JP7453526B2 - 中心コークスの装入位置決定方法、装入位置決定装置、装入位置決定プログラム及び中心コークスの装入方法 - Google Patents

Description

本発明は、旋回シュートを介してベルレス式の高炉の炉中心部に装入される中心コークスの装入位置を決定する技術に関する。

高炉原料（鉱石やコークス）を高炉に装入するときには、鉱石及びコークスを交互に装入して、鉱石によって形成される鉱石層と、コークスによって形成されるコークス層とを形成している。ここで、高炉の安定操業を行う上では、炉中心に沿った還元ガスの流れ（中心流）を安定させることが重要であるため、炉中心部にコークス（以下、「中心コークス」という）を装入して、中心コークスの層（以下、「中心コークス層」という）を形成することがある（例えば、特許文献１～４）。

特許第５５３４１１８号公報 特許第５５７４０６４号公報 特許第６１１９４１６号公報 特開２００２－２１９９０３号公報

中心コークス層が炉中心に沿って形成されていれば、還元ガスの流れを安定させることができるが、中心コークスの装入状況等によっては、図１１に示すように、中心コークス層が炉中心に対してずれてしまうことがある。この場合には、中心流が炉中心からずれてしまい、結果として高炉の安定操業を阻害してしまう。中心流とは、一般的に、流速が速く高温となる還元ガスの流れである。

本願第１の発明は、旋回シュートを介してベルレス式の高炉の炉中心部に装入される中心コークスの装入位置を決定する装入位置決定方法である。まず、炉中心部の堆積層の表面形状を測定した測定データに基づいて、炉中心に対する中心コークスの堆積層のずれを評価するための基準位置を特定する。堆積層の表面形状としては、中心コークスを装入した直後における堆積層の表面形状又は、中心コークスを装入する直前における堆積層の表面形状がある。次に、炉中心及び基準位置の間の炉径方向における距離が所定の条件を満たすことにより、前記炉中心に対して前記中心コークスの堆積層がずれていると判定したとき、中心コークスを装入するときの着地位置が、基準位置を用いて特定される狙い位置となるように、旋回シュートの旋回角及び傾動角を決定する。

基準位置としては、中心コークスを装入した直後の表面形状の頂点位置とすることができ、この場合の所定の条件としては、炉中心及び頂点位置の間の炉径方向における距離が閾値以上である条件とする。ここで、狙い位置は、炉中心に対して頂点位置と対称な位置とすることができる。

また、基準位置としては、中心コークスを装入する直前の表面形状の最深位置とすることができ、この場合の所定の条件としては、炉中心及び最深位置の間の炉径方向における距離が閾値以上である条件とする。ここで、狙い位置は最深位置とすることができる。

さらに、基準位置としては、中心コークスを装入する直前の表面形状において、炉中心を挟んで対向する２つの領域にそれぞれ存在する２つの最深位置とすることができる。この場合の所定の条件は、炉中心及び一方の最深位置の間の炉径方向における距離と、炉中心及び他方の最深位置の間の炉径方向における距離と、の差が閾値以上である条件とする。ここで、狙い位置は、２つの最深位置のうち最も深い位置とすることができる。

測定データとしては、炉中心部の堆積層のうち、炉中心から炉径方向に延びる複数の測定ラインに沿った部分の表面形状を測定したデータとしたり、炉中心部の堆積層の全体における表面形状を測定したデータとしたりすることができる。測定データは、プロフィールメータによって測定することができる。旋回シュートの旋回角及び傾動角を決定するときにおいて、旋回角及び傾動角をそれぞれ所定の値に固定することができる。

本願第２の発明は、旋回シュートを介してベルレス式の高炉の炉中心部に装入される中心コークスの装入位置を決定する装入位置決定方法である。まず、中心コークスを装入した直後における炉中心部の堆積層の表面形状を測定した測定データに基づいて、この表面形状の頂点位置を特定する。そして、中心コークスを再び装入するときの着地位置が、炉中心に対して頂点位置と対称な位置となるように、旋回シュートの旋回角及び傾動角を決定する。

本願第３の発明は、旋回シュートを介してベルレス式の高炉の炉中心部に装入される中心コークスの装入位置を決定する装入位置決定方法である。まず、中心コークスを装入する直前における炉中心部の堆積層の表面形状を測定した測定データに基づいて、この表面形状の最深位置を特定する。そして、中心コークスを再び装入するときの着地位置が最深位置となるように、旋回シュートの旋回角及び傾動角を決定する。

