JPH05239518A

JPH05239518A - 高炉の炉熱制御方法

Info

Publication number: JPH05239518A
Application number: JP4039699A
Authority: JP
Inventors: Goji Maki; 剛司牧; Hiroaki Nakano; 浩明中野; Yoshihisa Otsuka; 喜久大塚; Kunihiro Hanaoka; 邦浩花岡
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1992-02-26
Filing date: 1992-02-26
Publication date: 1993-09-17

Abstract

(57)【要約】【構成】高炉の炉熱制御方法であって、過去の操業ア
クションにおいて各種センサーにより計測される炉熱に
関係する条件を変更した際の溶銑温度変化の結果を伝達
関数で表す一方、現在の溶銑温度と、炉熱との関係の高
いセンサー情報の指数化データと、過去の操業アクショ
ンとに基づいて、ｎ時間先の溶銑温度を予測し、この予
測値に応じてアクション指示を行う。【効果】操業者が過去にとった操業アクションの影響
を加味すると共にｎ時間先の溶銑温度を予測するように
したので、予測した炉熱変化が実績と良く対応し精度の
良い高炉の炉熱制御が行える。しかも、予測モデルには
伝達関数を用いるようにしたことから、計算負荷が低減
されパソコン等の比較的小型の計算機で高炉の炉熱制御
が行える

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高炉の炉熱制御方法に
関し、詳細には、溶銑の温度に代表される炉熱を一定に
制御する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高炉において、溶銑の温度に代表される
炉熱を一定に制御することは溶銑の品質を維持する上で
重要であり、送風温度、送風湿度、送風量、微粉炭吹込
み量、コークス比等を操作することにより一定になるよ
うに制御している。（以下、本発明を理解し易くするた
め送風温度を例に説明する。）

【０００３】しかしながら高炉は非常に大きな系であ
り、あるアクションを実施してからその効果が完全に現
れるまでにかなりの時間を要するため、溶銑温度測定値
だけを用いてフィードバック制御を行おうとすると、後
手後手のアクションとなり溶銑温度をうまく制御できな
い。

【０００４】そこで、炉頂ガス成分や、炉壁温度などの
情報をもとに未来の溶銑温度を予測し、予測値に応じて
送風温度等でアクションを取る方法が提案されている。

【０００５】例えば、特開昭54−114413号公報には、高
炉のステップ応答実験またはデータ解析により操作量変
更に対する炉内反応速度の応答特性を予め求めておく。
そして高炉数式モデルを用いて刻々得られる炉頂ガス分
析値と上記反応速度の応答特性から未来時刻の反応速
度、炉内温度を予測する。この予測値と実測溶銑温度ま
たは溶銑Si値から未来時刻の実測溶銑温度または溶銑Si
値を予測する。さらにモデルにおけるコークス消費速度
および銑鉄生産速度を用いて計算される荷下がり速度
と、検尺棒等により測定される実績荷下がり速度との差
を計算する。これらのデータを用いて操作量を決定し溶
銑温度または溶銑Siを制度良く制御する、高炉の操業方
法が提案されている。

【０００６】また、特開昭60−204813号公報には、羽口
埋込み温度計、羽口輝度計、送風圧力計、炉頂ガスク
ロ、炉内装入物降下速度計、炉頂ガス温度計等の検出端
からの計測値を、２種類の指数平滑値の差をとり、この
差から時間遅れ重相関法や自己回帰移動平均法により溶
銑温度、銑中Si値の未来値の予測を行い、この予測値に
よって操業アクションを採る高炉操業方法が提案されて
いる。

【０００７】また、特開平 2−115311号公報には、炉熱
指数の基準レベルからの変位量と、荷下がり速度の基準
レベルからの変位量を用いて、溶銑温度の特定時間後の
予測値を求め、この予測値に基づいて炉熱制御操作する
高炉の炉熱制御方法が提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来までの
計算機を用いる炉熱制御技術としては大きく分けて２つ
ある。１つは数学モデルの計算結果に基づく方法で、炉
内をモデル化し物質バランスと熱バランス等を計算し、
必要な熱量に対する燃料の過不足を算出するものであっ
て、主として炉頂ガス分析の推移を計算の基本としてい
る（特開昭54−114413号公報参照）。もう１つは炉内情
報測定による方法で、羽口埋込み温度計や炉頂ガス温度
計等の検出端から得られる炉内情報推移などに基づくも
のである（特開昭60−204813号公報参照）。

