JP3714544B2 - 炉圧制御装置及び炉圧制御プログラム - Google Patents
炉圧制御装置及び炉圧制御プログラム Download PDFInfo
- Publication number
- JP3714544B2 JP3714544B2 JP2001340172A JP2001340172A JP3714544B2 JP 3714544 B2 JP3714544 B2 JP 3714544B2 JP 2001340172 A JP2001340172 A JP 2001340172A JP 2001340172 A JP2001340172 A JP 2001340172A JP 3714544 B2 JP3714544 B2 JP 3714544B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- furnace
- furnace pressure
- pressure
- amount
- loss
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転炉などの炉で発生する一酸化炭素（ＣＯ）ガスの損失量ができるだけ少なくなるように、炉内圧力（炉圧）を制御する炉圧制御装置及び炉圧制御プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
製鉄・製鋼工程において、高炉から出銑された溶銑は、一般に、脱珪、脱燐、脱硫などの処理を経た後、転炉に装入される。転炉では、高速高圧の酸素が吹き込まれ、酸化作用により溶銑中の炭素と酸素とが結合して溶銑が脱炭処理されるが、この吹錬過程において、ＣＯを主成分とする排ガスが発生する。ＣＯは高カロリーな燃焼用ガスとして利用可能であるので、転炉で発生する排ガスを回収して工場内で再利用することによって省エネルギー化が図られる。また、再利用するという目的以外に、ＣＯは人体に影響を及ぼす有害物質であり、転炉外に大量に放出されると作業環境に問題が生じるという理由などからも、転炉で発生する排ガスを極力回収する必要がある。
【０００３】
そこで、従来から、転炉の上方にフードを設置して、排ガスを回収する方法が取られている。ここで、排ガスの吹き出し及び外気の吸い込みを低減させるため、フードの下部には炉口を覆うスカートが設けられ、転炉内の排ガスはフードを通り、フードの上部に接続されたダクトを経由して集塵器で除塵され、ホルダに回収されるか、又は、回収しない場合は煙突から大気中に放散される。
【０００４】
炉口を覆うように設けられたスカートは、通常、安全のために炉口に密着させず、炉口との間に形成される隙間をできるだけ小さくなるよう適当な間隔をとって設置している。この場合、炉内の圧力（以下、炉圧と称する）が外気圧より高いと、排ガスは炉外に漏出し、ＣＯの損失となる。また逆に、炉圧が外気圧より低いと、外気が炉内に流入し、炉内のＣＯと外気中の酸素とが反応してＣＯが燃焼してしまうため、やはりＣＯの損失となる。
【０００５】
このようなＣＯ損失を防ぎ、ＣＯを主成分とする排ガスの回収率を高めるため、従来から、炉口部に設置された圧力検出器によって炉圧を検出し、主としてフィードバック制御によって、炉圧が外気圧となどしくなるように炉圧を制御している。また、制御性能を向上させるため、従来から様々な工夫がなされている。例えば特公平６―７４４４９号公報には、副原料投入時や吹込み酸素量の変更時の急激な排ガス発生量の変化に対し、急激な炉圧変動を抑制するため、炉圧目標値を所定量、所定時間だけ変更する制御方法が開示されている。また、特公昭６２−１７００３号公報には、予測時点の炉内発生排ガス量の推定値と実績値との偏差を求め、その偏差で予測時点の発生排ガス量の推定値を修正し、また、炉圧を求めるパラメータを時々刻々と変化する実績巻込空気量と目標巻込空気量との比を基に修正して炉圧設定値として設定する制御装置が開示されている。また、特公平２―３３７６６号公報及び特公昭６３―１９５６６号公報には、プロセスゲインの変化に対して制御ゲインを適応させる制御装置及び制御方法が開示されている。また、特開平１０―１８３２２０号公報には、Ｈ無限大制御理論に基づいて炉圧制御系のモデル化誤差及び外乱抑制特性を考慮した制御装置が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
排ガスの吹き出しや外気吸い込みの無い平衡点を目標とし、上記のような工夫をもって炉圧を制御することで、制御偏差や炉圧変動幅を低減させることはできる。しかしながら、ＣＯの損失量をより一層減少させることが望まれている。そこで本発明は、ＣＯの損失量をより一層減少させ、ＣＯの回収率を高めることのできる炉圧制御装置及びプログラムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
一般に、炉圧の目標値は平衡点に設定されるが、炉圧をある一定の圧力に静定させることは現実的に不可能であり、図５に示すように、実際の炉圧は時間の経過に伴って変動する。これは、転炉での吹錬過程において高速高圧の酸素が吹き込まれ、炉内における物質の反応やガスの流動状態が時々刻々と変化するため、転炉内で発生する排ガス量や炉圧も周期的・突発的に変動するからである。このことは、例えば炉圧が外気圧近傍となるよう制御されている場合における微小な排ガスの吹き出しと外気の吸い込みとの繰り返しの現象である「パッフィング」からも確認できる。
【０００８】
時間経過に伴う炉圧の変動を考慮せず、炉圧が常に一定に保たれると仮定する場合、吹き出しガス量及び吸い込みガス量と炉圧との間には、理論上図６の実線で示すような関係が成り立ち、この場合における排ガスの吹き出しや外気吸い込みの無い平衡点はＹ軸のガス量が０となる点である。しかし実際には、上述のように、平衡点を目標として炉圧を制御しても、時間経過に伴って炉圧は平衡点近傍で微小変動する。このような炉圧の時間経過に伴う変動について、炉圧の時間平均が平衡点と一致し、且つ正規分布に従うと仮定すると、炉圧の確率密度関数は図７に示すようになる。そして、実際の現象に即して炉圧の時間経過に伴う変動を考慮するため、図７に示す確率密度関数に従うと仮定すると、吹き出しガス量及び吸い込みガス量と炉圧とは図６に点線で示すような関係になり、平衡点において排ガスの吹き出しと外気の吸い込みとが混在するのがわかる。
【０００９】
排ガスの吹き出しによるＣＯ損失量は、排ガス中のＣＯの割合が略８０〜９０％であることから、吹き出しガス量の略８０〜９０％である。一方、大気中の酸素は略２１％であり、反応によってＣＯは酸素量の２倍失われる（２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2）ことから、外気の吸い込みによるＣＯ損失量は吸い込む外気量の略４２％の量となる。図６に示す炉圧の時間経過による微小変動を考慮した吹き出しガス量及び吸い込みガス量と炉圧との関係から、これらＣＯ損失量を算出したものが図８中に示されており、また、これら排ガスの吹き出し及び外気の吸い込みによるＣＯ損失量を合計したものが実線で示されている。こうして算出されたＣＯ損失量の合計は、炉圧が平衡点よりも小さい値（最適点）において最小となっている。より詳細には、図７に示す炉圧の確率密度関数の標準偏差をσとすると、図８では、平衡点よりも略０．８σ小さな値が最適点となっている。また、図８において、平衡点におけるＣＯ合計損失量は最適点におけるＣＯ合計損失量よりも略１４％大きな値となっている。
【００１０】
以上は確率密度が正規分布に従う場合について説明したが、それ以外の場合でも、炉圧が時間経過に伴って微小変動するという実際の現象を考慮すると、制御装置に目標として設定する平衡点と、実際にＣＯ損失量が最小となる炉圧の最適点とは必ずしも一致しない。つまり、たとえ制御性能を向上させたとしても、炉圧の目標を平衡点に定めて制御すると、ＣＯ損失量が却って大きくなることがある。
【００１１】
