi,4、θgi,5
（２）形状係数；φs,1、φs,2、φs,3、φs,4、φs,5
（３）空気流速；ｖg,1、ｖg,2、ｖg,3、ｖg,4、ｖg,5
（４）水分気化速度Ｒw
（５）燃料燃焼速度Ｒc
【００７４】
また、オンライン計算処理部４０７は、ゾーン解析部４０２で解析された以下のパラメータも出力変数に含めるようにする。
（６）各ゾーンの始点温度；θp,1s、θp,2s、θp,3s、θp,4s、θp,5s
（７）各ゾーンの終点温度；θp,1e、θp,2e、θp,3e、θp,4e、θp,5e
（８）各ゾーンのゾーン通過時間；ｔ1、ｔ2、ｔ3、ｔ4、ｔ5
（９）各ゾーンのゾーン長；ｌ1、ｌ2、ｌ3、ｌ4、ｌ5
（１０）ゾーン境界時間；ｔa,1（＝０）、ｔa,2（＝ｔa,min）、ｔa,3（＝ｔa,cf）、ｔa,4（＝ｔa,max）、ｔa,5（＝ｔ´a,min）
（１１）各ゾーンのゾーン位置；ｌa,1、ｌa,2、ｌa,3、ｌa,4、ｌa,5
【００７５】
本実施形態では、以上の（１）〜（５）を求めるための計算をゾーン毎に行うようにしている。以下に、その計算の方法の一例を説明する。
（ゾーンI）
オンライン計算処理部４０７は、空気流速ｖg,1、空気流入温度θgi,1、形状係数φs,1をダミー変数として操業特徴量蓄積部４０８に記憶する。ダミー変数は、任意の値とすることができる。例えば、空気流入温度θgi,1、形状係数φs,1については、初期値設定部４０４で設定された初期値θgi,1,0、φs,1,0をダミー変数として採用することができる。尚、操業特徴量蓄積部４０８は、ＨＤＤ等により構成される。
【００７６】
（ゾーンII）
オンライン計算処理部４０７は、規定データ設定部４０３で設定された「空気の密度ρg,2、空気の粘性率μg,2及び焼結鉱粒子の粒子径Ｄp,2」と、初期値設定部４０４で設定された「形状係数の初期値φs,2,0」と、操業データ収集部４０５で得られた「圧力損失ΔＰ及び焼結層の層厚Ｌ」とにより（１９）式からゾーンIIにおける空気流速ｖg,2を計算する。
【００７７】
次に、オンライン計算処理部４０７は、初期値設定部４０４で設定された「初期水分比Ｋw0」と、ゾーン解析部４０２で得られた「ゾーンIIのゾーン通過時間ｔ2」と、規定データ設定部４０３で設定された「水の密度ρw、及び水のモル重量Ｗw」と、（２３）式で計算される「ゾーンIIにおける焼結鉱粒子の体積Ｖp,2」とにより（２７）式に基づく式から水分気化速度Ｒwを計算する。
【００７８】
次に、オンライン計算処理部４０７は、前述したようにして計算した「ゾーンIIにおける空気流速ｖg,2」と、規定データ設定部４０３で設定された「空気の密度ρg,2、粘性率μg,2、熱伝導率λg,2及び定圧比熱Ｃp,2、及び焼結鉱粒子の直径Ｄp,2」とにより（２２）式からＮｕ2を求める。そして、オンライン計算処理部４０７は、（２１）式から対流熱伝達率ｈ2を計算する。
また、オンライン計算処理部４０７は、初期値設定部４０４で設定された「形状係数の初期値φs,2,0」と、規定データ設定部４０３で設定された「ゾーンIIにおける焼結鉱粒子の直径Ｄp,2」とにより（２４）式からゾーンIIにおける焼結鉱粒子の伝熱表面積Ａp,2を求める。
【００７９】
そして、オンライン計算処理部４０７は、ゾーン解析部４０２で得られた「ゾーンIIの終点温度θp,2e」と、規定データ設定部４０３で設定された「水分蒸発潜熱Ｑw」と、前述したようにして計算された「水分気化速度Ｒw」、「対流熱伝達率ｈ2」及び「ゾーンIIにおける焼結鉱粒子の伝熱表面積Ａp,2」とにより（２０）式、（２７）式に基づく式からゾーンIIの空気流入温度θgi,2の中間計算値θgi,2,tmpを求める。
【００８０】
次に、オンライン計算処理部４０７は、（２５）式より、ゾーンIIにおける時定数Ｔ2を計算する。そして、オンライン計算処理部４０７は、（２６）式より、形状係数φs,2の中間計算値φs,2,tmpを求める。そして、オンライン計算処理部４０７は、形状係数φs,2の中間計算値φs,2,tmpと、それまでに設定されている形状係数φs,2（最初は初期値φs,2,0）との差の絶対値が収束判定基準値ＥＰＳ以下であるか否かを判定する。
