JP5978922B2 - 高炉原料搬送制御装置、高炉原料搬送制御方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents
高炉原料搬送制御装置、高炉原料搬送制御方法、及びコンピュータプログラム Download PDFInfo
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Description
本発明は、高炉原料搬送制御装置、高炉原料搬送制御方法、及びコンピュータプログラムに関し、特に、ベルトコンベアによって高炉の炉頂に高炉原料を搬送するために用いて好適なものである。
高炉は、鉄鉱石をコークスにより還元して銑鉄を生産するものである。これらの原料は、略一定の速度で連続的に稼働しているベルトコンベアを用いて高炉の炉頂に運ばれる。高炉の炉頂に運ばれた原料は、高炉本体の内部において鉄鉱石とコークスとが交互に層を作るように、炉頂から高炉本体に装入される。高炉本体に装入される主な原料として、鉄鉱石とコークスの他に、少量コークスが用いられる。少量コークスは、大粒のコークスであり、高炉本体の内部における通気性を向上させるために装入される。
高炉の炉頂に到達した原料は、ホッパを介して高炉本体に装入される。少量コークスを原料に含める場合には、少量コークス用のホッパと、鉄鉱石及びコークス用のホッパとを個別に設けることが行われている（特許文献１を参照）。
具体的に、高炉の炉頂に到達した原料のうち、鉄鉱石及びコークスは、上部ホッパに装入された後、当該上部ホッパの下方に設けられている下部ホッパに装入され、下部ホッパから高炉本体に装入される。一方、少量コークスは、少量ホッパに装入された後、下部ホッパに装入され、下部ホッパから高炉本体に装入される。
具体的に、高炉の炉頂に到達した原料のうち、鉄鉱石及びコークスは、上部ホッパに装入された後、当該上部ホッパの下方に設けられている下部ホッパに装入され、下部ホッパから高炉本体に装入される。一方、少量コークスは、少量ホッパに装入された後、下部ホッパに装入され、下部ホッパから高炉本体に装入される。
以上のような構成の高炉に、少量コークスを含む原料を、ベルトコンベアを用いて高炉の炉頂に搬送する場合、従来は、次のようにして、ベルトコンベアにより原料の搬送を開始するタイミング（原料をベルトコンベアに載せるタイミング）を決定していた。
まず、少量コークスが少量ホッパに装入されており、少量コークスの１つ前に高炉内に装入される原料（鉄鉱石又はコークスであり、以下の説明では、必要に応じて「前原料」と称する）が下部ホッパに装入されており、少量コークスの１つ後に高炉内に装入される原料（鉄鉱石又はコークスであり、以下の説明では、必要に応じて「後原料」と称する）が上部ホッパに装入されているとする。
まず、少量コークスが少量ホッパに装入されており、少量コークスの１つ前に高炉内に装入される原料（鉄鉱石又はコークスであり、以下の説明では、必要に応じて「前原料」と称する）が下部ホッパに装入されており、少量コークスの１つ後に高炉内に装入される原料（鉄鉱石又はコークスであり、以下の説明では、必要に応じて「後原料」と称する）が上部ホッパに装入されているとする。
そして、下部ホッパから前原料が高炉本体に装入された時、ベルトコンベアにより次の原料の搬送を開始するタイミングの計算を開始する（次にベルトコンベアで搬送される原料は上部ホッパ行きである）。具体的に説明すると、まず、下部ホッパに装入されている前原料の炉内への装入を開始した時、ベルトコンベアより次の原料の搬送を開始するタイミングを計算するが、この場合は、次は少量ホッパに装入されている原料が下部ホッパへ装入されるので、後原料によって上部ホッパは空にならないので、ベルトコンベア上に原料は排出しない。
次に、下部ホッパに少量コークスがあり、高炉内のレベルが基準以下になった時点で、再度ベルトコンベアにより次の原料の搬送を開始するタイミングを計算する。下部ホッパの少量コークスが高炉内へ装入されて下部ホッパが空になる時間を計算する。また、上部ホッパにある後原料が下部ホッパへ装入されて上部ホッパが空になるまでに要する時間を計算する。そして、これらの時間を加算する。これにより、下部ホッパから炉内に少量コークス装入を開始してから、上部ホッパが空になるまでに要する時間が計算される。
次に、下部ホッパに少量コークスがあり、高炉内のレベルが基準以下になった時点で、再度ベルトコンベアにより次の原料の搬送を開始するタイミングを計算する。下部ホッパの少量コークスが高炉内へ装入されて下部ホッパが空になる時間を計算する。また、上部ホッパにある後原料が下部ホッパへ装入されて上部ホッパが空になるまでに要する時間を計算する。そして、これらの時間を加算する。これにより、下部ホッパから炉内に少量コークス装入を開始してから、上部ホッパが空になるまでに要する時間が計算される。
そこで、下部ホッパから炉内への装入を開始してから、上部ホッパが空になるまでに要する時間から、ベルトコンベアが原料を搬送するのに要する時間を減算した時間を計算し、現在時刻（ベルトコンベアにより原料の搬送を開始するタイミングの計算を開始した時刻）から当該計算した時間が経過すると、次の原料の搬送をベルトコンベアにより開始する。
ところで、高炉の生産性を高めると共に、高炉における操業の要求に応じてタイムリーに原料を高炉本体に装入するためには、上部ホッパ及び少量ホッパが空の状態の時間が極力短くなるように努めなければならない。
しかしながら、少量ホッパの量は少ない。したがって、下部ホッパに装入されている少量コークスの炉内への装入を開始してから、当該少量コークスが下部ホッパから高炉本体に装入されるまでの時間は短時間である。また、前述したように、ベルトコンベアによる原料の搬送速度は略一定の速度である。このため、前述した従来の技術では、少量ホッパから下部ホッパに少量コークスの装入を開始してから、上部ホッパが空になるまでに要する時間から、ベルトコンベアが原料を搬送するのに要する時間を減算した時間が負の値にある虞がある。そうすると、ベルトコンベアにより次の原料の搬送を直ぐに開始しても、上部ホッパ及び少量ホッパが空の状態になる時間が長くなる虞がある。
このように従来の技術では、上部ホッパから下部ホッパを介して高炉内に鉄鉱石やコークスを装入すると共に、少量ホッパから下部ホッパを介して高炉内に少量コークスを装入する構成の高炉の炉頂に、ベルトコンベアを用いてこれらの原料を搬送するに際し、上部ホッパ及び少量ホッパが空の状態になる時間が長くなる虞があった。
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、上部ホッパから下部ホッパを介して高炉内に鉄鉱石やコークスを装入すると共に、少量ホッパから下部ホッパを介して高炉内に少量コークスを装入する構成の高炉の炉頂に、ベルトコンベアを用いてこれらの原料を搬送するに際し、上部ホッパが空の状態になる時間を短くすることを目的とする。
本発明の高炉原料搬送制御装置は、高炉の炉頂に配置され、鉄鉱石及びコークスを含む主原料が装入される上部ホッパと、高炉の炉頂に配置され、少量コークスが装入される少量ホッパと、上部ホッパに装入された主原料、及び前記少量ホッパに装入された少量コークスが選択的に装入される下部ホッパと、前記下部ホッパに選択的に装入された主原料及び少量コークスが装入される高炉本体と、前記高炉本体に装入された原料の表面の高さ位置を検出するレベル計と、前記主原料及び前記少量コークスを、予め定められた順序で、前記高炉の炉頂に略一定の速度で搬送するベルトコンベアと、を有する高炉に対し、前記ベルトコンベアにより前記主原料及び前記少量コークスの搬送を開始するタイミングである原料搬送開始タイミングを決定する高炉原料搬送制御装置であって、前記高炉の状態に基づいて、前記原料搬送開始タイミングの計算を開始するか否かを判定する搬送開始タイミング計算開始判定手段と、前記搬送開始タイミング計算開始判定手段により、前記原料搬送開始タイミングの計算を開始すると判定されると、当該原料搬送開始タイミングを決定する原料搬送開始タイミング決定手段と、を有し、前記搬送開始タイミング計算開始判定手段は、前記少量コークスが前記少量ホッパに、当該少量コークスの１つ前に前記高炉本体に装入される主原料が前記下部ホッパに、当該少量コークスの１つ後に前記高炉本体に装入される主原料が前記上部ホッパに、それぞれ装入されており、且つ、前記高炉本体に装入されている原料の表面の高さ位置が予め設定されている基準位置よりも低い場合に、前記原料搬送開始タイミングの計算を開始すると判定し、前記原料搬送開始タイミング決定手段は、前記下部ホッパに装入されている主原料を、前記下部ホッパから前記高炉本体に装入することを開始してから、前記上部ホッパが空になるまでの時間から、前記ベルトコンベアによる原料の搬送時間を減算した時間を計算し、少なくとも、前記原料搬送開始タイミングの計算を開始する時刻から当該計算した時間が経過した時刻に基づいて、前記原料搬送開始タイミングになったか否かを判定することを特徴とする。
本発明の高炉原料搬送制御方法は、高炉の炉頂に配置され、鉄鉱石及びコークスを含む主原料が装入される上部ホッパと、高炉の炉頂に配置され、少量コークスが装入される少量ホッパと、上部ホッパに装入された主原料、及び前記少量ホッパに装入された少量コークスが選択的に装入される下部ホッパと、前記下部ホッパに選択的に装入された主原料及び少量コークスが装入される高炉本体と、前記高炉本体に装入された原料の表面の高さ位置を検出するレベル計と、前記主原料及び前記少量コークスを、予め定められた順序で、前記高炉の炉頂に略一定の速度で搬送するベルトコンベアと、を有する高炉に対し、前記ベルトコンベアにより前記主原料及び前記少量コークスの搬送を開始するタイミングである原料搬送開始タイミングを決定する高炉原料搬送制御方法であって、前記高炉の状態に基づいて、前記原料搬送開始タイミングの計算を開始するか否かを判定する搬送開始タイミング計算開始判定工程と、前記搬送開始タイミング計算開始判定工程により、前記原料搬送開始タイミングの計算を開始すると判定されると、当該原料搬送開始タイミングを決定する原料搬送開始タイミング決定工程と、を有し、前記搬送開始タイミング計算開始判定工程は、前記少量コークスが前記少量ホッパに、当該少量コークスの１つ前に前記高炉本体に装入される主原料が前記下部ホッパに、当該少量コークスの１つ後に前記高炉本体に装入される主原料が前記上部ホッパに、それぞれ装入されており、且つ、前記高炉本体に装入されている原料の表面の高さ位置が予め設定されている基準位置よりも低い場合に、前記原料搬送開始タイミングの計算を開始すると判定し、前記原料搬送開始タイミング決定工程は、前記下部ホッパに装入されている主原料を、前記下部ホッパから前記高炉本体に装入することを開始してから、前記上部ホッパが空になるまでの時間から、前記ベルトコンベアによる原料の搬送時間を減算した時間を計算し、少なくとも、前記原料搬送開始タイミングの計算を開始する時刻から当該計算した時間が経過した時刻に基づいて、前記原料搬送開始タイミングになったか否かを判定することを特徴とする。
本発明のコンピュータプログラムは、前記高炉原料搬送制御装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする。
本発明によれば、原料搬送開始タイミングになったときに直ちにベルトコンベアによる次の原料の搬送を開始しても、上部ホッパ及び少量ホッパが空の状態の時間が長くなってしまうことを抑制することができる。よって、上部ホッパが空の状態になる時間を短くすることができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。図１は、高炉の構成の一例を示す図である。尚、説明の都合上、各図において、高炉の構成の一部を簡略化又は省略して示す。また、本実施形態では、高炉がベルレス式高炉である場合を例に挙げて示すが、高炉の構成は、図１に示す構成に限定されるものではない。
図１において、原料中継ホッパ２４０は、ベルトコンベア４００により高炉の炉頂に搬送する原料を一時的に貯留するものである。原料には、鉄鉱石及びコークスを含む主原料と、少量コークスとがある。主原料は、少量コークス以外の原料を言い、本実施形態では、説明の都合上、鉄鉱石及びコークス（のみ）が主原料であるものとして説明を行う。
原料中継ホッパ２４０の下部には仕切弁３５０が設けられている。仕切弁３５０を開けることにより、原料中継ホッパ２４０の中にある原料（主原料（鉄鉱石、コークス）、少量コークス）が、ベルトコンベア４００の上に落下する。尚、本実施形態では、原料中継ホッパ２４０から排出される原料（主原料（鉄鉱石、コークス）、少量コークス）の流量は、略一定（固定）であるものとする。
原料中継ホッパ２４０の下部には仕切弁３５０が設けられている。仕切弁３５０を開けることにより、原料中継ホッパ２４０の中にある原料（主原料（鉄鉱石、コークス）、少量コークス）が、ベルトコンベア４００の上に落下する。尚、本実施形態では、原料中継ホッパ２４０から排出される原料（主原料（鉄鉱石、コークス）、少量コークス）の流量は、略一定（固定）であるものとする。
ベルトコンベア４００は、原料中継ホッパ２４０から排出された原料（主原料（鉄鉱石、コークス）、少量コークス）を高炉の炉頂に搬送するためのものである。ベルトコンベア４００は、略一定の速度で連続的に運転しており、ベルトコンベア４００に異常がある場合を除き、ベルトコンベア４００の運転が停止することはない。すなわち、ベルトコンベア４００による原料（主原料（鉄鉱石、コークス）、少量コークス）の搬送時間は略一定の時間となる。
高炉の炉頂に搬送された原料（主原料（鉄鉱石、コークス）、少量コークス）のうち、主原料（鉄鉱石、コークス）は、切替ダンパ５００を介して上部ホッパ２１０に装入される。一方、少量コークスは、切替ダンパ５００を介して少量ホッパ２２０に装入される。
切替ダンパ５００は、高炉の炉頂に搬送された原料に応じて、当該原料が移動する経路を、上部ホッパ２１０の方向及び少量ホッパ２２０の方向の何れかの方向に切り替えるためのものである。
切替ダンパ５００は、高炉の炉頂に搬送された原料に応じて、当該原料が移動する経路を、上部ホッパ２１０の方向及び少量ホッパ２２０の方向の何れかの方向に切り替えるためのものである。
高炉の炉頂には、上部ホッパ２１０、少量ホッパ２２０、及び下部ホッパ２３０が配置されている。これらは、高炉本体１００に原料が装入される前に一時的に原料を貯留するためのものである。
上部ホッパ２１０には、主原料（鉄鉱石及びコークス）が装入される。一方、少量ホッパ２２０には、少量コークスが装入される。よって、切替ダンパ５００は、主原料（鉄鉱石及びコークス）が通過する際には、上部ホッパ２１０の方向に経路を切り替え、少量コークスが通過する際には、少量ホッパ２２０の方向に経路を切り替える。尚、ベルトコンベア４００によって搬送される原料（主原料（鉄鉱石及びコークス）、少量コークス）の搬送順は、予めスケジューリングされている。この搬送順に基づいて、切替ダンパ５００による経路の切り替え動作が行われる。本実施形態では、少量コークス→コークス→鉄鉱石（→少量コークス）の順で周期的に原料の搬送が行われる場合を例に挙げて説明する。
上部ホッパ２１０には、主原料（鉄鉱石及びコークス）が装入される。一方、少量ホッパ２２０には、少量コークスが装入される。よって、切替ダンパ５００は、主原料（鉄鉱石及びコークス）が通過する際には、上部ホッパ２１０の方向に経路を切り替え、少量コークスが通過する際には、少量ホッパ２２０の方向に経路を切り替える。尚、ベルトコンベア４００によって搬送される原料（主原料（鉄鉱石及びコークス）、少量コークス）の搬送順は、予めスケジューリングされている。この搬送順に基づいて、切替ダンパ５００による経路の切り替え動作が行われる。本実施形態では、少量コークス→コークス→鉄鉱石（→少量コークス）の順で周期的に原料の搬送が行われる場合を例に挙げて説明する。
上部ホッパ２１０に装入された主原料（鉄鉱石、コークス）と、少量ホッパ２２０に装入された少量コークスは、いずれも下部ホッパ２３０に装入された後に高炉本体１００に（その上部から）装入される。
上部ホッパ２１０の下部（上部ホッパ２１０と下部ホッパ２３０との間）には仕切弁３１０が設けられている。仕切弁３１０を開くと上部ホッパ２１０に装入されている主原料（鉄鉱石、コークス）が下部ホッパ２３０に装入される。尚、本実施形態では、上部ホッパ２１０から下部ホッパ２３０に装入される主原料（鉄鉱石、コークス）の流量は略一定（固定）であるものとする。また、仕切弁３１０が閉まっている状態では、上部ホッパ２１０に装入された主原料（鉄鉱石、コークス）は下部ホッパ２３０に装入されない。
上部ホッパ２１０の下部（上部ホッパ２１０と下部ホッパ２３０との間）には仕切弁３１０が設けられている。仕切弁３１０を開くと上部ホッパ２１０に装入されている主原料（鉄鉱石、コークス）が下部ホッパ２３０に装入される。尚、本実施形態では、上部ホッパ２１０から下部ホッパ２３０に装入される主原料（鉄鉱石、コークス）の流量は略一定（固定）であるものとする。また、仕切弁３１０が閉まっている状態では、上部ホッパ２１０に装入された主原料（鉄鉱石、コークス）は下部ホッパ２３０に装入されない。
少量ホッパ２２０の下部（少量ホッパ２２０と下部ホッパ２３０との間）にも仕切弁３２０が設けられている。仕切弁３２０を開くと少量ホッパ２２０に装入されている少量コークスが下部ホッパ２３０に装入される。尚、本実施形態では、少量ホッパ２２０から下部ホッパ２３０に装入される少量コークスの流量も略一定（固定）であるものとする。また、仕切弁３２０が閉まっている状態では、少量ホッパ２２０に装入された少量コークスは下部ホッパ２３０に装入されない。