そこで、本発明の請求項１に記載の炉圧制御装置は、炉口部における炉圧の変動状況を記憶する記憶手段と、前記炉口部からの吹き出しガス量と前記炉口部における炉圧との関係及び前記記憶手段に記憶された炉圧の変動状況から、前記炉口部における炉圧に対する前記炉口部での炉圧の変動を考慮した前記炉口部からの吹き出しガス量を算出する吹き出しガス量算出手段と、前記炉口部からの吸い込みガス量と前記炉口部における炉圧との関係及び前記記憶手段に記憶された炉圧の変動状況から、前記炉口部における炉圧に対する前記炉口部での炉圧の変動を考慮した前記炉口部からの吸い込みガス量を算出する吸い込みガス量算出手段と、前記吹き出しガス量算出手段で算出された吹き出しガス量に基づいて、前記炉口部における炉圧に対する前記炉口部からガスが吹き出すことによるＣＯの損失量を算出するＣＯ吹き出し損失量算出手段と、前記吸い込みガス量算出手段で算出された吸い込みガス量に基づいて、前記炉口部における炉圧に対する前記炉口部からガスを吸い込むことによるＣＯの損失量を算出するＣＯ吸い込み損失量算出手段と、前記ＣＯ吹き出し損失量算出手段で算出されたＣＯ損失量と前記ＣＯ吸い込み損失量算出手段で算出されたＣＯ損失量とを加算することにより、前記炉口部における炉圧に対するＣＯの合計損失量を算出するＣＯ合計損失量算出手段と、前記ＣＯ合計損失量算出手段で算出された前記炉口部における炉圧とＣＯの合計損失量との関係から、ＣＯの合計損失量が最小となる炉圧を目標値として設定する目標炉圧設定手段とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
上記構成の炉圧制御装置によると、炉圧を目標値に一定に制御するという概念を用いず、炉圧の変動を考慮した上で実際の炉圧の変動状況に応じて炉圧目標値を設定することにより、目標値として最適な値を設定することができるので、従来技術によるものと比較して、ＣＯの損失量をより一層減少させ、ＣＯの回収率を高めることが可能である。またさらに、炉圧目標値を設定するという比較的単純な方法のみでＣＯの損失量をより一層減少させ、ＣＯの回収率を高めることが可能であるため、どのような制御系においても、改造のためのコストを低く抑えることができる。
【００１３】
また、炉口部における炉圧の変動状況は、炉圧の時間的な出現確率を表した確率密度分布であってよい（請求項２）。
【００１４】
本発明の請求項３に記載の炉圧制御装置は、前記記憶手段の記憶内容である前記炉口部における炉圧の変動状況がリアルタイムで更新され、それに応じて前記目標炉圧設定手段が前記目標値を順次更新することを特徴とする。
【００１５】
上記構成の炉圧制御装置によると、時々刻々と変化する炉圧に応じて目標値を更新することで、常に最適な目標値を設定することができる。
【００１６】
また、本発明の請求項４〜６に記載の炉圧制御プログラムは、炉圧制御装置を請求項１〜３のようなものとして機能させることが可能なプログラムであり、請求項１〜３と夫々同様の作用効果を奏する。
【００１７】
なお、請求項４〜６の夫々に記載されているプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ、ＭＯなどのリムーバブル型記録媒体やハードディスクなどの固定型記録媒体に記録して配布可能である他、有線又は無線の電気通信手段によってインターネットなどの通信ネットワークを介して配布可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
先ず、図１及び図２を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る炉圧制御装置１の構成及びそれが実行する処理について説明する。炉圧制御装置１においては、図１に示すように、炉圧データが確率密度算出部９に送信され、確率密度算出部９からのデータが記憶部２で記憶され、記憶部２で記憶されたデータが吹き出しガス量算出部３と吸い込みガス量算出部４とに夫々送信され、そして各々吹き出しガス量算出部３からＣＯ吹き出し損失量算出部５へ、吸い込みガス量算出部４からＣＯ吸い込み損失量算出部６へとデータが送信され、次にそれらＣＯ吹き出し損失量算出部５とＣＯ吸い込み損失量算出部６とからのデータがＣＯ合計損失量算出部７へと送信され、さらにＣＯ合計損失量算出部７から目標炉圧設定部８へとデータが送信され、炉圧目標値データが出力される。
【００２０】
図１に示す確率密度算出部９は、送信された炉口部における炉圧のデータから、炉圧の変動状況を表すものとして、炉圧の時間的な出現確率を表した確率密度を算出するという図２に示すステップＳ１を実行する。確率密度分布は、例えば図５に示すような吹錬中の一定時間の炉圧トレンドから、炉圧変動の度数分布を求め、それを累積度数で割ることで図４に示すような確率分布を求めて、これを近似的に、図７に示すような正規分布に従うものとする。正規分布に従う確率密度は、炉圧ｐとすると確率密度関数φ（ｐ）で表される。
【００２１】
なお、確率密度分布は、このように炉圧トレンドによって求める以外にも、炉に投入する金属の種類、成分、吹錬の経過時間、送酸量、副原料投入量、スカート長さなどに応じて求めたり、確率密度関数式の構造のみを仮定しておいて、係数を炉圧トレンドから定めることで求めたりしてもよい。また、確率密度が正規分布に従うことは必須条件ではない。また、本実施形態では炉圧の変動状況として容易に求めることができるものとして確率密度分布を用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２２】
図１に示す記憶部２は、炉口部における炉圧の変動状況、即ち本実施形態では確率密度分布を記憶するという役割を担う。そこで、図２のステップＳ１に続いて、記憶部２に、図１の確率密度算出部９により算出された確率密度分布を記憶させるというステップＳ２が実行される。
【００２３】
図１に示す吹き出しガス量算出部３は、炉口部からの吹き出しガス量と炉口部における炉圧との関係、及び記憶部２に記憶された炉圧の変動状況から、炉口部における炉圧に対する炉口部での炉圧の変動を考慮した炉口部からの吹き出しガス量を算出するという図２に示すステップＳ３を実行する。炉口部からの吹き出しガス量と炉口部における炉圧との関係は、図６に実線で示すように、炉圧ｐ、吹き出しガス量Ｆｏｕｔとすると、Ｆｏｕｔ＝ｆ（ｐ）という理論式の関数で表される。そして、この吹き出しガス量Ｆｏｕｔ、及び図７に示す記憶部２に記憶された炉圧の確率密度φ（ｐ）から、炉口部での炉圧の変動を考慮した炉口部からの特定炉圧での吹き出しガス量Ｇｏｕｔは、例えばＧｏｕｔ＝∫φ（ｐ）ｆ（ｐ）ｄｐという式から算出される。
【００２４】
ここで、本実施形態においては確率密度が正規分布に従うものとしているため、上記のように確率密度を炉圧ｐの関数で表すことができ、その関数に基づいて、炉圧の変動を考慮した特定炉圧での吹き出しガス量ＧｏｕｔをＧｏｕｔ＝∫φ（ｐ）ｆ（ｐ）ｄｐという式で容易に算出することができる。
【００２５】
次に、図１に示すＣＯ吹き出し損失量算出部５は、吹き出しガス量算出部３で算出された吹き出しガス量に基づいて、炉口部における炉圧に対する炉口部からガスが吹き出すことによるＣＯの損失量を算出するという図２に示すステップＳ４を実行する。ガスの吹き出しによるＣＯ損失量が排ガス中のＣＯの割合が略８０〜９０％であることから、本実施形態ではＣＯ吹き出し損失量を吹き出しガス量の９０％とし、図８に示すように、ＣＯ吹き出し損失量は０．９Ｇｏｕｔとして求まる。
【００２６】
一方、図１に示す吸い込みガス量算出部４は、炉口部からの吸い込みガス量と炉口部における炉圧との関係、及び記憶部２に記憶された炉圧の変動状況から、炉口部における炉圧に対する炉口部での炉圧の変動を考慮した炉口部からの吸い込みガス量を算出するという図２に示すステップＳ５を実行する。上述の吹き出しガス量算出部３と同様に、炉口部からの吸い込みガス量と炉口部における炉圧との関係は、図６に実線で示すように、炉圧ｐ、吸い込みガス量Ｆｉｎとすると、Ｆｉｎ＝ｆ’（ｐ）という理論式の関数で表される。そしてまた、吹き出しガス量算出部３と同様に、この吸い込みガス量Ｆｉｎ、及び図７に示す記憶部２に記憶された炉圧の確率密度φ（ｐ）から、炉口部での炉圧の変動を考慮した炉口部からの特定炉圧での吸い込みガス量Ｇｉｎは、例えばＧｉｎ＝∫φ（ｐ）ｆ’（ｐ）ｄｐという式から算出される。
【００２７】
ここでもまた、本実施形態においては確率密度が正規分布に従うものとしているため、吹き出しガス量算出部３の場合と同様に、容易に炉口部での炉圧の変動を考慮した炉口部からの吸い込みガス量を算出することができる。
