(57)【要約】【課題】ベルレスシュートの旋回数を精度高く制御すること。【解決手段】流調ゲート開度算出部１０２ａが、操業条件がこれから実行するバッチ処理における操業条件に類似する過去のバッチ処理の実績データを利用して、操業条件及び流量調整ゲートの開度をそれぞれ入力変数及び出力変数とする回帰式を作成し、作成された回帰式にこれから実行するバッチ処理における操業条件を入力することによって、これから実行するバッチ処理における流量調整ゲートの開度を算出する。これにより、多くの労力を要することなく流量調整ゲートの開度を精度高く算出することができる。また、この結果、ベルレスシュート５の旋回数を精度高く制御することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内に原料を装入するベルレスシュートの旋回数を制御する高炉原料装入制御方法であって、
操業条件がこれから実行するバッチ処理における操業条件に類似する過去のバッチ処理の実績データを利用して、操業条件及び前記ベルレスシュートに原料を供給する流量調整ゲートの開度をそれぞれ入力変数及び出力変数とする回帰式を作成する回帰式作成ステップと、
前記回帰式作成ステップにおいて作成された回帰式にこれから実行するバッチ処理における操業条件を入力することによって、これから実行するバッチ処理における前記流量調整ゲートの開度を算出する算出ステップと、
前記算出ステップにおいて算出された前記流量調整ゲートの開度に基づいて前記ベルレスシュートの旋回数を制御する制御ステップと、
を含むことを特徴とする高炉原料装入制御方法。
【請求項２】
炉内に原料を装入するベルレスシュートの旋回数を制御する高炉原料装入制御装置であって、
操業条件がこれから実行するバッチ処理における操業条件に類似する過去のバッチ処理の実績データを利用して、操業条件及び前記ベルレスシュートに原料を供給する流量調整ゲートの開度をそれぞれ入力変数及び出力変数とする回帰式を作成する回帰式作成手段と、
前記回帰式作成手段によって作成された回帰式にこれから実行するバッチ処理における操業条件を入力することによって、これから実行するバッチ処理における前記流量調整ゲートの開度を算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された前記流量調整ゲートの開度に基づいて前記ベルレスシュートの旋回数を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする高炉原料装入制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルレス式高炉の流量調整ゲートの開度を制御する高炉原料装入制御方法及び高炉原料装入制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベルレス式高炉では、原料は、炉頂バンカの下端部に設置されている流量調整ゲート（以下、流調ゲートと略記）を介して炉頂バンカ内の原料を炉内のベルレスシュート上に供給し、ベルレスシュートを旋回させることによって、炉内に装入される。このようなベルレス式高炉において、安定した操業を行うためには、炉内において原料が所定の状態に分布している必要がある。このため、ベルレス式高炉では、ベルレスシュートの旋回数を目標旋回数に制御することによって、炉内において原料が所定の状態に分布するように制御している。
【０００３】
ベルレスシュートの旋回数は、流調ゲートからベルレスシュートに供給される原料の流量、換言すれば、流調ゲートの開度によって変化する。このため、ベルレスシュートの旋回数を目標旋回数に正確に制御するためには、流調ゲートの開度を正確に算出する必要がある。このような背景から、予め測定した流調ゲートの開度と原料の装入速度との関係式を利用して流調ゲートの開度を算出する方法や前回のバッチ処理のデータを利用して流調ゲートの開度を補正する方法（特許文献１参照）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２５１７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、流調ゲートの開度と原料の装入速度との関係式を利用して流調ゲートの開度を算出する方法によれば、操業条件が関係式を構築した際の操業条件から変化した場合、関係式に含まれる係数を調整しなければならず、多くの労力を要する。また、前回のバッチ処理のデータを利用して流調ゲートの開度を補正する方法によれば、前回のバッチ処理のデータが特異な値を示している場合、補正が不適切になり、流調ゲートの開度を正確に算出できない。このため、多くの労力を要することなく流調ゲートの開度を精度高く算出することによって、ベルレスシュートの旋回数を精度高く制御可能な技術の提供が期待されていた。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、多くの労力を要することなく流量調整ゲートの開度を精度高く算出することによって、ベルレスシュートの旋回数を精度高く制御可能な高炉原料装入制御方法及び高炉原料装入制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る高炉原料装入制御方法は、炉内に原料を装入するベルレスシュートの旋回数を制御する高炉原料装入制御方法であって、操業条件がこれから実行するバッチ処理における操業条件に類似する過去のバッチ処理の実績データを利用して、操業条件及び前記ベルレスシュートに原料を供給する流量調整ゲートの開度をそれぞれ入力変数及び出力変数とする回帰式を作成する回帰式作成ステップと、前記回帰式作成ステップにおいて作成された回帰式にこれから実行するバッチ処理における操業条件を入力することによって、これから実行するバッチ処理における前記流量調整ゲートの開度を算出する算出ステップと、前記算出ステップにおいて算出された前記流量調整ゲートの開度に基づいて前記ベルレスシュートの旋回数を制御する制御ステップと、を含む。
【０００８】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る高炉原料装入制御装置は、炉内に原料を装入するベルレスシュートの旋回数を制御する高炉原料装入制御装置であって、操業条件がこれから実行するバッチ処理における操業条件に類似する過去のバッチ処理の実績データを利用して、操業条件及び前記ベルレスシュートに原料を供給する流量調整ゲートの開度をそれぞれ入力変数及び出力変数とする回帰式を作成する回帰式作成手段と、前記回帰式作成手段によって作成された回帰式にこれから実行するバッチ処理における操業条件を入力することによって、これから実行するバッチ処理における前記流量調整ゲートの開度を算出する算出手段と、前記算出手段によって算出された前記流量調整ゲートの開度に基づいて前記ベルレスシュートの旋回数を制御する制御手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る高炉原料装入制御方法及び高炉原料装入制御装置によれば、多くの労力を要することなく流量調整ゲートの開度を精度高く算出することによって、ベルレスシュートの旋回数を精度高く制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態である高炉原料装入制御システムが適用されるベルレス式高炉の一構成例を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態である高炉原料装入制御システムの構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、図２に示す操業実績データベース内に格納されている操業実績データの一例を示す図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態である高炉原料装入制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明と従来技術とによるベルレスシュートの旋回数の制御誤差を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である高炉原料装入制御システムの構成及び動作について説明する。
【００１２】
〔ベルレス式高炉の構成〕
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態である高炉原料装入制御システムが適用されるベルレス式高炉の構成について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態である高炉原料装入制御システムが適用されるベルレス式高炉の一構成例を示す模式図である。図１に示すように、このベルレス式高炉では、高炉１の炉頂部に設置された炉頂バンカ２内の原料３は、流量調整ゲート４の開度を調整することによって、流量を調整されながらベルレスシュート５上に導入される。そして、ベルレスシュート５上に導入された原料３は、ベルレスシュート５を旋回させることによって、ベルレスシュート５の先端から高炉１内に落下装入される。炉頂バンカ２内への原料３の装入は、複数の原料収容槽６から切り出された原料３を装入コンベア７によって炉頂まで搬送することによって、行なわれる。各原料収容槽６は、原料収容槽６内の原料３の重量を検出する質量検出装置８とその下部の原料排出部に原料ゲート開閉装置９とを備えている。
【００１４】
〔高炉原料装入制御システムの構成〕
次に、図２、図３を参照して、本発明の一実施形態である高炉原料装入制御システムの構成について説明する。図２は、本発明の一実施形態である高炉原料装入制御システムの構成を示すブロック図である。図３は、図２に示す操業実績データベース内に格納されている操業実績データの一例を示す図である。
【００１５】
図２に示すように、本発明の一実施形態である高炉原料装入制御システム１００は、操業実績データベース１０１と、高炉原料装入制御装置１０２と、を備えている。操業実績データベース１０１は、過去のバッチ処理の操業条件のデータと流量調整ゲート４の開度のデータとを関連付けして操業実績データとして格納している。より具体的には、図３に示すように、操業実績データベース１０１は、過去のバッチ処理の操業条件のデータ及び流量調整ゲート４の開度のデータをそれぞれ入力変数ｘｍｎ及び出力変数ｙｎとする操業実績データを格納している。操業実績データベース１０１内に格納されている操業実績データは、プロセスコンピュータ等の上位コンピュータによって随時更新される。
【００１６】
なお、本明細書中において、バッチとは、ベルレス式高炉における処理単位を意味している。また、入力変数ｘｍｎの添え字ｍは、流量調整ゲート４の開度に影響を与える操業条件の数を表す変数（１〜Ｍ）であり、入力変数ｘｍｎ及び出力変数ｙｎの添え字ｎは過去のバッチ処理の数を表す変数（１〜Ｎ）である。また、本実施形態では、流量調整ゲート４の開度に影響を与える操業条件の数を５（Ｍ＝５）とし、入力変数ｘ１ｎはベルレスシュート５の目標旋回数の実績値、入力変数ｘ２ｎは原料３の重量の実績値、入力変数ｘ３ｎは原料３の含有水分量の実績値、入力変数ｘ４ｎは炉頂バンカ２の使用回数の実績値、及び入力変数ｘ５ｎは操業日時を表すものとする。
【００１７】
高炉原料装入制御装置１０２は、パーソナルコンピュータやワークステーション等の情報処理装置によって構成されている。高炉原料装入制御装置１０２は、情報処理装置内部のＣＰＵ等の演算処理装置がコンピュータプログラムを実行することによって、流調ゲート開度算出部１０２ａ及びベルレスシュート制御部１０２ｂとして機能する。これら各部の機能については後述する。
【００１８】
このような構成を有する高炉原料装入制御システム１００では、高炉原料装入制御装置１０２が以下に示す高炉原料装入制御処理を実行することにより、ベルレスシュート５の開度を制御する。以下、図４に示すフローチャートを参照して、高炉原料装入制御処理を実行する際の高炉原料装入制御装置１０２の動作について説明する。
【００１９】
〔高炉原料装入制御処理〕
図４は、本発明の一実施形態である高炉原料装入制御処理の流れを示すフローチャートである。図４に示すフローチャートは、流量調整ゲート４の開度を設定するタイミングで開始となり、高炉原料装入制御処理はステップＳ１の処理に進む。
【００２０】
ステップＳ１の処理では、流調ゲート開度算出部１０２ａが、操業実績データベース１０１内に格納されている過去のバッチ処理の操業実績データを読み出し、読み出された操業実績データの各入力変数ｘｍの最小値ｘｍ，ｍｉｎ及び最大値ｘｍ，ｍａｘを算出する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、高炉原料装入制御処理はステップＳ２の処理に進む。
【００２１】
ステップＳ２の処理では、流調ゲート開度算出部１０２ａが、ステップＳ１の処理において読み出された操業実績データの各入力変数ｘｍ、及びステップＳ１の処理において算出された各入力変数ｘｍの最小値ｘｍ，ｍｉｎ及び最大値ｘｍ，ｍａｘを以下に示す数式（１）に代入することによって、ステップＳ１の処理において読み出された操業実績データの各入力変数ｘｍを正規化する。また、流調ゲート開度算出部１０２ａは、同様の方法によって、流量調整ゲート４の開度を算出する対象であるバッチ処理（以下、推定バッチ処理と表記）の操業条件の入力変数も正規化する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、高炉原料装入制御処理はステップＳ３の処理に進む。
【００２２】
【数１】
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【００２３】
ステップＳ３の処理では、流調ゲート開度算出部１０２ａが、以下に示す数式（２）を用いてステップＳ２の処理によって算出された推定バッチ処理の操業条件ｘｍ０の正規化値ｘｍ，ｎｏｒｍａｌ０と過去のバッチ処理の操業条件ｘｍｎの正規化値ｘｍ，ｎｏｒｍａｌｎとの類似度ｌｎをＮ個の操業実績データ毎に算出する。なお、以下に示す数式（２）中のパラメータαｍは操業条件ｍ毎の重み係数である。類似度ｌｎの値は、正規化値ｘｍ，ｎｏｒｍａｌ０と正規化値ｘｍ，ｎｏｒｍａｌｎとの類似度が高いほど小さく算出される。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、高炉原料装入制御処理はステップＳ４の処理に進む。
【００２４】
【数２】
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【００２５】
ステップＳ４の処理では、流調ゲート開度算出部１０２ａが、ステップＳ３の処理によって算出された類似度ｌｎが小さい順に、換言すれば、正規化値ｘｍ，ｎｏｒｍａｌ０との類似度が高い順に、Ｎ個の操業実績データからｋ個の操業実績データを抽出する。そして、流調ゲート開度算出部１０２ａは、以下に示す数式（３）を利用して抽出されたｋ個の操業実績データの重み係数Ｗｋを算出する。なお、数式（３）中のパラメータｐは所定の定数を示し、パラメータｌｓｏｒｔｋは類似度ｌｎの昇順に並び替えた後のｋ番目の操業実績データの類似度を示し、パラメータσは類似度ｌｎの標準偏差を示している。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、高炉原料装入制御処理はステップＳ５の処理に進む。
【００２６】
【数３】
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【００２７】
ステップＳ５の処理では、流調ゲート開度算出部１０２ａが、以下に示す数式（４）を用いて推定バッチ処理における流量調整ゲート４の開度ｙ０を算出する。具体的には、過去のバッチ処理の流量調整ゲート４の開度ｙｋを以下に示す数式（５）のようにベクトル表記し、過去のバッチ処理の操業条件ｘｍｋを以下に示す数式（６）のような行列で表現し、流量調整ゲート４の開度ｙ０の算出式の係数ａｍを以下に示す数式（７）のようにベクトル表記し、過去のバッチ処理の操業条件ｘｍｋの重み係数Ｗｋを以下に示す数式（８）のような行列で表現すると、流量調整ゲート４の開度ｙ０の算出式の係数ベクトルは以下に示す数式（９）のように表される。
【００２８】
従って、対象バッチにおける流量調整ゲート４の開度ｙ０を算出する際、流調ゲート開度算出部１０２ａは、数式（９）を利用して流量調整ゲート４の開度ｙ０の算出式の係数ａｍを算出し、算出された係数ａｍと推定バッチ処理の吹錬条件ｘｍ０とを数式（４）に代入することにより、流量調整ゲート４の開度ｙ０を算出する。なお、流調ゲート開度算出部１０２ａは、原料及び炉頂バンカ別に数式（４）に示す関係式を算出する。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、高炉原料装入制御処理はステップＳ６の処理に進む。
【００２９】
【数４】
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【数５】
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【数６】
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【数７】
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【数８】
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【数９】
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【００３０】
ステップＳ６の処理では、ベルレスシュート制御部１０２ｂが、ステップＳ５の処理によって算出された流量調整ゲート４の開度に基づいてベルレスシュート５の旋回数を算出し、算出結果に基づいてベルレスシュート５の旋回数が目標旋回数になるように制御する。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、一連の高炉原料装入制御処理は終了する。
【００３１】
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である高炉原料装入制御システムでは、流調ゲート開度算出部１０２ａが、操業条件がこれから実行するバッチ処理における操業条件に類似する過去のバッチ処理の実績データを利用して、操業条件及び流量調整ゲート４の開度をそれぞれ入力変数及び出力変数とする回帰式を作成し、作成された回帰式にこれから実行するバッチ処理における操業条件を入力することによって、これから実行するバッチ処理における流量調整ゲート４の開度を算出するので、多くの労力を要することなく流量調整ゲート４の開度を精度高く算出することができる。また、この結果、ベルレスシュート５の旋回数を精度高く制御することができるので、高炉１内の原料を均等に分布させ、炉況が安定し、使用するコークス量を削減することができる。
【００３２】
〔実施例〕
目標旋回数、原料重量、原料の含有水分量（コークスのみ）、及び炉頂バンカの使用回数を操業条件として本発明によりベルレスシュートの旋回数を制御した結果を図５に示す。図５に示すように、本発明によれば、ベルレスシュートの旋回数の制御誤差が従来技術と比較して１０％低減した。このことから、本発明によれば、ベルレスシュートの旋回数を精度高く制御できることが確認された。
【００３３】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００３４】
１  高炉
２  炉頂バンカ
３  原料
４  流量調整ゲート
５  ベルレスシュート
６  原料収容槽
７  コンベア
８  質量検出装置
９  原料ゲート開閉装置
１００  高炉原料装入制御システム
１０１  操業実績データベース
１０２  高炉原料装入制御装置
１０２ａ  流調ゲート開度算出部
１０２ｂ  ベルレスシュート制御部
【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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