(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吹錬プロセスにおける転炉の炉圧を設定された炉圧目標値に追従するよう所定の炉圧調節手段により調節する転炉の炉圧制御方法において，
炉口部を通過後の排ガスの流量である排ガス流量の予測値Ｆgas*と前記炉圧ｐの所定の関数ｆ1（ｐ）との関係，及び前記排ガスのＣＯ濃度の予測値Ｒco*と前記炉圧ｐの所定の関数ｇ1（ｐ）との関係を次式で表すモデルを排ガス流量モデル及びＣＯ濃度モデルとし，これらのモデルに基づいて求められる前記排ガス中のＣＯ量の予測値が最大化するよう前記炉圧目標値を決定してなることを特徴とする転炉の炉圧制御方法。
Ｆgas*＝Ａ1gas×ｆ1（ｐ）＋Ｂ1gas
Ｒco* ＝Ａ1co ×ｇ1（ｐ）＋Ｂ1co
但し，Ａ1gas，Ｂ1gas，Ａ1co，Ｂ1coは，前記吹錬プロセスの初期状態及び／又は前記炉圧以外の状態変化に関する所定の関数である。
【請求項２】
吹錬プロセスにおける転炉の炉圧を設定された炉圧目標値に追従するよう所定の炉圧調節手段により調節する転炉の炉圧制御方法において，
炉口部を通過後の排ガスの流量である排ガス流量の変化量の予測値ΔＦgas*と前記炉圧の変化Δｐの所定の関数ｆ2（Δｐ）との関係，及び前記排ガスのＣＯ濃度の変化量の予測値ΔＲco*と前記炉圧の変化Δｐの所定の関数ｇ2（Δｐ）との関係を次式で表すモデルを排ガス流量モデル及びＣＯ濃度モデルとし，これらのモデルに基づいて求められる前記排ガス中のＣＯ量の変化の予測値が増大する方向に前記炉圧目標値の増減量を決定してなることを特徴とする転炉の炉圧制御方法。
ΔＦgas*＝Ａ2gas×ｆ2（Δｐ）＋Ｂ2gas
ΔＲco* ＝Ａ2co ×ｇ2（Δｐ）＋Ｂ2co
但し，Ａ2gas，Ｂ2gas，Ａ2co，Ｂ2coは，前記吹錬プロセスの初期状態及び／又は前記炉圧以外の状態変化に関する所定の関数を表す。
【請求項３】
前記所定の関数Ａ2gas，Ａ2coを用いた次式で求まる数値Ｄ１の正負に基づいて前記炉圧目標値の増減方向を決定してなる請求項２に記載の転炉の炉圧制御方法。
Ｄ１＝Ｆgas×Ａ2co＋Ｒco×Ａ2gas
但し，Ｆgasは前記排ガス流量，Ｒcoは前記排ガスのＣＯ濃度を表す。
【請求項４】
転炉の炉圧調節のための所定の操作量を調節することにより転炉の炉圧を制御する転炉の炉圧制御方法において，
炉口部を通過後の排ガスの流量である排ガス流量の予測値Ｆgas*と前記操作量ｕの所定の関数ｆ3（ｕ）との関係，及び前記排ガスのＣＯ濃度の予測値Ｒco*と前記操作量ｕの所定の関数ｇ3（ｕ）との関係を次式で表すモデルを排ガス流量モデル及びＣＯ濃度モデルとし，これらのモデルに基づいて前記排ガス中のＣＯ量の予測値が最大化するよう前記操作量の設定値若しくはこれに関する出力値を決定してなるであることを特徴とする転炉の炉圧制御方法。
Ｆgas*＝Ａ3gas×ｆ3（ｕ）＋Ｂ3gas
Ｒco* ＝Ａ3co ×ｇ3（ｕ）＋Ｂ3co
但し，Ａ3gas，Ｂ3gas，Ａ3co，Ｂ3coは，前記吹錬プロセスの初期状態及び／又は前記炉圧以外の状態変化に関する所定の関数である。
【請求項５】
転炉の炉圧調節のための所定の操作量を調節することにより転炉の炉圧を制御する転炉の炉圧制御方法において，
炉口部を通過後の排ガスの流量である排ガス流量の変化量の予測値ΔＦgas*と前記操作量の変化Δｕの所定の関数ｆ4（Δｕ）との関係，及び前記排ガスのＣＯ濃度の変化量の予測値ΔＲco*と前記操作量の変化Δｕの所定の関数ｇ4（Δｕ）との関係を次式で表すモデルを排ガス流量モデル及びＣＯ濃度モデルとし，これらのモデルに基づいて求められる前記排ガス中のＣＯ量の変化の予測値が増大する方向に前記操作量の設定値若しくはこれに関する出力値の増減量を決定してなることを特徴とする転炉の炉圧制御方法。
ΔＦgas*＝Ａ4gas×ｆ4（Δｕ）＋Ｂ4gas
ΔＲco* ＝Ａ4co ×ｇ4（Δｕ）＋Ｂ4co
但し，Ａ4gas，Ｂ4gas，Ａ4co，Ｂ4coは，前記吹錬プロセスの初期状態及び／又は前記炉圧以外の状態変化に関する所定の関数を表す。
【請求項６】
前記所定の関数Ａ4gas，Ａ4coを用いた次式で求まる数値Ｄ２の正負に基づいて前記操作量設定値若しくはこれに関する出力値の増減方向を決定してなる請求項５に記載の転炉の炉圧制御方法。
Ｄ２＝Ｆgas×Ａ4co＋Ｒco×Ａ4gas
但し，Ｆgasは前記排ガス流量，Ｒcoは前記排ガスのＣＯ濃度を表す。
【請求項７】
前記排ガス流量，前記排ガスのＣＯ濃度，炉圧，及び前記操作量のうちの１又は複数についての所定の制約条件の範囲内で，前記排ガス中のＣＯ量の予測値を最大化するものである請求項１又は４のいずれかに記載の転炉の炉圧制御方法。
【請求項８】
転炉の炉圧を設定された炉圧目標値に追従するよう調節する炉圧調節手段を具備する転炉の炉圧制御装置において，
炉口部を通過後の排ガスの流量である排ガス流量の予測値Ｆgas*と前記炉圧ｐの所定の関数ｆ1（ｐ）との関係，及び前記排ガスのＣＯ濃度の予測値Ｒco*と前記炉圧ｐの所定の関数ｇ1（ｐ）との関係を次式で表すモデルに基づいて前記排ガス中のＣＯ量を予測する排ガス中ＣＯ予測手段と，
前記排ガス中のＣＯ量の予測値が最大化するように前記炉圧目標値を算出する目標値算出手段と，
を具備してなることを特徴とする転炉の炉圧制御装置。
Ｆgas*＝Ａ1gas×ｆ1（ｐ）＋Ｂ1gas
Ｒco* ＝Ａ1co ×ｇ1（ｐ）＋Ｂ1co
但し，Ａ1gas，Ｂ1gas，Ａ1co，Ｂ1coは，前記吹錬プロセスの初期状態及び／又は前記炉圧以外の状態変化に関する所定の関数である。
【請求項９】
転炉の炉圧を設定された炉圧目標値に追従するよう調節する炉圧調節手段を具備する転炉の炉圧制御装置において，
炉口部を通過後の排ガスの流量である排ガス流量の変化量の予測値ΔＦgas*と前記炉圧の変化Δｐの所定の関数ｆ2（Δｐ）との関係，及び前記排ガスのＣＯ濃度の変化量の予測値ΔＲco*と前記炉圧の変化Δｐの所定の関数ｇ2（Δｐ）との関係を次式で表すモデルに基づいて前記排ガス中のＣＯ量の変化を予測する排ガス中ＣＯ予測手段と，
前記排ガス中のＣＯ量の変化が増大する方向に前記炉圧目標値の増減量を算出する目標値算出手段と，
を具備してなることを特徴とする転炉の炉圧制御装置。
ΔＦgas*＝Ａ2gas×ｆ2（Δｐ）＋Ｂ2gas