【００２８】
次に、図１に示すＣＯ吸い込み損失量算出部６は、吸い込みガス量算出手段で算出された吸い込みガス量に基づいて、炉口部における炉圧に対する炉口部からガスを吸い込むことによるＣＯの損失量を算出するという図２に示すステップＳ６を実行する。大気中の酸素は略２１％であり、反応によってＣＯは酸素量の２倍失われる（２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2）ことから、本実施形態では、外気の吸い込みによるＣＯ損失量が吸い込みガス量の４２％とし、図８に示すように、ＣＯ吸い込み損失量は０．４２Ｇｉｎとして求まる。
【００２９】
さらに、図１に示すＣＯ合計損失量算出部７は、ＣＯ吹き出し損失量算出手段で算出されたＣＯ損失量とＣＯ吸い込み損失量算出手段で算出されたＣＯ損失量とを加算することにより、炉口部における炉圧に対するＣＯの合計損失量を算出するという図２に示すステップＳ７を実行する。図８に示すように、本実施形態において、このＣＯ合計損失量Ｌは０．９Ｇｏｕｔ＋０．４２Ｇｉｎとして求まる。
【００３０】
なお、本実施形態では、ＣＯ吹き出し損失量を吹き出しガス量の９０％、ＣＯ吸い込み損失量を吸い込みガス量の４２％、と仮定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、状況に応じた割合を仮定することにより、ＣＯ吹き出し損失量及びＣＯ吸い込み損失量を算出することができる。また、上記のステップＳ３及びステップＳ４と、ステップＳ５及びステップＳ６との２組の処理は、ステップＳ２とステップＳ７との間で順不同である。即ち、本実施形態ではステップＳ２〜ステップＳ７と番号順に処理が実行されているが、ステップＳ２、ステップＳ５、ステップＳ６、その後ステップＳ３、ステップＳ４、そしてステップＳ７へという順序で処理が行われてもよい。
【００３１】
次に、図１に示す目標炉圧設定部８は、ＣＯ合計損失量算出部７で算出された炉口部における炉圧ｐとＣＯ合計損失量Ｌ（＝０．９Ｇｏｕｔ＋０．４２Ｇｉｎ）との関係から、ＣＯ合計損失量Ｌが最小となる炉圧の最適点を目標値として設定する（図８参照）という図２に示すステップＳ８を実行する。この目標炉圧設定部８によって設定される目標値（最適点）は、一般に、図８に示すように、排ガスの吹き出しや外気吸い込みが無いとする平衡点より小さく、また、目標値（最適点）におけるＣＯ合計損失量は平衡点におけるＣＯ合計損失量よりも小さな値となる。
【００３２】
さらに、ステップＳ８を実行後、再びステップＳ１を実行し、上記と同様の処理が繰り返し実行される。つまり本実施形態は、記憶部２の記憶内容である炉口部における炉圧の変動状況、即ち確率密度分布がリアルタイムで更新され、それに応じて目標炉圧設定部８が目標値を順次更新するという構成になっている。これにより、時々刻々と変化する炉圧に応じて目標値を更新することで、常に最適な目標値を設定することができる。しかし、炉圧の変動状況をリアルタイムで更新し、目標炉圧設定部８が目標値を順次更新するというのは本発明において必須ではなく、ステップＳ８を実行後に処理を終了してもよい。
【００３３】
以上のように、本実施形態の炉圧制御装置１は、炉圧を目標値に一定に制御するという概念を用いず、炉圧の変動を考慮した上で実際の炉圧の変動状況に応じて炉圧目標値を設定することにより、目標値として最適な値を設定することができるので、従来技術によるものと比較して、ＣＯの損失量をより一層減少させ、ＣＯの回収率を高めることが可能である。またさらに、炉圧目標値を設定するという比較的単純な方法のみでＣＯの損失量をより一層減少させ、ＣＯの回収率を高めることが可能であるため、どのような制御系においても、改造のためのコストを低く抑えることができる。
【００３４】
また、図１に示されている炉圧制御装置１の各部２〜９は、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどの情報処理装置によって構成されている。かかる情報処理装置には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク、ＦＤやＣＤの駆動装置などのハードウェアが収納されており、ハードディスクには、当該情報処理装置を炉圧制御装置１として機能させるための炉圧制御プログラム（このプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ、ＭＯなどのリムーバブル型記録媒体に記録しておくことにより、任意のコンピュータにインストールすることが可能である。）を含む各種のソフトウェアが記憶されている。そして、これらのハードウェア及びソフトウェアが組み合わされることによって、上述の各部２〜９が構築されている。
【００３５】
次いで、図３を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る炉圧制御装置１を含む転炉排ガス処理機構の一例について説明する。図３に示す転炉排ガス処理機構１０は、転炉１１で発生する排ガスを回収及び処理するための機構である。溶銑１２が装填された転炉１１の上方には、転炉１１上方から内部に向けて延在し、転炉１１内部に向けて高速高圧の酸素を吹き込むランス２６、及び、そのランス２６に隣接し、鉄鉱石などの副原料を投入する副原料投入ホッパ２５が設置されている。また、転炉１１の炉口部上方には、下部に炉口部を覆う上下動可能なスカート１５を備えたフード１４が設置されおり、フード１４上部にはダクト１６が接続されている。このダクト１６は、排ガス中のダストを除去する集塵器１７、ダクト１６との隙間１９を調節しながら上下するダンパ１８、及び縮経された絞り部２０を順に備え、次に誘引送風機２１に接続され、その後分岐して、放散煙突２３、及び回収弁２２を介したホルダ２４に接続されている。また、転炉１１の炉口部には、炉口部における炉圧を検出するための炉圧検出手段として圧力計１３が設けられており、本発明の一実施形態に係る炉圧制御装置１は、圧力計１３及びダンパ１８に接続している。
【００３６】
上記構成の転炉排ガス処理機構１０によると、吹錬を実行する際、先ず、溶銑１２を装填した転炉１１に、副原料が副原料投入ホッパ２５から投入されると共にランス２６から酸素がマッハを超える速度で吹きつけられる。そして、この吹錬過程において転炉１１から発生する排ガスは、上方のフード１４に捕集され、ダクト１６を経由して集塵器１７で除塵され、次に上下に動作可能なダンパ１８が設けられた部分に至る。さらにガスは絞り部２０、誘引送風機２１を経て、放散煙突２３で大気中に放散されるか、又は、ホルダ２４で回収される。
【００３７】
上述のように、本実施形態に係る炉圧制御装置１は圧力計１３に接続されており、圧力計１３から得られる炉口部における炉圧のデータは、図１に示す確率密度算出部９に送信され、確率密度算出部９で確率密度が算出され（ステップＳ１）、その確率密度分布データが記憶部２に記憶され（ステップＳ２）、続いて前述のようなステップＳ３〜ステップＳ８（図２参照）の処理が実行される。そしてステップＳ８で設定された炉圧目標値のデータは、ダンパ１８に送信され、ダンパ１８は、その炉圧目標値データに応じて、ガスが流通可能なダクト１６内の隙間１９の大きさを変化させて炉圧を調節するために、上下動作する。また、ダンパ１８による隙間１９の調節によって、ガスの誘引抵抗を変化させ、誘引送風機２１で誘引されるガス量を調節することができる。また、圧力計１３によって計測される圧力は炉口部の圧力と若干異なることがあるので、その取り付け位置に応じて補正することが好ましい。
【００３８】
なお、転炉１１の排ガスを処理する機構としては、上述の図３に示す機構１０に限定されず、様々な形態をとることができる。また、以上は転炉１１で発生する排ガスを処理する機構１０について説明したが、本発明に係る炉圧制御装置１の適用は転炉１１のみに限定されず、例えば転炉１１で吹錬過程を行う前の予備処理の段階にも適用できる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されるので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００４０】