本願第４の発明である中心コークスの装入方法は、上述した装入位置決定方法によって決定された旋回角及び傾動角で旋回シュートを駆動して、中心コークスを装入する。

本願第５の発明は、旋回シュートを介してベルレス式の高炉の炉中心部に装入される中心コークスの装入位置を決定する装入位置決定装置であって、基準位置特定部及び装入位置決定部を有する。基準位置特定部は、本願第１の発明のように基準位置を特定し、装入位置決定部は、本願第１の発明のようにシュートの旋回角及び傾動角を決定する。

本願第６の発明は、旋回シュートを介してベルレス式の高炉の炉中心部に装入される中心コークスの装入位置を決定するために、後述する工程をコンピュータに実行させる中心コークスの装入位置決定プログラムである。この工程には、本願第１の発明のように、基準位置を特定する工程と、旋回シュートの旋回角及び傾動角を決定する工程が含まれる。

本発明によれば、中心コークスを装入するときのシュートの旋回角及び傾動角を決定することにより、中心コークスの堆積層が炉中心からずれた場合に、このずれを低減できるように中心コークスを装入することができる。

高炉の内部構造の一部を示す図である。 中心コークスの装入方法を説明するフローチャートである。 中心コークスの装入位置を決定するシステムの構成図である。 プロフィールメータの測定部分（測定ライン）を説明する図である。 頂点位置を説明する図である。 最深位置を説明する図である。 炉中心及び頂点位置の間の距離を示す図である。 炉中心及び最深位置の間の距離を示す図である。 ３Ｄプロフィールメータによって測定された表面形状を示す図である。 中心コークスの定点装入の前後における堆積層の形状を示す図である。 炉中心に対する中心流のずれを説明する図である。

（高炉の内部構造）
高炉の内部構造について、図１を用いて説明する。図１は、ベルレス式の高炉の一部（主に、炉頂部）における内部構造を示す。

高炉１の頂部には、旋回シュート２（以下、「シュート２」という）が設けられており、シュート２は、矢印Ａで示すように、旋回軸ＲＡを中心に旋回する。旋回軸ＲＡは、炉中心と一致している。シュート２が旋回しているとき、シュート２の先端からは、高炉原料（コークスや鉱石）が落下して、高炉１（すなわち、炉壁３）の内部で堆積する。ここで、シュート２からはコークス及び鉱石が交互に装入されるため、高炉１（すなわち、炉壁３）の内部では、コークス層（コークスの堆積層）ＣＬ及び鉱石層（鉱石の堆積層）ＯＬが交互に形成される。

高炉１に高炉原料を装入するとき、シュート２は、旋回軸ＲＡを中心に旋回するとともに、旋回軸ＲＡに対してシュート２が傾斜する角度（以下、「傾動角」という）θを変更する。傾動角θは、旋回軸ＲＡと、シュート２の基準線（基準面）との間のなす角度であり、基準線（基準面）としては、シュート２の中心軸やシュート２の底面が用いられる。図１において、傾動角θは、旋回軸ＲＡと、シュート２の中心軸ＬＣとの間のなす角度である。

また、通常の高炉原料の装入において、シュート２が旋回軸ＲＡを中心に旋回する角度（以下、「旋回角」という）αの範囲は０～３６０°であり、シュート２は炉周方向全周に亘って旋回する。

本実施形態において、コークス層ＣＬには、炉中心部にコークスが堆積されて形成される中心コークス層ＣＬ＿ｃと、炉中心部以外の領域にもコークスが堆積されて形成される周辺コークス層ＣＬ＿оとが含まれる。ここで、中心コークス層ＣＬ＿ｃを形成するコークスを「中心コークス」という。

周辺コークス層ＣＬ＿оは、シュート２を異なる傾動角θで旋回させながらコークスを装入することによって形成される。中心コークス層ＣＬ＿ｃは、シュート２の傾動角θを鉛直に近い（単一又は異なる）角度に規制した状態でシュート２を旋回させながらコークスを装入することによって形成することができる。なお、シュート２の傾動角θが略鉛直の場合はシュート２の旋回動作は必須ではない。

または、周辺コークス層ＣＬ＿оを形成するときに、シュート２を旋回させながら炉中心部に向かってコークスを装入することによって、中心コークス層ＣＬ＿ｃを形成することもできる。