【００８１】
この判定の結果、形状係数φs,2の中間計算値φs,2,tmpと、それまでに設定されている形状係数φs,2との差の絶対値が収束判定基準値ＥＰＳ以下でない場合、オンライン計算処理部４０７は、それまでに設定されている形状係数φs,2を、中間計算値φs,2,tmpに置き換える（最初は初期値φs,2,0を中間計算値φs,2,tmpに置き換える）。そして、オンライン計算処理部４０７は、この中間計算値φs,2,tmpに置き換えた形状係数φs,2を用いて、前述した「空気流速ｖg,2」、「水分気化速度Ｒw」、「空気流入温度θgi,2の中間計算値θgi,2,tmp」、「形状係数φs,2の中間計算値φs,2,tmp」を再度求める。オンライン計算処理部４０７は、このような処理を、形状係数φs,2の中間計算値φs,2,tmpと、それまでに設定されている形状係数φs,2との差の絶対値が収束判定基準値ＥＰＳ以下になるまで繰り返し行う。
【００８２】
そして、形状係数φs,2の中間計算値φs,2,tmpと、それまでに設定されている形状係数φs,2との差の絶対値が収束判定基準値ＥＰＳ以下になると、オンライン計算処理部４０７は、空気流入温度θgi,2の中間計算値θgi,2,tmpと、それまでに設定されている空気流入温度θgi,2（最初は初期値θgi,2,0）との差の絶対値が収束判定基準値ＥＰＳ以下であるか否かを判定する。この判定の結果、空気流入温度θgi,2の中間計算値θgi,2,tmpと、それまでに設定されている空気流入温度θgi,2との差の絶対値が収束判定基準値ＥＰＳ以下でない場合、オンライン計算処理部４０７は、それまでに設定されている空気流入温度θgi,2を、中間計算値θgi,2,tmpに置き換える（最初は初期値θgi,2,0を中間計算値θgi,2,tmpに置き換える）。そして、オンライン計算処理部４０７は、この中間計算値θgi,2,tmpを用いて、前述した「空気流速ｖg,2」、「水分気化速度Ｒw」、「空気流入温度θgi,2の中間計算値θgi,2,tmp」、「形状係数φs,2の中間計算値φs,2,tmp」の計算を繰り返し行う。
【００８３】
そして、ゾーンIIの空気流入温度θgi,2の中間計算値θgi,2,tmpと、それまでに設定されているゾーンIIの空気流入温度θgi,2（最初は初期値θgi,2,0）との差の絶対値が収束判定基準値ＥＰＳ以下になると、オンライン計算処理部４０７は、そのときに得られた「空気流速ｖg,2」、「水分気化速度Ｒw」、「空気流入温度θgi,2」、「形状係数φs,2」を最終計算値として確定し、これらを出力変数として操業特徴量蓄積部４０８に記憶する。
【００８４】
(ゾーンIII)
オンライン計算処理部４０７は、規定データ設定部４０３で設定された「空気の密度ρg,3、空気の粘性率μg,3及び焼結鉱粒子の粒子径Ｄp,3」と、初期値設定部４０４で設定された「形状係数の初期値φs,3,0」と、操業データ収集部４０５で得られた「圧力損失ΔＰと焼結層の層厚Ｌ」とにより（１９）式からゾーンIIIにおける空気流速ｖg,3を計算する。
【００８５】
前述したように本実施形態では、乾燥帯であるゾーンIIIの空気流入温度θgi,3は、赤熱帯であるゾーンIVの空気流入温度θgi,4と等しいと仮定している。そこで、オンライン計算処理部４０７は、ゾーンIIIの空気流入温度θgi,3として、ゾーンIVの空気流入温度θgi,4を設定する。ゾーンIVの空気流入温度θgi,4を求め方については後述する。尚、空気流入温度θgi,3には、他の知見等に基づき、空気流入温度θgi,4以外の別の温度を設定しても構わない。
【００８６】