炉圧を目標値に一定に制御するという概念を用いず、炉圧の変動を考慮した上で実際の炉圧の変動状況に応じて炉圧目標値を設定することにより、目標値として最適な値を設定することができるので、従来技術によるものと比較して、ＣＯの損失量をより一層減少させ、ＣＯの回収率を高めることが可能である。
【００４１】
また、炉圧目標値を設定するという比較的単純な方法のみでＣＯの損失量をより一層減少させ、ＣＯの回収率を高めることが可能であるため、どのような制御系においても、改造のためのコストを低く抑えることができる。
【００４２】
また、炉口部における炉圧の変動状況が、炉圧の時間的な出現確率を表した確率密度分布である場合、一定時間における炉圧トレンドから度数分布を求め、累積度数で割ることにより、容易に確率密度分布を求めることができる。さらに、確率密度が正規分布に従うものとすると、関数で表すことができるため、その関数に基づいて吹き出しガス量及び吸い込みガス量を算出することができ、これらの算出が容易となる。
【００４３】
また、炉圧制御装置が、記憶手段の記憶内容である炉口部における炉圧の変動状況がリアルタイムで更新され、それに応じて目標炉圧設定手段が目標値を順次更新する場合、時々刻々と変化する炉圧に応じて目標値を更新することで、常に最適な目標値を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る炉圧制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る炉圧制御装置が実行する処理を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態に係る炉圧制御装置を含む転炉排ガス処理機構の一例を示す全体構成図である。
【図４】図３の圧力計によって検出された炉圧に関する確率分布の一例を示すグラフである。
【図５】時間経過に伴う炉圧の変動の一例を示すグラフである。
【図６】吹き出しガス量及び吸い込みガス量と炉圧との関係を示すグラフである。
【図７】図５に示す炉圧の時間経過に伴う変動に基づいた確率密度関数の一例を示すグラフである。
【図８】炉圧とＣＯ損失量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 炉圧制御装置
２ 記憶部（記憶手段）
３ 吹き出しガス量算出部（吹き出しガス量算出手段）
４ 吸い込みガス量算出部（吸い込みガス量算出手段）
５ ＣＯ吹き出し損失量算出部（ＣＯ吹き出し損失量算出手段）
６ ＣＯ吸い込み損失量算出部（ＣＯ吸い込み損失量算出手段）
７ ＣＯ合計損失量算出部（ＣＯ合計損失量算出手段）
８ 目標炉圧設定部（目標炉圧設定手段）
９ 確率密度算出部（確率密度算出手段）
１０ 転炉排ガス処理機構
１１ 転炉
１２ 溶銑
１３ 圧力計
１４ フード
１５ スカート
１６ ダクト
１７ 集塵器
１８ ダンパ
１９ 隙間
２０ 絞り部
２１ 誘引送風機
２２ 回収弁
２３ 放散煙突
２４ ホルダ
２５ 副原料投入ホッパ
２６ ランス
【発明の属する技術分野】
本発明は、転炉などの炉で発生する一酸化炭素（ＣＯ）ガスの損失量ができるだけ少なくなるように、炉内圧力（炉圧）を制御する炉圧制御装置及び炉圧制御プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
製鉄・製鋼工程において、高炉から出銑された溶銑は、一般に、脱珪、脱燐、脱硫などの処理を経た後、転炉に装入される。転炉では、高速高圧の酸素が吹き込まれ、酸化作用により溶銑中の炭素と酸素とが結合して溶銑が脱炭処理されるが、この吹錬過程において、ＣＯを主成分とする排ガスが発生する。ＣＯは高カロリーな燃焼用ガスとして利用可能であるので、転炉で発生する排ガスを回収して工場内で再利用することによって省エネルギー化が図られる。また、再利用するという目的以外に、ＣＯは人体に影響を及ぼす有害物質であり、転炉外に大量に放出されると作業環境に問題が生じるという理由などからも、転炉で発生する排ガスを極力回収する必要がある。
【０００３】
そこで、従来から、転炉の上方にフードを設置して、排ガスを回収する方法が取られている。ここで、排ガスの吹き出し及び外気の吸い込みを低減させるため、フードの下部には炉口を覆うスカートが設けられ、転炉内の排ガスはフードを通り、フードの上部に接続されたダクトを経由して集塵器で除塵され、ホルダに回収されるか、又は、回収しない場合は煙突から大気中に放散される。
【０００４】
炉口を覆うように設けられたスカートは、通常、安全のために炉口に密着させず、炉口との間に形成される隙間をできるだけ小さくなるよう適当な間隔をとって設置している。この場合、炉内の圧力（以下、炉圧と称する）が外気圧より高いと、排ガスは炉外に漏出し、ＣＯの損失となる。また逆に、炉圧が外気圧より低いと、外気が炉内に流入し、炉内のＣＯと外気中の酸素とが反応してＣＯが燃焼してしまうため、やはりＣＯの損失となる。
【０００５】
このようなＣＯ損失を防ぎ、ＣＯを主成分とする排ガスの回収率を高めるため、従来から、炉口部に設置された圧力検出器によって炉圧を検出し、主としてフィードバック制御によって、炉圧が外気圧となどしくなるように炉圧を制御している。また、制御性能を向上させるため、従来から様々な工夫がなされている。例えば特公平６―７４４４９号公報には、副原料投入時や吹込み酸素量の変更時の急激な排ガス発生量の変化に対し、急激な炉圧変動を抑制するため、炉圧目標値を所定量、所定時間だけ変更する制御方法が開示されている。また、特公昭６２−１７００３号公報には、予測時点の炉内発生排ガス量の推定値と実績値との偏差を求め、その偏差で予測時点の発生排ガス量の推定値を修正し、また、炉圧を求めるパラメータを時々刻々と変化する実績巻込空気量と目標巻込空気量との比を基に修正して炉圧設定値として設定する制御装置が開示されている。また、特公平２―３３７６６号公報及び特公昭６３―１９５６６号公報には、プロセスゲインの変化に対して制御ゲインを適応させる制御装置及び制御方法が開示されている。また、特開平１０―１８３２２０号公報には、Ｈ無限大制御理論に基づいて炉圧制御系のモデル化誤差及び外乱抑制特性を考慮した制御装置が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
排ガスの吹き出しや外気吸い込みの無い平衡点を目標とし、上記のような工夫をもって炉圧を制御することで、制御偏差や炉圧変動幅を低減させることはできる。しかしながら、ＣＯの損失量をより一層減少させることが望まれている。そこで本発明は、ＣＯの損失量をより一層減少させ、ＣＯの回収率を高めることのできる炉圧制御装置及びプログラムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
一般に、炉圧の目標値は平衡点に設定されるが、炉圧をある一定の圧力に静定させることは現実的に不可能であり、図５に示すように、実際の炉圧は時間の経過に伴って変動する。これは、転炉での吹錬過程において高速高圧の酸素が吹き込まれ、炉内における物質の反応やガスの流動状態が時々刻々と変化するため、転炉内で発生する排ガス量や炉圧も周期的・突発的に変動するからである。このことは、例えば炉圧が外気圧近傍となるよう制御されている場合における微小な排ガスの吹き出しと外気の吸い込みとの繰り返しの現象である「パッフィング」からも確認できる。
【０００８】
時間経過に伴う炉圧の変動を考慮せず、炉圧が常に一定に保たれると仮定する場合、吹き出しガス量及び吸い込みガス量と炉圧との間には、理論上図６の実線で示すような関係が成り立ち、この場合における排ガスの吹き出しや外気吸い込みの無い平衡点はＹ軸のガス量が０となる点である。しかし実際には、上述のように、平衡点を目標として炉圧を制御しても、時間経過に伴って炉圧は平衡点近傍で微小変動する。このような炉圧の時間経過に伴う変動について、炉圧の時間平均が平衡点と一致し、且つ正規分布に従うと仮定すると、炉圧の確率密度関数は図７に示すようになる。そして、実際の現象に即して炉圧の時間経過に伴う変動を考慮するため、図７に示す確率密度関数に従うと仮定すると、吹き出しガス量及び吸い込みガス量と炉圧とは図６に点線で示すような関係になり、平衡点において排ガスの吹き出しと外気の吸い込みとが混在するのがわかる。