下部ホッパ２３０の下部（下部ホッパ２３０と高炉本体１００との間）には流量調節弁３３０が設けられている。流量調節弁３３０を開くと下部ホッパ２３０に装入されている「主原料（鉄鉱石、コークス）、少量コークス」が高炉本体１００に装入される。尚、下部ホッパ２３０から高炉本体１００に装入される「主原料（鉄鉱石、コークス）、少量コークス」の流量は、流量調節弁３３０の開度により調節されるものとする。また、流量調節弁３３０が全閉の状態では、下部ホッパ２３０に装入された「主原料（鉄鉱石、コークス）、少量コークス」は高炉本体１００に装入されない。
下部ホッパ２３０には、均圧弁３４０が設けられている。均圧弁３４０を開くと、下部ホッパ２３０の内部の圧力が高炉本体１００の内部の圧力まで増圧し、下部ホッパ２３０の内部の圧力と高炉本体１００の内部の圧力とが略同じ（均圧）となる。このように均圧弁３４０を開くことにより、下部ホッパ２３０の内部と高炉本体１００の内部とが均圧となってから、流量調節弁３３０を開いて、下部ホッパ２３０から高炉本体１００に「主原料（鉄鉱石、コークス）、少量コークス」を装入する。そして、下部ホッパ２３０から高炉本体１００に「主原料（鉄鉱石、コークス）、少量コークス」を装入し終えると、均圧弁３４０を閉じて、下部ホッパ２３０の内部の圧力を大気圧まで減圧する。このように下部ホッパ２３０の内部の圧力が大気圧になってから、主原料（鉄鉱石、コークス）の下部ホッパ２３０への装入や、少量コークスの下部ホッパ２３０への装入が行われる。
高炉本体１００の内部には、旋回シュート１１０とレベル計１２０とが配置されている。
高炉本体１００に装入された原料は、旋回シュート１１０を介して高炉本体１００の内部に落下する。旋回シュート１１０は、高炉本体１００の周方向に旋回することが可能である。旋回シュート１１０の動作により、高炉本体１００に装入された原料を、高炉本体１００の周方向において均一に装入することが可能となる。
高炉本体１００に装入された原料は、旋回シュート１１０を介して高炉本体１００の内部に落下する。旋回シュート１１０は、高炉本体１００の周方向に旋回することが可能である。旋回シュート１１０の動作により、高炉本体１００に装入された原料を、高炉本体１００の周方向において均一に装入することが可能となる。
レベル計１２０は、高炉本体１００の内部において堆積している原料（以下の説明では、必要に応じて「炉内原料」と称する）の表面の高さ位置を測定するためのものである。炉内原料の表面の高さ位置の測定には、サウンジングによる測定やマイクロ波を用いた測定等を用いることができるが、本実施形態では、レベル計１２０としてサウンジング装置を用いている。ここで、サウンジング装置について簡単に説明する。サウンジング装置は、ワイヤーに取り付けられた重錘を有する。ワイヤーを巻上げる方向に一定のトルクをモータに与えながら、重錘を炉内原料の表面に着床させる。そして、モータのトルクを調整することにより、原料の表面の位置の降下に追従して重錘も降下し、このときのワイヤーの長さを測定することにより炉内原料の表面の高さ位置を検出することができる。
本実施形態では、主原料（鉄鉱石及びコークス）が下部ホッパ２３０に装入されている場合、高炉本体１００に装入されている炉内原料の表面の高さ位置が予め設定されている基準位置よりも低下したことがレベル計１２０により測定されてから、主原料（鉄鉱石、コークス）の下部ホッパ２３０から高炉内への装入が行われるようにしている。
一方、少量コークスが下部ホッパ２３０に装入されている場合には、高炉本体１００に装入されている装入原料の表面の高さ位置をレベル計１２０により測定することを行わない。少量コークスは少量であるので、少量コークスを高炉本体１００に装入しても、高炉本体１００に装入されている炉内原料の表面の高さ位置が大きく上昇することはないためである。
尚、レベル計１２０による測定は、炉内へ原料を装入する時以外は常に測定し、原料を炉内へ装入する時は、レベル計１２０は、高炉本体１００の上部の所定の位置に退避する。また、本実施形態では、高さ方向の位置（前述した炉内原料の表面の高さ位置や基準位置）は、高炉上部のあるレベルを基準としている（原料レベルが下降すると、値は増加する）。
一方、少量コークスが下部ホッパ２３０に装入されている場合には、高炉本体１００に装入されている装入原料の表面の高さ位置をレベル計１２０により測定することを行わない。少量コークスは少量であるので、少量コークスを高炉本体１００に装入しても、高炉本体１００に装入されている炉内原料の表面の高さ位置が大きく上昇することはないためである。
尚、レベル計１２０による測定は、炉内へ原料を装入する時以外は常に測定し、原料を炉内へ装入する時は、レベル計１２０は、高炉本体１００の上部の所定の位置に退避する。また、本実施形態では、高さ方向の位置（前述した炉内原料の表面の高さ位置や基準位置）は、高炉上部のあるレベルを基準としている（原料レベルが下降すると、値は増加する）。
尚、図１では、下部ホッパ２３０に鉄鉱石６１０が装入されており、少量ホッパ２２０に少量コークス６２０が装入されており、且つ、上部ホッパ２１０にコークス６３０が装入されている状態を示している。前述したように、本実施形態では、原料の搬送順を、少量コークス→コークス→鉄鉱石の順としている。よって、少量コークス６２０の前に高炉本体１００に装入される原料は鉄鉱石６１０となり（すなわち、前原料は鉄鉱石６１０であり）、少量コークス６２０の後に高炉本体１００に装入される原料はコークス６３０となる（すなわち、後原料はコークス６３０である）。また、図１において、原料中継ホッパ２４０には、鉄鉱石６１０が装入されている。
図２は、高炉原料搬送制御装置１０００の機能的な構成の一例を示す図である。
高炉原料搬送制御装置１０００は、ベルトコンベア４００により、原料（本実施形態では鉄鉱石６１０）の搬送を開始するタイミングを決定し、そのタイミングになったら、仕切弁３５０（又は仕切弁３５０の動作を制御する制御装置）に対して、仕切弁３５０の開動作を指示するものである。尚、以下の説明では、「ベルトコンベア４００により、原料（鉄鉱石６１０）の搬送を開始するタイミング」を、必要に応じて「原料搬送開始タイミング」と称する。
高炉原料搬送制御装置１０００は、ベルトコンベア４００により、原料（本実施形態では鉄鉱石６１０）の搬送を開始するタイミングを決定し、そのタイミングになったら、仕切弁３５０（又は仕切弁３５０の動作を制御する制御装置）に対して、仕切弁３５０の開動作を指示するものである。尚、以下の説明では、「ベルトコンベア４００により、原料（鉄鉱石６１０）の搬送を開始するタイミング」を、必要に応じて「原料搬送開始タイミング」と称する。
高炉原料搬送制御装置１０００のハードウェアは、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、及び各種のインターフェースを備えたコンピュータにより実現することができる。尚、前述した高炉の操業のための制御は、高炉原料搬送制御装置１０００が行っても、高炉の操業を監視する上位のコンピュータが行ってもよい。
以下に、本実施形態の高炉原料搬送制御装置１０００が有する機能を詳細に説明する。
（搬送開始タイミング計算開始判定部１００１）
搬送開始タイミング計算開始判定部１００１は、高炉の操業を監視するコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報で、原料搬送開始タイミングの計算を開始するか否かを判定する。
本実施形態では、少量ホッパ２２０に少量コークス６２０が装入され、下部ホッパ２３０に前原料（鉄鉱石又はコークス）が装入され、上部ホッパ２１０に後原料が装入された状態になり、且つ、高炉本体１００の内部の炉内原料の表面位置（高さ）が予め設定されている基準位置（高さ）よりも低くなって流量調節弁３３０を開くタイミングになると、原料搬送開始タイミングの計算を開始する。
（搬送開始タイミング計算開始判定部１００１）
搬送開始タイミング計算開始判定部１００１は、高炉の操業を監視するコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報で、原料搬送開始タイミングの計算を開始するか否かを判定する。
本実施形態では、少量ホッパ２２０に少量コークス６２０が装入され、下部ホッパ２３０に前原料（鉄鉱石又はコークス）が装入され、上部ホッパ２１０に後原料が装入された状態になり、且つ、高炉本体１００の内部の炉内原料の表面位置（高さ）が予め設定されている基準位置（高さ）よりも低くなって流量調節弁３３０を開くタイミングになると、原料搬送開始タイミングの計算を開始する。
より具体的に説明すると、本実施形態では、原料の搬送順を、少量コークス→コークス→鉄鉱石の順としているので、図１に示すように、下部ホッパ２３０に鉄鉱石６１０が装入され、少量ホッパ２２０に少量コークス６２０が装入され、上部ホッパ２１０にコークス６３０が装入された状態になり、且つ、高炉本体１００の内部の炉内原料の表面位置（高さ）が予め設定されている基準位置（高さ）よりも低くなって流量調節弁３３０を開くタイミングになると、原料搬送開始タイミングの計算を開始する。
