JPH09176705A - 高炉の原料装入制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操業の変更に伴う原料装入量の変更や原料銘
柄の変更，目標シュート旋回数の変更を的確に流量調節
ゲート弁開度やシュート旋回速度に反映させ、最適なゲ
ート開度設定や最適なシュート旋回速度設定を行う。 【解決手段】 シュート旋回速度を一定に保ちながら蓄
積した過去のシュート旋回数情報と、前回の流量調節ゲ
ート弁開度と、前回装入原料体積及び次回装入原料体
積、そして前回旋回数と次回旋回数から、次回の流量調
節ゲート開度を学習計算する。または、流量調節ゲート
弁開度を一定に保ちながら蓄積した過去のシュート旋回
数情報と、前回のシュート旋回速度と、前回の装入原料
体積及び次回装入原料体積、そして前回目標旋回数と次
回目標旋回数から、次回のシュート旋回速度を学習計算
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炉ベルレス装入
装置を使用する高炉の原料装入方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】高炉への原料装入方法として近年では装
入物分布等の制御のし易い旋回シュートを用いた方式
（ベルレス装入方式）が良く用いられている。この様な
装置を用いて、原料を炉頂部より円周状に装入し、同時
に旋回シュートのノッチ角度の変化パターンを調整する
ことにより装入パターンを自由に変更することが出来、
装入分布の制御が可能である。しかし、旋回シュートを
用いる場合にも問題点がある。つまり、装入する原料の
重量，シュート旋回速度および流量調節ゲート弁開度を
管理していても、装入物の粒度，嵩密度の変化、或いは
シュートガイド部の機械的摩耗等によって、装入物の流
下速度が変動し所要量の原料を装入する時間が変動して
しまうため、炉内円周方向における原料の装入始端位置
と終端位置が不規則になる。

【０００３】この為炉内円周方向での鉱石，コークスま
たはペレット等の原料を均一に分布装入することや、炉
中心部での鉱石還元を促進させるための最適な装入分布
を得ることが困難となってしまう。従って、ベルレス高
炉の利点を活かして積極的に装入分布を制御するには、
操業条件の変化や装入装置の経年変化の影響を吸収し装
入時間を正確に制御する工夫が必要であり様々な方法が
現在まで試みられている。

【０００４】例えば特開昭５６−０４７５０６号公報に
開示されている制御方法は、シュート旋回速度を一定に
保ちながら、蓄積した過去のシュート旋回数情報と、前
回の流量調節ゲート弁開度から、次回の流量調節ゲート
弁開度を設定するか、または、流量調節ゲート弁開度を
一定に保ちながら、蓄積した過去のシュート旋回数情報
と、前回の旋回速度から、次回の旋回速度を設定する、
という方法である。

【０００５】また、特開平２−２５４１１１号公報に開
示されている制御方法は、装入速度の実績値と流量調節
ゲート弁の実績開度との関係を基準開度関数として求め
ておき、次回装入する原料重量と旋回シュート旋回数か
ら求めた目標装入速度を基準開度関数に当てはめて弁の
基準開度を求め、又前回装入時の目標装入速度と実績装
入速度とのズレに基づく補正値（フィ−ドバック補正
値）や、原料の排出重量の実績値とその排出時間から、
次回排出重量に対する補正値（フィ−ドフォワ−ド補正
値）を求めて、これらの補正値を弁基準開度に加えるこ
とにより流量調節弁の開度を設定する方法である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記特開昭５６−０４
７５０６号公報に開示されている制御方法では、一定流
量の定常状態の時は良いが、操業上のニーズにより原料
装入量が大きく変更されたときや、目標旋回数が変更さ
れた場合は、この操業条件の変化が外乱となり、実際の
旋回数が目標から外れてしまう。この様な場合はそれま
でに得られた制御パラメータは役にたたず（学習継続不
可能）、別に用意する基礎式によって設定値を決定する
場合もあるが、基礎式による方法ではそれまでの操業条
件変化は反映されないため、結局は実際の旋回数は目標
旋回数から外れることになる。

【０００７】また、前記特開平２−２５４１１１号公報
に開示されている制御方法では、旋回数の変化や装入量
の変化に追従するための仕組みはあるが、原料の重量に
基づいているため、原料の銘柄変更等で嵩密度等の性状
の異なる原料が使用される場合は対応できない、という
問題がある。

【０００８】本発明は、これらの問題点を改善すること
を目的とする。具体的には、操業の変更に伴う原料装入
量の変更や原料銘柄の変更，目標シュート旋回数の変更
を的確に流量調節ゲート弁開度やシュート旋回速度に反
映させ、最適なゲート開度設定や最適なシュート旋回速
度設定を行うことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明では、シュート旋回速度を一定に保ちながら
蓄積した過去のシュート旋回数情報と、前回の流量調節
ゲート弁開度と、前回装入原料体積及び次回装入原料体
積、そして前回旋回数と次回旋回数から、次回の流量調
節ゲート開度を学習計算して設定する。または、流量調
節ゲート弁開度を一定に保ちながら蓄積した過去のシュ
ート旋回数情報と、前回のシュート旋回速度と、前回の
装入原料体積及び次回装入原料体積、そして前回目標旋
回数と次回目標旋回数から、次回のシュート旋回速度を
学習計算して設定する。

【００１０】これらにより、ダンプ毎のホッパー内原料
を目標旋回数通りに装入出来る。

【００１１】また、各要因のゲインパラメーターを適用
修正する事により、操業条件の変化に迅速に対応する事
が出来る。

【００１２】本発明法によれば、装入物の物理性状の変
化、或いは流量調節ゲート弁，シュートガイド部の摩耗
等の変動に影響を受けないだけでなく、原料装入量の変
更や原料銘柄の変更といった大きな操業条件の変化に対
してもパラメーター学習を継続し、基礎式に頼ることな
く最適な流量調節ゲート弁開度やシュート旋回速度を設
定することが可能となり、正確に原料の装入分布を制御
することが出来る。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に本発明方法を具体的に説明す
る。本発明法の適用制御は下記の繰り返し式、及びその
繰り返し式の結合パラメーターを適用修正していく適用
制御式によって行われる。

【００１４】まず旋回速度を一定に保ちながら流量調節
ゲート弁開度で制御する、第１態様の場合、次の(1)式
の設定流量調節ゲート弁開度を算出してこの開度を設定
する。

【００１５】

【数１】

【００１６】 ΔＷ（n）＝Ｗ（n）−Ｗ（n-1）， ΔＲ（n-1）＝ＲM（n-1）−ＲA（n-1）， ΔＲM（n） ＝ＲM（ｎ）−ＲM（n-1） ・・・(３)

【００１７】

【数４】

【００１８】次に、流量調節ゲート弁開度を一定に保ち
ながら旋回速度で制御する、第２態様の場合、次の(5)
式の設定旋回速度を算出してこの旋回速度を設定する。

【００１９】

【数５】

【００２０】図１に、本発明を実施する旋回シュート方
式原料装入装置と本発明の制御系統を示す。図１中の
１，２は一旦原料を収納する炉頂ホッパー、３，４はホ
ッパー１，２から排出される装入物の流量を調整する流
量調節ゲート弁、５は旋回シュートで例えば矢印の方向
へ旋回する。６は垂直集合ゲートである。旋回シュート
５はノッチ角度（回転中心線に対する傾斜角）が変更可
能である。旋回シュート５の炉径方向位置及び円周方向
位置はそれぞれ位置検出器７および８により検出され
る。９，１０は流量調節ゲート弁３，４の駆動装置、１
１，１２はそれぞれ旋回シュート５の、炉径方向、及び
円周方向の駆動装置である。

【００２１】本発明を実施するために、原料の移動を検
出する検出器１３，１４，１５を設けており、これらの
検出器１３，１４，１５は例えば音響検知器，振動検知
器等であり、原料が移動することにより発生する音響，
振動等がある間計時を行ない、原料の装入時間を精度良
く測定する。この検出器１３，１４，１５によって検出
した装入時間内の、旋回シュート５が旋回した回数を、
円周方向位置検出器７，８が発生するパルスのカウント
により計測する。

【００２２】第１態様では、この計測した旋回数と目標
旋回数から（２）式により流量調節ゲート弁開度設定／
実績誤差ΔＤOを求める。これと（３）式で求められる
装入原料体積誤差ΔＷ，実績旋回数誤差ΔＲ，目標旋回
数誤差差ΔＲMより、（４）式に従い適用修正パラメー
ターの修正を行う。尚、この適用修正は同一炉頂ホッパ
ーからの装入で、かつ同一ダンプ装入の時の実績データ
同士について行い、この前提条件毎に適用修正パラメー
ターの組を持つ。ゲート弁開度の設定を行う場合は、次
回の設定と同一のホッパーからの装入でかつ同一ダンプ
装入時のデータで適用修正したパラメーターの組を用い
て（１）式により流量調節ゲート弁開度設定値を決定す
る。これらの演算，修正および設定値の出力はコンピュ
−タが行なう。

【００２３】また、流量調節ゲート弁開度を一定に保ち
ながら旋回速度で制御する第２態様の場合も同様にし
て、（３），（５），（６），（７）式より旋回速度を
決定する。この場合も、演算，修正および設定値の出力
はコンピュ−タが行なう。

【００２４】すなわちコンピユ−タが、これらの結果に
基づき、流量調節ゲート弁３，４，６の駆動装置９，１
０，１１，１２を制御する。

【００２５】

【実施例】内容積４０００ｍ³の大型高炉において本発
明を実施した。装入原料は鉱石（焼結鉱，ペレット，塊
鉱石，副原料）及びコークスの各ダンプからなり、シュ
ート旋回速度を一定にして流量調節ゲート弁を制御する
方式（第１態様）で、１ダンプの原料装入量を変更させ
た場合と、目標旋回数を変更させた場合について、本発
明法による制御結果と比較して従来の方法（蓄積した過
去のシュート旋回数情報と前回の流量調節ゲート弁開度
から次回流量調節ゲート弁開度を学習計算させる法）に
よる制御結果を図２に示す。図２で明らかなように、原
料装入量を変更した場合、従来の方法（ａ）では目標旋
回数±０．２旋回に収束させるためには８回以上の学習
が必要であったが、本発明法（ｂ）では即座に目標旋回
数に収束している。又、目標旋回数の変更においても、
従来の方法（ｃ）に比べて本発明法（ｄ）でははるかに
早く目標旋回数に収束している。また適用修正によるゲ
インパラメーター自動チューニングにより本発明による
制御では定常状態における旋回数誤差もはるかに小さく
なっている。

【００２６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、装入物の物理性状の変化、装入物による機械的な摩
耗の影響、更には操業の変更に伴う原料装入量の変化や
原料の銘柄変更、そして目標旋回数の変更といった様々
な状況変化に対しても精度良く指定の旋回数で均一に原
料を装入する事が出来るので高炉の操業上及び設備的に
最適な装入分布が得られ、その結果安定した操業が出
来、生産性の向上等に大きな効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を実施する旋回シュート方式原料装入
装置の縦断面図である。

【図２】 従来法と本発明法の実施結果を示すグラフで
あり、（ａ）および（ｂ）は装入量を変更してから、シ
ュ−ト旋回回数が目標値に収束するまでの旋回回数の推
移を示し、（ｃ）および（ｄ）は目標旋回数を変更して
から実際の旋回回数が目標旋回回数に収束するまでの実
際の旋回回数の推移を示す。

【符号の説明】

１，２：炉頂ホッパー ３，４：流量調節
ゲート弁 ５：旋回シュート ６：垂直集合ゲー
ト ７，８：位置検出器 ９，１０：弁駆動
装置 １１：シュ−ト駆動装置(炉径方向) １２：シュ−ト駆
動装置(円周方向) １３，１４，１５：検出器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉頂の原料ホッパーから流量調節ゲート
   弁，旋回シュートを介して高炉炉内に原料を装入する方
   法に於いて、 シュート旋回速度を一定に保ちながら蓄積した過去のシ
   ュート旋回数情報と、前回の流量調整ゲート弁開度と、
   前回装入原料体積及び次回装入原料体積、そして前回目
   標旋回数と次回目標旋回数から次回の流量調節ゲート弁
   開度設定値を学習計算して設定すること、を特徴とする
   高炉の装入制御方法。
2. 【請求項２】 炉頂の原料ホッパーから流量調節ゲート
   弁，旋回シュートを介して高炉炉内に原料を装入する方
   法に於いて、 流量調節ゲート弁開度を一定に保ちながら蓄積した過去
   のシュート旋回数情報と、前回のシュート旋回速度と、
   前回装入体積及び次回装入体積、そして前回目標旋回数
   と次回目標旋回数から次回のシュート旋回速度の設定値
   を学習計算して設定すること、を特徴とする高炉の装入
   制御方法。