JP2021080556A - 高炉の炉況判断方法、高炉の炉況判断装置、及び高炉の炉況判断方法のプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 オペレータの能力や経験等に依存することなく炉況を判断しつつ、熟練したオペレータの総合的な判断に沿った炉況判断を行うことができる炉況判断方法を提供する。【解決手段】 高炉の炉況判断方法では、高炉における複数種類の操業管理指標のそれぞれについて指標データを取得し、各操業管理指標について、取得した指標データ及び基準値に基づいて、炉況の不安定を判断するための個別不安定スコアを算出し、複数種類の操業管理指標について算出された個別不安定スコアを合計又は平均した総合不安定スコアが、所定スコアによって規定される所定範囲に入るとき、炉況が不安定であると判断する。【選択図】図２

Description

本発明は、高炉内の炉況が不安定であるか否かを判断する炉況判断方法、炉況判断装置、及び炉況判断方法のプログラムに関する。

高炉の操業では、高炉に設置された各種センサの測定データやこの測定データを用いて演算した値といった複数の操業管理指標と、操業実績に基づいて予め決められた各操業管理指標の基準値とを総合的に比較考量することにより、オペレータが炉況を判断している。このような炉況の判断は、オペレータの能力や経験等に依存するところが大きいため、特許文献１では、オペレータの能力や経験等に依存することなく炉況を判断する方法を提案している。特許文献１によれば、演算した加工データ群のうちの少なくとも１つが管理基準値を超えている場合には、炉況異常であると判定している。

特開平１１−０８０８２０号公報

特許文献１によれば、加工データ群のうちの１つが管理基準値を超えている場合にも、炉況が異常であると判定しているが、１つの加工データが管理基準値を超えていたとしても、上述したオペレータの総合的な判断によれば、炉況が正常であると判断されることがある。例えば、管理基準値に対する加工データの超過幅が僅かであったり、複数の他の加工データが管理基準値を超えていなかったりすれば、炉況が正常であると判断されることがある。したがって、特許文献１のような炉況判断方法では、オペレータによる総合的な判断にそぐわないことがある。

本発明は、上述した課題に鑑み、オペレータの能力や経験等に依存することなく炉況を判断しつつ、熟練したオペレータの総合的な判断に沿った炉況判断を行うことができる、高炉の炉況判断方法、高炉の炉況判断装置、高炉の炉況判断方法のプログラムを提供することを目的とする。

本発明である高炉の炉況判断方法では、高炉における複数種類の操業管理指標のそれぞれについて指標データを取得し、各操業管理指標について、取得した指標データ及び基準値に基づいて、炉況の不安定を判断するための個別不安定スコアを算出し、複数種類の操業管理指標について算出された個別不安定スコアを合計又は平均した総合不安定スコアが、所定スコアによって規定される所定範囲に入るとき、炉況が不安定であると判断する。所定範囲は、所定スコア以上の範囲とすることができる。なお、上述した個別不安定スコアの平均には、算術平均（相加平均）及び加重平均が含まれる。

指標データが基準値以上であるときに炉況が不安定となる操業管理指標について、個別不安定スコアを算出するときにおいて、指標データが基準値未満であるとき、個別不安定スコアを０とすることができる。一方、指標データが基準値以上であるとき、指標データ及び基準値の差に応じて個別不安定スコアを０以上１以下の値とすることができる。

ここで、操業管理指標について、基準値よりも大きい上限値が定められており、指標データが基準値以上であるとき、指標データが上限値に近づくほど、個別不安定スコアを１に近づけることができる。また、指標データが上限値以上であるとき、個別不安定スコアを１とすることができる。上限値は、所定期間内に取得された複数の指標データの平均値に、これらの指標データの標準偏差をＮ倍した値を加算した値とすることができる。なお、Ｎは正の値である。

指標データが基準値以下であるときに炉況が不安定となる操業管理指標について、個別不安定スコアを算出するときにおいて、指標データが基準値よりも大きいとき、個別不安定スコアを０とすることができる。一方、指標データが基準値以下であるとき、指標データ及び基準値の差に応じて個別不安定スコアを０以上１以下の値とすることができる。

ここで、操業管理指標について、基準値よりも小さい下限値が定められており、指標データが基準値以下であるとき、指標データが下限値に近づくほど、個別不安定スコアを１に近づけることができる。また、指標データが下限値以下であるとき、個別不安定スコアを１とすることができる。下限値は、所定期間内に取得された複数の指標データの平均値から、これらの指標データの標準偏差をＮ倍した値を減算した値とすることができる。なお、Ｎは正の値である。

指標データ及び基準値の大小関係に基づいて、すなわち、指標データ及び基準値の差に応じて個別不安定スコアを算出する場合であって、総合不安定スコアが複数種類の操業管理指標について算出された個別不安定スコアを平均した値であるとき、所定スコアを０．３とすることができる。

指標データの増減に対して個別不安定スコアが単調増加又は単調減少する関係式に基づいて、取得した指標データから個別不安定スコアを算出することができる。なお、本明細書において、単調増加とは広義の単調増加をいい、単調減少とは広義の単調減少をいう。関係式は、シグモイド関数又は一次関数とすることができる。

指標データが大きいほど炉況が不安定となる操業管理指標について個別不安定スコアを算出するとき、上記関係式では、指標データが大きいほど、個別不安定スコアが大きい関係を規定することができる。また、指標データが小さいほど炉況が不安定となる操業管理指標について個別不安定スコアを算出するとき、上記関係式では、指標データが小さいほど、個別不安定スコアが大きい関係を規定することができる。

上記関係式に基づいて個別不安定スコアを算出する場合であって、総合不安定スコアが複数種類の操業管理指標について算出された個別不安定スコアを平均した値であるとき、所定スコアを０．４とすることができる。

個別不安定スコアとしては、第１所定期間内に取得された複数の指標データの平均値を標準化した値と基準値との差を二乗した値とすることができる。平均値を標準化した値は、第１所定期間よりも長い第２所定期間内で取得された複数の指標データの上限値及び下限値に基づいて、平均値を標準化した値である。ここでの基準値は、第２所定期間内で取得された複数の指標データの上限値及び下限値に基づいて、第２所定期間内で取得された複数の指標データの中央値を標準化した値である。このように個別不安定スコアを算出する場合であって、総合不安定スコアが複数種類の操業管理指標について算出された個別不安定スコアを平均した値であるとき、所定スコアを０．８とすることができる。

操業管理指標としては、高炉の炉頂で取得される操業管理指標、高炉の炉内若しくは炉壁で取得される操業管理指標、又は、高炉の羽口若しくは出銑口で取得される操業管理指標が挙げられる。

本発明である高炉の炉況判断装置は、取得部、算出部及び判断部を有する。取得部は、高炉における複数種類の操業管理指標のそれぞれについて指標データを取得する。算出部は、各操業管理指標について、取得した指標データ及び基準値に基づいて、炉況の不安定を判断するための個別不安定スコアを算出する。判断部は、複数種類の操業管理指標について算出された個別不安定スコアを合計又は平均した総合不安定スコアが、所定スコアによって規定される所定範囲に入るとき、炉況が不安定であると判断する。

本発明である高炉の炉況判断方法のプログラムは、コンピュータに下記工程１〜３を実行させる。工程１では、高炉における複数種類の操業管理指標のそれぞれについて指標データを取得する。工程２では、各操業管理指標について、取得した指標データ及び基準値に基づいて、炉況の不安定を判断するための個別不安定スコアを算出する。工程３では、複数種類の操業管理指標について算出された個別不安定スコアを合計又は平均した総合不安定スコアが、所定スコアによって規定される所定範囲に入るとき、炉況が不安定であると判断する。

本発明によれば、複数種類の操業管理指標の個別不安定スコアから算出される総合不安定スコアに基づいて炉況が不安定であるか否かを判断することにより、オペレータの能力や経験等に依存することなく炉況を判断することができる。また、炉況の不安定の判断において、複数種類の操業管理指標を踏まえた総合不安定スコアを用いているため、熟練したオペレータの総合的な判断に沿った炉況判断を行うことが可能となる。

