(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉内に装入物を装入するバッチをＮ回（但し、Ｎは自然数、且つＮ＞１）繰り返すことで当該高炉内に積層された装入物のうち、第ｎ回目（但し、ｎは１＜ｎ≦Ｎの範囲で任意に選ばれる自然数）バッチの装入物が形成する層における炉中心から炉側壁までの炉半径方向に沿った層厚分布を推定する方法であって、
所定位置の炉半径における装入物の層上面形状を擬制するための推定形状線を規定する係数未定の連続関数を設定しておき、
第ｎ−１回目バッチにおいて、前記層上面形状を計測手段で計測し、この計測によって得た計測値に基づいて前記連続関数の係数を算出することで、当該第ｎ−１回目バッチの推定形状線を導出し、
第ｎ回目バッチにおいて、前記層上面形状を計測手段で計測し、この計測によって得た計測値に基づいて前記連続関数の係数を算出することで、当該第ｎ回目バッチの推定形状線を導出し、
この導出された２本の推定形状線を炉中心軸が回転中心となるように回転させて推定プロフィールをそれぞれ求めた場合に両推定プロフィールに挟まれた空間の体積が第ｎ回目バッチの装入物体積と等しくなるような間隔で、前記第ｎ回目バッチの推定形状線の下方に前記第ｎ−１回目バッチの推定形状線が位置するように前記２本の推定形状線の少なくとも一方を補正し、
このように配置された前記第ｎ−１回目バッチと第ｎ回目バッチとの各推定形状線における炉半径方向に沿った各位置での上下間隔をそれぞれ算定し、
この算定結果に基づいて第ｎ回目バッチの装入物における炉中心から炉側壁までの炉半径方向に沿った層厚分布を推定することを特徴とする高炉装入物の層厚分布推定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の高炉装入物の層厚分布推定方法において、
前記連続関数は、前記所定位置の炉半径に沿って区画された複数の区間について、それぞれ規定された複数種の区間関数が連なることで規定され、
これら複数の区間関数は、それぞれ係数及び前記所定位置の炉半径方向の範囲が未定で且つ隣接する区間関数同士の境界において連続するように設定され、
前記第ｎ−１回目バッチと第ｎ回目バッチとのそれぞれにおいて、前記計測値に基づいて全ての前記区間関数における係数及び前記所定位置の炉半径方向の範囲を算出することで、前記第ｎ−１回目バッチ及び前記第ｎ回目バッチの各推定形状線を導出することを特徴とする高炉装入物の層厚分布推定方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の高炉装入物の層厚分布推定方法において、
前記Ｎは、Ｎ＝ｎ且つＮ＞２であることを特徴とする高炉装入物の層厚分布推定方法。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の高炉装入物の層厚分布推定方法において、
前記区間関数は、前記炉中心軸をｙ軸、前記所定位置の炉半径をｘ軸とするｘｙ平面上で表される関数であることを特徴とする高炉装入物の層厚分布推定方法。
【請求項５】
請求項４に記載の高炉装入物の層厚分布推定方法において、
前記連続関数は、３つの区間関数で規定され、
これら３つの区間関数は、炉中心から炉側壁に向かって順に、該当する区間関数によって規定される線分が曲線となる第１の区間関数、前記線分が直線となる一次関数、前記線分が曲線となる第２の区間関数であることを特徴とする高炉装入物の層厚分布推定方法。
【請求項６】
請求項５に記載の高炉装入物の層厚分布推定方法において、
前記第１の区間関数と第２の区間関数とは、以下の（１）式で表される前記ｘ軸に対する角度変化率が一定の関数、又は以下の（２）式で表される二次関数であることを特徴とする高炉装入物の層厚分布推定方法。
ｙ＝−１／ａ・log｜cos（αｘ＋ｂ）｜＋ｃ        ・・・（１）
ｙ＝αｘ２＋βｘ＋γ                            ・・・（２）
ここで、ａ，ｂ，ｃ，α，β，γは、係数。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれか一項に記載の高炉装入物の層厚分布推定方法において、
前記第ｎ−１回目バッチと第ｎ回目バッチとのそれぞれにおいて、前記計測値から最急降下法を用い、全ての前記区間関数における係数及び前記ｘ軸方向における範囲を同時に求めることを特徴とする高炉装入物の層厚分布推定方法。
【請求項８】
高炉内の装入物の層上面形状を当該高炉内に装入物を装入するバッチ毎に計測可能な計測手段と、
前記バッチをＮ回（但し、Ｎは自然数、且つ１＜Ｎ）繰り返すことで前記高炉内に積層された装入物のうち、この計測手段で第ｎ−１回目バッチと第ｎ回目バッチとの連続した２バッチの前記層上面形状を計測した計測値に基づいて、第ｎ回目（但し、ｎは１＜ｎ≦Ｎの範囲で任意に選ばれる自然数）バッチの装入物が形成する層における炉中心から炉側壁までの炉半径方向に沿った層厚分布を推定する層厚分布推定手段と、
前記層厚測定手段で推定した層厚分布の値を外部に出力する出力手段と、を備える高炉装入物の層厚分布推定装置であって、
前記層厚分布推定手段は、所定位置の炉半径における装入物の層上面形状を擬制するための推定形状線を規定する係数未定の連続関数を設定しておき、
第ｎ−１回目バッチと第ｎ回目バッチとのそれぞれにおいて、前記層上面形状を計測手段で計測し、この計測によって得た計測値に基づいて前記連続関数の係数を算出することで、前記第ｎ−１回目バッチ及び前記第ｎ回目バッチの各推定形状線を導出し、
この導出された２本の推定形状線を炉中心軸が回転中心となるように回転させて推定プロフィールをそれぞれ求めた場合に両推定プロフィールに挟まれた空間の体積が第ｎ回目バッチの装入物体積と等しくなるような間隔で、前記第ｎ回目バッチの推定形状線の下方に前記第ｎ−１回目バッチの推定形状線が位置するように前記２本の推定形状線の少なくとも一方を補正し、
このように配置された前記第ｎ−１回目バッチと第ｎ回目バッチとの各推定形状線における炉半径方向に沿った各位置での上下間隔をそれぞれ算定し、
この算定値を第ｎ回目バッチの装入物における炉中心から炉側壁までの炉半径方向に沿った層厚分布の値として前記出力手段に伝達し、
前記出力手段は、前記層厚測定手段から伝達された前記層厚分布の値を外部に出力することを特徴とする高炉装入物の層厚分布推定装置。
【請求項９】
請求項９に記載の高炉装入物の層厚分布推定装置において、
前記Ｎは、Ｎ＝ｎ且つＮ＞２であり、
前記計測手段は、最上層の前記装入物の層上面形状を計測可能なプロフィールメータであることを特徴とする高炉装入物の層厚推分布定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉内に装入された鉱石、コークス等の装入物の炉中心から炉側壁までの炉半径方向に沿った層厚分布を推定する方法及びこの方法を用いた装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉操業においては、鉄源である鉱石（鉄鉱石等）とコークスとが交互に炉頂部から炉内に装入され、羽口から空気や微粉炭が供給されることによって前記コークスや微粉炭等が燃焼する。この燃焼によって発生し、炉内を下方より上昇する高温還元ガスによって鉱石の昇温還元が行われることで炉内に融着帯が形成される。この融着帯の下部には、前記鉱石がさらに昇温還元された滴下帯が形成され、炉床部で溶銑となり、出銑口から出銑される。
【０００３】
このような高炉操業を安定して行うためには、前記融着帯の形状及び形成位置の制御が極めて重要となる。そのため、前記融着帯の形状及び形成位置が適正になるよう、炉内に積層される鉱石層とコークス層との炉中心から炉側壁までの炉半径方向に沿った層厚分布の調整が行われる。この鉱石層とコークス層とは、高炉炉頂部から鉱石とコークスとが交互に炉内へ装入されることでそれぞれ形成され、交互に積層される。
【０００４】
この層厚分布の調整方法としては、ベルアーマ式高炉ではムーバルアーマが操作され、またベルレス式高炉では旋回シュートが操作されて、鉱石やコークス等の装入物の炉内への装入位置が変更されることで調整される。この調整方法においては、装入物の層厚分布を把握し、この把握した層厚分布に基づいて次の層厚分布がより適した層厚分布となるように前記ムーバルアーマや旋回シュート等の装入装置の操作が行われる。
【０００５】
装入物の層厚分布を把握するためには、該当バッチ（炉内への装入物の装入の単位）の装入物の層上面の形状、即ちプロフィールと、その一つ前のバッチのプロフィールと、該当バッチの装入物全体の体積とを用いる。具体的には、該当バッチのプロフィールと一つ前のバッチのプロフィールとで挟まれる部分の体積が、該当バッチの装入物全体の体積と同一になるように、一つ前のバッチのプロフィールを下方にして、上下二つのプロフィールの間隔を設定する。このように設定された上下二つのプロフィール間の上下幅を層厚と擬制することで層厚分布を推定する。
【０００６】
このように層厚分布を推定するためには装入物のプロフィールを得る必要がある。このプロフィールを得るには、従来から、プロフィールメーターによって装入物の層上面の形状を直接計測する方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００７】
具体的には、マイクロ波等を用いて計測するプロフィールメーターによって、所定位置の炉半径における装入物の層上面の高さが測定される。所定のバッチでの装入物の層上面を計測し終えた時点で、各計測値をＹ軸、炉半径をＸ軸にプロットする。このプロットした点を結ぶことで前記所定の炉半径位置における当該半径に沿った装入物の層上面形状が得られる。この形状を炉中心軸が回転中心となるように一回転させることで、当該バッチの装入物の層上面形状、即ち、プロフィールが得られる。
【０００８】
また、別の方法として、過去の実績データから装入条件とプロフィールの関係を割り出し、種々の装入条件（アーマストローク、シュートの傾動角、装入物の装入重量、サウジングレベル等）を計算条件としてプロフィールを推定するシミュレーションモデルを用いた方法が知られている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平０４−２４４０４号公報
【特許文献２】特開２００１−３２３３０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記プロフィールメーターを用いてプロフィールを得る場合、計測値から得られたプロフィールと実際のプロフィールとの間には誤差が生じる。即ち、計測した所定位置の炉半径上にだけ、装入の際に種々の原因によって形成された装入物の層上面（表面）の部分的な突出等の凹凸が在る場合が多い。そのため、前記プロットによって得られた所定位置の炉半径に沿った装入物の層上面形状を、炉中心軸を回転中心として回転させても実際のプロフィールとは異なったプロフィールとなっている場合が多い。
【００１０】
前述のように、上下２つのプロフィールに挟まれた体積が装入物の体積と同一となるように、下側のプロフィールの降下量を推定する場合において、特に、炉壁側に生じる前記誤差が大きい場合は、算定される前記プロフィール間の間隔が大きく異なってしまい、正確な層厚分布を算出することができない。
【００１１】
前記部分的な突出等による誤差を解消するために、数十バッチのプロフィールをそれぞれ計測し、この数十回分の計測値を平均した値を用いてプロフィールを算出することが考えられる。
【００１２】
しかし、このような方法では、過去において計測した数十回のバッチ毎の計測値の平均値を求めた上でプロフィールを算出して直近の層厚を計算しなければならないので、炉内状況に変化が生じた際、この変化を素早く把握することができない。そのため、前記変化に素早く対応して操業条件の変更をすることができないといった問題が生じる。
【００１３】
一方、前記シミュレーションモデルは、種々の計算条件が集積されたものであるため、操業条件毎にこれらの計算条件のパラメータを調整するには、多数の計測プロフィールと各操業条件の関係を分析しなければならず、非常に長い時間が必要となる。
【００１４】
また、このように求めたパラメータを用いたとしても、前記シミュレーションモデルを用いてプロフィールを推定する場合、同一の操業条件においては、同一の結果しか算出することができない。しかし、現実の高炉内に形成される装入物のプロフィールは、同一の操業条件であるにも関わらず、全て同一のプロフィールとはならず、バッチ毎に異なったプロフィールとなる場合が多い。
【００１５】
このように、シミュレーションモデルを用いた場合には、操業条件が一部でも異なれば、当該操業条件に合致する計算条件のパラメータを調整するのに非常に時間がかかる。また、同一操業条件下における層厚分布の変化に対応できないといった問題が生じていた。
【００１６】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、装入物の炉中心から炉側壁までの炉半径方向に沿った層厚分布を短時間で精度よく得ることができる高炉装入物の層厚分布推定方法、及びこの方法を用いた高炉装入物の層厚分布測定装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
そこで、上記課題を解消すべく、本発明に係る高炉装入物の層厚推定方法は、