鉱石層ＯＬは、中心コークス層ＣＬ＿ｃの周囲に位置する領域に対して、シュート２を異なる傾動角θで旋回させながら鉱石を装入することによって形成される。高炉原料の前回のチャージによって形成された中心コークス層ＣＬ＿ｃと、高炉原料の今回のチャージによって形成された中心コークス層ＣＬ＿ｃとは、互いに接触することもあるし、これらの中心コークス層ＣＬ＿ｃの間に鉱石層ＯＬが存在することもある。

（中心コークスの装入方法）
本実施形態は、中心コークス層ＣＬ＿ｃが炉中心に対してずれた場合に、このずれを解消するように中心コークスを装入するものである。以下、中心コークスの装入方法について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。図２に示すフローチャートは、図３に示すシステムによって実行される。

ステップＳ１０１では、中心コークスを装入した直後又は、中心コークスを装入する直前において、プロフィールメータ２０を用いることにより、高炉１の内部において最も上方に位置する堆積層の表面形状を測定する。「中心コークスを装入した直後」とは、中心コークスを装入し終えてから次の高炉原料を装入し始めるまでの間の期間をいい、「中心コークスを装入する直前」とは、前の高炉原料を装入し終えてから中心コークスを装入し始めるまでの間の期間をいう。

図３に示すように、プロフィールメータ２０によって測定された堆積層の表面形状を示す測定データは、プロフィールメータ２０から装入位置決定装置１０（具体的には、後述する基準位置特定部１１）に送信される。

表面形状の測定対象となる堆積層には、後述する基準位置を含む表面形状を示す堆積層（炉中心部の堆積層）が含まれていればよい。具体的には、測定対象の堆積層としては、炉中心から炉径方向における所定距離までの一部の領域内に含まれる堆積層としたり、炉径方向における炉内全体の堆積層としたりすることができる。中心コークスを装入した直後に堆積層の表面形状を測定する場合には、主に中心コークスによって形成された堆積層の表面形状が測定される。中心コークスを装入する直前に堆積層の表面形状を測定する場合には、例えば図１に示すようにコークス層ＣＬの上面に鉱石層ＯＬが積層された堆積層の表面形状が測定される。

プロフィールメータ２０は、上述した測定対象（堆積層）の全領域内における表面形状を測定することができるが、上述した測定対象（堆積層）のうち、炉中心から炉径方向に延びる直線状の測定ラインに沿った部分だけについて、表面形状を測定することもできる。プロフィールメータ２０としては、例えば、いわゆる２Ｄプロフィールメータや３Ｄプロフィールメータがあるため、上述した表面形状の測定部分に応じたプロフィールメータ２０を選択することができる。

上述した測定ラインの一例について、図４を用いて説明する。図４は、炉高方向と直交する平面における炉内の概略を示す。図４に示す２つの測定ラインＬｍは、炉中心Ｃから炉壁３に向かって炉径方向に延びており、同一直線上に位置している。図４では、２つの測定ラインＬｍが同一直線上に位置しているが、同一直線上に位置していなくてもよい。また、図４では、２つの測定ラインＬｍを設定しているが、３つ以上の測定ラインＬｍを設定することもできる。例えば、炉周方向において、同一の角度間隔で３つ以上の測定ラインＬｍを設定することができる。この角度間隔は、適宜決めることができ、角度間隔が小さいほど、測定ラインＬｍでの測定部分を増やすことができ、後述する基準位置の特定において、真の基準位置を特定しやすくなる。

ステップＳ１０２において、装入位置決定装置１０の基準位置特定部１１は、プロフィールメータ２０から受信した測定データに基づいて基準位置を特定する。この基準位置は、炉中心Ｃに対する中心コークス層ＣＬ＿ｃのずれを評価するための基準となる位置である。

中心コークスを装入した直後における中心コークス層ＣＬ＿ｃの表面形状では、図５に示すように、頂点の部分（頂点部）に相当する位置（以下、「頂点位置」という）Ｐｔを特定できるため、この頂点位置Ｐｔを基準位置として特定することができる。一方、中心コークスを装入する直前では、例えば図６に示すように、コークス層ＣＬの上面に鉱石層ＯＬが積層されており、炉中心部では、中心コークス層ＣＬ＿ｃの一部が露出している（装入物分布によっては、中心コークス層ＣＬ＿ｃが一切露出しない場合もある）。図６に示す堆積層の表面形状では、最も深い部分（最深部）に相当する位置（以下、「最深位置」という）Ｐｄを特定できるため、この最深位置Ｐｄを基準位置として特定することができる。なお、高炉原料の装入方法によっては、鉱石層ＯＬの上面にコークス層ＣＬが積層された状態に対して、中心コークスを装入する場合もある。