次に、オンライン計算処理部４０７は、ゾーン解析部４０２で得られた「ゾーンIIIの始点温度θp,3s及び終点温度θp,3e」と、初期値設定部４０４で設定された「空気流入温度θgi,3,0」と、ゾーン解析部４０２で得られた「ゾーンIIIのゾーン通過時間ｔ3」とを用いてゾーンIIIにおける時定数Ｔ3を求める。また、オンライン計算処理部４０７は、「焼結鉱粒子の比熱Ｃp,3」を規定データ設定部４０３から読み取る。
【００８７】
また、オンライン計算処理部４０７は、前述したようにして計算した「ゾーンIIIにおける空気流速ｖg,3」と、規定データ設定部４０３で設定された「空気の密度ρg,3、粘性率μg,3、熱伝導率λg,3及び定圧比熱Ｃpg,3、及び焼結鉱粒子の直径Ｄp,3」とにより（２２）式からＮｕ3を求める。そして、オンライン計算処理部４０７は、（２１）式から対流熱伝達率ｈ3を計算する。
【００８８】
そして、オンライン計算処理部４０７は、（２３）式〜（２６）式より、形状係数φs,3の中間計算値φs,3,tmpを求める。そして、オンライン計算処理部４０７は、形状係数φs,3の中間計算値φs,3,tmpと、それまでに設定されている形状係数φs,3（最初は初期値φs,3,0）との差の絶対値が収束判定基準値ＥＰＳ以下であるか否かを判定する。
この判定の結果、形状係数φs,3の中間計算値φs,3,tmpと、それまでに設定されている形状係数φs,3との差の絶対値が収束判定基準値ＥＰＳ以下でない場合、オンライン計算処理部４０７は、それまでに設定されている形状係数φs,3を、中間計算値φs,3,tmpに置き換える（最初は初期値φs,3,0を中間計算値φs,3,tmpに置き換える）。そして、オンライン計算処理部４０７は、この中間計算値φs,3,tmpに置き換えた形状係数φs,3を用いて、前述した「空気流速ｖg,3」、「形状係数φs,3の中間計算値φs,3,tmp」を再度求める。オンライン計算処理部４０７は、このような処理を、形状係数φs,3の中間計算値φs,3,tmpと、それまでに設定されている形状係数φs,3との差の絶対値が収束判定基準値ＥＰＳ以下になるまで繰り返し行う。
【００８９】
そして、形状係数φs,3の中間計算値φs,3,tmpと、それまでに設定されている形状係数φs,3との差の絶対値が収束判定基準値ＥＰＳ以下になると、オンライン計算処理部４０７は、そのときに得られた「空気流速ｖg,3」、「形状係数φs,3」を最終計算値として確定し、これらを出力変数として操業特徴量蓄積部４０８に記憶する。
【００９０】
(ゾーンIV)
オンライン計算処理部４０７は、規定データ設定部４０３で設定された「空気の密度ρg,4、空気の粘性率μg,4及び焼結鉱粒子の粒子径Ｄp,4」と、初期値設定部４０４で設定された「形状係数の初期値φs,4,0」と、操業データ収集部４０５で得られた「圧力損失ΔＰと焼結層の層厚Ｌ」とにより（１９）式からゾーンIVにおける空気流速ｖg,4を計算する。
【００９１】
次に、オンライン計算処理部４０７は、初期値設定部４０４で設定された「初期燃料比Ｋc0」と、ゾーン解析部４０２で得られた「ゾーンIVのゾーン通過時間ｔ4」と、規定データ設定部４０３で設定された「燃料の密度ρc、及び燃料のモル重量Ｗc」と、（２３）式で計算される「ゾーンIVにおける焼結鉱粒子の体積Ｖp,4」とにより（２８）式に基づく式から燃料燃焼速度Ｒcを計算する。
【００９２】
次に、オンライン計算処理部４０７は、前述したようにして計算した「ゾーンIVにおける空気流速ｖg,4」と、規定データ設定部４０３で設定された「空気の密度ρg,4、粘性率μg,4、熱伝導率λg,4及び定圧比熱Ｃpg,4、及び焼結鉱粒子の直径Ｄp,4」とにより（２２）式からＮｕ4を求める。そして、オンライン計算処理部４０７は、（２１）式から対流熱伝達率ｈ4を計算する。
また、オンライン計算処理部４０７は、初期値設定部４０４で設定された「形状係数の初期値φs,4,0」と、規定データ設定部４０３で設定された「ゾーンIVにおける焼結鉱粒子の直径Ｄp,4」とにより（２４）式からゾーンIVにおける焼結鉱粒子の伝熱表面積Ａp,4を求める。
【００９３】