【０００９】
排ガスの吹き出しによるＣＯ損失量は、排ガス中のＣＯの割合が略８０〜９０％であることから、吹き出しガス量の略８０〜９０％である。一方、大気中の酸素は略２１％であり、反応によってＣＯは酸素量の２倍失われる（２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2）ことから、外気の吸い込みによるＣＯ損失量は吸い込む外気量の略４２％の量となる。図６に示す炉圧の時間経過による微小変動を考慮した吹き出しガス量及び吸い込みガス量と炉圧との関係から、これらＣＯ損失量を算出したものが図８中に示されており、また、これら排ガスの吹き出し及び外気の吸い込みによるＣＯ損失量を合計したものが実線で示されている。こうして算出されたＣＯ損失量の合計は、炉圧が平衡点よりも小さい値（最適点）において最小となっている。より詳細には、図７に示す炉圧の確率密度関数の標準偏差をσとすると、図８では、平衡点よりも略０．８σ小さな値が最適点となっている。また、図８において、平衡点におけるＣＯ合計損失量は最適点におけるＣＯ合計損失量よりも略１４％大きな値となっている。
【００１０】
以上は確率密度が正規分布に従う場合について説明したが、それ以外の場合でも、炉圧が時間経過に伴って微小変動するという実際の現象を考慮すると、制御装置に目標として設定する平衡点と、実際にＣＯ損失量が最小となる炉圧の最適点とは必ずしも一致しない。つまり、たとえ制御性能を向上させたとしても、炉圧の目標を平衡点に定めて制御すると、ＣＯ損失量が却って大きくなることがある。
【００１１】
そこで、本発明の請求項１に記載の炉圧制御装置は、炉口部における炉圧の変動状況を記憶する記憶手段と、前記炉口部からの吹き出しガス量と前記炉口部における炉圧との関係及び前記記憶手段に記憶された炉圧の変動状況から、前記炉口部における炉圧に対する前記炉口部での炉圧の変動を考慮した前記炉口部からの吹き出しガス量を算出する吹き出しガス量算出手段と、前記炉口部からの吸い込みガス量と前記炉口部における炉圧との関係及び前記記憶手段に記憶された炉圧の変動状況から、前記炉口部における炉圧に対する前記炉口部での炉圧の変動を考慮した前記炉口部からの吸い込みガス量を算出する吸い込みガス量算出手段と、前記吹き出しガス量算出手段で算出された吹き出しガス量に基づいて、前記炉口部における炉圧に対する前記炉口部からガスが吹き出すことによるＣＯの損失量を算出するＣＯ吹き出し損失量算出手段と、前記吸い込みガス量算出手段で算出された吸い込みガス量に基づいて、前記炉口部における炉圧に対する前記炉口部からガスを吸い込むことによるＣＯの損失量を算出するＣＯ吸い込み損失量算出手段と、前記ＣＯ吹き出し損失量算出手段で算出されたＣＯ損失量と前記ＣＯ吸い込み損失量算出手段で算出されたＣＯ損失量とを加算することにより、前記炉口部における炉圧に対するＣＯの合計損失量を算出するＣＯ合計損失量算出手段と、前記ＣＯ合計損失量算出手段で算出された前記炉口部における炉圧とＣＯの合計損失量との関係から、ＣＯの合計損失量が最小となる炉圧を目標値として設定する目標炉圧設定手段とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
上記構成の炉圧制御装置によると、炉圧を目標値に一定に制御するという概念を用いず、炉圧の変動を考慮した上で実際の炉圧の変動状況に応じて炉圧目標値を設定することにより、目標値として最適な値を設定することができるので、従来技術によるものと比較して、ＣＯの損失量をより一層減少させ、ＣＯの回収率を高めることが可能である。またさらに、炉圧目標値を設定するという比較的単純な方法のみでＣＯの損失量をより一層減少させ、ＣＯの回収率を高めることが可能であるため、どのような制御系においても、改造のためのコストを低く抑えることができる。
【００１３】
また、炉口部における炉圧の変動状況は、炉圧の時間的な出現確率を表した確率密度分布であってよい（請求項２）。
【００１４】
本発明の請求項３に記載の炉圧制御装置は、前記記憶手段の記憶内容である前記炉口部における炉圧の変動状況がリアルタイムで更新され、それに応じて前記目標炉圧設定手段が前記目標値を順次更新することを特徴とする。
【００１５】
上記構成の炉圧制御装置によると、時々刻々と変化する炉圧に応じて目標値を更新することで、常に最適な目標値を設定することができる。
【００１６】
また、本発明の請求項４〜６に記載の炉圧制御プログラムは、炉圧制御装置を請求項１〜３のようなものとして機能させることが可能なプログラムであり、請求項１〜３と夫々同様の作用効果を奏する。
【００１７】
なお、請求項４〜６の夫々に記載されているプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ、ＭＯなどのリムーバブル型記録媒体やハードディスクなどの固定型記録媒体に記録して配布可能である他、有線又は無線の電気通信手段によってインターネットなどの通信ネットワークを介して配布可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
先ず、図１及び図２を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る炉圧制御装置１の構成及びそれが実行する処理について説明する。炉圧制御装置１においては、図１に示すように、炉圧データが確率密度算出部９に送信され、確率密度算出部９からのデータが記憶部２で記憶され、記憶部２で記憶されたデータが吹き出しガス量算出部３と吸い込みガス量算出部４とに夫々送信され、そして各々吹き出しガス量算出部３からＣＯ吹き出し損失量算出部５へ、吸い込みガス量算出部４からＣＯ吸い込み損失量算出部６へとデータが送信され、次にそれらＣＯ吹き出し損失量算出部５とＣＯ吸い込み損失量算出部６とからのデータがＣＯ合計損失量算出部７へと送信され、さらにＣＯ合計損失量算出部７から目標炉圧設定部８へとデータが送信され、炉圧目標値データが出力される。
【００２０】
図１に示す確率密度算出部９は、送信された炉口部における炉圧のデータから、炉圧の変動状況を表すものとして、炉圧の時間的な出現確率を表した確率密度を算出するという図２に示すステップＳ１を実行する。確率密度分布は、例えば図５に示すような吹錬中の一定時間の炉圧トレンドから、炉圧変動の度数分布を求め、それを累積度数で割ることで図４に示すような確率分布を求めて、これを近似的に、図７に示すような正規分布に従うものとする。正規分布に従う確率密度は、炉圧ｐとすると確率密度関数φ（ｐ）で表される。
【００２１】
なお、確率密度分布は、このように炉圧トレンドによって求める以外にも、炉に投入する金属の種類、成分、吹錬の経過時間、送酸量、副原料投入量、スカート長さなどに応じて求めたり、確率密度関数式の構造のみを仮定しておいて、係数を炉圧トレンドから定めることで求めたりしてもよい。また、確率密度が正規分布に従うことは必須条件ではない。また、本実施形態では炉圧の変動状況として容易に求めることができるものとして確率密度分布を用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２２】
図１に示す記憶部２は、炉口部における炉圧の変動状況、即ち本実施形態では確率密度分布を記憶するという役割を担う。そこで、図２のステップＳ１に続いて、記憶部２に、図１の確率密度算出部９により算出された確率密度分布を記憶させるというステップＳ２が実行される。
【００２３】
図１に示す吹き出しガス量算出部３は、炉口部からの吹き出しガス量と炉口部における炉圧との関係、及び記憶部２に記憶された炉圧の変動状況から、炉口部における炉圧に対する炉口部での炉圧の変動を考慮した炉口部からの吹き出しガス量を算出するという図２に示すステップＳ３を実行する。炉口部からの吹き出しガス量と炉口部における炉圧との関係は、図６に実線で示すように、炉圧ｐ、吹き出しガス量Ｆｏｕｔとすると、Ｆｏｕｔ＝ｆ（ｐ）という理論式の関数で表される。そして、この吹き出しガス量Ｆｏｕｔ、及び図７に示す記憶部２に記憶された炉圧の確率密度φ（ｐ）から、炉口部での炉圧の変動を考慮した炉口部からの特定炉圧での吹き出しガス量Ｇｏｕｔは、例えばＧｏｕｔ＝∫φ（ｐ）ｆ（ｐ）ｄｐという式から算出される。