なおまた、図５において最深位置Ｐｄを特定してもよく、図６において頂点位置Ｐｔを特定してもよく、基準位置の特定方法は、対象高炉の装入物分布等に応じて適宜決定することができる（例えば装入物分布次第では図６の状態でも頂点位置Ｐｔが明確である場合がある）。

ステップＳ１０３において、装入位置決定装置１０のズレ判定部１２は、ステップＳ１０２の処理で特定された基準位置と炉中心Ｃとの間の炉径方向における距離に基づいて、炉中心Ｃに対して中心コークス層ＣＬ＿ｃがずれているか否かを判定する。以下、基準位置が頂点位置Ｐｔである場合と、基準位置が最深位置Ｐｄである場合とに分けて、判定の詳細を説明する。

基準位置が頂点位置Ｐｔである場合、図７に示すように、頂点位置Ｐｔ及び炉中心Ｃの間の距離ｒｔを求め、この距離ｒｔが閾値ｒｔ＿ｔｈ以上であるか否かを判定する。ここで、距離ｒｔが閾値ｒｔ＿ｔｈ以上である場合には、炉中心Ｃに対して中心コークス層ＣＬ＿ｃがずれていると判定し、距離ｒｔが閾値ｒｔ＿ｔｈ未満である場合には、炉中心Ｃに対して中心コークス層ＣＬ＿ｃがずれていないと判定する。

閾値ｒｔ＿ｔｈは、距離ｒｔの許容範囲（言い換えれば、炉中心Ｃに対する中心コークス層ＣＬ＿ｃのずれを許容する範囲）を規定するものであり、予め決めることができる。また、閾値ｒｔ＿ｔｈは、高炉１毎に決められた距離［ｍ］であってもよいし、高炉１のサイズに依存しない炉口無次元半径［－］であってもよい。閾値ｒｔ＿ｔｈが炉口無次元半径である場合には、例えば、閾値ｒｔ＿ｔｈを０．１［－］とすることができる。

基準位置が最深位置Ｐｄである場合、図８に示すように、最深位置Ｐｄ及び炉中心Ｃの間の距離ｒｄを求め、この距離ｒｄが閾値ｒｄ＿ｔｈ以上であるか否かを判定する。ここで、距離ｒｄが閾値ｒｄ＿ｔｈ以上である場合には、炉中心Ｃに対して中心コークス層ＣＬ＿ｃがずれていると判定し、距離ｒｄが閾値ｒｄ＿ｔｈ未満である場合には、炉中心Ｃに対して中心コークス層ＣＬ＿ｃがずれていないと判定する。

閾値ｒｄ＿ｔｈは、距離ｒｄの許容範囲（言い換えれば、炉中心Ｃに対する中心コークス層ＣＬ＿ｃのずれを許容する範囲）を規定するものであり、予め決めることができる。また、閾値ｒｄ＿ｔｈは、高炉１毎に決められた距離［ｍ］であってもよいし、高炉１のサイズに依存しない炉口無次元半径［－］であってもよい。閾値ｒｄ＿ｔｈが炉口無次元半径である場合には、例えば、閾値ｒｄ＿ｔｈを０．１［－］とすることができる。

ここで、図５又は図６に示す状態において、炉中心Ｃを境とした２つの領域において、それぞれ最深位置Ｐｄを特定できる場合がある。炉中心Ｃを境とした２つの領域とは、図４に示す一方の測定ラインＬｍに対応する領域と、図４に示す他方の測定ラインＬｍに対応する領域である。このとき、この２つの最深位置Ｐｄを基準位置として特定することができる。例えば、図５又は図６における炉中心Ｃの左側に位置する領域に存在する最深位置Ｐｄを最深位置Ｐｄ１とし、図５又は図６における炉中心Ｃの右側に位置する領域に存在する最深位置Ｐｄを最深位置Ｐｄ２とすると、最深位置Ｐｄ１と最深位置Ｐｄ２は炉中心Ｃを挟んで対向して存在する。

