JP5086767B2 - 高炉装入物の層厚分布推定方法及びこの方法を用いた装置 - Google Patents
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Description
高炉内に装入物を装入するバッチをN回(但し、Nは自然数、且つN>1)繰り返すことで当該高炉内に積層された装入物のうち、第n回目(但し、nは1<n≦Nの範囲で任意に選ばれる自然数)バッチの装入物が形成する層における炉中心から炉側壁までの炉半径方向に沿った層厚分布を推定する方法であって、所定位置の炉半径における装入物の層上面形状を擬制するための推定形状線を規定する係数未定の連続関数を設定しておき、第n−1回目バッチにおいて、前記層上面形状を計測手段で計測し、この計測によって得た計測値に基づいて前記連続関数の係数を算出することで、当該第n−1回目バッチの推定形状線を導出し、第n回目バッチにおいて、前記層上面形状を計測手段で計測し、この計測によって得た計測値に基づいて前記連続関数の係数を算出することで、当該第n回目バッチの推定形状線を導出し、この導出された2本の推定形状線を炉中心軸が回転中心となるように回転させて推定プロフィールをそれぞれ求めた場合に両推定プロフィールに挟まれた空間の体積が第n回目バッチの装入物体積と等しくなるような間隔で、前記第n回目バッチの推定形状線の下方に前記第n−1回目バッチの推定形状線が位置するように前記2本の推定形状線の少なくとも一方を補正し、このように配置された前記第n−1回目バッチと第n回目バッチとの各推定形状線における炉半径方向に沿った各位置での上下間隔をそれぞれ算定し、この算定結果に基づいて第n回目バッチの装入物における炉中心から炉側壁までの炉半径方向に沿った層厚分布を推定することを特徴とする。
y=αx2+βx+γ ・・・(2)
ここで、a,b,c,α,β,γは、係数。
層厚演算コンピュータ22bには所定位置(プロフィールメーター21で測定する位置)の炉半径における推定形状線pLを規定する係数未定の連続関数fが予め設定、記憶されている。この推定形状線pLとは、前記所定位置の炉半径における最上層の層上面形状を擬制するための曲線である。この推定形状線pLは、種々の操業条件における高炉10内の装入物の層上面形状を分析した結果、得られたものである。
第N−1回目バッチ(以下、単に「前回のバッチ」とも称する。)と第N回目バッチとのそれぞれにおいて、プロフィールメーター21での計測値に基づいて前回のバッチ及び該当バッチの2つの連続するバッチの各推定形状線pLが導出される。
この導出された2本の推定形状線pL1、pL2を炉中心軸が回転中心となるように回転させて推定プロフィールがそれぞれ求められる。このようにして求められた両推定プロフィールに挟まれた空間の体積が該当バッチの装入物全体の体積と等しくなるような間隔で、該当バッチの推定形状線pL2の下方に前回のバッチの推定形状線pL1が位置するように前回のバッチの推定形状線pL1が補正される(図5において推定形状線pL1が下方に引き下げられる)。
このように補正された前回のバッチと該当バッチとの各推定形状線pL1,pL2における炉半径方向に沿った各位置での上下間隔がそれぞれ算出される。この算出された値に基づき、各位置での該当バッチの層厚が算出され、炉半径方向に沿った層厚分布が推定される。
Σ{yi−f(xi)}2
を最小にするようにして、推定形状線を規定する連続関数のパラメータ(上記の式(12)の係数a,b,c、上記の式(11)の係数d及び上記の式(10)の係数α,β)とその関数が定義される区間(L1区間とL2区間との境界位置r1)とを非線形最適化手法の一つである最急降下法により同時に求める。このようにして前記パラメータが決定することで、前記従属変数である上記の式(11)の係数e、上記の式(10)の係数γ及びL2区間とL3区間との境界位置r2を決定できる。即ち、全てのパラメータ及び各区間関数のx軸方向における範囲を前記最急降下法により決定できる。
21 プロフィールメーター(計測手段)
f 連続関数
pL 推定形状線
Claims (9)
- 高炉内に装入物を装入するバッチをN回(但し、Nは自然数、且つN>1)繰り返すことで当該高炉内に積層された装入物のうち、第n回目(但し、nは1<n≦Nの範囲で任意に選ばれる自然数)バッチの装入物が形成する層における炉中心から炉側壁までの炉半径方向に沿った層厚分布を推定する方法であって、
所定位置の炉半径における装入物の層上面形状を擬制するための推定形状線を規定する係数未定の連続関数を設定しておき、
第n−1回目バッチにおいて、前記層上面形状を計測手段で計測し、この計測によって得た計測値に基づいて前記連続関数の係数を算出することで、当該第n−1回目バッチの推定形状線を導出し、
第n回目バッチにおいて、前記層上面形状を計測手段で計測し、この計測によって得た計測値に基づいて前記連続関数の係数を算出することで、当該第n回目バッチの推定形状線を導出し、
この導出された2本の推定形状線を炉中心軸が回転中心となるように回転させて推定プロフィールをそれぞれ求めた場合に両推定プロフィールに挟まれた空間の体積が第n回目バッチの装入物体積と等しくなるような間隔で、前記第n回目バッチの推定形状線の下方に前記第n−1回目バッチの推定形状線が位置するように前記2本の推定形状線の少なくとも一方を補正し、
このように配置された前記第n−1回目バッチと第n回目バッチとの各推定形状線における炉半径方向に沿った各位置での上下間隔をそれぞれ算定し、
この算定結果に基づいて第n回目バッチの装入物における炉中心から炉側壁までの炉半径方向に沿った層厚分布を推定することを特徴とする高炉装入物の層厚分布推定方法。 - 請求項1に記載の高炉装入物の層厚分布推定方法において、
前記連続関数は、前記所定位置の炉半径に沿って区画された複数の区間について、それぞれ規定された複数種の区間関数が連なることで規定され、
これら複数の区間関数は、それぞれ係数及び前記所定位置の炉半径方向の範囲が未定で且つ隣接する区間関数同士の境界において連続するように設定され、
前記第n−1回目バッチと第n回目バッチとのそれぞれにおいて、前記計測値に基づいて全ての前記区間関数における係数及び前記所定位置の炉半径方向の範囲を算出することで、前記第n−1回目バッチ及び前記第n回目バッチの各推定形状線を導出することを特徴とする高炉装入物の層厚分布推定方法。 - 請求項1又は2に記載の高炉装入物の層厚分布推定方法において、
前記Nは、N=n且つN>2であることを特徴とする高炉装入物の層厚分布推定方法。 - 請求項2又は3に記載の高炉装入物の層厚分布推定方法において、
前記区間関数は、前記炉中心軸をy軸、前記所定位置の炉半径をx軸とするxy平面上で表される関数であることを特徴とする高炉装入物の層厚分布推定方法。 - 請求項4に記載の高炉装入物の層厚分布推定方法において、
前記連続関数は、3つの区間関数で規定され、
これら3つの区間関数は、炉中心から炉側壁に向かって順に、該当する区間関数によって規定される線分が曲線となる第1の区間関数、前記線分が直線となる一次関数、前記線分が曲線となる第2の区間関数であることを特徴とする高炉装入物の層厚分布推定方法。 - 請求項5に記載の高炉装入物の層厚分布推定方法において、
前記第1の区間関数と第2の区間関数とは、以下の(1)式で表される前記x軸に対する角度変化率が一定の関数、又は以下の(2)式で表される二次関数であることを特徴とする高炉装入物の層厚分布推定方法。
y=−1/a・log|cos(αx+b)|+c ・・・(1)
y=αx2+βx+γ ・・・(2)
ここで、a,b,c,α,β,γは、係数。 - 請求項4乃至6のいずれか一項に記載の高炉装入物の層厚分布推定方法において、
前記第n−1回目バッチと第n回目バッチとのそれぞれにおいて、前記計測値から最急降下法を用い、全ての前記区間関数における係数及び前記x軸方向における範囲を同時に求めることを特徴とする高炉装入物の層厚分布推定方法。 - 高炉内の装入物の層上面形状を当該高炉内に装入物を装入するバッチ毎に計測可能な計測手段と、
前記バッチをN回(但し、Nは自然数、且つ1<N)繰り返すことで前記高炉内に積層された装入物のうち、この計測手段で第n−1回目バッチと第n回目バッチとの連続した2バッチの前記層上面形状を計測した計測値に基づいて、第n回目(但し、nは1<n≦Nの範囲で任意に選ばれる自然数)バッチの装入物が形成する層における炉中心から炉側壁までの炉半径方向に沿った層厚分布を推定する層厚分布推定手段と、
前記層厚測定手段で推定した層厚分布の値を外部に出力する出力手段と、を備える高炉装入物の層厚分布推定装置であって、
前記層厚分布推定手段は、所定位置の炉半径における装入物の層上面形状を擬制するための推定形状線を規定する係数未定の連続関数を設定しておき、
第n−1回目バッチと第n回目バッチとのそれぞれにおいて、前記層上面形状を計測手段で計測し、この計測によって得た計測値に基づいて前記連続関数の係数を算出することで、前記第n−1回目バッチ及び前記第n回目バッチの各推定形状線を導出し、
この導出された2本の推定形状線を炉中心軸が回転中心となるように回転させて推定プロフィールをそれぞれ求めた場合に両推定プロフィールに挟まれた空間の体積が第n回目バッチの装入物体積と等しくなるような間隔で、前記第n回目バッチの推定形状線の下方に前記第n−1回目バッチの推定形状線が位置するように前記2本の推定形状線の少なくとも一方を補正し、
このように配置された前記第n−1回目バッチと第n回目バッチとの各推定形状線における炉半径方向に沿った各位置での上下間隔をそれぞれ算定し、
この算定値を第n回目バッチの装入物における炉中心から炉側壁までの炉半径方向に沿った層厚分布の値として前記出力手段に伝達し、
前記出力手段は、前記層厚測定手段から伝達された前記層厚分布の値を外部に出力することを特徴とする高炉装入物の層厚分布推定装置。 - 請求項9に記載の高炉装入物の層厚分布推定装置において、
前記Nは、N=n且つN>2であり、
前記計測手段は、最上層の前記装入物の層上面形状を計測可能なプロフィールメータであることを特徴とする高炉装入物の層厚推分布定装置。
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