ΔＲco* ＝Ａ2co ×ｇ2（Δｐ）＋Ｂ2co
但し，Ａ2gas，Ｂ2gas，Ａ2co，Ｂ2coは，前記吹錬プロセスの初期状態及び／又は前記炉圧以外の状態変化に関する所定の関数を表す。
【請求項１０】
転炉の炉圧調節のための所定の操作量を調節することにより転炉の炉圧を制御する転炉の炉圧制御装置において，
炉口部を通過後の排ガスの流量である排ガス流量の予測値Ｆgas*と前記操作量ｕの所定の関数ｆ3（ｕ）との関係，及び前記排ガスのＣＯ濃度の予測値Ｒco*と前記操作量ｕの所定の関数ｇ3（ｕ）との関係を次式で表すモデルに基づいて前記排ガス中のＣＯ量を予測する排ガス中ＣＯ予測手段と，
前記排ガス中のＣＯ量の予測値が最大化するように前記操作量の設定値若しくはこれに関する出力値を算出する操作量算出手段と，
を具備してなることを特徴とする転炉の炉圧制御装置。
Ｆgas*＝Ａ3gas×ｆ3（ｕ）＋Ｂ3gas
Ｒco* ＝Ａ3co ×ｇ3（ｕ）＋Ｂ3co
但し，Ａ3gas，Ｂ3gas，Ａ3co，Ｂ3coは，前記吹錬プロセスの初期状態及び／又は前記炉圧以外の状態変化に関する所定の関数である。
【請求項１１】
転炉の炉圧調節のための所定の操作量を調節することにより転炉の炉圧を制御する転炉の炉圧制御装置において，
炉口部を通過後の排ガスの流量である排ガス流量の変化量の予測値ΔＦgas*と前記操作量の変化Δｕの所定の関数ｆ4（Δｕ）との関係，及び前記排ガスのＣＯ濃度の変化量の予測値ΔＲco*と前記操作量の変化Δｕの所定の関数ｇ4（Δｕ）との関係を次式で表すモデルに基づいて前記排ガス中のＣＯ量の変化を予測する排ガス中ＣＯ予測手段と，
前記排ガス中のＣＯ量の変化の予測値が増大する方向に前記操作量の設定値若しくはこれに関する出力値の増減量を算出する操作量算出手段と，
を具備してなることを特徴とする転炉の炉圧制御装置。
ΔＦgas*＝Ａ4gas×ｆ4（Δｕ）＋Ｂ4gas
ΔＲco* ＝Ａ4co ×ｇ4（Δｕ）＋Ｂ4co
但し，Ａ4gas，Ｂ4gas，Ａ4co，Ｂ4coは，前記吹錬プロセスの初期状態及び／又は前記炉圧以外の状態変化に関する所定の関数を表す。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，転炉の吹錬プロセスで発生するＣＯを含む排ガスを回収する際に，排ガス中ＣＯ量が増大するように炉圧を制御する方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
転炉の主な役割は，溶銑中から吹錬によって炭素分を取り除くことにより，溶銑の炭素分と温度とが目標通りとなるようにすることである。
図１に転炉の吹錬プロセスの一例を表すフロー図を示す。転炉１には，高炉から出銑され，脱珪，脱燐，脱硫等の処理を経た溶銑が装入され，さらに，その他の副原料が，副原料投入ホッパ３から投入される。
転炉の吹錬プロセスでは，酸素がランス２から転炉１内の溶銑にマッハを超えるスピードで吹き付けられ，この酸素が溶銑中の炭素分と結合することによりＣＯを主成分とする排ガスが発生する。この排ガスは，上下動可能なスカート４を有するフード５により捕集され，その後ダクトで導かれて，除塵を行う集塵器６，転炉の炉口部１ａの圧力制御の操作端である排ガスダンパ７（図１の例では，Ｒｉｎｇ Ｓｌｉｔ Ｅｌｅｍｅｎｔ：ＲＳＥ），オリフィス式の排ガス流量検出のための絞り部８，排ガスを誘引する誘引送風機９を経た後，回収弁１１を経由してホルダ１２に回収されるか，回収されない場合には煙突１０から大気放出される。このようにして回収された排ガス（主にＣＯガス）は，高カロリーな燃焼用ガスとして，工場内の他のプロセスで利用される。このため，転炉で発生した排ガス（中のＣＯガス）は，最大限回収することが望ましい。
【０００３】
前記スカート４は，吹錬プロセスで生成される排ガスのフード５からの漏出（吹出し）や外気の流入（吸い込み）を低減するために設けられるものであり，通常，前記炉口部１ａにおいて，前記転炉１との間に適当な隙間が生じる状態で操業される。従って，炉圧が外気圧よりも上昇すると排ガスが吹き出してＣＯガスの損失となる一方，炉圧が外気圧よりも下降すると外気が流入してＣＯガスが燃焼してしまうため，やはりＣＯガスの損失となる。そこで，前記炉口部１ａの圧力（大気圧との差圧，以下，炉圧という）が圧力計１３によって検出され，検出された炉圧と炉圧目標値との偏差に基づいて，該偏差が０となるように炉圧制御器１４により前記排ガスダンパ７の開度（炉圧制御系の操作量）が自動調節される。前記排ガスダンパ７の開度調節により誘引抵抗が調節される結果，炉圧が制御される。ここで，前記圧力計１３の取り付け位置等によって圧力計１３の検出値と実際の炉圧とが若干異なる場合があるため，前記炉圧制御器１４は，その補正計算等も行う。図１に示す炉圧制御系は，炉圧により前記排ガスダンパ７のみを制御する最も基本的なものであるが，前記誘引送風機９の回転数や前記スカート４の高さ等も同時に制御する等，他の炉圧制御系も知られている。その他，特公平０２−０３３７６６号公報，特公昭６２−１７００３号公報等には，炉圧制御の応答性を向上するため，副原料投入時や酸素量変更時に排ガス量が急変することに対応して一時的に炉圧の目標値を変更するものや，排ガス発生量の推定値を実績値でフィードバック修正することにより排ガス発生量を精度良く予測するもの等が提案されている。
従来，排ガスの吹き出しや流入が生じないようにとの考えから炉圧制御系の目標値を０（大気圧）としたり，転炉内で発生する排ガス量の推定値と排ガスの回収量（実ガス量）とが一致するように前記排ガスダンパ７を制御したりしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，このようにして設定される炉圧制御系の目標値に炉圧を追従させたり，転炉内で発生する排ガス量の推定値と実ガス量とを一致させるよう制御しても，現実には排ガスの漏出や外気の流入をなくすことは不可能であり，このような排ガス中のＣＯ量そのものを示すものではない間接的な指標に基づいて制御を行っても，必ずしもＣＯ回収量を最大化することにつながるとは限らないという問題点があった。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，ＣＯ回収量を最大化する転炉の炉圧制御方法及びその装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は，吹錬プロセスにおける転炉の炉圧を設定された炉圧目標値に追従するよう所定の炉圧調節手段により調節する転炉の炉圧制御方法において，炉圧（或いはその変化）と排ガス流量（或いはその変化）との関係を表す排ガス流量モデル（後述）と，炉圧（或いはその変化）と排ガスＣＯ濃度（或いはその変化）との関係を表すＣＯ濃度モデル（後述）と，に基づいて排ガス中ＣＯ量の予測値が最大化又は増大するように前記炉圧目標値若しくはその増減量を決定してなることを特徴とする転炉の炉圧制御方法である。なお，本明細書において「排ガス」、「排ガス流量」、「排ガスＣＯ濃度」、「排ガス中ＣＯ量」などと称する用語は、炉口部を通過後の排ガス、その流量、その排ガスのＣＯ濃度、及びその排ガス中のＣＯ量を意味する。
