DE69838523T2

DE69838523T2 - Verfahren zum Betreiben eines Hochofens

Info

Publication number: DE69838523T2
Application number: DE69838523T
Authority: DE
Inventors: Kenji Ooya; Shigeru Wakita; Yasukazu Hayasaka; Hajime Wakai
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1997-11-04
Filing date: 1998-11-02
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2018-11-03
Also published as: EP1029931A4; US6302941B1; KR100362067B1; KR20010024536A; EP1491641B1; DE69838523D1; WO1999023262A1; EP1029931A1; TW454038B; EP1491641A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hochofens, in dem die Wärmebedingungen im Ofen gesteuert werden.
Hintergrund der Erfindung
Bei der Produktion von geschmolzenem Eisen mittels eines Hochofens wird Eisenerz als Eisenrohmaterial, Koks als Brennstoff, Kalkstein als Nebenprodukt usw. in den Ofen von dessen Oberseite aus eingeführt und Heißluft in den Ofen von einer Blasform in dessen unteren Abschnitt in den Ofen eingeblasen, um den Koks zu verbrennen, so dass das Eisenerz durch die so erzeugten Reduzierungsgase, die hauptsächlich CO und Wärmeenergie umfassen reduziert wird. Als Ergebnis hiervon wird der Eisengehalt des Eisenerzes die Hauptkomponente des geschmolzenen Eisens, während Gangartmineralien des Eisens und die Asche des Koks zusammen mit dem Kalkstein zu Schlacke werden, die beide periodisch aus einem Abstichloch bzw. einem Schlackeloch im unteren Abschnitt des Ofens abgestochen werden. Im Hochofen wird geschmolzenes Eisen durch den Prozess der Hochtemperaturreaktion des Rohmaterials und der reduzierenden Gase erzeugt und dementsprechend ist es sehr wichtig, einen stationären Zustand beizubehalten, bei dem ein Materialgleichgewicht und ein Wärmegleichgewicht aufrecht erhalten werden. Dabei besteht ein starkes Bedürfnis nach Aufrechterhaltung der Stabilität der Ofenbedingungen beim Betrieb des Hochofens.
Daher ist es zur Aufrechterhaltung der stabilen Bedingungen des Hochofens eine wesentliche Bedingung, die Wärmebedingungen innerhalb des Ofens ausreichend zu steuern.
Die Wärmebedingungen im Hochofen sind unterteilt in das Niveau der Wärmebedingungen und den Übergang der Wärmebedingungen und werden als wichtigste Informationen betrachtet, die die Bedingungen innerhalb des Ofens so wie etwa die Reaktion im Ofen usw. reflektieren. Das Niveau der Wärmebedingungen und der Übergang der Wärmebedingungen beeinflussen im Wesentlichen signifikant die Temperatur des geschmolzenen Eisens. Daher ist es zur Stabilisierung des Betriebs des Hochofens und zur Absenkung des Brennstoffverbrauchs sowie zur Verbesserung der Produktivität und Qualität des geschmolzenen Eisens sehr wichtig, die Temperatur des geschmolzenen Eisens mit kurzer Zeitverzögerung korrekt und präzise zu messen, um so die Wärmebedingungen im Ofen auf Basis der Informationen der Temperaturmessung zu steuern und die Temperatur des geschmolzenen Eisens korrekt und präzise auf ein Zielniveau einzustellen.
Für die Wärmebedingungen im Hochofen wird jedoch konventioneller Weise das Niveau der Wärmebedingungen im Ofen durch die Temperatur des geschmolzenen Eisens nach dem Abstich bewertet und die Wärmebedingungs-Übergänge werden basierend auf der Information von verschiedenen im Hochofen angeordneten Sensoren bewertet und abgeleitet.
(1) Niveau der Wärmebedingungen
Generell wird beim Abstich eines Hochofens das geschmolzene Eisen aus dem Abstichloch ausfließen, durch eine lange Rinne hindurchtreten, die eine Länge von etwa 20 m aufweist, und in einen Schlackenüberlauf hineinströmen. In Bezug auf die Position und das Verfahren zum Messen der Temperatur des geschmolzenen Eisens wird konventioneller Weise ein Verfahren angewendet, bei dem das geschmolzene Eisen und die Schlacke vom Schlackenüberlauf auf Basis des Unterschieds der spezifischen Schwerkraft voneinander getrennt werden, so dass die Schlacke auf dem geschmolzenen Eisen aufschwimmt, und anschließend wird die Temperatur des geschmolzenen Eisens gemessen. Die Temperatur wird unter Verwendung eines Eintauch-Thermoelements gemessen. Auf der inneren Oberfläche der Rinne wird eine Rinne ausgebildet, die ein monolithisches Festmaterial ausbildet. Daher wird die Temperatur des abgestochenen geschmolzenen Eisens aufgrund des Wärmeübergangs durch Wärmeleitung auf die Rinne hin sowie durch Wärmestrahlung in die Luft beim Durchtritt durch die Rinne abgesenkt. Beim Abstich wird der Durchmesser des Abstichlochs aufgrund von Verschleiß durch die Schlacke vergrößert und somit ändert sich die Abstichrate im Verlauf der Abstichzeit.
Die Temperatur des im Schlackenüberlauf gemessenen geschmolzenen Eisens wird durch den Wärmeübergang vom geschmolzenen Eisen auf die Rinne und eine Veränderung der Abstichrate (t/min) beeinflusst, um sich so deutlich während der Zeit des Beginns zum Ende des Abstichs zu verändern. Die Temperatur ist zu Beginn des Abstichs generell niedrig und erhöht sich anschließend schrittweise bis zur höchsten Temperatur zum Ende des Abstichs. Konventioneller Weise wird die höchste Temperatur als Temperatur des geschmolzenen Eisens verwendet.
Der Hochofen wird generell so betrieben, dass die Abstichrate leicht höher als die Produktionsrate des geschmolzenen Eisens im Ofen ist. Daher wird der Abstich von dem vorab festgelegten Abstichloch über etwa 3 bis 4 Stunden ausgeführt und anschließend wird das Abstichloch verschlossen, um zu warten, bis geschmolzenes Eisen wiederum erzeugt ist und sich in der Nähe des Abstichlochs angesammelt hat. Während dieser Wartezeit jedoch wird ein anderes Abstichloch zum Abstich auf die gleiche Weise geöffnet. Generell wird der Abstich durch ein gegenüberliegendes Abstichloch des Ofens für etwa 3 bis 4 Stunden ausgeführt. Während des Abstichs durch das andere Abstichloch wird die Temperatur der an dem vorab festgelegten Abstichloch vorgesehenen Rinne abgesenkt. Daher verändert sich beim Messen der Temperatur des geschmolzenen Eisens im Schlackenüberlauf während des nächsten Abstichs die Temperatur auf eine solche Weise, dass sie anfangs niedrig ist und in der letzten Stufe des Abstichs die höchste Temperatur erreicht. Derartige Veränderungen in der Temperatur des geschmolzenen Eisens, die beim Abstich gemessen werden, sind jedoch nicht konstant und stark von einem Abstich zum anderen, wie es später in 11 gezeigt werden wird.
11 zeigt ein Beispiel der Messergebnisse der Temperatur des geschmolzenen Eisens mittels eines konventionellen Verfahrens. 8 zeigt die Ergebnisse der Messung nur beim Abstich, bei dem die höchste Temperatur tatsächlich 1500 bis 1510°C bei 8 bis 12 Temperaturmessungen des geschmolzenen Eisens bei einem Abstich betrug. Dieser Graph zeigt, dass im konventionellen Verfahren des Messens der Temperatur des geschmolzenen Eisens auch in Fällen auf dem gleichen Niveau der höchsten Temperaturvariationen in den ersten Temperaturmessungen auftreten und die Anstiegsmuster vom Beginn bis zum Ende des Abstichs bei der höchsten Temperatur nicht konstant sind. Daher ist es schwierig, die höchste Temperatur nur von der ersten Temperaturmessung abzuleiten, sondern ebenso die höchste Temperatur von der Temperaturmessung im Verlaufe der zweiten Messung bis zur späteren Messung abzuleiten.
Auch wird, da die Rinne des Ausgusses ein monolithisches feuerfestes Material enthält und vom Schlackestrom verschlissen wird, die Rinne generell alle 2 bis 3 Wochen verändert. Beim ersten Abstich nach der Reparatur der Rinne ist die fühlbare Wärme der Abstichrinne gering und somit wird der Wärmeübergang vom geschmolzenen Eisen zur Abstichrinne weiter erhöht. Beim Messen der Temperatur des geschmolzenen Eisens beim ersten Abstich nach dem Aufbau der Abstichrinne wird die Anfangsmessung weiter verringert.
In Übereinstimmung mit einer konventionellen Temperaturmessung des geschmolzenen Eisens im Schlackenüberlauf verändert sich die Temperatur des geschmolzenen Eisens auf eine solche Weise, dass sie sich mit Zeitablauf vom Beginn des Abstichs erhöht und zum Ende des Abstichs die höchste Temperatur erreicht. Aufgrund der oben erwähnten Gründe variiert jedoch die Anstiegskurve der Temperatur stark von einem Abstich zum anderen.
Bei der Temperatur des geschmolzenen Eisens im Schlackenüberlauf verringert sich zu Beginn des Abstichs die Temperatur des geschmolzenen Eisens im Ofen stark mit geringer Präzision, und eine lange Zeitdauer ist erforderlich, bis die Temperatur des geschmolzenen Eisens im Schlackenüberlauf die Abstichtemperatur erreicht und stabilisiert wird. Darüber hinaus ist es auch wenn die Messung im Schlackenüberlauf durch Daten aus einer Vielzahl von Messoperationen korrigiert wird, schwierig, die Temperatur des geschmolzenen Eisens im Ofen korrekt abzuleiten. Es ist ebenso schwierig, die Temperatur mit kurzer Zeitverzögerung zu bestimmen.
Aufgrund der oben angegebenen Gründe kann im konventionellen Verfahren der Messung der Temperatur des geschmolzenen Eisens für die Temperatur des geschmolzenen Eisens, die eine Bewertung des Niveaus der Wärmebedingungen ermöglicht, nur Punkt 1 der Daten in 3 bis 4 Stunden erhalten werden, die für eine Messzeit erforderlich sind. Daher weist das konventionelle Verfahren Probleme in Bezug auf die Bewertung der Wärmebedingungen im Ofen auf.
(2) Wärmebedingungs-Übergang
Wie oben bereits beschrieben, variiert das Übergangsmuster der Temperatur des geschmolzenen Eisens von einem Abstich zum anderen und große Veränderungen treten in den Mustern selbst auf. Darüber hinaus ist, da die Information der Temperatur des geschmolzenen Eisens zur Messzeit im Schlackenüberlauf mit einer Zeitverzögerung für die Ableitung der Wärmebedingungs-Übergänge verbunden ist, die Steuerung der Wärmebedingungen ebenso verzögert. Daher bewirkt eine Information nur in Bezug auf die Temperatur des geschmolzenen Eisens, gemessen mittels des konventionellen Messverfahrens, eine Verzögerung in dem Steuerungsbetrieb eines Hochofens, wodurch es unmöglich wird, den Hochofen unter stabilen Bedingungen zu betreiben. Daher werden zur Verhinderung einer Verzögerung bei der Steuerung Informationen von verschiedenen Sensoren zur Bestimmung des Wärmebedingungs-Übergangs verwendet. Typische Beispiele derartiger Sensoren beinhalten einen eingebetteten Blasform-Sensor, der ein in der Nähe der Blasform des Hochofens eingebettetes Thermoelement umfasst, einen Ofenabgas-Sensor und dergleichen. Diese Sensoren sind zur Messung der Temperatur des Ofens in der Nähe der Blasform und der Komponenten der Ofenabgase, um eine Veränderung der Wärmebedingungen schnell zu detektieren und den Wärmebedingungs-Übergang ohne Zeitverzögerung zu messen.
Obwohl der absolute Wert der Temperatur (im Anschluss als "eingebettete Blasformtemperatur" bezeichnet), gemessen durch den eingebetteten Blasformsensor, signifikant niedriger als die Temperatur des geschmolzenen Eisens ist, können Daten in Bezug auf die Temperatur des geschmolzenen Eisens kontinuierlich in einem frühen Stadium durch Kombination mit Informationen anderer Sensorwerte erhalten werden. Daher ist der eingebettete Blasformsensor wesentlich zur Bestimmung des Wärmebedingungs-Übergangs. Der eingebettete Blasformsensor ist ebenso effektiv bei der Bestimmung des Wärmebedingungs-Niveaus in einem Grad, der von der Art des Sensors abhängt.
12(a) zeigt ein Beispiel des Zusammenhangs zwischen den Messergebnissen der Temperatur des geschmolzenen Eisens durch das konventionelle Verfahren und den Messergebnissen der eingebetteten Blasformtemperatur während drei aufeinander folgender Abstichzeiten, umfassend Abstich A, Abstich B und Abstich C. In der Figur sollten Informationen der Wärmebedingungen basierend auf der die jeweiligen Punkte P₁, P₂ und P₃ gezeigten Temperatur auf der Kurve der eingebetteten Blasformtemperatur in Übereinstimmung mit der Information der Wärmebedingungen basierend auf der durch die jeweiligen Punkte P₁', P₂' und P₃' auf die Messkurve der Temperatur des geschmolzenen Eisens betrachtet werden. Insbesondere erscheint der Gradient der eingebetteten Blasformtemperatur, der einen Anstieg in der Temperatur anzeigt, grundsätzlich als Anstieg der Temperatur des geschmolzenen Eisens nachdem eine vorab festgelegte Zeit abgelaufen ist, wodurch das Problem einer Zeitverzögerung in der Reflektion auf die Messungen der Temperatur des geschmolzenen Eisens beim konventionellen Verfahren bewirkt wird. Zusätzlich kann bei der durch das konventionelle Verfahren der Messung der Temperatur des geschmolzenen Eisens erhaltenen Temperaturkurve die Temperatur des geschmolzenen Eisens generell nicht bis zur letzten Stufe jedes Abstichs gemessen werden und die gemessene Temperatur steigt immer bei Zwischenpunkten an. Daher ist es bei Verwendung der Messergebnisse der Temperatur des geschmolzenen Eisens unter Anwendung des konventionellen Verfahrens unmöglich, den Wärmebedingungsübergang zu bestimmen, d.h. zu bestimmen, ob die Temperatur des geschmolzenen Eisens eher ansteigt oder abfällt. Infolgedessen werden üblicherweise als Mittel zur Bestimmung des Wärmebedingungs-Übergangs Temperaturinformationen, die von unterschiedlichen Ofensensoren erhalten werden, verwendet.
(3) Konventionelles Verfahren der Steuerung der Wärmebedingungen
Die Steuerung der Wärmebedingungen erfordert Informationen der Messungen der Temperatur des geschmolzenen Eisens und verschiedener Sensorwerte, ein zur Verwendung dieser Informationen erstelltes Wärmebedingungs-Abschätzungsmodell sowie ein Wärmebedingungs-Korrekturmodell zur Bestimmung eines optimalen Steuerungsgegenstands und von dessen Steuerungsmaß auf Basis der durch das Wärmebedingungs-Abschätzungsmodell abgeleiteten Wärmebedingungen.
Ein Beispiel des konventionellen Verfahrens der Steuerung der Wärmebedingungen wird unter Bezugnahme auf ein Beispiel der Übereinstimmung zwischen den Messergebnissen der Temperatur des geschmolzenen Eisens unter Anwendung des konventionellen Verfahrens und den Messergebnissen der eingebetteten Blasformtemperatur unter Verwendung des eingebetteten Blasform-Thermoelements als Sensor beschrieben, wie es in 12(a) und 12(b) gezeigt ist. Es wird jedoch angenommen, dass der tatsächliche Zustand der zum Ende des Abstichs B ist.
Das Wärmebedingungs-Niveau und der Wärmebedingungs-Übergang werden durch das unten angegebene Verfahren bestimmt und so eingeordnet, dass die Wärmebedingungen abgeleitet werden, und dann eine Reaktion auf Basis der Reaktionskorrekturregel erfolgt.

➀ Das vorliegende Wärmebedingungs-Niveau wird wie folgt bestimmt. Die Korrelation zwischen der Messinformation (beispielsweise der eingebetteten Blasformtemperatur und den analytischen Werten der Abgase von Ofengicht) an verschiedenen Sensoren sowie die maximale Messung der Temperatur des geschmolzenen Eisens im Schlackenüberlauf beim vorliegenden Abstich wird aus Daten vergangener tatsächlicher Abläufe mittels eines statistischen Verfahrens unter Verwendung von beispielsweise eines Zugehörigkeitsablaufs bestimmt. Auf Basis dieser Korrelation kann die höchste Temperatur des geschmolzenen Eisens, d.h. jedes Wärmebedingungs-Niveau von jedem der Sensorwerte abgeleitet werden. Somit wird auf Basis der Korrelation zwischen dem Sensorwert und dem Wärmebedingungs-Niveau das mit dem Wert jedes Sensors, wie er zu diesem Zeitpunkt erhalten wurde, korrespondierende Wärmebedingungs-Niveau abgeleitet. Beispielsweise wird für den eingebetteten Blasformssensor das Wärmebedingungs-Niveau aus dem Sensorwert am Punkt P₁, wie er in 12(b) gezeigt ist, abgeleitet.

In ähnlicher Weise wird die Korrelation zwischen der Temperaturmessung des geschmolzenen Eisens im Schlackenüberlauf, gemessen beim ersten Abstich oder beim Zwischenabstich, sowie die höchste Temperatur des geschmolzenen Eisens in diesem Abstich vorab aus Daten vergangener Betriebe mittels eines statistischen Verfahrens unter Verwendung von beispielsweise einer Zugehörigkeitsfunktion bestimmt. Unter Verwendung dieser Korrelation wird das Wärmebedingungs-Niveau aus der gemessenen Temperatur des geschmolzenen Eisens, beispielsweise der Messung der Temperatur des geschmolzenen Eisens beim Punkt P₁', gezeigt in 12(a), abgeleitet.
Jedes der so abgeleiteten Wärmebedingungs-Niveaus wird durch das vorab festgelegte Verfahren gewichtet, um einen Wert zu erhalten, der als vorliegendes Wärmebedingungs-Niveau betrachtet wird. Einige Rangzahlen werden vorab zur Verfügung gestellt, um an der Temperaturregion des Zielwerts des Wärmebedingungs-Niveaus zentriert zu werden, so dass die Rangzahl des vorliegenden Wärmebedingungs-Niveaus bestimmt werden kann.

➁ Der vorliegende Wärmebedingungs-Übergang wird wie folgt bestimmt. Für den eingebetteten Blasformsensor aus der Vielzahl von Sensoren wird der Temperaturgradient vom Punkt Q1 zum Punkt Q2, gezeigt in 12(b) mittels statistischer Verfahren bestimmt. In ähnlicher Weise wird für die anderen Sensoren der Temperaturgradient gemäß diesem Verfahren bestimmt. Der Temperaturgradient jedes der Sensoren wird mittels des vorab festgelegten Verfahrens gewichtet, um den Wärmebedingungs-Übergang abzuleiten. Für den Wärmebedingungs-Übergang werden einige Rangzahlen vorab bereitgestellt, um in der Region beim Gradienten 0 (Null) zentriert zu werden, so dass die Rangzahl des vorliegenden Gradienten bestimmt wird.
➂ Durch Verwendung der Wärmebedingungs-Niveaurangzahl sowie der Übergangsrangzahl, bestimmt oben unter ➀ bzw. ➁, wird der korrespondierende Punkt in einer Matrix (d.h. einer Reaktionsmatrix) der vorab festgelegten Wärmebedingungs-Niveaurangzahlen und der Übergangsrangzahlen festgelegt, um die vorliegenden Wärmebedingungen abzuleiten.
➃ Bei den so abgeleiteten vorliegenden Wärmebedingungen wird eine Korrektur gemäß der korrespondierenden Position der vorliegenden Wärmebedingungen in der Reaktionsmatrix ausgeführt. Die Reaktion wird basierend auf der Reaktionskorrekturregel, erhalten von dem vorab festgelegten Wärmebedingungs-Korrekturmodell, ausgeführt. Die Reaktionskorrekturregel umfasst hauptsächlich empirische Regeln der Fachleute und kann nicht allgemein bestimmt werden. Ein typischer Faktor des Reaktionskorrekturbetriebs ist die Menge an in die Blasform eingeblasenem Dampf und das Reaktionsmaß verändert sich mit speziellen Betriebsbedingungen im Hochofen, insbesondere der verwendeten Rohmaterialien und der Bedingungen für die Chargierung der Rohmaterialien usw. können nicht allgemein festgelegt werden.