【００２４】
ここで、本実施形態においては確率密度が正規分布に従うものとしているため、上記のように確率密度を炉圧ｐの関数で表すことができ、その関数に基づいて、炉圧の変動を考慮した特定炉圧での吹き出しガス量ＧｏｕｔをＧｏｕｔ＝∫φ（ｐ）ｆ（ｐ）ｄｐという式で容易に算出することができる。
【００２５】
次に、図１に示すＣＯ吹き出し損失量算出部５は、吹き出しガス量算出部３で算出された吹き出しガス量に基づいて、炉口部における炉圧に対する炉口部からガスが吹き出すことによるＣＯの損失量を算出するという図２に示すステップＳ４を実行する。ガスの吹き出しによるＣＯ損失量が排ガス中のＣＯの割合が略８０〜９０％であることから、本実施形態ではＣＯ吹き出し損失量を吹き出しガス量の９０％とし、図８に示すように、ＣＯ吹き出し損失量は０．９Ｇｏｕｔとして求まる。
【００２６】
一方、図１に示す吸い込みガス量算出部４は、炉口部からの吸い込みガス量と炉口部における炉圧との関係、及び記憶部２に記憶された炉圧の変動状況から、炉口部における炉圧に対する炉口部での炉圧の変動を考慮した炉口部からの吸い込みガス量を算出するという図２に示すステップＳ５を実行する。上述の吹き出しガス量算出部３と同様に、炉口部からの吸い込みガス量と炉口部における炉圧との関係は、図６に実線で示すように、炉圧ｐ、吸い込みガス量Ｆｉｎとすると、Ｆｉｎ＝ｆ’（ｐ）という理論式の関数で表される。そしてまた、吹き出しガス量算出部３と同様に、この吸い込みガス量Ｆｉｎ、及び図７に示す記憶部２に記憶された炉圧の確率密度φ（ｐ）から、炉口部での炉圧の変動を考慮した炉口部からの特定炉圧での吸い込みガス量Ｇｉｎは、例えばＧｉｎ＝∫φ（ｐ）ｆ’（ｐ）ｄｐという式から算出される。
【００２７】
ここでもまた、本実施形態においては確率密度が正規分布に従うものとしているため、吹き出しガス量算出部３の場合と同様に、容易に炉口部での炉圧の変動を考慮した炉口部からの吸い込みガス量を算出することができる。
【００２８】
次に、図１に示すＣＯ吸い込み損失量算出部６は、吸い込みガス量算出手段で算出された吸い込みガス量に基づいて、炉口部における炉圧に対する炉口部からガスを吸い込むことによるＣＯの損失量を算出するという図２に示すステップＳ６を実行する。大気中の酸素は略２１％であり、反応によってＣＯは酸素量の２倍失われる（２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2）ことから、本実施形態では、外気の吸い込みによるＣＯ損失量が吸い込みガス量の４２％とし、図８に示すように、ＣＯ吸い込み損失量は０．４２Ｇｉｎとして求まる。
【００２９】
さらに、図１に示すＣＯ合計損失量算出部７は、ＣＯ吹き出し損失量算出手段で算出されたＣＯ損失量とＣＯ吸い込み損失量算出手段で算出されたＣＯ損失量とを加算することにより、炉口部における炉圧に対するＣＯの合計損失量を算出するという図２に示すステップＳ７を実行する。図８に示すように、本実施形態において、このＣＯ合計損失量Ｌは０．９Ｇｏｕｔ＋０．４２Ｇｉｎとして求まる。
【００３０】
なお、本実施形態では、ＣＯ吹き出し損失量を吹き出しガス量の９０％、ＣＯ吸い込み損失量を吸い込みガス量の４２％、と仮定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、状況に応じた割合を仮定することにより、ＣＯ吹き出し損失量及びＣＯ吸い込み損失量を算出することができる。また、上記のステップＳ３及びステップＳ４と、ステップＳ５及びステップＳ６との２組の処理は、ステップＳ２とステップＳ７との間で順不同である。即ち、本実施形態ではステップＳ２〜ステップＳ７と番号順に処理が実行されているが、ステップＳ２、ステップＳ５、ステップＳ６、その後ステップＳ３、ステップＳ４、そしてステップＳ７へという順序で処理が行われてもよい。
【００３１】
次に、図１に示す目標炉圧設定部８は、ＣＯ合計損失量算出部７で算出された炉口部における炉圧ｐとＣＯ合計損失量Ｌ（＝０．９Ｇｏｕｔ＋０．４２Ｇｉｎ）との関係から、ＣＯ合計損失量Ｌが最小となる炉圧の最適点を目標値として設定する（図８参照）という図２に示すステップＳ８を実行する。この目標炉圧設定部８によって設定される目標値（最適点）は、一般に、図８に示すように、排ガスの吹き出しや外気吸い込みが無いとする平衡点より小さく、また、目標値（最適点）におけるＣＯ合計損失量は平衡点におけるＣＯ合計損失量よりも小さな値となる。
【００３２】
さらに、ステップＳ８を実行後、再びステップＳ１を実行し、上記と同様の処理が繰り返し実行される。つまり本実施形態は、記憶部２の記憶内容である炉口部における炉圧の変動状況、即ち確率密度分布がリアルタイムで更新され、それに応じて目標炉圧設定部８が目標値を順次更新するという構成になっている。これにより、時々刻々と変化する炉圧に応じて目標値を更新することで、常に最適な目標値を設定することができる。しかし、炉圧の変動状況をリアルタイムで更新し、目標炉圧設定部８が目標値を順次更新するというのは本発明において必須ではなく、ステップＳ８を実行後に処理を終了してもよい。
【００３３】
以上のように、本実施形態の炉圧制御装置１は、炉圧を目標値に一定に制御するという概念を用いず、炉圧の変動を考慮した上で実際の炉圧の変動状況に応じて炉圧目標値を設定することにより、目標値として最適な値を設定することができるので、従来技術によるものと比較して、ＣＯの損失量をより一層減少させ、ＣＯの回収率を高めることが可能である。またさらに、炉圧目標値を設定するという比較的単純な方法のみでＣＯの損失量をより一層減少させ、ＣＯの回収率を高めることが可能であるため、どのような制御系においても、改造のためのコストを低く抑えることができる。
【００３４】
また、図１に示されている炉圧制御装置１の各部２〜９は、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどの情報処理装置によって構成されている。かかる情報処理装置には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク、ＦＤやＣＤの駆動装置などのハードウェアが収納されており、ハードディスクには、当該情報処理装置を炉圧制御装置１として機能させるための炉圧制御プログラム（このプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ、ＭＯなどのリムーバブル型記録媒体に記録しておくことにより、任意のコンピュータにインストールすることが可能である。）を含む各種のソフトウェアが記憶されている。そして、これらのハードウェア及びソフトウェアが組み合わされることによって、上述の各部２〜９が構築されている。
【００３５】
次いで、図３を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る炉圧制御装置１を含む転炉排ガス処理機構の一例について説明する。図３に示す転炉排ガス処理機構１０は、転炉１１で発生する排ガスを回収及び処理するための機構である。溶銑１２が装填された転炉１１の上方には、転炉１１上方から内部に向けて延在し、転炉１１内部に向けて高速高圧の酸素を吹き込むランス２６、及び、そのランス２６に隣接し、鉄鉱石などの副原料を投入する副原料投入ホッパ２５が設置されている。また、転炉１１の炉口部上方には、下部に炉口部を覆う上下動可能なスカート１５を備えたフード１４が設置されおり、フード１４上部にはダクト１６が接続されている。このダクト１６は、排ガス中のダストを除去する集塵器１７、ダクト１６との隙間１９を調節しながら上下するダンパ１８、及び縮経された絞り部２０を順に備え、次に誘引送風機２１に接続され、その後分岐して、放散煙突２３、及び回収弁２２を介したホルダ２４に接続されている。また、転炉１１の炉口部には、炉口部における炉圧を検出するための炉圧検出手段として圧力計１３が設けられており、本発明の一実施形態に係る炉圧制御装置１は、圧力計１３及びダンパ１８に接続している。
【００３６】
