JP7436831B2 - 高炉の操業方法、微粉炭吹込制御装置、微粉炭吹込制御プログラム - Google Patents
高炉の操業方法、微粉炭吹込制御装置、微粉炭吹込制御プログラム Download PDFInfo
- Publication number
- JP7436831B2 JP7436831B2 JP2020071417A JP2020071417A JP7436831B2 JP 7436831 B2 JP7436831 B2 JP 7436831B2 JP 2020071417 A JP2020071417 A JP 2020071417A JP 2020071417 A JP2020071417 A JP 2020071417A JP 7436831 B2 JP7436831 B2 JP 7436831B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coke
- ratio
- tuyere
- layer
- ore
- 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.)
- Active
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims description 131
- 238000002347 injection Methods 0.000 title claims description 22
- 239000007924 injection Substances 0.000 title claims description 22
- 238000011017 operating method Methods 0.000 title description 8
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims description 277
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 106
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 104
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 55
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 32
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 28
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 5
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 claims description 2
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 claims 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000009828 non-uniform distribution Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 2
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002801 charged material Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- -1 sintered ore Substances 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture Of Iron (AREA)
- Blast Furnaces (AREA)
Description
本発明は、高炉の操業方法、微粉炭吹込制御装置、微粉炭吹込制御プログラムに関する。
高炉を安定的に操業するためには、高炉内のガス流れの安定化、特に、炉周方向における高炉内のガス流れを均一とすることが重要である。炉周方向における高炉内のガス流れが不均一となると、高炉内に堆積した高炉原料（鉱石原料やコークスなど）の上昇温度や鉱石原料の還元速度が、炉周方向で不均一となり、高炉内の熱バランスが崩れ、高炉を安定的に操業できないおそれがある。
特許文献１には、高炉の内壁を形成する耐火煉瓦内の円周方向に沿った複数位置に、高炉半径方向に離間して１対の熱電対を埋設し、上記各位置における１対の熱電対の温度差から高炉円周方向の熱流束分布を求め、その熱流束分布が高炉の円周方向で均一となるよう、羽口から吹き込む微粉炭量を制御することを特徴とする高炉の操業方法が開示されている。そのほか、特許文献２～５にも、炉周方向における微粉炭量の調整により高炉内の熱バランス等を改善しようとする技術が開示されている。
炉周方向における高炉内のガス流れが不均一となる要因として、炉周方向において、炉下部でコークス消費量が不均一となることが挙げられる。炉周方向において、炉下部でコークス消費量が不均一となると、炉内に装入された高炉原料の降下速度が不均一となり、高炉原料の堆積高さが不均一となる。これにより、繰り返し炉内に装入される高炉原料（装入物）の表面高さが不均一となるため、高炉操業が不安定となるおそれがある。
ここで、本発明者らは、各羽口周辺の局所的な還元材比（溶銑１ｔを製造するのに必要な還元材の質量）という概念に想到し、炉周方向におけるコークス消費量が不均一となることを抑制するためには、炉周方向において各羽口周辺の局所的な還元材比が不均一となることを抑制することが好ましいことに想到した。
この点に鑑み、本発明は、一又は複数の羽口に対応した各羽口領域の局所的な還元材比のばらつきを抑制することを指向した高炉の操業方法、微粉炭吹込制御装置、微粉炭吹込制御プログラムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る高炉の操業方法は、（１）鉱石原料とコークスとを炉内に装入する高炉の操業方法であって、高炉に堆積した鉱石層及びコークス層の堆積形状を、炉周方向全体にわたって少なくとも１チャージ分について取得する堆積形状取得ステップと、前記堆積形状取得ステップで得られたコークス層及び鉱石層の堆積形状に基づき、一又は複数の羽口に対応した炉高方向視扇型の各羽口領域に含まれるコークスのコークス比を算出するコークス比算出ステップと、前記コークス比算出ステップにおいて算出された、前記各羽口領域に含まれるコークスのコークス比に基づき、前記各羽口領域における還元材比が等しくなるように、前記各羽口領域に吹き込む微粉炭比を算出する微粉炭比算出ステップと、前記堆積形状取得ステップで堆積形状を取得された鉱石層及びコークス層が、所望の基準位置まで降下したことを推定する降下推定ステップと、前記堆積形状取得ステップで堆積形状を取得された鉱石層及びコークス層が前記基準位置まで降下したことを推定したときに、前記微粉炭比算出ステップで算出された、前記各羽口領域に吹き込む微粉炭比で、各羽口から高炉内に微粉炭を吹き込ませる微粉炭量制御ステップと、を備えることを特徴とする高炉の操業方法。
（２）前記堆積形状取得ステップにおいて、２次元プロフィールメータを用いて複数の炉径方向について堆積形状を測定するとともに、この測定した堆積形状を用いて測定していない炉径方向の堆積形状を補間することにより、高炉に堆積した鉱石層及びコークス層の堆積形状を取得することを特徴とする上記（１）に記載の高炉の操業方法。
（３）前記堆積形状取得ステップにおいて、高炉に堆積した鉱石層及びコークス層の堆積形状を、３次元プロフィールメータを用いて取得することを特徴とする上記（１）に記載の高炉の操業方法。
（４）前記各羽口領域は、炉高方向視において、３６０°／羽口数を中心角度とする扇型形状であって、羽口の軸線に対して線対称に形成されていることを特徴とする上記（１）ないし（３）のいずれか１つに記載の高炉の操業方法。
（５）前記コークス比算出ステップは、前記堆積形状取得ステップで得られたコークス層及び鉱石層の堆積形状に基づき、前記各羽口領域に含まれるコークス層及び鉱石層の体積を算出する体積算出ステップと、前記体積算出ステップで算出された、前記各羽口領域に含まれるコークス層及び鉱石層の体積と、コークス層及び鉱石層に含まれる各銘柄の嵩密度と、を用いて、前記各羽口領域に含まれるコークスの質量及び鉱石原料の質量を算出する質量算出ステップと、前記質量算出ステップで算出された、前記各羽口領域に含まれるコークスの質量及び鉱石原料の質量に基づき、前記各羽口領域における、コークスに対する鉱石原料の質量比（Ｏ／Ｃ比）を算出するＯ／Ｃ比算出ステップと、少なくとも予め設定された鉱石比と、前記Ｏ／Ｃ比算出ステップで算出された、前記各羽口領域におけるＯ／Ｃ比と、を用いて、前記各羽口領域に含まれるコークスのコークス比を算出するステップと、を備えることを特徴とする上記（１）ないし（４）のいずれか１つに記載の高炉の操業方法。