Als korrigiertes Wärmebedingungs-Abschätzungsmodell offenbart beispielsweise die japanische geprüfte Patentveröffentlichung mit der Nr. 7-26127 ein Verfahren, in dem beim Verfahren zum Abschätzen des Wärmebedingungs-Niveaus und des Wärmebedingungs-Übergang von den Messungen der Temperatur des geschmolzenen Eisens sowie der Informationen von Sensorwerten eine Genauigkeit eingeführt wird, um die Wärmebedingungen unter Verwendung einer dreidimensionalen Funktion des Wärmebedingungs-Niveaus oder des Wärmebedingungs-Übergangs, hergeleitet aus der Temperatur des geschmolzenen Eisens, der Information von Sensorwerten sowie der Wiedergabegenauigkeit, die auf drei Achsen gezeigt sind, eingeführt wird.
Das konventionelle Verfahren zur Steuerung der Ofen-Wärmebedingungen weist jedoch die nachfolgenden Probleme auf:
Da die Temperatur des geschmolzenen Eisens aufgrund der oben angegebenen Gründe im Schlackenüberlauf gemessen wird, kann nur die höchste Temperatur des in der letzten Stufe des Abstichs gemessenen geschmolzenen Eisens als korrektes Wärmebedingungs-Niveau verwendet werden. Insbesondere kann die korrekte Temperatur des geschmolzenen Eisens nicht bis zur letzten Stufe jedes Abstichs erhalten werden und somit können zuverlässige Daten über das Wärmebedingungs-Niveau nur einmal alle 3 bis 4 Stunden erhalten werden. Dies verringert die Präzision der Abschätzung des Wärmebedingungs-Niveaus.
Darüber hinaus weisen Messungen der Temperatur des geschmolzenen Eisens in einer Zwischenperiode des Abstichs nur eine niedrige Zuverlässigkeit auf und können somit nicht als Daten für die Korrektur des Wärmebedingungs-Übergangs verwendet werden. Zusätzlich können Daten mit einer hohen Zuverlässigkeit für die Abschätzung des Wärmebedingungs-Niveaus bei einer niedrigen Frequenz erhalten werden und somit liegt eine lange Zeitverzögerung für Daten zur Abschätzung des Wärmebedingungs-Übergangs vor. Daher können die Variationen bei konventionellen Messungen der Temperatur des geschmolzenen Eisens nicht als Daten zur Korrektur des Wärmebedingungs-Übergangs verwendet werden.
Auf der anderen Seite können zuverlässige Informationen, die besser als die Informationen über die höchste Temperatur des geschmolzenen Eisens sind, nicht als Wärmebedingungs-Niveau oder Wärmebedingungs-Übergang von den verschiedenen Sensorwerten, die in konventioneller Weise für die Steuerung der Wärmebedingungen beim Betrieb von Hochöfen verwendet werden, beispielsweise der eingebetteten Blasformtemperatur, der analytischen Werte der Gase an der Ofengicht, die Schafttemperaturen an einer Vielzahl von Positionen usw., wie dies oben bereits unter Bezugnahme auf die eingebettete Blasformtemperatur beschrieben wurde, erhalten werden.
Die JP 8082553 offenbart ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus "Physiochemical properties of molten slags and glasses" von E. T. Turkdogan, The Metals Society, 1983, Seiten 390-398, ist ein anderes Verfahren zur Steuerung der Schlackenzusammensetzung in einem Hochofen innerhalb eines gewünschten Bereichs bekannt.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines Hochofens zur Verfügung zu stellen, das in der Lage ist, die Stabilisierung der Ofenbedingungen zu unterstützen, die Produktionskosten für geschmolzenes Eisen abzusenken und ein geschmolzenes Eisen mit niedrigem Siliziumgehalt herzustellen.
Um das oben erwähnte Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Hochofens zur Produktion geschmolzenen Eisens zur Verfügung, welches die Schritte des Anspruchs 1 umfasst.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist eine Seitenquerschnittsansicht, die ein strukturelles Beispiel einer optischen Faser zeigt, die mit einem metallischen Rohr abgedeckt ist, welches in der Ausführungsform 1 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
2 ist eine schematische Ansicht, die ein strukturelles Beispiel einer Temperaturmessvorrichtung zeigt, die in der Ausführungsform 1 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
3 ist eine Konzeptionsansicht eines Temperaturübergangs für geschmolzenes Eisen, welche ein Beispiel der Bestimmung eines Zustands der Aktivierung des Toten Manns in der Ausführungsform 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist eine Konzeptionsansicht des Temperaturübergangs für geschmolzenes Eisen, die ein Beispiel der Bestimmung eines Zustands der Inaktivierung des Toten Manns durch Ausführungsform 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist ein Graph, der die Veränderungen mit der Zeit der Messungen der Temperatur des geschmolzenen Eisens, der Silizium-Konzentration des geschmolzenen Eisens und der Menge an zum Heißwind hinzugegebener Feuchtigkeit in Ausführungsform 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist ein Flussdiagramm der Wärmebedingungs-Steuerung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Graph, der ein Beispiel der Messergebnisse der Temperatur des geschmolzenen Eisens und der eingebetteten Blasformtemperatur, gemessen durch Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung, zeigt.
8 ist ein Graph, der die Veränderung mit der Zeit der Messungen der Temperatur des geschmolzenen Eisens, der Silizium-Konzentration des geschmolzenen Eisens und der Menge an zum Heißwind in Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung hinzugegebenen Feuchtigkeit zeigt.
9 ist ein Graph, der die Veränderungen mit der Zeit der Messungen der Temperatur geschmolzenen Eisens, der Silizium-Konzentration des geschmolzenen Eisens und der Menge an zum Heißwind beim konventionellen Verfahren hinzugegebenen Feuchtigkeit zeigt.
10 ist ein Graph, der die Korrelation zwischen den Messungen der Temperatur des geschmolzenen Eisens in Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung und der Messungen der Temperatur des geschmolzenen Eisens mittels des konventionellen Verfahrens zeigt, wobei die Daten in Schichten der Anfangsstufe und einer späteren Stufe des Abstichs gezeigt werden.
11 ist ein Graph, der die Veränderungen der Messungen der Temperatur des geschmolzenen Eisens, gemessen mittels eines konventionellen Verfahrens, zeigt.
12 ist ein Graph, der ein Beispiel der Übereinstimmung zwischen den Messergebnissen der Temperatur geschmolzenen Eisens und der eingebetteten Blasform-Temperatur, gemessen mittels eines konventionellen Verfahrens während einer kontinuierlichen Dauer von drei Abstichen, zeigt.
13 ist ein Flussdiagramm der Wärmebedingungssteuerung mittels Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
14 ist ein Graph, der ein Beispiel der Messergebnisse der Temperatur des geschmolzenen Eisens und der eingebetteten Blasform-Temperatur, gemessen mittels der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
15 ist ein Flussdiagramm, das ein Korrekturreaktionsverfahren illustriert, wenn die Wärmebedingungen in einem stationären Zustand sind, mittels der Ausführungsform 3.
16 ist ein Flussdiagramm, das ein Korrekturreaktionsverfahren mittels Ausführungsform 3 zeigt, wenn die Wärmebedingungen in einem nicht-stationären Zustand sind.
17 ist ein Graph, der die Veränderungen über die Zeit der Messungen der Temperatur des geschmolzenen Eisens, der Silizium-Konzentration des geschmolzenen Eisens und der Menge an durch Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zum Heißwind hinzugegebenen Feuchtigkeit zeigt.
18 ist ein Graph, der die Veränderung mit der Zeit der Messungen der Temperatur geschmolzenen Eisens, der Silizium-Konzentration des geschmolzenen Eisens und der Menge an bei einem konventionellen Verfahren zum Heißwind zugegebener Feuchtigkeit zeigt.
19 ist ein Graph, der ein Beispiel einer abnormal niedrigen Temperatur des geschmolzenen Eisens zeigt, welches einen abnormalen Zustand der Wärmebedingungen anzeigt und welches durch Ausführungsform 3 der Steuerung der Wärmebedingungen gemäß der vorliegenden Erfindung detektiert wurde.
Offenbarung der Erfindung
Ausführungsform 1
Die Erfinder haben herausgefunden, dass die Ofenbedingungen durch Ausführung der nachfolgenden Schritte stabilisiert würden:

(a) Verstärkung einer optischen Faser mit metallischen Rohren, um so dieser ein gewisse Steifheit zu geben, sowie Gestalten einer drahtähnlichen optischen Sensoreinheit in Reaktion auf die Bedingungen des gemessenen Stroms geschmolzenen Eisens.
(b) Messen der Temperatur des geschmolzenen Eisens unter Verwendung der drahtähnlichen optischen Sensoreinheit.
(c) Steuern der Wärmebedingungs-Steuerfaktoren auf Basis der Informationen der gemessenen Temperatur.

Die Ausführungsform 1 wurde auf Basis dieser Erkenntnisse ausgeführt.
Das Verfahren zum Betreiben eines Hochofens zur Erzeugung von geschmolzenen Eisen gemäß Ausführungsform 1 ist wie folgt:
Herstellen einer optischen Faser, die mit metallischen Rohren abgedeckt ist;
Messen der Temperatur des Stroms geschmolzenen Eisens, welches von einem Abstichloch eines Hochofens ausgegeben wird, unter Verwendung der mit den metallischen Rohren abgedeckten optischen, Faser, sowie Erhalten von Temperaturinformation über das geschmolzene Eisen; und
Steuern der Wärmebedingungen des Hochofens auf Basis der so erhaltenen Temperaturinformation über das geschmolzene Eisen.
Es wird bevorzugt, dass der Strom des geschmolzenen Eisens ein Strahlstrom ist, der aus einem Abstichloch in eine Rinne einläuft. Es ist wünschenswert, dass das vom Hochofen erzeugte geschmolzene Eisen einen niedrigen Siliziumgehalt aufweist. Das geschmolzene Eisen mit niedrigem Siliziumgehalt wird hierin als ein Eisen verstanden, dessen Silizium-Konzentration 0,30 Gew-% oder niedriger ist.
(1) Verfahren zur Messung der Temperatur des geschmolzenen Eisens
Ein aus einer optischen Faser gefertigter Temperatursensor wird in den Strom geschmolzenen Eisens, der aus dem Abstichloch des Hochofens herausströmt, eingesetzt, um optische Signale von der optischen Faser zu erhalten, und die Temperatur des Stroms geschmolzenen Eisens wird mit einer optischen Energie und der Längenverteilung unter Verwendung eines Strahlungsthermometers gemessen. Die Temperatur wird kontinuierlich gemessen, währen der Sensor in den Strom geschmolzenen Eisens eingesetzt ist und in einem Temperaturspeicher abgespeichert. Die Temperatur des Stroms geschmolzenen Eisens, die auf diese Weise gemessen wurde, weist einen Wert auf, der im Wesentlichen der Temperatur des geschmolzenen Eisens im Ofen entspricht. Daher wird gemäß dieser Erfindung dieses Verfahren dazu verwendet, die Temperatur des geschmolzenen Eisens im Ofen zu bestimmen. Die Temperatur wird mittels dieses Verfahrens während der Zeitdauer des Abgießens des geschmolzenen Eisens gemessen. Die Messung wird kontinuierlich über beispielsweise 10 bis 20 Sekunden jeweils ausgeführt und wird mehrere Male während der Zeitdauer eines Abgießens des geschmolzenen Eisens ausgeführt. Beim Messen von etwa 10 bis 20 Sekunden je Messung kann die Temperatur des geschmolzenen Eisens exakt mittels des optischen Fasersensors bestimmt werden.
Im Anschluss wird ein Verfahren zur Messung der Temperatur des geschmolzenen Eisens, das aus dem Abstichloch herausströmt, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein strukturelles Beispiel der optischen Faser zeigt, wobei die optische Faser mit metallischen Röhren abgedeckt ist, die in der Ausführungsform 1 verwendet werden. In 1 ist das Bezugszeichen 7 eine optischen Faser, das Bezugszeichen 8 ist ein metallisches inneres Rohr und das Bezugszeichen 9 ist ein metallisches äußeres Rohr. Die optische Faser 7 ist mit dem metallischen inneren Rohr 8 und dem metallischen äußeren Rohr 9 abgedeckt und somit als doppelt strukturierte, drahtförmige optische Sensoreinheit 6 vorgesehen. Mit den auf diese Weise die optische Faser 7 abdeckenden metallischen Rohren wird die optische Faser 7 von Bruch aufgrund der dynamischen Drücke unter hoher Temperatur des Stroms geschmolzenen Eisens geschützt und gleichzeitig wird die Abriebrate durch Aufschmelzen in der Hochtemperatur-Umgebung reduziert.
2 ist eine schematische Ansicht, die ein strukturelles Beispiel einer Temperaturmessvorrichtung zeigt, die in der Praxis der Erfindung eingesetzt wird. In 2 ist das Bezugszeichen 1 ein Abstichloch des Hochofens, das Bezugszeichen 2 ist der Strom geschmolzenen Eisens, das Bezugszeichen 3 ist ein Strahlungsthermometer und das Bezugszeichen 10 kennzeichnet einen Fördermechanismus zur Zufuhr der optischen Sensoreinheit 6.
Die optische Sensoreinheit 6 wird in den Strom geschmolzenen Eisens 2, der aus dem Abstichloch 1 des Hochofens herausströmt, eingeführt. In diesem Fall weist die optische Sensoreinheit 6 den Aufbau wie unter Bezugnahme auf 1 beschrieben auf. Da die optische Sensoreinheit 6 aufgrund des Stroms geschmolzenen Eisens 2 aufgebraucht wird, wird die optische Sensoreinheit 6 auf eine sich drehenden Trommel 11 als Zufuhrquelle so herumgewickelt, dass sie aus der Zufuhrquelle bei einer vorab festgelegten Geschwindigkeit befördert werden kann, während die Temperatur gemessen wird. Die optische Sensoreinheit 6 wird bei einem Fördermechanismus 10 zugeführt, wobei die Zufuhrmenge der optischen Sensoreinheit 6 mittels Abziehrollen 12 eingestellt werden, welche mittels einer Geschwindigkeitssteuerung 13 und einem Geschwindigkeitssensor 14 betrieben werden. Auf der anderen Seite ist ein Mechanismus zur exakten Einsetzen der optischen Sensoreinheit 6 in den Strom geschmolzenen Eisens 2 und ein Mechanismus zum Halten der optischen Sensoreinheit 6 vorgesehen, um zu verhindern, dass die optische Sensoreinheit 6 aus dem Strom geschmolzenen Eisens 2 heraustritt. Die optische Sensoreinheit 6 wird nämlich zugeführt, während sie durch ein Führungsrohr 15 hindurchgleitet, direkt bevor sie in den Strom geschmolzenen Eisens 2 eingesetzt wird. Das Führungsrohr 15 ist an einer vorderen Endführung 16 und an einem Stützrahmen 17 fixiert. Zum Zwecke des Hervorstehens des vorderen Endes der optischen Sensoreinheit 6 in den Strom geschmolzenen Eisens 2 wird die Position zum Halten des Führungsrohrs 15 mittels einer Antriebseinheit 18, einer Antriebssteuerung 19, einem Objektdetektor 20 und dem Stützrahmen 17 festgelegt.
Somit treten dann, wenn das vordere Ende der optischen Sensoreinheit 6 in den Strom geschmolzenen Eisens 2 eingesetzt wird, die Strahlen des Stroms geschmolzenen Eisens 2 am vorderen Ende der optischen Faser 7 ein und erreicht ein Strahlungsthermometer 3 durch einen optischen Verbinder eines Drehtyps, der mit dem gegenüberliegenden ende der optischen Faser 7 verbunden ist, und werden dort in eine Temperatur überführt, die in einem Temperaturspeicher 21 abgespeichert wird. Auf diese Weise kann die Temperatur des Stroms geschmolzenen Eisens 2 exakt und präzise ohne Zeitverzögerung gemessen werden.
Bei der Temperaturmessung des geschmolzenen Eisens mittels eines konventionellen Schlackenüberlaufs benötigt es einige Minuten, bis ein stabiles Ergebnis der Temperaturmessung nach dem Start des Gießens des geschmolzenen Eisens erreicht wird. Wenn die Messung der Temperatur des Stroms geschmolzenen Eisens jedoch mit dem vorliegenden Verfahren ausgeführt wird, ist eine exakte Temperatur in etwa 10 bis 20 Sekunden erhältlich.
(2) Erste Verwendung zum Betreiben des Hochofens
Eine erste Verwendung für den Hochofen ist, die Referenztemperatur zur Steuerung der Temperatur des geschmolzenen Eisens zum Zeitpunkt eines normalen Betriebs abzusenken.
Die Bedingung zum Einstellen der Einblaswärmebedingungen, die die Faktoren bestimmen, wird jedes Mal dann korrigiert, wenn ein gemessener Wert in Bezug auf die Temperatur des geschmolzenen Eisens während der Gießperiode erhalten wird. Hierbei wird im Falle eines Erhaltens eines gemessenen Werts in Bezug auf die Temperatur des geschmolzenen Eisens die Temperatur etwa 5 bis 8 Mal während jeder Gießperiode von 3 bis 4 Stunden gemessen. Eine Messung erfolgt dabei kontinuierlich über 10 bis 20 Sekunden und ein gemessener Wert wird hierdurch erhalten. Die Referenz zur Steuerung der Temperatur des geschmolzenen Eisens ist ein wichtiger Faktor bei der Steuerung des Betriebs des Hochofens. Daher wird zuerst ein Zielwert zur Steuerung der Temperatur des geschmolzenen Eisens beim normalen Betrieb festgelegt und eine vorab festgelegte Temperaturtoleranz wird oberhalb und unterhalb des Zielwerts eingestellt, um einen Steuerungsbereich der Temperatur des geschmolzenen Eisens zu erhalten. Darüber hinaus wird ein unterer Grenzsteuerungswert (im Anschluss als "abnormaler unterer Grenzsteuerungswert" bezeichnet) zur Entscheidung der Temperatur des geschmolzenen Eisens als abnormal tiefe Temperatur von dem unteren Grenzwert des Temperatursteuerungsbereichs des geschmolzenen Eisens zum Zeitpunkt des normalen Betriebs unterschieden und separat in dem unteren Temperaturbereich festgelegt. In dem Fall, dass das Verfahren zur Messung der Temperatur des geschmolzenen Eisens mittels eines konventionellen Schlackenüberlaufs erfolgt, wird der Zielwert generell beispielsweise bei 1520°C für das Steuern der Temperatur des geschmolzenen Eisens im Betrieb des Hochofens mit der bei 1520 ± 15°C eingestellten Temperatursteuerungsbereich festgelegt. Im Gegensatz hierzu wird gemäß der bevorzugten Ausführungsform 1 der Temperatursteuerungszielwert um beispielsweise 25°C niedriger als der konventionelle eingestellt, während die Temperatursteuerungstoleranz beispielsweise enger von 15°C auf 10°C eingestellt wird und der Temperatursteuerungsbereich bei 1495 ± 10°C eingestellt wird. Somit wird der Zielwert zur Steuerung des geschmolzenen Eisens so klein wie möglich in diesem Bereich eingestellt, wodurch der stabilisierte Betrieb des Hochofens gewährleistet wird und darüber hinaus wird die Steuerungstoleranz eng eingestellt, was zum Absenken eines Brennstoffverhältnisses beiträgt.
Die zur Steuerung der Temperatur des geschmolzenen Eisens eingestellt Region wird als Ta bis Tb°C (Ta < Tb) festgelegt und dies wird mit dem gemessenen Wert Tm°C der Temperatur des geschmolzenen Eisens, erhalten durch das Verfahren gemäß Ausführungsform 1, verglichen. Die Abweichung wird zwischen den oberen und unteren Grenzwerten des Steuerungsbereichs bzw. der gemessenen Werte gesucht. Die Abweichung wird dazu verwendet, die Betriebsbedingungen der die Ausgleichsfaktoren bestimmenden eingeblasenen Wärme zu korrigieren, so dass die Temperatur des geschmolzenen Eisens sich in die Steuerungsregion hinein verschieben wird.
Die prinzipiellen, die Einblasenergie bestimmende Ausgleichsfaktoren sind wie folgt.