【０００９】しかしながら、これらの方法においては、
計測値は検出端固有の特性による細かなゆらぎ変動成
分、高炉操業状況変化による大波変動の成分を近未来の
炉熱変化を表す成分とともに含んでいる、もしくは操業
者が過去にとった操業アクションの影響を考慮していな
いといったことから、それによって予測した炉熱変化は
実績と余り良い対応を示していない。また、前者の方法
では、大型の計算機を必要とする、計算に時間がかか
る、操業変更時計算式の変更を行う必要があるといった
問題がある。

【００１０】そこで、本発明の目的は、上記の問題点に
鑑み、大型の計算機はもとよりパソコン等の比較的小型
の計算機に適用しうる制御モデルを開発するとともに、
予測した炉熱変化が実績と良く対応する高炉の炉熱制御
方法を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係わる高炉の炉熱制御方法は、過去の操
業アクションにおいて各種センサーにより計測される炉
熱に関係する条件を変更した際の溶銑温度変化の結果を
伝達関数で表す一方、現在の溶銑温度と、炉熱との関係
の高いセンサー情報の指数化データと、過去の操業アク
ションとに基づいて、ｎ時間先の溶銑温度を予測し、こ
の予測値に応じてアクション指示を行うものである。

【００１２】

【作用】以下、本発明の構成並びに作用を詳細に説明す
る。本発明者等は、上述した問題点を解決するに当た
り、高炉内における流動、反応、伝熱を記述する非定常
数学モデルを基に、層頂部より羽口部までの炉内ガス圧
損、温度分布、還元率分布の経時変化を計算するシミュ
レーションプログラムを開発した。

【００１３】このプログラムは初期値と羽口前条件およ
び原料装入条件等の操業条件を設定するものであり、操
業アクションに対する炉内状況の経時変化を解析するこ
とができる。

【００１４】このプログラムは気固液各相の流動、反
応、伝熱およびガス圧損の各モデルにより構成される。
反応モデルでは鉱石の還元、ソルーションロス、シフト
ガス反応を考慮に入れた。炉内における固相の流速は気
相、液相の流速より遅いため、固相のみを非定常とし、
気相および液相は各時間毎に定常とする擬定常として扱
った。また解領域は層頂部より羽口部までの高さ方向一
次元の領域とした。

【００１５】このプログラムの計算方法においては、境
界条件には各時刻における送風条件および装入条件を設
定する。送風条件には風量、風温、湿分、ＰＣ量を設定
する。レースウェイ部におけるガス温度は理論燃焼温度
で計算し、ガスはN₂，CO，H₂に分解するものとした。装
入条件はコークス比（Ｏ／Ｃ）および装入線（ＳＬ）を
設定した。

【００１６】而して、上述した問題点に鑑み、本発明に
おける予測モデルは以下の考え方を基に構築した。上記した高炉非定常シミュレーションプログラムを用
い、送風温度、送風湿度、送風量、微粉炭吹込み量、コ
ークス比を変更した際の溶銑温度変化の結果を、伝達関
数で表し計算負荷の低減を行うようにした。そして、こ
れを用い、過去操業者が行った操業要因の変更がｎ時間
先にどれだけ影響するのかを計算するようにした。各種センサーからのデータを加工して指数化し、指数
化した加工データを基に過去の操業データから炉熱との
相関のあるセンサーデータのみを抽出し、ルールマトリ
ックス群を作成するようにした。これよりファジィ推論
に基づく方法で、それぞれのセンサーデータに対して設
けたメンバーシップ関数を用いて、センサーデータから
の溶銑温度変化量を推論するようにした。

【００１７】このような考え方を取り込んで構築した予
測モデルによる本発明に係わる高炉の炉熱制御方法は、
過去の操業アクションにおいて各種センサーにより計測
される炉熱に関係する条件を変更した際の溶銑温度変化
の結果を伝達関数で表す一方、現在の溶銑温度と、炉熱
との関係の高いセンサー情報の指数化データと、過去の
操業アクションとに基づいて、ｎ時間先の溶銑温度を予
測し、この予測値に応じてアクション指示を行うという
ものである。