（６）前記微粉炭比算出ステップにおいて、全ての前記羽口領域に共通する目標還元材比から、前記コークス比算出ステップで算出された、前記各羽口領域に含まれるコークスのコークス比を減じて、前記各羽口領域に吹き込む微粉炭比を算出することを特徴とする上記（１）ないし（５）のいずれか１つに記載の高炉の操業方法。
（７）前記基準位置は、推定した融着帯の頂点から羽口高さまでの領域に設定されることを特徴とする上記（１）ないし（６）のいずれか１つに記載の高炉の操業方法。
（８）鉱石原料とコークスとを炉内に装入する高炉の操業方法であって、高炉に堆積した鉱石層及びコークス層の堆積形状を、炉周方向全体にわたって少なくとも１チャージ分について取得する堆積形状取得ステップと、前記堆積形状取得ステップで得られたコークス層及び鉱石層の堆積形状に基づき、一又は複数の羽口に対応した炉高方向視扇型の各羽口領域に含まれるコークス層及び鉱石層の体積を算出する体積算出ステップと、前記体積算出ステップで算出された、前記各羽口領域に含まれるコークス層及び鉱石層の体積と、コークス層及び鉱石層に含まれる各銘柄の嵩密度と、を用いて、前記各羽口領域に含まれるコークスの質量及び鉱石原料の質量を算出する質量算出ステップと、前記質量算出ステップで算出された、前記各羽口領域に含まれるコークスの質量及び鉱石原料の質量に基づき、前記各羽口領域における、コークスに対する鉱石原料の質量比（Ｏ／Ｃ比）を算出するＯ／Ｃ比算出ステップと、前記Ｏ／Ｃ比算出ステップで算出された、前記各羽口領域におけるＯ／Ｃ比を、羽口領域全体の平均Ｏ／Ｃ比または予め設定された設定Ｏ／Ｃ比で除すことにより、前記各羽口領域のＯ／Ｃ相対比率を求めるＯ／Ｃ相対比率算出ステップと、予め設定された微粉炭比に、前記Ｏ／Ｃ相対比率算出ステップで算出された、前記各羽口領域におけるＯ／Ｃ相対比率を乗じ、前記各羽口領域に吹き込む微粉炭比を算出する微粉炭比算出ステップと、前記堆積形状取得ステップで堆積形状を取得された鉱石層及びコークス層が、所望の基準位置まで降下したことを推定する降下推定ステップと、前記堆積形状取得ステップで堆積形状を取得された鉱石層及びコークス層が前記基準位置まで降下したことを推定したときに、前記微粉炭比算出ステップで算出された、前記各羽口領域に吹き込む微粉炭比で、各羽口から高炉内に微粉炭を吹き込ませる微粉炭量制御ステップと、を備えることを特徴とする高炉の操業方法。
（９）鉱石原料とコークスとを炉内に装入する高炉に用いられる微粉炭吹込制御装置であって、高炉に堆積した鉱石層及びコークス層の堆積形状を、炉周方向全体にわたって少なくとも１チャージ分について取得する堆積形状取得部と、前記堆積形状取得部で得られたコークス層及び鉱石層の堆積形状に基づき、一又は複数の羽口に対応した炉高方向視扇型の各羽口領域に含まれるコークスのコークス比を算出するコークス比算出部と、前記コークス比算出部において算出された、前記各羽口領域に含まれるコークスのコークス比に基づき、前記各羽口領域における還元材比が等しくなるように、前記各羽口領域に吹き込む微粉炭比を算出する微粉炭比算出部と、前記堆積形状取得部で堆積形状を取得された鉱石層及びコークス層が、所望の基準位置まで降下したことを推定する降下推定部と、前記堆積形状取得部で堆積形状を取得された鉱石層及びコークス層が前記基準位置まで降下したことを前記降下推定部が推定したときに、前記微粉炭比算出部で算出された、前記各羽口領域に吹き込む微粉炭比で、各羽口から高炉内に微粉炭を吹き込ませる微粉炭量制御部と、を備えることを特徴とする微粉炭吹込制御装置。
（１０）コンピュータに、高炉に堆積した鉱石層及びコークス層の堆積形状を、炉周方向全体にわたって少なくとも１チャージ分について取得する堆積形状取得ステップと、前記堆積形状取得ステップで得られたコークス層及び鉱石層の堆積形状に基づき、一又は複数の羽口に対応した炉高方向視扇型の各羽口領域に含まれるコークスのコークス比を算出するコークス比算出ステップと、前記コークス比算出ステップにおいて算出された、前記各羽口領域に含まれるコークスのコークス比に基づき、前記各羽口領域における還元材比が等しくなるように、前記各羽口領域に吹き込む微粉炭比を算出する微粉炭比算出ステップと、前記堆積形状取得ステップで堆積形状を取得された鉱石層及びコークス層が、所望の基準位置まで降下したことを推定する降下推定ステップと、前記堆積形状取得ステップで堆積形状を取得された鉱石層及びコークス層が前記基準位置まで降下したことを前記降下推定ステップが推定したときに、前記微粉炭比算出ステップで算出された、前記各羽口領域に吹き込む微粉炭比で、各羽口から高炉内に微粉炭を吹き込ませる微粉炭量制御ステップと、を実行させることを特徴とする微粉炭吹込制御プログラム。
本発明によれば、炉周方向において、各羽口領域の局所的な還元材比のばらつきを抑制することを指向することができる。そのため、炉周方向におけるコークス消費量が不均一となることを抑制することができ、ひいては高炉操業の安定性向上に寄与することができる。
（第１実施形態）
以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態の適用対象とする高炉の概略構成図である。高炉１では、主原料として焼結鉱やペレットや塊鉱石などの鉱石原料が用いられ、還元材としてコークスや微粉炭が用いられる。また近年は、非焼成含炭塊成鉱を鉱石原料として、フェロコークスをコークスとして利用する技術が提案されており、本明細書において、鉱石原料は非焼成含炭塊成鉱を含み、コークスはフェロコークスを含む。鉱石原料とコークスは高炉１の炉頂部から交互に層状に投入される。これにより、高炉１の炉内には、塊状帯、鉱石原料が溶解して固体から液体に変わる融着帯、液体になった溶鉄や溶融スラグがコークス層を滴下する滴下帯などが形成される。なお、高炉は、ベル式高炉、或いはベルレス式高炉であってもよい。なお、鉱石層は鉱石原料以外にコークス（例えば小塊コークス、フェロコークス）や副原料を含んでもよく、コークス層もコークス以外の高炉原料を含んでもよい。
以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態の適用対象とする高炉の概略構成図である。高炉１では、主原料として焼結鉱やペレットや塊鉱石などの鉱石原料が用いられ、還元材としてコークスや微粉炭が用いられる。また近年は、非焼成含炭塊成鉱を鉱石原料として、フェロコークスをコークスとして利用する技術が提案されており、本明細書において、鉱石原料は非焼成含炭塊成鉱を含み、コークスはフェロコークスを含む。鉱石原料とコークスは高炉１の炉頂部から交互に層状に投入される。これにより、高炉１の炉内には、塊状帯、鉱石原料が溶解して固体から液体に変わる融着帯、液体になった溶鉄や溶融スラグがコークス層を滴下する滴下帯などが形成される。なお、高炉は、ベル式高炉、或いはベルレス式高炉であってもよい。なお、鉱石層は鉱石原料以外にコークス（例えば小塊コークス、フェロコークス）や副原料を含んでもよく、コークス層もコークス以外の高炉原料を含んでもよい。
（高炉１の構成）
本実施形態における高炉１は、羽口２と、環状管３と、ブローパイプ４と、微粉炭吹き込み用ランス５と、出銑口６と、微粉炭吹込制御装置７と、を備える。羽口２は、高炉１の炉周方向に沿って、炉下部に複数設けられている。環状管３は高炉１の下部を包囲するように配設されている。ブローパイプ４は環状管３の周方向に間欠的に設けられるとともに、それぞれが異なる羽口２に接続されている。微粉炭吹き込み用ランス５は、各ブローパイプ４を挿通しており、各ブローパイプ４の内部には、微粉炭吹き込み用ランス５の先端部が延出している。出銑口６は、炉底にたまった溶銑を排出するために設けられている。上述の構成において、微粉炭吹き込み用ランス５は、ブローパイプ４の内部に微粉炭を供給する。供給する微粉炭量は、微粉炭吹込制御装置７によって制御される。微粉炭は、環状管３からブローパイプ４に送風された熱風と共に羽口２に向かって進み、羽口２から高炉１内に吹き込まれる。
