JP7115663B1 - 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 - Google Patents

Abstract

本発明に係る供給熱量推定方法は、単位時間当たりの送風中の酸素の量、高炉内でガス化する炭素の量、及び溶銑中の所定単位量当たりの鉄分を加熱還元するために必要な炭素の量を用いることにより造銑速度を算出し、算出された造銑速度を用いて高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定するステップと、高炉に存在する炉芯コークスに保持される熱量を推定し、推定された炉芯コークスに保持される熱量を考慮して高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定するステップと、を含む。

Description

本発明は、高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定する供給熱量推定方法、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に関する。

一般に、高炉を安定的に操業するためには、溶銑温度を所定範囲内に維持する必要がある。詳しくは、溶銑温度が低位になると、溶銑及び溶銑と共に生成されるスラグの粘性が上昇し、出銑口から溶銑やスラグを排出することが困難になる。一方、溶銑温度が高位になると、溶銑中のＳｉ濃度が上昇して溶銑の粘性が上昇するため、溶銑が羽口にまとわりついて羽口を溶損させるリスクが高くなる。このため、高炉を安定的に操業するためには、溶銑温度の変動を抑制する必要がある。このような背景から、高炉内に供給される熱量や溶銑温度を推定する種々の方法が提案されている。具体的には、特許文献１には、目標溶銑温度に対応する炉熱指数基準レベルからの現時点における炉熱指数変位量、目標溶銑温度に対応する炉頂の荷下り速度基準レベルからの現時点における荷下り速度変位量、及び両変位量の溶銑温度への影響時間から特定時間後の溶銑温度を順次推定し、その推定結果に基づいて溶銑温度変動を小さくするように炉熱制御操作をすることを特徴とする高炉の炉熱制御方法が開示されている。また、特許文献２には、高炉における送風温度、送風湿度、送風量、微粉炭吹き込み量、及び酸素富化量のうちの少なくともいずれかを含む衝風条件データの実績値と、少なくともソリューションロスカーボン量を含む外乱要因データの実績値と、溶銑温度の実績値と、を含む操業データに基づいて将来の溶銑温度を予測する高炉の溶銑温度予測方法であって、操業データを蓄積するデータ蓄積工程と、データ蓄積工程により蓄積された定常状態時の操業データから定常状態時の溶銑温度を予測する定常状態予測モデルを構築する定常状態予測モデル構築工程と、定常状態予測モデルを低次元化したものであって、データ蓄積工程により蓄積された非定常状態時の操業データから非定常状態時の溶銑温度を予測する非定常状態予測モデルを構築する非定常状態予測モデル構築工程と、構築された定常状態予測モデル及び非定常状態予測モデルから溶銑温度を予測する溶銑温度予測工程と、を備えていることを特徴とする、高炉の溶銑温度予測方法が開示されている。

特開平２－１１５３１１号公報 特開２００８－１４４２６５号公報

溶銑温度が大きく変動する可能性が高いタイミングは、高炉内への送風量等の操業度が変化することによって製造される溶銑の量が変化し、高炉内に供給される熱量に対して銑鉄の量が変化したときである。また、通常の操業においては高炉内における原料表面の高さを一定に保つように原料を装入する。このため、単位時間当たりに製造される溶銑の量は、単位時間当たりに装入される原料中の鉄量から推定できる。また、装入される原料の酸化度（鉄鉱石原料中の酸素のモル数と鉄のモル数の比）は既知であるため、単位時間当たりに製造される溶銑の量は、高炉での単位時間当たりの炭素と酸素の収支から算出することもできる。しかしながら、原料装入面の高さを徐々に下げていく減尺操業時には、原料装入が行われない、又は、間欠的な原料装入になるため、単位時間当たりに装入される原料中の鉄量から単位時間当たりに製造される溶銑の量を推定することは難しい。また、原料の装入が行われないことにより原料表面の高さが大きく減少した場合、原料表面の鉱石の還元率が上昇するため、高炉での単位時間当たりの炭素と酸素の収支から溶銑の量を精度よく算出することが困難になる。

ところが、特許文献１に記載の方法は、操業度の増減によって変化すると考えられる送風顕熱による持出顕熱等の因子を考慮していないために、操業度を大きく変化させたときに銑鉄に供給される熱量を精度よく推定することができない。一方、特許文献２に記載の方法では、過去に蓄積されていない操業変化を行った際に溶銑温度の推定精度が低下すると考えられる。また、このように溶銑温度の推定精度が低い場合、過剰な熱供給となる場合も多く、設備トラブルが懸念される。また、炭素源である還元材の過剰な使用は、二酸化炭素排出量削減の流れからも好ましくない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、操業度が大きく変化した際、特に減尺操業時にも高炉内の銑鉄に供給される熱量を精度よく推定可能な供給熱量推定方法、供給熱量推定装置、及び供給熱量推定プログラムを提供することにある。また、本発明の他の目的は、操業度が大きく変化した際、特に減尺操業時にも高炉内の銑鉄に供給される熱量を適正に保ち溶銑温度を所定範囲内に精度よく制御可能な高炉の操業方法を提供することにある。

本発明に係る供給熱量推定方法は、高炉内に供給される熱量及び高炉内での溶銑の製造速度から高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定する供給熱量推定方法であって、炉内通過ガスによる持出顕熱の変化及び前記炉内通過ガスによって予熱される原料により供給される持ち込み顕熱の変化を推定し、推定された持出顕熱及び持ち込み顕熱の変化を考慮して高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定する推定ステップを含み、前記推定ステップは、単位時間当たりの送風中の酸素の量、高炉内でガス化する炭素の量、及び溶銑中の所定単位量当たりの鉄分を加熱還元するために必要な炭素の量を用いることにより造銑速度を算出し、算出された造銑速度を用いて高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定するステップと、前記高炉に存在する炉芯コークスに保持される熱量を推定し、推定された炉芯コークスに保持される熱量を考慮して高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定するステップと、を含む。

本発明に係る供給熱量推定装置は、高炉内に供給される熱量及び高炉内での溶銑の製造速度から高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定する供給熱量推定装置であって、炉内通過ガスによる持出顕熱の変化及び前記炉内通過ガスによって予熱される原料により供給される持ち込み顕熱の変化を推定し、推定された持出顕熱及び持ち込み顕熱の変化を考慮して高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定する推定手段を備え、前記推定手段は、単位時間当たりの送風中の酸素の量、高炉内でガス化する炭素の量、及び溶銑中の所定単位量当たりの鉄分を加熱還元するために必要な炭素の量を用いることにより造銑速度を算出し、算出された造銑速度を用いて高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定し、前記高炉に存在する炉芯コークスに保持される熱量を推定し、推定された炉芯コークスに保持される熱量を考慮して高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定する。

本発明に係る供給熱量推定プログラムは、高炉内に供給される熱量及び高炉内での溶銑の製造速度から高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定する処理をコンピュータに実行させる供給熱量推定プログラムであって、前記コンピュータに、炉内通過ガスによる持出顕熱の変化及び前記炉内通過ガスによって予熱される原料により供給される持ち込み顕熱の変化を推定し、推定された持出顕熱及び持ち込み顕熱の変化を考慮して高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定する推定処理を実行させ、前記推定処理は、単位時間当たりの送風中の酸素の量、高炉内でガス化する炭素の量、及び溶銑中の所定単位量当たりの鉄分を加熱還元するために必要な炭素の量を用いることにより造銑速度を算出し、算出された造銑速度を用いて高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定し、前記高炉に存在する炉芯コークスに保持される熱量を推定し、推定された炉芯コークスに保持される熱量を考慮して高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定する処理を含む。

本発明に係る高炉の操業方法は、本発明に係る供給熱量推定方法によって推定された高炉内の銑鉄に供給される熱量に基づいて高炉内に供給される熱量を制御するステップを含む。

本発明に係る供給熱量推定方法、供給熱量推定装置、及び供給熱量推定プログラムによれば、操業度が大きく変化した際、特に減尺操業の際にも高炉内の銑鉄に供給される熱量を精度よく推定することができる。また、本発明に係る高炉の操業方法によれば、操業度が大きく変化した際、特に減尺操業の際にも高炉内の銑鉄に供給される熱量を適正に保ち溶銑温度を所定範囲内に精度よく制御することができる。

図１は、本発明の一実施形態である炉熱制御装置の構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の一実施形態である炉熱制御処理の流れを示すフローチャートである。 図３は、従来指数及び本発明の炉熱指数と基準溶銑温度からの温度差との関係の一例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る供給熱量推定方法及び供給熱量推定装置が適用された、本発明の一実施形態である炉熱制御装置の構成及び動作について説明する。

〔構成〕
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態である炉熱制御装置の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態である炉熱制御装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本発明の一実施形態である炉熱制御装置１は、コンピュータ等の情報処理装置によって構成され、高炉２の下部に設けられている羽口から高炉２内の融体に供給される熱量を制御することによって高炉２内で製造される溶銑の温度を所定範囲内に制御する。炉熱制御装置１は、本発明に係る供給熱量推定装置として機能する。

このような構成を有する炉熱制御装置１は、以下に示す炉熱制御処理を実行することにより、高炉２の操業度が大きく変化した際、特に減尺操業の際にも高炉２内の銑鉄に供給される熱量を精度よく推定し、推定結果を用いて高炉２内の銑鉄に供給される熱量を適正に保ち溶銑温度を所定範囲内に精度よく制御する。以下、図２を参照して、本発明の一実施形態である炉熱制御処理の流れについて説明する。

なお、以下に示す炉熱制御装置１の動作は、炉熱制御装置１を構成する情報処理装置内のＣＰＵ等の演算処理装置が、ＲＯＭ等の記憶部からＲＡＭ等の一時記憶部にプログラム１ａをロードし、ロードしたプログラム１ａを実行することにより実現される。プログラム１ａは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ，フレキシブルディスク，ＣＤ－Ｒ，ＤＶＤ等のコンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。プログラム１ａは、インターネット等の電気通信回線、携帯電話等の電話通信網、ＷｉＦｉ（登録商標）等の無線通信網等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることによって提供するように構成してもよい。

〔炉熱制御処理〕
図２は、本発明の一実施形態である炉熱制御処理の流れを示すフローチャートである。図２に示すフローチャートは、炉熱制御処理の実行命令が炉熱制御装置１に入力されたタイミングで開始となり、炉熱制御処理は、従来から行われてきた高炉内での反応熱収支（反応生成熱、反応吸熱）、送風顕熱、及びヒートロス（炉体からの抜熱量等）等によって高炉内に供給される熱量を推定するステップＳ１の処理に加え、ステップＳ２、ステップＳ３、及びステップＳ４の処理を追加して行い、これらを統合して供給熱量を推定するステップＳ５の処理に進む。高炉内での反応熱収支（反応生成熱、反応吸熱）、送風顕熱、及びヒートロス（炉体からの抜熱量等）等によって高炉内に供給される熱量を推定するステップＳ１の処理は従来から行われており、この時の供給熱量をＱ_０とする。ステップＳ１の処理の好適な例については後述する。

ステップＳ２の処理では、炉熱制御装置１が、高炉２の下部から上部に抜けるガス（炉内通過ガス）が高炉２の上部に持ち出す顕熱（ガス持出顕熱）Ｑ_７を推定する。具体的には、ガス持出顕熱Ｑ_７（ＭＪ／ｔ－ｐ：銑鉄（ｐｉｇ ｉｒｏｎ)１トンあたりの熱量。以下、ｔ－ｐと記載した場合は、銑鉄トン数を示す）は、羽口前で燃焼したガスの推定温度と高炉炉下部上端の温度を表す基準温度との温度差にガスの比熱を乗じることにより算出でき、以下に示す数式（１）により表される。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、ステップＳ５の処理に進む。

ここで、Ｃ_ｉはガス種ｉ（窒素、一酸化炭素、水素）の比熱（ＭＪ／ｍ^３／℃）、Ｖ_ｉはボッシュガス中のガス種ｉの流量（ｍ^３（ｓ.ｔ.ｐ）／ｍｉｎ）（ｍ^３（ｓ.ｔ.ｐ）：０℃、１ａｔｍ（大気圧）での体積）、ＴＦＴは理論燃焼温度（℃）、Ｔ_ｂａｓｅは基準温度（℃）（８００～１２００℃、好ましくは９００～１０００℃）、Ｐｉｇは造銑速度(ｔ－ｐ／ｍｉｎ)、αは高炉２により変更される影響係数を示す。これらの値は、例えば電気通信回線を介して炉熱制御装置１に接続されているプロセスコンピュータ等の上位コンピュータ３から取得することができる。

通常の操業においては高炉内における原料表面の高さを一定に保つように原料を装入する。このため、単位時間当たりに製造される溶銑の量は、単位時間当たりに装入される原料中の鉄量から推定できる。また、装入される原料の酸化度（鉄鉱石原料中の酸素のモル数と鉄のモル数の比）は既知であるため、単位時間当たりに製造される溶銑の量は、高炉での単位時間当たりの炭素と酸素の収支から算出することもできる。しかしながら、原料装入面の高さを徐々に下げていく減尺操業時には、原料装入が行われない、又は、間欠的な原料装入になるため、単位時間当たりに装入される原料中の鉄量から単位時間当たりに製造される溶銑の量を推定することは難しい。また、原料の装入が行われないことにより原料表面の高さが大きく減少した場合、原料表面の鉱石の還元率が上昇するため、高炉での単位時間当たりの炭素と酸素の収支から溶銑の量を精度よく算出することが困難になる。

そこで、本実施形態では、単位時間当たりの送風中酸素量、高炉内でガス化する炭素量、及び溶銑中の鉄分１ｋｍｏｌ当たりを加熱還元するのに必要な炭素量を用いることにより、単位時間当たりの鉄分装入量及び原料表面の原料の酸化度の影響を受けず単位時間当たりに製造される溶銑の量を推定する。具体的には、２ＦｅＯ＋Ｃ→２Ｆｅ+ＣＯ_２の反応でガス化する炭素をＦｅ１ｋｍｏｌ当たりの量に割り戻した値をｙ_ｓｌ（ｋｍｏｌ－Ｃ／ｋｍｏｌ-Ｆｅ）、送風酸素と送風湿分の酸素による２Ｃ＋Ｏ_２→２ＣＯ又はＣ＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ_２の反応で羽口でガス化する炭素の量をＦｅ１ｋｍｏｌ当たりの量に割り戻した値をｙ_ｂ（ｋｍｏｌ－Ｃ／ｋｍｏｌ-Ｆｅ）とすると、溶銑中の鉄分１ｋｍｏｌ当たりを加熱還元するのに必要な炭素量Ｘ（ｋｍｏｌ－Ｃ／ｋｍｏｌ－Ｆｅ）は以下に示す数式（２）のように表される。ここで、高炉内に充填されている還元材比は既知であるので、還元材比から炭素量をモル量に換算し、還元材比の分母の溶銑１ｔに含まれる鉄量もモル量に換算することにより、溶銑中の鉄分１ｋｍｏｌ当たりを加熱還元するのに必要な炭素量Ｘ（ｋｍｏｌ－Ｃ／ｋｍｏｌ－Ｆｅ）を求めることができる。

また、単位時間当たりに直接還元で消費される炭素量Ａ（ｋｍｏｌ－Ｃ／ｍｉｎ）は、羽口前で燃焼生成したガスが高炉で反応し高炉上部から排出される間に炭素量の増加量として計量できるため、送風ガスの組成と炉上部のガス分析値の差より求めることができる。そして、送風に含まれる酸素及び送風中湿分により生成するＣＯに含まれる炭素量をＢ（ｋｍｏｌ－Ｃ／ｍｉｎ）とすると、前述のｙ_ｓｌとｙ_ｂとの間には以下の数式（３）に示す関係が成り立つ。

従って、数式（２），（３）をｙ_ｂ，ｙ_ｓｌについて解くことにより以下に示す数式（４），（５）が得られる。送風条件から送風中酸素量（ｋｍｏｌ－Ｏ／ｍｉｎ）は既知であるので、送風中酸素量を数式（５）に示すｙ_ｓｌ値で除算することにより、単位時間当たりに製造される鉄のモル量（造銑速度（ｋｍｏｌ－Ｆｅ／ｍｉｎ））を求めることができる。ここで、算出された鉄のモル量に鉄のモル質量を乗じ、得られた値を溶銑中の鉄の重量比で除すことにより、単位時間当たりに製造される溶銑の量を求めることができる。これにより、減尺操業時であっても単位時間当たりに製造される溶銑の量を精度よく推定できる。なお、溶銑中の鉄の重量比は溶銑成分の分析値を用いるとよく、直前の分析値を用いることがより好ましい。

ステップＳ３の処理では、炉熱制御装置１が、高炉２の上部から下部に供給される原料が高炉２の下部に持ち込む顕熱（原料持ち込み顕熱）Ｑ_８を推定する。具体的には、原料持ち込み顕熱Ｑ_８（ＭＪ／ｔ－ｐ）は、以下の数式（６）で示されるように融着帯下端の原料温度Ｔ_１（＝１４５０～１５００℃）と基準温度Ｔ_ｂａｓｅとの温度差に原料の比熱を乗じることにより算出できる。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、ステップＳ５の処理に進む。

ここで、Ｃ_ｊは原料ｊ（コークス、銑鉄、スラグ）の比熱（ＭＪ／ｋｇ／℃）、Ｒ_ｊは原料ｊの原単位（ｋｇ／ｔ－ｐ）、Ｔ_１は融着帯下端の原料温度（℃）、Ｔ_ｂａｓｅは基準温度（℃）、βは高炉２により変更される影響係数を示す。これらの値は、例えば上位コンピュータ３から取得することができる。

ステップＳ４の処理では、炉熱制御装置１が、高炉２の下部に存在する炉芯コークスに保持される熱量（コークス保持熱量）Ｑ_９を推定する。具体的には、コークス保持熱量Ｑ_９（ＭＪ／ｔ－ｐ）は、溶銑１ｔあたりのコークス原単位から燃焼消費量及びダストとして排出されるカーボン量を減じた値に対して基準温度と理論燃焼温度との差及びコークスの比熱Ｃ_ｃｏｋｅを乗じることで求めることができ、以下に示す数式（７）により表される。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、ステップＳ５の処理に進む。なお、このステップＳ４の処理は省略してもよい。

ここで、Ｃ_ｃｏｋｅはコークスの比熱（ＭＪ／ｋｇ／℃）、ＴＦＴは理論燃焼温度（℃）、Ｔ_ｂａｓｅは基準温度（℃）、ＣＲはコークス比（ｋｇ／ｔ－ｐ）、ＣＲ_ｂｕｒｎは羽口前燃焼カーボン比（送風酸素と調湿により羽口前で消費される酸素量）（ｋｇ／ｔ－ｐ）、ＰＣＲは微粉炭比（ｋｇ／ｔ－ｐ）、Ｃ_ｉｎＰＣは微粉炭中のカーボン比率、Ｃ_ｓｏｌはソリューションロスカーボン比（ｋｇ／ｔ－ｐ）、Ｄｕｓｔはダスト比（ｋｇ／ｔ－ｐ）、Ｃ_{ｉｎｄｕｓｔ}はダスト中のカーボン比率、γとδは高炉２により変更される影響係数を示す。これらの値は、例えば上位コンピュータ３から取得することができる。

ステップＳ５の処理では、炉熱制御装置１が、ステップＳ１の処理において推定された供給熱量Ｑ_０、ステップＳ２～Ｓ４の処理において推定されたガス持出顕熱Ｑ_７、原料持ち込み顕熱Ｑ_８、及びコークス保持熱量Ｑ_９を用いて高炉２内の銑鉄に供給される熱量を推定する。具体的には、炉熱制御装置１は、以下に示す数式（８）にステップＳ１において推定された供給熱量Ｑ_０、ステップＳ２～Ｓ４の処理において推定されたガス持出顕熱Ｑ_７、原料持ち込み顕熱Ｑ_８、及びコークス保持熱量Ｑ_９を代入することにより、高炉２内の銑鉄に供給される熱量に対応する炉熱指数Ｔ_Ｑ（ＭＪ／ｔ－ｐ）を算出する。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、ステップＳ６の処理に進む。なお、ステップＳ４の処理を省略した場合には、コークス保持熱量Ｑ_９の値は０とする。

ここで、Ｑ_０は、高炉内での反応熱収支（反応生成熱、反応吸熱）、送風顕熱、及びヒートロス（炉体からの抜熱量等）等によって高炉内に供給される熱量を示しており、従来の供給熱量推定で多くの場合に採用されている推定方法を適用可能であるが、好ましい形態として、数式（９）があげられる。

ここで、Ｑ_１は、羽口先コークスの燃焼熱（ＭＪ／ｔ－ｐ）を示す。燃焼熱Ｑ_１は、単位時間あたりに羽口から高炉に送風した酸素の量から算出されるコークスの燃焼による発熱量をその単位時間で製造される溶銑鉄量（造銑速度）で除すことによって算出できる。造銑速度は上述した方法により減尺操業時であっても精度よく算出できる。

また、Ｑ_２は、羽口からの送風によって高炉に投入される送風顕熱（ＭＪ／ｔ－ｐ）を示す。送風顕熱Ｑ_２は、単位時間あたりの送風量と送風温度の測定値とから単位時間あたりに送風によって高炉に投入される熱量を求め、この値をその単位時間で製造される溶銑鉄量で除すことによって算出できる。

また、Ｑ_３は、ソリューションロス反応熱（ＭＪ／ｔ－ｐ）を示す。この値は、例えば、特許文献１で記載のように炉頂ガス成分値からソリューションロスカーボン量を求めることでその反応熱を算出できる。ソリューションロス反応熱Ｑ_３は、このソリューションロス反応熱をその単位時間で製造される溶銑鉄量で除すことによって算出できる。

また、Ｑ_４は、主に送風に含まれる湿分の分解熱（ＭＪ／ｔ－ｐ）を示す。分解熱Ｑ_４は、送風湿分の計測値から求まる分解熱をその単位時間で製造される溶銑鉄量で除すことによって算出できる。

また、Ｑ_５は、炉体からのヒートロス（例えば、冷却水による抜熱量）（ＭＪ／ｔ－ｐ）を示す。ヒートロスとして、冷却水による抜熱量を算出する場合、抜熱量Ｑ_５は、冷却水の水量と高炉炉体の冷却水の入側と出側の温度差とから冷却水による単位時間あたりの抜熱量を算出し、算出された抜熱量をその単位時間で製造される溶銑鉄量で除すことによって算出できる。

また、Ｑ_６は、単位時間に羽口より吹き込まれる還元材の分解熱（ＭＪ／ｔ－ｐ）を示す。分解熱Ｑ_６は、分解熱をその単位時間で製造される溶銑鉄量で除すことによって算出できる。

ステップＳ６の処理では、炉熱制御装置１が、ステップＳ５の処理において推定された高炉２内の銑鉄に供給される熱量に基づいて羽口から高炉２内に供給される熱量を制御することにより、高炉２内の銑鉄に供給される熱量を適正に保ち溶銑温度を所定範囲内に制御する。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、一連の炉熱制御処理は終了する。

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である炉熱制御処理では、炉熱制御装置１が、炉内通過ガスによる高炉上部への持出顕熱の変化及び炉内通過ガスによって予熱される原料により高炉の下部に供給される持ち込み顕熱の変化を推定し、推定された持出顕熱及び持ち込み顕熱の変化を考慮して高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定する。また、炉熱制御装置１は、単位時間当たりの送風中の酸素の量、高炉内でガス化する炭素の量、及び溶銑中の所定単位量当たりの鉄分を加熱還元するために必要な炭素の量を用いることにより造銑速度を算出し、算出された造銑速度を用いて高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定し、高炉に存在する炉芯コークスに保持される熱量を推定し、推定された炉芯コークスに保持される熱量を考慮して高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定する。これにより、高炉内への送風量等の操業度が大きく変化した際、特に減尺操業の際にも高炉内の銑鉄に供給される熱量を精度よく推定することができる。また、これにより、操業度が大きく変化した際、特に減尺操業の際にも高炉内の銑鉄に供給される熱量を適正に保ち溶銑温度を所定範囲内に精度よく制御することができる。

〔実施例〕
図４に減尺操業時における従来の炉熱指数（Ｑ_１～Ｑ_６で推定）と本発明の炉熱指数（Ｑ_１～Ｑ_９で推定）を実際の溶銑温度（基準溶銑温度からの差）と対比した結果を示す。図４に示すように、本発明の炉熱指数（本発明例）では、従来の炉熱指数（比較例）と比較して、炉熱指数と溶銑温度（基準溶銑温度からの差）との間に一定の相関関係を確認できる。また、表１にそれぞれの因子を考慮した際の推定溶銑温度と実績溶銑温度の差の標準偏差をまとめたものを示す。従来の炉熱指数として、Ｑ_１～Ｑ_６のみを用いて炉熱指数を推定した場合（比較例１）や本発明の造銑速度の算出方法を用いずにＱ_１～Ｑ_９により炉熱指数を推定した場合（比較例２）と比較して、本発明の造銑速度の算出方法を用いてＱ_１～Ｑ_９により炉熱指数を推定した場合（本発明例）に推定精度が向上したことがわかる。これにより、操業度が大きく変化した際、特に減尺操業の際にも本発明の炉熱指数を用いることにより、高炉内の銑鉄に供給される熱量を適正に保ち溶銑温度を所定範囲内に精度よく制御できることがわかる。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

本発明によれば、操業度が大きく変化した際、特に減尺操業時にも高炉内の銑鉄に供給される熱量を精度よく推定可能な供給熱量推定方法、供給熱量推定装置、及び供給熱量推定プログラムを提供することができる。また、本発明によれば、操業度が大きく変化した際、特に減尺操業時にも高炉内の銑鉄に供給される熱量を適正に保ち溶銑温度を所定範囲内に精度よく制御可能な高炉の操業方法を提供することができる。

１ 炉熱制御装置
１ａ プログラム
２ 高炉
３ 上位コンピュータ

Claims (4)

1. 高炉内に供給される熱量及び高炉内での溶銑の製造速度から高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定する供給熱量推定方法であって、
   炉内通過ガスによる持出顕熱の変化及び前記炉内通過ガスによって予熱される原料により供給される持ち込み顕熱の変化を推定し、推定された持出顕熱及び持ち込み顕熱の変化を考慮して高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定する推定ステップを含み、
   前記推定ステップは、単位時間当たりの送風中の酸素の量、高炉内でガス化する炭素の量、及び溶銑中の所定単位量当たりの鉄分を加熱還元するために必要な炭素の量を用いることにより造銑速度を算出し、算出された造銑速度を用いて高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定するステップと、前記高炉に存在する炉芯コークスに保持される熱量を推定し、推定された炉芯コークスに保持される熱量を考慮して高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定するステップと、を含む、
   供給熱量推定方法。
2. 高炉内に供給される熱量及び高炉内での溶銑の製造速度から高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定する供給熱量推定装置であって、
   炉内通過ガスによる持出顕熱の変化及び前記炉内通過ガスによって予熱される原料により供給される持ち込み顕熱の変化を推定し、推定された持出顕熱及び持ち込み顕熱の変化を考慮して高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定する推定手段を備え、
   前記推定手段は、単位時間当たりの送風中の酸素の量、高炉内でガス化する炭素の量、及び溶銑中の所定単位量当たりの鉄分を加熱還元するために必要な炭素の量を用いることにより造銑速度を算出し、算出された造銑速度を用いて高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定し、前記高炉に存在する炉芯コークスに保持される熱量を推定し、推定された炉芯コークスに保持される熱量を考慮して高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定する、
   供給熱量推定装置。
3. 高炉内に供給される熱量及び高炉内での溶銑の製造速度から高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定する処理をコンピュータに実行させる供給熱量推定プログラムであって、
   前記コンピュータに、炉内通過ガスによる持出顕熱の変化及び前記炉内通過ガスによって予熱される原料により供給される持ち込み顕熱の変化を推定し、推定された持出顕熱及び持ち込み顕熱の変化を考慮して高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定する推定処理を実行させ、
   前記推定処理は、単位時間当たりの送風中の酸素の量、高炉内でガス化する炭素の量、及び溶銑中の所定単位量当たりの鉄分を加熱還元するために必要な炭素の量を用いることにより造銑速度を算出し、算出された造銑速度を用いて高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定し、前記高炉に存在する炉芯コークスに保持される熱量を推定し、推定された炉芯コークスに保持される熱量を考慮して高炉内の銑鉄に供給される熱量を推定する処理を含む、供給熱量推定プログラム。
4. 請求項１に記載の供給熱量推定方法によって推定された高炉内の銑鉄に供給される熱量に基づいて高炉内に供給される熱量を制御するステップを含む、高炉の操業方法。

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