➀ Feuchtigkeitsgehalt in der in einer Blasform eingeblasenen Wärme,
➁ Temperatur der bei der Blasform eingeblasenen Wärme,
➂ PCI-Verhältnis (Injektionsverhältnis pulverförmiger Kohle)
➃ Koksverhältnis (chargiertes Koksverhältnis).

Aus diesen die eingeblasenen Wärmebedingungen bestimmenden Faktoren werden die im Hinblick auf die vorliegende Bedingung ausgewählt und die letzte Bedingung im Ofen und die Betriebsbedingung des Hochofens sowie das Korrekturmaß wird festgelegt. Das Korrekturmaß des Wärmeniveaus des Hochofens wird separat in Übereinstimmung mit der Tabelle der getesteten Werte und/oder von Werten, die experimentell im Betrieb erhalten wurden, festgelegt. Beispielsweise im Falle von Tm < Ta, d.h. in einem Falle, in dem die Temperatur Tm°C des geschmolzenen Eisens niedriger als die Temperaturzielregion Ta bis Tb°C ist, werden die Betriebsfaktoren, auf die Einfluss ausgeübt wird, genau aus den Merkmalen wie etwa der Verringerung der Menge an Feuchtigkeitsgehalt, die zum Heißwind hinzugegeben wurde, das Anheben der Temperatur der eingeblasenen Luft, der Anhebung des PCI-Verhältnisses und der Anhebung der Koksverhältnisses ausgewählt. Im Falle von Tm > Ta wird die Korrektur hierzu gegensätzlich erfolgen.
Hierbei wird bevorzugt, dass die Festlegung der die Wärmebedingungen steuernden Faktoren und deren Korrekturmenge in Bezug auf beide Elemente, nämlich des "Niveaus der Wärme im Hochofen" und "des Übergangs der Wärme des Hochofens" erfolgt. Dies bedeutet, dass im Falle, dass eine Korrektur der Wärmebedingungs-Steuerungsfaktoren erfolgt, diese Korrektur auf Basis einer umfassenden Bestimmung der Bedingungen des Hochofens inklusive im Hinblick auf den Übergang der Wärme des Hochofens erfolgt, welche die Steigung des Anstiegs oder des Abfalls der Wärme des Hochofens zeigt, zusätzlich zu der Entscheidung in Bezug auf das Niveau der Wärme im Hochofen.
Der Übergang der Wärme des Hochofens wird unter Verwendung der Temperaturwerte, der Informationen über die Zusammensetzung und die Strömungsmenge des von der Ofengicht ausgegebenen Gases und der Information über die Temperatur des geschmolzenen Eisens abgeleitet, welches durch die Ofenkörpersensoren gemessen wurde, nämlich die Sensoren, die in geeigneter Weise am Hochofen eingesetzt sind. Die Korrektur erfolgt auf Basis der Datenanalyse zum Zeitpunkt des Betriebs, wobei Betriebserfahrungen dann hinzugezogen werden, wenn das Niveau der Wärme des Hochofens betrachtet wird. Hierbei werden die Ofenkörpersensoren einmal in konventioneller Weise dazu verwendet, die Wärme des Hochofens in dessen Betrieb zu steuern, und werden in verschiedenen Positionen im Hochofenkörper eingesetzt, inklusive beispielsweise Temperatursensoren, die an der Blasform eingesetzt sind, Temperatursensoren, die an der Ofenwand oder einer Schachtposition eingesetzt sind, oder ein Gastemperatursensor an der Ofengicht.
Somit erfolgt die Festlegung der Ausgleichsfaktoren, die die Wärme bestimmen, und der Korrekturrichtung sowie deren Korrekturmenge aufgrund einer Korrekturaktionstabelle, die sowohl Elemente des Niveaus der Wärme des Hochofens als auch des Übergangs der Wärme des Hochofens in Betracht zieht, und eine Aktion wird dazu unternommen, die Wärme des Hochofens zu korrigieren.
Auf diese Weise korrigierte Wärme des Hochofens kann weiter durch kontinuierliche Korrektur der Betriebsbedingungen der die Wärme bestimmenden Ausgleichsfaktoren gesteuert werden, nachdem eine Korrektur auf Basis der Temperaturinformationen der Wärme des geschmolzenen Eisens und der durch die Ofenkörpersensoren gemessenen Informationen erfolgt ist.
Gemäß diesem Verfahren wird der gemessene Wert der Temperatur des geschmolzenen Eisens so gesteuert, dass der Wert in die Steuerungsregion eintritt, wobei die Temperatur niedriger als die konventionelle ist, und dies wird mittels der folgenden Merkmale realisiert.

(a) Steuerung der Konzentration des Siliziums im geschmolzenen Eisen, um ein sogenanntes Niedersilizium-Roheisen zu erzeugen.
(b) Absenken eines Brennstoffverhältnisses, um den Betrieb bei Niederbrennstoffverhältnis auszuführen.

(a) Herstellung von Niedersilizium-Roheisen.
Die Konzentration von Silizium im geschmolzenen Eisen hängt von der Temperatur ab. Je niedriger die Temperatur des geschmolzenen Eisens ist, desto mehr werden die folgenden Reaktionen fortschreiten, was zu einer Absenkung der Konzentration des Siliziums im geschmolzenen Eisen führt. SiO₂) + 2[C] → [Si] + 2CO SiO + [C] → [Si] + CO
Beispielsweise in dem Fall, dass die Konzentration des Siliziums im geschmolzenen Eisen in Bereich von 0,15 bis 0,2 Gew-% gesteuert wird, wird bevorzugt, dass die Temperatur des geschmolzenen Eisens im Bereich von 1495 ± 10°C gesteuert wird. Zum Zwecke der Aufrechterhaltung des geschmolzenen Eisens in dieser Temperaturregion wird eine genaue Korrektur des Niveaus der Wärme des geschmolzenen Eisens und des Übergangs der Wärme des geschmolzenen Eisens erfolgen. Dies bedeutet, dass eine Einstellung in Bezug auf die Menge des Feuchtigkeitsgehalts, die zum Heißwind hinzugegeben wird, welches ein Wärmebedingungs-Steuerungsfaktor ist, der Temperatur des Heißwinds, das PCI-Verhältnis und des Koksverhältnisses unter Verwendung der gemessenen Ergebnisse der Temperatur des geschmolzenen Eisens und der durch die Ofenkörpersensoren gemessenen Ergebnisse auf Basis der Korrekturtabelle erfolgt.
Darüber hinaus werden, da der Betrieb zur Erzeugung des Niedersilizium-Roheisens in einem stabilisierten Zustand ausgeführt werden kann, die Belastungen des Prozesses Ent-Silizierung und der Phosporisierung, die außerhalb des Ofens erfolgen, reduziert. Daher können Eisenerze zur Chargierung des Ofens verwendet werden, die billiger sind und einen höheren Phosphorgehalt aufweisen.
(b) Betrieb bei niedrigem Brennstoffverhältnis
Im Folgenden wird ein Verfahren beschrieben, bei dem das Brennstoffverhältnis durch Messung der Temperatur des Stroms geschmolzenen Eisens unter Verwendung des optischen Fasersensors abgesenkt wird, wodurch der Steuerungszielwert der Temperatur des geschmolzenen Eisens zum Betriebszeitpunkt stärker als der konventionelle Wert abgesenkt wird, nämlich auf etwa 1490°C vom konventionellen Wert von 1520°C.
Gemäß dem Verfahren zur Messung der Temperatur des Stroms geschmolzenen Eisens im konventionellen Schlackenüberlauf beinhalten die gemessenen Ergebnisse Defekte als Referenz zur Entscheidungsfindung. Dies erfolgt aufgrund äußerer Faktoren zu Beginn des Abstichs, d.h. der Einfluss eines Wärmeverlusts, bewirkt durch Wärmeleitung zum Abstichloch und der Wärmestrahlung zur offenen Luft, während das geschmolzene Eisen durch die Rinne hindurchtritt. Daher neigt die Wärmeaktion des Hochofens zu einer Verzögerung und die Wärmevariation zwischen den Abstichen wird groß. Daher wurde im konventionellen Verfahren zum Zwecke der Vermeidung des Auftretens von Abnormalitäten im Betrieb aufgrund der Ofenabkühlung der Steuerungszielwert der Temperatur des geschmolzenen Eisens leicht höher auch im normalen Betrieb eingestellt. Im Gegensatz hierzu wird in der Ausführungsform 1 die Temperatur des geschmolzenen Eisens unter Verwendung der optischen Faser direkt nachdem das geschmolzene Eisen aus dem Abstichloch heraustritt, gemessen. Aufgrund dessen ist die Messung nahezu frei von Einflüssen äußerer Faktoren. Als Ergebnis hiervon wird die exakte Wärme des Hochofens schnell erhalten und die untere Grenze der Kontrollregion für das geschmolzene Eisen wird niedriger als die konventionelle im normalen Betrieb eingestellt. Beispielsweise wird der Betrieb ausgeführt, während die untere Grenze der Kontrollregion für die Temperatur geschmolzenen Eisens um etwa 30 bis 35°C verglichen mit der Messung der Temperatur des geschmolzenen Eisens im konventionellen Schlackenüberlauf abgesenkt wird. In diesem Fall wird das Verfahren zur Steuerung der Wärme des Hochofens unter Verwendung der gleichen Korrekturtabelle ausgeführt, die bereits beschrieben worden ist.
(3) Zweite Anwendung beim Betreiben des Hochofens
Der zweite Betrieb des Hochofens ist es, die Inaktivierung des Toten Mannes in einem frühen Stadium zu detektieren. Wie bereits beschrieben wurde, wird in dem Fall, dass der Tote Mann inaktiviert wird, die Ofenbedingung verschlechtert. Es ist daher erforderlich, die Inaktivierung des Toten Mannes in einem frühen Stadium zu detektieren. Gemäß Ausführungsform 1 wurde herausgefunden, dass die Inaktivierung des Toten Mannes in einem frühen Zustand unter einer direkten und schnellen Messung der Temperatur des geschmolzenen Eisens, das am Abstichloch ausläuft, unter Verwendung der optischen Faser bestimmt werden kann. Insbesondere in dem Fall, dass der Tote Mann aktiviert ist, kann die Flüssigkeits-Permeabilität und die Gas-Permeabilität gewährleistet werden und ein normaler Wärmetausch wird ausgeführt. Im Gegensatz hierzu wird dann, wenn der Tote Mann inaktiviert wird, die Temperatur des geschmolzenen Eisens verringert, wie dies bereits beschrieben wurde, aufgrund des Wärmeverlusts an der Ofenwand, welches im Zusammenhang mit dem Auftreten eines strudelähnlichen Stroms geschmolzenen Eisens am Toten Mann bewirkt wird. Somit wurde ersichtlich, dass die Entscheidung über die Aktivierung und Inaktivierung des Toten Mannes exakter durch Messung der Wärme geschmolzenen Eisens gemäß Ausführungsform 1 detektiert werden kann.
Diese Anwendung zum Betrieb des Hochofens verhindert eine Verschlechterung der Ofenbedingungen die zur Entscheidung führt, eine abnormal niedrige Temperatur einzustellen. In diesem Betriebsverfahren erfordert das Verhalten der Temperatur des vorhergehenden Gusses geschmolzenen Eisens beispielsweise etwa 3 bis 4 Stunden und das Verhalten der Temperatur des nachfolgenden Gusses geschmolzenen Eisens etwa 3 bis 4 Stunden verglichen miteinander, um die Bedingungen im Ofen abzuschätzen. Um den Fortschritt der Inaktivierung des Toten Mannes zu verhindern und um den Grad der Inaktivierung in Bezug auf eine weitere Verschlechterung zu verhindern sowie zur Wiedergewinnung der Aktivierung des Toten Mannes werden die Betriebsfaktoren so zu Korrektur ausgewählt, dass die Betriebsbedingung korrigiert wird. Die Auswahl der zu korrigierenden Betriebsfaktoren wird, wie dies oben bereits beschrieben wurde, durch Festlegung der Muster des Verhaltens der Temperatur geschmolzenen Eisens des Zielgusses und durch Vergleich der Muster des Verhaltens miteinander ausgeführt. Das Verfahren zum vorhergehenden Verhindern einer ernsten Verschlechterung des Toten Mannes wird im Wege von Beispielen beschrieben werden.

(A) Verfahren zur frühen Detektion der Inaktivierung des Toten Manns am unteren Teil des Ofens sowie Verfahren zur Verhinderung einer Verschlechterung der Ofenbedingung. Zuerst wird die Temperatur des geschmolzenen Eisens in Übereinstimmung mit dem Verfahren gemäß Ausführungsform 1 gemessen. Der Hochofen weist generell 2 bis 4 Abstichlöcher auf und die abgestochene Schlacke wird abwechselnd an zwei der Abstichlöcher abgezogen. Die anderen ein oder zwei Abstichlöcher sind Alternativen oder Reserven. Das erste Abstichloch wird geöffnet und ein erster Abstich wird begonnen und die Temperatur des geschmolzenen Eisens wird gemessen. Die Messung wird während der Abstichperiode des geschmolzenen Eisens ausgeführt. Tatsächlich dauert eine Periode des Abstichs etwa 3 bis 4 Stunden und die Messung wird 5 bis 8 Mal in einer Abstichperiode ausgeführt. In diesem Fall wird eine Messung kontinuierlich über 10 bis 20 Sekunden ausgeführt. Ein gemessener Temperaturwert wird auf Basis der durch die kontinuierliche Messung ergebenden Daten erhalten. Somit wird der Übergang der Temperatur des geschmolzenen Eisens während einer Abstichperiode im Hinblick auf die 5 bis 8 gemessenen Werte ermittelt und somit wird das Niveau des Übergangs der Temperatur des Ofens festgelegt. Danach wird das erste Abstichloch verschlossen, um den Abstich des geschmolzenen Eisens zu beenden, und ein zweites Abstichloch wird geöffnet, um den Abstich zu beginnen. Die Temperatur des am zweiten Abstichloch abgegossenen geschmolzenen Eisens wird auf die gleiche Weise gemessen und der Übergang der Temperatur des geschmolzenen Eisens während der Abstichperiode wird aufgenommen. Die gleichen Messungen werden an den nachfolgenden 3. und 4. Abstichausgaben aufgenommen, um die Wärme des Ofens zu ermitteln.

Der Abstichmodus ist der Fall, bei dem das geschmolzene Eisen abwechselnd am ersten und zweiten Abstichloch gegossen wird.
Unter Anwendung dieses Beispiels wird das Verfahren zur Bestimmung der Aktivierung und Inaktivierung des Toten Manns am unteren Teil des Ofens beschrieben werden.
Ein Vergleich wird zwischen dem Übergang der Temperatur eines vorhergehend geschmolzenen Eisens (am ersten Abstichloch) und dem Übergang der Temperatur des geschmolzenen Eisens, das im Anschluss vergossen wurde (am zweiten Abstichloch) gemacht. Somit werden die Übergänge der Temperatur des geschmolzenen Eisens, die abwechselnd an zwei unterschiedlichen Abstichlöchern abgegossen wurden, miteinander verglichen, um im Anschluss das Niveau und den Übergang der Temperatur des geschmolzenen Eisens im Hinblick auf die relativen Steigungen der Übergänge zu erfassen und zu bestimmen.
Das Konzept der Referenz zum Entscheiden der Aktivierungs- und Inaktivierungs-Bedingungen des Toten Manns und der in Übereinstimmung mit der Referenz durchgeführte Betrieb werden unter Verweis auf die Beispiele der Übergänge der Temperatur des vorhergehend geschmolzenen Eisens und des nachfolgend gegossenen Eisens beschrieben werden, wie dies in den 3 bzw. 4 gezeigt ist.
(a) Entscheidung der Aktivierungs-Bedingung des Toten Manns
3 zeigt diagrammartig ein Konzept, das zum Übergang der Temperatur des geschmolzenen Eisens zur Erläuterung der Entscheidung des Toten Mannes beispielhaft kennzeichnet. In 3 wird ΔT als Wert definiert, bei dem die niedrigste Temperatur des geschmolzenen Eisens während der Zeitdauer des Abstichs von der Temperatur des geschmolzenen Eisens zu Beginn des Abstichs subtrahiert wird.
In dem Fall, dass die Temperatur des vorhergehend abgestochenen geschmolzenen Eisens ΔT ≥ 0 ist und die Temperatur des geschmolzenen Eisens, welches im Anschluss an einem davon unterschiedlichen Abstichloch abgestochen wurde, ΔT ≥ 0 ist, wird entschieden, dass der Tote Mann aktiviert ist. Diese basiert auf den Betriebsdaten und den Betriebserfahrungen. Hierbei muss die Größe von ΔT in Übereinstimmung mit der Betriebsbedingung des Ofens eingestellt werden. Es wird jedoch bevorzugt, dass diese normalerweise bei einem geeigneten Wert zwischen 30 und 50°C eingestellt ist.
Auf der anderen Seite hängt in dem Fall, dass der Tote Mann unter Aktivierungsbedingung steht, die Entscheidung, ob die Temperatur des abgestochenen geschmolzenen Eisens in der vorliegenden Steuerungsregion ist oder nicht, von der Entscheidung ab, ob der Durchschnittswert der gemessenen Werte außer der Werte der zweimaligen Messungen zu Beginn der Abstichs (beispielsweise in 3 durch *1 und *2 gekennzeichnet) in der vorliegenden Steuerungsregion ist oder nicht. In dem Fall, dass die Temperatur des geschmolzenen Eisens in der normalen Betriebszeit in der Steuerungsregion liegt, wird der Betrieb so wie er ist kontinuierlich ausgeführt. In dem Fall jedoch, dass die Temperatur des geschmolzenen Eisens außerhalb der Steuerungsregion liegt, wird die Wärme des Ofens in Übereinstimmung mit dem Niedersilizium-Roheisenbetrieb und dem Betrieb mit niedrigem Brennstoffverhältnis gesteuert.
(b) Entscheidung 1 der inaktivierten Bedingung des Toten Manns am unteren Teil des Ofens und einer daraufhin unternommenen Korrektur
4 zeigt diagrammartig ein Konzept, das den Übergang der Temperatur des geschmolzenen Eisens zur Erläuterung der Entscheidung der Inaktivierung des Toten Manns beispielhaft kennzeichnet. Wie in 4 gezeigt, wird in dem Fall, dass der Abstich ΔT < 0 kennzeichnet, was abwechselnd von ΔT ≥ 0 gefolgt wird oder ΔT ≥ 0 kennzeichnet, was abwechselnd von ΔT < 0 zwischen dem vorhergehenden Abstich und dem nachfolgenden Abstich wechselt, der Tote Mann am unteren Teil des Ofens als in der Inaktivierungsbedingung stehend gekennzeichnet. Die Korrekturaktion, die an den Wärmebedingungs-Betriebsfaktoren ausgeführt werden muss ist zuerst, den Toten Mann schnell wieder in seinen aktivierten Zustand zurückzubringen. Zu diesem Zweck werden die zu korrigierenden Faktoren und die Korrekturmenge in Erwiderung auf die absoluten Werte groß und klein, der Minuswerte ΔT und der Anzahl von Abstichen, bei denen ΔT in der gemessenen Art vorliegt, festgelegt und die Korrektur wird in Übereinstimmung mit dieser Referenz ausgeführt. Beispielsweise wird in dem Fall, dass der Guss bei –20°C ≤ ΔT < 0°C bei 3 Abstichen fortgeführt wird, die Menge an zu dem in der Blasform zugegebenem Heißwind zugegebener Feuchtigkeit in Übereinstimmung mit einer vorab festgelegten Korrekturtabelle abgesenkt. In dem Fall, dass der Guss über 3 folgende Abstiche bei ΔT < –20°C ausgeführt wird, wird die Menge an hinzugegebenen Eisenerz in Übereinstimmung mit einer vorab festgelegten Korrekturtabelle abgesenkt. Die Korrektur wird ausgeführt, um die Menge an hinzugegebenen Eisenerz so abzusenken, dass der Ofen seine aktivierte Bedingung wiedergewinnt.
Mit der frühzeitig erfolgenden Korrektur wird der wirbelartige Strom des geschmolzenen Eisens am Ofenbettabschnitt unterdrückt und es wird verhindert, dass aufgrund der Inaktivierung des Toten Manns eine schlechte Schlacke abgestochen wird. Somit kann vorab eine deutliche Verschlechterung der Ofenbedingung verhindert werden.
(c) Entscheidung 2 der Inaktivierung des Toten Manns am unteren Teil des Ofens und dafür vorzunehmende Korrektur.
Im Gegensatz hierzu wird in dem Fall, dass der Abstich bei ΔT < 0°C 3 Mal fortgeführt wird, dass Koksverhältnis über eine vorab festgelegte Menge (beispielsweise 30 kg/t) in Übereinstimmung mit einer vorab festgelegten Korrekturtabelle erhöht, um den unteren Grenzzielwert der Temperatur des geschmolzenen Eisens (beispielsweise bis zu 1500°C) anzuheben, wodurch der Ofenboden gereinigt wird. Somit kann mit der frühen Detektion der Inaktivierung des Toten Manns und der daraufhin erforderlichen Korrektur die Ofenbedingung wieder hergestellt werden, während die inaktivierte Bedingung des Toten Manns unauffällig wird. Daher kann die Ofenbedingung ohne die Chargierung von Eisenerzen, die TiO₂-ähnliche Ilmenite enthalten, Sintererz beinhalten, wiedergewonnen werden, was Beschädigungen des Ofenbodens und der Ofenwand verhindert. Als Ergebnis hiervon kann die Zusammensetzung der Schlacken-Nebenprodukte als Rohmaterial für Zement mittels einer Wind-Schlacken-Behandlung verwendet werden.
(d) Verhinderung der Inaktivierung des Toten Manns zur Betriebszeit, wenn eine große Menge pulverförmiger Kohle injiziert wird (hoher PCI)
Ein Hoch-PCI-Betrieb wird mit dem im Hinblick auf die Aktivierung und Inaktivierung des Toten Mann ausgeführten Entscheidungen (a) bis (c) sowie frühzeitig ausgeführte Korrekturen geführt.
In Bezug auf den Betrieb des Einblasens großer Mengen pulverförmiger Kohle (PCI), den sogenannten Hoch-PCI-Betrieb, neigt der Betrieb dazu, den Toten Mann leichter als im im normalen Betrieb zu inaktivieren. Das hierin erwähnte hohe PCI betrifft einen solchen Betrieb, bei dem die Menge an injizierter pulverförmiger Kohle 150 kg oder mehr pro Tonne geschmolzenen Eisens beträgt. Insbesondere im Hoch-PCI-Betrieb wird das chargierte Koksverhältnis mehr als im normalen Betrieb abgesenkt und daher neigt die Koks-Verweilzeit im Ofen dazu, sich zu erhöhen. Als Ergebnis hiervon erhöht sich die Menge an pulverförmigem Koks und strömt in den Totmannabschnitt hinein und wird die Permeabilität dieses Bereichs verschlechtern. Es wird vermutet, dass dies die Inaktivierung des Toten Manns fördert.
In dem Fall, dass die inaktivierte Bedingung des Toten Manns im Hoch-PCI-Betrieb erzeugt wurde, und die damit verbundene Aktion extrem zeitverzögert erfolgte, machte es unmöglich, pulverförmige Kohle zu injizieren und ermöglichte der Wärme des Ofens, sich deutlich abzusenken und unterstützte eine schlechte Bedingung des Ofens aufgrund einer abnormal niedrigen Temperatur. Daher ist es zum Zeitpunkt des Hoch-PCI-Betriebs signifikant, eine höhere Detektion der Verringerung des Temperaturniveaus des Ofens, welche durch ein Absinken der Temperatur des geschmolzenen Eisens bewirkt wird, zu erzeugen. In der Ausführungsform 1 kann die Temperatur des geschmolzenen Eisens exakt und schnell ermittelt werden und daher kann die Neigung des Toten Manns zu seiner Inaktivierung leicht durch Informationen detektiert werden, die ein Absinken der Temperatur des geschmolzenen Eisens anzeigen. Somit wird die Temperatur sich nicht auf die untere Grenze der abnormalen Steuerung absenken, wodurch es möglich wird, eine Verschlechterung der Ofenbedingungen zu verhindern. Darüber hinaus kann durch Verwendung der gemessenen Informationen des aus dem Abstichloch herausströmenden geschmolzenen Eisens der Steuerungszielwert der Temperatur des geschmolzenen Eisens bei einer normalen Betriebszeit deutlich niedriger als der gemessene Wert des geschmolzenen Eisens im konventionellen Schlackenüberlauf eingestellt werden. Dies wird zu einer Verringerung des Brennstoffverhältnisses umso mehr beitragen.
Im Hoch-PCI-Betrieb wird der Zielwert der Temperatur des geschmolzenen Eisens höher eingestellt (beispielsweise einen Grad auf Basis von +10°C) als im normalen Ofenbetrieb, so dass die Temperatur des in die Blasform eingeblasenen Heißwinds höher sein kann. Die Temperatur während des Abstichs des geschmolzenen Eisens wird durch das in Ausführungsform 1 beschriebene Verfahren gemessen. Darüber hinaus ist der Modus der Temperaturinformation, die ermittelt werden soll, der gleiche wie unter (b) und (c) beschrieben. Im Falle eines Zeichens der Inaktivierung des Toten Manns, wie dies beispielhaft bei (b) und (c) beschrieben wurde, detektiert wurde, wird eine Korrektur schnell ausgeführt, um den Toten Mann wieder zu aktivieren. Die Art der Betriebsfaktoren, die durch die Aktionen korrigiert werden sollen, beinhaltet beispielsweise die Verringerung der Menge an injizierter pulverförmiger Kohle, die Verringerung der Menge an zu dem in die Blasform eingeblasenen Heißwind zugegebener Feuchtigkeit, den Anstieg der Temperatur der eingeblasenen Wärme oder die Verwendung hochenergetischen Kokses. Das Korrekturmaß wird auf Basis der inhärenten Betriebserfahrungen mit Hochöfen sowie auf Basis von Spezialwissen bestimmt.
Beispiel 1: Herstellung von Niedersilizium-Roheisen
Die Temperatur des aus dem Abstichloch herausströmenden geschmolzenen Eisens wurde unter Verwendung der optischen Sensoreinheit und der Temperaturmessvorrichtung, wie sie in den 1 bzw. 2 gezeigt sind, auf eine niedrige Temperatur eingeregelt.
Eine drahtähnliche optische Sensoreinheit 6 wurde in den Stroms geschmolzenen Eisens 2 eingesetzt, der aus dem Abstichloch herausströmte, während die optische Sensoreinheit 6 gleitbar in dem Führungsrohr 15 mit einem Innendurchmesser von 6 mm und einem äußeren Durchmesser von 10 mm bewegt wurde, wobei die drahtähnliche optische Sensoreinheit 6 eine Doppelstruktur mit einer groben Leitung aus einer optischen Faser 7, die aus Siliziumdioxid-Glas gefertigt ist und einen Durchmesser von 125 μm aufwies, und mit einem inneren Edelstahlrohr mit einem Außendurchmesser von 1,2 mm abgedeckt wurde und einen Innendurchmesser von 0,8 mm und einer Dicke von 0,2 mm, sowie einem äußeren Edelstahlrohr mit einem Außendurchmesser von 3,6 mm, einen Innendurchmesser von 3,0 mm und einer Dicke von 0,3 mm abgedeckt wurde. Die Zufuhrgeschwindigkeit der optischen Sensoreinheit 6 wurde auf 400 mm/sec eingestellt. Die Temperaturmesszeit betrug etwa 10 bis 20 Sekunden für jede Messung und in der Zwischenzeit wurde die Temperatur kontinuierlich gemessen. Die Abstichzeit betrug für jeden Abstich 3 bis 4 Stunden und in der Zwischenzeit wurde die Temperatur des Stroms geschmolzenen Eisens 2 8 bis 10 Mal gemessen. Der Zielwert der Temperatur des geschmolzenen Eisens wurde auf 1490°C eingestellt und die Temperatur des geschmolzenen Eisens wurde gesteuert, während der Feuchtigkeitsgehalt in dem eingeblasenen Heißwind eingestellt wurde. In Bezug auf das Beispiel zeigt 5(a) die Variationen mit Ablauf der Zeit von drei gemessenen Werten der Temperatur des geschmolzenen Eisens, der gemessenen Konzentration des Siliziums im geschmolzenen Eisen sowie der Menge an dem Heißwind zugegebenem Feuchtigkeitsgehalt. Wenn die Temperatur des geschmolzenen Eisens stabilisiert wurde und niedrig eingeregelt wurde, betrug die Konzentration des Siliziums im geschmolzenen Eisen etwa 0,15 bis etwa 0,23 Gew-% und der Durchschnittswert betrug 0,18 Gew-%. Somit wurde ein stabilisiertes geschmolzenes Eisen mit niedrigem Siliziumgehalt produziert.
Vergleichsbeispiel 1: Herstellung von Niedersilizium-Roheisen
Wie im konventionellen Verfahren zur Steuerung der Temperatur des geschmolzenen Eisens wurde die Temperatur des geschmolzenen Eisens mittels eines Eintauch-Thermometers im Schlackenüberlauf gemessen. Auf Basis des gemessenen Werts wurde der Feuchtigkeitsgehalt im geschmolzenen Eisen so eingestellt, dass die Temperatur des geschmolzenen Eisens auf den eingestellten Zielwert von 1505°C eingeregelt werden konnte. In Bezug auf das konventionelle Verfahren zeigt 5(b) die Variationen im Schlackenüberlauf mit Ablauf der Zeit von viermalig gemessenen Werten der Temperatur des geschmolzenen Eisens, der gemessenen Konzentration des Siliziums im geschmolzenen Eisen sowie der Menge an Feuchtigkeitsgehalt, die zum eingeblasenen Heißwind hinzugegeben wurde. Gemäß dem konventionellen Verfahren wurde die Konzentration des Siliziums im geschmolzenen Eisen deutlich variiert und ein stabilisiertes geschmolzenes Eisen mit niedrigem Siliziumgehalt wurde nicht hergestellt. Insbesondere variierte die Konzentration des Siliziums im geschmolzenen Eisen zwischen 0,10 und 0,30 Gew-%. Es wird hierdurch ersichtlich, dass die wahre Temperatur des geschmolzenen Eisens deutlich im konventionellen Verfahren nach oben und unten variiert.
Beispiel 2: Betrieb mit niedrigem Brennstoffverhältnis
Die Temperatur des geschmolzenen Eisens wurde unter Verwendung der Informationen, die durch Anwendung der optischen Sensoreinheit und der Temperaturmessvorrichtung zum Messen der Temperatur des geschmolzenen Eisens, das aus dem Abstichloch heraus floss und wie dies in den 1 bzw. 2 gezeigt ist, auf eine niedrige Temperatur eingeregelt. Die optische Sensoreinheit und die Temperaturmessvorrichtung sowie das Verfahren zur Anwendung dieser waren die gleichen wie in Beispiel 1, wobei die optische Sensoreinheit in den Strom geschmolzenen Eisens, der aus dem Abstichloch herausströmte, eingesetzt wurde, um die Temperatur des geschmolzenen Eisens zu messen. Der Zielwert der Temperatur des geschmolzenen Eisens wurde auf 1485°C eingestellt und anfangs wurde die Menge an zum Heißwind hinzugegebenen Feuchtigkeitsgehalt so eingestellt, dass die Temperatur des geschmolzenen Eisens eingeregelt wurde. Somit wurde auf Basis des Rückschlusses, dass die Wärmebedingungen nahezu konstant gehalten werden könnten, der Zielwert der Temperatur des geschmolzenen Eisens bei der konstanten Bedingung kontinuierlich so wie er war bei 1485°C gehalten und der Betrieb wurde unter Verwendung des Koksverhältnisses als die Wärme bestimmender Ausgleichsfaktor fortgesetzt. Während der Testdauer dieser Ausführungsform wurden die Wärmebedingungen konstant gehalten.
Hier wurde die Abgrenzung der konstanten Bedingung und der nicht konstanten Bedingung wie folgt vorgenommen. Zuerst wurde nämlich der vorliegende Wärmeniveau des Ofens und der Übergang der Wärmebedingungen abgeleitet. Die Ableitung des Wärmeniveaus des Ofens wurde aus dem gemessenen Temperaturniveau des Ofens vorgenommen, während die Ableitung des Übergangs der Wärmebedingungen aus denjenigen Informationen vorgenommen wurde, die durch die Sensoren erhalten wurde, die an verschiedenen Teilen des Hochofenkörpers vorgesehen waren, nämlich von denjenigen Informationen, die in einer spezielle Abgleichung der Temperaturinformationen von dem in der Blasform eingesetzten Sensor, des Übergangs des Gases an der Gicht, des Übergangs eines analysierten Werts der Ofengicht und des Übergangs der Konzentration des Siliziums im geschmolzenen Eisen abgeleitet wurde. Im Anschluss wurde eine bestimmte Anzahl von Rangfolgen in Referenz auf den Temperaturbereich vorab festgelegt, zu dem die eingestellten Zielwerte und das Wärmebedingungsniveau sowie der Wärmebedingungs-Übergang gehören, und die Rangfolgen wurden ausgesucht, zu denen das vorliegende Wärmeniveau des Ofens bzw. der Übergang der Wärme des Ofens gehören. Eine Matrix (Aktionsmatrix) wurde aus den Niveaurangfolgen und den Übergangsrangfolgen der Wärme des Ofens erstellt und eine damit korrespondierende Position wurde auf der Matrix ausgesucht, um die vorliegende Wärme des Ofens abzuleiten. Es wurde beobachtet, welche konstante Region und nicht konstante Region der vorliegenden Wärme des Ofens mit derjenigen auf der Matrix korrespondierte. Die Bestimmung einer konstanten Region oder nicht konstanten Region wurde durch das jeweilige in Betracht ziehen des Wissens des Fachmanns, empirisches Wissen von Betreibern von Hochöfen und der Daten früherer tatsächlicher Ergebnisse des Betriebs erstellt.

Tabelle 1 zeigt die Betriebsergebnisse, die durch den Betrieb mit niedrigem Brennstoffverhältnis erhalten wurden, wobei der Zielwert der Temperatur des Ofens auf eine niedrigere Temperatur eingestellt wurde. Es wird angemerkt, dass die Betriebsergebnisse des normalen Betriebs am gleichen Hochofen zusammen mit dem Vergleichsbeispiel gezeigt sind. Tabelle 1

	Beispiel 2	Vergleichs-Beispiel 2
Anzahl der Abstiche (Abstich)	18	18
Zielwert der Temperatur des geschmolzenen Eisens (°C)	1485	1510
Tatsächlicher Wert der Temperatur des geschmolzenen Eisens (°C)	1480 bis 1496	1480 bis 1515
Koksverhältnis (kg/t) (Durchschnittswert)	398	401
PCI Verhältnis (kg/t) (Durchschnittswert)	102	102
Produktivität (t/m3)	20 ??	20
Brennstoffverhältnis (kg/t)	500	503

Gemäß den Testergebnissen mit dem Betrieb mit niedrigem Brennstoffverhältnis gemäß diesem Beispiel wurde das Brennstoffverhältnis um 3 kg/t verringert. Darüber hinaus wurde die Variationsbreite der Temperatur des geschmolzenen Eisens im Beispiel 2 kleiner als ein Vergleichsbeispiel 2 unterdrückt. Somit wurde eine stabilere Steuerung der Wärmebedingungen verwirklicht.
Wie bereits oben erwähnt, ist es gemäß Ausführungsform 1 möglich, den Betrieb des Ofens in stabiler Weise auszuführen. Da die Temperatur des geschmolzenen Eisens enger als im konventionellen Betrieb sein kann, kann der Zielwert ebenso verringert werden.
Darüber hinaus kann das Auftreten abnormaler Bedingungen im Betrieb durch die Inaktivierung des Toten Manns im Keim verhindert werden. Somit kann der hohe PCI betrieben werden. Die Stabilisierung der Ofenbedingungen wird erleichtert, so dass die Produktionskosten des geschmolzenen Eisens reduziert werden können. Es ist möglich, den Betrieb des Hochofens mit industriell sinnvollen Effekten bereitzustellen.
Ausführungsform 2
Die Erfinder haben es als notwendig erachtet, ein Verfahren zu entwickeln, das in der Lage ist, die Temperatur des geschmolzenen Eisens mit hoher Präzision und mit einer kürzest möglichen Zeitverzögerung kontinuierlich korrekt zu messen. Als solches Verfahren haben die Erfinder ein neues Verfahren untersucht, das in der Lage ist, das geschmolzene Eisen stabil zu messen, welches vom Abstichloch während des Abstich vor dem Auftritt eines Temperaturabfalls injiziert wurde. Als Ergebnis wurde herausgefunden, dass ein derartiges Verfahren durch Verwendung einer optischen Faser realisiert werden kann, welche mit einem metallischen Rohr abgeschirmt wird, d.h., dass die Temperatur des geschmolzenen Eisens unter Verwendung einer drahtförmigen optischen Sensoreinheit gemessen wird, die optischen Fasern umfasst, die mit einem metallischen Rohr verstärkt wurde, um eine gewisse Steifheit zur Verfügung zu stellen, und welche in geeigneter Weise so gestaltet ist, dass es mit dem Zustand des Stroms geschmolzenen Eisens, der zu messen ist, korrespondiert.
Es wurde ebenso herausgefunden, dass eine Sicherung der Information verschiedener Sensorwerte durch die Temperaturinformation, die durch das neue Messverfahren für geschmolzenes Eisen erhalten wird, eine präzisere Abschätzung des Übergangs der Wärmebedingungen ermöglicht.
Das erste Verfahren zur Steuerung der Wärmebedingungen eines Hochofens umfasst die folgenden Schritte:
Bereitstellen eines Wärmebedingungs-Abschätzungsmodells, das unter Verwendung einer empirischen Regel und von Expertenwissen für den Betrieb eines Hochofens gebildet ist;
das Ableiten eines Wärmebedingungs-Niveaus und eines Wärmebedingungs-Übergangs unter Verwendung eines Wärmebedingungs-Abschätzungsmodells auf Basis der so erhaltenen Temperaturinformationen, um ein Ergebnis der Abschätzung der Wärmebedingungen zu erhalten;
die Ausführung einer Korrektur eines Betriebsfaktors des Hochofens unter Verwendung der empirischen Regel und des Expertenwissens für den Betrieb des Hochofens auf Basis der so erhaltenen Temperaturinformationen, um die Temperatur des geschmolzenen Eisens zu regeln,
wobei der Wärmebedingungs-Abschätzungsmodell umfasst:
eine Wissensbasis für die Wärmebedingungs-Niveauabschätzung inklusive einer Messinformation über die Temperatur des geschmolzenen Eisens, die von der optischen Faser erhalten wird, und
eine Wissensbasis für die Wärmebedingungs-Übergangsabschätzung inklusive einer Messinformation in Bezug auf die Temperatur des geschmolzenen Eisens, die von einer optischen Faser und einer Messinformation von einem Hochofen-Sensor erhalten wurde.
Das zweite Verfahren zur Steuerung der Wärmebedingungen eines Hochofens umfasst die folgenden Schritte:
Bereitstellen des Wärmebedingungs-Abschätzungsmodells, das unter Verwendung der empirischen Regel und des Expertenwissens für den Betrieb des Hochofens ausgebildet wurde;
die Abschätzung des Wärmebedingungs-Niveaus und des Wärmebedingungs-Übergangs unter Verwendung des Wärmebedingungs-Abschätzungsmodells auf Basis der so erhaltenen Temperaturinformationen, um das Ergebnis der Abschätzung der Wärmebedingungen zu erhalten;
die Anzeige der Ergebnisse der Abschätzung der Wärmebedingungen durch Anzeigemittel;
die Korrektur eines Betriebsfaktors des Hochofens unter Verwendung der empirischen Regel und des Expertenwissens für den Betrieb des Hochofens auf Basis der so erhaltenen Temperaturinformationen, um die Temperatur des geschmolzenen Eisens einzuregeln.
Das dritte Verfahren zur Steuerung der Wärmebedingungen eines Hochofens umfasst:
die automatische Korrektur eines Betriebsfaktors des Hochofens unter Verwendung eines künstlichen Intelligenzsystems, um die Temperatur des geschmolzenen Eisens zu regeln;
wobei das künstliche Intelligenzsystem die folgenden Schritte umfasst:
einen Schritt der Bereitstellung eines Wärmebedingungs-Abschätzungsmodells, das unter Verwendung einer empirischen Regel und von Expertenwissen für einen Betrieb eines Hochofens ausgebildet ist;
den Schritt der Abschätzung eines Wärmebedingungs-Niveaus und eines Wärmebedingungs-Übergangs unter Verwendung des Wärmebedingungs-Abschätzungsmodells auf Basis der so erhaltenen Temperaturinformationen, um das Ergebnis der Abschätzung der Wärmebedingungen zu erhalten;
einen Schritt der Bereitstellung eines Wärmebedingungs-Korrekturmodells, das unter Verwendung der empirischen Regel und des Expertenwissens für den Betrieb des Hochofens ausgebildet wurde;
einen Schritt der Korrektur eines Betriebsfaktors des Hochofens unter Verwendung des Wärmebedingungs-Korrekturmodells auf Basis der Abschätzung der Wärmebedingung,
wobei das Wärmebedingungs-Abschätzungsmodell umfasst:
die Wissensbasis für eine Wärmebedingungs-Niveauabschätzung inklusive der Messinformationen der Temperatur geschmolzenen Eisens, die von der optischen Faser erhalten wurde, und
die Wissensbasis für die Wärmebedingungs-Übergangsabschätzung inklusive der Messinformationen in Bezug auf die Temperatur geschmolzenen Eisens, die von der optischen Faser und der Messinformation von einem Hochofen-Sensor erhalten wurden.
Wege zur Ausführung der vorliegenden Erfindung werden im Anschluss beschrieben.
Ein Verfahren zu Steuerung der Einblaswärme-Bedingungen gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst im Wesentlichen die Schritte der Messung der Temperatur geschmolzenen Eisens, das durch ein Abstichloch abgestochen wurde, und die Korrektur eines Betriebsfaktors der Hochofens durch den Betreiber basierend auf der so erhaltenen Temperaturinformationen, oder die Korrektur eines Betriebsfaktors des Hochofens unter Verwendung eines künstlichen Intelligenzsystems basierend auf den so erhaltenen Temperaturinformationen.
Das wesentlichste Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt in der Position und dem Verfahren der Messung der Temperatur des geschmolzenen Eisens. Als Position der Messung der Temperatur geschmolzenen Eisens, die als repräsentativ für das Wärmebedingungsniveau angesehen wird, wird bevorzugt, eine Temperaturposition zu verwenden, die die Temperatur des geschmolzenen Eisens im Ofen dort, wo das geschmolzene Eisen von Abstichloch während des Abstichs injiziert wird, am nächsten kommt. Es ist jedoch schwierig, die Temperatur des geschmolzenen Eisens in einen starken Strömungszustand kontinuierlich und akkurat stabil zu messen. Diese Schwierigkeit wird jedoch durch das Einsetzen der mit einem metallischen Rohr abgeschirmten optischen Faser in den Strom geschmolzenen Eisens und die Detektion des Strahlungslichts des geschmolzenen Eisens, welches von der Spitze der optischen Faser emittiert wird, überwunden.
Die Struktur der mit einem metallischen Rohr abgeschirmten optischen Faser, die in Ausführungsform 2 verwendet wird, ist die gleiche wie in der in 1 gezeigten Ausführungsform 1. Eine in Ausführungsform 2 verwendete Temperaturmessvorrichtung ist die gleiche wie die in 2 gezeigte und in Ausführungsform 2 verwendete.
Neben den Informationen über die oben beschriebene heiße Temperatur werden Messinformationen wie etwa die Temperatur der eingebetteten Blasform von Informationen verschiedener Sensoren (d.h. ein Hochofensensor, ein Hochofenkörpersensor), die Gastemperatur an der Gicht, die analytischen Werte des Gases an der Ofengicht und die Silizium-Konzentration und die Schwefel-Konzentration des geschmolzenen Eisens und dergleichen gesammelt. Die Wärmebedingungen werden unter Verwendung der so erhaltenen verschiedenen Arten von Informationen abgeleitet und geregelt.
6 zeigt ein Flussdiagramm der Wärmebedingungs-Regelung gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Beispiel des Verfahrens zur Regelung der Wärmebedingungen gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf dieses Flussdiagramm beschrieben werden.

➀ Die die optische Faser enthaltende drahtförmige optische Sensoreinheit (6) wird in einen Strom geschmolzenen Eisens (22) im Abstichloch eines Hochofens über eine vorab festgelegte Zeit eingesetzt, um Temperaturinformation (24) über das geschmolzene Eisen durch eine Temperaturmessung (23) zu erhalten. Die Temperaturmessung für das geschmolzene Eisen wird kontinuierlich auf eine solche Weise ausgeführt, dass die Abstichzeit von etwa 3 bis 4 Stunden in Sektionen mit Intervallen von 20 Minuten unterteilt wird und der Durchschnittswert einer Sektion als repräsentative Temperatur des geschmolzenen Eisens in dieser Sektion angesehen wird, und als Temperaturniveau (25) in dieser Sektion festgelegt wird. Die Veränderung der Temperatur des geschmolzenen Eisens von der Sektion direkt vor dieser Sektion zu dieser Sektion selbst wird als Temperaturübergang (26) des geschmolzenen Eisens in dieser Sektion angesehen.
➁ Auf der anderen Seite werden vorab festgelegte charakteristische Werte (28) mittels verschiedener Ofenkörpersensoren (27) gemessen, um Sensorinformation (29) zu erhalten. Das Messziel und die Messfrequenz hängen von der Art des verwendeten Sensors ab. Beispielsweise wird mit einem eingebetteten Blasformsensor die Temperatur der eingebetteten Blasform einmal pro Minute von einem in den Ofenkörper nahe der Blasform eingebetteten Thermoelement erhalten. Auf diese Weise werden auf Basis der Informationen von jedem der Sensoren der Übergang (30) der eingebetteten Blasformtemperatur, der Übergang (31) der Ofengichtgastemperatur, der Übergang (32) der analytischen Ofengaswerte, der Übergang (33) der Silizium-Konzentration im geschmolzenen Eisen und der Übergang (34) der Schwefel-Konzentration im geschmolzenen Eisen erhalten.
➂ 7(a) zeigt ein Beispiel der Messergebnisse für die Temperatur des geschmolzenen Eisens und 7(b) zeigt ein Beispiel der Messergebnisse für die eingebettete Blasformtemperatur. In dem Verfahren zur Messung der Temperatur des geschmolzenen Eisens gemäß der vorliegenden Erfindung fallen die Temperaturmessungen des geschmolzenen Eisens in den Bereich von ± 5°C. Ein Wärmebedingungs-Abschätzungsmodell (35) für einen Hochofen wird vorab unter Verwendung einer empirischen Regel und/oder von Expertenwissen für den Betrieb von Hochöfen ausgebildet. Auf Basis des Temperaturniveaus, des Temperaturübergangs usw., die oben in (1) und (2) erhalten wurden, werden das Wärmebedingungs-Niveau (36) und der Wärmebedingungs-Übergang (37) unter Verwendung des Wärmebedingungs-Abschätzungsmodells (35) abgeleitet. Auf Basis des Temperaturniveaus, des Temperatur-Übergangs usw., die oben in (I) und (J) erhalten wurden, werden das Wärmebedingungs-Niveau (36) und der Wärmebedingungs-Übergang (37) unter Verwendung des Wärmebedingungs-Abschätzungsmodells (35) für den Hochofen, ausgebildet durch die Verwendung empirischer Regeln und/oder von Expertenwissen für den Betrieb eines Hochofens, abgeleitet.
➃ Eine Aktionsmatrix (38) wird unter Verwendung des Wärmebedingungs-Abschätzungsmodells (35) auf Basis der Ergebnisse dieser Abschätzung ausgebildet. Die Aktionsmatrix ist ein Mittel als Entscheidungskriterium für die Bewertung des vorliegenden Niveaus der Wärmebedingungen, zur Abschätzung des zukünftigen Wärmebedingungs-Übergangs, zum Annähern des Wärmebedingungs-Niveaus an das Zielniveau und zum Erreichen des Ziel-Wärmebedingungs-Niveaus.
(➃-a) Unterteilung des Wärmebedingungs-Niveaus: Bei der Temperaturmessung des geschmolzenen Eisens wird, da das vom Abstichloch injizierte geschmolzene Eisen gemessen wird, die gemessene Temperatur als im Wesentlichen die gleiche wie die im Ofen vorliegende Temperatur des geschmolzenen Eisens angesehen. Zusätzlich kann, da die Messdaten eine hohe Zuverlässigkeit haben und eine kontinuierliche Messung möglich ist, das Messintervall ebenso verkürzt werden. Daher wird das so erhaltene Temperaturniveau des geschmolzenen Eisens im Wesentlichen als Ofenniveau mit hoher Genauigkeit und Präzision angesehen. Somit wird die so erhaltene Temperatur des geschmolzenen Eisens als vorliegendes Wärmebedingungs-Niveau verwendet.
(➃-b) Unterteilung des Wärmebedingungs-Übergangs: Der Wärme-Übergang, der aus Daten jedes Sensors bestimmt wird, wird durch das vorab für jeden Sensor durchgeführte Verfahren gewichtet und die Daten der Sensoren werden integriert, um den Wärmebedingungs-Übergang festzulegen. Der Wärmebedingungs-Übergang wird unter Verwendung des Übergangs des Temperaturniveaus des geschmolzenen Eisens korrigiert, um den zukünftigen Wärmebedingungs-Übergang zu erhalten. Auf diese Weise werden die Daten jedes Sensors als Standard für den Wärmebedingungs-Übergang verwendet, da eine Veränderung in den Wärmebedingungen früher durch den Wert jedes Sensors detektiert wird.
(➃-c) Auf Basis der Unterscheidung des so erhaltenen vorliegenden Wärmebedingungs-Niveaus und des Wärmebedingungs-Übergangs wird jede der vorliegenden Wärmebedingungs-Niveaus und Wärmebedingungs-Übergänge in einer Rangfolge eingeordnet. Beispielsweise werden die Rangfolgen des Wärmebedingungs-Niveaus auf eine Gesamtheit von 7 Rangfolgen bei Intervallen der Temperatur des geschmolzenen Eisens von 10°C eingestellt, welche als Rangfolge zentriert werden, die das Ziel-Wärmebedingungs-Niveau beinhaltet und 3 Rangfolgen jeweils oberhalb und unterhalb der zentralen Rangfolge umfasst. Die Rangfolgen des Wärmebedingungs-Übergangs werden auf eine Gesamtheit von 5 Rangfolgen bei Intervallen eines Wärmebedingungs-Gradienten von 10°C/min eingestellt, welche bei einer Rangfolge inklusive eines Gradienten von Null zentriert sind und zwei Rangfolgen sowie oberhalb als auch unterhalb der zentralen Rangfolge umfassen.
(➃-d) Die mit dem Wärmebedingungs-Zustand inklusive des vorliegenden Wärmebedingungs-Niveaus und des Wärmebedingungs-Übergangs korrespondierende Position wird in der so ausgebildeten Aktionsmatrix (38) festgelegt.
➄ Danach wird zur Steuerung der vorliegenden Wärmebedingungen, die durch die korrespondierende Position in der Aktionsmatrix zu den Ziel-Wärmebedingungen bewertet wird, die Aktion der Korrektur eines Betriebsfaktors des Hochofens erfolgen. Diese Korrektur wird in zwei Fälle inklusive eines Falls, bei dem die Information der Aktionsmatrix durch Anzeigeelemente (39) angezeigt wird und der Betreiber (40) die Aktion auf Basis der durch die Anzeigeelemente angezeigten Informationen ausführt, und einem Fall, bei dem Information der Aktionsmatrix in ein künstliches Intelligenzsystem (49) eingegeben wird, um die Aktion automatisch durch Mechanisierung auszuführen, unterteilt.
➅ Im oben in ➄ beschriebenen Fall, bei dem der Betreiber die Korrekturaktion ausführt, werden ein Zielbetriebsfaktor (43) der Korrekturaktion und das Maß der Korrekturaktion (44) unter Verwendung der empirischen Regel und/oder von Expertenwissen (41) zum Betrieb eines Hochofens festgelegt. Während in dem Fall, bei dem die Korrekturaktion mechanisch durch das künstliche Intelligenzsystem ausgeführt wird, ein Zielbetriebsfaktor (43') der Aktion sowie das Aktionsmaß (44') mittels eines Rechners (46) gemäß dem Wärmebedingungs-Korrekturmodell (45), das vorab unter Verwendung der empirischen Regel und/oder von Expertenwissen über den Betrieb des Hochofen ausgebildet wurde, ausgeführt wird, wird die so festgelegten Korrekturaktion ausgeführt, um die Temperatur des geschmolzenen Eisens so zu regeln, dass sie beim Zielwert für die Regelung der Wärmebedingungen gehalten wird.
➆ Die Hauptfaktoren, die die Wärmebedingungen festlegen, beinhalten den Feuchtegehalt in dem eingeblasenen Heißwind, die Temperatur des Heißwinds, das PC-Verhältnis (das Verhältnis der eingeblasenen pulverförmigen Kohle), das Koksverhältnis (das Verhältnis der Kokslast) und dergleichen. Um die Temperatur des geschmolzenen Eisens einzustellen, ist es jedoch dienlich, den Feuchtegehalt des Heißwinds zu regeln. Die Temperatur des geschmolzenen Eisens kann durch Absenken der Menge an hinzugegebenem Dampf erhöht werden.

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden detaillierter unter Bezugnahme auf die Beispiele beschrieben.
Ein Hochofen wurde durch das Verfahren zur Regelung der Wärmebedingung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der in 1 gezeigten Temperaturmessvorrichtung für das geschmolzene Eisen und der optischen Sensoreinheit zum Messen der Temperatur des geschmolzenen Eisens, welche die in 2 gezeigte Struktur aufwies, betrieben. Die Strömung der Wärmebedingungsregelung ist in 6 gezeigt.
Die optische Sensoreinheit 6 wies eine drahtförmige Doppelstruktur auf, in der eine optische Quarzglasfaser 1 als Drahtelement mit einem Durchmesser von 25 μm mittels eines Edelstahl-Abschirmrohrs (inneres Rohr) mit einem Außendurchmesser von 1,2 mm, einem Innendurchmesser von 0,8 mm und einer Dicke von 0,2 mm und mittels eines Edelstahl-Abschirmrohrs (äußeres Rohr) mit einem äußeren Durchmesser von 3,6 mm, einem inneren Durchmesser von 3,0 mm und einer Dicke von 0,3 mm abgedeckt war. Die optische Sensoreinheit 6 wurde in einen injizierten Strom geschmolzenen Eisens 8 beim Abstich eingeführt, während sie im Führungsrohr 15 mit einem Innendurchmesser von 6 mm und einem Außendurchmesser von 10 mm verschoben wurde. Die Beförderungsgeschwindigkeit der optischen Sensoreinheit 6 betrug 400 mm/sec. Die für eine Temperaturmessung erforderliche Zeit betrug etwa 10 bis 20 Sekunden, so dass die Temperatur kontinuierlich über diesen Zeitrum hinweg gemessen wurde. Die Dauer eines Abstichs betrug etwa 3 bis 4 Stunden, so dass die Temperatur des Stroms geschmolzenen Eisens 8 8 bis 10 Mal in dieser Abstichzeit gemessen wurde. Der Zielwert der Temperatur des geschmolzenen Eisens betrug 1505°C und die Temperatur des geschmolzenen Eisens wurde durch Einstellung des Feuchtegehalts im Heißwind geregelt.
(Testergebnis-1):
8 zeigt die Veränderung über die Zeit der Messungen der Temperatur geschmolzenen Eisens, der Silizium-Konzentration des geschmolzenen Eisens und der Menge an zum Heißwind in dreimaligen Abstichen zugegebener Feuchte. Da die Temperatur des geschmolzenen Eisens auf niedrige Werte in einem stabilen Zustand eingeregelt wurde, war die Silizium-Konzentration des geschmolzenen Eisens im Bereich von 0,15 bis 0,21 Gew-%, was zu einer stabilen Produktion von Niedersilizium-Roheisen mit einer durchschnittlichen Silizium-Konzentration von 0,18 Gew-% führte.
Auf der anderen Seite wurde als konventionelles Verfahren zur Steuerung der Temperatur des geschmolzenen Eisens die Temperatur des geschmolzenen Eisens mittels eines Eintauch-Thermometers im Schlackenüberlauf gemessen und auf Basis des gemessenen Werts wurde der Feuchtegehalt des Heißwinds so eingestellt, dass die Temperatur des geschmolzenen Eisens auf den eingestellten Zielwert von 1505°C eingeregelt wurde.
9 zeigt die Veränderungen über die Zeit der Messungen der Temperatur des geschmolzenen Eisens im Schlackenüberlauf, der Silizium-Konzentration des geschmolzenen Eisens sowie der Menge an zum Heißwind in 4 Malen beim Abstich im konventionellen Verfahren zugegebener Feuchte. Im konventionellen Verfahren veränderte sich die Silizium-Konzentration im geschmolzenen Eisen deutlich, wodurch es unmöglich wurde, ein Niedersilizium-Roheisen stabil zu erzeugen. Die Silizium-Konzentration des geschmolzenen Eisens variierte zwischen 0,10 bis 0,30 Gew-%. Es wurde somit herausgefunden, dass die tatsächliche Temperatur des geschmolzenen Eisens stark variierte.
(Testergebnis-2):
Ein Testbetrieb wurde sieben Mal beim Abstich ausgeführt, während die Wärmebedingungen durch das Verfahren gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geregelt wurden, und ein Testbetrieb wurde sieben Mal beim Abstich ausgeführt, während die Wärmebedingungen durch Messung der Temperatur des geschmolzenen Eisens im Schlackenüberlauf ausgeführt wurden. In 10 wird die Korrelation zwischen den Messungen der Temperatur des geschmolzenen Eisens, erhalten durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung, und den Messungen der Temperatur des geschmolzenen Eisens, erhalten durch das konventionelle Verfahren, in Schichten durch Daten (in der Figur mit dem O gekennzeichnet) im Anfangsstadium des Abstichs, sowie durch Daten (in der Figur mit dem • gekennzeichnet) in der Zeitdauer, in der die Messung der Temperatur des geschmolzenen Eisens durch das konventionelle Verfahren einen Wert nahe der höchsten Temperatur in der letzten Stufe des Abstichs zeigt, dargestellt.
Die oben angegebenen Testergebnisse kennzeichnen ebenso die nachfolgend angegebenen Umstände:
Im konventionellen Verfahren der Regelung der Wärmebedingungen im Betrieb eines Hochofens ist es schwierig, die Abstichtemperatur mit hoher Präzision korrekt und schnell abzuschätzen. Daher wird zur vorherigen Verhinderung einer Schwierigkeit beim Betrieb aufgrund einer abnormalen Abnahme der Wärmebedingungen der Steuerungsstandard für die Abstichtemperatur auf einen Wert höher als das für den tatsächlichen Betrieb zur Regelung der Wärmebedingungen notwendige Temperaturniveau aus Sicherheitsgründen angehoben. Wenn die Temperatur des geschmolzenen Eisens auf ein höheres Niveau eingeregelt wird, muss die Menge an als Brennstoff verwendetem Koks angehoben werden, wodurch Probleme beim Anstieg des Koksverhältnisses bewirkt werden.
Zusätzlich verstärkt sich dann, wenn sich die Temperatur des geschmolzenen Eisens erhöht, die Reaktion des Übergangs des Siliziums in das geschmolzene Eisen, gekennzeichnet durch die nachfolgend angegebenen Reaktionsgleichungen, den Anstieg der Silizium-Konzentration im geschmolzenen Eisen: (SiO₂) + 2[C] → [Si] + 2CO (1) SiO + [C] → [Si] + CO (2)wobei:
Gleichung (1): Reaktion des Silizium-Übergangs in das geschmolzene Eisen durch eine Reaktion Schlacke-Metall
Gleichung (2): Reaktion des Silizium-Übergangs in das geschmolzene Eisen durch SiO-Gas
Wenn die Silizium-Konzentration des geschmolzenen Eisens sich erhöht, erhöht sich der Verbrauch an Kalk, der als Flussmittel bei der Raffination des geschmolzenen Eisens als Rohmaterial verwendet wird, im nächsten Stahlerzeugungsprozess, wodurch der Fe-Ertrag aufgrund des Anstiegs der Menge an Stahlschlacke und aufgrund der Probleme beim Anstieg der Menge an Stahlschlacke verringert wird.
Auf der anderen Seite ist das Verfahren zur Regelung der Wärmebedingungen gemäß der vorliegenden Erfindung in der Lage, die Wärmebedingungen in stabiler Weise einzuregeln, wodurch der Steuerungsstandard für die Temperatur des geschmolzenen Eisens auf das Zieltemperaturniveau, das für den tatsächlichen Betrieb notwendig ist, sich verringert. Daher besteht keine Notwendigkeit, eine exzessive Menge an Koks zu verwenden. Ebenso kann die Temperatur des geschmolzenen Eisens auf ein niedrigeres Niveau eingeregelt werden und somit kann die Silizium-Konzentration des geschmolzenen Eisens im Bereich bei beispielsweise so niedrig wie etwa 0,15 bis 0,21 Gew-% stabilisiert werden. Es ist ebenso möglich, das Auftreten von Betriebsstörungen aufgrund einer abnormalen Verringerung der Wärmebedingungen zu verhindern.
Wie bereits oben beschrieben, kann die vorliegende Erfindung die Temperatur des geschmolzenen Eisens in einer stabilen Bedingung einregeln. Daher ist es möglich, die Stabilisierung der Ofenbedingungen zu unterstützen und die Produktionskosten für das geschmolzene Eisen zu verringern. Da die Temperatur des geschmolzenen Eisens in einem engen Bereich eingeregelt werden kann, kann der Regelzielwert der Temperatur des geschmolzenen Eisens auf einen niedrigen Wert eingestellt werden. Es ist ebenso möglich, ein Niedersilizium-Roheisen in stabiler Weise herzustellen. Darüber hinaus ist es möglich, das Auftreten von Betriebsstörungen aufgrund einer abnormalen Verringerung der Wärmebedingungen zu verhindern. Die vorliegende Erfindung kann ein solches Verfahren der Steuerung eines Hochofens zur Verfügung stellen und vorteilhafte industrielle Effekte bereitstellen.
Ausführungsform 3
Die Erfinder haben es als notwendig erachtet, ein Verfahren zu entwickeln, das in der Lage ist, die Temperatur des geschmolzenen Eisens mit hoher Präzision und mit einer kürzestmöglichen Zeitverzögerung kontinuierlich und korrekt zu messen.
Als ein derartiges Verfahren haben die Erfinder ein neues Verfahren studiert, das in der Lage ist, das geschmolzene Eisen stabil zu messen, welches von einem Abstichloch injiziert wurde, bevor ein Temperaturabfall beim Abstich auftritt. Als Ergebnis hiervon wurde herausgefunden, dass ein derartiges Verfahren unter Verwendung einer mit einem metallischen Rohr abgeschirmten optischen Faser verwirklicht werden kann, d.h. dass die Temperatur des geschmolzenen Eisens unter Verwendung einer drahtförmigen optischen Sensoreinheit gemessen wird, die die optische Faser umfasst, die mit einem metallischen Rohr abgeschirmt ist, um eine gewisse Steifheit zur Verfügung zu stellen, und welches in geeigneter Weise korrespondierend mit dem Zustand des gemessenen Stroms geschmolzenen Eisens korrespondiert.
Es wurde ebenso herausgefunden, dass eine Sicherungsinformation der verschiedenen Sensorwerte durch die mittels des neuen Messverfahrens für geschmolzenes Eisen erhaltenen Temperaturinformation eine präzisere Abschätzung des Wärmebedingungs-Übergangs ermöglicht.
Es wurde des Weiteren herausgefunden, dass durch Abschätzen der Wärmebedingungen unter Verwendung eines künstlichen Intelligenzsystems, das ein geeignetes Wärmebedingungs-Abschätzungsmodell und ein Wärmebehandlungs-Korrekturmodell umfasst, von denen jedes jeweils eine auf Wissen basierende Messinformation über die von der optischen Faser gemessene Temperatur des geschmolzenen Eisens und Messinformation von Hochofen-Sensoren, sowie Entscheidung, ob die Wärmebedingungen in einem stationären oder einem nicht stationären Zustand sind, eine Korrektur schnell für einen Betriebsfaktor des Hochofens ohne einen persönlichen Fehler ausgeführt werden kann.
Die vorliegende Erfindung wurde auf der oben beschriebenen Erkenntnis aufbauend gemacht.
Das erste Verfahren zur Regelung der Wärmebedingungen in einem Hochofen, das oben bereits beschrieben wurde, umfasst die folgenden Schritte:
den Schritt der Bereitstellung eines Wärmebedingungs-Abschätzungsmodells, das unter Anwendung einer empirischen Regel und von Expertenwissen bezüglich des Betriebs von Hochöfen ausgebildet wurde;
den Schritt der Abschätzung eines Wärmebedingungs-Niveaus und eines Wärmebedingungs-Übergangs unter Verwendung eines Wärmebedingungs-Abschätzungsmodells, das durch Anwendung einer empirischen Regel und von Expertenwissen über den Betrieb von Hochöfen ausgebildet ist;
den Schritt der Entscheidung, ob die abgeschätzten Wärmebedingungen in einem stationären Zustand oder einem nicht stationären Zustand sind;
den Schritt der Korrektur eines Betriebsfaktors des Hochofens durch den Betreiber unter Verwendung einer empirischen Regel und von Expertenwissen über den Betrieb von Hochöfen, zur Regelung der Temperatur des geschmolzenen Eisens;
wobei das Wärmebedingungs-Abschätzungsmodell umfasst:
die Wissensbasis für eine Abschätzung des Wärmebedingungs-Niveaus inklusive der Messinformation über die Temperatur des geschmolzenen Eisens, welche von der optischen Faser erhalten wurden, und
die Wissensbasis für die Abschätzung des Wärmebedingungs-Übergangs inklusive der Messinformation über die Temperatur des geschmolzenen Eisens, die von der optischen Faser erhalten wurden, und der Messinformation von dem Hochofen-Sensor.
Das zweite Verfahren zur Regelung der Wärmebedingungen in einem Hochofen umfasst die folgenden Schritte:
den Schritt der Bereitstellung eines Wärmebedingungs-Abschätzungsmodells, das unter Verwendung einer empirischen Regel und von Expertenwissen über den Betrieb von Hochöfen ausgebildet ist;
den Schritt der Abschätzung eines Wärmebedingungs-Niveaus und eines Wärmebedingungs-Übergangs unter Verwendung eines Wärmebedingungs-Abschätzungsmodells, das unter Anwendung einer empirischen Regel und von Expertenwissen über den Betrieb von Hochöfen ausgebildet ist;
den Schritt der Entscheidung, ob die abgeschätzten Wärmebedingungen in einem stationären Zustand oder einem nicht stationären Zustand sind;
den Schritt der Anzeige des Ergebnisses der Entscheidung über die Wärmebedingungen mittels Anzeigemitteln, und
den Schritt der Korrektur eines Betriebsfaktors des Hochofens durch den Betreiber unter Verwendung einer empirischen Regel und von Expertenwissen über den Betrieb von Hochöfen, um die Temperatur des geschmolzenen Eisens einzuregeln,
wobei das Wärmebedingungs-Abschätzungsmodell umfasst:
die Wissensbasis für die Abschätzung des Wärmebedingungs-Niveaus inklusive der Messinformationen über die Temperatur des geschmolzenen Eisens, erhalten von der optischen Faser, und
die Wissensbasis für die Abschätzung des Wärmebedingungs-Übergangs inklusive der Messinformationen über die Temperatur des geschmolzenen Eisens, erhalten von der optischen Faser, und die Messinformationen von dem Hochofen-Sensor.
Das dritte Verfahren zur Regelung der Wärmebedingungen in einem Hochofen umfasst das automatische Korrigieren eines Betriebsfaktors des Hochofens unter Verwendung eines künstlichen Intelligenzsystems zur Regelung der Temperatur des geschmolzenen Eisens;
wobei das künstlichen Intelligenzsystem die folgenden Schritte umfasst:
einen Schritt der Bereitstellung eines Wärmebedingungs-Abschätzungsmodells, das unter Verwendung einer empirischen Regel und von Expertenwissen über den Betrieb von Hochöfen ausgebildet ist;
einen Schritt der Abschätzung eines Wärmebedingungs-Niveaus und eines Wärmebedingungs-Übergangs unter Verwendung des Wärmebedingungs-Abschätzungsmodells auf Basis der erhaltenen Temperaturinformationen, um das Ergebnis der Abschätzung der Wärmebedingungen zu erhalten;
einen Schritt der Entscheidung, ob die abgeschätzten Wärmebedingungen in einem stationären Zustand oder einem nicht stationären Zustand sind;
einen Schritt der Bereitstellung eines Wärmebedingungs-Korrekturmodells, das unter Verwendung der empirischen Regel und von Expertenwissen über den Betrieb von Hochöfen ausgebildet ist;
einen Schritt der Korrektur eines Betriebsfaktors des Hochofens unter Verwendung des Wärmebedingungs-Korrekturmodells auf Basis des Ergebnisses dieser Entscheidung, welche oben bereits beschrieben wurde,
wobei das Wärmebedingungs-Abschätzungsmodell umfasst:
die Wissensbasis für eine Abschätzung des Wärmebedingungs-Niveaus inklusive der Messinformationen über die Temperatur des geschmolzenen Eisens, erhalten von der optischen Faser, und
die Wissensbasis für die Abschätzung des Wärmebedingungs-Übergangs inklusive der Messinformation über die Temperatur des geschmolzenen Eisens, erhalten von der optischen Faser und der Messinformation von einem Hochofen-Sensor.
Die Ausführungsform 3 wird wie folgt beschrieben.
Ein Verfahren zur Regelung der eingeblasenen Wärmebedingungen gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst im Wesentlichen die Schritte der Messung der Temperatur des durch ein Abstichloch abgegossenen geschmolzenen Eisens, sowie die Korrektur eines Betriebsfaktors des Hochofens durch den Betreiber basierend auf den erhaltenen Temperaturinformationen, oder die Aktion der Korrektur eines Betriebsfaktors des Hochofens unter Verwendung eines künstlichen Intelligenzsystems basierend auf den so erhaltenen Temperaturinformationen.
(1) Messung der Temperatur des geschmolzenen Eisens
Das kennzeichnendste Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt in der Position und im Verfahren der Temperaturmessung des geschmolzenen Eisens. Auf Basis der so erhaltenen Messungen werden das Wärmebedingungs-Niveau sowie der Wärmebedingungs-Übergang abgeschätzt und auf Basis der Messungen wird eine Entscheidung getroffen, ob die Wärmebedingungen in einem stationären Zustand oder einem nicht stationären Zustand vorliegen. Die Entscheidung wird automatisch unter Verwendung des vorab festgelegten Wärmebedingungs-Übergangsmodells getroffen.
Als Position zur Messung der Temperatur des geschmolzenen Eisens, die als repräsentativ für das Wärmebedingungs-Niveau angesehen wird, wird bevorzugt, diejenige Temperaturposition zu verwenden, die der Temperatur des geschmolzenen Eisens im Ofen dort am nächsten kommt, wo das geschmolzene Eisen des Abstichs vom Abstichloch injiziert wird. Es ist jedoch schwierig, die Temperatur des geschmolzenen Eisens, welches in einem stark strömenden Zustand vorliegt, kontinuierlich und korrekt auf stabile Weise zu messen. Diese Schwierigkeit wird jedoch durch Einsetzen einer mit einem metallischen Rohr abgeschirmten optischen Faser in den Strom geschmolzenen Eisens sowie die Detektion des abgestrahlten Lichts des geschmolzenen Eisens, welches von der Spitze der optischen Faser emittiert wird, überwunden.
Die Struktur der mit einem metallischen Rohr abgeschirmten optischen Faser, die in der Ausführungsform 3 verwendet wird, ist die gleiche wie in Ausführungsform 1, wie sie in 1 gezeigt ist. Eine in Ausführungsform 3 verwendete Temperaturmessvorrichtung ist die gleiche wie in Ausführungsform 1 und 2 gezeigt.
(2) Abfolge der Wärmebedingungsregelung
13 zeigt ein Flussdiagramm der Wärmebedingungs-Regelung gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Beispiel des Verfahrens zur Steuerung der Wärmebedingungen gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm beschrieben.

➀ Die optische Sensoreinheit (6), die die optischen Fasern enthält, wird in den Strom geschmolzenen Eisens (22) im Abstichloch eines Hochofens eingesetzt, um die Temperaturinformation (24) über das geschmolzene Eisen mittels der Temperaturmessung (23) zu erhalten. Die Temperaturmessung des geschmolzenen Eisens wird kontinuierlich auf eine solche Weise durchgeführt, dass die Abstichzeit von etwa 3 bis 4 Stunden in Sektionen bei Intervallen von 20 Minuten unterteilt wird und der Durchschnittswert der einen Sektion als repräsentative Temperatur des geschmolzenen Eisens in dieser Sektion angesehen wird und als Niveau der Temperatur geschmolzenen Eisens (25) in dieser Sektion festgelegt wird. Die Veränderung der Temperatur geschmolzenen Eisens von der Sektion direkt vor dieser Sektion zu dieser Sektion selbst wird als Temperaturübergang (26) des geschmolzenen Eisens in dieser Sektion angesehen.
➁ Auf der anderen Seite werden die vorab festgelegten kennzeichnenden Werte durch verschiedene Ofensensoren (27) gemessen (28), um Sensorinformation (29) zu erhalten. Das Messziel und die Messfrequenz hängen von der Art des verwendeten Sensors ab. Beispielsweise wird mit dem eingebetteten Blasformsensor die eingebettete Blasformtemperatur einmal pro Minute von einem in den Ofenkörper nahe der Blasform eingebetteten Thermoelement erhalten. Auf diese Weise werden auf Basis der Informationen von jedem dieser Sensoren der Übergang (30) der Temperatur der eingebetteten Blasform (30) der Übergang (31) der Gichtgastemperatur, der Übergang (32) der Gasanalysewerte, der Übergang (33) der Silizium-Konzentration im geschmolzenen Eisen sowie der Übergang (34) der Schwefel-Konzentration im geschmolzenen Eisen erhalten.
➂ 14(a) zeigt ein Beispiel der Messergebnisse der Temperatur des geschmolzenen Eisens und 14(b) zeigt ein Beispiel der Messergebnisse der eingebetteten Blasformtemperatur.

Im Verfahren zur Messung der Temperatur des geschmolzenen Eisens gemäß der vorliegenden Erfindung fallen die Temperaturmessungen des geschmolzenen Eisens in den Bereich von ± 5°C. Ein Wärmebedingungs-Abschätzungsmodell (35) für einen Hochofen wird vorab unter Verwendung von empirischen Regeln und/oder Expertenwissen über den Betrieb von Hochöfen ausbilden. Auf Basis des Temperaturniveaus, der Temperaturabschätzung usw., die oben in (1) und (2) erhalten wurden, werden das Wärmebedingungs-Niveau (36) und der Wärmebedingungs-Übergang (37) unter Verwendung es Wärmebedingungs-Abschätzungsmodells (35) für den Hochofen, ausgebildet unter Verwendung von empirischen Regeln und/oder Expertenwissen über den Betrieb von Hochöfen, abgeschätzt.
Die Abschätzung des Wärmebedingungs-Niveaus und des Wärmebedingungs-Übergangs sowie die Detektion einer abnormal niedrigen Temperatur werden durch die nachfolgend angegebenen Verfahren ausgeführt:
[a] Rückschluss auf das Wärmebedingungs-Niveau:
Bei der Temperaturmessung des geschmolzenen Eisens wird, da das vom Abstichloch injizierte geschmolzene Eisen gemessen wird, die gemessene Temperatur als im Wesentlichen die gleiche wie die des geschmolzenen Eisens im Ofen angesehen. Zusätzlich kann, da die Messdaten eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen und eine kontinuierliche Messung möglich ist, das Messintervall ebenso verringert werden. Daher wird das so erhaltene Temperaturniveau des geschmolzenen Eisens im Wesentlichen als Wärmebedingungs-Niveau mit hoher Korrektheit und Präzision angesehen. Somit wird die so erhaltene Temperatur des geschmolzenen Eisens als vorliegendes Wärmebedingungs-Niveau verwendet.
[b] Rückschluss auf den Wärmebedingungs-Übergang:
Die aus Daten jedes der Sensoren bestimmten Wärme-Übergänge werden mittels des vorab festgelegten Verfahrens für jeden der Sensoren gewichtet und die Daten der Sensoren werden integriert, um den Wärmebedingungs-Übergang festzulegen. Der Wärmebedingungs-Übergang wird unter Verwendung des Übergangs der Temperaturniveaus des geschmolzenen Eisens korrigiert, um einen zukünftigen Wärmebedingungs-Übergang zu erhalten. Auf diese Weise werden die Daten jedes Sensors als Standard für den Wärmebedingungs-Übergang verwendet, da eine Veränderung in der Wärmebedingungen durch den Wert jedes Sensors früher detektiert wird.
[c] Rückschluss auf eine Abnormalität in den Ofenbedingungen:
Da bei einem nicht stationären Zustand der Wärmebedingungen angenommen wird, dass eine Abnormalität in den Ofenbedingungen auftritt, ist es wichtig, sowohl die stationäre Region als auch die nicht stationäre Region bei der Ausbildung der Aktionsmatrix einzustellen. Der nicht stationäre Zustand tritt beispielsweise als abnorm niedrige Temperatur auf.
Wie in einem Graph des Temperaturübergangs für das geschmolzenen Eisen in 13 illustriert, wird dann, wenn in der Temperaturinformation (24) über das geschmolzenen Eisen, wenn die ersten Messungen (T₁, T₂, T₃) der Temperatur des geschmolzenen Eisens nach dem Abstich abnorm niedrig sind (im Falle einer abnormal niedrigen Temperatur) wie dies in 3 bei T₁ und T₂ gezeigt ist, angenommen, dass die Menge an Resteisen-Schlacke sicher erhöht, die an der Ofenwand anhängende Substanz abfällt, unreduziertes Eisenerz abfällt oder die an der Ofenwand angelagerte Substanz mit hohem Dampfdruck wie etwa Zink oder dergleichen abfallen. In diesem Fall ist eine Notaktion erforderlich. Die abnormal niedrige Temperatur wird vorab auf Basis von empirischen Regeln und/oder Ergebnisse der Beobachtung der Blasform definiert.

➃ Die Aktionsmatrix (38) wird vorab unter Verwendung des Wärmebedingungs-Abschätzungsmodells (35) unter Bezugnahme auf die Ergebnisse der Abschätzung ausgebildet. Die Aktionsmatrix wird als Entscheidungskriterium für die Bewertung des vorliegenden Niveaus der Wärmebedingungen, der Abschätzung zukünftiger Wärmebedingungs-Übergänge, des Annäherns des Wärmebedingungs-Niveaus an das Zielniveau und die Aufrechterhaltung des Ziel-Wärmebedingungs-Niveaus verwendet und als Matrix ausgebildet, die Abschätzungsergebnisse des Wärmebedingungs-Niveaus und Abschätzungsergebnisse des Wärmebedingungs-Übergangs umfasst. Ein charakteristisches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass die Aktionsmatrix in einem stationären Zustandsbereich oder einem nicht stationären Zustandsbereich unterteilt ist.

Zuerst wird jedes der Wärmebedingungs-Niveaus und jeder der Wärmebedingungs-Übergänge in verschiedene Rangfolgen unterteilt. Beispielsweise wird das Wärmebedingungs-Niveau in einer Rangfolge in Intervallen von einer Temperatur des geschmolzenen Eisens von 10°C unterteilt und der Wärmebedingungs-Übergang wird in Rangfolgen unter Bedingungen eines Wärmebedingungs-Gradienten von 10°C/min unterteilt. Auf der anderen Seite werden für jedes Wärmebedingungs-Niveau und den Wärmebedingungs-Übergang ein normaler Bereich und ein abnormaler Bereich unter Verwendung der empirischen Regeln und/oder von Expertenwissen festgelegt. Es wurde angenommen, dass der normale Bereich des Wärmebedingungs-Niveaus in 7 Rangfolgen unterteilt ist, die bei einer Rangfolge zentriert sind, die das Ziel-Wärmebedingungs-Niveau beinhaltet und 3 Rangfolgen sowie oberhalb als auch unterhalb des zentralen Rangs umfasst, und dass der normale Bereich des Wärmebedingungs-Übergangs in 5 Rangfolgen unterteilt ist, die bei einer Rangfolge zentriert sind, die den Ziel-Wärmebedingungs-Übergang beinhaltet und 2 Rangfolgen sowohl oberhalb als auch unterhalb der zentralen Rangfolge umfassen. In diesem Fall wird die Region von 7 × 5 Rangfolgen, die mit der normalen Region korrespondiert, als stationärer Zustandsbereich angesehen. Der Bereich außerhalb des stationären Zustandsbereichs wird als nicht stationärer Zustandsbereich angesehen. Der Bereich einer Rangfolge wird durch empirische Regeln und/oder Expertenwissen festgelegt.
Die 15 und 16 zeigen Beispiele der so ausgebildeten Aktionsmatrix. In der Aktionsmatrix ist der Bereich inklusive der Wärmebedingungs-Niveaurangfolgen 1 bis 7 und der Wärmebedingungs-Übergangsrangfolgen 1 bis 5 der stationäre Zustandsbereich und dessen Umfangsbereich ist der nicht stationäre Bereich.

➄ Die Ergebnisse der Abschätzung des Wärmebedingungs-Niveaus und des Wärmebedingungs-Übergangs, die oben in ➂ erhalten wurden, werden an korrespondierenden Positionen in der Aktionsmatrix platziert. Dies bedeutet, dass unter Verwendung der Aktionsmatrix eine Entscheidung getroffen wird, ob die Wärmebedingungen in einem stationären Zustand (JA) oder in einem nicht stationären Zustand (NEIN) vorliegen. Dann wird die Korrektur ausgeführt. Im Falle des stationären Zustands schreitet die Aktion zum Aktionssystem (S) für den stationären Zustand fort, um die Korrektur gemäß dem Flussdiagramm, das in 15 gezeigt ist, auszuführen. Im Falle eines nicht stationären Zustands schreitet die Aktion zu dem Aktionssystem (U) für einen nicht stationären Zustand fort, um die Korrektur gemäß dem Flussdiagramm, das in 16 gezeigt ist, auszuführen. Selbstverständlich weisen beide Aktionen unterschiedliche Korrekturinhalte auf, d.h., dass die Korrektur im Falle des stationären Zustands langsam erfolgt, während im Fall eines nicht stationären Zustands die Korrektur mittels einer großen Veränderung schnell erfolgt, um auf einen Notfall zu reagieren. Beide Aktionen sind außer in diesem Punkt gleich.
➅ Anschließend wird der nicht stationäre Zustand unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm der Korrektur, wie sie in 16 gezeigt ist, beschrieben. Die Korrektur beinhaltet zwei Fälle, d.h. den Fall, bei dem die Information der Aktionsmatrix auf einem Strom (39) angezeigt wird, und der Betreiber die Aktion auf Basis der auf dem Schirm angezeigten Information ausführt, und den Fall, bei dem die Information der Aktionsmatrix in ein künstlichen Intelligenzsystem (50) eingegeben wird, um die Korrektur unter Verwendung einer Maschine automatisch auszuführen.

[a] Im Falle, in dem der Betreiber die Korrektur ausführt, werden der Zielbetriebsfaktor (43'') der Korrektur und das Maß der Korrektur (44'') abschließend mittels der Entscheidung des Betreibers (42'') festgelegt.
[b] In dem Falle, in dem die Korrektur mechanisch durch das künstliche Intelligenzsystem ausgeführt wird, werden der Ziel-Betriebsfaktor (43'') der Korrektur sowie das Korrekturmaß (44'') mittels eines Rechners (46) gemäß dem Wärmebedingungs-Korrekturmodell (45'') für nicht stationäre Wärmebedingungen festgelegt (47''), welche vorab unter Verwendung der empirischen Regeln und/oder von Expertenwissen über den Betrieb von Hochöfen ausgebildet wurden.

Die so festgelegte Korrektur wird ausgeführt, um die Temperatur des geschmolzenen Eisens so zu regeln, dass sie am Zielwert gehalten wird, wodurch die Wärmebedingungen in dem nicht stationären Zustand geregelt werden.

➆ Die Korrektur wird durch Veränderung der eingestellten Bedingung eines Betriebsfaktors für den Hochofen verändert. Hauptfaktoren, die die Wärmebedingungen festlegen, beinhalten den Feuchtegehalt im Heißwind, die Temperatur des Heißwinds, das PC-Verhältnis (das Verhältnis des eingeblasenen pulverförmigen Kohle), das Koksverhältnis (das Verhältnis der Kokslast) und dergleichen. Um die Temperatur des geschmolzenen Eisens einzustellen, ist es jedoch zweckdienlich, den Feuchtegehalt des Heißwinds zu regeln. Die Temperatur des geschmolzenen Eisens kann durch Absenken der Menge an hinzugegebenem Dampf erhöht werden.

Auf diese Weise können das Vorliegen von Restschlacke, ein Abrutschen oder dergleichen automatisch detektiert werden (49), ob die Wärmebedingungen stationär oder unstationär sind kann automatisch entschieden werden (51), und die eingestellte Bedingung eines Betriebsfaktors kann in geeigneter Weise automatisch verändert werden.
Die vorliegende Erfindung wird detaillierter im Folgenden unter Bezugnahme auf Beispiele erläutert.
Ein Hochofen wurde durch das Verfahren zur Regelung der Wärmebedingungen gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der Temperaturmessvorrichtung, die in 2 gezeigt ist und der optischen Sensoreinheit zum Messen der Temperatur des geschmolzenen Eisens, deren Struktur in 1 gezeigt ist, betrieben. Die Wärmebedingungen wurden automatisch unter Verwendung eines Steuerungssystems, das eine künstliche Intelligenz gemäß dem Flussdiagramm der Wärmebedingungs-Steuerung, die in den 13, 15 oder 16 gezeigt ist, geregelt. Die Details waren wie folgt:
Die optische Sensoreinheit 6 wies eine drahtförmige Doppelstruktur auf, in der eine optische Quarzglasfaser 1 als Drahtelement mit einem Durchmesser von 25 μm mittels eines Edelstahl-Abschirmrohrs (inneres Rohr) mit einem Außendurchmesser von 1,2 mm, einem Innendurchmesser von 0,8 mm und einer Dicke von 0,2 mm, sowie mittels eines Edelstahl-Abschirmrohrs (äußeres Rohr) mit einem Außendurchmesser von 3,6 mm, einem Innendurchmesser von 3,0 mm und einer Dicke von 0,3 mm abgedeckt war. Die optische Sensoreinheit 6 wurde in einen Strom injizierten geschmolzenen Eisens 8 beim Abstich eingesetzt, während sie im Führungsrohr 15 mit einem Innendurchmesser von 6 mm und einem Außendurchmesser von 10 mm verschoben wurde. Die Beförderungsgeschwindigkeit der optischen Sensoreinheit 6 wurde auf 400 mm/sec eingestellt. Die für eine Temperaturmessung erforderliche Zeit betrug etwa 10 bis 20 Sekunden, so dass die Temperatur kontinuierlich über diese Zeit gemessen wurde. Die Zeit für einen Abstich betrug 3 bis 4 Stunden, so dass die Temperatur des Stroms geschmolzenen Eisens 8 8 bis 10 Mal in dieser Abstichzeit gemessen wurde. Der Zielwert der Temperatur des geschmolzenen Eisens betrug 1505°C und die Temperatur des geschmolzenen Eisens wurde durch Einstellung des Feuchtegehalts im Heißwind geregelt.
(Testergebnis-1):
17 zeigt die Veränderung über die Zeit der Messungen der Temperatur des geschmolzenen Eisens, der Silizium-Konzentration des geschmolzenen Eisens sowie der Menge an zum Heißwind dreimal beim Abstich hinzugegebener Feuchtigkeit. Eine abnormal niedrige Temperatur wurde in der ersten Temperatur des geschmolzenen Eisens nach dem Beginn jedes Abstichs beobachtet. Es wurde nämlich entschieden, dass die Wärmebedingungen in einem stationären Zustand vorlagen. Somit wurde im Schritt (51) der Entscheidung, ob die Wärmebedingungen in einem stationären Zustand oder einem nicht stationären Zustand wie in 13 gezeigt vorlagen, entschieden, dass die Wärmebedingungen stationär waren und der Fluss schritt im Aktionssystem (S) für den stationären Zustand fort, indem eine Entscheidung über eine Korrektur (47) durch das künstliche Intelligenzsystem (50) erfolgte und die Korrektur ausgeführt wurde (48). Auf diese Weise wurde die Temperatur des geschmolzenen Eisens so geregelt, dass die Wärmebedingungen gesteuert wurden.
Als Ergebnis wurde während der Abstichzeit die Temperatur des geschmolzenen Eisens in einem Temperaturbereich bei 1495 bis 1515°C eingeregelt. Während dieser Zeit war die Silizium-Konzentration des geschmolzenen Eisens im Bereich von 0,15 bis 0,21 Gew-%, was zur Produktion eines Niedersilizium-Roheisens mit einer durchschnittlichen Silizium-Konzentration von 0,18 Gew-% führte.
Auf der anderen Seite wurde bei einem konventionellen Verfahren zur Regelung der Temperatur des geschmolzenen Eisens die Temperatur des geschmolzenen Eisens mittels eines Eintauch-Thermometers im Schlackenüberlauf gemessen und auf Basis des gemessenen Werts wurde der Feuchtegehalt des Heißwinds so eingestellt, dass die Temperatur des geschmolzenen Eisens zum eingestellten Zielwert von 1505°C eingeregelt wurde.
18 zeigt die Veränderungen über die Zeit der Messungen der Temperatur geschmolzenen Eisens im Schlackenüberlauf, der Silizium-Konzentration des geschmolzenen Eisens und der Menge an zum Heißwind vier Mal beim Abstich zugegebener Feuchtigkeit. Zu jedem Zeitpunkt des Abstichs verändert sich die Temperatur des geschmolzenen Eisens deutlich und in den meisten Fällen ist die Temperatur in der letzten Stufe des Abstichs am höchsten. Obwohl ein derartiger Temperaturübergang beim Abstich hauptsächlich aufgrund der Abkühlung des geschmolzenen Eisens in der Abstichrinne bewirkt ist, ist es unmöglich, eine Entscheidung nur aus diesem Ergebnis heraus abzugeben, ob die Wärmebedingungen in einem stationären Zustand oder einem nicht stationären Zustand vorliegen. Daher entscheidet konventioneller Weise der Betreiber in einer Gesamtbetrachtung der empirischen Regeln, die aus früheren tatsächlichen Betrieben erhalten wurden, eines abnormalen Verhaltens der Werte verschiedener Ofensensoren oder der Ergebnisse der Beobachtung der Ofenbedingungen von der Blasform aus und dergleichen, ob die Wärmebedingungen in einem stationären oder nicht stationären Zustand vorliegen. Es war somit unmöglich, automatisch durch das künstliche Intelligenzsystem zu entscheiden, ob die Wärmebedingungen stationär oder nicht stationär waren. Ebenso war anders als in der vorliegenden Erfindung eine frühe Entscheidung unmöglich und die Entscheidung wurde auch von persönlichen Fehlern begleitet.
Auf der anderen Seite wurde die Temperatur des geschmolzenen Eisens unzureichend gesteuert, wodurch nicht nur große Veränderungen in der Messungen der Temperatur des geschmolzenen Eisens im Schlackenüberlauf, sondern ebenso große Veränderungen in der Temperatur des geschmolzenen Eisens im Ofen bewirkt wurden.
auf diese Weise ist es im konventionellen Verfahren der Regelung der Wärmebedingungen in einem Betrieb des Hochofens schwierig, die Temperatur des geschmolzenen Eisens mit hoher Präzision schnell und korrekt abzuschätzen. Daher wird zur vorherigen Verhinderung einer Schwierigkeit im Betrieb aufgrund einer abnormalen Verringerung der Wärmebedingungen der Steuerungsstandard für die Temperatur des geschmolzenen Eisens auf einen Wert eingestellt, der höher als das Temperaturniveau ist, das für den tatsächlichen Betrieb zur Steuerung der Wärmebedingungen auf ein höheres Niveau in Bezug auf die Sicherheit notwendig ist. Wenn die Temperatur des geschmolzenen Eisens auf ein höheres Niveau eingeregelt wird, muss die Menge an als Brennstoff verwendeten Koks erhöht werden, wodurch das Problem der Erhöhung des Koksverhältnisses bewirkt wird.
Zusätzlich schreitet bei einer Erhöhung der Temperatur des geschmolzenen Eisens die Reaktion des Übergangs von Silizium in das geschmolzene Eisen, gekennzeichnet durch die nachfolgend angegebenen Reaktionsgleichungen, fort, um die Silizium-Konzentration im geschmolzenen Eisen zu erhöhen: (SiO₂) + 2[C] → [Si] + 2CO (1) SiO + [C] → [Si] + CO (2)wobei:
Gleichung (1): Reaktion des Silizium-Übergangs in das geschmolzene Eisen mittels einer Reaktion Schlacke-Metall
Gleichung (2): Reaktion des Silizium-Übergangs in das geschmolzene Eisen durch SiO-Gas
Wenn sich die Silizium-Konzentration des geschmolzenen Eisens erhöht, erhöht sich der Verbrauch an Kalk, der als Flussmittel bei der Raffineration des geschmolzenen Eisens als Rohmaterial im nächsten Stahlerzeugungsprozess verwendet wird. Dies verringert den Eisen-Ertrag aufgrund des Anstiegs der Menge an Stahlschlacke, wodurch das Problem der Erhöhung der Menge an Stahlschlacke bewirkt wird.
Auf der anderen Seite ist das Verfahren zur Regelung der Wärmebedingungen gemäß der vorliegenden Erfindung in der Lage, die Wärmebedingungen in einem stabilen Zustand einzuregeln, wodurch das Regelungsniveau der Temperatur des geschmolzenen Eisens auf das Ziel-Temperaturniveau, das für den tatsächlichen Betrieb erforderlich ist, verringert wird. Daher besteht keine Notwendigkeit, eine exzessive Menge an Koks zu verwenden. Ebenso kann die Temperatur des geschmolzenen Eisens auf ein niedrigeres Niveau eingeregelt werden und somit kann die Silizium-Konzentration des geschmolzenen Eisens in Bereich von etwa 0,15 bis etwa 0,21 Gew-% beispielsweise stabilisiert werden. Es ist ebenso möglich, das Auftreten von Betriebsstörungen aufgrund einer abnormalen Verringerung der Wärmebedingungen zu verhindern.
(Testergebnis 2)
19 zeigt die Veränderungen der Temperatur, wenn die erste Temperatur des geschmolzenen Eisens nach dem Abstich eine abnormal niedrige Temperatur in einem Betrieb des Hochofens ist, bei dem die Wärmebedingungen durch das Verfahren gemäß der Ausführungsform geregelt wurden. Wie oben beschrieben, wurde die seit dem Beginn des Abstichs abgelaufene Zeit in Sektionen bei Intervallen von 20 Minuten unterteilt und der Durchschnitt einer Sektion wurde als repräsentative Temperatur des geschmolzenen Eisens angesehen und mittels einer graphischen Darstellung der Temperatur geschmolzenen Eisen angegeben. In 19 ist nur beim ersten und zweiten Abstich die erste Temperatur des geschmolzenen Eisens eine abnormal niedrige Temperatur. Eine derart abnormale niedrige Temperatur nur in der ersten Messung basiert auf den folgenden Gründen: aufgrund eines Anstiegs in der Resteisen-Schlacke, einem Abfallen der an der Ofenwand anhaftenden Substanz, einem Herunterfallen von unreduziertem Eisenerz oder einem Herunterfallen von an der Ofenwand anhaftender Substanz eines Hochdampfdruck-Metalls wie etwa Zink oder dergleichen, sank die Temperatur des geschmolzenen Eisens nahe dem Abstichloch abnormal ab. Daher strömte geschmolzenes Eisen mit einer abnormal niedrigen Temperatur zu Beginn des Abstichs aus und das geschmolzene Eisen mit normaler Temperatur in einem oberen Abschnitt strömte mit Ablauf der Abstichzeit aus. In dem zweiten Abstich durch das Abstichloch gegenüber dem Abstichloch des ersten Abstichs war aus den gleichen Gründen wie oben beschrieben nur die Anfangstemperatur des geschmolzenen Eisens nach dem Abstich abnormal niedrig. Im dritten Abstich war die Anfangstemperatur des geschmolzenen Eisens keine abnormal niedrige Temperatur. Dies kennzeichnet, dass die gelegentlich auftretende Substanz als direkter Grund für eine abnormal niedrige Temperatur von dem Start des dritten Abstichs entfernt wurde.
Obwohl es konventioneller Weise unmöglich ist, eine derart abnormal niedrige Temperatur des geschmolzenen Eisens aus den Anfangsmessungen der Temperatur des geschmolzenen Eisens nach dem Abstich zu detektieren, ermöglicht die vorliegende Erfindung eine derartige Detektion. Dies ermöglicht ebenso eine präzise und schnelle Detektion des Auftretens von Restschlacke, Eisenerz oder einer Substanz, sowie die quantitative Bestimmung von deren Größenordnung.
Wie oben bereits beschrieben, kann die vorliegende Erfindung die Temperatur des geschmolzenen Eisens präziser auf das Zielniveau in einem engen Temperaturbereich beim Betrieb eines Hochofens einregeln und früh automatisch einen abnormalen Zustand der Wärmebedingungen mit hoher Präzision detektieren. Daher ist es möglich, eine Stabilisierung der Ofenbedingungen bei hohem Niveau durch eine gute Wärmebedingungs-Regelung zu realisieren, welche bisher nicht erreichbar war. Als Ergebnis werden die folgenden Effekte erzielt.

I. Es ist möglich, auf einen Betrieb des Hochofens mit höherer Flexibilität für den Plan des Produktionsprozesses zu reagieren, wodurch die Produktivität verbessert wird, eine Absorption von Variationen in den Anforderungen und die Zufuhr von Rohmaterial und Produktivität zu erzielen.
J. Es ist möglich, ein Niedersilizium-Roheisen in stabiler Weise zu erzeugen, das Koksverhältnis zu verringern, die Lebensdauer der refraktorischen Ausmauerung zu erhöhen, den Nutzungsfaktor der Gase in einem stabilen Zustand zu verbessern und die Produktionskosten des geschmolzenen Eisens aufgrund einer Abnahme der Einheitskosten für Roh-Hilfsmaterialien zu verringern sowie die Rohmaterialien-Ressourcen zu schonen.
K. Es ist möglich, kritische Schwierigkeiten beim Betrieb eines Hochofens aufgrund einer Abnormalität der Wärmebedingungen vollständig zu entfernen, die Lebensdauer des Hochofens zu erhöhen und die Reparaturkosten zu verringern.
L. Eine Automatisierung der Wärmebedingungs-Regelung ermöglicht eine signifikante Verringerung des Energieverbrauchs, eine Unterstützung der Verwirklichung einer zentralisierten Regelung einer Vielzahl von Hochöfen sowie eine unbemannte Betriebssteuerung sowie eine weitere Verringerung des Energieverbrauchs.

Die vorliegende Erfindung kann ein derartiges Verfahren zur Einregelung von eingeblasenen Wärmebedingungen zur Verfügung stellen und bietet industriell sinnvolle Effekte.
Verschiedene Ausführungsformen eines Verfahrens zum Betrieb eines Hochofens werden im Folgenden beschrieben.

1. Ein Verfahren eines Hochofens zum Erzeugung geschmolzenen Eisens, umfassend die folgenden Schritte: Vorbereiten einer optischen Faser, die mit einem metallischen Rohr abgedeckt wird; Messen einer Temperatur des Stroms geschmolzenen Eisens, die aus eine Abstichloch des Hochofens ausgegeben wird, mittels Verwendung der optischen Faser, die mit dem metallischen Rohr abgedeckt ist, um eine Information über die Temperatur des geschmolzenen Eisens zu erhalten; und Steuern der Wärmebedingungen im Hochofen basierend auf den erhaltenen Informationen in Bezug auf die Temperatur des geschmolzenen Eisens, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Steuerung der Wärmebedingungen umfasst: das Festlegen einer Steuerungszieltemperatur (T₁) von 1495°C oder weniger; das Festlegen eines Bereichs der Steuerungstemperatur von (t1 –10°C) bis (T₁ + 10°C) auf Basis der Steuerungszieltemperatur (t1); und die Aufrechterhaltung der Temperatur des geschmolzenen Eisens innerhalb dieses Bereichs der Steuerungstemperatur durch Einstellung des Feuchtigkeitsgehalts im Heißwind, der Temperatur des Heißwinds, des PCI-Verhältnisses und/oder des Koksverhältnisses, um so jede Abweichung zwischen der gemessenen Temperatur des geschmolzenen Eisens und dem Bereich der Steuerungstemperatur zu korrigieren.
2. Verfahren gemäß 1, wobei der Stroms geschmolzenen Eisens ein Jet-Strom ist, der von einem Abstichloch bis zu einer Laufrinne heraustropft.
3. Verfahren gemäß 1, wobei der Schritt der Steuerung der Wärmebedingungen im Ofen umfasst: die Herstellung des geschmolzenen Eisens mit einem Siliziumgehalt von 0,3 Gew-% oder weniger.
4. Verfahren gemäß 1, wobei der Schritt der Steuerung der Wärmebedingungen im Ofen umfasst: die Steuerung der Wärmebedingungen im Ofen; und die Reduzierung eines Brennstoffverhältnisses.
5. Verfahren gemäß 1, wobei der Schritt der Steuerung der Wärmebedingungen im Ofen umfasst: die Festlegung einer Zielsteuertemperatur (T₁), die niedriger als eine Zielsteuertemperatur (T₂) beim Messen der Temperatur des geschmolzenen Eisens in einem Schlackenüberlauf ist; die Festlegung eines Bereichs der Steuerungstemperatur von (T₁ – a) bis (T₁ + a) auf Basis der Steuerungszieltemperatur (T₁); und die Vornahme einer Operationsaktion zur Beibehaltung des Bereichs der Steuerungstemperatur.
6. Verfahren gemäß 1, wobei der Schritt der Steuerung der Wärmebedingungen im Ofen umfasst: die Festlegung der Steuerungszieltemperatur (T₁), die niedriger als die Steuerungszieltemperatur (t2) beim Messen der Temperatur des geschmolzenen Eisens im Schlackenüberlauf ist; die Festlegung eines Bereichs (± a) der Steuerungszieltemperatur, die enger als der Bereich der Steuerungszieltemperatur (± b) beim Messen der Temperatur des geschmolzenen Eisens im Schlackenüberlauf ist; die Vornahme der Betriebsaktion zur Beibehaltung des Bereichs der Steuerungszieltemperatur von (T₁ – a) bis (T₁ + a).
7. Verfahren gemäß 1, des Weiteren umfassend den Schritt der Detektion eines Aktivierungsgrads des Toten Mannes des Hochofens basierend auf den erhaltenen Informationen über die Temperatur des geschmolzenen Eisens.
8. Verfahren gemäß 7, wobei der Schritt der Detektion des Aktivierungsgrads des Toten Mannes des Hochofens umfasst: den Vergleich einer Temperatur (T_s) des geschmolzenen Eisens zu Beginn des Abstichs mit einer minimalen Temperatur des geschmolzenen Eisens (T_min) beim Abstich außer zu Beginn des Abstichs, um ΔT = T₁ – T_min zu berechnen; die Fortführung des oben erwähnten Schritts des Vergleichs der Temperatur des geschmolzenen Eisens während zumindest zwei Abstichen oder mehr; die Abschätzung eines Zustands des Toten Manns von dem ΔT-Übergang.
9. Verfahren gemäß 1, des Weiteren umfassend den Schritt der Steuerung einer Injektionsmenge an pulverförmiger Kohle basierend auf den erhaltenen Informationen über die Temperatur des geschmolzenen Eisens.
10. Verfahren gemäß 1, wobei der Schritt des Steuerung der Wärmebedingungen im Hochofen umfasst: die Bereitstellung eines Abschätzungsmodells der Wärmebedingungen im Hochofen, die unter Verwendung einer empirischen Regel und von Expertenwissen für den Betrieb im Hochofen ausgebildet wurde; die Abschätzung eines Niveaus der Wärmebedingungen im Ofen und des Übergangs der Wärmebedingungen im Ofen unter Verwendung des Abschätzungsmodells der Wärmebedingungen im Ofen auf Basis der so erhaltenen Temperaturinformationen, um ein abgeschätztes Ergebnis der Wärmebedingungen im Ofen zu erhalten; die Vornahme einer Aktion der Korrektur eines Betriebsfaktors des Hochofens unter Verwendung der empirischen Regel und von Expertenwissen für den Betrieb des Hochofens auf Basis der so erhaltenen Temperaturinformationen zur Steuerung der Temperatur des geschmolzenen Eisens.
11. Verfahren gemäß 10, wobei das Abschätzungsmodell der Wärmebedingungen im Ofen umfasst: eine Wissensbasis zum Abschätzen der Wärmebedingungen im Ofen inklusive der Informationen der Temperatur des geschmolzenen Eisens durch die optische Faser; eine Wissensbasis zur Abschätzung des Übergangs der Wärmebedingungen im Hochofen inklusive der Informationen über die Temperatur des geschmolzenen Eisens durch die optische Faser und eine Messinformation eines Sensors des Hochofens.
12. Verfahren gemäß 1, wobei der Schritt der Steuerung der Wärmebedingungen im Ofen umfasst: die Bereitstellung eines Abschätzungsmodells der Wärmebedingungen im Ofen, welches unter Verwendung der empirischen Regel und von Expertenwissen für den Betrieb von Hochöfen ausgebildet wurde; die Abschätzung des Niveaus der Wärmebedingungen im Ofen und des Übergangs der Wärmebedingungen im Ofen unter Verwendung des Abschätzungsmodells der Wärmebedingungen des Ofens auf Basis der so erhaltenen Information der Temperatur des geschmolzenen Eisens, um die Abschätzung des Niveaus der Wärmebedingungen und des Übergangs der Wärmebedingungen im Ofen zu erhalten; die Anzeige des Ergebnisses der abgeschätzten Wärmebedingungen im Ofen mittels Anzeigeelementen; die Vornahme einer Korrekturaktion eines Betriebsfaktors des Hochofens unter Verwendung der empirischen Regel und von Expertenwissen für den Betrieb des Hochofens auf Basis der angegebenen abgeschätzten Ergebnisse, um die Temperatur des geschmolzenen Eisens zu steuern.
13. Verfahren gemäß 12, wobei das Abschätzungsmodell der Wärmebedingungen im Ofen umfasst: eine Wissensbasis zur Abschätzung der Wärmebedingungen im Ofen inklusive der Information über die Temperatur des geschmolzenen Eisens mittels der optischen Faser; eine Wissensbasis zur Abschätzung der Wärmebedingungen im Ofen inklusive der Information über die Temperatur des geschmolzenen Eisens durch die optische Faser und die Messinformation des Sensors des Hochofens.
14. Verfahren gemäß 13, wobei der Schritt der Steuerung der Ofentemperatur des Hochofens umfasst: das automatische Korrigieren des Betriebsfaktors des Hochofens unter Verwendung eines künstlichen Intelligenzsystems zur Steuerung der Temperatur des geschmolzenen Eisens, wobei das künstliche Intelligenzsystem die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen des Abschätzungsmodells der Wärmebedingungen im Ofen, welches unter Verwendung der empirischen Regel und von Expertenwissen über den Betrieb von Hochöfen ausgebildet wurde; die Abschätzung des Niveaus der Wärmebedingungen im Ofen und des Übergangs der Wärmebedingungen im Ofen unter Verwendung des Abschätzungsmodells der Wärmebedingungen im Ofen auf Basis der so erhaltenen Information über die Temperatur des geschmolzenen Eisens, um das abgeschätzte Ergebnis des Niveaus der Wärmebedingungen im Ofen und des Übergangs der Wärmebedingungen im Ofen zu erhalten; Bereitstellen des Korrekturmodells der Wärmebedingungen im Ofen, welches unter Verwendung der empirischen Regel und von Expertenwissen über den Betrieb von Hochöfen ausgebildet wurde; und die Vornahme einer Korrekturaktion des Betriebsfaktors des Hochofens unter Verwendung des Korrekturmodells der Wärmebedingungen im Ofen auf Basis der abgeschätzten Ergebnisse.
15. Verfahren gemäß 14, wobei das Abschätzungsmodell die Wärmebedingungen im Ofen umfasst: eine Wissensbasis zur Abschätzung der Wärmebedingungen im Ofen inklusive der Informationen der Temperatur des geschmolzenen Eisens mittels der optischen Faser; eine Wissensbasis zur Abschätzung des Übergangs der Wärmebedingungen im Ofen inklusive der Information über die Temperatur des geschmolzenen Eisens mittels der optischen Faser und der Messinformationen des Sensors des Hochofens.
16. Verfahren gemäß 1, wobei der Schritt der Steuerung der Wärmebedingungen im Hochofen umfasst: Bereitstellen eines Abschätzungsmodells der Wärmebedingungen im Ofen, welches unter Verwendung der empirischen Regel und von Expertenwissen für dem Betrieb von Hochöfen ausgebildet wurde; das Abschätzen des Niveaus der Wärmebedingungen im Ofen und des Übergangs der Wärmebedingungen im Ofen unter Verwendung des Abschätzungsmodells der Wärmebedingungen im Ofen, ausgebildet unter Verwendung von empirischen Regeln und von Expertenwissen über den Betrieb von Hochöfen; Entscheiden, ob die abgeschätzten Wärmebedingungen im Ofen in einem stationären Zustand oder ein einem nicht stationären Zustand vorliegen; Vornehmen der Korrekturaktion des Betriebsfaktors des Hochofens mittels des Betreibers der empirischen Regel und von Expertenwissen über den Betrieb des Hochofens, um die Temperatur des geschmolzenen Eisens einzuregeln.
17. Verfahren gemäß 16, wobei das Abschätzungsmodell der Wärmebedingungen des Hochofens umfasst: eine Wissensbasis zur Abschätzung der Wärmebedingungen im Ofen inklusive der Information über die Temperatur des geschmolzenen Eisens durch die optische Faser; eine Wissensbasis zur Abschätzung des Übergangs der Wärmebedingungen im Ofen inklusive einer Information über die Temperatur des geschmolzenen Eisens durch die optische Faser und eine Messinformation eines Sensors des Hochofens.
18. Verfahren zum Betreiben des Hochofens gemäß 1, wobei der Schritt der Steuerung der Wärmebedingungen des Hochofens umfasst: die Bereitstellung eines Abschätzungsmodells für die Wärmebedingungen im Ofen, ausgebildet unter Verwendung der empirischen Regel und von Expertenwissen über den Betrieb von Hochöfen; die Abschätzung des Niveaus der Wärmebedingungen und des Übergangs der Wärmebedingungen unter Verwendung der Wärmebedingungen im Ofen, ausgebildet unter Verwendung der empirischen Regel und von Expertenwissen über den Betrieb von Hochöfen; die Abschätzung, ob die abgeschätzten Wärmebedingungen im stationären Zustand oder im nicht stationären Zustand vorliegen; die Anzeige des entschiedenen Ergebnis der Wärmebedingungen im Ofen mittels Anzeigeelementen; und das Vornehmen einer Korrekturaktion eines Betriebsfaktors des Hochofens durch den Betreiber unter Verwendung der empirischen Regeln und von Expertenwissen über den Betrieb von Hochöfen, um die Temperatur des geschmolzenen Eisens einzuregeln.
19. Verfahren gemäß 18, wobei das Abschätzungsmodell der Wärmebedingungen im Ofen umfasst: die Wissensbasis zum Abschätzen des Niveaus der Wärmebedingungen im Ofen inklusive der Messinformationen über die Temperatur des geschmolzenen Eisens, erhalten von der optischen Faser, und die Wissensbasis zur Abschätzung des Übergangs der Wärmebedingungen im Ofen inklusive der Messinformationen über die Temperatur des geschmolzenen Eisens, erhalten von der optischen Faser, sowie der Messinformationen durch den Sensor des Hochofens.
10. Verfahren gemäß 1, wobei der Schritt der Steuerung der Wärmebedingungen im Hochofen umfasst: die automatische Korrekturvornahme des Betriebsfaktors des Hochofens unter Verwendung des künstlichen Intelligenzsystems, um die Temperatur des geschmolzenen Eisens einzuregeln; wobei das künstliche Intelligenzsystem die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen des Abschätzungsmodells der Wärmebedingungen im Ofen, ausgebildet unter Verwendung der empirischen Regel und von Expertenwissen über den Betrieb von Hochöfen; die Abschätzung des Niveaus von Wärmebedingungen und des Übergangs der Wärmebedingungen im Ofen unter Verwendung des Abschätzungsmodells der Wärmebedingungen im Ofen auf Basis der so erhaltenen Information über die Temperatur des geschmolzenen Eisens, um ein abgeschätztes Ergebnis der Wärmebedingungen im Ofen zu erhalten; die Entscheidung, ob die abgeschätzten Wärmebedingungen im Ofen im stationären Zustand oder in einem nicht stationären Zustand vorliegen; die Bereitstellung eines Korrekturmodells für die Wärmebedingungen im Ofen, ausgebildet unter Verwendung der empirischen Regel und von Expertenwissen über den Betrieb von Hochöfen; und die Vornahme einer Korrekturaktion von Betriebsfaktoren für den Hochofen unter Verwendung des Korrekturmodells der Wärmebedingungen im Ofen auf Basis der Abschätzung der Wärmebedingungen im Ofen.
21. Verfahren gemäß 20, wobei das Abschätzungsmodell der Wärmebedingungen im Hochofen umfasst: die Wissensbasis zur Abschätzung des Niveaus der Wärmebedingungen im Ofen inklusive der Messinformation über die Temperatur des geschmolzenen Eisens, erhalten von der optischen Faser; und die Wissensbasis zur Abschätzung des Übergangs der Wärmebedingungen im Ofen inklusive der Messinformation über die Temperatur des geschmolzenen Eisens, erhalten von der optischen Faser, und der Messinformation durch den Sensor des Hochofens.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Hochofens zur Erzeugung von geschmolzenem Eisen, umfassend die folgenden Schritte: – Vorbereiten einer mit einem metallischen Rohr abgedeckten optischen Faser; – Messen einer Temperatur des Stroms geschmolzenen Eisens, der aus einem Abstichloch des Hochofens ausgegeben wird, mittels der Verwendung der mit dem Metallrohr abgedeckten optischen Faser, um eine Information über die Temperatur des geschmolzenen Eisens zu erhalten; und – Steuern der Wärmebedingungen des Hochofens basierend auf den über die Temperatur des geschmolzenen Eisens erhaltenen Informationen, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Steuerns der Wärmebedingungen umfasst: – Festlegen einer Steuerungs-Zieltemperatur (T₁) von 1495 °C oder weniger; – Festlegen eines Bereichs der Steuerungstemperatur von (T₁ – 10°C) bis (T₁ + 10°C) auf Basis der Steuerungs-Zieltemperatur (T₁); und – Aufrechterhalten der Temperatur des geschmolzenen Eisens innerhalb dieses Bereichs der Steuerungstemperatur durch Einsstellung des Feuchtegehalts im Heißwind, der Temperatur des Heißwinds, des PCI-Verhältnisses und/oder des Koksverhältnisses, um so jede Abweichung zwischen der gemessenen Temperatur des geschmolzenen Eisens und dem Bereich der Steuerungstemperatur zu korrigieren.