本実施形態における高炉１は、羽口２と、環状管３と、ブローパイプ４と、微粉炭吹き込み用ランス５と、出銑口６と、微粉炭吹込制御装置７と、を備える。羽口２は、高炉１の炉周方向に沿って、炉下部に複数設けられている。環状管３は高炉１の下部を包囲するように配設されている。ブローパイプ４は環状管３の周方向に間欠的に設けられるとともに、それぞれが異なる羽口２に接続されている。微粉炭吹き込み用ランス５は、各ブローパイプ４を挿通しており、各ブローパイプ４の内部には、微粉炭吹き込み用ランス５の先端部が延出している。出銑口６は、炉底にたまった溶銑を排出するために設けられている。上述の構成において、微粉炭吹き込み用ランス５は、ブローパイプ４の内部に微粉炭を供給する。供給する微粉炭量は、微粉炭吹込制御装置７によって制御される。微粉炭は、環状管３からブローパイプ４に送風された熱風と共に羽口２に向かって進み、羽口２から高炉１内に吹き込まれる。
（微粉炭吹込制御装置７の構成）
図２は、本実施形態における微粉炭吹込制御装置の構成図である。図２を参照して、微粉炭吹込装置７は、記憶部７１と、制御部７２と、を備える。記憶部７１は、各銘柄の嵩密度を記憶する嵩密度ＤＢ７１１と、鉱石比を記憶する鉱石比ＤＢ７１２と、目標還元材比を記憶する目標還元材比ＤＢ７１３と、基準位置を記憶する基準位置ＤＢ７１４と、を備える。制御部７２は、堆積形状取得部７２１と、コークス比算出部７２２と、微粉炭比算出部７２３と、降下推定部７２４と、微粉炭量制御部７２５と、を備える。
図２は、本実施形態における微粉炭吹込制御装置の構成図である。図２を参照して、微粉炭吹込装置７は、記憶部７１と、制御部７２と、を備える。記憶部７１は、各銘柄の嵩密度を記憶する嵩密度ＤＢ７１１と、鉱石比を記憶する鉱石比ＤＢ７１２と、目標還元材比を記憶する目標還元材比ＤＢ７１３と、基準位置を記憶する基準位置ＤＢ７１４と、を備える。制御部７２は、堆積形状取得部７２１と、コークス比算出部７２２と、微粉炭比算出部７２３と、降下推定部７２４と、微粉炭量制御部７２５と、を備える。
（堆積形状取得部７２１）
堆積形状取得部７２１は、高炉１に堆積した鉱石層及びコークス層の堆積形状を、炉周方向全体にわたって少なくとも１チャージ分について取得する。１チャージとは、高炉原料の装入の繰り返しの単位をいい、複数回の装入ダンプ（所定重量の高炉原料をホッパから旋回シュート等に供給して高炉１に装入すること）からなる。
堆積形状の取得には、例えば３次元プロフィールメータが用いられる。３次元プロフィールメータは、炉周方向に所定角度間隔で炉径方向における鉱石層及びコークス層の堆積形状を取得する。図３に、３次元プロフィールメータによって取得された、鉱石層及びコークス層の堆積形状を模式的に示す。同図を参照して、本実施形態においては、コークス及び鉱石をそれぞれ１ダンプ装入した後の、コークス層及び鉱石層を１層ずつ対象として、炉周方向に沿って１°ごとに堆積形状Ａを取得した。図３の装入物表面には、５０ｍｍごとに等高線を記載している。なお、本実施形態では、コークス及び鉱石原料をそれぞれ１ダンプ装入しているが、これに限られず、コークス及び鉱石原料の少なくとも一方を複数ダンプ装入してもよい。また、１チャージ分のみではなく、複数チャージ分について堆積形状を取得してもよい。
堆積形状取得部７２１は、高炉１に堆積した鉱石層及びコークス層の堆積形状を、炉周方向全体にわたって少なくとも１チャージ分について取得する。１チャージとは、高炉原料の装入の繰り返しの単位をいい、複数回の装入ダンプ（所定重量の高炉原料をホッパから旋回シュート等に供給して高炉１に装入すること）からなる。
堆積形状の取得には、例えば３次元プロフィールメータが用いられる。３次元プロフィールメータは、炉周方向に所定角度間隔で炉径方向における鉱石層及びコークス層の堆積形状を取得する。図３に、３次元プロフィールメータによって取得された、鉱石層及びコークス層の堆積形状を模式的に示す。同図を参照して、本実施形態においては、コークス及び鉱石をそれぞれ１ダンプ装入した後の、コークス層及び鉱石層を１層ずつ対象として、炉周方向に沿って１°ごとに堆積形状Ａを取得した。図３の装入物表面には、５０ｍｍごとに等高線を記載している。なお、本実施形態では、コークス及び鉱石原料をそれぞれ１ダンプ装入しているが、これに限られず、コークス及び鉱石原料の少なくとも一方を複数ダンプ装入してもよい。また、１チャージ分のみではなく、複数チャージ分について堆積形状を取得してもよい。
３次元プロフィールメータの測定間隔（炉周方向角度）は、適宜設定することができる。３次元プロフィールメータの測定間隔（炉周方向角度）が広い場合は、後述の２次元プロフィールメータを用いる場合と同様に、測定していない領域の堆積形状を補間してもよい。また、３次元プロフィールメータの測定データは炉周方向角度に取得されるものに限らず、例えば格子状の測定点について測定されてもよく、この場合は炉周方向角度の測定データに加工してから以降の工程に用いることができる。
装入物の堆積形状は、２次元プロフィールメータを用いて取得してもよい。２次元プロフィールメータの場合、一回の測定で特定の炉径方向における堆積形状が取得される。したがって、２次元プロフィールメータを用いる場合、複数の炉径方向について取得された堆積形状を用いて、測定していない領域の堆積形状を補間することにより、鉱石層及びコークス層の堆積形状を推定してもよい。
ここで、堆積形状の取得とは、プロフィールメータから生の測定データを受信することのみでなく、適宜生データを加工（例えば補間）して取得することも含む。
ここで、堆積形状の取得とは、プロフィールメータから生の測定データを受信することのみでなく、適宜生データを加工（例えば補間）して取得することも含む。
（コークス比算出部７２２）
堆積形状取得部７２１で得られたコークス層及び鉱石層の堆積形状Ａ（以下、取得堆積形状Ａとも称す）に基づき、コークス比算出部７２２において、一又は複数の羽口２に対応した各羽口領域に含まれるコークスのコークス比（溶銑１ｔを製造するのに必要なコークスの質量）を算出する。ここで、「羽口領域」とは、「取得堆積形状を炉高方向に見た場合に、炉周方向において、羽口位置に対応する所定角度を有する領域」を指す。一の羽口２に対応させて羽口領域を設定する場合（後述する図４参照）、例えば、炉周方向において隣接する羽口２の中間を境界として各羽口領域を設定することができる。また例えば、炉周方向において隣接する羽口２の各軸線を境界として各羽口領域を設定するなど、炉周方向に所定角度ずつの繰り返し単位として任意の各羽口領域を設定することができる。
複数の羽口２に対応させて羽口領域を設定する場合、例えば、複数の羽口２を１グループとし、炉周方向において隣接するグループの中間を境界として各羽口領域を設定することができる。複数の羽口２を１グループとして羽口領域を設定する場合、全羽口を少なくとも３グループ以上に分割することが好ましく、すなわち、炉高方向視扇型である羽口領域の中心角は、１２０°以下であることが好ましい。ここで、「炉高方向視扇型」とは、「炉高方向視において、炉内を炉中心から炉壁に向かって放射状に延びる複数の境界線によって区分けした形状」を意味する。
また、「各羽口領域に含まれるコークス」とは、各羽口領域のコークス層に含まれるコークスのほか、羽口領域の鉱石層に含まれるコークス（小塊コークス等）も含むものとする。さらにまた、各羽口領域に非焼成含炭塊成鉱やフェロコークスが含まれる場合は、それらに含まれるコークスも、「各羽口領域に含まれるコークス」に含むことができる。このとき、以下のコークス比の算出においては、非焼成含炭塊成鉱及び／又はフェロコークスの質量全体をコークスとして考慮してもよく、非焼成含炭塊成鉱及び／又はフェロコークス中のコークス（カーボン）の質量に換算してから考慮してもよい。
堆積形状取得部７２１で得られたコークス層及び鉱石層の堆積形状Ａ（以下、取得堆積形状Ａとも称す）に基づき、コークス比算出部７２２において、一又は複数の羽口２に対応した各羽口領域に含まれるコークスのコークス比（溶銑１ｔを製造するのに必要なコークスの質量）を算出する。ここで、「羽口領域」とは、「取得堆積形状を炉高方向に見た場合に、炉周方向において、羽口位置に対応する所定角度を有する領域」を指す。一の羽口２に対応させて羽口領域を設定する場合（後述する図４参照）、例えば、炉周方向において隣接する羽口２の中間を境界として各羽口領域を設定することができる。また例えば、炉周方向において隣接する羽口２の各軸線を境界として各羽口領域を設定するなど、炉周方向に所定角度ずつの繰り返し単位として任意の各羽口領域を設定することができる。
複数の羽口２に対応させて羽口領域を設定する場合、例えば、複数の羽口２を１グループとし、炉周方向において隣接するグループの中間を境界として各羽口領域を設定することができる。複数の羽口２を１グループとして羽口領域を設定する場合、全羽口を少なくとも３グループ以上に分割することが好ましく、すなわち、炉高方向視扇型である羽口領域の中心角は、１２０°以下であることが好ましい。ここで、「炉高方向視扇型」とは、「炉高方向視において、炉内を炉中心から炉壁に向かって放射状に延びる複数の境界線によって区分けした形状」を意味する。