（前原料炉内装入時間計算部１００２）
前原料炉内装入時間計算部１００２は、高炉の操業を監視するのコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報に基づいて、前原料（ここでは鉄鉱石６１０）を下部ホッパ２３０から高炉本体１００に装入するのに要する時間を計算する。以下の説明では、この時間を必要に応じて「前原料炉内装入時間」と称する。
前原料炉内装入時間計算部１００２は、高炉の操業を監視するのコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報に基づいて、前原料（ここでは鉄鉱石６１０）を下部ホッパ２３０から高炉本体１００に装入するのに要する時間を計算する。以下の説明では、この時間を必要に応じて「前原料炉内装入時間」と称する。
図３は、前原料炉内装入時間ｔ1の一例を説明する図である。前原料炉内装入時間ｔ1は、以下の（１）式で表される。
前原料炉内装入時間ｔ1＝下部ホッパ２３０の装入量［ｍ3］÷流量［ｍ3／ｓｅｃ］＋均圧時間［ｓｅｃ］＋弁動作時間［ｓｅｃ］ ・・・（１）
前原料炉内装入時間ｔ1＝下部ホッパ２３０の装入量［ｍ3］÷流量［ｍ3／ｓｅｃ］＋均圧時間［ｓｅｃ］＋弁動作時間［ｓｅｃ］ ・・・（１）
（１）式において、下部ホッパ２３０の装入量は、下部ホッパ２３０に装入されている前原料（ここでは鉄鉱石６１０）の量である。下部ホッパ２３０の装入量は、予めスケジューリングによって実際に秤量されている値である。前原料炉内装入時間計算部１００２は、この値を、例えば、高炉の操業を監視する上位のコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報に基づいて認識することができる。
（１）式において、流量は、下部ホッパ２３０に装入されている前原料（ここでは鉄鉱石６１０）を高炉本体１００に装入する際の当該原料の流量である。前述したように、この流量は流量調節弁３３０により調節することができる。すなわち、（１）式に示す流量は、流量調節弁３３０の開度に応じて定まる値である。前原料炉内装入時間計算部１００２は、この値を、例えば、高炉の操業を監視する上位のコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報に基づいて認識することができる。また、前原料炉内装入時間計算部１００２は、例えば、流量調節弁３３０の開度の情報を（直接）取得し、取得した情報に基づいて、（１）式に示す流量を計算してもよい。
（１）式において、均圧時間とは、下部ホッパ２３０の内部の圧力を高炉本体１００の内部の圧力まで増圧するのに必要な時間である。前述したように、下部ホッパ２３０に装入されている原料を高炉本体１００に装入するに際しては、下部ホッパ２３０の内部の圧力を高炉本体１００の内部の圧力まで増圧する必要がある。（１）式に示す均圧時間は、下部ホッパ２３０の内部の圧力と、高炉本体１００の内部の圧力との差分と、均圧弁３４０を開くことにより増圧される下部ホッパ２３０の増圧速度（単位時間当たりの下部ホッパ２３０内の圧力の増加分）に応じて定まる値である。前原料炉内装入時間計算部１００２は、この値を、例えば、高炉の操業を監視する上位のコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報に基づいて認識することができる。また、前原料炉内装入時間計算部１００２は、例えば、下部ホッパ２３０の内部の圧力と、高炉本体１００の内部の圧力と、下部ホッパ２３０の増圧速度の情報を取得し、取得した情報に基づいて、（１）式に示す均圧時間を計算してもよい。
（１）式において、弁動作時間は、流量調節弁３３０を開くのに要する時間である。この時間は開度により変化する。前原料炉内装入時間計算部１００２は、この値を、例えば、高炉の操業を監視する上位のコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報、又は高炉原料搬送制御装置１０００に対するオペレータの操作に基づいて認識することができる。
（炉内装入物降下時間計算部１００３）
炉内装入物降下時間計算部１００３は、高炉の操業を監視する上位のコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報に基づいて、前原料（ここでは鉄鉱石６１０）が高炉本体１００に装入されてから、当該高炉本体１００内の装入原料の表面の高さ位置が予め設定されている基準位置になるまでの時間を計算する。以下の説明では、この時間を必要に応じて「炉内装入物降下時間」と称する。
炉内装入物降下時間計算部１００３は、高炉の操業を監視する上位のコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報に基づいて、前原料（ここでは鉄鉱石６１０）が高炉本体１００に装入されてから、当該高炉本体１００内の装入原料の表面の高さ位置が予め設定されている基準位置になるまでの時間を計算する。以下の説明では、この時間を必要に応じて「炉内装入物降下時間」と称する。
図４は、炉内装入物降下時間ｔ2の一例を説明する図である。前原料炉内装入時間ｔ1は、以下の（２）式で表される。
炉内装入物降下時間ｔ2＝（現在位置［ｍ］−基準位置［ｍ］）／降下速度［ｍ／ｓ］ ・・・（２）
（２）式において、現在位置とは、高炉本体１００に装入されている炉内原料の現在の高さ位置である。本実施形態では、前原料（ここでは鉄鉱石６１０）を装入する前にレベル計１２０により測定された「炉内原料の表面の高さ位置」の最新の値に、当該主原料（ここでは鉄鉱石６１０）の量に応じた値だけ高さを増した値を、（２）式の現在位置としている。
炉内装入物降下時間ｔ2＝（現在位置［ｍ］−基準位置［ｍ］）／降下速度［ｍ／ｓ］ ・・・（２）
（２）式において、現在位置とは、高炉本体１００に装入されている炉内原料の現在の高さ位置である。本実施形態では、前原料（ここでは鉄鉱石６１０）を装入する前にレベル計１２０により測定された「炉内原料の表面の高さ位置」の最新の値に、当該主原料（ここでは鉄鉱石６１０）の量に応じた値だけ高さを増した値を、（２）式の現在位置としている。
炉内装入物降下時間計算部１００３は、この値を、例えば、高炉の操業を監視する上位のコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報に基づいて認識することができる。また、炉内装入物降下時間計算部１００３は、例えば、レベル計１２０により測定された「炉内原料の表面の高さ位置」の値と、前原料（ここでは鉄鉱石６１０）の装入量の情報を取得し、取得した情報に基づいて、（２）式に示す現在位置を計算してもよい。
（２）式において、降下速度とは、高炉本体１００に装入されている炉内原料の現在の降下速度である。本実施形態では、前原料（ここでは鉄鉱石６１０）を装入する前にレベル計１２０により測定された「炉内原料の表面の高さ位置」の最新の値と、その１つ前の値との差分の絶対値を、それらの値を取得した時間隔［ｓｅｃ］で割った値を、（２）式の降下速度としている。
炉内装入物降下時間計算部１００３は、この値を、例えば、高炉の操業を監視する上位のコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報に基づいて認識することができる。また、炉内装入物降下時間計算部１００３は、例えば、レベル計１２０により測定された「装入原料の表面の高さ位置」の値の情報を取得し、取得した情報に基づいて、（２）式に示す降下速度を計算してもよい。
（少量コークス炉内装入時間計算部１００４）
少量コークス炉内装入時間計算部１００４は、高炉の操業を監視する上位のコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報に基づいて、少量ホッパ２２０に装入されている少量コークス６２０を少量ホッパ２２０から下部ホッパ２３０を介して高炉本体１００に装入するのに要する時間を計算する。以下の説明では、この時間を必要に応じて「少量コークス炉内装入時間」と称する。
少量コークス炉内装入時間計算部１００４は、高炉の操業を監視する上位のコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報に基づいて、少量ホッパ２２０に装入されている少量コークス６２０を少量ホッパ２２０から下部ホッパ２３０を介して高炉本体１００に装入するのに要する時間を計算する。以下の説明では、この時間を必要に応じて「少量コークス炉内装入時間」と称する。
図５は、少量コークス炉内装入時間ｔ3の一例を説明する図である。少量コークス炉内装入時間ｔ3は、以下の（３）式で表される。
少量コークス炉内装入時間ｔ3＝下部ホッパ装入時間ｔ3´［ｓｅｃ］＋炉装入時間ｔ3´´［ｓｅｃ］ ・・・（３）