そして、オンライン計算処理部４０７は、ゾーン解析部４０２で得られた「ゾーンIVの終点温度θp,4e」と、規定データ設定部４０３で設定された「燃料の燃焼熱量Ｑc」と、前述したようにして計算された「燃料燃焼速度Ｒc」、「対流熱伝達率ｈ4」及び「ゾーンIVにおける焼結鉱粒子の伝熱表面積Ａp,4」とにより（２０）式、（２８）式に基づく式からゾーンIVの空気流入温度θgi,4の中間計算値θgi,4,tmpを求める。
【００９４】
次に、オンライン計算処理部４０７は、（２５）式より、ゾーンIVにおける時定数Ｔ4を計算する。そして、オンライン計算処理部４０７は、（２６）式より、形状係数φs,4の中間計算値φs,4,tmpを求める。そして、オンライン計算処理部４０７は、形状係数φs,4の中間計算値φs,4,tmpと、それまでに設定されている形状係数φs,4（最初は初期値φs,4,0）との差の絶対値が収束判定基準値ＥＰＳ以下であるか否かを判定する。
【００９５】
この判定の結果、形状係数φs,4の中間計算値φs,4,tmpと、それまでに設定されている形状係数φs,4との差の絶対値が収束判定基準値ＥＰＳ以下でない場合、オンライン計算処理部４０７は、それまでに設定されている形状係数φs,4を、中間計算値φs,4,tmpに置き換える（最初は初期値φs,4,0を中間計算値φs,4,tmpに置き換える）。そして、オンライン計算処理部４０７は、この中間計算値φs,4,tmpに置き換えた形状係数φs,4を用いて、前述した「空気流速ｖg,4」、「燃料燃焼速度Ｒc」、「空気流入温度θgi,4の中間計算値θgi,4,tmp」、「形状係数φs,4の中間計算値φs,4,tmp」を再度求める。オンライン計算処理部４０７は、このような処理を、形状係数φs,4の中間計算値φs,4,tmpと、それまでに設定されている形状係数φs,4との差の絶対値が収束判定基準値ＥＰＳ以下になるまで繰り返し行う。
【００９６】
そして、形状係数φs,4の中間計算値φs,4,tmpと、それまでに設定されている形状係数φs,4との差の絶対値が収束判定基準値ＥＰＳ以下になると、オンライン計算処理部４０７は、空気流入温度θgi,4の中間計算値θgi,4,tmpと、それまでに設定されている空気流入温度θgi,4（最初は初期値θgi,4,0）との差の絶対値が収束判定基準値ＥＰＳ以下であるか否かを判定する。この判定の結果、空気流入温度θgi,4の中間計算値θgi,4,tmpと、それまでに設定されている空気流入温度θgi,4との差の絶対値が収束判定基準値ＥＰＳ以下でない場合、オンライン計算処理部４０７は、それまでに設定されている空気流入温度θgi,4を、中間計算値θgi,4,tmpに置き換える（最初は初期値θgi,4,0を中間計算値θgi,4,tmpに置き換える）。そして、オンライン計算処理部４０７は、中間計算値θgi,4,tmpに置き換えた空気流入温度θgi,4を用いて、前述した「空気流速ｖg,4」、「燃料燃焼速度Ｒc」、「空気流入温度θgi,4の中間計算値θgi,4,tmp」、「形状係数φs,4の中間計算値φs,4,tmp」の計算を繰り返し行う。
【００９７】
そして、ゾーンIVの空気流入温度θgi,4の中間計算値θgi,4,tmpと、それまでに設定されているゾーンIVの空気流入温度θgi,4（最初は初期値θgi,4,0）との差の絶対値が収束判定基準値ＥＰＳ以下になると、オンライン計算処理部４０７は、そのときに得られた「空気流速ｖg,4」、「燃料燃焼速度Ｒc」、「空気流入温度θgi,4」、「形状係数φs,4」を最終計算値として確定し、これらを出力変数として操業特徴量蓄積部４０８に記憶する。
【００９８】
（ゾーンV）
オンライン計算処理部４０７は、規定データ設定部４０３で設定された「空気の密度ρg,5、空気の粘性率μg,5及び焼結鉱粒子の粒子径Ｄp,5」と、初期値設定部４０４で設定された「形状係数の初期値φs,5,0」と、操業データ収集部４０５で得られた「圧力損失ΔＰと焼結層の層厚Ｌ」とにより（１９）式からゾーンVの空気流速ｖg,5を計算する。
【００９９】