高炉内に装入物を装入するバッチをＮ回（但し、Ｎは自然数、且つＮ＞１）繰り返すことで当該高炉内に積層された装入物のうち、第ｎ回目（但し、ｎは１＜ｎ≦Ｎの範囲で任意に選ばれる自然数）バッチの装入物が形成する層における炉中心から炉側壁までの炉半径方向に沿った層厚分布を推定する方法であって、所定位置の炉半径における装入物の層上面形状を擬制するための推定形状線を規定する係数未定の連続関数を設定しておき、第ｎ−１回目バッチにおいて、前記層上面形状を計測手段で計測し、この計測によって得た計測値に基づいて前記連続関数の係数を算出することで、当該第ｎ−１回目バッチの推定形状線を導出し、第ｎ回目バッチにおいて、前記層上面形状を計測手段で計測し、この計測によって得た計測値に基づいて前記連続関数の係数を算出することで、当該第ｎ回目バッチの推定形状線を導出し、この導出された２本の推定形状線を炉中心軸が回転中心となるように回転させて推定プロフィールをそれぞれ求めた場合に両推定プロフィールに挟まれた空間の体積が第ｎ回目バッチの装入物体積と等しくなるような間隔で、前記第ｎ回目バッチの推定形状線の下方に前記第ｎ−１回目バッチの推定形状線が位置するように前記２本の推定形状線の少なくとも一方を補正し、このように配置された前記第ｎ−１回目バッチと第ｎ回目バッチとの各推定形状線における炉半径方向に沿った各位置での上下間隔をそれぞれ算定し、この算定結果に基づいて第ｎ回目バッチの装入物における炉中心から炉側壁までの炉半径方向に沿った層厚分布を推定することを特徴とする。
【００１８】
かかる構成によれば、連続した２バッチ（第ｎ−１回目バッチと第ｎ回目バッチ）の層上面形状が計測されるだけで、所望する第ｎ回目バッチの装入物における炉中心から炉側壁までの炉半径方向に沿った層厚分布が推定される。そのため、従来のように数十バッチの層上面形状を計測して計測値の平均を求める必要がなく、短時間（連続した２バッチに要する時間）で所望のバッチの装入物における前記層厚分布が推定される。
【００１９】
しかも、所定位置の炉半径における装入物の層上面形状を擬制するための推定形状線を規定する係数未定の連続関数が予め設定されているため、計測した層上面形状に装入物の装入する際にたまたま生じた部分的な突出等があってもこの部分的な突出等に影響されることなく滑らかな推定形状線が導出され、より精度の良いプロフィールを得ることができる。そのため、第ｎ−１回目バッチ及び第ｎ回目バッチの２つのプロフィールに上下から挟まれた空間の体積が第ｎ回目バッチの装入物の体積と同一となるよう、前記両プロフィールの間隔を決定して両推定形状線の少なくとも一方を補正した場合、両推定形状線の炉半径方向に沿った各位置における上下間隔が実際の装入物の層により近くなるため、より精度のよい層厚分布が得られる。
【００２０】
さらに、層厚分布を得たいバッチ及びその前の回のバッチにおいて、それぞれ層上面形状を計測し、その計測値に基づいて予め設定された関数の係数を算出するため、当該層上面形状に即した精度のよい推定形状線が導出される。その結果、高炉の同一操業条件下における層厚分布の変化にも対応した層厚分布が精度よく推定される。
【００２１】
本発明に係る高炉装入物の層厚推定方法においては、前記連続関数は、前記所定位置の炉半径に沿って区画された複数の区間について、それぞれ規定された複数種の区間関数が連なることで規定され、これら複数の区間関数は、それぞれ係数及び前記所定位置の炉半径方向の範囲が未定で且つ隣接する区間関数同士の境界において連続するように設定され、前記第ｎ−１回目バッチと第ｎ回目バッチとのそれぞれにおいて、前記計測値に基づいて全ての前記区間関数における係数及び前記所定位置の炉半径方向の範囲を算出することで、前記第ｎ−１回目バッチ及び前記第ｎ回目バッチの各推定形状線を導出する構成であってもよい。
【００２２】
かかる構成によれば、連続関数が複数の区間に分けられ、これら複数の区間毎に層上面形状に即した線分を規定する区間関数が設定されている。そのため、より実際の装入物のプロフィールに近似した推定形状線を得ることができる。その結果、所望のバッチの装入物における前記層厚分布がより精度よく推定される。
【００２３】
また、前記Ｎは、Ｎ＝ｎ且つＮ＞２であってもよい。
【００２４】
かかる構成によれば、高炉内の最上層の装入物における層上面形状、即ち、上部に露出した層上面形状を計測すればよいことから、計測が行い易くなる。しかも、直近の装入物における層厚分布が得られるため、次のバッチにおける装入物の装入位置等の操業条件がより設定し易くなる。
【００２５】
また、前記区間関数は、前記炉中心軸をｙ軸、前記所定位置の炉半径をｘ軸とするｘｙ平面上で表される関数であってもよい。
【００２６】
かかる構成によれば、複数の区間関数がそれぞれｙ＝ｆ（ｘ）の形で表され、関数の取り扱いが容易になる。そのため、層上面形状の計測値に基づく各区間関数における係数や前記所定位置の炉半径方向の範囲の算出が容易となり、推定形状線の導出が容易になる。
【００２７】
また、前記連続関数は、３つの区間関数で規定され、これら３つの区間関数は、炉中心から炉側壁に向かって順に、該当する区間関数によって規定される線分が曲線となる第１の区間関数、前記線分が直線となる一次関数、前記線分が曲線となる第２の区間関数であってもよい。
【００２８】
かかる構成によれば、３つの区間関数によってそれぞれ規定される３本の線分が直列に接続されることで装入物の層上面形状に即した形状の推定形状線を得ることができる。このように少ない区間関数で推定形状線が規定できることから、層上面形状の計測値に基づく各区間関数における係数や前記所定位置の炉半径方向の範囲の算出が容易となり、前記推定形状線の導出が容易になる。しかも、導出した前記推定形状線が計測した層上面形状に即した形状であることから、精度よく装入物の層厚分布が推定される。
【００２９】
また、前記第１の区間関数と第２の区間関数とは、以下の（１）式で表される前記ｘ軸に対する角度変化率が一定の関数、又は以下の（２）式で表される二次関数であってもよい。
【００３０】
ｙ＝−１／ａ・log｜cos（αｘ＋ｂ）｜＋ｃ        ・・・（１）
ｙ＝αｘ２＋βｘ＋γ                            ・・・（２）
ここで、ａ，ｂ，ｃ，α，β，γは、係数。
【００３１】
かかる構成によれば、第１の区間関数と第２の区間関数とは、簡単な関数であり、係数も少ないため、前記計測値に基づく各区間関数における係数や前記所定位置の炉半径方向の範囲の算出がより容易となる。
【００３２】
また、前記第ｎ−１回目バッチと第ｎ回目バッチとのそれぞれにおいて、前記計測値から最急降下法を用い、全ての前記区間関数における係数及び前記ｘ軸方向における範囲を同時に求めてもよい。
【００３３】
かかる構成によれば、計測値から容易に各バッチにおける全ての区間関数の係数及びｘ軸方向における範囲を同時に求めることができる。
【００３４】
また、上記課題を解消すべく、本発明に係る高炉装入物の層厚推定装置は、高炉内の装入物の層上面形状を当該高炉内に装入物を装入するバッチ毎に計測可能な計測手段と、前記バッチをＮ回（但し、Ｎは自然数、且つ１＜Ｎ）繰り返すことで前記高炉内に積層された装入物のうち、この計測手段で第ｎ−１回目バッチと第ｎ回目バッチとの連続した２バッチの前記層上面形状を計測した計測値に基づいて、第ｎ回目（但し、ｎは１＜ｎ≦Ｎの範囲で任意に選ばれる自然数）バッチの装入物が形成する層における炉中心から炉側壁までの炉半径方向に沿った層厚分布を推定する層厚分布推定手段と、前記層厚測定手段で推定した層厚分布の値を外部に出力する出力手段と、を備える高炉装入物の層厚分布推定装置であって、前記層厚分布推定手段は、所定位置の炉半径における装入物の層上面形状を擬制するための推定形状線を規定する係数未定の連続関数を設定しておき、第ｎ−１回目バッチと第ｎ回目バッチとのそれぞれにおいて、前記層上面形状を計測手段で計測し、この計測によって得た計測値に基づいて前記連続関数の係数を算出することで、前記第ｎ−１回目バッチ及び前記第ｎ回目バッチの各推定形状線を導出し、この導出された２本の推定形状線を炉中心軸が回転中心となるように回転させて推定プロフィールをそれぞれ求めた場合に両推定プロフィールに挟まれた空間の体積が第ｎ回目バッチの装入物体積と等しくなるような間隔で、前記第ｎ回目バッチの推定形状線の下方に前記第ｎ−１回目バッチの推定形状線が位置するように前記２本の推定形状線の少なくとも一方を補正し、このように配置された前記第ｎ−１回目バッチと第ｎ回目バッチとの各推定形状線における炉半径方向に沿った各位置での上下間隔をそれぞれ算定し、この算定値を第ｎ回目バッチの装入物における炉中心から炉側壁までの炉半径方向に沿った層厚分布の値として前記出力手段に伝達し、前記出力手段は、前記層厚測定手段から伝達された前記層厚分布の値を外部に出力することを特徴とする。
【００３５】
かかる構成とすることで、前記同様、連続した２バッチ（第ｎ−１回目バッチと第ｎ回目バッチ）の層上面形状を計測するだけで、第ｎ回目バッチの装入物における炉中心から炉側壁までの炉半径方向に沿った層厚分布が推定され、短時間で所定のバッチの装入物における炉中心から炉側壁までの炉半径方向に沿った層厚分布が推定される。
【００３６】
また、所定位置の炉半径における装入物の層上面形状を擬制するための推定形状線を規定する係数未定の連続関数が予め設定されているため、計測した層上面形状に装入物の装入する際にたまたま生じた部分的な突出等があってもこの部分的な突出等に影響されることなく滑らかな推定形状線が導出され、より精度の良いプロフィールを得ることができる。そのため、第ｎ−１回目バッチ及び第ｎ回目バッチの２つのプロフィールに上下から挟まれた空間の体積が第ｎ回目バッチの装入物の体積と同一となるよう、前記両プロフィールの間隔を決定して両推定形状線の少なくとも一方を補正した場合、両推定形状線の炉半径方向に沿った各位置における上下間隔が実際の装入物の層により近くなるため、より精度のよい層厚分布が得られる。
【００３７】
また、層厚分布を得たいバッチ及びその前の回のバッチにおいて、それぞれ層上面形状を計測し、その計測値に基づいて予め設定された関数の係数を算出するため、当該層上面形状に即した精度のよい推定形状線が導出される。その結果、高炉の同一操業条件下における層厚分布の変化にも対応した前記層厚分布が精度よく推定される。
【００３８】
さらに、求めた前記層厚分布の値が出力手段によって出力されることで、炉の操業を行う作業者は、的確に所望するバッチの装入物の前記層厚分布を把握することができる。
【００３９】
また、前記Ｎは、Ｎ＝ｎ且つＮ＞２であり、前記計測手段は、最上層の前記装入物の層上面形状を計測可能なプロフィールメータであってもよい。
【００４０】
かかる構成によれば、高炉内の最上層の装入物における層上面形状を計測すればよいことから、計測が行い易くなる。しかも、種々のプロフィールメーターが既に開発されているため、低コストで信頼性の高い計測手段を得ることができる。
【発明の効果】
【００４１】
以上より、本発明によれば、装入物の炉中心から炉側壁までの炉半径方向に沿った層厚分布を短時間で精度よく得ることができる高炉装入物の層厚推定方法、及びこの方法を用いた高炉装入物の層厚分布測定装置を提供することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００４３】
まず、図１に基づいて、本実施形態において用いられる高炉１０及び当該高炉１０への装入物の装入方法について簡単に説明する。
【００４４】
高炉１０は、ムーバルアーマ１１ｂを備え、装入物の装入方式がベル装入方式のいわゆるベルアーマ式高炉である。具体的には、この高炉１０は、高炉１０炉頂部に中心装入専用シュート１２と、ベル１１ａ及びムーバルアーマ１１ｂを組み合わせたベル方式装入装置１１と、を備えている。中心装入専用シュート１２は、コークスを高炉１０の中心部（炉中心）へ集中的に投入するために炉中心へ向かって延びる樋状の部材である。ベル方式装入装置１１は、上下することで装入物（コークス及び鉱石）を炉内の炉側壁近傍に向かって装入するベル１１ａと、炉の径方向に沿って板状体が往復動することでベル１１ａからの装入物の落下位置を変更するムーバルアーマ１１ｂと、を用いて装入物を炉内周縁部へ投入するための装置である。
【００４５】
このように構成される高炉１０の炉頂部から、装入物、本実施形態においてはコークス及び鉱石がそれぞれ炉内に装入されることで、コークス層と鉱石層とが交互に積層される。尚、本実施形態においては、コークス又は鉱石の高炉１０への装入単位をバッチとする。そして、コークス層を形成するためのコークス２バッチ及び鉱石層を形成するための鉱石２バッチが主になって１チャージが構成される。１チャージ中の最初のコークスバッチをＣ１、次のコークスバッチをＣ２とし、次の鉱石バッチをＯ１、その次の鉱石バッチをＯ２とする。また、鉱石層を形成する際、炉中心へ集中的に少量のコークスを装入するため、前記鉱石バッチと交互に行われる中心装入専用シュートを用いた高炉１０中心部への各中心装入コークスバッチをＣＣ１、ＣＣ２とする。
【００４６】
詳細には、コークス層の形成は、ベル方式装入装置（ベル１１ａ及びムーバルアーマ１１ｂ）１１が用いられ、Ｃ１バッチ及びＣ２バッチが行われる。具体的には、Ｃ１バッチでは、ムーバルアーマ１１ｂが炉側壁位置まで後退して炉側壁近傍にコークスの落下点が設定される。この状態でベル１１ａが下降することでコークスが装入されてコークス層ｃ１が形成される。ついで、Ｃ２バッチでは、ムーバルアーマが炉中心側に前進して炉中心よりに落下点が設定される。この状態でコークスが装入されてコークス層ｃ２が形成される。
【００４７】
次に、鉱石層の形成が行われる。その際、炉中心に中心装入コークスも装入される。前記コークス層ｃ１，ｃ２が形成された後、中心装入専用シュート１２とベル方式装入装置１１とが交互に用いられる。即ち、炉中心への中心装入コークスバッチＣＣ１、炉側壁近傍への鉱石バッチＯ１、炉中心への中心装入コークスバッチＣＣ２、炉側壁側への鉱石バッチＯ２の順に各バッチ（装入物の装入）が行われる。このように、炉中心への中心装入コークスバッチと炉側壁近傍への鉱石バッチとが交互に行われることにより、中心装入コークス層ｃｃ１，ｃｃ２が鉱石層ｏ１，ｏ２によって分断されることがなく前記コークス層ｃ１，ｃ２と中心装入コークス層ｃｃ１，ｃｃ２とが連続する。
【００４８】
次に、高炉１０に用いられる高炉装入物の層厚分布推定装置について説明する。
【００４９】
図２にも示されるように、層厚分布推定装置（以下、単に「推定装置」と称する。）２０は、高炉１０内に装入されて積層した鉱石、コークス等の装入物の炉中心から炉側壁までの炉半径方向に沿った層厚分布を推定する装置である。具体的には、推定装置２０は、計測手段２１と、層厚分布推定手段２２と、出力手段２３と、を備える。
【００５０】
計測手段２１は、本実施形態においてはプロフィールメーターが用いられている。このプロフィールメーター２１は、高炉１０内の装入物の層上面形状（プロフィール）を計測するための装置で、当該高炉１０内に装入物を装入するバッチ毎に計測可能である。プロフィールメーター２１は、図３にも示されるように、炉外から炉側壁を貫通するように挿入された計測ロッド２１１を有する。この計測ロッド２１１先端の計測部２１２が炉の所定位置の径方向に沿って往復動し、その先端（計測部）２１２から照射したマイクロ波の反射波に基づいて、装入物の層上面の高さが計測される。
【００５１】
層厚分布推定手段２２は、プロセスコンピュータ２２ａと層厚演算コンピュータ２２ｂとの２つのコンピュータで構成されている。尚、層厚分布推定手段２２は、本実施形態のように２つのコンピュータで構成される必要はなく、１つのコンピュータであってもよく、３つ以上で構成されていてもよい。
【００５２】
プロセスコンピュータ２２ａは、プロフィールメーター２１やベル方式装入装置１１等の制御を行い、前記プロフィールメーター２１からの計測値や高炉１０内への装入物の装入量（装入物の体積）情報を層厚演算コンピュータ２２ｂに送信する。また、プロセスコンピュータ２２ａには、高炉１０の操業条件等を入力するための操業条件入力装置２４が接続されている。
【００５３】
層厚演算コンピュータ２２ｂは、プロセスコンピュータ２２ａからの情報（プロフィールメーター２１の計測値や装入物の装入量等）に基づき、高炉１０内に積層された層のうち、最上層の層厚分布を推定するコンピュータである。尚、当該層厚演算コンピュータ２２ｂで行われる層厚分布の推定方法についての詳細は後述する。
【００５４】
また、出力手段２３は、層厚演算コンピュータ２２ｂでの演算結果を表示するものであり、本実施形態においてはＣＲＴディスプレイが用いられている。しかし、これに限定される必要はなく、ＦＰＤやプリンタ等であってもよく、これらを組み合わせたものでもよい。
【００５５】
次に、層厚演算コンピュータ２２ｂで行われる層厚分布の推定方法について図４及び図５も参照しつつ説明する。
【００５６】
層厚演算コンピュータ２２ｂは、バッチをＮ回（但し、Ｎは自然数、且つ２＜Ｎ）繰り返すことで高炉１０内に積層された装入物のうち、プロフィールメーター２１で計測した第Ｎ−１回目バッチと第Ｎ回目バッチとの層上面形状の計測値に基づいて第Ｎ回目バッチの装入物の層厚分布を推定する。尚、推定する層厚分布は、第Ｎ回目バッチの装入物が形成する層における炉中心から炉側壁までの炉半径方向に沿った層厚分布である。
【００５７】
層厚演算コンピュータ２２ｂにおいて、具体的には、以下のようにして第Ｎ回目バッチ（以下、単に「該当バッチ」とも称する。）の装入物における層厚分布を推定する。
【００５８】
「推定形状線を規定する係数未定の連続関数の設定」
層厚演算コンピュータ２２ｂには所定位置（プロフィールメーター２１で測定する位置）の炉半径における推定形状線ｐＬを規定する係数未定の連続関数ｆが予め設定、記憶されている。この推定形状線ｐＬとは、前記所定位置の炉半径における最上層の層上面形状を擬制するための曲線である。この推定形状線ｐＬは、種々の操業条件における高炉１０内の装入物の層上面形状を分析した結果、得られたものである。
【００５９】
具体的には、前記連続関数ｆは、前記所定位置の炉半径に沿って区画された複数の区間について、それぞれ規定された複数種の区間関数ｆ１，ｆ２，…が連なることで規定されている。これら複数の区間関数ｆ１，ｆ２，…は、それぞれ係数及び前記所定位置の炉半径方向の範囲が未定で且つ隣接する区間関数同士の境界において連続するように設定されている。
【００６０】
詳細には、この連続関数は、本実施形態においては、３つの区間関数ｆ１，ｆ２，ｆ３によって規定されている。これら３つの区間関数ｆ１，ｆ２，ｆ３は、炉中心から炉側壁に向かって順に、該当する区間関数によって規定される線分が曲線となる第１の区間関数ｆ１、前記線分が直線となる一次関数ｆ２、前記線分が曲線となる第２の区間関数ｆ３で構成される。尚、第１の区間関数ｆ１が規定されている区間をＬ１区間、一次関数ｆ２で規定されている区間をＬ２区間、第２の区間関数ｆ３が規定されている区間をＬ３区間とする。また、前記所定位置の炉半径において、Ｌ１区間とＬ２区間との境界位置をｒ１、Ｌ２区間とＬ３区間との境界位置をｒ２とする。
【００６１】
前記区間関数に関し、さらに詳細には、第１の区間関数ｆ１は、ｙ＝αｘ２＋βｘ＋γ（以下、単に「式（１０）」とも称する。）で表され、一次関数ｆ２は、ｙ＝ｄｘ＋ｅ（以下、単に「式（１１）」とも称する。）で表され、第２の区間関数ｆ３はｙ＝−１／ａ・log｜cos（αｘ＋ｂ）｜＋ｃ（以下、単に「式（１２）」とも称する。）で表される。ここで、各区間関数は、炉中心軸をｙ軸、前記所定位置の炉半径をｘ軸とするｘｙ平面上で表される関数である。また、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，α，β，γは、係数である。
【００６２】
このように各区間関数が設定されたのは、本実施形態に係る高炉１０での種々の操業条件における最上層のプロフィールが分析された結果、Ｌ３区間、即ち、ベル１１ａによって装入される装入物の落下地点付近では、炉半径に対しての装入物高さの変化率が一定であることが多いからである。また、Ｌ２区間では、Ｌ３区間で堆積した装入物による山の裾野にあたる部分であるため、直線状の斜面になることが多いからであり、Ｌ１区間では、中心装入された中心装入コークス層ｃｃ１，ｃｃ２が放物線上に堆積することが多いからである。ここで、Ｌ２区間のプロフィールの傾斜角は、代表傾斜角と呼ばれている。この代表傾斜角は、ベル１１ａによって装入物を装入し続けるとＬ３区間に堆積して山となるが、この山の傾斜面（裾野）が代表傾斜角よりも急角度になるとこの急になった傾斜面が崩れ、再度、前記代表傾斜角となった時点で前記崩れが治まるような角度である。
【００６３】
「各区間関数の係数及び範囲の算出による推定形状線の導出」
第Ｎ−１回目バッチ（以下、単に「前回のバッチ」とも称する。）と第Ｎ回目バッチとのそれぞれにおいて、プロフィールメーター２１での計測値に基づいて前回のバッチ及び該当バッチの２つの連続するバッチの各推定形状線ｐＬが導出される。
【００６４】
具体的には、前記各バッチ（前回のバッチと該当バッチのそれぞれ）において、プロフィールメーター２１での計測値に基づいて全ての前記区間関数ｆ１，ｆ２，ｆ３における係数及びｘ軸方向における範囲が同時に算出される。このとき、プロフィールメーター２１での計測値を用い、最適化手法の一種である最急降下法によって全ての前記区間関数における係数及びｘ軸方向の範囲が同時に求められる。このようにして、該当バッチと前回のバッチとにおける各推定形状線ｐＬ１，ｐＬ２が導出される。
【００６５】
「前回のバッチの推定形状線の補正」
この導出された２本の推定形状線ｐＬ１、ｐＬ２を炉中心軸が回転中心となるように回転させて推定プロフィールがそれぞれ求められる。このようにして求められた両推定プロフィールに挟まれた空間の体積が該当バッチの装入物全体の体積と等しくなるような間隔で、該当バッチの推定形状線ｐＬ２の下方に前回のバッチの推定形状線ｐＬ１が位置するように前回のバッチの推定形状線ｐＬ１が補正される（図５において推定形状線ｐＬ１が下方に引き下げられる）。
【００６６】
「炉半径方向に沿った各位置での層厚の算出」
このように補正された前回のバッチと該当バッチとの各推定形状線ｐＬ１，ｐＬ２における炉半径方向に沿った各位置での上下間隔がそれぞれ算出される。この算出された値に基づき、各位置での該当バッチの層厚が算出され、炉半径方向に沿った層厚分布が推定される。
【００６７】
以上のようにして、層厚演算コンピュータ２２ｂにおいて、層厚分布の推定が行われるが、上記のように係数未定の連続関数ｆが推定形状線ｐＬとして予め設定され、プロフィールメーター２１の計測値に基づいて、前記各係数が決定されることで、精度のよい層圧分布の推定が行われる。即ち、計測したプロフィールに装入物を装入する際にたまたま生じた部分的な突出等があってもこの部分的な突出等に影響されることなく滑らかな推定形状線ｐＬが導出され、より精度の良いプロフィールを得ることができる。そのため、第Ｎ−１回目バッチ及び第Ｎ回目バッチの２つの推定プロフィールに上下から挟まれた空間の体積が第Ｎ回目バッチの装入物の体積と同一となるよう、前記両推定プロフィールの間隔を決定して第Ｎ−１回目バッチの推定形状線ｐＬ１を補正した場合、両推定形状線ｐＬ１,ｐＬ２の炉半径方向に沿った各位置における上下間隔が実際の装入物の層に近くなるため、精度のよい層厚分布が得られる。
【００６８】
さらに、推定形状線ｐＬを規定する連続関数ｆが複数の区間に分けられ、これら複数の区間毎に層上面形状に即した線分を規定する区間関数ｆ１，ｆ２，…が設定されることで、より実際の装入物のプロフィールに近似した推定形状線ｐＬを得ることができる。そのため、第Ｎ回目バッチの装入物における層厚分布がより精度よく推定される。
【００６９】
しかも、本実施形態においては、連続関数が３つの区間関数によって規定されているため、プロフィールの計測値に基づく各区間関数における係数やｘ軸方向の範囲の算出が容易となり、推定形状線ｐＬの導出が容易になる。その上、導出した推定形状線ｐＬが計測した本実施形態に係る高炉内に積層される装入物のプロフィールに即した形状であることから、精度よく装入物の層厚分布が推定される。
【００７０】
また、プロフィールの計測値（実測値）に基づいて、各区間関数における係数や前記ｘ軸方向の範囲が算出されているため、同一操業条件での高炉内の炉状況の変化にも対応した推定形状線ｐＬの算出が可能となる。
【００７１】
次に、推定装置２０の動作について、図６も参照しつつ、炉半径方向に沿ったＯ１バッチの層厚分布を推定する際の動作を用いて説明する。尚、炉半径に沿ったＯ１バッチの層厚分布とは、所定位置の路半径に沿って炉中心から炉側壁までの各位置におけるＯ１バッチの層厚の分布をいい、Ｏ１バッチの層厚とは、前記炉半径上の或る位置におけるＣ２バッチ（コークス層ｃ２）のプロフィールからＯ１バッチ（鉱石層ｏ１）のプロフィールまでの垂直方向の距離（間隔）である。
【００７２】
まず、層厚演算コンピュータ２２ｂが当該層厚演算コンピュータ２２ｂやプロセスコンピュータ２２ａ等の記憶領域にＣ２バッチのプロフィール（層上面形状）についてのプロフィールメーター２１による計測値が存在するか（記憶されているか）否かを判断する（図６のステップＳ１）。
【００７３】
Ｃ２バッチのプロフィールの前記計測値が存在しない場合、層厚演算コンピュータ２２ｂは、プロセスコンピュータ２２ａに対し、Ｃ２バッチのプロフィール、即ち、最上層（コークス層ｃ２）の層上面形状についてのプロフィールメーター２１による計測値を取得するように指令を出す。この指令によって、プロセスコンピュータ２２ａは、プロフィールメーター２１を制御してＣ２バッチのプロフィールを計測して前記計測値を取得する。このとき、プロフィールメーター２１は、所定位置の炉半径に沿って、炉中心から炉側壁までを２０ｃｍ間隔で計測を行う。本実施形態においては炉半径が５ｍであるため、前記炉半径において等間隔に２６箇所の層上面の高さの計測値が得られる（図４及び５参照）。尚、Ｃ２バッチのプロフィールの前記計測値が存在する場合には、後述のＯ１バッチのプロフィールの計測から始まる。
【００７４】
次に、層厚演算コンピュータ２２ｂは、Ｃ２バッチのプロフィールの前記計測値をプロセスコンピュータ２２ａから取得する（図６のステップＳ２）。
【００７５】
そして、層厚演算コンピュータ２２ｂは、前記計測値に基づいてＣ２バッチの推定形状線ｐＬを算出する（図６のステップＳ３）。
【００７６】
このとき、推定形状線ｐＬの全ての前記区間関数における係数及びｘ軸方向の範囲は、Ｃ２バッチのプロフィールの前記計測値に基づいて以下のように算出される。
【００７７】
Ｌ２区間とＬ３区間との境界位置ｒ２近傍では、実際のプロフィールの傾斜角は、前記代表傾斜角と等しくなっている（図４参照）。そこで、この境界位置ｒ２において、推定形状線ｐＬは、連続性だけでなく微分可能性も持つものとする。このようにすることで、上記の式（１２）の係数ａ，ｂ，ｃ及び上記の式（１１）の係数ｄが決定されると、上記の式（１１）の係数ｅ及びＬ２区間とＬ３区間の境界位置ｒ２が従属的に決定されることになる。また、Ｌ１区間とＬ２区間との境界位置ｒ１においても、プロフィールは連続的であるため、関数の連続性が仮定でき、上記の式（１２）の係数ａ，ｂ，ｃ、上記の式（１１）の係数ｄ、上記の式（１０）の係数α，β及びＬ１区間とＬ２区間との境界位置ｒ１を決定することで上記の式（１０）の係数γを従属的に求めることができる。このようにして、上記の式（１２）の係数ａ，ｂ，ｃ、上記の式（１１）の係数ｄ、上記の式（１０）の係数α，β及びＬ１区間とＬ２区間との境界位置ｒ１が決定変数、上記の（１１）の係数ｅ、Ｌ２区間とＬ３区間との境界位置ｒ２及び上記の式（１０）の係数γが従属変数とされる。
【００７８】
次に、任意の計測点の炉半径位置をｘｉとし、その炉半径位置における実際のプロフィールの計測値をｙｉとし、炉半径ｘにおける推定形状線ｐＬを規定する連続関数ｆをｙ＝ｆ（ｘ）とすると、
Σ｛ｙｉ−ｆ（ｘｉ）｝２
を最小にするようにして、推定形状線を規定する連続関数のパラメータ（上記の式（１２）の係数ａ，ｂ，ｃ、上記の式（１１）の係数ｄ及び上記の式（１０）の係数α，β）とその関数が定義される区間（Ｌ１区間とＬ２区間との境界位置ｒ１）とを非線形最適化手法の一つである最急降下法により同時に求める。このようにして前記パラメータが決定することで、前記従属変数である上記の式（１１）の係数ｅ、上記の式（１０）の係数γ及びＬ２区間とＬ３区間との境界位置ｒ２を決定できる。即ち、全てのパラメータ及び各区間関数のｘ軸方向における範囲を前記最急降下法により決定できる。
【００７９】
このようにして得られた各係数及び前記ｘ軸方向における範囲を上記の式（１０）乃至（１２）に代入することで、Ｃ２バッチの推定形状線ｐＬ１が算出される。
【００８０】
次に、Ｏ１バッチが行われ、その後、層厚演算コンピュータ２２ｂは、プロセスコンピュータ２２ａに対し、Ｏ１バッチのプロフィールについてのプロフィールメーター２１による計測値を取得するように指令を出す。この指令によって、プロセスコンピュータ２２ａは、プロフィールメーター２１を制御しＯ１バッチのプロフィールを計測して前記計測値を取得する。
【００８１】
そして、層厚演算コンピュータ２２ｂは、Ｏ１バッチのプロフィールについての前記計測値をプロセスコンピュータ２２ａから取得し（図６のステップＳ４）、前記同様、この取得した計測値に基づいてＯ１バッチの推定形状線ｐＬ２を算出する（図６のステップＳ５）。
【００８２】
層厚演算コンピュータ２２ｂは、Ｏ１バッチの際に装入された装入物（鉱石）全体の体積をプロセスコンピュータ２２ａから取得する（図６のステップＳ６）。
【００８３】
層厚演算コンピュータ２２ｂは、プロフィールメーター２１の計測値に基づいて導出（算出）したＣ２バッチとＯ１バッチとの２本の推定形状線ｐＬ１,ｐＬ２を炉中心軸が回転中心となるように回転させてＣ２バッチとＯ１バッチとの推定プロフィールをそれぞれ算出する。この算出された両推定プロフィールに挟まれた空間の体積が前記プロセスコンピュータ２２ａから取得したＯ１バッチの装入物全体の体積と等しくなるような間隔でＯ１バッチの推定形状線ｐＬ２の下方にＣ２バッチの推定形状線ｐＬ１が位置するように（図５参照）Ｃ２バッチの推定形状線を補正する（図６のステップＳ７）。
【００８４】
このようにして上下に並ぶ一対の推定形状線ｐＬ２,ｐＬ１の前記ｘ軸方向における各位置での垂直方向の間隔が算出されることで、前記各位置における層厚が算出（推定）される。このようにして算出された前記各位置における層厚を前記ｘ軸方向に沿って並べることで層厚分布が算出（推定）される（図６のステップＳ８）。
【００８５】
層厚演算コンピュータ２２ｂは、このようにして算出した層厚分布をＣＲＴ（出力手段）２３に表示させる（図６のステップＳ９）。
【００８６】
層厚演算コンピュータ２２ｂは、連続して次のバッチ（本実施形態においてはＯ２バッチ）の層厚分布を推定するか否かを判断する（図６のステップＳ１０）。層厚分布の推定を行う場合は、上記一連の工程が繰り返される。その場合、Ｏ１バッチの推定形状線ｐＬ２が既に算出されているため、層厚演算コンピュータ２２ｂがＯ２バッチのプロフィールの前記計測値を取得し、当該Ｏ２バッチの推定形状線が算出される工程から始めればよい。また、次のバッチの層厚分布の推定を行わない場合は、そのまま終了する。
【実施例１】
【００８７】
上記実施形態に係る高炉の操業条件を同一にして、異なる２つの日時（日時１及び日時２）において所定のバッチの層厚分布の推定を行った。その際、各日時において２つの連続するバッチのプロフィールをプロフィールメーターで計測し、この計測によって得た計測値に基づいて、上記実施形態に係る層厚分布推定方法（連続関数で規定された推定形状線を用いる方法）によって層厚分布を推定した場合と、前記層厚分布推定方法を用いることなく（未処理の前記計測値を用いる方法で）層厚分布を推定した場合とを比較し、その結果を図７に示す。尚、図７において、上記実施形態に係る層厚分布推定方法を用いたものが「本手法」で、用いなかったものが「未処理」である。
【００８８】
日時１における所定のバッチの層厚分布の推定結果は、図７の「本手法１」と「未処理１」である。日時２における所定のバッチの層厚分布の測定結果は、図７の「本手法２」と「未処理２」である。このように、操業条件が同一であっても、プロフィールの形状が変化している。即ち、従来のシュミレーションと異なり、炉状況の変化による層厚分布の変化を正確に反映した層厚分布の推定が可能であることが分かる。また、未処理のものに比べて本手法を用いたものは炉径方向における層厚の変化も滑らかであるため、計測したプロフィールにのみに存在するような部分的な突出等の凹凸による影響を受けることなく若しくは影響が少なく、精度の高い層厚分布の推定がなされたことがわかる。
【００８９】
次に、上記実施形態に係る高炉での連続した２バッチ（Ｃ２バッチとＯ１バッチ）のプロフィールをプロフィールメーターで計測し、その計測値から各バッチの推定プロフィールを算出して両推定プロフィール間の体積が該当バッチ（Ｏ１バッチ）の装入物全体の体積と等しくなるように前回のバッチ（Ｃ２バッチ）の推定形状線又は所定位置の炉径方向におけるプロフィールを引き下げる補正を行った。
【００９０】
図８（ａ）乃至図８（ｃ）は、その結果を示している。図８（ａ）は、計測値を未処理で用いた所定位置の炉径方向におけるプロフィールを示し、図８（ｂ）は、図８（ａ）と同一のバッチの測定値から上記実施形態に係る層厚分布推定方法によって算出した推定形状線（所定位置の炉径方向におけるプロフィール）を示し、図８（ｃ）は、Ｃ２、Ｏ１バッチをそれぞれ３０バッチ行い、その平均した所定位置の炉半径におけるプロフィールを示している。３０バッチを平均して得た図８（ｃ）に示されるプロフィールは、装入量やアーマストロークなどの操業条件が一定であり、高炉内の状況の変化も殆どなかった時期のプロフィールであるため、１バッチのみで生じたノイズ（１バッチのプロフィールのみの凹凸）等は殆ど無いものと考えられる。
【００９１】
これら図８（ａ）乃至図８（ｃ）から、上記実施形態に係る層厚分布推定方法を用いることで、連続する２バッチのプロフィールを計測するだけで前記ノイズ等の殆ど無いプロフィール（推定形状線）、即ち、測定誤差の少ないプロフィールが得られることが分かる（図８（ｂ）及び図８（ｃ）参照）。
【００９２】
図９（ａ）は、図８（ａ）乃至図８（ｃ）に示されるＯ１バッチの層厚を示す図である。この図から１バッチの層厚分布を求めるための計測値（２つの連続するバッチのプロフィールの各計測値）を未処理で用いたプロフィールの層厚は、３０バッチを平均したプロフィールの層厚に対して炉半径１．２ｍ，３．４ｍの位置で大きくずれている。それに対し、上記実施形態に係る層厚分布推定方法を用いたプロフィール（推定形状線）は、３０バッチを平均したプロフィールの層厚に近いことが分かる。
【００９３】
また、図９（ｂ）は、３０バッチを平均したプロフィールの層厚に対する、推定形状線を算出して層厚分布を推定した場合（上記実施形態に係る層厚分布推定方法を用いた場合）の層厚の誤差と、計測値をそのまま用いて層厚分布を推定した場合（計測値を未処理で用いた場合）の層厚の誤差とを示している。この図からもわかるように、上記実施形態に係る層厚分布推定方法を用いた層厚分布のほうが誤差の少ないことが分かる。このように、上下各１バッチ（連続する２つのバッチ）のプロフィールを計測することで、精度良く層厚分布を推定する（得る）ことができる。
【００９４】
次に、前記連続関数ｆにおけるＬ１区間とＬ３区間との区間関数を入れ換え、即ち、Ｌ１区間の区間関数を第２の区間関数ｆ３とすると共にＬ３区間の区間関数を第１の区間関数ｆ１とし、他を同一とした推定装置２０を用い、前記同様、上記実施形態に係る高炉での連続した２バッチ（Ｃ２バッチとＯ１バッチ）のプロフィールをプロフィールメーターで計測し、その計測値から各バッチの推定プロフィールを算出して両推定プロフィール間の体積が該当バッチの装入物全体の体積と等しくなるように前回のバッチの推定形状線又は所定位置の炉径方向におけるプロフィールを引き下げる補正を行った。
【００９５】
図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）は、その結果を示している。尚、図１０（ａ）は、図８（ａ）と同一であり、図１０（ｃ）は、図８（ｃ）と同一である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）と同一のバッチの測定値から上記実施形態において前記連続関数ｆのＬ１区間とＬ３区間との区間関数を入れ換えた層厚分布推定方法によって算出した推定形状線を示している。
【００９６】
これら図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）から、上記実施形態において前記連続関数ｆのＬ１区間とＬ３区間との区間関数を入れ換えた層厚分布推定方法を用いることでも、連続する２バッチのプロフィールを計測するだけで、前記同様、測定誤差の少ないプロフィールが得られることが分かる（図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）参照）。
【００９７】
図１１（ａ）は、図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）に示されるＯ１バッチの層厚を示す図である。この図から１バッチの層厚分布を求めるための計測値を未処理で用いたプロフィールの層厚は、３０バッチを平均したプロフィールの層厚に対し、炉半径１．２ｍ，３．４ｍの位置で大きくずれている。それに対し、前記連続関数ｆのＬ１区間とＬ３区間との区間関数を入れ換えた層厚分布推定方法を用いたプロフィールは、３０バッチを平均したプロフィールの層厚に近いことが分かる。
【００９８】
また、図１１（ｂ）は、３０バッチを平均したプロフィールの層厚に対する、推定形状線を算出して層厚分布を推定した場合の層厚の誤差と、計測値をそのまま用いて層厚分布を推定した場合の層厚の誤差とを示している。この図からもわかるように、上記実施形態において前記連続関数ｆのＬ１区間とＬ３区間との区間関数を入れ換えた層厚分布推定方法を用いた層厚分布においても前記同様に誤差の少ないことが分かる。このように、上記実施形態においてＬ１区間とＬ３区間との区間関数を入れ換えた層厚分布推定方法を用いることによっても、上下各１バッチ（連続する２バッチ）のプロフィールを計測することで、精度良く層厚分布を推定することができる。
【００９９】
尚、本発明の層厚分布の推定方法及び装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【０１００】
例えば、本実施形態においては、推定形状線を規定する連続関数は、３つの区間関数によって規定されているが、これに限定される必要はなく、２つの区間関数であってもよく、４つ以上の区間関数であってもよい。また、区間関数は、上記の式（１０）乃至式（１２）に限定される必要もない。即ち、複数種の区間関数が連なることで、所定位置における炉半径の最上層の層上面形状（プロフィール）を精度よく擬制できる曲線となればよい。そうすることで、上記同様、連続する２バッチのプロフィールを計測するだけで、精度良く該当バッチの層厚分布を推定することができる。
【０１０１】
従って、本実施形態のように中心装入方式の高炉に限定する必要もなく、適宜区間数及び区間関数を選択することで、連続する２バッチのプロフィールを計測するだけで、種々の装入方式（例えば、シュートによって装入物の装入を行うベルレス方式等）の高炉における層厚分布を精度よく推定することができる。
【０１０２】
また、本実施形態においては、推定形状線は、上記の式（１０）乃至（１２）が順に連なることで規定されているが、この順に限定される必要もない。即ち、上記のＬ１乃至Ｌ３区間において、Ｌ２区間が式（１１）であれば、Ｌ１区間は式（１０）又は（１２）であればよく、Ｌ３区間も式（１０）又は（１２）であればよい。従って、Ｌ１区間から順に式（１０）、式（１１）、式（１０）の順に連なってもよく、式（１２）、式（１１）、式（１０）の順に連なってもよい。
【０１０３】
また、本実施形態において、高炉への装入物は、コークスと鉱石であるが、これら装入物に副原料（石灰石、珪石、転炉スラグ等）が混ぜられた状態のコークスや鉱石であってもよい。但し、所定量以上の大量の副原料を、当該副原料だけで装入する場合は、この副原料によって形成される副原料層に対しても、上記実施形態に係る層厚推定方法を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本実施形態に係る高炉炉頂部の一部拡大構成図である。
【図２】同実施形態に係る層厚分布推定装置のブロック図である。
【図３】同実施形態に係る層厚分布推定装置のプロフィールメーターの概略図である。
【図４】同実施形態に係る層厚分布推定方法における推定形状線と区間関数を示す図である。
【図５】同実施形態に係る層厚分布推定方法における前回のバッチの推定形状線の補正を示す図である。
【図６】同実施形態に係る層厚分布推定装置における動作のフローを示す図である。
【図７】同実施形態に係る高炉における、同一操業条件での本実施形態に係る層厚分布推定方法で算出した層厚と未処理で算出した層厚との比較を示す図である。
【図８】同実施形態に係る高炉での層厚分布の推定において、（ａ）は実測値のプロフィールを示し、（ｂ）は当該実施形態に係る層厚分布推定方法で求めたプロフィールを示し、（ｃ）は３０バッチの平均のプロフィールを示す図である。
【図９】同実施形態に係る高炉での層圧分布の推定において、（ａ）は図８（ａ）乃至図８（ｃ）における各プロフィールでの層厚を示し、（ｂ）は図９（ａ）での層厚の誤差を示す図である。
【図１０】他実施形態に係る高炉での層厚分布の推定において、（ａ）は実測値のプロフィールを示し、（ｂ）は当該実施形態に係る層厚分布推定方法で求めたプロフィールを示し、（ｃ）は３０バッチの平均のプロフィールを示す図である。
【図１１】同実施形態に係る高炉での層圧分布の推定において、（ａ）は図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）における各プロフィールでの層厚を示し、（ｂ）は図１１（ａ）での層厚の誤差を示す図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１０   高炉
２１   プロフィールメーター（計測手段）
ｆ     連続関数
ｐＬ   推定形状線
【図１】
0005086767.tif 000002
【図２】
0005086767.tif 000003
【図３】
0005086767.tif 000004
【図４】
0005086767.tif 000005
【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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