（３）式において、下部ホッパ装入時間ｔ3´とは、少量ホッパ２２０に装入されている少量コークス６２０を下部ホッパ２３０に装入するのに要する時間である。下部ホッパ装入時間ｔ3´は、以下の（４）式で表される。
下部ホッパ装入時間ｔ3´＝少量ホッパ２２０の装入量［ｍ3］÷流量［ｍ3／ｓｅｃ］＋減圧時間［ｓｅｃ］＋弁動作時間［ｓｅｃ］ ・・・（４）
（４）式において、少量ホッパ２２０の装入量は、少量ホッパ２２０に装入されている少量コークス６２０の量である。少量ホッパ２２０の装入量は、予めスケジューリングによって実際に秤量されている値である。少量コークス炉内装入時間計算部１００４は、この値を、例えば、高炉の操業を監視する上位のコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報に基づいて認識することができる。
少量コークス炉内装入時間ｔ3＝下部ホッパ装入時間ｔ3´［ｓｅｃ］＋炉装入時間ｔ3´´［ｓｅｃ］ ・・・（３）
（３）式において、下部ホッパ装入時間ｔ3´とは、少量ホッパ２２０に装入されている少量コークス６２０を下部ホッパ２３０に装入するのに要する時間である。下部ホッパ装入時間ｔ3´は、以下の（４）式で表される。
下部ホッパ装入時間ｔ3´＝少量ホッパ２２０の装入量［ｍ3］÷流量［ｍ3／ｓｅｃ］＋減圧時間［ｓｅｃ］＋弁動作時間［ｓｅｃ］ ・・・（４）
（４）式において、少量ホッパ２２０の装入量は、少量ホッパ２２０に装入されている少量コークス６２０の量である。少量ホッパ２２０の装入量は、予めスケジューリングによって実際に秤量されている値である。少量コークス炉内装入時間計算部１００４は、この値を、例えば、高炉の操業を監視する上位のコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報に基づいて認識することができる。
（４）式において、流量は、少量ホッパ２２０に装入されている少量コークス６２０を下部ホッパ２３０に装入する際の少量コークス６２０の流量である。前述したように、この流量は略一定である。少量コークス炉内装入時間計算部１００４は、この値を、例えば、高炉の操業を監視する上位のコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報に基づいて認識することができる。
（４）式において、減圧時間とは、下部ホッパ２３０の内部の圧力を大気圧まで減圧するのに要する時間である。前述したように、下部ホッパ２３０に原料を装入するに際しては、下部ホッパ２３０の内部の圧力を大気圧まで減圧する必要がある。（４）式に示す減圧時間は、下部ホッパ２３０の内部の圧力と、大気圧との差分と、均圧弁３４０を閉めることにより減圧される下部ホッパ２３０の減圧速度（単位時間当たりの下部ホッパ２３０内の圧力の減少分）に応じて定まる値である。少量コークス炉内装入時間計算部１００４は、この値を、例えば、高炉の操業を監視する上位のコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報に基づいて認識することができる。また、少量コークス炉内装入時間計算部１００４は、例えば、下部ホッパ２３０の内部の圧力と、下部ホッパ２３０の減圧速度の情報を取得し、取得した情報に基づいて、（４）式に示す減圧時間を計算してもよい。
（４）式において、弁動作時間は、仕切弁３２０を開くのに要する時間である。この時間は略一定値である。少量コークス炉内装入時間計算部１００４は、この値を、例えば、高炉の操業を監視する上位のコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報に基づいて認識することができる。尚、（４）式において、弁動作時間が、原料搬送開始タイミングの計算精度に大きく影響を与えない場合には、当該弁動作時間を０（ゼロ）としてもよい。
また、（３）式において、炉装入時間ｔ3´´とは、下部ホッパ２３０に装入された少量コークス６２０を高炉本体１００に装入するのに要する時間である。炉装入時間ｔ3´´は、以下の（５）式で表される。
炉装入時間ｔ3´´＝下部ホッパ２３０の装入量［ｍ3］÷流量［ｍ3／ｓｅｃ］＋均圧時間［ｓｅｃ］＋弁動作時間［ｓｅｃ］ ・・・（５）
（５）式において、下部ホッパ２３０の装入量は、下部ホッパ２３０に装入される少量コークス６２０（すなわち、少量ホッパ２２０に装入されている少量コークス６２０）の量である。下部ホッパ２３０の装入量は、予めスケジューリングによって実際に秤量されている値である。少量コークス炉内装入時間計算部１００４は、この値を、例えば、高炉の操業を監視する上位のコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報に基づいて認識することができる。
炉装入時間ｔ3´´＝下部ホッパ２３０の装入量［ｍ3］÷流量［ｍ3／ｓｅｃ］＋均圧時間［ｓｅｃ］＋弁動作時間［ｓｅｃ］ ・・・（５）
（５）式において、下部ホッパ２３０の装入量は、下部ホッパ２３０に装入される少量コークス６２０（すなわち、少量ホッパ２２０に装入されている少量コークス６２０）の量である。下部ホッパ２３０の装入量は、予めスケジューリングによって実際に秤量されている値である。少量コークス炉内装入時間計算部１００４は、この値を、例えば、高炉の操業を監視する上位のコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報に基づいて認識することができる。
（５）式において、流量は、下部ホッパ２３０に装入されている少量コークス６２０を高炉本体１００に装入する際の当該原料の流量である。前述したように、この流量は流量調節弁３３０により調節することができる。すなわち、（５）式に示す流量は、流量調節弁３３０の開度に応じて定まる値である。少量コークス炉内装入時間計算部１００４は、この値を、例えば、高炉の操業を監視する上位のコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報に基づいて認識することができる。また、少量コークス炉内装入時間計算部１００４は、例えば、流量調節弁３３０の開度の情報を取得し、取得した情報に基づいて、（５）式に示す流量を計算してもよい。また、少量のため、少量ホッパを炉内へ装入する時間は、固定値の選択も可能とする。
（５）式において、均圧時間とは、（１）式に示した均圧時間と同じものであり、下部ホッパ２３０の内部の圧力を高炉本体１００の内部の圧力まで増圧するのに必要な時間である。（５）式に示す均圧時間は、下部ホッパ２３０の内部の圧力と、高炉本体１００の内部の圧力との差分に応じて定まる値である。少量コークス炉内装入時間計算部１００４は、この値を、例えば、高炉の操業を監視する上位のコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報に基づいて認識することができる。また、前原料炉内装入時間計算部１００２は、例えば、下部ホッパ２３０の内部の圧力と、高炉本体１００の内部の圧力の情報を取得し、取得した情報に基づいて、（５）式に示す均圧時間を計算してもよい。
（５）式において、弁動作時間は、流量調節弁３３０を開くのに要する時間である。この時間は略一定値である。少量コークス炉内装入時間計算部１００４は、この値を、例えば、高炉の操業を監視する上位のコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報に基づいて認識することができる。
（後原料下部ホッパ内装入時間計算部１００５）
後原料下部ホッパ内装入時間計算部１００５は、高炉の操業を監視する上位のコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報に基づいて、後原料（ここではコークス６３０）を上部ホッパ２１０から下部ホッパ２３０に装入するのに要する時間を計算する。以下の説明では、この時間を必要に応じて「後原料下部ホッパ内装入時間」と称する。
後原料下部ホッパ内装入時間計算部１００５は、高炉の操業を監視する上位のコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報に基づいて、後原料（ここではコークス６３０）を上部ホッパ２１０から下部ホッパ２３０に装入するのに要する時間を計算する。以下の説明では、この時間を必要に応じて「後原料下部ホッパ内装入時間」と称する。
図６は、後原料下部ホッパ内装入時間ｔ4の一例を説明する図である。後原料下部ホッパ内装入時間ｔ4は、以下の（６）式で表される。
後原料下部ホッパ内装入時間ｔ4＝上部ホッパ２１０の装入量［ｍ3］÷流量［ｍ3／ｓｅｃ］＋弁動作時間［ｓｅｃ］ ・・・（６）