そして、それぞれの最深位置Ｐｄ（Ｐｄ１、Ｐｄ２）及び炉中心Ｃの間の距離ｒｄ（ｒｄ１、ｒｄ２）を求める。距離ｒｄ１は、最深位置Ｐｄ１及び炉中心Ｃの間の炉径方向における距離であり、距離ｒｄ２は、最深位置Ｐｄ２及び炉中心Ｃの間の炉径方向における距離である。この距離ｒｄ１と距離ｒｄ２との差Δｒｄが閾値Δｒｄ＿ｔｈ以上であるか否かを判定する。ここで、差Δｒｄが閾値Δｒｄ＿ｔｈ以上である場合には、炉中心Ｃに対して中心コークス層ＣＬ＿ｃがずれていると判定し、差Δｒｄが閾値Δｒｄ＿ｔｈ未満である場合には、炉中心Ｃに対して中心コークス層ＣＬ＿ｃがずれていないと判定する。

閾値Δｒｄ＿ｔｈは、差Δｒｄの許容範囲（言い換えれば、炉中心Ｃに対する中心コークス層ＣＬ＿ｃのずれを許容する範囲）を規定するものであり、予め決めることができる。また、閾値Δｒｄ＿ｔｈは、高炉１毎に決められた距離［ｍ］であってもよいし、高炉１のサイズに依存しない炉口無次元半径［－］であってもよい。閾値Δｒｄ＿ｔｈが炉口無次元半径である場合には、例えば、閾値Δｒｄ＿ｔｈを０．０５［－］とすることができる。

ステップＳ１０３の処理において、炉中心Ｃに対して中心コークス層ＣＬ＿ｃがずれていると判定した場合には、ステップＳ１０４の処理に進む。一方、炉中心Ｃに対して中心コークス層ＣＬ＿ｃがずれていないと判定した場合には、図２に示す処理を終了する。

なお、ステップＳ１０３の処理、すなわち、炉中心Ｃに対する中心コークス層ＣＬ＿ｃのズレを判定する処理を省略し、毎回の中心コークスの装入において、ステップＳ１０４の処理を行うようにしてもよい。

ステップＳ１０４において、装入位置決定装置１０の装入位置決定部１３は、中心コークス層ＣＬ＿ｃを形成するコークスを装入するときのシュート２の旋回角α及び傾動角θを決定する。具体的には、シュート２から装入される中心コークスが着地する着地位置が、基準位置（頂点位置Ｐｔまたは最深位置Ｐｄ）を用いて特定される狙い位置になるように、旋回角α及び傾動角θが決定される。決定された旋回角α及び傾動角θのデータは、装入位置決定装置１０（すなわち、装入位置決定部１３）からシュート２（具体的には、シュート２の駆動部）に送信される。これにより、シュート２が駆動されて、シュート２の旋回角α及び傾動角θが、決定された旋回角α及び傾動角θに規制される。

ステップＳ１０２の処理において、基準位置として頂点位置Ｐｔが特定された場合には、炉中心Ｃに対して頂点位置Ｐｔの側と対称な位置（反対側）Ｐｔ’を狙い位置として、この狙い位置Ｐｔ’の近傍に中心コークスが着地するように旋回角α及び傾動角θが決定される。ステップＳ１０２の処理において、中心コークスを装入した直後の堆積層の表面形状に基づいて、基準位置として上述した２つの最深位置Ｐｄ１，Ｐｄ２が特定された場合には、炉中心Ｃに対して、上述した距離ｒｄ１，ｒｄ２のうちの長い距離の側に上述した差Δｒｄだけずらした位置を狙い位置として、この狙い位置の近傍に中心コークスが着地するように旋回角α及び傾動角θが決定される。

一方、ステップＳ１０２の処理において、中心コークスを装入する直前の堆積層の表面形状に基づいて、基準位置として単一の最深位置Ｐｄが特定された場合には、この最深位置Ｐｄを狙い位置として、この狙い位置（最深位置Ｐｄ）の近傍に中心コークスが着地するように旋回角α及び傾動角θが決定される。また、ステップＳ１０２の処理において、中心コークスを装入する直前の堆積層の表面形状に基づいて、基準位置として複数の最深位置Ｐｄ（上述した最深位置Ｐｄ１，Ｐｄ２）が特定された場合には、これらの最深位置Ｐｄのうちの最も深い最深位置を狙い位置として、この狙い位置の近傍に中心コークスが着地するように旋回角α及び傾動角θが決定される。