本実施形態の炉況判断方法を実行する装置の概略図である。 本実施形態の炉況判断方法を示すフローチャートである。 平均値（指標データ）及び個別不安定スコアの関係（シグモイド関数）を示す図である。 平均値（指標データ）及び個別不安定スコアの関係（シグモイド関数）を示す図である。 平均値（指標データ）及び個別不安定スコアの関係（一次関数）を示す図である。 平均値（指標データ）及び個別不安定スコアの関係（一次関数）を示す図である。 炉況判断方法（第１の算出方法）で算出された総合不安定スコアの経時変化を示す図である。 炉況判断方法（第２の算出方法）で算出された総合不安定スコアの経時変化を示す図である。 炉況判断方法（第３の算出方法）で算出された総合不安定スコアの経時変化を示す図である。

本実施形態の炉況判断方法では、複数種類の操業管理指標のそれぞれについて炉況の不安定の判断要素となる個別不安定スコアを算出し、これらの個別不安定スコアから算出される総合不安定スコアに基づいて炉況が不安定であるか否かを判断する。操業管理指標、個別不安定スコア及び総合不安定スコアの詳細は後述するが、総合不安定スコアに基づいて炉況が不安定であるか否かを判断することにより、オペレータの能力や経験等に依存することなく炉況を判断することができる。また、炉況の不安定の判断において、複数種類の操業管理指標を踏まえた総合不安定スコアを用いているため、熟練したオペレータの総合的な判断に沿った炉況判断を行うことができる。

まず、本実施形態の炉況判断方法を実行する炉況判断装置の構成について、図１を用いて説明する。

炉況判断装置１は、取得部１０と、算出部２０と、判断部３０とを有する。取得部１０は、操業管理指標のデータ（以下、指標データという）を取得する。指標データの詳細については、後述する。取得部１０には、高炉ＢＦに設置され、指標データを測定するセンサ１１と、センサ１１によって測定された測定データから指標データを演算する演算部１２とが含まれる。取得部１０は、センサ１１のみによって構成されていてもよいし、センサ１１及び演算部１２によって構成されていてもよい。

算出部２０は、各操業管理指標における複数の指標データに基づいて、個別不安定スコアＳｎを算出する。個別不安定スコアＳｎの算出方法については、後述する。判断部３０は、個別不安定スコアＳｎから総合不安定スコアＳｔを算出し、この総合不安定スコアＳｔに基づいて炉況が不安定であるか否かを判断する。総合不安定スコアＳｔの算出方法や、炉況が不安定であるか否かの判断方法については、後述する。

以下、本実施形態の炉況判断方法について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１０１では、取得部１０において、複数種類の操業管理指標のそれぞれについて、指標データを所定周期で取得する。所定周期は、適宜決めることができる。操業管理指標の測定間隔は、操業管理指標の種類毎に異なる場合が有るが、測定間隔が短い操業管理指標については、所定周期の間で測定された複数の測定データの平均値を指標データとして、他の操業管理指標と所定周期内の指標データの数を揃えることができる。また、測定間隔が長い操業管理指標については、直近に測定された値を、次に更新されるまでの間に継続して用いることにより、他の操業管理指標と所定周期内の指標データの数を揃えることができる。所定周期は、例えば、１０〜６０分のうちの任意の時間とすることができ、例えば３０分とすることができる。

操業管理指標は、炉況の判断に用いられる指標であり、例えば、下記表１に示す指標が挙げられる。下記表１に示す通り、操業管理指標には、炉頂で取得される指標、炉内又は炉壁で取得される指標、羽口又は出銑口で取得される指標がある。

ステップＳ１０１で取得される操業管理指標は、上記表１に挙げたすべての指標である必要は無く、上記表１に挙げた指標のうち、炉況を判断する上で重要度の高い一部（複数）の指標だけであってもよい。上記表１から分かるように、指標データには、高炉に設置されたセンサによって測定されたデータ（測定データという）や、この測定データを用いた演算によって得られたデータ（演算データという）が含まれる。

上記表１に示す各操業管理指標の内容について以下に説明する。なお、以下に説明する各操業管理指標の測定方法又は演算方法は公知であるため、詳細な説明は省略する。

「日内装入回数」とは、装入物（コークスや鉱石）を高炉に装入するときにおいて、１日あたりに装入されるチャージの回数（総数）である。「片持ちゾンデ温度」とは、炉口部に設置された片持ちゾンデによって測定される炉内ガス温度［℃］である。「炉頂平均温度」とは、炉頂部の上昇管で測定される炉頂ガス温度の平均値［℃］である。「差指降下異常回数」とは、高炉内における装入物の降下異常現象（いわゆるスリップやドロップ等）の発生回数である。「着床時装入深度」とは、サウンジングが装入物に着床したときの深度［ｍ］である。「巻き上げ時装入深度」とは、サウンジングの巻き上げ時の装入物の深度［ｍ］である。「サウンジング降下速度」とは、サウンジングによって測定される装入物の降下速度［ｍｍ／ｍｉｎ］である。「差指層厚比」とは、サウンジングによって測定される鉱石とコークスの層厚比［％］である。

「炉頂ガスＣＯ分析値」、「炉頂ガスＣＯ_２分析値」、「炉頂ガスＨ_２分析値」、「炉頂ガスＮ_２分析値」及び「炉頂ガスＣＨ_４分析値」とは、炉頂部で測定される、炉頂ガスに含まれる各ガス成分（ＣＯ、ＣＯ_２、Ｈ_２、Ｎ_２、ＣＨ_４）の組成［ｍоｌ％］である。「炉頂ガス流量」とは、炉頂部で測定される炉頂ガスの流量［Ｎｍ^３／ｍｉｎ］である。「炉口ガス流速」とは、炉頂ガス流量を炉口断面積で除算して求められる炉頂ガスの流速［ｍ／ｓｅｃ］である。「炉頂散水流量」とは、炉頂温度を調整するために炉内で散水される冷却水の流量［ｔ／ｈ］である。

「炉内平均ガス流速」とは、炉頂部におけるガス量とボッシュガス量の平均を炉内平均断面積で除算して、さらに羽口先と炉頂部の平均温度と圧力で補正した平均ガス流速［ｍ／ｓｅｃ］である。「シャフト圧力」とは、シャフト部に設置された圧力センサによって測定された圧力［ｋＰａ］である。「シャフト圧力変動時間」とは、シャフト部の炉円周方向に設置された複数の圧力センサによってそれぞれ測定された圧力が各レベルで定められた所定値以上であるときの時間［ｓｅｃ］である。「ステーブ温度」とは、炉壁部のステーブで測定される温度［℃］である。

「Ｋ値（全体）」とは、下記式（１）によって算出される高炉全体での通気抵抗指数［−］である。

上記式（１）において、Ｐ_{ｂｌａｓｔ}は送風圧［ｋｇ／ｃｍ^２］、Ｐ_ｔоｐは炉頂圧［ｋｇ／ｃｍ^２］、Ｖはボッシュガス量［Ｎｍ^３／ｍｉｎ］である。上記表１に示すＫ値（上部・中部・下部）は、炉高方向で互いに異なる位置（上部、中部及び下部）に設置された圧力センサのそれぞれによって測定された圧力を用いて、上記式（１）の応用式（炉頂圧Ｐ_ｔоｐを上部、中部及び下部のそれぞれの圧力に置き換えた式）から算出される通気抵抗指数である。

「ＳＬＣ量」とは、羽口先の送風条件と炉頂ガス条件から算出される高炉内でのソリューションロスカーボン量［ｋｇ／ｔ−ｐ］である。「総合熱負荷」とは、ステーブの冷却水の入側温度及び出側温度、水の比熱、冷却水の流量から算出される熱負荷を高炉全体において合計した値［ＭＷ］である。「送風圧力」とは、環状管前で測定される熱風の圧力［ｋＰａ］である。「羽口先微粉炭比」とは、銑鉄１トンあたりの微粉炭の吹込み量［ｋｇ／ｔ−ｐ］である。「ＰＣＩ吹込み量」とは、送風量あたりの微粉炭の吹込み量（実績値）［ｇ／Ｎｍ^３］である。「ＩｎｐｕｔＨ_２」とは、銑鉄１トンあたりの水素投入量［ｋｇ／ｔ−ｐ］である。