上記構成の転炉排ガス処理機構１０によると、吹錬を実行する際、先ず、溶銑１２を装填した転炉１１に、副原料が副原料投入ホッパ２５から投入されると共にランス２６から酸素がマッハを超える速度で吹きつけられる。そして、この吹錬過程において転炉１１から発生する排ガスは、上方のフード１４に捕集され、ダクト１６を経由して集塵器１７で除塵され、次に上下に動作可能なダンパ１８が設けられた部分に至る。さらにガスは絞り部２０、誘引送風機２１を経て、放散煙突２３で大気中に放散されるか、又は、ホルダ２４で回収される。
【００３７】
上述のように、本実施形態に係る炉圧制御装置１は圧力計１３に接続されており、圧力計１３から得られる炉口部における炉圧のデータは、図１に示す確率密度算出部９に送信され、確率密度算出部９で確率密度が算出され（ステップＳ１）、その確率密度分布データが記憶部２に記憶され（ステップＳ２）、続いて前述のようなステップＳ３〜ステップＳ８（図２参照）の処理が実行される。そしてステップＳ８で設定された炉圧目標値のデータは、ダンパ１８に送信され、ダンパ１８は、その炉圧目標値データに応じて、ガスが流通可能なダクト１６内の隙間１９の大きさを変化させて炉圧を調節するために、上下動作する。また、ダンパ１８による隙間１９の調節によって、ガスの誘引抵抗を変化させ、誘引送風機２１で誘引されるガス量を調節することができる。また、圧力計１３によって計測される圧力は炉口部の圧力と若干異なることがあるので、その取り付け位置に応じて補正することが好ましい。
【００３８】
なお、転炉１１の排ガスを処理する機構としては、上述の図３に示す機構１０に限定されず、様々な形態をとることができる。また、以上は転炉１１で発生する排ガスを処理する機構１０について説明したが、本発明に係る炉圧制御装置１の適用は転炉１１のみに限定されず、例えば転炉１１で吹錬過程を行う前の予備処理の段階にも適用できる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されるので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００４０】
炉圧を目標値に一定に制御するという概念を用いず、炉圧の変動を考慮した上で実際の炉圧の変動状況に応じて炉圧目標値を設定することにより、目標値として最適な値を設定することができるので、従来技術によるものと比較して、ＣＯの損失量をより一層減少させ、ＣＯの回収率を高めることが可能である。
【００４１】
また、炉圧目標値を設定するという比較的単純な方法のみでＣＯの損失量をより一層減少させ、ＣＯの回収率を高めることが可能であるため、どのような制御系においても、改造のためのコストを低く抑えることができる。
【００４２】
また、炉口部における炉圧の変動状況が、炉圧の時間的な出現確率を表した確率密度分布である場合、一定時間における炉圧トレンドから度数分布を求め、累積度数で割ることにより、容易に確率密度分布を求めることができる。さらに、確率密度が正規分布に従うものとすると、関数で表すことができるため、その関数に基づいて吹き出しガス量及び吸い込みガス量を算出することができ、これらの算出が容易となる。
【００４３】
また、炉圧制御装置が、記憶手段の記憶内容である炉口部における炉圧の変動状況がリアルタイムで更新され、それに応じて目標炉圧設定手段が目標値を順次更新する場合、時々刻々と変化する炉圧に応じて目標値を更新することで、常に最適な目標値を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る炉圧制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る炉圧制御装置が実行する処理を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態に係る炉圧制御装置を含む転炉排ガス処理機構の一例を示す全体構成図である。
【図４】図３の圧力計によって検出された炉圧に関する確率分布の一例を示すグラフである。
【図５】時間経過に伴う炉圧の変動の一例を示すグラフである。
【図６】吹き出しガス量及び吸い込みガス量と炉圧との関係を示すグラフである。
【図７】図５に示す炉圧の時間経過に伴う変動に基づいた確率密度関数の一例を示すグラフである。
【図８】炉圧とＣＯ損失量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 炉圧制御装置
２ 記憶部（記憶手段）
３ 吹き出しガス量算出部（吹き出しガス量算出手段）
４ 吸い込みガス量算出部（吸い込みガス量算出手段）
５ ＣＯ吹き出し損失量算出部（ＣＯ吹き出し損失量算出手段）
６ ＣＯ吸い込み損失量算出部（ＣＯ吸い込み損失量算出手段）
７ ＣＯ合計損失量算出部（ＣＯ合計損失量算出手段）
８ 目標炉圧設定部（目標炉圧設定手段）
９ 確率密度算出部（確率密度算出手段）
１０ 転炉排ガス処理機構
１１ 転炉
１２ 溶銑
１３ 圧力計
１４ フード
１５ スカート
１６ ダクト
１７ 集塵器
１８ ダンパ
１９ 隙間
２０ 絞り部
２１ 誘引送風機
２２ 回収弁
２３ 放散煙突
２４ ホルダ
２５ 副原料投入ホッパ
２６ ランス
Claims (6)
- 炉口部における炉圧の変動状況を記憶する記憶手段と、
前記炉口部からの吹き出しガス量と前記炉口部における炉圧との関係及び前記記憶手段に記憶された炉圧の変動状況から、前記炉口部における炉圧に対する前記炉口部での炉圧の変動を考慮した前記炉口部からの吹き出しガス量を算出する吹き出しガス量算出手段と、
前記炉口部からの吸い込みガス量と前記炉口部における炉圧との関係及び前記記憶手段に記憶された炉圧の変動状況から、前記炉口部における炉圧に対する前記炉口部での炉圧の変動を考慮した前記炉口部からの吸い込みガス量を算出する吸い込みガス量算出手段と、
前記吹き出しガス量算出手段で算出された吹き出しガス量に基づいて、前記炉口部における炉圧に対する前記炉口部からガスが吹き出すことによるＣＯの損失量を算出するＣＯ吹き出し損失量算出手段と、
前記吸い込みガス量算出手段で算出された吸い込みガス量に基づいて、前記炉口部における炉圧に対する前記炉口部からガスを吸い込むことによるＣＯの損失量を算出するＣＯ吸い込み損失量算出手段と、
前記ＣＯ吹き出し損失量算出手段で算出されたＣＯ損失量と前記ＣＯ吸い込み損失量算出手段で算出されたＣＯ損失量とを加算することにより、前記炉口部における炉圧に対するＣＯの合計損失量を算出するＣＯ合計損失量算出手段と、
前記ＣＯ合計損失量算出手段で算出された前記炉口部における炉圧とＣＯの合計損失量との関係から、ＣＯの合計損失量が最小となる炉圧を目標値として設定する目標炉圧設定手段とを備えていることを特徴とする炉圧制御装置。 - 前記炉口部における炉圧の変動状況が、炉圧の時間的な出現確率を表した確率密度分布であることを特徴とする請求項１に記載の炉圧制御装置。
- 前記記憶手段の記憶内容である前記炉口部における炉圧の変動状況がリアルタイムで更新され、それに応じて前記目標炉圧設定手段が前記目標値を順次更新することを特徴とする請求項１又は２に記載の炉圧制御装置。
- 炉口部における炉圧の変動状況を記憶する記憶手段、
前記炉口部からの吹き出しガス量と前記炉口部における炉圧との関係及び前記記憶手段に記憶された炉圧の変動状況から、前記炉口部における炉圧に対する前記炉口部での炉圧の変動を考慮した前記炉口部からの吹き出しガス量を算出する吹き出しガス量算出手段、
前記炉口部からの吸い込みガス量と前記炉口部における炉圧との関係及び前記記憶手段に記憶された炉圧の変動状況から、前記炉口部における炉圧に対する前記炉口部での炉圧の変動を考慮した前記炉口部からの吸い込みガス量を算出する吸い込みガス量算出手段、
前記吹き出しガス量算出手段で算出された吹き出しガス量に基づいて、前記炉口部における炉圧に対する前記炉口部からガスが吹き出すことによるＣＯの損失量を算出するＣＯ吹き出し損失量算出手段、
前記吸い込みガス量算出手段で算出された吸い込みガス量に基づいて、前記炉口部における炉圧に対する前記炉口部からガスを吸い込むことによるＣＯの損失量を算出するＣＯ吸い込み損失量算出手段、
前記ＣＯ吹き出し損失量算出手段で算出されたＣＯ損失量と前記ＣＯ吸い込み損失量算出手段で算出されたＣＯ損失量とを加算することにより、前記炉口部における炉圧に対するＣＯの合計損失量を算出するＣＯ合計損失量算出手段、及び、
前記ＣＯ合計損失量算出手段で算出された前記炉口部における炉圧とＣＯの合計損失量との関係から、ＣＯの合計損失量が最小となる炉圧を目標値として設定する目標炉圧設定手段としてコンピュータを機能させるための炉圧制御プログラム。 - 前記炉口部における炉圧の変動状況が、炉圧の時間的な出現確率を表した確率密度分布であることを特徴とする請求項４に記載の炉圧制御プログラム。
- 前記記憶手段の記憶内容である前記炉口部における炉圧の変動状況がリアルタイムで更新され、それに応じて前記目標炉圧設定手段が前記目標値を順次更新することを特徴とする請求項４又は５に記載の炉圧制御プログラム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001340172A JP3714544B2 (ja) | 2001-11-06 | 2001-11-06 | 炉圧制御装置及び炉圧制御プログラム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001340172A JP3714544B2 (ja) | 2001-11-06 | 2001-11-06 | 炉圧制御装置及び炉圧制御プログラム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003147428A JP2003147428A (ja) | 2003-05-21 |
| JP3714544B2 true JP3714544B2 (ja) | 2005-11-09 |
Family
ID=19154417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001340172A Expired - Lifetime JP3714544B2 (ja) | 2001-11-06 | 2001-11-06 | 炉圧制御装置及び炉圧制御プログラム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3714544B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4674157B2 (ja) * | 2005-12-26 | 2011-04-20 | 富士電機システムズ株式会社 | 転炉排ガス処理装置のスカート位置検出器異常検知方法およびその異常検知に係るスカート位置修正制御方法 |
| CN109161638A (zh) * | 2018-10-16 | 2019-01-08 | 陕西龙门钢铁有限责任公司 | 一种炉口微差压的自动控制装置 |
-
2001
- 2001-11-06 JP JP2001340172A patent/JP3714544B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003147428A (ja) | 2003-05-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3714544B2 (ja) | 炉圧制御装置及び炉圧制御プログラム | |
| JP6264943B2 (ja) | 転炉脱炭処理方法 | |
| JPH0211715A (ja) | 転炉排ガスの回収方法および装置 | |
| JP4690597B2 (ja) | 燃焼式除害装置 | |
| JPWO2021014923A1 (ja) | プロセスの制御方法、操業ガイダンス方法、高炉の操業方法、溶銑の製造方法およびプロセスの制御装置 | |
| JP4232424B2 (ja) | 転炉炉口圧力制御系の外乱補正方法 | |
| JPS61174309A (ja) | 転炉廃ガス処理装置における炉圧制御装置 | |
| JP3874696B2 (ja) | 転炉の炉圧制御方法，その装置 | |
| WO2023276353A1 (ja) | 供給熱量推定方法、供給熱量推定装置、供給熱量推定プログラム、及び高炉の操業方法 | |
| TWI795278B (zh) | 供給熱量推定方法、供給熱量推定裝置、供給熱量推定程式及高爐之操作方法 | |
| JP7405312B1 (ja) | 真空脱ガス処理の状態推定方法、操業方法、溶鋼の製造方法及び真空脱ガス処理の状態推定装置 | |
| TWI795277B (zh) | 供給熱量推定方法、供給熱量推定裝置、供給熱量推定程式及高爐之操作方法 | |
| JP4238603B2 (ja) | 転炉炉口圧力制御方法及び制御装置 | |
| WO2023276357A1 (ja) | 供給熱量推定方法、供給熱量推定装置、供給熱量推定プログラム、及び高炉の操業方法 | |
| TWI797000B (zh) | 供給熱量推定方法、供給熱量推定裝置、供給熱量推定程式及高爐之操作方法 | |
| JPS5839204B2 (ja) | 転炉廃ガス処理装置における炉内圧制御装置 | |
| SU1520110A1 (ru) | Способ регулировани продувкой стали кислородом | |
| JP2729648B2 (ja) | 溶銑予備処理炉における排ガス回収方法 | |
| SU1715859A1 (ru) | Способ контрол температуры металла в конвертере | |
| SU779397A1 (ru) | Способ управлени плавкой в кислородном конвертере | |
| TW202043490A (zh) | 轉爐型脫磷精煉爐之吹煉控制方法及吹煉控制裝置 | |
| JPS61174310A (ja) | 転炉廃ガス処理における炉圧制御方法 | |
| JPS61257409A (ja) | 転炉排ガス処理装置の密閉操業方法 | |
| JPH0615682B2 (ja) | 溶銑の予備処理方法 | |
| JPH11125414A (ja) | 廃棄物溶融炉の燃焼室燃焼制御方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040401 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050720 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050817 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050818 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3714544 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080902 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090902 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090902 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100902 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110902 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110902 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120902 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120902 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130902 Year of fee payment: 8 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |