(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排出槽のゲートを開閉する排出槽ゲート開閉装置と、下部炉頂ホッパーゲートを開閉するダンプ制御装置と、動作スケジュールがそれぞれ異なる排圧モードで複数の排圧弁を開閉する各排圧弁制御装置と、上部炉頂ホッパーゲートを開閉する上部→下部炉頂ホッパー制御装置と、前記各制御装置の各制御信号を基に前記排出槽ゲート開閉装置に予測排出指令信号を与える予測排出制御装置と、を持つ高炉原料装入制御装置において、前記予測排出制御装置の予測排出指令により排出されて原料が炉頂へ到着するまでの時間よりも実際に原料が受け入れ可能となるまでの時間が長くなった時に、原料が受け入れ可能となるまでの時間を最短とする排圧モードによる排圧弁制御装置の動作スケジュールに自動的に移行することを特徴とする高炉原料装入制御装置。
【請求項２】
排出槽のゲートを開閉する排出槽ゲート開閉装置と、下部炉頂ホッパーゲートを開閉するダンプ制御装置と、動作スケジュールがそれぞれ異なる排圧モードで複数の排圧弁を開閉する各排圧弁制御装置と、上部炉頂ホッパーゲートを開閉する上部→下部炉頂ホッパー制御装置と、前記各制御装置の各制御信号を基に前記排出槽ゲート開閉装置に予測排出指令信号を与える予測排出制御装置と、を持つ高炉原料装入制御方法において、前記予測排出制御装置の予測排出指令により排出されて原料が炉頂へ到着するまでの時間よりも実際に原料が受け入れ可能となるまでの時間が長くなった時に、原料が受け入れ可能となるまでの時間を最短とする排圧モードによる排圧弁制御装置の動作スケジュールに自動的に移行することを特徴とする高炉原料装入制御装置の制御方法。
【請求項３】
予め原料を秤量し貯留する排出槽と、該排出槽から炉頂まで原料を輸送する原料輸送装置と、炉頂まで輸送された原料を一旦貯留する上部炉頂ホッパーと、高圧の炉内と大気圧との圧力調整をおこなう下部炉頂ホッパーと、該下部炉頂ホッパー内に一端が開口し他端が大気に通じて該下部炉頂ホッパー内のガスを動作スケジュールがそれぞれ異なる排圧モードで大気へ放出する複数の排圧弁と、高炉原料装入制御装置と、を備えた高炉であって、
該高炉原料装入制御装置が請求項１記載の高炉原料装入制御装置であることを特徴とする高炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高炉の原料装入制御装置における炉頂機器の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１に示すように、高炉１の上方設備である炉頂各機器は、予め原料を秤量して貯留する排出槽２、排出槽２から炉頂まで原料を輸送するコンベア等の原料輸送装置３、炉頂まで輸送された原料を一旦貯留する上部炉頂ホッパー（以下、「ＵＨ」と記す。）４、高圧の炉内と大気圧との圧力調整をおこなう下部炉頂ホッパー（以下、「ＬＨ」と記す。）５により構成されている。
そして、高炉原料装入制御装置９（後述、図６）により高炉へ装入する原料は予め排出槽２で秤量、貯留した後、コンベア等の原料輸送装置３により炉頂まで輸送され、一旦、ＵＨ４に貯留される。ＵＨ４に貯留された原料は、ＬＨ５に受け入れ後、ＬＨ５内を大気圧から炉内圧へ均圧して待機する。
高炉内の原料レベルは一定に保つことが望ましく、原料レベルがある程度下がった時点でＬＨ５へ貯留された原料を炉内１へ装入（これをダンプという）する。
空になったＬＨ５は、その後、排圧弁Ａ，Ｂを用いて炉内圧から大気圧へ排圧し、次に装入するための原料を受け入れるという一連の動きを行う。
排圧弁ＡおよびＢは動作スケジュールがそれぞれ異なる排圧モードで制御される。例えば排圧弁Ａは、高炉内には各種のガスが充満しているが、そのうち有毒ガスＣおよび再利用可能なガスＤを排圧弁Ａで回収した後大気に開放するといった動作スケジュール（動作スケジュールＡ）であったり、排圧弁Ｂは有毒ガスＣおよび再利用可能なガスＥを回収した後大気に開放するといった動作スケジュール（動作スケジュールＢ）であったりする。このように異なった動作スケジュールに基づく排圧モードにしている。もちろん、排圧弁は２個ではなくて３個以上の排圧弁を設けて、各種のガスを回収するようにしてもよい。
この炉頂機器の一連の動きが最短となるように、高炉原料装入制御装置の有する複数の均圧方法（これを均圧モードという）、及び、排圧方法（これを排圧モードという）の組合せの中から事前に設定された組合せにより予測された動作タイミング（これをタイムスケジュールという）に基づいて各機器動作を実行する。
従来は、図２に示すように、高炉の原料装入制御装置は、ＵＨ４，ＬＨ５に原料がある場合、ＵＨ５が次回原料を受け入れ可能となるまでの時間を予測して、最短時間で炉内へ装入出来るように次回原料を炉頂に到着させるためのタイミングを予測して排出槽２から次回原料を排出していた。
図２において、ＴＢは原料が排出槽から排出されて炉頂に到着するまでの時間，Ｔ１はダンプ時間、Ｔ２は排圧モード（Ａ＋Ｂ）時の排圧（Ａ）区間の所要時間、Ｔ３は排圧モード（Ａ＋Ｂ）時の排圧（Ｂ）区間の所要時間、Ｔ４は原料をＵＨ→ＬＨへ受け入れるための時間である。
したがって、ダンプ完了前に、実際の炉頂機器の動作予定時間を考慮したＵＨ４へ原料が受け入れ可能となるまでの時間Ｔを演算すると、
Ｔ＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４
となり、この値Ｔが原料が排出槽から排出されて炉頂に到着するまでの時間ＴＢよりも小さければ、炉頂に到着する原料をＵＨ４に受け入れることが出来るのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図３に示すように、実際のダンプ時間Ｔ１が、炉頂各機器の動作不良等の原因により予測よりｔ時間伸びた場合、最短時間で原料を炉内へ装入出来るように事前に予定されたスケジュールにもとづき次回装入する原料を輸送しているので、炉頂に到着する原料をＵＨ４に受け入れることが出来ず、炉頂準備点検により原料輸送装置３を停止させている。
すなわち、図３において、ＴＢは原料が排出槽から排出されて炉頂に到着するまでの時間，Ｔ１はダンプ時間、Ｔ２は排圧モード（Ａ＋Ｂ）時の排圧（Ａ）区間の所要時間、Ｔ３は排圧モード（Ａ＋Ｂ）時の排圧（Ｂ）区間の所要時間、Ｔ４は原料をＵＨ→ＬＨへ受け入れるための時間、ｔはダンプの遅れ時間である。
したがって、Ｔ＝Ｔ１＋ｔ＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４となり、
この演算結果Ｔと、原料が排出槽２から排出されて炉頂に到着するまでの時間ＴＢを比較すると、
Ｔ＞ＴＢ
となるために、炉頂に到着した原料がＵＨ４に受け入れられず、原料輸送装置３を止めなければならないことが生じた。そして、各機器の動作タイミングにあたえる影響から、一旦、原料輸送装置を停止させると復旧までには多大な時間がかかっていた。
そこで、本発明の課題は、次回原料がＵＨ４に受け入れ可能となるまでの時間が、事前に予測されたスケジュールよりも遅れると判断されたときでも、原料輸送装置の運転を停止することのない制御装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の高炉原料装入制御装置によれば、排出槽のゲートを開閉する排出槽ゲート開閉装置と、下部炉頂ホッパーゲートを開閉するダンプ制御装置と、動作スケジュールがそれぞれ異なる排圧モードで複数の排圧弁を開閉する各排圧弁制御装置と、上部炉頂ホッパーゲートを開閉する上部→下部炉頂ホッパー制御装置と、前記４つの制御装置の各制御信号を基に前記排出槽ゲート開閉装置に予測排出指令信号を与える予測排出制御装置と、を持つ高炉原料装入制御装置において、排圧制御装置Ａまたは排圧制御装置Ｂの動作スケジュールが複数の排圧モードを持つ場合、前記予測排出制御装置の予測排出指令により排出されて原料が炉頂へ到着するまでの時間よりも実際に原料が受け入れ可能となるまでの時間が長くなった時に、原料が受け入れ可能となるまでの時間を最短とする排圧モードによる排圧弁制御装置Ａまたは排圧弁制御装置Ｂの動作スケジュールに自動的に移行することを特徴とする。
また、請求項２記載の高炉原料装入制御装置の制御方法によれば、排出槽のゲートを開閉する排出槽ゲート開閉装置と、下部炉頂ホッパーゲートを開閉するダンプ制御装置と、動作スケジュールがそれぞれ異なる排圧モードで複数の排圧弁を開閉する各排圧弁制御装置と、上部炉頂ホッパーゲートを開閉する上部→下部炉頂ホッパー制御装置と、前記４つの制御装置の各制御信号を基に前記排出槽ゲート開閉装置に予測排出指令信号を与える予測排出制御装置と、を持つ高炉原料装入制御装置の制御方法において、排圧制御装置Ａまたは排圧制御装置Ｂの動作スケジュールが複数の排圧モードを持つ場合、前記予測排出制御装置の予測排出指令により排出されて原料が炉頂へ到着するまでの時間よりも実際に原料が受け入れ可能となるまでの時間が長くなった時に、原料が受け入れ可能となるまでの時間を最短とする排圧モードによる排圧弁制御装置Ａまたは排圧弁制御装置Ｂの動作スケジュールに自動的に移行することを特徴とする。
このような構成により、上部炉頂ホッパーに原料が受け入れ可能となるまでの時間が、事前に予測されたスケジュールよりも遅れると判断された時点で、上部炉頂ホッパーへの原料受け入れが可能となるように受け入れ準備時間を短縮できる排圧モードに自動移行し、原料輸送装置の運転を継続させることができるようになる。
さらに、請求項３記載の高炉によれば、予め原料を秤量し貯留する排出槽と、該排出槽から炉頂まで原料を輸送する原料輸送装置と、炉頂まで輸送された原料を一旦貯留する上部炉頂ホッパーと、高圧の炉内と大気圧との圧力調整をおこなう下部炉頂ホッパーと、該下部炉頂ホッパー内に一端が開口し他端が大気に通じて該下部炉頂ホッパー内のガスを動作スケジュールがそれぞれ異なる排圧モードで大気へ放出する複数の排圧弁と、高炉原料装入制御装置と、を備えた高炉であって、該高炉原料装入制御装置が請求項１記載の高炉原料装入制御装置であることを特徴とする。
このような構成により、高炉が請求項１記載の高炉原料装入制御装置を備えているので、原料輸送装置の運転を中断することがなく、高炉が安定して運転できるようになる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図４〜図６に基づいて説明する。
図４は受け入れ準備時間を短縮するための排圧モードへ自動移行した場合の、ＵＨへ原料が受け入れ可能となるまでの時間を予測した説明図、図５は本発明に係る動作を示すフローチャート、図６は制御演算部のブロック図である。
まず、図６を用いて、本発明の高炉原料装入制御装置９の内部構成について説明する。
高炉原料装入制御装置９は高炉１（図１）の炉頂にある各機器の各制御装置を制御するもので、これは、排出槽２（図１）のゲート２１を開閉する開閉指令を出力する排出槽ゲート開閉装置２２と、下部炉頂ホッパー５のゲート５１を開閉する開閉指令を出力するダンプ制御装置５２と、排圧弁Ａ６を開閉する開閉指令を出力する排圧弁Ａ制御装置６２と、排圧弁Ｂ７を開閉する開閉指令を出力する排圧弁Ｂ制御装置７２と、上部炉頂ホッパー４のゲート４１を開閉する開閉指令を出力する上部→下部炉頂ホッパー制御装置４２と、さらにこれら４つの制御装置４２，５２，６２，７２の各制御信号Ｔ４，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を基に排出槽ゲート開閉装置２２に予測排出指令信号を与える予測排出制御装置８とを備えている。そして、予測排出制御装置８は、さらに本発明により、排圧弁Ａ制御装置６２および排圧弁Ｂ制御装置７２に対して、それぞれ動作スケジュールＡおよびＢの実行も命じることができるようになっている。
図４において、ＴＢは原料が排出槽から排出されて炉頂に到着するまでの時間，Ｔ１はダンプ時間、ｔはダンプの遅れ時間、Ｔ４は原料をＵＨ→ＬＨへ受け入れるための時間である。また、Ｔ３’は排圧モード（Ｂ）時の排圧（Ｂ）区間の所要時間である。
さらに、図５のステップＳ５１において、Ｔはダンプ完了前に、実際の炉頂機器の動作予定時間を考慮したＵＨへ原料が受け入れ可能となるまでの予測時間、ステップＳ５３において、Ｔ’は受け入れ準備時間を短縮するための排圧モード（Ｂ）のスケジュールにおいてＵＨへ原料が受け入れ可能となるまでの予測時間である。
以下、本発明による制御方式にもとづく高炉原料装入制御について説明する。
１）図３に示されるスケジュールにおいて、ダンプ完了前に、実際の炉頂機器の動作予定時間を考慮したＵＨ４へ原料が受け入れ可能となるまでの時間Ｔを次式で演算する。
Ｔ＝Ｔ１＋ｔ＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４
２）この演算結果と、原料が排出槽２から排出されて炉頂に到着するまでの時間ＴＢを比較する。
図３に示される例では、Ｔ＞ＴＢとなるために、炉頂に到着した原料がＵＨ４に受け入れられず、原料輸送装置３を止めなければならない。
３）図４に示される受け入れ準備時間を短縮するため、再利用可能なガスＤの回収をする排圧モード（Ａ）を省略して、排圧モード（Ｂ）のスケジュールにおいて、ＵＨ４へ原料が受け入れ可能となるまでの時間Ｔ’を次式で演算する。
Ｔ’＝Ｔ１＋ｔ＋Ｔ３’＋Ｔ４
図４に示される例では、Ｔ’＜ＴＢとなるために、炉頂に到着した原料がＵＨ４に受け入れ可能で、原料輸送装置３の運転を継続させることができるので、実際に受け入れ準備時間を短縮するための排圧モードのスケジュールに自動移行する。
【０００６】
図５は以上の本発明に係る動作を示すフローチャートである。
同図において、実際の炉頂機器の動作予定時間から予測されるＵＨ４へ原料が受け入れ可能となるまでの時間Ｔをステップ５１で演算する。
Ｔ＝Ｔ１＋ｔ＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４
この演算結果Ｔと原料が排出槽２から炉頂に到着するまでの時間ＴＢをステップ５２で比較する。
比較の結果、ＴＢ≧Ｔであれば、炉頂に到着した原料がＵＨ４に受け入れ可能であるので、そのまま続行する。
比較の結果、ＴＢ＜Ｔ（図３）であれば、このままでは炉頂に到着した原料がＵＨ４に受け入れられないので、ステップ５３（図４）へ移行する。
ステップ５３ではある排圧モード（ここでは排圧モードＢ）のスケジュールにおいてＵＨ４へ原料が受け入れ可能となるまでの時間Ｔ’を演算する。
Ｔ’＝Ｔ１＋ｔ＋Ｔ３’＋Ｔ４
演算結果をステップ５４でＴ’≧ＴＢかどうか比較する。
比較結果、ＹＥＳであれば、実際に受け入れ準備時間を短縮するためのその排圧モードのスケジュールに自動移行して、炉頂に到着した原料をＵＨ４に受け入れる。
これに対してＮＯであれば、他に排圧モードがあるかを調べて（ステップ５５）、他に排圧モードがあればその排圧モードに設定して（ステップ５６）ステップ５３へ戻り、その排圧モードにおける時間Ｔ’を演算する。他に排圧モードがなければステップ５７へ移り炉頂準備点検の必要により原料輸送装置を停止する。
【０００７】
【発明の効果】
以上に述べたように本発明によれば、ＵＨに原料が受け入れ可能となるまでの時間が、事前に予測されたスケジュールよりも遅れると判断された時点で原料輸送装置の運転を停止させることなく、ＵＨへの原料受け入れが可能となるように受け入れ準備時間を短縮するための排圧モードのスケジュールに自動移行し、原料輸送装置の運転を継続させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】高炉設備の炉頂各機器の配置を示す概略図
【図２】最短時間で原料を炉内へ装入出来るように、排出槽からの排出タイミングを予測した説明図
【図３】ダンプ開始前に炉頂機器の動作予定時間に基づく、ＵＨへ原料が受け入れ可能となるまでの予測時間に対しｔ時間遅れた状況の説明図
【図４】受け入れ準備時間を短縮するための排圧モードのスケジュールへ自動移行した場合の、ＵＨへ原料が受け入れ可能となるまでの時間を予測した説明図
【図５】制御演算部のフローチャート
【図６】制御演算部のブロック図
【符号の説明】
１    高炉
２    排出槽
２１  排出槽ゲート
２２  排出槽ゲート開閉装置
３    原料輸送装置（コンベア）
４    上部炉頂ホッパー
４１  炉頂ホッパーゲート
４２  上部→下部炉頂ホッパー制御装置
５    下部炉頂ホッパー
５１  下部炉頂ホッパーゲート
５２  ダンプ制御装置
６    排圧弁Ａ
６２  排圧弁Ａ制御装置
７    排圧弁Ｂ
７２  排圧弁Ｂ制御装置
８    予測排出制御装置
９    高炉原料装入制御装置
ＴＢ  原料が排出槽から排出されて炉頂に到着するまでの時間。
Ｔ１  ダンプ時間。
Ｔ２  排圧モード（Ａ＋Ｂ）時の排圧（Ａ）時間。
Ｔ３  排圧モード（Ａ＋Ｂ）時の排圧（Ｂ）時間。
Ｔ３’排圧モード（Ｂ）時の排圧（Ｂ）時間。
Ｔ４  原料をＵＨ→ＬＨへ受け入れるための時間。
ｔ    ダンプの遅れ時間。
Ｔ    ダンプ開始前に、炉頂機器の動作予定時間を考慮したＵＨへ原料が受け入れ可能となるまでの予測時間。
Ｔ’  受け入れ準備時間を短縮できる排圧モードのスケジュールにおいてＵＨへ原料が受け入れ可能となるまでの予測時間。
【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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