【００１８】然るに、本発明では、操業者が過去にとっ
た操業アクションの影響を加味すると共にｎ時間先の溶
銑温度を予測するようにしたので、予測した炉熱変化が
実績と良く対応し高炉の炉熱制御が精度良く行える。し
かも、伝達関数を用いるようにしたことから、パソコン
等の比較的小型の計算機でも高炉の炉熱制御が行えるよ
うになった。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。上述した考え方により、下記に示す予測モデルを
構築した。ＨＭＴnhr ＝ＨＭＴnow ＋ａ₁ΣＣＦｉ＋ａ₂ｆ（過
去）

【００２０】ここで、上記式中における記号について説
明する。ＨＭＴnhr は、ｎ時間先の溶銑温度の予測値を
示す。

【００２１】ＨＭＴnow は、溶銑温度の現在値を示す。
この現在値は、最新ｍ時間の平均値を使用して表す。

【００２２】ΣＣＦｉは、センサーデータから求めた溶
銑温度変化に対する確信度である。この確信度ΣＣＦｉ
は、先ず図１に示すように時間遅れ相関解析を行い、炉
熱との関係の高いセンサーデータのみ（例えば、図１で
はデータ１）を抽出する。次にそれぞれの炉熱要因に対
して図２に示すようなルール群を作成し、IF〜THENのプ
ロダクション型のルールを構築し、ファジー推論法で求
めたものである。ここでは、さらにこの確信度ΣＣＦｉ
に影響係数ａ₁をかけて、溶銑温度変化量とした。ま
た、ファジー推論法に用いたメンバーシップ関数の１例
を図３に示す。それぞれの要因に対してメンバーシップ
関数を作成した。

【００２３】ｆ（過去）は、過去ｔ時間前に採ったアク
ションが現在までどれくらい影響していて、これからｎ
時間先にどの程度影響するかを前述した非定常シミュレ
ーションプログラムで算出したものである。ここでは、
さらにこのｆ（過去）に影響係数ａ₂をかけて示す。な
お、前述した非定常シミュレーションプログラムは実炉
にて予測精度の確認を行った後、使用した。

【００２４】そしてさらに、本例では、溶銑温度予測値
と溶銑温度目標値との差（ΔＨＭＴthr ）に対して表１
に示すようなアクション指示をするものとした。なお、
ここでは送風温度でアクションをとる例を示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】以上の如き本発明に係わる高炉の炉熱制御
方法を実炉に適用した。適用期間の目標溶銑温度は1500
℃で、管理値は目標値±15℃とした。その時の各炉熱要
因の計測結果の推移を図４に示す。この図から明らかな
ように、溶銑温度は管理値に収まるようにうまく制御で
きていることが分かる。また、溶銑温度と相関の高い溶
銑中Siについても副次的に安定化させることができ、溶
銑品質の安定化が達成された。

【００２７】なお、上記実施例におけるセンサー情報の
定量化は、炉熱制御の精度向上をより図るためにファジ
ー推論による手法を用いたが、やや精度は落ちるが古典
的な指数化法でも十分実用可能である。また、アクショ
ン指示に送風温度を採用しアクションをとる例を示した
が、送風湿度を採用してアクションをとってもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる高
炉の炉熱制御方法によれば、操業者が過去にとった操業
アクションの影響を加味すると共にｎ時間先の溶銑温度
を予測するようにしたので、予測した炉熱変化が実績と
良く対応し精度の良い高炉の炉熱制御が行える。しか
も、予測モデルには伝達関数を用いるようにしたことか
ら、計算負荷が低減されパソコン等の比較的小型の計算
機で高炉の炉熱制御が行えるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる炉熱要因の時間遅れ相関解析結
果の模式グラフ図である。

【図２】本発明に係わる各炉熱要因に対するルール群を
示す図である。

【図３】本発明に係わるメンバーシップ関数の例を示す
図である。

【図４】本発明に係わる高炉の炉熱制御方法を適用した
実施例における各炉熱要因の計測結果の推移を示す図で
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者花岡邦浩兵庫県神戸市中央区脇浜町１丁目３番18号株式会社神戸製鋼所神戸本社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】過去の操業アクションにおいて各種セン
サーにより計測される炉熱に関係する条件を変更した際
の溶銑温度変化の結果を伝達関数で表す一方、現在の溶
銑温度と、炉熱との関係の高いセンサー情報の指数化デ
ータと、過去の操業アクションとに基づいて、ｎ時間先
の溶銑温度を予測し、この予測値に応じてアクション指
示を行うことを特徴とする高炉の炉熱制御方法。