前述したように本実施形態では、焼結完了帯であるゾーンVの空気流入温度θgi,5は、水分凝縮帯であるゾーンIIの空気流入温度θgi,2と等しいと仮定している。そこで、オンライン計算処理部４０７は、空気流入温度θgi,5として、ゾーンIIの空気流入温度θgi,2を設定する。ゾーンIIの空気流入温度θgi,2の求め方は前述した通りである。尚、空気流入温度θgi,5には、他の知見等に基づき、空気流入温度θgi,2以外の別の温度を設定しても構わない。
【０１００】
次に、オンライン計算処理部４０７は、ゾーン解析部４０２で得られた「ゾーンVの始点温度θp,5s及び終点温度θp,5eと、初期値設定部４０４で設定された「空気流入温度θgi,5,0」とを用いてゾーンVの時定数Ｔ5を求める。また、オンライン計算処理部４０７は、「焼結鉱粒子の比熱Ｃp,5」を規定データ設定部４０３から読み取る。
【０１０１】
また、オンライン計算処理部４０７は、前述したようにして計算した「ゾーンVの空気流速ｖg,5」と、規定データ設定部４０３で設定された「空気の密度ρg,5、粘性率μg,5、熱伝導率λg,5及び定圧比熱Ｃpg,5、及び焼結鉱粒子の直径Ｄp,5」とにより（２２）式からＮｕ5を求める。そして、オンライン計算処理部４０７は、（２１）式から対流熱伝達率ｈ5を計算する。
【０１０２】
そして、オンライン計算処理部４０７は、（２３）式〜（２６）式より、形状係数φs,5の中間計算値φs,5,tmpを求める。そして、オンライン計算処理部４０７は、形状係数φs,5の中間計算値φs,5,tmpと、それまでに設定されている形状係数φs,5（最初は初期値φs,5,0）との差の絶対値が収束判定基準値ＥＰＳ以下であるか否かを判定する。
この判定の結果、形状係数φs,5の中間計算値φs,5,tmpと、それまでに設定されている形状係数φs,5との差の絶対値が収束判定基準値ＥＰＳ以下でない場合、オンライン計算処理部４０７は、それまでに設定されている形状係数φs,5を、中間計算値φs,5,tmpに置き換える（最初は初期値φs,5,0を中間計算値φs,5,tmpに置き換える）。そして、オンライン計算処理部４０７は、この中間計算値φs,5,tmpに置き換えた形状係数φs,5を用いて、前述した「空気流速ｖg,5」、「形状係数φs,5の中間計算値φs,5,tmp」を再度求める。オンライン計算処理部４０７は、このような処理を、形状係数φs,5の中間計算値φs,5,tmpと、それまでに設定されている形状係数φs,5との差の絶対値が収束判定基準値ＥＰＳ以下になるまで繰り返し行う。
【０１０３】
そして、形状係数φs,5の中間計算値φs,5,tmpと、それまでに設定されている形状係数φs,5との差の絶対値が収束判定基準値ＥＰＳ以下になると、オンライン計算処理部４０７は、そのときに得られた「空気流速ｖg,5」、「形状係数φs,5」を最終計算値として確定し、これらを出力変数として操業特徴量蓄積部４０８に記憶する。
以上の出力変数の他、オンライン計算処理部４０７は、前述した（６）〜(１１)も出力変数として操業特徴量蓄積部４０８に記憶する。
【０１０４】
［オンライン操業監視処理部４０９］
前述したように、温度データ収集部４０１は、パレット温度計１５０が、原料給鉱部（端）から焼結鉱排鉱部（端）まで移動したときに得られた温度の時系列データを１単位（以後、この１単位を必要に応じて「１スイープ」と称する）としてＨＤＤ等に記憶する。したがって、オンライン計算処理部４０７は、パレット温度計１５０が、原料給鉱部（端）から焼結鉱排鉱部（端）まで移動するたびに、前述した出力変数を操業特徴量蓄積部４０８に記憶する。操業特徴量蓄積部４０８は、オンライン計算処理部４０７から出力された出力変数群を、当該出力変数群の取得順をオンライン操業監視処理部４０９が識別できるように記憶している。
オンライン操業監視処理部４０９は、同一の出力変数の時系列推移を監視し、当該出力変数が、所定の管理値を基準とした許容範囲内（例えば管理値の±５［％］以内）に入っているか否かを判定する。オンライン操業監視処理部４０９は、これらの処理の結果に基づいて、操業監視情報を生成する。
【０１０５】
［オンライン操業監視表示部４１０］
出力手段であるオンライン操業監視表示部４１０は、オンライン操業監視処理部４０９による処理の結果（操業監視情報）に基づく表示データを生成して表示装置４７０に表示する。
図８は、ある出力変数の時系列推移の表示例を示す図である。図８の横軸は、出力変数群の取得順（図８では、最初に取得したものを「１」、最後に取得したものを「ｋ」としている）である。ただし、横軸は、操業時刻等の時間情報であってもよい。このようにする場合、操業特徴量蓄積部４０８は、オンライン計算処理部４０７から出力された出力変数群の取得時刻をオンライン操業監視処理部４０９が識別できるように、当該出力変数群を記憶する。
【０１０６】
オンライン操業監視表示部４１０は、操業特徴量蓄積部４０８で出力変数が得られる度に、出力変数の表示を追加し、必要に応じて、出力変数のグラフ９０１をスクロール表示し、古い出力変数の表示を止めるようにする。図８に示す例では、出力変数９０１ａ、９０１ｂ、９０１ｃが許容範囲を超えている。オンライン操業監視表示部４１０は、この出力変数９０１ａ、９０１ｂ、９０１ｃが表示されるタイミングで、焼結機１００の操業に異常があったことをオペレータに報知するための表示を行う。このようにするために、オンライン操業監視表示部４１０は、例えば、図８に示すように、許容範囲を超えている部分を、許容範囲を超えていない部分と異なる色で表示する。ただし、焼結機１００の操業に異常があったことをオペレータに報知するための表示は、このようなものに限定されない。また、焼結機１００の操業に異常があったことをオペレータに報知するために、表示に加えて、警告音を発生させるようにしてもよい。
【０１０７】
［動作フローチャート］
次に、図９のフローチャートを参照しながら、焼結プロセス操業状態監視装置４００の処理動作の一例を説明する。
まず、ステップＳ１において、事前設定が行われる。具体的に説明すると、規定データ設定部４０３は、ユーザによる入力装置４６０の操作に基づいて、各種の定数と必要に応じてその温度依存特性関数とを設定（ＨＤＤ等に記憶）する。
次に、ステップＳ２において、初期値設定が行われる。具体的に説明すると、初期値設定部４０４は、ユーザによる入力装置４６０の操作に基づいて、各ゾーンI〜Vについて、空気流入温度θgi,0［℃］、形状係数φs,i,0［−］を設定（ＨＤＤ等に記憶）する。
【０１０８】
次に、温度データ収集部４０１は、パレット温度計１５０が、原料給鉱部から焼結鉱排鉱部まで移動したときに得られたパレット温度計１５０の測定データθp（ｔa）（１スイープ分のデータ）を取得するまで待機する。パレット温度計１５０の測定データθp（ｔa）が得られると（ステップＳ３）、ステップＳ４に進む。ステップＳ４に進むと、操業データ収集部４０５は、プロセスコンピュータ４５０から入力されてＨＤＤ等に記憶しておいた操業データとして、圧力損失（ブロア吸引圧）ΔＰ［Ｐａ］と、焼結層の層厚Ｌ［ｍ］と、初期水分比Ｋw0［−］と、初期燃料比Ｋc0［−］とを読み出す。
【０１０９】
次に、ステップＳ５において、ゾーン解析部４０２は、パレット温度計１５０の測定データθp（ｔa）に基づいて、各ゾーンの境界の温度（ゾーン境界温度）θp（０）、θp（ｔa,min）、θp（ｔa,cf）、θp（ｔa,max）θp（ｔ´a,max）と、ゾーン境界時間ｔa,1（＝０）、ｔa,2（＝ｔa,min）、ｔa,3（＝ｔa,cf）、ｔa,4（＝ｔa,max）、ｔa,5（＝ｔ´a,min）とを読み出す。
次に、ステップＳ６において、ゾーン解析部４０２は、パレット温度計１５０の測定データθp（ｔa）に基づいて、各ゾーンの始点温度θp,is（（１）式、（３）式、（６）式、（９）式、（１２）式）・終点温度θp,ie（（１）式、（４）式、（７）式、（１０）式、（１３）式）と、ゾーン通過時間ｔi（（２）式、（５）式、（８）式、（１１）式、（１４）式）とを設定する。