シュート２から中心コークスを落下させたときの中心コークスの着地位置は、シュート２から落下する中心コークスの移動軌跡を考慮して特定することができ、中心コークスの移動軌跡は、ＤＥＭ（Discrete Element Method）等を用いて推定することができる。一方、「ベルレス装入法における装入物分布推定モデルの開発（鉄と鋼、第７３年（１９８７）、第９１～９８頁）」によれば、中心コークスを装入した後に形成される堆積層の表面形状を推定することができるため、推定した表面形状が所望の表面形状となるときのシュート２の旋回角α及び傾動角θを決定することができる。所望の表面形状とは、炉中心Ｃに対する中心コークス層ＣＬ＿ｃのずれが許容範囲内であるときの中心コークス層ＣＬ＿ｃの表面形状である。

ステップＳ１０５において、シュート２の旋回角α及び傾動角θを、ステップＳ１０４の処理で決定された旋回角α及び傾動角θに設定し、シュート２から中心コークスを落下させる。このとき、シュート２は、旋回させずに、傾動角θの位置で固定した状態において、中心コークスの装入（いわゆる、定点装入）を行うことができる。ここで、ステップＳ１０４の処理において、シュート２の傾動角θは所定の角度範囲をもって決定されてもよく、シュート２の傾動角θが所定の角度範囲で決定された場合、シュート２は当該角度範囲内で中心コークス装入の進行にあわせて傾動することができる。上述した所定の角度範囲は、基準値からの変化量として±１０°が好ましい。ここでいう基準値は、中心コークスを狙い位置に着地させるための単一の傾動角θに相当する。

ステップＳ１０５の処理で装入を行うときの中心コークスの装入量は、ステップＳ１０４，Ｓ１０５の処理を行わずに中心コークスを装入するときの装入量と等しくすることができる。

なお、ステップＳ１０５の処理で定点装入を行う場合、図２に示すフローチャートによれば、中心コークス層ＣＬ＿ｃが炉中心Ｃからずれていると判定された場合には、ステップＳ１０５の処理によって定点装入が行われるが、中心コークス層ＣＬ＿ｃが炉中心Ｃからずれていないと判定された場合には、ステップＳ１０５の処理（定点装入）が行われない。例えば、シュート２を旋回させながら中心コークスを装入して中心コークス層ＣＬ＿ｃを形成する場合において、中心コークス層ＣＬ＿ｃが炉中心Ｃからずれていると判定された場合には、シュート２の旋回による中心コークスの装入を行わずに、上述した定点装入が行われる。一方、中心コークス層ＣＬ＿ｃが炉中心Ｃからずれていないと判定された場合には、シュート２の旋回による中心コークスの装入が継続される。

本実施形態によれば、中心コークス層ＣＬ＿ｃが炉中心Ｃからずれた後に、上述した狙い位置への中心コークスの装入を行うことにより、この装入によって形成された中心コークス層ＣＬ＿ｃの表面形状を炉中心Ｃに向けてシフトさせることができ、炉中心Ｃに対する中心コークス層ＣＬ＿ｃのずれを低減することができる。ここで、１回の装入によって、炉中心Ｃに対する中心コークス層ＣＬ＿ｃのずれを十分に低減できなくても、狙い位置への中心コークスの装入を行う回数が増えるたびに、中心コークス層ＣＬ＿ｃの表面形状を炉中心Ｃに向かってシフトさせることができ、炉中心Ｃに対する中心コークス層ＣＬ＿ｃのずれを段階的に低減することができる。

なお、炉中心Ｃに対する中心コークス層ＣＬ＿ｃのずれが少量であった場合、狙い位置への中心コークスの装入によって、逆方向（すれを低減する本来の方向とは逆の方向）へのずれが生じてしまう場合がある。ただし、ステップＳ１０３の処理において、炉中心Ｃに対する中心コークス層ＣＬ＿ｃのずれの有無の判定条件を適切に定めておくことにより、上述した逆方向へのずれの発生を防止することができる。

図２に示すフローチャートのうち、ステップＳ１０２からステップＳ１０４までの処理（いわゆる機能）は、プログラム（本発明である装入位置決定プログラム）によって実現可能である。ここで、ステップＳ１０２の処理を行う際に、プロフィールメータ２０から堆積層の表面形状を示す測定データを取得する処理がプログラムによって実現可能である。

上述したプログラムの実現として、具体的には、上述した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を補助記憶装置に格納しておき、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プログラムを制御部が実行することにより、各機能を動作させることができる。各機能は、１つの制御装置で動作させることもできるし、互いに接続された複数の制御装置によって動作させることもできる。

上述したプログラムは、コンピュータで読取可能な記録媒体に記録された状態において、コンピュータに提供することも可能である。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。

ここで、上述した実施形態では、ステップＳ１０３の処理において、炉中心Ｃに対して中心コークス層ＣＬ＿ｃがずれているか否かの判定を行っているが、この判定は必須ではない。具体的には、毎回の中心コークスの装入において、ステップＳ１０１，Ｓ１０２の処理を行った後に、ステップＳ１０４，Ｓ１０５の処理を行ってもよい。

すなわち、例えば、中心コークスを装入した直後における炉中心部の堆積層の表面形状を測定した測定データに基づいて、炉中心部の堆積層の表面形状の頂点位置Ｐｔを特定し、中心コークスを再び装入するときの着地位置が炉中心Ｃに対して頂点位置Ｐｔと対称な位置Ｐｔ’となるように、シュート２の旋回角α及び傾動角θを決定することができる。

また例えば、中心コークスを装入する直前における炉中心部の堆積層の表面形状を測定した測定データに基づいて、炉中心部の堆積層の表面形状の最深位置Ｐｄを特定し、中心コークスを装入するときの着地位置が最深位置Ｐｄとなるように、シュート２の旋回角α及び傾動角θを決定することができる。このとき、いわゆる３Ｄプロフィールメータを用いて炉中心部の堆積層の全体における表面形状を測定データとして取得すると、炉径方向及び炉周方向の２次元平面内において最深位置Ｐｄが一意に定まる。後述の実施例の通り３Ｄプロフィールメータが好適に用いられ、このとき、炉周方向に３０°以下の間隔（すなわち１２以上の方位）で表面形状を取得することが好ましい。

以下、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。

実炉の１／３のサイズの試験炉を用いて、高炉原料（コークス及び鉱石）の装入試験を行った。１回のチャージでは、コークス及び鉱石を順番に装入した。鉱石を試験炉に装入した直後において、３Ｄプロフィールメータを用いて堆積層の表面形状を測定した。この測定結果を図９に示す。図９に示す複数の線は、５０［ｍｍ］の間隔の等高線を示し、図９に示す表面形状では、炉中心Ｃに向かって深くなっている。最深位置Ｐｄは、炉中心Ｃからずれていることを確認した。

図９に示す最深位置Ｐｄに中心コークスが着地するように、シュート２の旋回角α及び傾動角θをそれぞれ一意の値に決定した後、中心コークスの装入（定点装入）を行った。このとき、旋回角αは北を基準として右回りに１３０°に固定し、傾動角θは１４°に固定した。ここで、定点装入を行ったときの中心コークスの装入量は、定点装入を行う前の中心コークスの装入量と同一とした。

定点装入を行った後の堆積層の形状を図１０に示す。図１０には、定点装入を行った後の堆積層の形状と、定点装入を行う前の堆積層の形状とを示している。図１０から分かるように、定点装入を行う前の中心コークス層ＣＬ＿ｃと比べて、定点装入を行った後の中心コークス層ＣＬ＿ｃでは、炉中心Ｃに対する中心コークス層ＣＬ＿ｃのずれを低減できたことを確認した。

１：高炉、２：シュート、３：炉壁、ＲＡ：旋回軸、ＣＬ＿ｃ：中心コークス層、
ＣＬ＿о：周辺コークス層、ＯＬ：鉱石層、ＬＣ：シュートの中心軸、α：旋回角、
θ：傾動角、１０：装入位置決定装置、１１：基準位置特定部、１２：ズレ判定部、
１３：装入位置決定部、２０：プロフィールメータ

Claims (14)