（６）式において、上部ホッパ２１０の装入量は、上部ホッパ２１０に装入されている後原料（ここではコークス６３０）の量である。上部ホッパ２１０の装入量は、予めスケジューリングによって実際に秤量されている値である。後原料下部ホッパ内装入時間計算部１００５は、この値を、例えば、高炉の操業を監視する上位のコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報に基づいて認識することができる。
後原料下部ホッパ内装入時間ｔ4＝上部ホッパ２１０の装入量［ｍ3］÷流量［ｍ3／ｓｅｃ］＋弁動作時間［ｓｅｃ］ ・・・（６）
（６）式において、上部ホッパ２１０の装入量は、上部ホッパ２１０に装入されている後原料（ここではコークス６３０）の量である。上部ホッパ２１０の装入量は、予めスケジューリングによって実際に秤量されている値である。後原料下部ホッパ内装入時間計算部１００５は、この値を、例えば、高炉の操業を監視する上位のコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報に基づいて認識することができる。
（６）式において、流量は、上部ホッパ２１０に装入されている後原料（ここではコークス６３０）を下部ホッパ２３０に装入する際の当該後原料の流量である。前述したように、この流量は略一定である。後原料下部ホッパ内装入時間計算部１００５は、この値を、例えば、高炉の操業を監視する上位のコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報に基づいて認識することができる。
（６）式において、弁動作時間は、仕切弁３１０を開くのに要する時間である。この時間は略一定値である。後原料下部ホッパ内装入時間計算部１００５は、この値を、例えば、高炉の操業を監視する上位のコンピュータから高炉原料搬送制御装置１０００に送信される情報に基づいて認識することができる。
（搬送開始タイミング判定部１００６）
搬送開始タイミング判定部１００６は、上部ホッパ２１０に次に装入される主原料（ここでは鉄鉱石６１０）の搬送をベルトコンベア４００により開始するタイミング（すなわち、前述した原料搬送開始タイミング）になったか否かを判定する。
原料搬送開始タイミングの計算を開始した時刻を基準として、前原料炉内装入時間ｔ1、炉内装入物降下時間ｔ2、少量コークス炉内装入時間ｔ3及び後原料下部ホッパ内装入時間ｔ4を加算した時刻に、上部ホッパ２１０が空になる。
尚、前述したように、本実施形態では、少量コークス６２０を高炉本体１００に装入するに際して、高炉本体１００に装入されている炉内原料の表面の高さ位置をレベル計１２０により測定しない。よって、上部ホッパ２１０が空になる時刻を計算するに際し、この測定の時間を考慮する必要はない。
搬送開始タイミング判定部１００６は、上部ホッパ２１０に次に装入される主原料（ここでは鉄鉱石６１０）の搬送をベルトコンベア４００により開始するタイミング（すなわち、前述した原料搬送開始タイミング）になったか否かを判定する。
原料搬送開始タイミングの計算を開始した時刻を基準として、前原料炉内装入時間ｔ1、炉内装入物降下時間ｔ2、少量コークス炉内装入時間ｔ3及び後原料下部ホッパ内装入時間ｔ4を加算した時刻に、上部ホッパ２１０が空になる。
尚、前述したように、本実施形態では、少量コークス６２０を高炉本体１００に装入するに際して、高炉本体１００に装入されている炉内原料の表面の高さ位置をレベル計１２０により測定しない。よって、上部ホッパ２１０が空になる時刻を計算するに際し、この測定の時間を考慮する必要はない。
前述したように、ベルトコンベア４００は、略一定の速度で連続的に運転しているので、ベルトコンベア４００による原料の搬送時間は略一定である（以下の説明では必要に応じて、この時間を「ベルトコンベア搬送時間」と称する）。したがって、原料中継ホッパ２４０からベルトコンベア４００に原料を載せると、当該原料は、当該原料をベルトコンベア４００に載せた時刻からベルトコンベア搬送時間Ｔが経過したときに高炉の炉頂に到達し、上部ホッパ２１０又は少量ホッパ２２０に装入される。
よって、前原料炉内装入時間ｔ1、炉内装入物降下時間ｔ2、少量コークス炉内装入時間ｔ3及び後原料下部ホッパ内装入時間ｔ4を加算した時間から、ベルトコンベア搬送時間Ｔを減算した時間を計算し、原料搬送開始タイミングの計算を開始した時刻ｔsから当該計算した時間が経過した時刻に、上部ホッパ２１０に次に装入される主原料（ここでは鉄鉱石６１０）を載せれば、（計算上は）当該主原料が高炉の炉頂に到達したときに、上部ホッパ２１０が空になる。
以上のことから、本実施形態では、搬送開始タイミング判定部１００６は、現在時刻ｔが以下の（７）式に示す時刻になると、上部ホッパ２１０に次に装入される主原料（ここでは鉄鉱石６１０）の搬送をベルトコンベア４００により開始するタイミング（原料搬送開始タイミング）になったと判定する。
ｔ＝ｔs＋[（ｔ1＋ｔ2＋ｔ3＋ｔ4）−Ｔ＋α] ・・・（７）
上部ホッパ２１０に次に装入される主原料が高炉の炉頂に到達したときに、上部ホッパ２１０が確実に空になっているようにするために、本実施形態（（７）式）では、ベルトコンベア搬送時間Ｔに対して時間α［ｓｅｃ］だけ余裕を見るようにしている。
ｔ＝ｔs＋[（ｔ1＋ｔ2＋ｔ3＋ｔ4）−Ｔ＋α] ・・・（７）
上部ホッパ２１０に次に装入される主原料が高炉の炉頂に到達したときに、上部ホッパ２１０が確実に空になっているようにするために、本実施形態（（７）式）では、ベルトコンベア搬送時間Ｔに対して時間α［ｓｅｃ］だけ余裕を見るようにしている。
図７は、原料搬送開始タイミングの一例を示す図である。前述した従来の技術では、少量ホッパ２２０から下部ホッパ２３０に少量コークス６２０を装入した後、少量コークス６２０を下部ホッパ２３０から炉内へ装入を開始してから、上部ホッパ２１０が空になるまでに要する時間とベルトコンベア搬送時間Ｔとを比較するので、（７）式の右辺の｛｝内の値が負の値になる虞がある。これに対し、本実施形態では、前原料炉内装入時間ｔ1、炉内装入物降下時間ｔ2、少量コークス炉内装入時間ｔ3及び後原料下部ホッパ内装入時間ｔ4を加算した時間とベルトコンベア搬送時間Ｔとを比較するので、（７）式の右辺の｛｝内の値が負の値になることを従来よりも抑制することができる。よって、例えば、図７に示すように、前原料（ここでは鉄鉱石６１０）を下部ホッパ２３０から高炉本体１００に装入している最中に、上部ホッパ２１０に次に装入される主原料（ここでは鉄鉱石６１０）のベルトコンベア４００による搬送を開始することができ、上部ホッパ２１０が空の状態である時間を従来よりも短くすることができる。
そして、本実施形態では、少量コークス→コークス→鉄鉱石の順で周期的に原料の搬送が行われるので、上部ホッパ２１０に次に装入される主原料（ここでは鉄鉱石６１０）の次には、少量コークス６２０がベルトコンベア４００により順次搬送されることになる。よって、上部ホッパ２１０が空の状態である時間を短くすることができるようになることにより、少量ホッパ２２０が空の状態である時間も短くすることができる。
以上のように本実施形態では、以上の前原料炉内装入時間計算部１００２、炉内装入物降下時間計算部１００３、少量コークス炉内装入時間計算部１００４、後原料下部ホッパ内装入時間計算部１００５及び搬送開始タイミング判定部１００６を用いることにより、原料搬送開始タイミングを決定する原料搬送開始タイミング決定部が構成される。
尚、上部ホッパ２１０に次に装入される主原料（ここでは鉄鉱石６１０）を原料中継ホッパ２４０からベルトコンベア４００に排出するためには、仕切弁３５０の動作時間ｔv［ｓｅｃ］を要する。よって、（７）式の[]内に、「−ｔv」の項を加えてもよい。また、上部ホッパ２１０に次に装入される主原料（ここでは鉄鉱石６１０）が高炉の炉頂に到達してから上部ホッパ２１０に装入されるまでの間に切替ダンパ５００の通過等の起因する時間ｔo［ｓｅｃ］を要する。よって、（７）式の[]内に、「−ｔo」の項を加えてもよい。
尚、上部ホッパ２１０に次に装入される主原料（ここでは鉄鉱石６１０）を原料中継ホッパ２４０からベルトコンベア４００に排出するためには、仕切弁３５０の動作時間ｔv［ｓｅｃ］を要する。よって、（７）式の[]内に、「−ｔv」の項を加えてもよい。また、上部ホッパ２１０に次に装入される主原料（ここでは鉄鉱石６１０）が高炉の炉頂に到達してから上部ホッパ２１０に装入されるまでの間に切替ダンパ５００の通過等の起因する時間ｔo［ｓｅｃ］を要する。よって、（７）式の[]内に、「−ｔo」の項を加えてもよい。
（搬送開始指示部１００７）
搬送開始指示部１００７は、搬送開始タイミング判定部１００６により、原料搬送開始タイミングになったと判定されると、仕切弁３５０（又は仕切弁３５０の動作を制御する制御装置）に対して、仕切弁３５０の開動作を指示するための制御信号を送信する。これにより、仕切弁３５０が開き、上部ホッパ２１０に次に装入される主原料（ここでは鉄鉱石６１０）が原料中継ホッパ２４０からベルトコンベア４００に排出される。
搬送開始指示部１００７は、搬送開始タイミング判定部１００６により、原料搬送開始タイミングになったと判定されると、仕切弁３５０（又は仕切弁３５０の動作を制御する制御装置）に対して、仕切弁３５０の開動作を指示するための制御信号を送信する。これにより、仕切弁３５０が開き、上部ホッパ２１０に次に装入される主原料（ここでは鉄鉱石６１０）が原料中継ホッパ２４０からベルトコンベア４００に排出される。
（動作フローチャート）
次に、図８のフローチャートを参照しながら、高炉原料搬送制御装置１０００の動作の一例を説明する。
まず、ステップＳ８０１において、搬送開始タイミング計算開始判定部１００１は、高炉の状態が、原料搬送開始タイミングの計算を開始する状態になるまで待機する。前述したように、本実施形態では、下部ホッパ２３０に鉄鉱石６１０が装入され、少量ホッパ２２０に少量コークス６２０が装入され、上部ホッパ２１０にコークス６３０が装入された状態になり、且つ、高炉本体１００の内部の炉内原料の表面位置（高さ）が予め設定されている基準位置（高さ）よりも低くなって流量調節弁３３０を開くタイミングになると、原料搬送開始タイミングの計算を開始する。
次に、図８のフローチャートを参照しながら、高炉原料搬送制御装置１０００の動作の一例を説明する。
まず、ステップＳ８０１において、搬送開始タイミング計算開始判定部１００１は、高炉の状態が、原料搬送開始タイミングの計算を開始する状態になるまで待機する。前述したように、本実施形態では、下部ホッパ２３０に鉄鉱石６１０が装入され、少量ホッパ２２０に少量コークス６２０が装入され、上部ホッパ２１０にコークス６３０が装入された状態になり、且つ、高炉本体１００の内部の炉内原料の表面位置（高さ）が予め設定されている基準位置（高さ）よりも低くなって流量調節弁３３０を開くタイミングになると、原料搬送開始タイミングの計算を開始する。
そして、高炉の状態が、原料搬送開始タイミングの計算を開始する状態になると、ステップＳ８０２に進む。ステップＳ８０２に進むと、前原料炉内装入時間計算部１００２は、（１）式の計算を行って、前原料炉内装入時間ｔ1を計算する。
次に、ステップＳ８０３において、炉内装入物降下時間計算部１００３は、（２）式の計算を行って、炉内装入物降下時間ｔ2を計算する。
次に、ステップＳ８０４において、少量コークス炉内装入時間計算部１００４は、（３）式〜（５）式の計算を行って、少量コークス炉内装入時間ｔ3を計算する。
次に、ステップＳ８０３において、炉内装入物降下時間計算部１００３は、（２）式の計算を行って、炉内装入物降下時間ｔ2を計算する。
次に、ステップＳ８０４において、少量コークス炉内装入時間計算部１００４は、（３）式〜（５）式の計算を行って、少量コークス炉内装入時間ｔ3を計算する。
次に、ステップＳ８０５において、後原料下部ホッパ内装入時間計算部１００５は、（６）式の計算を行って、後原料下部ホッパ内装入時間ｔ4を計算する。
次に、ステップＳ８０６において、搬送開始タイミング判定部１００６は、原料搬送開始タイミングになるまで待機する。前述したように本実施形態では、現在時刻ｔが（７）式に示す時刻になると、原料搬送開始タイミングになったと判定する。そして、原料搬送開始タイミングになると、ステップＳ８０７に進む。
ステップＳ８０７に進むと、搬送開始指示部１００７は、仕切弁３５０（又は仕切弁３５０の動作を制御する制御装置）に対して、仕切弁３５０の開動作を指示するための制御信号を送信する。そして、前述したステップＳ８０１に戻る。
次に、ステップＳ８０６において、搬送開始タイミング判定部１００６は、原料搬送開始タイミングになるまで待機する。前述したように本実施形態では、現在時刻ｔが（７）式に示す時刻になると、原料搬送開始タイミングになったと判定する。そして、原料搬送開始タイミングになると、ステップＳ８０７に進む。
ステップＳ８０７に進むと、搬送開始指示部１００７は、仕切弁３５０（又は仕切弁３５０の動作を制御する制御装置）に対して、仕切弁３５０の開動作を指示するための制御信号を送信する。そして、前述したステップＳ８０１に戻る。
（まとめ）
以上のように本実施形態では、下部ホッパ２３０に鉄鉱石６１０が装入され、少量ホッパ２２０に少量コークス６２０が装入され、上部ホッパ２１０にコークス６３０が装入された状態の場合、従来よりも、下部ホッパ２３０に装入されている主原料の１回の炉内への装入時間分だけ早く、上部ホッパ２１０が空の状態になるまでの時間を計算する。すなわち、下部ホッパ２３０に装入されている鉄鉱石６１０を炉内へ装入する時、高炉本体１００の内部の炉内原料の表面位置（高さ）が予め設定されている基準位置（高さ）よりも低くなって流量調節弁３３０を開くタイミングで、原料搬送開始タイミングを計算する。そして、前原料炉内装入時間ｔ1、炉内装入物降下時間ｔ2、少量コークス炉内装入時間ｔ3及び後原料下部ホッパ内装入時間ｔ4を加算した時間からベルトコンベア搬送時間Ｔを減算した時間を計算し、原料搬送開始タイミングの計算を開始する時刻から当該計算した時間が経過した時刻を原料搬送開始タイミングとして決定する。このようにすることによって、原料搬送開始タイミングを計算した時点で直ぐに、上部ホッパ２１０に次に装入される主原料（ここでは鉄鉱石６１０）の搬送をベルトコンベア４００により搬送しても、上部ホッパ２１０が空の状態になる時間が生じてしまうことを抑制することができる。よって、上部ホッパ２１０が空の状態になる時間を従来よりも短くすることができる。
以上のように本実施形態では、下部ホッパ２３０に鉄鉱石６１０が装入され、少量ホッパ２２０に少量コークス６２０が装入され、上部ホッパ２１０にコークス６３０が装入された状態の場合、従来よりも、下部ホッパ２３０に装入されている主原料の１回の炉内への装入時間分だけ早く、上部ホッパ２１０が空の状態になるまでの時間を計算する。すなわち、下部ホッパ２３０に装入されている鉄鉱石６１０を炉内へ装入する時、高炉本体１００の内部の炉内原料の表面位置（高さ）が予め設定されている基準位置（高さ）よりも低くなって流量調節弁３３０を開くタイミングで、原料搬送開始タイミングを計算する。そして、前原料炉内装入時間ｔ1、炉内装入物降下時間ｔ2、少量コークス炉内装入時間ｔ3及び後原料下部ホッパ内装入時間ｔ4を加算した時間からベルトコンベア搬送時間Ｔを減算した時間を計算し、原料搬送開始タイミングの計算を開始する時刻から当該計算した時間が経過した時刻を原料搬送開始タイミングとして決定する。このようにすることによって、原料搬送開始タイミングを計算した時点で直ぐに、上部ホッパ２１０に次に装入される主原料（ここでは鉄鉱石６１０）の搬送をベルトコンベア４００により搬送しても、上部ホッパ２１０が空の状態になる時間が生じてしまうことを抑制することができる。よって、上部ホッパ２１０が空の状態になる時間を従来よりも短くすることができる。
尚、本実施形態では、少量コークス→コークス→鉄鉱石（→少量コークス）の順で周期的に原料の搬送が行われる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、少量コークスの前後に主原料が位置するように、ベルトコンベア４００における原料の搬送順がスケジューリングされていれば、原料の搬送順は前述した順番に限定されない。例えば、コークス→少量コークス→鉱石（→コークス）の順で周期的に原料の搬送が行われるようにしてもよいし、少量コークス→コークス→鉄鉱石→鉄鋼石（→少量コークス）の順で周期的に原料の搬送が行われるようにしてもよい。
尚、以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
１００ 高炉本体
２１０ 上部ホッパ
２２０ 少量ホッパ
２３０ 下部ホッパ
３１０ 流量調節弁
３２０、３３０ 仕切弁
３４０ 均圧弁
４００ ベルトコンベア
５００ 切替ダンパ
６１０ 鉄鉱石
６２０ 少量コークス
６３０ コークス
２１０ 上部ホッパ
２２０ 少量ホッパ
２３０ 下部ホッパ
３１０ 流量調節弁
３２０、３３０ 仕切弁
３４０ 均圧弁
４００ ベルトコンベア
５００ 切替ダンパ
６１０ 鉄鉱石
６２０ 少量コークス
６３０ コークス
Claims (9)
- 高炉の炉頂に配置され、鉄鉱石及びコークスを含む主原料が装入される上部ホッパと、
高炉の炉頂に配置され、少量コークスが装入される少量ホッパと、
上部ホッパに装入された主原料、及び前記少量ホッパに装入された少量コークスが選択的に装入される下部ホッパと、
前記下部ホッパに選択的に装入された主原料及び少量コークスが装入される高炉本体と、
前記高炉本体に装入された原料の表面の高さ位置を検出するレベル計と、
前記主原料及び前記少量コークスを、予め定められた順序で、前記高炉の炉頂に略一定の速度で搬送するベルトコンベアと、
を有する高炉に対し、前記ベルトコンベアにより前記主原料及び前記少量コークスの搬送を開始するタイミングである原料搬送開始タイミングを決定する高炉原料搬送制御装置であって、
前記高炉の状態に基づいて、前記原料搬送開始タイミングの計算を開始するか否かを判定する搬送開始タイミング計算開始判定手段と、
前記搬送開始タイミング計算開始判定手段により、前記原料搬送開始タイミングの計算を開始すると判定されると、当該原料搬送開始タイミングを決定する原料搬送開始タイミング決定手段と、を有し、
前記搬送開始タイミング計算開始判定手段は、
前記少量コークスが前記少量ホッパに、当該少量コークスの１つ前に前記高炉本体に装入される主原料が前記下部ホッパに、当該少量コークスの１つ後に前記高炉本体に装入される主原料が前記上部ホッパに、それぞれ装入されており、且つ、前記高炉本体に装入されている原料の表面の高さ位置が予め設定されている基準位置よりも低い場合に、前記原料搬送開始タイミングの計算を開始すると判定し、
前記原料搬送開始タイミング決定手段は、
前記下部ホッパに装入されている主原料を、前記下部ホッパから前記高炉本体に装入することを開始してから、前記上部ホッパが空になるまでの時間から、前記ベルトコンベアによる原料の搬送時間を減算した時間を計算し、少なくとも、前記原料搬送開始タイミングの計算を開始する時刻から当該計算した時間が経過した時刻に基づいて、前記原料搬送開始タイミングになったか否かを判定することを特徴とする高炉原料搬送制御装置。 - 前記原料搬送開始タイミング決定手段は、
前記下部ホッパに装入されている主原料を、前記下部ホッパから前記高炉本体に装入するのに要する時間である前原料炉内装入時間を、少なくとも、当該主原料の装入量と、前記下部ホッパから前記高炉本体に当該主原料を装入する際の当該主原料の流量と、に基づいて計算する前原料炉内装入時間計算手段と、
前記下部ホッパに装入されている主原料が前記高炉本体に装入されてから、前記高炉本体に装入された原料の表面の高さ位置が前記基準位置になるまでの時間である炉内装入物降下時間を、少なくとも、前記レベル計による測定の結果に基づいて計算する炉内装入物降下時間計算手段と、
前記少量ホッパの装入されている少量コークスを、前記少量ホッパから前記下部ホッパを介して前記高炉本体に装入するのに要する時間である少量コークス炉内装入時間を、少なくとも、当該少量コークスの装入量と、前記少量ホッパから前記下部ホッパに当該少量コークスを装入する際の当該少量コークスの流量と、前記下部ホッパから前記高炉本体に当該少量コークスを装入する際の当該少量コークスの流量と、に基づいて計算する少量コークス炉内装入時間計算手段と、
前記上部ホッパに装入されている主原料を、前記上部ホッパから前記下部ホッパに装入するのに要する時間である後原料下部ホッパ内装入時間を、少なくとも、当該主原料の装入量と、前記上部ホッパから前記下部ホッパに当該主原料を装入する際の当該主原料の流量と、に基づいて計算する後原料下部ホッパ内装入時間計算手段と、
前記前原料炉内装入時間、前記炉内装入物降下時間、前記少量コークス炉内装入時間、及び前記後原料下部ホッパ内装入時間を加算した時間から、前記ベルトコンベアによる原料の搬送時間を減算した時間を計算し、少なくとも、前記原料搬送開始タイミングの計算を開始する時刻から当該計算した時間が経過した時刻に基づいて、前記原料搬送開始タイミングになったか否かを判定する搬送開始タイミング判定手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の高炉原料搬送制御装置。 - 前記搬送開始タイミング判定手段により、前記原料搬送開始タイミングになったと判定されると、前記ベルトコンベアにより次に搬送される原料の、前記ベルトコンベアによる搬送の開始を指示する搬送開始指示手段を有することを特徴とする請求項２に記載の高炉原料搬送制御装置。
- 前記少量コークスの前後に前記主原料が搬送されるように、前記ベルトコンベアによる前記主原料及び前記少量コークスの搬送順が予め定められていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の高炉原料搬送制御装置。
- 高炉の炉頂に配置され、鉄鉱石及びコークスを含む主原料が装入される上部ホッパと、
高炉の炉頂に配置され、少量コークスが装入される少量ホッパと、
上部ホッパに装入された主原料、及び前記少量ホッパに装入された少量コークスが選択的に装入される下部ホッパと、
前記下部ホッパに選択的に装入された主原料及び少量コークスが装入される高炉本体と、
前記高炉本体に装入された原料の表面の高さ位置を検出するレベル計と、
前記主原料及び前記少量コークスを、予め定められた順序で、前記高炉の炉頂に略一定の速度で搬送するベルトコンベアと、
を有する高炉に対し、前記ベルトコンベアにより前記主原料及び前記少量コークスの搬送を開始するタイミングである原料搬送開始タイミングを決定する高炉原料搬送制御方法であって、
前記高炉の状態に基づいて、前記原料搬送開始タイミングの計算を開始するか否かを判定する搬送開始タイミング計算開始判定工程と、
前記搬送開始タイミング計算開始判定工程により、前記原料搬送開始タイミングの計算を開始すると判定されると、当該原料搬送開始タイミングを決定する原料搬送開始タイミング決定工程と、を有し、
前記搬送開始タイミング計算開始判定工程は、
前記少量コークスが前記少量ホッパに、当該少量コークスの１つ前に前記高炉本体に装入される主原料が前記下部ホッパに、当該少量コークスの１つ後に前記高炉本体に装入される主原料が前記上部ホッパに、それぞれ装入されており、且つ、前記高炉本体に装入されている原料の表面の高さ位置が予め設定されている基準位置よりも低い場合に、前記原料搬送開始タイミングの計算を開始すると判定し、
前記原料搬送開始タイミング決定工程は、
前記下部ホッパに装入されている主原料を、前記下部ホッパから前記高炉本体に装入することを開始してから、前記上部ホッパが空になるまでの時間から、前記ベルトコンベアによる原料の搬送時間を減算した時間を計算し、少なくとも、前記原料搬送開始タイミングの計算を開始する時刻から当該計算した時間が経過した時刻に基づいて、前記原料搬送開始タイミングになったか否かを判定することを特徴とする高炉原料搬送制御方法。 - 前記原料搬送開始タイミング決定工程は、
前記下部ホッパに装入されている主原料を、前記下部ホッパから前記高炉本体に装入するのに要する時間である前原料炉内装入時間を、少なくとも、当該主原料の装入量と、前記下部ホッパから前記高炉本体に当該主原料を装入する際の当該主原料の流量と、に基づいて計算する前原料炉内装入時間計算工程と、 前記下部ホッパに装入されている主原料が前記高炉本体に装入されてから、前記高炉本体に装入された原料の表面の高さ位置が前記基準位置になるまでの時間である炉内装入物降下時間を、少なくとも、前記レベル計による測定の結果に基づいて計算する炉内装入物降下時間計算工程と、
前記少量ホッパの装入されている少量コークスを、前記少量ホッパから前記下部ホッパを介して前記高炉本体に装入するのに要する時間である少量コークス炉内装入時間を、少なくとも、当該少量コークスの装入量と、前記少量ホッパから前記下部ホッパに当該少量コークスを装入する際の当該少量コークスの流量と、前記下部ホッパから前記高炉本体に当該少量コークスを装入する際の当該少量コークスの流量と、に基づいて計算する少量コークス炉内装入時間計算工程と、
前記上部ホッパに装入されている主原料を、前記上部ホッパから前記下部ホッパに装入するのに要する時間である後原料下部ホッパ内装入時間を、少なくとも、当該主原料の装入量と、前記上部ホッパから前記下部ホッパに当該主原料を装入する際の当該主原料の流量と、に基づいて計算する後原料下部ホッパ内装入時間計算工程と、
前記前原料炉内装入時間、前記炉内装入物降下時間、前記少量コークス炉内装入時間、及び前記後原料下部ホッパ内装入時間を加算した時間から、前記ベルトコンベアによる原料の搬送時間を減算した時間を計算し、少なくとも、前記原料搬送開始タイミングの計算を開始する時刻から当該計算した時間が経過した時刻に基づいて、前記原料搬送開始タイミングになったか否かを判定する搬送開始タイミング判定工程と、を有することを特徴とする請求項５に記載の高炉原料搬送制御方法。 - 前記搬送開始タイミング判定工程により、前記原料搬送開始タイミングになったと判定されると、前記ベルトコンベアにより次に搬送される原料の、前記ベルトコンベアによる搬送の開始を指示する搬送開始指示工程を有することを特徴とする請求項６に記載の高炉原料搬送制御方法。
- 前記少量コークスの前後に前記主原料が搬送されるように、前記ベルトコンベアによる前記主原料及び前記少量コークスの搬送順が予め定められていることを特徴とする請求項５〜７の何れか１項に記載の高炉原料搬送制御方法。
- 請求項１〜４の何れか１項に記載の高炉原料搬送制御装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
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