【０１１０】
次に、ステップＳ７において、ゾーン解析部４０２は、パレット温度計１５０の測定データθp（ｔa）に基づいて、（１５）式の計算を行って、平均パレット速度ｖpを設定する。また、ゾーン解析部４０２は、ゾーン通過時間ｔiと平均パレット速度ｖpとに基づいて、（１７）式の計算を行って、各ゾーンのゾーン長ｌiを設定する。また、ゾーン解析部４０２は、各ゾーンのゾーン長ｌiに基づいて（１８）式の計算を行って、各ゾーンのゾーン位置ｌa,iを設定する。
【０１１１】
次に、ステップＳ８において、オンライン計算処理部４０７によって、I〜Vゾーンのオンライン計算処理が行われ、前述した（１）〜（１１）の出力変数が得られる。
【０１１２】
次に、ステップＳ９において、オンライン操業監視処理部４０９は、以上の処理で得られた少なくとも１つの出力変数の変化特性の情報と、当該出力変数が、所定の管理値を基準とした許容範囲内（例えば管理値の±５［％］以内）に入っているか否かを示す情報とを含む操業監視情報を生成する。
次に、ステップＳ１０において、オンライン操業監視表示部４１０は、操業監視情報に基づく表示データを生成して表示装置４７０に表示する（図８を参照）。
最後に、ステップＳ１１において、オンライン操業監視処理部４０９は、焼結機１００の操業監視を終了するか否かを判定する。この判定の結果、焼結機１００の操業監視を終了しない場合には、ステップＳ３に戻り、次のスイープ分のデータに基づく焼結機１００の操業監視を行う。一方、焼結機１００の操業監視を終了する場合には、図９のフローチャートによる処理を終了する。
【０１１３】
［まとめ］
以上のように本実施形態では、パレット温度計１５０が、原料給鉱部から焼結鉱排鉱部まで移動したときに得られたパレット温度計１５０の測定データθp（ｔa）をオンラインで取得する。そして、当該測定データθp（ｔa）が得られる度に、当該測定データθp（ｔa）に基づいて、各ゾーンの始点温度θp,is及び終点温度θp,ie、ゾーン通過時間ｔi、ゾーン長ｌi、ゾーン境界時間ｔa,i、及びゾーン位置ｌa,iを導出して表示する。焼結層内の温度をパレット温度計１５０で直接的に測定することができるようになったので、焼結層内の温度を正確に知ることができ、この温度に基づいて、初期原料帯、水分凝縮帯、乾燥帯、赤熱帯、及び焼結完了帯の５つのゾーンの位置及び温度を、焼結機における焼結層内の物理現象を定量的に表現するパラメータである焼結状態の特徴量の一例としてオンラインで正確に同定することができる。特に、パレット温度計１５０が、各ゾーンI〜Vの底部の温度を機長方向に沿って順次測定するようにしたので、ゾーンIVのゾーン位置ｌa,4をＢＴＰとして求めることができる。よって、パレット温度計１５０の測定データθp（ｔa）からＢＴＰを直接的に求めることができる。
【０１１４】
また、本実施形態では、粒子充填層における流動抵抗を表わす圧力変化率を空気流速の線形多項式関数として表現したモデル式（（１９）式）、焼結鉱球形粒子と空気の対流熱伝達における焼結鉱球形粒子の熱収支を表す時間微分方程式（（２０）式）、各ゾーンｉの形状係数φs,iを出力とする式（（２６）式）、水分凝縮帯（ゾーンII）における水分の質量収支を表す時間微分方程式（（２７）式）、赤熱帯（ゾーンIV）における燃料の質量収支を表す時間微分方程式（（２８）式）を用い、これらのモデル式から出力される空気流入温度θgi,i、形状係数φs,i、空気流速ｖgi、水分気化速度Ｒw、及び燃料燃焼速度Ｒcを、焼結機における焼結層内の物理現象を定量的に表現するパラメータである焼結状態の特徴量の一例として導出して表示するようにした。したがって、焼結状態の特徴量として種々の特徴量をオンラインで同定することができる。
【０１１５】
さらに、焼結状態の特徴量が予め定められている許容範囲から外れる場合には、警告表示を行うようにした。したがって、焼結機１００における操業異常を従来よりもきめ細やかに且つ迅速にオペレータに知らせることができる。
【０１１６】
特に、本発明者らは、パレット温度計１５０の測定データθp（ｔa）を解析した結果、焼結鉱粒子が融着を起こすこと等により、焼結鉱粒子の形状や焼結層内の粒子充填構造が変化し、図８に示したそれぞれの焼結鉱粒子の表面積の全てが伝熱に寄与しないと仮定した。そこで、本実施形態では、焼結鉱粒子の表面積のうち伝熱に寄与する面積をゾーン毎に設定するための形状係数φsを導入した。
【０１１７】
［変形例］
尚、本実施形態では、前述した（１）〜（１１）の全てを出力変数として同定して表示するようにしたが、必ずしもこれらの全てを同定して表示する必要はない。例えば（１）〜（１１）の出力変数のうちのうち少なくとも何れか１つの出力変数を同定して表示するようにすることができる。
また、必ずしも形状係数φsを考慮する必要はない。このようにする場合には、前述した説明において、形状係数φsを「１」にすればよい。
また、モデル格納部４０６に格納される式は、厳密に前述したものと同じである必要はない。
【０１１８】
また、本実施形態では、各ゾーンを一つの区分として取り扱い、前記焼結層内の物理現象を定量的に表現するパラメータである焼結状態の特徴量を同定する一例を示したが、必要に応じてゾーンI〜Vのそれぞれを機長方向で２つ以上の区分に分割し、各区分について、各区分の始点及び終点の温度、物性値及び（１９）式〜（２８）式を用い、前記と同様の手順によって、各ゾーン内の各区分毎に前記特徴量を同定しても構わない。
【０１１９】
また、本実施形態を実現するためには、焼結層内の機長方向における温度分布の実測データを取得することは必須であるが、当該温度分布を測定する装置は、必ずしもパレット温度計１５０である必要はない。パレット温度計１５０以外の温度計で当該温度分布を測定することができれば、当該温度計を用いるようにしてもよい。
【０１２０】
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、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体、又はかかるプログラムを伝送する伝送媒体も本発明の実施の形態として適用することができる。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等のプログラムプロダクトも本発明の実施の形態として適用することができる。前記のプログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。
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】
【０１２１】
１００    焼結機
１０２    駆動ローラ
１１０    パレット
１２０    原料供給ホッパ
１３０    点火炉
１４０    ウインドボックス
１４５    吸気管
１５０    パレット温度計
４００    焼結プロセス操業状態監視装置
４０１    温度データ収集部
４０２    ゾーン解析部
４０３    規定データ設定部
４０４    初期値設定部
４０５    操業データ収集部
４０６    モデル格納部
４０７    オンライン計算処理部
４０８    操業特徴量蓄積部
４０９    オンライン操業監視処理部
４１０    オンライン操業監視表示部
４５０    プロセスコンピュータ
４６０    入力装置
４７０    表示装置
【図１】
0005742588.tif 000009
【図２】
0005742588.tif 000010
【図３】
0005742588.tif 000011
【図４】
0005742588.tif 000012
【図５】
0005742588.tif 000013
【図６】
0005742588.tif 000014
【図７】
0005742588.tif 000015
【図８】
0005742588.tif 000016
【図９】
0005742588.tif 000017