「羽口先銑鉄生成量」とは、羽口先に降下した原料から算出される１日あたり銑鉄生成量［ｔ／Ｄ］である。「羽口先スラグ生成量」とは、羽口先に降下した原料から算出される１日あたりのスラグ生成量［ｔ／Ｄ］である。「ＰＣ置換率」とは、微粉炭及びコークス中の炭素分から算出される微粉炭とコークスの置換率［−］である。「溶銑温度」とは、溶銑樋で温度センサによって測定される溶銑の温度［℃］である。

上記表１に示す操業管理指標の中には、炉況について同様の傾向を示す、同一種類の操業管理指標がある。この場合、同一種類の操業管理指標についてはまとめて個別不安定スコアを算出することが好ましく、その方法については後述する。

上記表１に示す操業管理指標の中には、高炉の互いに異なる複数の位置（炉周方向や炉高方向において互いに異なる複数の位置）で取得される複数の指標データを含む操業管理指標がある。この場合には、操業管理指標の指標データとして、複数の指標データの平均値を用いることができる。例えば、着床時装入深度の指標データとして、炉周方向の複数の位置における着床時装入深度の平均値を用いることができ、巻き上げ時装入深度の指標データとして、炉周方向の複数の位置における巻き上げ時装入深度の平均値を用いることができる。また、シャフト圧力、シャフト圧力変動時間、ステーブ温度といった操業管理指標の指標データは、炉周方向及び炉高方向における複数の位置で測定されることがあるため、この場合には、各操業管理指標の指標データとして、複数の位置における指標データの平均値を用いることができる。

さらにまた、上述した差指降下異常回数における降下異常現象は、炉周方向における複数の位置で発生することがあるところ、差指降下異常回数の指標データとして、炉周方向における複数の位置（例えば４方位）での差指降下異常回数の合計値を用いることができる。

図２に示すステップＳ１０２では、各操業管理指標について、所定期間ｔ１内においてステップＳ１０１の処理で取得した複数の指標データの平均値Ｄ＿ａｖｅ１と基準値Ｄ＿ｒｅｆとに基づいて、後述する個別不安定スコアＳｎを算出する。この処理は、算出部２０（図１参照）によって行われる。所定期間ｔ１は、ステップＳ１０１で説明した指標データを取得する周期よりも長い期間であることが好ましく、例えば、２時間とすることができる。このとき、所定期間ｔ１内では、複数の指標データが取得される。

所定期間ｔ１は、ステップＳ１０１で説明した指標データを取得する周期と同じであってもよいが、以下では、所定期間ｔ１内で複数の指標データが取得され、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が算出される場合について説明する。

平均値Ｄ＿ａｖｅ１の算出では、現在時刻を基準とし、現在時刻よりも所定期間ｔ１だけ前（過去）の時刻から現在時刻までの間に取得された複数の指標データを平均化することにより、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が算出される。そして、時間の経過に応じてステップＳ１０１の処理で指標データを取得するたびに、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が更新される。ここで、平均値Ｄ＿ａｖｅ１を算出するために、少なくとも所定期間ｔ１が経過するまでは、ステップＳ１０１の処理で取得された複数の指標データがメモリに記憶される。

個別不安定スコアＳｎとは、各操業管理指標に着目して炉況が不安定であるか否かを判断するためのスコアである。本実施形態では、個別不安定スコアＳｎが大きいほど、炉況が不安定であることを意味し、言い換えれば、個別不安定スコアＳｎが小さいほど、炉況が安定である（不安定ではない）ことを意味する。ここで、個別不安定スコアＳｎの添え字ｎは、各操業管理指標の種類の別を意味する。本実施形態では、０〜１の範囲内において、個別不安定スコアＳｎを設定している。

個別不安定スコアＳｎを算出する方法としては、以下に説明する３つの方法（第１の算出方法、第２の算出方法、第３の算出方法）が挙げられる。各個別不安定スコアＳｎは、各操業管理指標について同じ算出方法で算出されることが好ましいが、各操業管理指標について異なる算出方法で算出されてもよい。各操業管理指標について異なる算出方法を用いる場合であっても、炉況が不安定であるほど個別不安定スコアＳｎを大きくするか、炉況が不安定であるほど個別不安定スコアＳｎを小さくするか、のいずれかに統一しておくようにする。

（第１の算出方法）
第１の算出方法では、平均値Ｄ＿ａｖｅ１と基準値Ｄ＿ｒｅｆを比較することにより、個別不安定スコアＳｎを算出する。基準値Ｄ＿ｒｅｆは、操業管理指標毎に、高炉の過去の操業実績に基づいて予め定めることができる。ここで、操業管理指標に応じて、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆ以上であるときに炉況が不安定であるものと、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆ以下であるときに炉況が不安定であるものとがある。

平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆ以上であるときに炉況が不安定である操業管理指標としては、例えば、Ｋ値（全体）、Ｋ値（上部・中部・下部）、ＳＬＣ量、総合熱負荷、シャフト圧力変動時間がある。この操業管理指標について、ステップＳ１０２の処理では、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆ以上であるか否かを判断する。そして、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆ未満であるときには、個別不安定スコアＳｎを０とする。また、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆ以上であるときには、平均値Ｄ＿ａｖｅ１及び基準値Ｄ＿ｒｅｆの差に応じた個別不安定スコアＳｎを算出する。

平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆ以下であるときに炉況が不安定である操業管理指標としては、例えば、溶銑温度がある。この操業管理指標について、ステップＳ１０２の処理では、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆ以下であるか否かを判断する。そして、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆよりも大きいときには、個別不安定スコアＳｎを０とする。また、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆ以下であるときには、平均値Ｄ＿ａｖｅ１及び基準値Ｄ＿ｒｅｆの差に応じた個別不安定スコアＳｎを算出する。

以下、個別不安定スコアＳｎの算出方法の一例について説明する。まず、個別不安定スコアＳｎの算出においては、所定期間ｔ２内で周期的に取得した複数の指標データに基づいて、後述する平均値Ｄ＿ａｖｅ２、上限値Ｄ＿ｍａｘ及び下限値Ｄ＿ｍｉｎを設定する。ここでの複数の指標データは、ステップＳ１０１の処理と同様に所定周期で取得される。

所定期間ｔ２は、上述した所定期間ｔ１よりも長い期間であり、適宜決めることができる。例えば、所定期間ｔ１が２時間であるとき、所定期間ｔ２を１年とすることができる。所定期間ｔ２の間、各操業管理指標の指標データを周期的に取得し続け、所定期間ｔ２内の複数の指標データを平均化することにより、平均値Ｄ＿ａｖｅ２を算出することができる。

平均値Ｄ＿ａｖｅ２の算出では、現在時刻を基準とし、現在時刻よりも所定期間ｔ２だけ前（過去）の時刻から現在時刻までの間に取得された複数の指標データを平均化することにより、平均値Ｄ＿ａｖｅ２が算出される。そして、時間の経過に応じてステップＳ１０１の処理で指標データを取得するたびに、平均値Ｄ＿ａｖｅ２が更新される。ここで、平均値Ｄ＿ａｖｅ２を算出するために、少なくとも所定期間ｔ２が経過するまでは、ステップＳ１０１の処理で取得された複数の指標データがメモリに記憶される。

上限値Ｄ＿ｍａｘは、基準値Ｄ＿ｒｅｆよりも大きい値であり、所定期間ｔ２内における複数の指標データの標準偏差σをＮ倍した値を、平均値Ｄ＿ａｖｅ２に加算した値とする。下限値Ｄ＿ｍｉｎは、基準値Ｄ＿ｒｅｆよりも小さい値であり、平均値Ｄ＿ａｖｅから、所定期間ｔ２内における複数の指標データの標準偏差σをＮ倍した値を減算した値とする。すなわち、上限値Ｄ＿ｍａｘ及び下限値Ｄ＿ｍｉｎは、下記式（２），（３）によってそれぞれ表される。ここで、Ｎは、正の値であり、例えば、３とすることができる。

平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆ以上であり、平均値Ｄ＿ａｖｅ１及び基準値Ｄ＿ｒｅｆの差に応じた個別不安定スコアＳｎを算出するときには、例えば、下記式（４）に基づいて個別不安定スコアＳｎを算出することができる。

上記式（４）は、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆ以上であって、かつ上限値Ｄ＿ｍａｘ未満であるときに適用される。上記式（４）によれば、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が大きいほど、個別不安定スコアＳｎは、１よりも小さい範囲内で大きくなる。言い換えれば、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が上限値Ｄ＿ｍａｘに近づくほど、個別不安定スコアＳｎが１に近づく。

一方、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が上限値Ｄ＿ｍａｘ以上であるときには、個別不安定スコアＳｎを一律に１とする。平均値Ｄ＿ａｖｅ１が上限値Ｄ＿ｍａｘ以上であるとき、上記式（４）から算出される個別不安定スコアＳｎは１以上の値となる。本実施形態では、個別不安定スコアＳｎを０〜１の範囲内の値としているため、上記式（４）から算出される個別不安定スコアＳｎが１以上の値となるときには、個別不安定スコアＳｎを一律に１とする。

なお、本実施形態では、上記式（４）に基づいて個別不安定スコアＳｎを算出しているが、これに限るものではない。例えば、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆ以上であるとき、個別不安定スコアＳｎを一律に１とすることができる。この場合には、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆ以上であるか、又は平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆ未満であるかに応じて、個別不安定スコアＳｎは１又は０になる。ただし、上記式（４）に基づいて個別不安定スコアＳｎを算出することにより、個別不安定スコアＳｎを１又は０だけとする場合に比べて、操業管理指標の指標データを反映した個別不安定スコアＳｎを得やすくなる。

一方、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆ以下であり、平均値Ｄ＿ａｖｅ１及び基準値Ｄ＿ｒｅｆの差に応じた個別不安定スコアＳｎを算出するときには、例えば、下記式（５）に基づいて個別不安定スコアＳｎを算出することができる。

上記式（５）は、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆ以下であって、かつ下限値Ｄ＿ｍｉｎよりも大きいときに適用される。上記式（５）によれば、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が小さいほど、個別不安定スコアＳｎは、１よりも小さい範囲内で大きくなる。言い換えれば、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が下限値Ｄ＿ｍｉｎに近づくほど、個別不安定スコアＳｎが１に近づく。

一方、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が下限値Ｄ＿ｍｉｎ以下であるときには、個別不安定スコアＳｎを一律に１とする。平均値Ｄ＿ａｖｅ１が下限値Ｄ＿ｍｉｎ以下であるとき、上記式（５）から算出される個別不安定スコアＳｎは１以上の値となる。本実施形態では、個別不安定スコアＳｎを０〜１の範囲内の値としているため、上記式（５）から算出される個別不安定スコアＳｎが１以上の値となるときには、個別不安定スコアＳｎを一律に１とする。

なお、本実施形態では、上記式（５）に基づいて個別不安定スコアＳｎを算出しているが、これに限るものではない。例えば、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆ以下であるとき、個別不安定スコアＳｎを一律に１とすることができる。この場合には、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆ以下であるか、又は平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆよりも大きいかに応じて、個別不安定スコアＳｎは１又は０になる。ただし、上記式（５）に基づいて個別不安定スコアＳｎを算出することにより、個別不安定スコアＳｎを１又は０だけとする場合に比べて、操業管理指標の指標データを反映した個別不安定スコアＳｎを得やすくなる。

（第２の算出方法）
第２の算出方法では、平均値Ｄ＿ａｖｅ１及び個別不安定スコアＳｎの関係式を用いて、個別不安定スコアＳｎを算出する。ここで、操業管理指標に応じて、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が大きいほど、炉況が不安定になりやすくなるものと、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が小さいほど、炉況が不安定になりやすくなるものとがある。

平均値Ｄ＿ａｖｅ１が大きいほど、炉況が不安定になりやすい操業管理指標としては、例えば、Ｋ値（全体）、Ｋ値（上部・中部・下部）、ＳＬＣ量、総合熱負荷がある。この操業管理指標について、ステップＳ１０２の処理では、下記式（６）に基づいて個別不安定スコアＳｎを算出する。

上記式（６）において、Ｓｎは個別不安定スコア、Ｄ＿ｒｅｆは各操業管理指標の基準値、Ｄ＿ａｖｅ１は複数の指標データの平均値、σは所定期間ｔ２内における複数の指標データの標準偏差である。基準値Ｄ＿ｒｅｆ、平均値Ｄ＿ａｖｅ１及び所定期間ｔ２は、上述したとおりである。

上記式（６）は、シグモイド関数であり、図３に示す曲線（一例）で表される。図３は、個別不安定スコアＳｎ及び平均値Ｄ＿ａｖｅ１の関係を示し、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆであるときに、個別不安定スコアＳｎが０．５となる。図３から分かるように、上記式（６）によれば、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が連続的に増加（図３の右方向に変化）することに応じて、個別不安定スコアＳｎが単調増加する。言い換えれば、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が連続的に減少（図３の左方向に変化）することに応じて、個別不安定スコアＳｎが単調減少する。なお、上記式（６）では、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆであるときに、個別不安定スコアＳｎが０．５となるが、これに限るものではない。

一方、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が小さいほど、炉況が不安定になりやすい操業管理指標としては、例えば、溶銑温度がある。この操業管理指標について、ステップＳ１０２の処理では、下記式（７）に基づいて個別不安定スコアＳｎを算出する。

上記式（７）に示す記号は、上記式（６）で説明した記号と同じである。上記式（７）は、シグモイド関数であり、図４に示す曲線（一例）で表される。図４は、個別不安定スコアＳｎ及び平均値Ｄ＿ａｖｅ１の関係を示し、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆであるときに、個別不安定スコアＳｎが０．５となる。図４から分かるように、上記式（７）によれば、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が連続的に減少（図４の左方向に変化）することに応じて、個別不安定スコアＳｎが単調増加する。言い換えれば、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が連続的に増加（図４の右方向に変化）することに応じて、個別不安定スコアＳｎが単調減少する。なお、上記式（７）では、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆであるときに、個別不安定スコアＳｎが０．５となるが、これに限るものではない。

（第３の算出方法）
第３の算出方法では、平均値Ｄ＿ａｖｅ１を標準化した値Ｎ（Ｄ＿ａｖｅ１）と後述する中央値Ｄ＿ｍｅｄを標準化した値Ｎ（Ｄ＿ｍｅｄ）の差に基づいて、個別不安定スコアＳｎを算出する。具体的には、下記式（８）に基づいて個別不安定スコアＳｎを算出する。

上記式（８）において、Ｓｎは個別不安定スコアである。Ｄ＿ａｖｅ１は、上述したように、所定期間ｔ１内で取得された複数の指標データの平均値であり、標準化値Ｎ（Ｄ＿ａｖｅ１）は、所定期間ｔ２内で取得された複数の指標データの上限値及び下限値に基づいて、平均値Ｄ＿ａｖｅ１を標準化した値（０〜１の範囲内の値）である。Ｄ＿ｍｅｄは、所定期間ｔ２内で取得された複数の指標データの中央値であり、標準化値Ｎ（Ｄ＿ｍｅｄ）は、所定期間内ｔ２内で取得された複数の指標データの上限値及び下限値に基づいて、中央値Ｄ＿ｍｅｄを標準化した値（０〜１の範囲内の値）であり、本発明における基準値に相当する。上記式（８）によって算出される個別不安定スコアは、０〜１の範囲内の値となる。所定期間ｔ１及び所定期間ｔ２は、上述したとおりである。

上述したように、操業管理指標に応じて、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が大きいほど、炉況が不安定になりやすくなるものと、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が小さいほど、炉況が不安定になりやすくなるものとがある。ここで、上記式（８）では、標準化値Ｎ（Ｄ＿ａｖｅ１）及び標準化値Ｎ（Ｄ＿ｍｅｄ）の差分を二乗しているため、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が大きいほど、炉況が不安定になりやすくなるものと、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が小さいほど、炉況が不安定になりやすくなるものとを区別する必要は無い。

上述した第１〜第３の算出方法において、同一種類の複数の操業管理指標について、複数の個別不安定スコアＳｎがそれぞれ算出されたとき、当該複数の個別不安定スコアの平均値を、同一種類の操業管理指標に関する１つの個別不安定スコアＳｎとして扱うことができる。例えば、Ｋ値（全体）及びＫ値（上部）については、Ｋ値（全体）及びＫ値（上部）のそれぞれについて個別不安定スコアＳｎを算出し、２つの個別不安定スコアＳｎの平均値（個別不安定スコアＳｎの合計値を２で除算した値）をＫ値の個別不安定スコアＳｎとすることができる。ステーブ温度、シャフト圧力及びシャフト圧力変動時間などについても、上述したＫ値と同様に高炉の位置に応じた複数の操業管理指標を規定した場合には、同一種類の操業管理指標について、１つにまとめられた個別不安定スコアＳｎを算出してもよい。

ステップＳ１０３では、判断部３０（図１参照）において、各操業管理指標の個別不安定スコアＳｎに基づいて、総合不安定スコアＳｔを算出する。総合不安定スコアＳｔは、複数種類の操業管理指標の個別不安定スコアＳｎを合算した合計値であってもよいし、複数種類の操業管理指標の個別不安定スコアＳｎを平均化した値（算術平均値）であってもよいし、複数種類の操業管理指標の個別不安定スコアＳｎを加重平均した値（加重平均値）であってもよい。総合不安定スコアＳｔとして算術平均値を用いる場合には、すべての個別不安定スコアＳｎの合計値を、個別不安定スコアＳｎを算出した操業管理指標の総数で除算することにより、算術平均値を求めることができる。総合不安定スコアＳｔとして加重平均値を用いる場合には、炉況の不安定に対する各操業管理指標の影響度を考慮して、各操業管理指標の重み付けを予め決めておくことができる。ここで、炉況の不安定に対する各操業管理指標の影響度が高いほど、重み付けの値を大きくすることができる。

ステップＳ１０４では、判断部３０（図１参照）において、ステップＳ１０３の処理で算出した総合不安定スコアＳｔが所定スコアＳｔｈ以上であるか否か、言い換えれば、総合不安定スコアＳｔが所定スコアＳｔｈによって規定される所定範囲内に入るか否かを判別する。ここで、総合不安定スコアＳｔが所定スコアＳｔｈ以上であるとき、ステップＳ１０５において、炉況が不安定であると判断する。また、総合不安定スコアＳｔが所定スコアＳｔｈ未満であるとき、言い換えれば、総合不安定スコアＳｔが所定スコアＳｔｈによって規定される所定範囲から外れているとき、ステップＳ１０６において、炉況が不安定ではないと判断する。

所定スコアＳｔｈは、過去の操業実績に基づいて炉況が不安定であると判断するときの総合不安定スコアＳｔの下限値であり、総合不安定スコアＳｔの内容（合計値又は平均値）に応じて予め決められる。総合不安定スコアＳｔが上述した平均値であるときには、例えば、所定スコアＳｔｈを０．３、０．４又は０．８とすることができる。総合不安定スコアＳｔが上述した合計値であるときには、所定スコアＳｔｈは、総合不安定スコアＳｔの算出に用いられた操業管理指標の総数に応じて異なる。

図２に示す炉況判断方法によって炉況が不安定であると判断したときには、高炉操業の操作因子を適切に調整する操業アクションを行うことにより、炉況の不安定を解消させることができる。ここで、高炉操業の操作因子としては、例えば、羽口からの送風条件、炉頂からの原料（コークスや鉱石）の装入条件、原料の性状が挙げられる。

なお、上記表１に示す溶銑温度は、他の操業管理指標と同程度の短い間隔で測定することが難しい。すなわち、溶銑温度は１タップの出銑中に複数回測定されるが、この測定間隔は、他の操業管理指標の測定間隔よりも長く、測定間隔がずれやすい。そこで、１タップの出銑中に複数回測定された溶銑温度の平均値を所定周期毎の溶銑温度として用いることができる。さらに、所定周期毎の溶銑温度に基づいて平均値Ｄ＿ａｖｅ１を算出することもできる。

また、シャフト圧力変動時間については、上述した平均値Ｄ＿ａｖｅ１の代わりに、指標データを取得する所定周期内におけるシャフト圧力変動時間の合計値とすることができる。高炉には、炉高方向及び炉周方向において互いに異なる位置に複数の圧力センサが設置されているため、各圧力センサの測定値から算出されるシャフト圧力変動時間の合計値を、平均値Ｄ＿ａｖｅ１の代わりに用いることができる。

一方、上記表１に示す差指降下異常回数については、装入物の降下異常現象の発生回数に基づいて個別不安定スコアＳｎを算出しているが、これに限るものではない。例えば、装入物の降下状態の大きさに応じて個別不安定スコアＳｎを算出することができる。具体的には、装入物の降下状態を複数に区分しておき、区分毎に個別不安定スコアを算出した後、これらの個別不安定スコアの合計値（または平均値）を、差指降下異常回数に関する個別不安定スコアとすることができる。

装入物の降下状態の区分としては、例えば、大スリップ、中スリップ、小スリップ、ドロップ、突っ込み、滑りなどに区分することができ、それらは、装入物の降下距離に応じて区分することができる。上述した第１の算出方法においては、降下状態を区分するための境界を上述した基準値Ｄ＿ｒｅｆとして用いることができる。区分毎の個別不安定スコアとしては、装入物の降下が大きいほど、個別不安定スコアを大きくすることができる。例えば、装入物の降下状態が大スリップであるときには個別不安定スコアを１とし、装入物の降下状態が中スリップであるときには個別不安定スコアを２／３とし、装入物の降下状態が小スリップであるときには個別不安定スコアを１／３とすることができる。小スリップよりも小さい降下異常については個別不安定スコアを１／３未満とし、装入物の降下状態が大スリップ、中スリップ、小スリップ、ドロップ、突っ込み、滑り、のいずれにも属さないときには個別不安定スコアを０とすることができる。

炉頂散水流量について、上述した第１の算出方法においては、上述した平均値Ｄ＿ａｖｅ１を算出することなく、散水が行われたか否かに応じて個別不安定スコアＳｎを算出することができる。具体的には、炉頂散水流量が０［ｔ／ｈ］（基準値Ｄ＿ｒｅｆ）よりも多ければ、個別不安定スコアＳｎを１とし、炉頂散水流量が０［ｔ／ｈ］であれば、個別不安定スコアＳｎを０とすることができる。一方、炉頂散水流量を複数段階に区分し、炉頂散水流量が多いほど個別不安定スコアが１以下の範囲内で大きくなるように、区分ごとに個別不安定スコアを定めておいてもよい。

以上、個別不安定スコアＳｎ及び総合不安定スコアＳｔの算出方法の一例について述べたが、その算出方法はこれに限定されない。上述した説明では、個別不安定スコアＳｎ及び総合不安定スコアＳｔが大きいほど炉況が不安定であると判断するようにしているが、例えば、個別不安定スコアＳｎ及び総合不安定スコアＳｔが小さいほど炉況が不安定であると判断するようにしてもよい。また、個別不安定スコアＳｎの範囲は０〜１でなくてもよい。例えば、指標データ（平均値Ｄ＿ａｖｅ１）が、炉況が不安定であると判断する条件（操業管理指標の種類毎に基準値Ｄ＿ｒｅｆによって規定される条件）を満たすときの個別不安定スコアＳｎを、負の値としてもよい。さらに例えば、炉況が不安定であると判断する上記条件を満たさないとき（すなわち、炉況が不安定ではないとき）の個別不安定スコアＳｎを０より大きい値として、指標データ（平均値Ｄ＿ａｖｅ１）が基準値Ｄ＿ｒｅｆに近づくにつれて、個別不安定スコアＳｎが大きくなる値としてもよい。個別不安定スコアＳｎの最大値は、１０又は１００などとしてもよい。

上述した第１の算出方法では、個別不安定スコアＳｎの計算式が上記式（４）及び上記式（５）に限定されないことは既に述べたとおりであるが、例えば上記式（４）中の下限値Ｄ＿ｍｉｎを基準値Ｄ＿ｒｅｆとしてもよいし、上記式（５）中の上限値Ｄ＿ｍａｘを基準値Ｄ＿ｒｅｆとしてもよい。

上述した第２の算出方法では、図３（一例）又は図４（一例）に示すシグモイド関数を用いて、個別不安定スコアＳｎを算出しているが、これに限るものではない。すなわち、平均値Ｄ＿ａｖｅ１の連続的な増減に対して、個別不安定スコアＳｎが単調減少又は単調増加する関数を用いて、平均値Ｄ＿ａｖｅ１から個別不安定スコアＳｎを算出できればよい。例えば、シグモイド関数の代わりに、一次関数を用いることもできる。

ここで、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が大きいほど、炉況が不安定になりやすい操業管理指標については、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が大きいほど、個別不安定スコアＳｎが大きくなる一次関数（例えば、図５に示す直線）を用いることができる。また、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が小さいほど、炉況が不安定になりやすい操業管理指標については、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が小さいほど、個別不安定スコアＳｎが大きくなる一次関数（例えば、図６に示す直線）を用いることができる。

一次関数を定義するときには、例えば、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆであるときに、個別不安定スコアＳｎが０．５となるように定義することができる。ここで、一次関数の傾き（図５又は図６に示す直線の傾き）は、操業管理指標の種類に応じて適宜決めることができる。

一方、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が取り得る最大値及び最小値に基づいて、一次関数を定義することもできる。最大値及び最小値は、操業管理指標に応じて予め決めておくことができる。

例えば、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が大きいほど、炉況が不安定になりやすい操業管理指標については、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が最大値であるときの個別不安定スコアＳｎを１とし、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が最小値であるときの個別不安定スコアＳｎを０とする。そして、平均値Ｄ＿ａｖｅ１及び個別不安定スコアＳｎの座標系（図５に示す座標系）において、最大値及び最小値を結ぶ直線を一次関数として定義することができる。上記式（４）は、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が大きいほど炉況が不安定になりやすい操業管理指標についての一次関数の例示であるともいえる。

一方、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が小さいほど、炉況が不安定になりやすい操業管理指標については、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が最小値であるときの個別不安定スコアＳｎを１とし、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が最大値であるときの個別不安定スコアＳｎを０とする。そして、平均値Ｄ＿ａｖｅ１及び個別不安定スコアＳｎの座標系（図６に示す座標系）において、最大値及び最小値を結ぶ直線を一次関数として定義することができる。上記式（５）は、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が小さいほど炉況が不安定になりやすい操業管理指標についての一次関数の例示であるともいえる。

上述した第２の算出方法によれば、シグモイド関数又は一次関数などに基づいて、平均値Ｄ＿ａｖｅ１から個別不安定スコアＳｎを算出することにより、平均値Ｄ＿ａｖｅ１に応じた個別不安定スコアＳｎを算出することができる。すなわち、平均値Ｄ＿ａｖｅ１の僅かなずれを反映した個別不安定スコアＳｎを算出することができる。そして、この個別不安定スコアＳｎから総合不安定スコアＳｔを算出することにより、平均値Ｄ＿ａｖｅ１の変化に応じた個別不安定スコアＳｎの挙動を総合不安定スコアＳｔの挙動に反映させることができる。結果として、総合不安定スコアＳｔの挙動を把握しやすくなる。

所定期間ｔ１及び所定期間ｔ２も上述の例示に限定されず、平均値Ｄ＿ａｖｅ２の算出において、指標データを取得するたびに更新することも必須ではない。

また、総合不安定スコアＳｔを用いた炉況判断において、炉況が不安定であると最終的に判断するための追加の条件を適宜課してもよい。例えば、連続する複数の所定期間ｔ３において総合不安定スコアＳｔが所定スコアＳｔｈ以上となったときのみ炉況が不安定であると判断してもよい。また例えば、複数の個別不安定スコアＳｎのそれぞれが所定値以上であるときのみ炉況が不安定であると判断してもよい。

なお、図２で説明した処理（いわゆる機能）は、プログラムによって実現可能である。具体的には、各機能を実現するために予め用意されたコンピュータプログラムを補助記憶装置に格納しておき、ＣＰＵ等の制御部が補助記憶装置に格納されたプログラムを主記憶装置に読み出し、主記憶装置に読み出されたプログラムを制御部が実行することにより、各機能を動作させることができる。各機能は、１つの制御装置で動作させることもできるし、互いに接続された複数の制御装置によって動作させることもできる。

上記プログラムは、コンピュータで読取可能な記録媒体に記録された状態において、コンピュータに提供することも可能である。記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ等の光ディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の相変化型光ディスク、ＭＯ（Magnet Optical）やＭＤ(Mini Disk)などの光磁気ディスク、フロッピー（登録商標）ディスクやリムーバブルハードディスクなどの磁気ディスク、コンパクトフラッシュ（登録商標）、スマートメディア、ＳＤメモリカード、メモリスティック等のメモリカードが挙げられる。また、本発明の目的のために特別に設計されて構成された集積回路（ＩＣチップ等）等のハードウェア装置も記録媒体として含まれる。

炉容積が５０００ｍ^３級である高炉を対象として、約１年間にわたり本実施形態である炉況判断方法の効果を検証した。具体的には、ある熟練したオペレータが操業管理指標などを総合的に判断した炉況の安定／不安定と、本実施形態の炉況判断方法による炉況の判断結果（安定／不安定）を比較検証した。ここで、図２に示すステップＳ１０６の処理において、炉況が不安定ではないと判断したときには、炉況が安定であるとみなした。また、個別不安定スコアＳｎについては、上述した第１〜第３の算出方法のそれぞれに基づいて算出し、各算出方法によって算出された個別不安定スコアＳｎに基づいて、総合不安定スコアＳｔをそれぞれ算出した。なお、第１〜第３の算出方法では、対象とする期間はそれぞれ異なる。

オペレータによる炉況の安定／不安定の判断は、主として上記表１に示す操業管理指標やその他のセンサ情報の時間変化も考慮したうえで、１日単位で炉況の安定／不安定を総合的に判断した。オペレータとしては、能力や経験を十分に備えたオペレータを採用した。

本実施例では、操業管理指標として、上記表１に示すＫ値（全体）、Ｋ値（上部）、総合熱負荷、ＳＬＣ量、溶銑温度、シャフト圧力変動時間を用いた。これらの操業管理指標の指標データを所定周期（３０分）で取得し、所定期間ｔ１を２時間として、平均値Ｄ＿ａｖｅ１を算出した。また、休風を除いた１年分を所定期間ｔ２とし、各操業管理指標の平均値Ｄ＿ａｖｅ２及び標準偏差σを算出した。上述した第１の算出方法において、上限値Ｄ＿ｍａｘは、平均値Ｄ＿ａｖｅ２に標準偏差σの３倍（上記式（２）に示すＮ）の値を加算した値とし、下限値Ｄ＿ｍｉｎは、平均値Ｄ＿ａｖｅ２から標準偏差σの３倍（上記式（３）に示すＮ）の値を減算した値とした。基準値Ｄ＿ｒｅｆは、過去の操業実績に基づいて定めた。

上述した第１の算出方法において、上述した操業管理指標のうち、Ｋ値（全体）、Ｋ値（上部）、総合熱負荷、ＳＬＣ量及びシャフト圧力変動時間は、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆ以上であるときに炉況が不安定である操業管理指標であるため、上記式（４）に基づいて、個別不安定スコアＳｎを算出した。ここで、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆ未満であるときには、個別不安定スコアＳｎを一律に０とし、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が上限値Ｄ＿ｍａｘ以上であるときには、個別不安定スコアＳｎを一律に１とした。

また、上述した操業管理指標のうち、溶銑温度は、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆ以下であるときに炉況が不安定である操業管理指標であるため、上記式（５）に基づいて、個別不安定スコアＳｎを算出した。ここで、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が基準値Ｄ＿ｒｅｆを超えているときには、個別不安定スコアＳｎを一律に０とし、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が下限値Ｄ＿ｍｉｎ以下であるときには、個別不安定スコアＳｎを一律に１とした。

一方、上述した第２の算出方法において、上述した操業管理指標のうち、Ｋ値（全体）、Ｋ値（上部）、総合熱負荷、ＳＬＣ量及びシャフト圧力変動時間は、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が大きいほど、炉況が不安定になりやすい操業管理指標であるため、上記式（６）に基づいて、個別不安定スコアＳｎを算出した。また、上述した操業管理指標のうち、溶銑温度は、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が小さいほど、炉況が不安定になりやすい操業管理指標であるため、上記式（７）に基づいて、個別不安定スコアＳｎを算出した。

上述した第１〜第３の算出方法において、Ｋ値（全体）及びＫ値（上部）は、同一種類の操業管理指標であるため、Ｋ値（全体）及びＫ値（上部）をまとめた１つのＫ値（総合Ｋ値という）について、個別不安定スコアＳｎを算出した。具体的には、Ｋ値（全体）及びＫ値（上部）のそれぞれについて個別不安定スコアＳｎを算出し、２つの個別不安定スコアＳｎの平均値（個別不安定スコアＳｎの合計値を２で除算した値）を総合Ｋ値の個別不安定スコアＳｎとした。

溶銑温度については、上述した通り、１タップの出銑中に複数回測定された複数の溶銑温度の平均値を所定周期（３０分単位）で取得される溶銑温度とした上で、上述した第１の算出方法における平均値Ｄ＿ａｖｅ２、標準偏差σ、上限値Ｄ＿ｍａｘ及び下限値Ｄ＿ｍｉｎを算出したり、上述した第２の算出方法における標準偏差σを算出したりした。また、シャフト圧力変動時間については、上述した通り、指標データを取得する所定周期内において、複数の圧力センサの測定値から算出されたシャフト圧力変動時間の合計値を平均値Ｄ＿ａｖｅ１の代わりに用いた。

上述した第１〜第３の算出方法のそれぞれによって個別不安定スコアＳｎを算出した後、総合Ｋ値、総合熱負荷、ＳＬＣ量、溶銑温度及びシャフト圧力変動時間の個別不安定スコアＳｎを平均化することにより、総合不安定スコアＳｔを算出した。具体的には、総合Ｋ値、総合熱負荷、ＳＬＣ量、溶銑温度及びシャフト圧力変動時間の個別不安定スコアＳｎを合算し、この合計値を５（総合Ｋ値、総合熱負荷、ＳＬＣ量、溶銑温度及びシャフト圧力変動時間、という操業管理指標の種類の総数）で除算することにより、総合不安定スコアＳｔを算出した。

総合不安定スコアＳｔが所定スコアＳｔｈ未満であるとき、炉況が安定であると判断した。また、総合不安定スコアＳｔが所定スコアＳｔｈ以上であるとき、炉況が不安定であると判断した。ここで、上述した第１の算出方法によって個別不安定スコアＳｎを算出した場合には、所定スコアＳｔｈを０．３とし、上述した第２の算出方法によって個別不安定スコアＳｎを算出した場合には、所定スコアＳｔｈを０．４とし、上述した第３の算出方法によって個別不安定スコアＳｎを算出した場合には、所定スコアＳｔｈを０．８とした。

上述した第１の算出方法によって個別不安定スコアＳｎを算出した場合における総合不安定スコアＳｔの経時変化を図７に示す。上述した第２の算出方法によって個別不安定スコアＳｎを算出した場合における総合不安定スコアＳｔの経時変化を図８に示す。上述した第３の算出方法によって個別不安定スコアＳｎを算出した場合における総合不安定スコアＳｔの経時変化を図９に示す。図７〜図９において、横軸は経過時間［日］であり、縦軸は総合不安定スコアＳｔである。

１年間において、オペレータによる炉況判断結果と、本実施例の炉況判断方法による判断結果との対比を下記表２〜表４に示す。下記表２は、上述した第１の算出方法によって個別不安定スコアＳｎを算出した場合であり、下記表３は、上述した第２の算出方法によって個別不安定スコアＳｎを算出した場合であり、下記表４は、上述した第３の算出方法によって個別不安定スコアＳｎを算出した場合である。本実施例の炉況判断方法では、平均値Ｄ＿ａｖｅ１が算出されるたびに個別不安定スコアＳｎが算出され、１日の間に複数の個別不安定スコアＳｎが算出されることになるが、これらの個別不安定スコアＳｎの平均値を１日単位の個別不安定スコアＳｎとみなした。そして、１日単位の個別不安定スコアＳｎに基づいて総合不安定スコアＳｔを算出し、総合不安定スコアＳｔを所定スコアＳｔｈ（０．３、０．４又は０．８）と比較することにより、炉況が不安定であるか否かを判別した。

上記表２において、安定（オペレータ）／安定（炉況判断方法）に該当する割合（８３％）は、炉況の判断を行った全日数に対して、オペレータ及び炉況判断方法の両方によって炉況が安定であると判断された日数の割合である。不安定（オペレータ）／不安定（炉況判断方法）に該当する割合（９％）は、炉況の判断を行った全日数に対して、オペレータ及び炉況判断方法の両方によって炉況が不安定であると判断された日数の割合である。安定（オペレータ）／不安定（炉況判断方法）に該当する割合（２％）は、炉況の判断を行った全日数に対して、オペレータによって炉況が安定であると判断された一方で、炉況判断方法によって炉況が不安定であると判断された日数の割合である。不安定（オペレータ）／安定（炉況判断方法）に該当する割合（６％）は、炉況の判断を行った全日数に対して、オペレータによって炉況が不安定であると判断された一方で、炉況判断方法によって炉況が安定であると判断された日数の割合である。

上記表２によれば、熟練したオペレータによる炉況判断結果と、本実施例の炉況判断方法による判断結果との一致率は９２％であった。ここでいう一致率とは、オペレータ及び炉況判断方法による炉況判断（安定及び不安定）が一致した割合の合計（８３％＋９％）である。この一致率によれば、本実施例の炉況判断方法により、熟練したオペレータの総合的な判断に沿った炉況判断を行うことができた。また、本実施例の炉況判断方法によれば、各操業管理指標の個別不安定スコアＳｎから算出した総合不安定スコアＳｔに基づいて炉況が不安定であるか否かを判断しているため、オペレータの能力や経験等に依存することなく炉況を判断することができる。

上記表３において、安定（オペレータ）／安定（炉況判断方法）に該当する割合（８６％）は、炉況の判断を行った全日数に対して、オペレータ及び炉況判断方法の両方によって炉況が安定であると判断された日数の割合である。不安定（オペレータ）／不安定（炉況判断方法）に該当する割合（７％）は、炉況の判断を行った全日数に対して、オペレータ及び炉況判断方法の両方によって炉況が不安定であると判断された日数の割合である。安定（オペレータ）／不安定（炉況判断方法）に該当する割合（３％）は、炉況の判断を行った全日数に対して、オペレータによって炉況が安定であると判断された一方で、炉況判断方法によって炉況が不安定であると判断された日数の割合である。不安定（オペレータ）／安定（炉況判断方法）に該当する割合（４％）は、炉況の判断を行った全日数に対して、オペレータによって炉況が不安定であると判断された一方で、炉況判断方法によって炉況が安定であると判断された日数の割合である。

上記表３によれば、熟練したオペレータによる炉況判断結果と、本実施例の炉況判断方法による判断結果との一致率は９３％であった。ここでいう一致率とは、オペレータ及び炉況判断方法による炉況判断（安定及び不安定）が一致した割合の合計（８６％＋７％）である。この一致率によれば、本実施例の炉況判断方法により、熟練したオペレータの総合的な判断に沿った炉況判断を行うことができた。また、本実施例の炉況判断方法によれば、各操業管理指標の個別不安定スコアＳｎから算出した総合不安定スコアＳｔに基づいて炉況が不安定であるか否かを判断しているため、オペレータの能力や経験等に依存することなく炉況を判断することができる。