また、「各羽口領域に含まれるコークス」とは、各羽口領域のコークス層に含まれるコークスのほか、羽口領域の鉱石層に含まれるコークス（小塊コークス等）も含むものとする。さらにまた、各羽口領域に非焼成含炭塊成鉱やフェロコークスが含まれる場合は、それらに含まれるコークスも、「各羽口領域に含まれるコークス」に含むことができる。このとき、以下のコークス比の算出においては、非焼成含炭塊成鉱及び／又はフェロコークスの質量全体をコークスとして考慮してもよく、非焼成含炭塊成鉱及び／又はフェロコークス中のコークス（カーボン）の質量に換算してから考慮してもよい。
羽口領域Ｑは、例えば、図４に示すように、炉高方向視において、３６０°／羽口数（本実施形態では羽口数＝２８）を中心角度α（所定角度）とする扇型形状であって、羽口２の軸線Ｌに対して線対称に形成することができる。すなわち、図４における羽口領域Ｑは、炉高方向視において、各羽口２（羽口位置）が、各羽口領域の弧部の中央に位置するように設定されている。図５は、図４に示す羽口領域の斜視図である。
（各羽口領域に含まれるコークスのコークス比の算出手順）
コークス比算出部７２２における、各羽口領域Ｑに含まれるコークスのコークス比の算出は、例えば、以下の手順で行われる。
（ａ） 取得堆積形状Ａに基づき、羽口領域Ｑごとに、該羽口領域Ｑに含まれるコークス層及び鉱石層の体積の算出を行う。
（ｂ） （ａ）で得られた、各羽口領域Ｑに含まれるコークス層及び鉱石層の体積と、コークス層及び鉱石層に含まれる各原料の銘柄の嵩密度と、を用いて、各羽口領域Ｑに含まれるコークスの質量及び鉱石原料の質量を算出する。
（ｃ） （ｂ）で得られた、各羽口領域Ｑに含まれるコークスの質量及び鉱石原料の質量に基づき、各羽口領域Ｑにおける、コークスに対する鉱石原料の質量比（Ｏ／Ｃ比）を算出する。
（ｄ） 予め設定された鉱石比（溶銑１ｔを製造するのに必要な鉱石原料の質量）を、（ｃ）で算出された、各羽口領域ＱにおけるＯ／Ｃ比で除し、各羽口領域Ｑに含まれるコークスのコークス比を算出する。なお、鉱石比は、鉱石比ＤＢ７１２から読みだされる設定値であり、高炉１に堆積している鉱石層が均一な分布を有しているものとして設定してもよいが、これに限るものではなく、高炉１に堆積している鉱石層が炉周方向に不均一な分布を有しているとして各羽口領域Ｑで異なる値に設定してもよい。
コークス比算出部７２２における、各羽口領域Ｑに含まれるコークスのコークス比の算出は、例えば、以下の手順で行われる。
（ａ） 取得堆積形状Ａに基づき、羽口領域Ｑごとに、該羽口領域Ｑに含まれるコークス層及び鉱石層の体積の算出を行う。
（ｂ） （ａ）で得られた、各羽口領域Ｑに含まれるコークス層及び鉱石層の体積と、コークス層及び鉱石層に含まれる各原料の銘柄の嵩密度と、を用いて、各羽口領域Ｑに含まれるコークスの質量及び鉱石原料の質量を算出する。
（ｃ） （ｂ）で得られた、各羽口領域Ｑに含まれるコークスの質量及び鉱石原料の質量に基づき、各羽口領域Ｑにおける、コークスに対する鉱石原料の質量比（Ｏ／Ｃ比）を算出する。
（ｄ） 予め設定された鉱石比（溶銑１ｔを製造するのに必要な鉱石原料の質量）を、（ｃ）で算出された、各羽口領域ＱにおけるＯ／Ｃ比で除し、各羽口領域Ｑに含まれるコークスのコークス比を算出する。なお、鉱石比は、鉱石比ＤＢ７１２から読みだされる設定値であり、高炉１に堆積している鉱石層が均一な分布を有しているものとして設定してもよいが、これに限るものではなく、高炉１に堆積している鉱石層が炉周方向に不均一な分布を有しているとして各羽口領域Ｑで異なる値に設定してもよい。
上記（ｂ）について、より詳細に説明する。嵩密度ＤＢ７１１から、コークス層及び鉱石層に含まれる各銘柄の嵩密度を読み出し、上記（ａ）で得られた、各羽口領域Ｑに含まれるコークス層及び鉱石層の体積に乗じることにより、各羽口領域Ｑに含まれるコークスの質量及び鉱石原料の質量を算出する。「各羽口領域に含まれる鉱石原料」は、各羽口領域の鉱石層に含まれる鉱石原料のほか、各羽口領域のコークス層に含まれる鉱石原料も含む。上述の通り、各羽口領域Ｑに含まれるコークスの質量及び鉱石原料の質量の算出にあっては、各羽口領域Ｑに非焼成含炭塊成鉱やフェロコークスが含まれる場合は、それらに含まれるコークス（カーボン）分や鉱石（Ｆｅ）分を合算してもよい。
例えば、鉱石層が小塊コークスを含む場合、（ａ）で得られた羽口領域Ｑの鉱石層の体積に「鉱石原料と小塊コークスの混合原料の嵩密度」を乗じて鉱石層の質量を求め、該質量から小塊コークスの質量を減じることにより、羽口領域Ｑに含まれる鉱石原料の質量を算出することができる。この減算に用いる小塊コークスの質量は、単純に小塊コークスの装入量を羽口領域Ｑの総数で除して、羽口領域Ｑあたりの装入量としたものを用いてもよく、炉周方向での不均一分布を模擬して各羽口領域Ｑで異なる値に設定してもよい。
また、この小塊コークスの質量を、（ａ）で得られた羽口領域Ｑのコークス層の体積に「コークスの嵩密度」を乗じて算出された質量（すなわち、羽口領域Ｑのコークス層に含まれるコークスの質量）に加算することにより、羽口領域Ｑに含まれるコークスの質量を算出することができる。
また、この小塊コークスの質量を、（ａ）で得られた羽口領域Ｑのコークス層の体積に「コークスの嵩密度」を乗じて算出された質量（すなわち、羽口領域Ｑのコークス層に含まれるコークスの質量）に加算することにより、羽口領域Ｑに含まれるコークスの質量を算出することができる。
また、鉱石層が副原料を含む場合、（ａ）で得られた羽口領域Ｑの鉱石層の体積に「鉱石原料と副原料の混合原料の嵩密度」を乗じて鉱石層の質量を求め、該質量から副原料の質量を減じることにより、羽口領域Ｑに含まれる鉱石原料の質量を算出することができる。この減算に用いる副原料の質量は、単純に副原料の装入量を羽口領域Ｑの総数で除して、羽口領域Ｑあたりの装入量としたものを用いてもよく、炉周方向での不均一分布を模擬して各羽口領域Ｑで異なる値に設定してもよい。
すなわち、鉱石層に含まれる含炭塊成鉱、コークス（小塊コークス、フェロコークス等）、副原料などは、炉周方向に均一に装入されるものと仮定して計算してもよく、偏析等による装入量の時間変化を考慮して炉周方向に重みづけをして計算してもよい。
また、嵩密度として、上述のような混合原料の嵩密度を用いず、主原料（焼結鉱、塊コークス）の単味の嵩密度を用いてもよい。例えば小塊コークスが鉱石層に含まれている場合、（ｂ）において、小塊コークスを考慮せずに、各羽口領域に含まれるコークスの質量及び鉱石原料の質量を算出し、（ｄ）において小塊コークスのコークス比を加えることによって、各羽口領域に含まれるコークスのコークス比を算出することができる。この場合、（ｂ）において算出される「各羽口領域に含まれるコークスの質量」は、「各羽口領域のコークス層におけるコークスの質量」となる。
また、嵩密度として、上述のような混合原料の嵩密度を用いず、主原料（焼結鉱、塊コークス）の単味の嵩密度を用いてもよい。例えば小塊コークスが鉱石層に含まれている場合、（ｂ）において、小塊コークスを考慮せずに、各羽口領域に含まれるコークスの質量及び鉱石原料の質量を算出し、（ｄ）において小塊コークスのコークス比を加えることによって、各羽口領域に含まれるコークスのコークス比を算出することができる。この場合、（ｂ）において算出される「各羽口領域に含まれるコークスの質量」は、「各羽口領域のコークス層におけるコークスの質量」となる。
各銘柄の嵩密度は、予め測定された値を用いる。嵩密度とは、ある高炉原料が占める単位嵩体積当たりの質量である。嵩密度の測定方法は、特に限定しないが、例えばＪＩＳ Ｒ １６２８－１９９７に規定されている、ファインセラミックス粉末の嵩密度測定方法（定容積測定法の初期嵩密度）に準じて測定することができる。すなわち、測定容器の質量を量った後、測定容器に高炉原料を入れて測定容器ごと質量を量り、測定容器の質量を差し引いて高炉原料の質量を計算し、該高炉原料の質量を測定容器の容積で除することによって測定できる。この場合、測定容器としては、ドラムが好適に用いられ、例えば、直径（内径）０．５６ｍ、高さ０．８９ｍ、容積０．２２ｍ３、質量２０ｋｇのドラムを用いることができる。
なお、取得堆積形状Ａに基づく体積の算出精度や、設定された嵩密度の良否によっては、例えば、各羽口領域Ｑについて算出された鉱石原料の質量の合計値が、把握している（操業条件としての）装入質量と一致しない場合がある。鉱石原料またはコークスについて、各羽口領域Ｑについて算出された質量の合計値と操業条件としての装入量との乖離がある場合は、適宜補正処理を行ってもよい。