これにより，排ガス中ＣＯ量が直接的な制御量として炉圧制御されるので，ＣＯ回収量の最大化が図れる。このとき，前記各モデルのパラメータを，該モデルによる排ガス流量及び排ガスＣＯ濃度の予測値とその実測値との誤差に基づいて，所定の学習アルゴリズムを用いる等によって随時修正すれば，前記各モデルの精度が維持されるので，より確実にＣＯ回収量を最大化できる。
ここで，前記排ガス流量モデル及び前記ＣＯ濃度モデルは，それぞれ排ガス流量の予測値Ｆgas*と前記炉圧ｐの所定の関数ｆ1（ｐ）との関係，及び排ガスＣＯ濃度の予測値Ｒco*と前記炉圧ｐの所定の関数ｇ1（ｐ）との関係を次式で表すモデルであり，これらのモデルに基づいて求められる前記排ガス中ＣＯ量の予測値が最大化するよう前記炉圧目標値を決定する。
Ｆgas*＝Ａ1gas×ｆ1（ｐ）＋Ｂ1gas
Ｒco* ＝Ａ1co ×ｇ1（ｐ）＋Ｂ1co
但し，Ａ1gas，Ｂ1gas，Ａ1co，Ｂ1coは，前記吹錬プロセスの初期状態及び／又は前記炉圧以外の状態変化に関する所定の関数である。
一般に，転炉の通常の操業条件下では，炉圧ｐと排ガス流量とは負の相関があり（炉圧が下がれば転炉への流入空気が増え排ガス流量が増える），炉圧ｐと排ガスＣＯ濃度とは正の相関がある（炉圧が下がれば転炉への流入空気が増えＣＯが燃焼して減る）ため，例えば後述するように，ｆ１（ｐ）＝ｇ１（ｐ）かつｆ１（ｐ）が単調増加（又は単調減少）の関数（例えば，ｆ１（ｐ）＝ｇ１（ｐ）＝ｐ）であるとすれば，Ａ1gasとＡ1coとは正負逆符号（Ａ1gas×Ａ1co＜０）となる。従って，Ｆgas*[Nm3/min]×Ｒco*[%]／１００で算出される前記排ガス中ＣＯ量（予測値）[Nm3/min]は，ｆ１（ｐ）についての上に凸の二次式で表され，前記排ガス中ＣＯ量（予測値）には最大値が存在するので，前記排ガス中ＣＯ量（予測値）が最大化するように前記炉圧目標値を設定すれば，ＣＯ回収量を最大化する炉圧制御が可能となる。
【０００６】
また，上記した他にも，前記排ガス流量モデル及び前記ＣＯ濃度モデルが，それぞれ排ガス流量の変化量の予測値ΔＦgas*と前記炉圧の変化Δｐの所定の関数ｆ2（Δｐ）との関係，及び排ガスＣＯ濃度の変化量の予測値ΔＲco*と前記炉圧の変化Δｐの所定の関数ｇ2（Δｐ）との関係を次式で表すモデルであり，これらのモデルに基づいて求められる前記排ガス中ＣＯ量の変化の予測値が増大する方向に前記炉圧目標値の増減量を決定するものであってもよい。
ΔＦgas*＝Ａ2gas×ｆ2（Δｐ）＋Ｂ2gas
ΔＲco* ＝Ａ2co ×ｇ2（Δｐ）＋Ｂ2co
但し，Ａ2gas，Ｂ2gas，Ａ2co，Ｂ2coは，前記吹錬プロセスの初期状態及び／又は前記炉圧以外の状態変化に関する所定の関数を表す。
この場合，例えば，前記所定の関数Ａ2gas，Ａ2coを用いた次式で求まる数値Ｄ１の正負に基づいて前記炉圧目標値の増減方向を決定すればよい。
Ｄ１＝Ｆgas×Ａ2co＋Ｒco×Ａ2gas
但し，Ｆgasは前記排ガス流量，Ｒcoは前記排ガスＣＯ濃度を表す。
これにより，後述する（１４）式からＤ１の正負が排ガス中ＣＯ量の増減を表すことになるので，常に前記排ガス中ＣＯ量を増大する方向に前記炉圧目標値を決定することが可能となる。
【０００７】
また，炉圧と炉圧調節のための操作量（例えば，排ガスダンパ開度等）とは当然に相関が高いので，上述した転炉の炉圧制御方法における前記炉圧の代わりに，転炉の炉圧調節のための操作量を用いた方法も考えられる。
即ち，転炉の炉圧調節のための所定の操作量を調節することにより転炉の炉圧を制御する転炉の炉圧制御方法において，前記操作量と排ガス流量との関係を表す排ガス流量モデルと，前記操作量と排ガスＣＯ濃度との関係を表すＣＯ濃度モデルと，に基づいて排ガス中ＣＯ量の予測値が最大化又は増大するように前記操作量の設定値若しくはこれに関する出力値，又はそのいずれかの増減量を決定してなることを特徴とする転炉の炉圧制御方法である。
また，前記排ガス流量モデル及び前記ＣＯ濃度モデルが，それぞれ排ガス流量の予測値Ｆgas*と前記操作量ｕの所定の関数ｆ3（ｕ）との関係，及び排ガスＣＯ濃度の予測値Ｒco*と前記操作量ｕの所定の関数ｇ3（ｕ）との関係を次式で表すモデルであり，これらのモデルに基づいて前記排ガス中ＣＯ量の予測値が最大化するよう前記操作量の設定値若しくはこれに関する出力値を決定することが考えられる。
Ｆgas*＝Ａ3gas×ｆ3（ｕ）＋Ｂ3gas
Ｒco* ＝Ａ3co ×ｇ3（ｕ）＋Ｂ3co
但し，Ａ3gas，Ｂ3gas，Ａ3co，Ｂ3coは，前記吹錬プロセスの初期状態及び／又は前記炉圧以外の状態変化に関する所定の関数である。
また，上記した他にも，前記排ガス流量モデル及び前記ＣＯ濃度モデルが，それぞれ排ガス流量の変化量の予測値ΔＦgas*と前記操作量の変化Δｕの所定の関数ｆ4（Δｕ）との関係，及び排ガスＣＯ濃度の変化量の予測値ΔＲco*と前記操作量の変化Δｕの所定の関数ｇ4（Δｕ）との関係を次式で表すモデルであり，これらのモデルに基づいて求められる前記排ガス中ＣＯ量の変化の予測値が増大する方向に前記操作量の設定値若しくはこれに関する出力値の増減量を決定する方法であってもよい。
ΔＦgas*＝Ａ4gas×ｆ4（Δｕ）＋Ｂ4gas
ΔＲco* ＝Ａ4co ×ｇ4（Δｕ）＋Ｂ4co
但し，Ａ4gas，Ｂ4gas，Ａ4co，Ｂ4coは，前記吹錬プロセスの初期状態及び／又は前記炉圧以外の状態変化に関する所定の関数を表す。