上記表４において、安定（オペレータ）／安定（炉況判断方法）に該当する割合（８８％）は、炉況の判断を行った全日数に対して、オペレータ及び炉況判断方法の両方によって炉況が安定であると判断された日数の割合である。不安定（オペレータ）／不安定（炉況判断方法）に該当する割合（４％）は、炉況の判断を行った全日数に対して、オペレータ及び炉況判断方法の両方によって炉況が不安定であると判断された日数の割合である。安定（オペレータ）／不安定（炉況判断方法）に該当する割合（２％）は、炉況の判断を行った全日数に対して、オペレータによって炉況が安定であると判断された一方で、炉況判断方法によって炉況が不安定であると判断された日数の割合である。不安定（オペレータ）／安定（炉況判断方法）に該当する割合（６％）は、炉況の判断を行った全日数に対して、オペレータによって炉況が不安定であると判断された一方で、炉況判断方法によって炉況が安定であると判断された日数の割合である。

上記表４によれば、熟練したオペレータによる炉況判断結果と、本実施例の炉況判断方法による判断結果との一致率は９２％であった。ここでいう一致率とは、オペレータ及び炉況判断方法による炉況判断（安定及び不安定）が一致した割合の合計（８８％＋４％）である。この一致率によれば、本実施例の炉況判断方法により、熟練したオペレータの総合的な判断に沿った炉況判断を行うことができた。また、本実施例の炉況判断方法によれば、各操業管理指標の個別不安定スコアＳｎから算出した総合不安定スコアＳｔに基づいて炉況が不安定であるか否かを判断しているため、オペレータの能力や経験等に依存することなく炉況を判断することができる。

１：炉況判断装置、１０：取得部、１１：センサ、１２：演算部、２０：算出部、
３０：判断部、ＢＦ：高炉

Claims (22)

1. 高炉における複数種類の操業管理指標のそれぞれについて指標データを取得し、
   前記各操業管理指標について、取得した前記指標データ及び基準値に基づいて、炉況の不安定を判断するための個別不安定スコアを算出し、
   前記複数種類の操業管理指標について算出された前記個別不安定スコアを合計又は平均した総合不安定スコアが、所定スコアによって規定される所定範囲に入るとき、炉況が不安定であると判断することを特徴とする高炉の炉況判断方法。
2. 前記所定範囲は、前記所定スコア以上の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の高炉の炉況判断方法。
3. 前記指標データが前記基準値以上であるときに炉況が不安定となる前記操業管理指標について、前記個別不安定スコアを算出するときにおいて、
   前記指標データが前記基準値未満であるとき、前記個別不安定スコアを０とし、
   前記指標データが前記基準値以上であるとき、前記指標データ及び前記基準値の差に応じて前記個別不安定スコアを０以上１以下の値とすることを特徴とする請求項２に記載の高炉の炉況判断方法。
4. 前記操業管理指標について、前記基準値よりも大きい上限値が定められており、
   前記指標データが前記基準値以上であるとき、前記指標データが前記上限値に近づくほど、前記個別不安定スコアを１に近づけることを特徴とする請求項３に記載の高炉の炉況判断方法。
5. 前記指標データが前記上限値以上であるとき、前記個別不安定スコアを１とすることを特徴とする請求項４に記載の高炉の炉況判断方法。
6. 前記上限値は、所定期間内に取得された複数の前記指標データの平均値に、これらの指標データの標準偏差をＮ倍した値を加算した値であり、Ｎは正の値であることを特徴とする請求項４又は５に記載の高炉の炉況判断方法。
7. 前記指標データが前記基準値以下であるときに炉況が不安定となる前記操業管理指標について、前記個別不安定スコアを算出するときにおいて、
   前記指標データが前記基準値よりも大きいとき、前記個別不安定スコアを０とし、
   前記指標データが前記基準値以下であるとき、前記指標データ及び前記基準値の差に応じて前記個別不安定スコアを０以上１以下の値とすることを特徴とする請求項３から６のいずれか一項に記載の高炉の炉況判断方法。
8. 前記操業管理指標について、前記基準値よりも小さい下限値が定められており、
   前記指標データが前記基準値以下であるとき、前記指標データが前記下限値に近づくほど、前記個別不安定スコアを１に近づけることを特徴とする請求項７に記載の高炉の炉況判断方法。
9. 前記指標データが前記下限値以下であるとき、前記個別不安定スコアを１とすることを特徴とする請求項８に記載の高炉の炉況判断方法。
10. 前記下限値は、所定期間内に取得された複数の前記指標データの平均値から、これらの指標データの標準偏差をＮ倍した値を減算した値であり、Ｎは正の値であることを特徴とする請求項８又は９に記載の高炉の炉況判断方法。
11. 前記総合不安定スコアが前記複数種類の操業管理指標について算出された前記個別不安定スコアを平均した値であるとき、前記所定スコアは０．３であることを特徴とする請求項３から１０のいずれか一項に記載の高炉の炉況判断方法。
12. 前記指標データの増減に対して前記個別不安定スコアが単調増加又は単調減少する関係式に基づいて、取得した前記指標データ及び前記基準値から前記個別不安定スコアを算出することを特徴とする請求項１に記載の高炉の炉況判断方法。
13. 前記関係式は、シグモイド関数又は一次関数であることを特徴とする請求項１２に記載の高炉の炉況判断方法。
14. 前記所定範囲は、前記所定スコア以上の範囲であることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の高炉の炉況判断方法。
15. 前記指標データが大きいほど炉況が不安定となる前記操業管理指標について、前記個別不安定スコアを算出するときにおいて、
    前記関係式は、前記指標データが大きいほど、前記個別不安定スコアが大きい関係を規定することを特徴とする請求項１４に記載の高炉の炉況判断方法。
16. 前記指標データが小さいほど炉況が不安定となる前記操業管理指標について、前記個別不安定スコアを算出するときにおいて、
    前記関係式は、前記指標データが小さいほど、前記個別不安定スコアが大きい関係を規定することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の高炉の炉況判断方法。
17. 前記総合不安定スコアが前記複数種類の操業管理指標について算出された前記個別不安定スコアを平均した値であるとき、前記所定スコアは０．４であることを特徴とする請求項１４から１６のいずれか一項に記載の高炉の炉況判断方法。
18. 前記個別不安定スコアは、第１所定期間内に取得された複数の前記指標データの平均値を標準化した値と前記基準値との差を二乗した値であり、
    前記平均値を標準化した値は、前記第１所定期間よりも長い第２所定期間内で取得された複数の前記指標データの上限値及び下限値に基づいて、前記平均値を標準化した値であり、
    前記基準値は、前記上限値及び前記下限値に基づいて、前記第２所定期間内で取得された複数の前記指標データの中央値を標準化した値であることを特徴とする請求項１に記載の高炉の炉況判断方法。
19. 前記総合不安定スコアが前記複数種類の操業管理指標について算出された前記個別不安定スコアを平均した値であるとき、前記所定スコアは０．８であることを特徴とする請求項１８に記載の高炉の炉況判断方法。
20. 前記操業管理指標は、高炉の炉頂で取得される操業管理指標、高炉の炉内若しくは炉壁で取得される操業管理指標、又は、高炉の羽口若しくは出銑口で取得される操業管理指標であることを特徴とする請求項１から１９のいずれか一項に記載の高炉の炉況判断方法。
21. 高炉における複数種類の操業管理指標のそれぞれについて指標データを取得する取得部と、
    前記各操業管理指標について、取得した前記指標データ及び基準値に基づいて、炉況の不安定を判断するための個別不安定スコアを算出する算出部と、
    前記複数種類の操業管理指標について算出された前記個別不安定スコアを合計又は平均した総合不安定スコアが、所定スコアによって規定される所定範囲に入るとき、炉況が不安定であると判断する判断部と、
    を有することを特徴とする高炉の炉況判断装置。
22. コンピュータに下記工程を実行させるプログラムであって、
    高炉における複数種類の操業管理指標のそれぞれについて指標データを取得する工程と、
    前記各操業管理指標について、取得した前記指標データ及び基準値に基づいて、炉況の不安定を判断するための個別不安定スコアを算出する工程と、
    前記複数種類の操業管理指標について算出された前記個別不安定スコアを合計又は平均した総合不安定スコアが、所定スコアによって規定される所定範囲に入るとき、炉況が不安定であると判断する工程と、
    を有することを特徴とする高炉の炉況判断方法のプログラム。
    

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