なお、取得堆積形状Ａに基づく体積の算出精度や、設定された嵩密度の良否によっては、例えば、各羽口領域Ｑについて算出された鉱石原料の質量の合計値が、把握している（操業条件としての）装入質量と一致しない場合がある。鉱石原料またはコークスについて、各羽口領域Ｑについて算出された質量の合計値と操業条件としての装入量との乖離がある場合は、適宜補正処理を行ってもよい。
ここで、図３に示す取得堆積形状Ａについて、コークス比算出部７２２において、各羽口領域Ｑに含まれるコークスのコークス比を以下のように算出した。各羽口領域Ｑは、炉高方向視において、３６０°／羽口数（羽口数＝２８）の中心角度を有し、羽口の軸線に対して線対称に形成されている扇型形状に設定した。
コークス比算出部７２２では、（ａ）～（ｄ）の手順によって、各羽口領域Ｑに含まれるコークスのコークス比を算出した。鉱石の嵩密度を１．７［ｔ／ｍ３］、コークスの嵩密度を０．５［ｔ／ｍ３］、鉱石比を１．６とした。鉱石層には小塊コークスが３０［ｋｇ／ｔｐ］混合されており、（ｂ）において、小塊コークスを考慮せずに、各羽口領域に含まれるコークスの質量及び鉱石原料の質量を算出し、（ｄ）において小塊コークスのコークス比（３０［ｋｇ／ｔｐ］）を加えることによって、各羽口領域に含まれるコークスのコークス比を算出した。
算出結果を、図６に示す。（ｂ）にて算出された、各羽口領域Ｑに含まれる鉱石原料の質量［ｔ］及びコークスの質量［ｔ］と、（ｃ）にて算出された、各羽口領域ＱにおけるＯ／Ｃ比［－］と、（ｄ）にて算出された、各羽口領域Ｑに含まれるコークスのコークス比（ＣＲ［ｋｇ／ｔｐ］）を表１に示す。
コークス比算出部７２２では、（ａ）～（ｄ）の手順によって、各羽口領域Ｑに含まれるコークスのコークス比を算出した。鉱石の嵩密度を１．７［ｔ／ｍ３］、コークスの嵩密度を０．５［ｔ／ｍ３］、鉱石比を１．６とした。鉱石層には小塊コークスが３０［ｋｇ／ｔｐ］混合されており、（ｂ）において、小塊コークスを考慮せずに、各羽口領域に含まれるコークスの質量及び鉱石原料の質量を算出し、（ｄ）において小塊コークスのコークス比（３０［ｋｇ／ｔｐ］）を加えることによって、各羽口領域に含まれるコークスのコークス比を算出した。
算出結果を、図６に示す。（ｂ）にて算出された、各羽口領域Ｑに含まれる鉱石原料の質量［ｔ］及びコークスの質量［ｔ］と、（ｃ）にて算出された、各羽口領域ＱにおけるＯ／Ｃ比［－］と、（ｄ）にて算出された、各羽口領域Ｑに含まれるコークスのコークス比（ＣＲ［ｋｇ／ｔｐ］）を表１に示す。
（微粉炭比算出部７２３）
コークス比算出部７２２において算出された、各羽口領域Ｑに含まれるコークスのコークス比に基づき、微粉炭比算出部７２３において、各羽口領域Ｑに吹き込む微粉炭比（溶銑１トン当たりの微粉炭の吹き込み量）を算出する。各羽口領域Ｑに吹き込む微粉炭比は、各羽口領域Ｑにおける還元材比が等しくなるように算出される。本実施形態においては、目標還元材比ＤＢ７１３から、予め設定された目標還元材比を読み出し、この目標還元材比から、コークス比算出部７２２において算出された、各羽口領域Ｑに含まれるコークスのコークス比を減ずることにより、各羽口領域Ｑに吹き込まれる微粉炭比を算出する。目標還元材比は、全ての羽口領域Ｑにおいて共通した値であり、高炉操業の実績等を考慮して適宜設定することができるが、例えば５００［ｋｇ／ｔｐ］に設定することができる。なお、各羽口領域Ｑに吹き込む微粉炭比を算出する際は、各羽口領域Ｑにおける還元材比が厳密に等しくなる場合のみに限らず、目標還元材比と±１０［ｋｇ／ｔｐ］程度の誤差を許容しても良く、すなわち、最も還元材比が高い羽口領域Ｑと最も還元材比が低い羽口領域Ｑとで、２０［ｋｇ／ｔｐ］程度の差があってもよい。各羽口領域Ｑにおける還元材比と目標還元材比との誤差は好ましくは±５［ｋｇ／ｔｐ］以下であり、最も還元材比が高い羽口領域Ｑと最も還元材比が低い羽口領域Ｑとの差は１０［ｋｇ／ｔｐ］以下が好ましい。
コークス比算出部７２２において算出された、各羽口領域Ｑに含まれるコークスのコークス比に基づき、微粉炭比算出部７２３において、各羽口領域Ｑに吹き込む微粉炭比（溶銑１トン当たりの微粉炭の吹き込み量）を算出する。各羽口領域Ｑに吹き込む微粉炭比は、各羽口領域Ｑにおける還元材比が等しくなるように算出される。本実施形態においては、目標還元材比ＤＢ７１３から、予め設定された目標還元材比を読み出し、この目標還元材比から、コークス比算出部７２２において算出された、各羽口領域Ｑに含まれるコークスのコークス比を減ずることにより、各羽口領域Ｑに吹き込まれる微粉炭比を算出する。目標還元材比は、全ての羽口領域Ｑにおいて共通した値であり、高炉操業の実績等を考慮して適宜設定することができるが、例えば５００［ｋｇ／ｔｐ］に設定することができる。なお、各羽口領域Ｑに吹き込む微粉炭比を算出する際は、各羽口領域Ｑにおける還元材比が厳密に等しくなる場合のみに限らず、目標還元材比と±１０［ｋｇ／ｔｐ］程度の誤差を許容しても良く、すなわち、最も還元材比が高い羽口領域Ｑと最も還元材比が低い羽口領域Ｑとで、２０［ｋｇ／ｔｐ］程度の差があってもよい。各羽口領域Ｑにおける還元材比と目標還元材比との誤差は好ましくは±５［ｋｇ／ｔｐ］以下であり、最も還元材比が高い羽口領域Ｑと最も還元材比が低い羽口領域Ｑとの差は１０［ｋｇ／ｔｐ］以下が好ましい。
還元材比は、コークス比と微粉炭比との和で表される。そのため、目標とする還元材比を予め設定し、この目標還元材比から、算出された、各羽口領域におけるコークス比を減ずることにより、還元材比を目標値とするために必要な微粉炭比を算出することができる。
ここで、本明細書において「還元材比」とは、コークス比と微粉炭比とを単純に加算した合計値としての還元材比に限らず、当該合計値を適宜補正した補正還元材比であってもよい（例えば、特開２０１９－１２７６２８号公報参照）。例えば、羽口から吹き込む熱風の送風温度や送風湿分を用いて還元材比を補正することができ、具体的には、送風温度や送風湿分に所定の係数を乗じたものを上記合計値から足し引きすることで補正することができる。本実施形態における還元材比は、コークス比と微粉炭比とを単純に加算した合計値である。
ここで、本明細書において「還元材比」とは、コークス比と微粉炭比とを単純に加算した合計値としての還元材比に限らず、当該合計値を適宜補正した補正還元材比であってもよい（例えば、特開２０１９－１２７６２８号公報参照）。例えば、羽口から吹き込む熱風の送風温度や送風湿分を用いて還元材比を補正することができ、具体的には、送風温度や送風湿分に所定の係数を乗じたものを上記合計値から足し引きすることで補正することができる。本実施形態における還元材比は、コークス比と微粉炭比とを単純に加算した合計値である。
図６に示す、各羽口領域Ｑに含まれるコークスのコークス比の算出結果に基づき、微粉炭比算出部７２３において算出された、各羽口領域Ｑに吹き込む微粉炭比（ＰＣＲ）［ｋｇ／ｔｐ］を図７及び表２に示す。なお、各羽口領域における目標還元材比は５００［ｋｇ／ｔｐ］に設定した。
（降下推定部７２４）
降下推定部７２４は、基準位置ＤＢ７１４から読みだした基準位置に基づき、堆積形状取得部７２１で堆積形状を取得された鉱石層及びコークス層（以下、取得対象堆積層と称す）が基準位置まで降下したことを推定する。「基準位置」とは、「炉高方向において、羽口から吹き込まれる微粉炭が羽口領域に十分に到達し得る位置」であり、好ましくは羽口前である。具体的には、融着帯の頂点から羽口高さまでの領域に設定され、融着帯位置は従来公知の方法により推定できる。
降下速度は、３次元プロフィールメータを用いて装入物の表面を所定周期（例えば、１０秒間隔）で計測することにより算出することができる。そして、この降下速度を積算することにより、装入物が基準位置に到達したか否かを判別することができる。ただし、推定方法は、３次元プロフィールメータに限るものではなく、機械式サウンジング装置、マイクロ波距離計等を用いることもできる。
降下推定部７２４は、基準位置ＤＢ７１４から読みだした基準位置に基づき、堆積形状取得部７２１で堆積形状を取得された鉱石層及びコークス層（以下、取得対象堆積層と称す）が基準位置まで降下したことを推定する。「基準位置」とは、「炉高方向において、羽口から吹き込まれる微粉炭が羽口領域に十分に到達し得る位置」であり、好ましくは羽口前である。具体的には、融着帯の頂点から羽口高さまでの領域に設定され、融着帯位置は従来公知の方法により推定できる。