1. 旋回シュートを介してベルレス式の高炉の炉中心部に装入される中心コークスの装入位置を決定する装入位置決定方法であって、
   前記中心コークスを装入した直後における炉中心部の堆積層の表面形状又は、前記中心コークスを装入する直前における炉中心部の堆積層の表面形状を測定した測定データに基づいて、炉中心に対する前記中心コークスの堆積層のずれを評価するための基準位置を特定し、
   炉中心及び前記基準位置の間の炉径方向における距離が所定の条件を満たすことにより、前記炉中心に対して前記中心コークスの堆積層がずれていると判定したとき、前記中心コークスを装入するときの着地位置が、前記基準位置を用いて特定される狙い位置となるように、旋回シュートの旋回角及び傾動角を決定する、中心コークスの装入位置決定方法。
2. 前記基準位置は、前記中心コークスを装入した直後の前記表面形状の頂点位置であり、
   前記所定の条件は、炉中心及び前記頂点位置の間の炉径方向における距離が閾値以上であることである、請求項１に記載の中心コークスの装入位置決定方法。
3. 前記狙い位置は、炉中心に対して前記頂点位置と対称な位置である、請求項２に記載の中心コークスの装入位置決定方法。
4. 前記基準位置は、前記中心コークスを装入する直前の前記表面形状の最深位置であり、
   前記所定の条件は、炉中心及び前記最深位置の間の炉径方向における距離が閾値以上であることである、請求項１に記載の中心コークスの装入位置決定方法。
5. 前記狙い位置は前記最深位置である、請求項４に記載の中心コークスの装入位置決定方法。
6. 前記基準位置は、前記中心コークスを装入する直前の前記表面形状において、炉中心を挟んで対向する２つの領域にそれぞれ存在する２つの最深位置であり、
   前記所定の条件は、炉中心及び一方の前記最深位置の間の炉径方向における距離と、炉中心及び他方の前記最深位置の間の炉径方向における距離と、の差が閾値以上であることである、請求項１に記載の中心コークスの装入位置決定方法。
7. 前記狙い位置は、前記２つの最深位置のうち最も深い位置である、請求項６に記載の中心コークスの装入位置決定方法。
8. 前記測定データは、炉中心部の堆積層のうち、炉中心から炉径方向に延びる複数の測定ラインに沿った部分の表面形状又は、炉中心部の堆積層の全体における表面形状を示す、請求項１から７のいずれか１つに記載の中心コークスの装入位置決定方法。
9. 前記旋回角及び前記傾動角をそれぞれ所定の値に固定する、請求項１から８のいずれか１つに記載の中心コークスの装入位置決定方法。
10. 旋回シュートを介してベルレス式の高炉の炉中心部に装入される中心コークスの装入位置を決定する装入位置決定方法であって、
    前記中心コークスを装入した直後における炉中心部の堆積層の表面形状を測定した測定データに基づいて、前記表面形状の頂点位置を特定し、
    前記中心コークスを再び装入するときの着地位置が、炉中心に対して前記頂点位置と対称な位置となるように、旋回シュートの旋回角及び傾動角を決定する、中心コークスの装入位置決定方法。
11. 旋回シュートを介してベルレス式の高炉の炉中心部に装入される中心コークスの装入位置を決定する装入位置決定方法であって、
    前記中心コークスを装入する直前における炉中心部の堆積層の表面形状を測定した測定データに基づいて、前記表面形状の最深位置を特定し、
    前記中心コークスを再び装入するときの着地位置が前記最深位置となるように、旋回シュートの旋回角及び傾動角を決定する、中心コークスの装入位置決定方法。
12. 請求項１から１１のいずれか１つに記載の装入位置決定方法によって決定された前記旋回角及び前記傾動角で旋回シュートを駆動して、前記中心コークスを装入することを特徴とする中心コークスの装入方法。
13. 旋回シュートを介してベルレス式の高炉の炉中心部に装入される中心コークスの装入位置を決定する装入位置決定装置であって、
    前記中心コークスを装入した直後における炉中心部の堆積層の表面形状又は、前記中心コークスを装入する直前における炉中心部の堆積層の表面形状を測定した測定データに基づいて、炉中心に対する前記中心コークスの堆積層のずれを評価するための基準位置を特定する基準位置特定部と、
    炉中心及び前記基準位置の間の炉径方向における距離が所定の条件を満たすことにより、前記炉中心に対して前記中心コークスの堆積層がずれていると判定したとき、前記中心コークスを装入するときの着地位置が、前記基準位置を用いて特定される狙い位置となるように、旋回シュートの旋回角及び傾動角を決定する装入位置決定部と、
    を有することを特徴とする中心コークスの装入位置決定装置。
14. 旋回シュートを介してベルレス式の高炉の炉中心部に装入される中心コークスの装入位置を決定するために、下記工程をコンピュータに実行させる中心コークスの装入位置決定プログラムであって、
    前記中心コークスを装入した直後における炉中心部の堆積層の表面形状又は、前記中心コークスを装入する直前における炉中心部の堆積層の表面形状を測定した測定データに基づいて、炉中心に対する前記中心コークスの堆積層のずれを評価するための基準位置を特定し、
    炉中心及び前記基準位置の間の炉径方向における距離が所定の条件を満たすことにより、前記炉中心に対して前記中心コークスの堆積層がずれていると判定したとき、前記中心コークスを装入するときの着地位置が、前記基準位置を用いて特定される狙い位置となるように、旋回シュートの旋回角及び傾動角を決定する、
    ことを特徴とする中心コークスの装入位置決定プログラム。