この場合，前記所定の関数Ａ4gas，Ａ4coを用いた次式で求まる数値Ｄ２の正負に基づいて前記操作量設定値若しくはこれに関する出力値の増減方向を決定することが考えられる。
Ｄ２＝Ｆgas×Ａ4co＋Ｒco×Ａ4gas
但し，Ｆgasは前記排ガス流量，Ｒcoは前記排ガスＣＯ濃度を表す。
このような炉圧制御方法の作用は，前述したモデルに炉圧を用いる場合と同様であるが，前記操作量設定値又はこれに関する出力値を直接決定（出力）するため，前記炉圧調節手段の有する制御遅れの要素を除外でき，より応答性のよい制御が可能となる。
【０００８】
また，前記排ガス流量，前記排ガスＣＯ濃度，炉圧，及び前記操作量のうちの１又は複数についての所定の制約条件の範囲内で，前記排ガス中ＣＯ量の予測値を最大化するものであってもよい。
これにより，排ガス流量，排ガスＣＯ濃度，及び炉圧（炉圧目標値）等に上下限の制限（制約条件）がある場合でも，その制約条件の範囲内でＣＯ回収量を最大化できる。
【０００９】
また，本発明は，前述した転炉の炉圧制御方法を具体化した転炉の炉圧制御装置として捉えてもよい。
即ち，転炉の炉圧を設定された炉圧目標値に追従するよう調節する炉圧調節手段を具備する転炉の炉圧制御装置において，炉口部を通過後の排ガスの流量である排ガス流量の予測値Ｆgas*と前記炉圧ｐの所定の関数ｆ1（ｐ）との関係，及び前記排ガスのＣＯ濃度の予測値Ｒco*と前記炉圧ｐの所定の関数ｇ1（ｐ）との関係を次式で表すモデルに基づいて前記排ガス中のＣＯ量を予測する排ガス中ＣＯ予測手段と，前記排ガス中のＣＯ量の予測値が最大化するように前記炉圧目標値を算出する目標値算出手段と，を具備してなることを特徴とする転炉の炉圧制御装置である。
Ｆgas*＝Ａ1gas×ｆ1（ｐ）＋Ｂ1gas
Ｒco* ＝Ａ1co ×ｇ1（ｐ）＋Ｂ1co
但し，Ａ1gas，Ｂ1gas，Ａ1co，Ｂ1coは，前記吹錬プロセスの初期状態及び／又は前記炉圧以外の状態変化に関する所定の関数である。
或いは，炉口部を通過後の排ガスの流量である排ガス流量の変化量の予測値ΔＦgas*と前記炉圧の変化Δｐの所定の関数ｆ2（Δｐ）との関係，及び前記排ガスのＣＯ濃度の変化量の予測値ΔＲco*と前記炉圧の変化Δｐの所定の関数ｇ2（Δｐ）との関係を次式で表すモデルに基づいて前記排ガス中のＣＯ量の変化を予測する排ガス中ＣＯ予測手段と，前記排ガス中のＣＯ量の変化が増大する方向に前記炉圧目標値の増減量を算出する目標値算出手段と，を具備してなることを特徴とする転炉の炉圧制御装置である。
ΔＦgas*＝Ａ2gas×ｆ2（Δｐ）＋Ｂ2gas
ΔＲco* ＝Ａ2co ×ｇ2（Δｐ）＋Ｂ2co
但し，Ａ2gas，Ｂ2gas，Ａ2co，Ｂ2coは，前記吹錬プロセスの初期状態及び／又は前記炉圧以外の状態変化に関する所定の関数を表す。
同様に，転炉の炉圧調節のための所定の操作量を調節することにより転炉の炉圧を制御する転炉の炉圧制御装置において，炉口部を通過後の排ガスの流量である排ガス流量の予測値Ｆgas*と前記操作量ｕの所定の関数ｆ3（ｕ）との関係，及び前記排ガスのＣＯ濃度の予測値Ｒco*と前記操作量ｕの所定の関数ｇ3（ｕ）との関係を次式で表すモデルに基づいて前記排ガス中のＣＯ量を予測する排ガス中ＣＯ予測手段と，前記排ガス中のＣＯ量の予測値が最大化するように前記操作量の設定値若しくはこれに関する出力値を算出する操作量算出手段と，を具備してなることを特徴とする転炉の炉圧制御装置であってもよい。
Ｆgas*＝Ａ3gas×ｆ3（ｕ）＋Ｂ3gas
Ｒco* ＝Ａ3co ×ｇ3（ｕ）＋Ｂ3co
但し，Ａ3gas，Ｂ3gas，Ａ3co，Ｂ3coは，前記吹錬プロセスの初期状態及び／又は前記炉圧以外の状態変化に関する所定の関数である。
或いは，炉口部を通過後の排ガスの流量である排ガス流量の変化量の予測値ΔＦgas*と前記操作量の変化Δｕの所定の関数ｆ4（Δｕ）との関係，及び前記排ガスのＣＯ濃度の変化量の予測値ΔＲco*と前記操作量の変化Δｕの所定の関数ｇ4（Δｕ）との関係を次式で表すモデルに基づいて前記排ガス中のＣＯ量の変化を予測する排ガス中ＣＯ予測手段と，前記排ガス中のＣＯ量の変化の予測値が増大する方向に前記操作量の設定値若しくはこれに関する出力値の増減量を算出する操作量算出手段と，を具備してなることを特徴とする転炉の炉圧制御装置であってもよい。
ΔＦgas*＝Ａ4gas×ｆ4（Δｕ）＋Ｂ4gas
ΔＲco* ＝Ａ4co ×ｇ4（Δｕ）＋Ｂ4co
但し，Ａ4gas，Ｂ4gas，Ａ4co，Ｂ4coは，前記吹錬プロセスの初期状態及び／又は前記炉圧以外の状態変化に関する所定の関数を表す。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態及び実施例について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は転炉の吹錬プロセスの一例を表すフロー図，図２は転炉の炉圧制御器の炉圧目標値と排ガス流量及び排ガスＣＯ濃度それぞれとの関係の一例を表すグラフ，図３は本発明の実施の形態に係る炉圧制御装置Ｘｕを表すブロック線図，図４は本発明の実施の形態に係る転炉の炉圧制御装置Ｘｕの処理手順の一例を表すフローチャート，図５は本発明の実施の形態に係る炉圧制御装置ＸｕにおけるＣＯ濃度モデル及び排ガス流量モデルの予測値と実測値とを比較したトレンドグラフ，図６は本発明の実施の形態に係る炉圧制御装置Ｘｕにより転炉を操業した際のＣＯ回収量と従来法によるＣＯ回収量とを比較したグラフ，図７は転炉の炉圧制御器の操作量と排ガス流量との関係の一例を表すグラフ，図８は本発明の実施例に係る転炉の炉圧制御装置Ｙｕ１を表すブロック線図，図９は本発明の実施例に係る転炉の炉圧制御装置Ｙｕ２を表すブロック線図，図１０は本発明の実施例に係る転炉の炉圧制御装置Ｙｕ１におけるＣＯ濃度モデル及び排ガス流量モデルの予測値と実測値とを比較したトレンドグラフ，図１１は本発明の実施例に係る転炉の炉圧制御装置Ｙｕ１により転炉を操業した際のＣＯ回収量と従来法によるＣＯ回収量とを比較したグラフである。
【００１１】
本発明の実施の形態に係る転炉の炉圧制御方法Ｘは，前述した図１に示す転炉の吹錬プロセスに適用され，転炉の排ガス中ＣＯ量が最大化するように前記炉圧制御器１４に対する炉圧目標値を設定するものである。以下に示す実施の形態及び実施例では，炉圧調節のための操作量を前記排ガスダンパ７の開度としているが，この他にも，前記誘引送風機９の回転数や前記スカート４の高さ等，或いはこれらを組み合わせたものであってもよい。以下，前記炉圧目標値の設定方法について説明する。
前記排ガス中ＣＯ量［Nm3/min］（単位時間あたりに排出される排ガス中のＣＯ量）は，排ガス流量［Nm3/min］×排ガスＣＯ濃度［%］／１００で表されるので，排ガス流量及び排ガスＣＯ濃度のそれぞれを予測できれば，排ガス中ＣＯ量を予測できる。また，前述したように，転炉の炉圧が上昇すると排ガスが外部へ吹き出し，炉圧が低下すると外気が流入するとともに，流入した空気によるＣＯガスの燃焼が生じるため，炉圧［mmH2O］と排ガス流量及び排ガスＣＯ濃度のそれぞれとの間に相関があると考えられる。そこで，次の（１）式で示すように，排ガス流量の予測値Ｆgas*と炉圧ｐとの関係を表す排ガス流量モデルを，炉圧ｐの関数ｆ1（ｐ）の一次式で表す。
Ｆgas*＝Ａ1gas×ｆ1（ｐ）＋Ｂ１gas              …（１）
ここで，Ａ1gas，Ｂ１gasは，吹錬プロセスの状態変化（前記ランス２から送られる酸素量や前記スカート４の高さ，副原料投入量等の変動パラ-メータ），及び吹錬プロセスの初期状態（溶銑成分，溶銑量等の初期パラメータ）に関する関数であり，理論式や実操業データに基づいて決定すればよい。
同様に，次の（２）式で示すように，排ガスＣＯ濃度の予測値Ｒco*と炉圧ｐとの関係を表すＣＯ濃度モデルを，炉圧ｐの関数ｇ1（ｐ）の一次式で表す。
Ｒco*＝Ａ1co×ｇ1（ｐ）＋Ｂ１co                  …（２）
ここで，Ａ1co，Ｂ1coも，前記変動パラメータや前記初期パラメータに関する関数である。
【００１２】
図２は，図１に示す転炉の吹錬プロセスにおける実測データのグラフであり，図２（ａ）は，前記炉圧制御器１４（前記炉圧調節手段の一例）に設定された炉圧目標値（横軸）と前記絞り部８で検出された排ガス流量（縦軸）との関係，図２（ｂ）は，前記炉圧目標値と排ガスＣＯ濃度（前記集塵器６で除塵後の排ガスを所定のＣＯ濃度計で測定した濃度）との関係をそれぞれ表すグラフである。図２（ａ）（ｂ）からわかるように，排ガス流量及び排ガスＣＯ濃度は，それぞれ炉圧の一次式で概ね近似できるので，（１）式及び（２）式における炉圧の関数ｆ1（ｐ），ｇ1（ｐ）を，ｆ1（ｐ）＝ｇ1（ｐ）＝ｐとした排ガス流量モデル及びＣＯ濃度モデルを，それぞれ次の（３）式，（４）式で表す。
Ｆgas*＝Ａ1gas×ｐ＋Ｂ1gas              …（３）
Ｒco* ＝Ａ1co ×ｐ＋Ｂ1co               …（４）
ここで，図２（ａ），（ｂ）より，炉圧ｐの一次式で表されるこれらモデルの傾きを表す関数Ａ1gas，Ａ1coは，それぞれ，Ａ1gas＜０，Ａ1co＞０であることがわかる。前記各関数Ａ1gas，Ｂ1gas，Ａ1co，Ｂ1coの値は，例えば，重回帰計算等により，逐次若しくは定期的に，或いは前記ランス２からの酸素量や前記スカート４の高さ，副原料投入量等が変更された場合等に算出すればよい。その他にも，前記各モデルを所定の誤差項を設定したモデルとし，該誤差項を所定の学習アルゴリズムを用いた学習等によって前記各関数Ａ1gas，Ｂ1gas，Ａ1co，Ｂ1coの値を求め，モデルの予測精度が維持されるようにしてもよい。
【００１３】
図５（ａ），（ｂ）は，それぞれ（３），（４）式で表される前記排ガス流量モデル及び前記ＣＯ濃度モデルにより求めた排ガス流量の予測値Ｆgas*及び排ガスＣＯ濃度の予測値Ｒco*と，それらの実測値Ｆgas，Ｒcoとを比較したトレンドグラフであり，高精度に予測できていることがわかる。図５（ｂ）の左端側において，予測値と実測値とがずれている部分があるが，その時間帯は，吹錬初期であって排ガス（ＣＯ）回収が未だ行われておらず，別のアルゴリズムで炉圧が設定されている状態であるので評価対象からは除かれる。
【００１４】
このように予測精度の高い（３）式，（４）式のモデルにより，排ガス中ＣＯ量の予測値Ｆco*［Nm3/min］（＝Ｆgas*×Ｒco*／１００）は，次の（５）式で表される。
Ｆco*＝｛Ａ1gas×Ａ1co×ｐ2
＋（Ａ1gas×Ｂ１co＋Ｂ１gas×Ａ1co）×ｐ
＋Ｂ１gas×Ｂ１co｝／１００                …（５）
この（５）式は，炉圧ｐに関する２次式であり，２次の項の係数（Ａ1gas×Ａ1co）＜０であるので，上に凸の放物線となる。従って，Ｆco*には最大値が存在し，Ｆco*が最大化するときの炉圧（炉圧目標値ｐ-opt）は，（５）式の微分式＝０を解くことにより，次の（６）式により求められる。
ｐ-opt＝−（Ａ1gas×Ｂ１co＋Ｂ１gas×Ａ1co）
／（２×Ａ1gas×Ａ1co）                    …（６）
従って，時々刻々と変化する吹錬状況に応じて，前記各関数Ａ1gas，Ｂ1gas，Ａ1co，Ｂ1coの値を計算し，（６）式によって排ガス中ＣＯ量の予測値Ｆco*を最大化する炉圧目標値ｐ-opt求め，これを前記炉圧制御器への前記炉圧目標値として設定すれば，排ガス中ＣＯ量の最大化を直接的な目標とした炉圧制御を行うことができ，その結果，ＣＯ回収量を最大化することができる。
ここで，排ガス流量，排ガスＣＯ濃度，及び炉圧（炉圧目標値）等に上下限の制限（制約条件）がある場合には，その制約条件の範囲内で，（５）式により求まる排ガス中ＣＯ量の予測値Ｆco*が最大値となるようにｐ-optを求めればよい。これは，例えば，排ガスＣＯ濃度が所定濃度以下の場合は，排ガスを前記ホルダ１２に回収せずに前記煙突１０から放出するといった制約条件がある場合に必要となる。
【００１５】
図３は，以上示した転炉の炉圧制御方法Ｘを具体化した一例である炉圧制御装置Ｘｕを表すブロック線図である。
図３に示すように，炉圧制御装置Ｘｕは，各種プロセスデータを入力し，これに基づいて前記排ガス流量モデル及びＣＯ濃度モデル（（３）式及び（４）式）における各係数を表す前記各関数Ａ1gas，Ｂ1gas，Ａ1co，Ｂ1coの値を求める係数計算部３１，求められた前記係数を適用した前記各モデルに基づいて前記排ガス流用及び排ガスＣＯ濃度の予測値を求める予測値計算部３２（（３）式及び（４）式による），炉圧を含む各種プロセスデータに基づいて，前記予測値計算部３２による予測値と実際のプロセスデータ（排ガス流量及び排ガスＣＯ濃度）との差がなくなるように前記各関数Ａ1gas，Ｂ1gas，Ａ1co，Ｂ1coのパラメータを所定の学習アルゴリズムに基づいて学習するモデル学習部３３，所定の入力手段により入力される前記制約条件を設定する制約条件設定部３４，前記係数計算部３１により求められた前記各関数Ａ1gas，Ｂ1gas，Ａ1co，Ｂ1coの値及び前記制約条件に基づいて，排ガス中ＣＯ量の予測値Ｆco*が前記制約条件の範囲内で最大化するよう炉圧目標値ｐ-optを求め（（５）式による），該炉圧目標値ｐ-optを前記炉圧制御器１４に出力する目標値最適化部３５（前記排ガス中ＣＯ予測手段及び前記目標値算出手段の一例）を演算ブロックとして有している。
【００１６】
図４は，前記炉圧制御装置Ｘｕの処理手順を表すフローチャートである。以下，Ｓ１１，Ｓ１２，…は，処理手順（ステップ）の番号を表し，転炉の炉圧制御開始とともに図４の処理が開始するものとする。
まず，前記係数計算部３１により前記各関数Ａ1gas，Ｂ1gas，Ａ1co，Ｂ1coの値が計算（Ｓ１１）され，次に，前記制約条件設定部３４による前記制約条件の設定（Ｓ１２）が行われた後，前記目標値最適化部３５によって前記制約条件の範囲内で排ガス中ＣＯ量の予測値Ｆco*が最大化するように炉圧目標値ｐ-optが算出（Ｓ１３）され，これが前記炉圧制御器１４の炉圧目標値として設定される（Ｓ１４）。
次に，前記予測値計算部３２により，プロセスデータに基づいて排ガス流量及び排ガスＣＯ濃度の各予測値が算出されるとともに，その予測値と実際の排ガス流量及び排ガスＣＯ濃度との差（誤差）が算出される（Ｓ１５）。さらに，算出された前記誤差が０になる又は所定の範囲内に収まるように，前記モデル学習部３３によって前記排ガス流量モデル及びＣＯ濃度モデル（（３）式，（４）式）の前記各関数Ａ1gas，Ｂ1gas，Ａ1co，Ｂ1coのパラメータが修正された後，Ｓ１１へ戻って所定のサンプリング周期ごとに処理が繰り返される。
【００１７】
図６は，以上に示した転炉の炉圧制御装置Ｘｕにより一定の時間転炉を操業した場合のＣＯ回収量と従来法で炉圧を制御した場合のＣＯ回収量とを比較したグラフであり，従来法によるＣＯ回収量を１００％とした相対値で表したものである。図６に示すように，本発明に係る転炉の炉圧制御方法Ｘによれば，従来よりもＣＯ回収量が約３．５％増大していることがわかる。
以上説明した転炉の炉圧制御方法Ｘに用いられるモデルでは，説明の簡単化のためにｆ1（ｐ）＝ｇ1（ｐ）＝ｐとしたが，これら関数ｆ1（ｐ），ｇ1（ｐ）を，例えば，ｐの平方根や対数等の関数としても同様に排ガス中ＣＯ量を最大値する前記炉圧目標値ｐ-optを求めることが可能である。
また，前記各モデルは，例えば，鋼種や溶銑成分等に応じて，或いは，吹錬の初期（１期），中期（２期），後期（３期）等の吹錬プロセスの変化に応じて異なる複数のモデルを切り替えて用いてもよい。一般に，吹錬プロセスは，脱炭速度が０（ゼロ）から直線的に増加していく第１期（Ｓｉ吹き又は吹錬初期），脱炭速度がほぼ一定となる第２期（Ｃ吹き，脱炭最盛期又は吹錬中期），鋼中炭素（Ｃ）が酸素の処へ移動する速度が律速段階である第３期（追吹き，吹錬末期）に分けられ，これら１期〜３期のそれぞれに対応したモデルを用いることにより，より高精度に排ガス中ＣＯ濃度の予測が可能となる。
さらに，前記炉圧目標値の設定から実際の炉圧が追従するまでの遅れ（前記炉圧制御器１４の遅れ）が無視できない場合には，（１）式や（２）式のモデルを用いて将来の排ガス流量と排ガスＣＯ濃度とを予測し，その予測値に基づいて前記炉圧制御器１４の遅れを加味して最適化した前記炉圧目標値を，フィードフォワード的に設定すること等も考えられる。
【００１８】
【実施例】
（実施例１：炉圧制御方法Ｘ１）
前述した転炉の炉圧制御方法Ｘ及びその炉圧制御装置Ｘｕでは，前記排ガス流量モデル（（１）式又は（３）式），及び前記ＣＯ濃度モデル（（２）式又は（４）式）により，それぞれ排ガス流量の予測値Ｆgas*及び排ガスＣＯ濃度の予測値Ｒco*を求め，これにより排ガス中ＣＯ量の予測値Ｆco*を最大化する炉圧目標値ｐ-optを求めるものであったが，このようにプロセスの絶対値Ｆgas*，Ｒco*，Ｆco*，ｐ-optを求めるのではなく，これらの変化（現在値との差分）を予測及び決定するものであってもよい。以下，その実施例である転炉の炉圧制御方法Ｘ１について説明する。
ここで，前述した（３）式及び（４）式における予測値Ｆgas*，Ｒco*及び炉圧ｐを，現在値との差分に置き換えた排ガス流量モデル及びＣＯ濃度モデルを次の（７）式及び（８）式で表す。
ΔＦgas*＝Ａ2gas×Δｐ＋Ｂ2gas              …（７）
ΔＲco* ＝Ａ2co ×Δｐ＋Ｂ2co               …（８）
但し，ΔＦgas*は排ガス流量の差分（変化量）予測値，ΔＲco*は排ガスＣＯ濃度の差分（変化量）予測値，Ａ2gas，Ｂ2gas，Ａ2co，Ｂ2coは，前記変動パラメータや前記初期パラメータに関する関数を表す。
この場合，次の（９）〜（１１）式により，排ガス流量予測値Ｆgas*及び排ガスＣＯ濃度予測値Ｒco*，並びに排ガス中ＣＯ量予測値Ｆco*を求めることができる。
Ｆgas*＝Ｆgas＋ΔＦgas*              …（９）
Ｒco* ＝Ｒco ＋ΔＲco*               …（１０）
Ｆco* ＝Ｆgas*×Ｒco*／１００        …（１１）
但し，Ｆgasは排ガス流量，Ｒcoは排ガスＣＯ濃度を表す。
そして，このようにして求まる排ガス流量予測値Ｆgas*及び排ガスＣＯ濃度予測値Ｒco*に基づいて，前記転炉の炉圧制御方法Ｘと同様に，排ガス中ＣＯ濃度の予測値Ｒco*が最大化するように炉圧目標値の差分Δｐ-optを求め，これを前記炉圧制御器１４に設定する前記炉圧目標値の差分（即ち，変化量）としてもよいが，以下の方法により，前記炉圧目標値の差分Δｐ-optの符号（増減方向）のみを求めるものも考えられる。
【００１９】
まず，排ガス中ＣＯ量の差分予測値ΔＦco＊は次の（１２）式で表される。
ΔＦco*＝Ｆgas*×Ｒco*／１００−Ｆgas×Ｒco／１００    …（１２）
この（１２）式に（９）式，（１０）式を代入すると，次の（１３）式が導かれる。
ΔＦco*＝｛ΔＦgas*×ΔＲco*＋（Ｆgas×ΔＲco*＋Ｒco×ΔＦgas*）｝
／１００          …（１３）
ここで，ΔＦgas*もΔＲco*も相対的に微小であるので，（１３）式の第１項は無視できる。そこで，（１３）式の第１項を無視した式に（７）式及び（８）式を代入すると，次の（１４）式が導かれる。
ΔＦco*≒｛（Ｆgas×Ａ2co＋Ｒco×Ａ2gas）×Δｐ
＋（Ｆgas×Ｂ2co＋Ｒco×Ｂ2gas）｝／１００    …（１４）
このように（１４）式はΔｐの一次式となり，この一次式の傾きを表す係数Ｄ１を次の（１５）式で表す。
Ｄ１＝Ｆgas×Ａ2co＋Ｒco×Ａ2gas      …（１５）
ここで，排ガス中ＣＯ量の差分予測値Ｆco*を増大させる（最大化する方向へ変化させる）ためには，（１４）式より，Ｄ１＞０の場合はΔｐ＞０，Ｄ１＜０の場合はΔｐ＜０とすればよいことがわかる。即ち，炉圧目標値の差分Δｐの符号（正負）は，Ｄ１の符号（正負）と同じにすればよい。このように，Ｄ１に基づいて炉圧目標値の増減方向を決定し，その増減幅（制御周期ごとの炉圧目標値の増減幅）を予め所定の刻み幅Δｐ-stepに設定すれば，常に，排ガス中ＣＯ量を最大化する方向に炉圧制御がなされることになる。
このような炉圧制御方法Ｘ１も本発明の範囲である。
【００２０】
（実施例２：炉圧制御方法Ｙ１）
前述した転炉の炉圧制御方法Ｘ，Ｘ１及び炉圧制御装置Ｘｕでは，前記排ガス流量モデル（（１）式若しくは（３）式，又は（７）式），及び前記ＣＯ濃度モデル（（２）式若しくは（４）式，又は（８）式）は，それぞれ炉圧と排ガス流量，炉圧と排ガスＣＯ濃度の各関係を表すモデルであったが，各モデルの炉圧ｐ又はその差分Δｐを前記制御器１４の操作量ｕ（ここでは，前記排ガスダンパ７の開度）又はその差分Δｕに置き換えたもの（転炉の炉圧制御方法Ｙ１）であってもよい。
即ち，次の（１６）式及び（１７）式で示すように，排ガス流量の予測値Ｆgas*と前記炉圧制御器１４の操作量ｕとの関係を表す排ガス流量モデルを，前記炉圧制御器１４の操作量ｕの関数ｆ3（ｕ）の一次式で，排ガスＣＯ濃度の予測値Ｒco*と前記炉圧制御器１４の操作量ｕとの関係を表すＣＯ濃度モデルを，前記炉圧制御器１４の操作量ｕの関数ｇ3（ｕ）の一次式でそれぞれ表す。
Ｆgas*＝Ａ3gas×ｆ3（ｐ）＋Ｂ3gas              …（１６）
Ｒco* ＝Ａ3co ×ｇ3（ｐ）＋Ｂ3co               …（１７）
ここで，Ａ1gas，Ｂ１gas，Ａ1co，Ｂ１coは，前記変動パラ-メータ及び前記初期パラメータに関する関数であり，理論式や実操業データに基づいて決定すればよい。
【００２１】
図７は，図１に示す転炉の吹錬プロセスにおける実測データのグラフであり，前記排ガスダンパ７の開度（ＲＳＥ開度，前記操作量の一例）と排ガス流量（縦軸）との関係を表すグラフである。図７からわかるように，排ガス流量は，前記排ガスダンパ７開度ｕのｌｏｇ値（ｌｏｇ（ｕ））の一次式で近似すればより良い近似となるが，ここでは，簡単化のため，前記排ガスダンパ７開度の一次式によって近似する。図示していないが，同様に前記排ガスダンパ７回度は，排ガスＣＯ濃度とも概ね一次式で近似できる相関がある。そこで，（１６）式及び（１７）式における前記炉圧制御器１４の操作量ｕの関数ｆ3（ｕ），ｇ3（ｕ）を，ｆ3（ｕ）＝ｇ3（ｕ）＝ｕとした排ガス流量モデル及びＣＯ濃度モデルを，それぞれ次の（１８）式，（１９）式で表す。
Ｆgas*＝Ａ3gas×ｕ＋Ｂ3gas              …（１８）
Ｒco* ＝Ａ3co ×ｕ＋Ｂ3co               …（１９）
ここで，前記排ガスダンパ７開度を開けば排ガス流量が増大し，逆に排ガスＣＯ濃度が低下することを考慮すると，前記操作量ｕの一次式で表されるこれらモデルの傾きを表す関数Ａ3gas，Ａ3coは，それぞれ，Ａ3gas＞０，Ａ3co＜０であるといえる。また，前記各関数Ａ3gas，Ｂ3gas，Ａ3co，Ｂ3coは，前述した炉圧制御方法Ｘと同様に求めればよい。
【００２２】
図１０（ａ），（ｂ）は，それぞれ（１８），（１９）式で表される前記排ガス流量モデル及び前記ＣＯ濃度モデルにより求めた排ガス流量の予測値Ｆgas*及び排ガスＣＯ濃度の予測値Ｒco*と，それらの実測値Ｆgas，Ｒcoとを比較したトレンドグラフである。図１０より，図５（前記炉圧制御方法Ｘによるもの）と比べてもより高精度に予測できていることがわかる。特に，排ガス流量に至っては，予測値と実績値とがほぼ一致している。これは，モデルパラメータとして前記炉圧制御器１４の操作量ｕを用いることにより，前記炉圧制御器１４の制御遅れの要素が除かれるためである。
【００２３】
このように予測精度の高い（１８）式，（１９）式のモデルにより，排ガス中ＣＯ量の予測値Ｆco*［Nm3/min］（＝Ｆgas*×Ｒco*／１００）は，（５）式と同様に次の（２０）式で表される。
Ｆco*＝｛Ａ3gas×Ａ3co×ｕ2
＋（Ａ3gas×Ｂ3co＋Ｂ3gas×Ａ3co）×ｕ
＋Ｂ3gas×Ｂ3co｝／１００                …（２０）
この（２０）式は，前記操作量ｕに関する２次式であり，（６）式と同様２次の項の係数（Ａ1gas×Ａ1co）＜０であるので，上に凸の放物線となる。従って，Ｆco*には最大値が存在し，Ｆco*が最大化するときの前記操作量（操作量の設定値ｕ-opt）は，（２０）式の微分式＝０を解くことにより，次の（２１）式により求められる。
ｕ-opt＝−（Ａ3gas×Ｂ3co＋Ｂ3gas×Ａ3co）
／（２×Ａ3gas×Ａ3co）                    …（２１）
従って，時々刻々と変化する吹錬状況に応じて，前記各関数Ａ3gas，Ｂ3gas，Ａ3co，Ｂ3coの値を計算し，（２１）式によって排ガス中ＣＯ量の予測値Ｆco*を最大化する前記操作量の設定値ｕ-optを求め，これを前記炉圧制御器の操作量として設定すれば，排ガス中ＣＯ量の最大化を直接的な目標とした炉圧制御を行うことができ，その結果，ＣＯ回収量を最大化することができる。この場合，排ガス中ＣＯ量を最大化する制御を通じて炉圧ｐは間接的に制御されることになる。
【００２４】
図８は，以上示した転炉の炉圧制御方法Ｙ１を具体化した一例である炉圧制御装置Ｙｕ１を表すブロック線図である。
図３に示すように，炉圧制御装置Ｘｕは，図３に示した前記炉圧制御装置Ｘｕの前記係数計算部３１，前記予測値計算部３２，前記モデル学習部３３，前記制約条件設定部３４のそれぞれに相当する係数計算部４１，予測値計算部４２（（１８）式及び（１９）式による），モデル学習部４３，制約条件設定部４４に加え，前記目標値最適化部３５の代わりに，前記係数計算部４１により求められた前記各関数Ａ3gas，Ｂ3gas，Ａ3co，Ｂ3coの値及び前記制約条件に基づいて，排ガス中ＣＯ量の予測値Ｆco*が前記制約条件の範囲内で最大化するよう前記操作量の設定値ｕ-optを求め（（２１）式による），該操作量の設定値ｕ-optを前記排ガスダンパ７開度として出力する操作量最適化部４５（前記排ガス中ＣＯ予測手段及び前記操作量算出手段の一例）を演算ブロックとして有している。この炉圧制御装置Ｙｕ１の処理手順も図４に示した前記炉圧制御装置Ｘｕの処理と同様である。
【００２５】
図１１は，以上に示した転炉の炉圧制御装置Ｙｕ１により一定の時間転炉を操業した場合のＣＯ回収量と従来法で炉圧を制御した場合のＣＯ回収量とを比較したグラフであり，従来法によるＣＯ回収量を１００％とした相対値で表したものである。図１１に示すように，本発明に係る転炉の炉圧制御方法Ｙ１によれば，従来よりもＣＯ回収量が約７％増大していることがわかる。このことから，前記操作量ｕを直接的に監視及び制御することにより，前記炉圧制御器１４の遅れ要素が除去され，排ガス中ＣＯ量の予測精度の向上及び制御性能の向上が図られ，より効率的にＣＯが回収されることがわかる。
以上説明した転炉の炉圧制御方法Ｙ１に用いられるモデルでは，説明の簡単化のためにｆ3（ｕ）＝ｇ3（ｕ）＝ｕとしたが，これら関数ｆ3（ｕ），ｇ3（ｕ）を，例えば，ｕの平方根や対数等の関数としても同様に排ガス中ＣＯ量を最大値化する前記操作量設定値ｕ-optを求めることが可能である。
また，前述したように，前記各モデルは，吹錬プロセスの変化に応じて異なる複数のモデルを切り替えて用いてもよく，前記操作量の設定からアクチュエータ（前記排ガスダンパ７）が設定開度に追従するまでの遅れが無視できない場合には，（１６）式や（１７）式のモデルを用いて将来の排ガス流量と排ガスＣＯ濃度とを予測し，その予測値に基づいて前記アクチュエータの動作遅れを加味して最適化した前記操作量の設定値を，フィードフォワード的に設定すること等も考えられる。
また，前記炉圧制御方法Ｘを応用した前記炉圧制御方法Ｘ１と同様に，前記炉圧制御方法Ｙ１を応用してプロセスの絶対値Ｆgas*，Ｒco*，Ｆco*，ｕ-optではなく，これらの変化（現在のプロセス値或いは設定値との差分）を予測及び決定するものであってもよい。
【００２６】
（実施例３：炉圧制御方法Ｙ２）
前記炉圧制御方法Ｙ１では，前記操作量の設定値を直接前記前記排ガスダンパ７開度として出力するものであったが，前記操作量に関する所定の出力として，例えば，前記炉圧制御器１４に設定する前記炉圧目標値を補正する炉圧目標補正量を出力することにより，間接的に前記操作量を制御するもの（炉圧制御方法Ｙ２）であってもよい。該炉圧制御方法Ｙ２を具体化した一例である炉圧制御装置Ｙｕ２のブロック線図を図９に示す。
図９に示すように，炉圧制御装置Ｙｕ２は，前記炉圧制御装置Ｙｕ１に目標値補正部４６を追加したものである。該目標値補正部４６は，前記操作量最適化部４５により出力される前記操作量の設定値（前記排ガスダンパ７開度の設定値）と実際の操作量（前記排ガスダンパ７開度）との差がなくなるように，前記炉圧目標値補正量を出力するものである。即ち，前記操作量の設定値が前記実際の操作量よりも大きい場合は，前記炉圧制御器１４によって前記操作量が増大する方向に自動調節されるようにするため，前記炉圧制御器１４に設定される前記炉圧目標値を下げる方向の前記炉圧目標補正量を出力し，その逆の場合は前記炉圧目標値を上げる方向の前記炉圧目標補正量を出力する。この炉圧制御装置Ｙｕ２の処理手順も図４に示した前記炉圧制御装置Ｘｕの処理と同様である。
これにより，機器の制約等で前記排ガスダンパ７等の炉圧調節用の操作端を直接制御できない場合でも本発明を適用できる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，モデルにより予測される排ガス中ＣＯ量を直接的な制御量として炉圧制御を行うので，常にＣＯ回収量を最大化或いは増大する転炉の炉圧制御が可能となる。その結果，従来よりもＣＯ回収量を増大することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】転炉の吹錬プロセスの一例を表すフロー図。
【図２】転炉の炉圧制御器の炉圧目標値と排ガス流量及び排ガスＣＯ濃度それぞれとの関係の一例を表すグラフ。
【図３】本発明の実施の形態に係る炉圧制御装置Ｘｕを表すブロック線図。
【図４】本発明の実施の形態に係る転炉の炉圧制御装置Ｘｕの処理手順の一例を表すフローチャート。
【図５】本発明の実施の形態に係る炉圧制御装置ＸｕにおけるＣＯ濃度モデル及び排ガス流量モデルの予測値と実測値とを比較したトレンドグラフ。
【図６】本発明の実施の形態に係る炉圧制御装置Ｘｕにより転炉を操業した際のＣＯ回収量と従来法によるＣＯ回収量とを比較したグラフ。
【図７】転炉の炉圧制御器の操作量と排ガス流量との関係の一例を表すグラフ。
【図８】本発明の実施例に係る転炉の炉圧制御装置Ｙｕ１を表すブロック線図。
【図９】本発明の実施例に係る転炉の炉圧制御装置Ｙｕ２を表すブロック線図。
【図１０】本発明の実施例に係る転炉の炉圧制御装置Ｙｕ１におけるＣＯ濃度モデル及び排ガス流量モデルの予測値と実測値とを比較したトレンドグラフ。
【図１１】本発明の実施例に係る転炉の炉圧制御装置Ｙｕ１により転炉を操業した際のＣＯ回収量と従来法によるＣＯ回収量とを比較したグラフ。
【符号の説明】
１…転炉
２…ランス
３…副原料投入ホッパ
４…スカート
５…フード
６…集塵器
７…排ガスダンパ（ＲＳＥ）
８…絞り部
９…誘引送風機
１０…煙突
１１…回収弁
１２…ホルダ
１３…圧力計
１４…炉圧制御器
３１，４１…係数計算部
３２，４２…予測値計算部
３３，４３…モデル学習部
３４，４４…制約条件設定部
３５…目標値最適化部
４５…操作量最適化部
４６…目標値補正部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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