降下速度は、３次元プロフィールメータを用いて装入物の表面を所定周期（例えば、１０秒間隔）で計測することにより算出することができる。そして、この降下速度を積算することにより、装入物が基準位置に到達したか否かを判別することができる。ただし、推定方法は、３次元プロフィールメータに限るものではなく、機械式サウンジング装置、マイクロ波距離計等を用いることもできる。
（微粉炭量制御部７２５）
微粉炭量制御部７２５は、取得対象堆積層が前記基準位置まで降下したことを降下推定部７２４が推定したとき、微粉炭比算出部７２３で算出された、各羽口領域Ｑに吹き込まれる微粉炭比で、各羽口２から高炉１内に微粉炭を吹き込ませる。
このとき、微粉炭量制御部７２５は、微粉炭比算出部７２３で算出された微粉炭比を用いて時間当たりの吹込み量（例えばｔ／ｈ）に変換してから出力することができる。この変換は、各羽口領域Ｑに吹き込まれる微粉炭比［ｋｇ／ｔｐ］×各羽口領域Ｑに含まれる鉱石原料の質量［ｋｇ／ｃｈ］÷鉱石比［ｋｇ／ｔｐ］÷各羽口領域Ｑが基準位置を通過する時間［ｈ／ｃｈ］として算出することができる。
微粉炭量制御部７２５は、取得対象堆積層が前記基準位置まで降下したことを降下推定部７２４が推定したとき、微粉炭比算出部７２３で算出された、各羽口領域Ｑに吹き込まれる微粉炭比で、各羽口２から高炉１内に微粉炭を吹き込ませる。
このとき、微粉炭量制御部７２５は、微粉炭比算出部７２３で算出された微粉炭比を用いて時間当たりの吹込み量（例えばｔ／ｈ）に変換してから出力することができる。この変換は、各羽口領域Ｑに吹き込まれる微粉炭比［ｋｇ／ｔｐ］×各羽口領域Ｑに含まれる鉱石原料の質量［ｋｇ／ｃｈ］÷鉱石比［ｋｇ／ｔｐ］÷各羽口領域Ｑが基準位置を通過する時間［ｈ／ｃｈ］として算出することができる。
（高炉操業方法のフロー）
図８に、本実施形態における高炉操業方法のフローチャートを示す。図２を参照して、まず、堆積形状取得部７２１は、高炉１に堆積した鉱石層及びコークス層の堆積形状を、炉周方向全体にわたって少なくとも１チャージ分について取得する（Ｓ１１０）。
図８に、本実施形態における高炉操業方法のフローチャートを示す。図２を参照して、まず、堆積形状取得部７２１は、高炉１に堆積した鉱石層及びコークス層の堆積形状を、炉周方向全体にわたって少なくとも１チャージ分について取得する（Ｓ１１０）。
コークス比算出部７２２は、Ｓ１１０で得られた取得堆積形状Ａに基づき、羽口領域Ｑごとに、該羽口領域に含まれるコークス層及び鉱石層の体積の算出を行う（Ｓ１２０）。
コークス比算出部７２２は、Ｓ１２０で得られた、各羽口領域Ｑのコークス層及び鉱石層の体積と、嵩密度ＤＢ７１１から読みだされた、コークス層及び鉱石層に含まれる各銘柄の嵩密度と、を用いて、各羽口領域Ｑに含まれるコークスの質量及び鉱石原料の質量を算出する（Ｓ１３０）。
コークス比算出部７２２は、Ｓ１３０で算出された、各羽口領域に含まれるコークスの質量及び鉱石原料の質量に基づき、各羽口領域におけるＯ／Ｃ比を算出する（Ｓ１４０）。
コークス比算出部７２２は、鉱石比ＤＢ７１２から読みだした鉱石比を、Ｓ１４０で算出された、各羽口領域におけるＯ／Ｃ比で除し、その算出結果に基づき、各羽口領域に含まれるコークスのコークス比を算出する（Ｓ１５０）。
Ｓ１５０において算出された、各羽口領域に含まれるコークスのコークス比に基づき、微粉炭比算出部７２３において、各羽口領域に吹き込む微粉炭比を算出する（Ｓ１６０）。各羽口領域に吹き込む微粉炭比は、各羽口領域における還元材比が等しくなるように算出される。
降下推定部７２４は、取得対象堆積層が基準位置まで降下したことを推定する（Ｓ１７０）。
微粉炭量制御部７２５は、取得対象堆積層が前記基準位置まで降下したことを降下推定部７２４が推定したときに（Ｓ１７０）、微粉炭比算出部７２３で算出された、各羽口領域に吹き込まれる微粉炭比（Ｓ１６０）で、羽口から高炉内に微粉炭を吹き込ませる。（Ｓ１８０）。
（変形例）
以上、第１の実施形態では、取得堆積形状から各羽口領域のコークス比を算出し、各羽口領域における還元材比が等しくなるように、目標還元材比からコークス比を減じて微粉炭比を算出したが、各羽口領域に吹き込まれる微粉炭比の算出方法としては、次のような変形例が考えられる。
すなわち、前述の（ａ）～（ｃ）と同様の手順により、取得堆積形状から各羽口領域Ｑにおける、コークスに対する鉱石原料の質量比（Ｏ／Ｃ比）を算出する。各羽口領域のＯ／Ｃ比を羽口領域全体の平均Ｏ／Ｃ比（または予め設定された設定Ｏ／Ｃ比）で除すことにより、各羽口領域のＯ／Ｃ相対比率（相対Ｏ／Ｃ）を求めることができる。ここで、「羽口領域全体の平均Ｏ／Ｃ比」の算出方法は特に限定しないが、例えば、各羽口領域のＯ／Ｃ比を相加平均した算出値や、中央値を用いることができる。「設定Ｏ／Ｃ比」は、例えば、操業実績から求めることができる。
以上、第１の実施形態では、取得堆積形状から各羽口領域のコークス比を算出し、各羽口領域における還元材比が等しくなるように、目標還元材比からコークス比を減じて微粉炭比を算出したが、各羽口領域に吹き込まれる微粉炭比の算出方法としては、次のような変形例が考えられる。
すなわち、前述の（ａ）～（ｃ）と同様の手順により、取得堆積形状から各羽口領域Ｑにおける、コークスに対する鉱石原料の質量比（Ｏ／Ｃ比）を算出する。各羽口領域のＯ／Ｃ比を羽口領域全体の平均Ｏ／Ｃ比（または予め設定された設定Ｏ／Ｃ比）で除すことにより、各羽口領域のＯ／Ｃ相対比率（相対Ｏ／Ｃ）を求めることができる。ここで、「羽口領域全体の平均Ｏ／Ｃ比」の算出方法は特に限定しないが、例えば、各羽口領域のＯ／Ｃ比を相加平均した算出値や、中央値を用いることができる。「設定Ｏ／Ｃ比」は、例えば、操業実績から求めることができる。
このとき、ある羽口領域Ｑでは相対Ｏ／Ｃ＝１．１となったり、別のある羽口領域Ｑでは相対Ｏ／Ｃ＝０．９となったりするため、相対Ｏ／Ｃの高い羽口領域Ｑには微粉炭比を増やし、相対Ｏ／Ｃの低い羽口領域Ｑには微粉炭比を減らすことが望まれる。そこで、予め設定された微粉炭比（溶銑１ｔを製造するのに必要な微粉炭の質量）に、各羽口領域Ｑにおける相対Ｏ／Ｃを乗じることにより、各羽口領域の還元材比のばらつきを抑制することができる。
以上の通り、予め設定された微粉炭比に各羽口領域ＱにおけるＯ／Ｃ相対比率を乗じることで各羽口領域Ｑに吹き込む微粉炭比を算出することができ、取得対象堆積層が所望の基準位置まで降下したと推定されたとき、当該微粉炭比で各羽口から高炉内に微粉炭を吹き込むことができる。
上述の微粉炭吹込制御装置７を構成する各機能は、プログラムによって実現可能であり、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が補助記憶装置に格納され、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該プログラムを制御部が実行することで、各部の機能を動作させることができる。
また、上記プログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録された状態で、コンピュータ（例えば、サーバ）に提供することも可能である。コンピュータ読取可能な記録媒体としては、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。
１：高炉 ２：羽口 ７：微粉炭吹込制御装置 ７２１：堆積形状取得部 ７２２：コークス比算出部 ７２３：微粉炭比算出部 ７２４：降下推定部 ７２５：微粉炭量制御部
Claims (9)
- 鉱石原料とコークスとを炉内に装入する高炉の操業方法であって、
高炉に堆積した鉱石層及びコークス層の堆積形状を、炉周方向全体にわたって少なくとも１チャージ分について取得する堆積形状取得ステップと、
前記堆積形状取得ステップで得られたコークス層及び鉱石層の堆積形状に基づき、一又は複数の羽口に対応した炉高方向視扇型の各羽口領域に含まれるコークスのコークス比を算出するコークス比算出ステップと、
前記コークス比算出ステップにおいて算出された、前記各羽口領域に含まれるコークスのコークス比に基づき、前記各羽口領域における還元材比が等しくなるように、前記各羽口領域に吹き込む微粉炭比を算出する微粉炭比算出ステップと、
前記堆積形状取得ステップで堆積形状を取得された鉱石層及びコークス層が、所望の基準位置まで降下したことを推定する降下推定ステップと、
前記堆積形状取得ステップで堆積形状を取得された鉱石層及びコークス層が前記基準位置まで降下したことを推定したときに、前記微粉炭比算出ステップで算出された、前記各羽口領域に吹き込む微粉炭比で、各羽口から高炉内に微粉炭を吹き込ませる微粉炭量制御ステップと、
を備え、
前記コークス比算出ステップは、
前記堆積形状取得ステップで得られたコークス層及び鉱石層の堆積形状に基づき、前記各羽口領域に含まれるコークス層及び鉱石層の体積を算出する体積算出ステップと、
前記体積算出ステップで算出された、前記各羽口領域に含まれるコークス層及び鉱石層の体積と、コークス層及び鉱石層に含まれる各銘柄の嵩密度と、を用いて、前記各羽口領域に含まれるコークスの質量及び鉱石原料の質量を算出する質量算出ステップと、
前記質量算出ステップで算出された、前記各羽口領域に含まれるコークスの質量及び鉱石原料の質量に基づき、前記各羽口領域における、コークスに対する鉱石原料の質量比（Ｏ／Ｃ比）を算出するＯ／Ｃ比算出ステップと、
少なくとも予め設定された鉱石比と、前記Ｏ／Ｃ比算出ステップで算出された、前記各羽口領域におけるＯ／Ｃ比と、を用いて、前記各羽口領域に含まれるコークスのコークス比を算出するステップと、
を備えることを特徴とする高炉の操業方法。 - 前記堆積形状取得ステップにおいて、２次元プロフィールメータを用いて複数の炉径方向について堆積形状を測定するとともに、この測定した堆積形状を用いて測定していない炉径方向の堆積形状を補間することにより、高炉に堆積した鉱石層及びコークス層の堆積形状を取得することを特徴とする請求項１に記載の高炉の操業方法。
- 前記堆積形状取得ステップにおいて、高炉に堆積した鉱石層及びコークス層の堆積形状を、３次元プロフィールメータを用いて取得することを特徴とする請求項１に記載の高炉の操業方法。
- 前記各羽口領域は、
炉高方向視において、３６０°／羽口数を中心角度とする扇型形状であって、羽口の軸線に対して線対称に形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の高炉の操業方法。 - 前記微粉炭比算出ステップにおいて、全ての前記羽口領域に共通する目標還元材比から、前記コークス比算出ステップで算出された、前記各羽口領域に含まれるコークスのコークス比を減じて、前記各羽口領域に吹き込む微粉炭比を算出することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の高炉の操業方法。
- 前記基準位置は、推定した融着帯の頂点から羽口高さまでの領域に設定されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の高炉の操業方法。
- 鉱石原料とコークスとを炉内に装入する高炉の操業方法であって、
高炉に堆積した鉱石層及びコークス層の堆積形状を、炉周方向全体にわたって少なくとも１チャージ分について取得する堆積形状取得ステップと、
前記堆積形状取得ステップで得られたコークス層及び鉱石層の堆積形状に基づき、一又は複数の羽口に対応した炉高方向視扇型の各羽口領域に含まれるコークス層及び鉱石層の体積を算出する体積算出ステップと、
前記体積算出ステップで算出された、前記各羽口領域に含まれるコークス層及び鉱石層の体積と、コークス層及び鉱石層に含まれる各銘柄の嵩密度と、を用いて、前記各羽口領域に含まれるコークスの質量及び鉱石原料の質量を算出する質量算出ステップと、
前記質量算出ステップで算出された、前記各羽口領域に含まれるコークスの質量及び鉱石原料の質量に基づき、前記各羽口領域における、コークスに対する鉱石原料の質量比（Ｏ／Ｃ比）を算出するＯ／Ｃ比算出ステップと、
前記Ｏ／Ｃ比算出ステップで算出された、前記各羽口領域におけるＯ／Ｃ比を、羽口領域全体の平均Ｏ／Ｃ比または予め設定された設定Ｏ／Ｃ比で除すことにより、前記各羽口領域のＯ／Ｃ相対比率を求めるＯ／Ｃ相対比率算出ステップと、
予め設定された微粉炭比に、前記Ｏ／Ｃ相対比率算出ステップで算出された、前記各羽口領域におけるＯ／Ｃ相対比率を乗じ、前記各羽口領域に吹き込む微粉炭比を算出する微粉炭比算出ステップと、
前記堆積形状取得ステップで堆積形状を取得された鉱石層及びコークス層が、所望の基準位置まで降下したことを推定する降下推定ステップと、
前記堆積形状取得ステップで堆積形状を取得された鉱石層及びコークス層が前記基準位置まで降下したことを推定したときに、前記微粉炭比算出ステップで算出された、前記各羽口領域に吹き込む微粉炭比で、各羽口から高炉内に微粉炭を吹き込ませる微粉炭量制御ステップと、
を備えることを特徴とする高炉の操業方法。 - 鉱石原料とコークスとを炉内に装入する高炉に用いられる微粉炭吹込制御装置であって、
高炉に堆積した鉱石層及びコークス層の堆積形状を、炉周方向全体にわたって少なくとも１チャージ分について取得する堆積形状取得部と、
前記堆積形状取得部で得られたコークス層及び鉱石層の堆積形状に基づき、一又は複数の羽口に対応した炉高方向視扇型の各羽口領域に含まれるコークスのコークス比を算出するコークス比算出部と、
前記コークス比算出部において算出された、前記各羽口領域に含まれるコークスのコークス比に基づき、前記各羽口領域における還元材比が等しくなるように、前記各羽口領域に吹き込む微粉炭比を算出する微粉炭比算出部と、
前記堆積形状取得部で堆積形状を取得された鉱石層及びコークス層が、所望の基準位置まで降下したことを推定する降下推定部と、
前記堆積形状取得部で堆積形状を取得された鉱石層及びコークス層が前記基準位置まで降下したことを前記降下推定部が推定したときに、前記微粉炭比算出部で算出された、前記各羽口領域に吹き込む微粉炭比で、各羽口から高炉内に微粉炭を吹き込ませる微粉炭量制御部と、
を備え、
前記コークス比算出部は、
前記堆積形状取得部で得られたコークス層及び鉱石層の堆積形状に基づき、前記各羽口領域に含まれるコークス層及び鉱石層の体積を算出する体積算出ステップと、
前記体積算出ステップで算出された、前記各羽口領域に含まれるコークス層及び鉱石層の体積と、コークス層及び鉱石層に含まれる各銘柄の嵩密度と、を用いて、前記各羽口領域に含まれるコークスの質量及び鉱石原料の質量を算出する質量算出ステップと、
前記質量算出ステップで算出された、前記各羽口領域に含まれるコークスの質量及び鉱石原料の質量に基づき、前記各羽口領域における、コークスに対する鉱石原料の質量比（Ｏ／Ｃ比）を算出するＯ／Ｃ比算出ステップと、
少なくとも予め設定された鉱石比と、前記Ｏ／Ｃ比算出ステップで算出された、前記各羽口領域におけるＯ／Ｃ比と、を用いて、前記各羽口領域に含まれるコークスのコークス比を算出するステップと、
を実行することを特徴とする微粉炭吹込制御装置。 - コンピュータに、
高炉に堆積した鉱石層及びコークス層の堆積形状を、炉周方向全体にわたって少なくとも１チャージ分について取得する堆積形状取得ステップと、
前記堆積形状取得ステップで得られたコークス層及び鉱石層の堆積形状に基づき、一又は複数の羽口に対応した炉高方向視扇型の各羽口領域に含まれるコークスのコークス比を算出するコークス比算出ステップと、
前記コークス比算出ステップにおいて算出された、前記各羽口領域に含まれるコークスのコークス比に基づき、前記各羽口領域における還元材比が等しくなるように、前記各羽口領域に吹き込む微粉炭比を算出する微粉炭比算出ステップと、
前記堆積形状取得ステップで堆積形状を取得された鉱石層及びコークス層が、所望の基準位置まで降下したことを推定する降下推定ステップと、
前記堆積形状取得ステップで堆積形状を取得された鉱石層及びコークス層が前記基準位置まで降下したことを前記降下推定ステップが推定したときに、前記微粉炭比算出ステップで算出された、前記各羽口領域に吹き込む微粉炭比で、各羽口から高炉内に微粉炭を吹き込ませる微粉炭量制御ステップと、
を実行させ、
前記コークス比算出ステップは、
前記堆積形状取得ステップで得られたコークス層及び鉱石層の堆積形状に基づき、前記各羽口領域に含まれるコークス層及び鉱石層の体積を算出する体積算出ステップと、
前記体積算出ステップで算出された、前記各羽口領域に含まれるコークス層及び鉱石層の体積と、コークス層及び鉱石層に含まれる各銘柄の嵩密度と、を用いて、前記各羽口領域に含まれるコークスの質量及び鉱石原料の質量を算出する質量算出ステップと、
前記質量算出ステップで算出された、前記各羽口領域に含まれるコークスの質量及び鉱石原料の質量に基づき、前記各羽口領域における、コークスに対する鉱石原料の質量比（Ｏ／Ｃ比）を算出するＯ／Ｃ比算出ステップと、
少なくとも予め設定された鉱石比と、前記Ｏ／Ｃ比算出ステップで算出された、前記各羽口領域におけるＯ／Ｃ比と、を用いて、前記各羽口領域に含まれるコークスのコークス比を算出するステップと、
を備えることを特徴とする微粉炭吹込制御プログラム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020071417A JP7436831B2 (ja) | 2020-04-13 | 2020-04-13 | 高炉の操業方法、微粉炭吹込制御装置、微粉炭吹込制御プログラム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020071417A JP7436831B2 (ja) | 2020-04-13 | 2020-04-13 | 高炉の操業方法、微粉炭吹込制御装置、微粉炭吹込制御プログラム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021167453A JP2021167453A (ja) | 2021-10-21 |
| JP7436831B2 true JP7436831B2 (ja) | 2024-02-22 |
Family
ID=78079511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020071417A Active JP7436831B2 (ja) | 2020-04-13 | 2020-04-13 | 高炉の操業方法、微粉炭吹込制御装置、微粉炭吹込制御プログラム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7436831B2 (ja) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008260984A (ja) | 2007-04-10 | 2008-10-30 | Nippon Steel Corp | 高炉操業方法 |
| JP2011122228A (ja) | 2009-12-14 | 2011-06-23 | Kobe Steel Ltd | 高炉操業方法 |
| JP2012224918A (ja) | 2011-04-20 | 2012-11-15 | Nippon Steel Corp | 高炉内装入物のプロフィル測定方法 |
| JP2013067834A (ja) | 2011-09-22 | 2013-04-18 | Jfe Steel Corp | 高炉の操業方法 |
| WO2019189025A1 (ja) | 2018-03-28 | 2019-10-03 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高炉設備および高炉の操業方法 |
| WO2019189034A1 (ja) | 2018-03-28 | 2019-10-03 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高炉設備および高炉の操業方法 |
-
2020
- 2020-04-13 JP JP2020071417A patent/JP7436831B2/ja active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008260984A (ja) | 2007-04-10 | 2008-10-30 | Nippon Steel Corp | 高炉操業方法 |
| JP2011122228A (ja) | 2009-12-14 | 2011-06-23 | Kobe Steel Ltd | 高炉操業方法 |
| JP2012224918A (ja) | 2011-04-20 | 2012-11-15 | Nippon Steel Corp | 高炉内装入物のプロフィル測定方法 |
| JP2013067834A (ja) | 2011-09-22 | 2013-04-18 | Jfe Steel Corp | 高炉の操業方法 |
| WO2019189025A1 (ja) | 2018-03-28 | 2019-10-03 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高炉設備および高炉の操業方法 |
| WO2019189034A1 (ja) | 2018-03-28 | 2019-10-03 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高炉設備および高炉の操業方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2021167453A (ja) | 2021-10-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6447614B2 (ja) | 高炉への原料装入方法 | |
| JP7436831B2 (ja) | 高炉の操業方法、微粉炭吹込制御装置、微粉炭吹込制御プログラム | |
| JP6311482B2 (ja) | 高炉塊状帯のガス流速および還元負荷の推定方法 | |
| CN102719581B (zh) | 一种减轻炉缸内铁水环流的高炉出铁方法 | |
| Upadhyay et al. | Drain rate and liquid level simulation in blast furnace hearth using plant data | |
| JP6669024B2 (ja) | 高炉内の溶銑の流速推定方法および高炉の操業方法 | |
| JP6954255B2 (ja) | フェロコークスの混合率の算出方法および高炉操業方法 | |
| JP2727563B2 (ja) | 高炉操業方法 | |
| US4963186A (en) | Method for operating blast furnace by adding solid reducing agent | |
| JP3514120B2 (ja) | 高炉炉頂装入物の分布制御方法 | |
| WO2019187997A1 (ja) | 高炉の原料装入方法 | |
| JP6558519B1 (ja) | 高炉の原料装入方法 | |
| JPH0913110A (ja) | 竪型炉における装入物層の通気性評価法 | |
| Panjkovic et al. | Computational Fluid Dynamics Modelling of Iron Flow and Heat Transfer in the Iron Blast Furnace Hearth | |
| JPH0987710A (ja) | 低Ｓｉ高炉操業方法 | |
| JP7464033B2 (ja) | 高炉融着層の通気性推定方法、高炉融着層の通気性推定装置、及び高炉の操業方法 | |
| JPS62224608A (ja) | ベルレス式高炉の操業方法 | |
| JP2921392B2 (ja) | 高炉の操業方法 | |
| Shvachych et al. | Load control operational correction of a blast furnace based on the correlation models | |
| Bernasowski et al. | Calculation of Coke Layers Situation in the Cohesive Zone of Blast Furnace. Materials 2021, 14, 192 | |
| JPH0627284B2 (ja) | 高炉の操業方法 | |
| JP3978105B2 (ja) | 高炉の原料装入方法 | |
| JPH07268411A (ja) | 高炉の炉芯活性化方法 | |
| JP2003306708A (ja) | 高炉の安定操業方法 | |
| JP2000178617A (ja) | 高炉炉芯部活性化のための装入物装入方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221205 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20231018 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231107 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231207 |
|
| 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: 20240109 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240122 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7436831 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |