JPH11140520A

JPH11140520A - 高炉操業における吹き抜け予測方法及びその装置並びに記録媒体

Info

Publication number: JPH11140520A
Application number: JP30476097A
Authority: JP
Inventors: Seiji Jinno; 成司神野; Nobuo Funabiki; 信生船曵
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-11-06
Filing date: 1997-11-06
Publication date: 1999-05-25

Abstract

(57)【要約】【課題】高炉の操業時に、吹き抜けを高精度に予測し
得る方法、及びその実施に使用する装置、並びにそのプ
ログラムが記録してあるコンピュータ読み取り可能な記
録媒体を提供する。【解決手段】ＣＰＵ31は割合ｍｉと、レベル１〜３に
応じて予め設定した第１閾値Ｓ（ｌｅｖ）とを比較し、
ｍｉ≧Ｓ（ｌｅｖ）である場合、経時的圧力差Δａ_nの
変化は緩慢であり、吹き抜けが発生する可能性が高いと
判断する。ＣＰＵ31は、時間Ｔ_Q又は時間Ｔ_Pの時間領
域内に算出された複数の圧力差Δｂ_nから、最小平均圧
力差ｍｉｎ（バーΔｂ）を抽出し、最小圧力差ｍｉｎ
（Δｂ）とレベル１〜３に応じて予め設定した第２閾値
Ｕ（ｌｅｖ）とを比較し、ｍｉｎ（バーΔｂ）≦Ｕ（ｌ
ｅｖ）である場合、吹き抜けが発生すると判断し、出力
部33をして警報器４に警報を出力せしめると共に、高炉
の操業を制御する制御装置５へ吹き抜けの警報信号を出
力させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炉の操業中、高
炉内のガスによって、高炉に装入した装入物が吹き上げ
られる、所謂吹き抜けを予知する方法、及びその実施に
使用する装置、並びにそのプログラムが記録してあるコ
ンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】高炉の操業中、炉内に装入した装入物が
円滑に降下せずに、炉内を上昇するガスの圧力損失が局
所的に増加することがある。これは炉内に装入した装入
物を押し上げる力になるので、この力が重力によって降
下しようとする装入物の降下力と等しくなった場合、装
入物の降下が局所的に停止した状態である棚が形成され
る。更に圧力損失が高い場合、前述した棚の崩壊と共に
装入物の粒子が流動化し、炉内のガスと共に炉頂へ吹き
上げられる、吹き抜けが発生する。

【０００３】図11は高炉で発生する吹き抜けを説明する
説明図であり、図中、14は高炉のシャフトである。図11
（ａ）の如く、シャフト14内には鉄鉱石及びコークス等
の装入物Ｓが、適宜の空隙率になるように層状に堆積さ
れており、装入物Ｓは溶銑及び出銑に伴ってシャフト14
内を降下する。シャフト14の下方には羽口が設けてあ
り、該羽口から適宜の流量で吹き込まれた高温の空気が
装入物Ｓと反応して、Ｎ ₂，ＣＯ，Ｈ₂等のガスが生成
され、このガスが装入物Ｓの粒子間隙を上昇する。

【０００４】図11（ｂ）の如く、シャフト14の内壁面に
付着した付着物、又は内壁面の損傷による凹凸によっ
て、装入物14の降下が阻害された場合、その部分で前記
ガスの圧力損失が大きくなって棚Ｔが形成され、棚Ｔよ
り下方にある装入物Ｓの降下に伴って、棚Ｔの下方に空
洞Ｋが形成される。図11（ｃ）の如く、棚Ｔより下方に
ある装入物Ｓが降下するに従って、空洞Ｋが大きくな
り、棚Ｔの周囲の装入物Ｓが空洞Ｋ内へ滑り込み、それ
によって棚Ｔが崩落する。空洞Ｋへ滑り込み又は崩落し
た装入物Ｓの領域は、層状構造が破壊されており、空隙
率が大きく流動性が高い流動性領域Ｒになっている。

【０００５】この流動性領域Ｒでは上昇するガスの圧力
損失が大きいため、図11（ｄ）の如く、流動性領域Ｒ上
に新たな棚Ｔが形成され、その下方に再び空洞Ｋが形成
される。このように、棚Ｔ及び空洞Ｋの形成、それらの
崩壊及び流動性領域Ｒの拡大を繰り返し、図11（ｅ）の
如く、装入物Ｓの表面から、ガスと共に装入物Ｓが吹き
上がる。

【０００６】このような吹き抜けが発生した場合、炉頂
の温度が急激に上昇し、設備が破壊する虞がある。ま
た、炉内で、伝熱及び還元を行うべきガスが殆ど利用さ
れることなく炉頂から抜けてしまうため、高炉の熱バラ
ンスが損なわれ、高炉の操業に重大な影響を及ぼすた
め、吹き抜けを高精度に予知することが重要である。

【０００７】そのため、特開平 4−173908号公報には、
高炉のシャフトに、高さ方向へ所定距離（例えば、１
ｍ）を隔てて３個の圧力センサを埋設しておき、中段の
圧力センサ又は下段の圧力センサが計測した圧力が予め
定めた閾圧力を越えたときから、上段の圧力センサが計
測した圧力が前記閾圧力を越えるまでの時間が、予め定
めた基準時間以内である場合、前述した棚及び空洞の形
成並びに崩壊が発生したため、吹き抜けが発生する可能
性があると判断することによって、吹き抜けを予知する
方法が提案されている。

【０００８】また、特開平 9−31510 号公報には、空洞
及び流動性領域が形成された場合、その部分の圧力が平
均の圧力より０．１〜０．３ｋｇ／ｃｍ²程高くなるこ
とに着目し、シャフトの複数の位置で内部圧力を測定
し、平均圧力より０．１〜０．３ｋｇ／ｃｍ²を越える
ものがある場合、空洞及び流動性領域が形成されたと判
断することによって、吹き抜けを予知する方法が提案さ
れている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、シャフト内の
装入物の表面レベルの差に起因して、シャフトの周方向
の圧力が変化するが、特開平 9−31510 号公報に提案さ
れた方法にあっては、表面レベルの差に起因する圧力変
化であっても、それが平均圧力より０．１〜０．３ｋｇ
／ｃｍ²を越えた場合、吹き抜けが発生すると予知され
るため、予知精度が低いという問題があった。

【００１０】一方、圧力センサに装入物が詰まって、計
測された圧力値が高くなり、装入物の降下によって圧力
センサに詰まった装入物が除去されて、圧力値が元に戻
る場合、又は高炉操業条件を調整した場合、シャフトに
埋設した圧力センサの計測値は変動する。また、シャフ
ト内面へ付着する付着物の大きさ、及びシャフト内面に
生じる凹凸の程度によって、棚及び空洞の大きさが異な
り、それによって空洞が形成されてから崩落が生じるま
での時間が変動する。しかし、特開平 4−173908号公報
で提案された方法にあっては、空洞が形成されてから崩
落が生じるまでの時間が一定であるとしているため、吹
き抜けの予知し得ない場合があり、また、圧力センサへ
の装入物の詰まり又は操業条件の調整等による計測値の
変動と、空洞の形成及び崩落による計測値の変動とを区
別することができないという問題があった。

【００１１】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは高炉の高さ方向へ適
宜距離を隔てた位置で高炉内の物理量を経時的に測定
し、得られた両物理量の差を算出し、算出された位置的
差分と異なる時刻の位置的差分との差である経時的差分
を求め、得られた経時的差分及び位置的差分を用いて吹
き抜けが発生するか否かを判断することによって、高炉
の操業時に、吹き抜けを高精度に予測し得る方法、及び
その実施に使用する装置、並びにそのプログラムが記録
してあるコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供す
ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る高炉操業
における吹き抜け予測方法は、炉内に装入した装入物か
ら溶銑を生成する高炉の操業中、前記高炉内の物理量を
測定し、その結果に基づいて吹き抜けの発生を予測する
方法において、高炉の高さ方向へ適宜距離を隔てた位置
で前記物理量を経時的に測定し、得られた両物理量の差
を算出し、算出された位置的差分と異なる時刻の位置的
差分との差である経時的差分を求め、得られた経時的差
分及び前記位置的差分を用いて吹き抜けが発生するか否
かを判断することを特徴とする。

【００１３】第２発明に係る高炉操業における吹き抜け
予測方法は、第１発明において、前記経時的差分と予め
設定した第１閾値とを比較し、前者が後者より小さい場
合、更に複数の位置的差分を算出し、算出された各位置
的差分を用いて経時的差分をそれぞれ求め、得られた各
経時的差分の変化の程度を算出し、その結果と予め設定
した第２閾値とを比較し、その比較結果に基づいて、吹
き抜けが発生する可能性があるか否かを判定することを
特徴とする。

【００１４】第３発明に係る高炉操業における吹き抜け
予測方法は、第２発明において、吹き抜けが発生する可
能性があると判定した場合、前記複数の位置的差分か
ら、最小の位置的差分を抽出し、抽出した位置的差分と
予め設定した第３閾値とを比較し、その比較結果に基づ
いて、更に吹き抜けが発生する可能性があるか否かを判
定することを特徴とする。

【００１５】第４発明に係る高炉操業における吹き抜け
予測方法は、第２発明において、前記第１閾値は数値を
異ならせて予め複数設定し、前記第２閾値は各第１閾値
に応じて設定することを特徴とする。

【００１６】第５発明に係る高炉操業における吹き抜け
予測方法は、第３発明において、前記第１閾値は数値を
異ならせて予め複数設定し、前記第２閾値及び第３閾値
は各第１閾値に応じてそれぞれ設定することを特徴とす
る。

【００１７】第６発明に係る高炉操業における吹き抜け
予測方法は、第１乃至第５発明の何れかにおいて、高炉
の周方向の複数の位置で前記物理量を測定することを特
徴とする。

【００１８】第７発明に係る高炉操業における吹き抜け
予測方法は、第１乃至第６発明の何れかにおいて、前記
物理量として高炉内の圧力を測定することを特徴とす
る。

【００１９】第８発明に係る高炉操業における吹き抜け
予測装置は、炉内に装入した装入物から溶銑を生成する
高炉の操業中、前記高炉内の物理量をセンサで測定し、
その結果に基づいて吹き抜けの発生を予測する装置にお
いて、前記センサは、高炉の高さ方向へ適宜距離を隔て
た位置にそれぞれ設置してあり、両センサが測定した高
炉内の物理量を経時的に読み込み、読み込んだ両物理量
の差を算出する手段と、算出された位置的差分と異なる
時刻の位置的差分との差である経時的差分を求める手段
と、得られた経時的差分及び前記位置的差分を用いて吹
き抜けが発生するか否かを判断する判断手段とを備える
ことを特徴とする。

【００２０】第９発明に係る高炉操業における吹き抜け
予測装置は、第８発明において、前記判断手段は、前記
経時的差分と予め設定した第１閾値とを比較する手段
と、前者が後者より小さい場合、更に複数の位置的差分
を算出する手段と、算出された各位置的差分を用いて経
時的差分をそれぞれ求める手段と、得られた各経時的差
分の変化の程度を算出する手段と、その結果と予め設定
した第２閾値とを比較する手段と、その比較結果に基づ
いて、吹き抜けが発生する可能性があるか否かを判定す
る手段とを具備することを特徴とする。

【００２１】第１０発明に係る高炉操業における吹き抜
け予測装置は、第９発明において、前記判断手段は、吹
き抜けが発生する可能性があると判定した場合、前記複
数の位置的差分から、最小の位置的差分を抽出する手段
と、抽出した位置的差分と予め設定した第３閾値とを比
較する手段と、その比較結果に基づいて、更に吹き抜け
が発生する可能性があるか否かを判定する手段とを具備
することを特徴とする。

【００２２】第１１発明に係る高炉操業における吹き抜
け予測装置は、第９発明において、前記第１閾値は数値
を異ならせて予め複数設定してあり、前記第２閾値は各
第１閾値に応じて設定してあることを特徴とする。

【００２３】第１２発明に係る高炉操業における吹き抜
け予測装置は、第１０発明において、前記第１閾値は数
値を異ならせて予め複数設定してあり、前記第２閾値及
び第３閾値は各第１閾値に応じてそれぞれ設定してある
ことを特徴とする。

【００２４】第１３発明に係る高炉操業における吹き抜
け予測装置は、第８乃至第１２発明の何れかにおいて、
前記センサは高炉の周方向の複数の位置に設置してある
ことを特徴とする。

【００２５】第１４発明に係る高炉操業における吹き抜
け予測装置は、第８乃至第１３発明の何れかにおいて、
前記センサは圧力を測定する圧力センサであることを特
徴とする。

【００２６】第１５発明に係る記録媒体は、炉内に装入
した装入物から溶銑を生成する高炉の操業中、センサが
測定した高炉内の物理量を読み込ませ、その結果に基づ
いて吹き抜けの発生をコンピュータに予測させるプログ
ラムが記録してあるコンピュータ読み取り可能な記録媒
体において、前記高炉の高さ方向へ適宜距離を隔てた位
置にそれぞれ配置してあるセンサが測定した前記物理量
を経時的に前記コンピュータに読み込ませるプログラム
コード手段と、読み込まれた両物理量の差を前記コンピ
ュータに算出させるプログラムコード手段と、算出され
た位置的差分と異なる時刻の位置的差分との差である経
時的差分を前記コンピュータに求めさせるプログラムコ
ード手段と、得られた経時的差分及び前記位置的差分を
用いて吹き抜けが発生するか否かを前記コンピュータに
判断させるプログラムコード手段とを有するプログラム
が記録してあることを特徴とする。

【００２７】第１６発明に係る記録媒体は、第１５発明
において、吹き抜けが発生するか否かを前記コンピュー
タに判断させるプログラムコード手段は、前記経時的差
分と予め設定された第１閾値とを前記コンピュータに比
較させるプログラムコード手段と、前者が後者より小さ
い場合、更に複数の位置的差分を前記コンピュータに算
出させるプログラムコード手段と、算出された各位置的
差分を用いて経時的差分を前記コンピュータに求めさせ
るプログラムコード手段と、得られた各経時的差分の変
化の程度を前記コンピュータに算出させるプログラムコ
ード手段と、その結果と予め設定された第２閾値とを前
記コンピュータに比較させるプログラムコード手段と、
その比較結果に基づいて、吹き抜けが発生する可能性が
あるか否かを前記コンピュータに判定させるプログラム
コード手段とを含むプログラムが記録してあることを特
徴とする。

【００２８】第１７発明に係る記録媒体は、第１６発明
において、吹き抜けが発生するか否かを前記コンピュー
タに判断させるプログラムコード手段は、吹き抜けが発
生する可能性があると判定された場合、前記複数の位置
的差分から、最小の位置的差分を前記コンピュータに抽
出させるプログラムコード手段と、抽出された位置的差
分と予め設定された第３閾値とを前記コンピュータに比
較させるプログラムコード手段と、その結果に基づい
て、更に吹き抜けが発生する可能性があるか否かを前記
コンピュータに判定させるプログラムコード手段とを含
むプログラムが記録してあることを特徴とする。

【００２９】第１８発明に係る記録媒体は、第１６発明
において、前記第１閾値は数値を異ならせて予め複数設
定してあり、前記第２閾値は各第１閾値に応じて設定し
てあるプログラムが記録してあることを特徴とする。

【００３０】第１９発明に係る記録媒体は、第１７発明
において、前記第１閾値は数値を異ならせて予め複数設
定してあり、前記第２閾値及び第３閾値は各第１閾値に
応じてそれぞれ設定してあるプログラムが記録してある
ことを特徴とする。

【００３１】図６は、吹き抜け発生前に、ボッシュ及び
シャフトにおける高炉内の圧力を経時的に測定した結果
を示すグラフであり、図７は、図６に示したボッシュ及
びシャフトにおける高炉内の圧力の差分Δｂを算出した
結果を示すグラフである。両図中、縦軸は高炉内圧力
を、横軸は時間をそれぞれ示している。

【００３２】本発明者らは、図６から明らかな如く、シ
ャフトにおける高炉内の圧力の上昇という現象に並行し
て、その下方のボッシュにおける高炉内の圧力の低下と
いう現象が生じ、吹き抜け発生に至るという知見を得
た。両現象は次のように説明するとができる。高炉の内
壁に付着した付着物又は前記内壁の凹凸によって棚が形
成される一方、この棚の荷重に対する前記付着物又は凹
凸からの抗力が生じ、この力によって前者の現象が生じ
る。

【００３３】一方、前述した棚の下方には空洞が形成さ
れるため、シャフトの高炉内の圧力が上昇した位置の下
方のボッシュにおいて、装入物の荷重が減少し、それに
よってボッシュにおける高炉内の圧力が減少するため、
後者の現象が生じる。また、これら両現象は、棚の崩壊
によって元の圧力分布へ戻ろうとする、即ち、シャフト
において上昇した圧力が低下し、その下方のボッシュに
おいて低下した圧力が上昇するという知見も得た。従っ
て、図７に示した如く、ボッシュ及びシャフトにおける
高炉内の圧力の差分Δｂを算出することによって、これ
らの知見を吹き抜け予測に取り込むことができる。

【００３４】また、図８は、図７に示した差分Δｂを用
いて、適宜の時間における差分Δｂとそれより所定時間
前の差分Δｂとの差分Δａを算出した結果を示すグラフ
であり、図中、縦軸は圧力を、横軸は時間をそれぞれ示
している。図７及び図８からあきらかな如く、差分Δａ
を算出することによって、図７に示した差分Δｂの変化
の程度を数値化することができる。本発明者らは、高炉
内の圧力変化に着目し、高炉操業中の操作量の変更又は
センサ内への装入物の侵入による圧力の変化と、棚の形
成と崩壊による圧力の変化とを比較したところ、前者の
場合、圧力の変化が比較的急であり、後者の場合圧力変
化が比較的緩やかであると知見を得た。従って、前述し
た如く、差分Δａを算出することによって差分Δｂを数
値化し、高炉内圧力の変化の程度を検出し、それが緩や
かであれば、棚の形成と崩壊による圧力の変化であっ
て、吹き抜けが発生する可能性があると判定することが
できる。

【００３５】第１，第６，第７，第８，第１３，第１４
及び第１５発明にあっては、高炉の高さ方向へ適宜距離
を隔てた位置で高炉内の物理量（圧力）を経時的に測定
する。好ましくは、シャフトの適宜位置で高炉内の物理
量（圧力）を経時的に測定し、また、ボッシュの前記シ
ャフトの測定位置に対応する位置で高炉内の物理量（圧
力）を経時的に測定する。これによって、高さ方向の２
つの位置の測定結果に基づいて、高炉内の棚が発生し得
る全領域を監視することができる一方、高炉に設置する
センサの数を可及的に少なくすることができる。

【００３６】両位置で物理量（圧力）が測定される都
度、両物理量（圧力）の差である位置的差分をそれぞれ
算出する。また、この位置的差分と所定時間前に測定し
て得られた位置的差分との差である経時的差分を求め
る。この経時的差分を解析することによって、位置的差
分の変化が急であるか緩やかであるかを検出することが
でき、その結果に基づいて、高炉操業中の操作量の変更
又はセンサ内への装入物の侵入による物理量（圧力）の
変化であるか否かを判別する。

【００３７】一方、棚が形成された場合、前述したよう
に位置的差分は減少するので、位置的差分が所定値より
小さくなった場合、棚が形成され、吹き抜けが発生する
と判断することができる。このとき、ボッシュにおける
高炉内の物理量（圧力）の変化が考慮されているため、
棚が形成されたか否か、即ち吹き抜けが発生するか否か
を高精度に予測することができる。

【００３８】第２，第６，第７，第９，第１３，第１４
及び第１６発明にあっては、経時的差分と予め設定した
第１閾値とを比較し、前者が後者より小さい場合、位置
的差分にある程度の変化があったと判断し、次のように
してその変化の程度を判定する。位置的差分に変化があ
ったと判断してから、予め定めた時間領域内において、
複数の位置的差分を算出し、算出された各位置的差分
と、所定時間前に測定して得られた位置的差分との差を
演算して複数の経時的差分をそれぞれ求める。

【００３９】そして、得られた各経時的差分の値が負で
ある割合を算出することによって、各経時的差分の変化
の程度を数値化し、前記割合と予め設定した第２閾値と
を比較し、前者が後者より大きい場合、その変化は緩や
かであるので、高炉操業中の操作量の変更又はセンサ内
への装入物の侵入による物理量（圧力）の変化ではない
と判断して、吹き抜けが発生する可能性があると判定す
る。

【００４０】第３，第６，第７，第１０，第１３，第１
４及び第１７発明にあっては、吹き抜けが発生する可能
性があると判定した場合、前記時間領域内において算出
した複数の位置的差分から、最小の位置的差分を抽出す
る。即ち、前記時間領域において、シャフトでの物理量
（圧力）と、ボッシュでの物理量（圧力）とが最も近似
する場合の、両者の差分を求める。抽出した位置的差分
と予め設定した第３閾値とを比較し、前者が後者より小
さい場合、棚が形成されたと判断し、吹き抜けが発生す
ると決定する。

【００４１】第４，第５，第６，第７，第１１，第１
２，第１３，第１４，第１８及び第１９発明にあって
は、第１閾値を数値を異ならせて予め複数設定すること
によって、経時的偏差を複数のレベルに離散化する。そ
して、各レベルに対応する複数の第２閾値及び第３閾値
を設定しておくことによって、吹き抜けの発生を更に高
精度に予測することができる。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて具体的に説明する。図１は本発明に係る装置
の構成を示すブロック図であり、図中、１は高炉本体で
ある。高炉本体１は、羽口，出銑口等が開設してある円
筒状のハース11上に、直径が漸次拡大する朝顔形状のボ
ッシュ12、該ボッシュ12の最大直径と同じ直径の円筒状
のベリー13，直径が漸次縮小するシャフト14をこの順番
に形成してなり、シャフト14上に円筒状のスロート15が
立設してある。スロート15の上には、鉄鉱石及びコーク
ス等の装入物を高炉本体１内に装入する装入装置（図示
せず）が配設してあり、該装入装置から高炉本体１内
へ、スロート15内に予め設定したストックラインの高さ
になるまで、適宜の時間間隔で装入物が投入されるよう
になっている。

【００４３】高炉本体１の周縁部に装入された装入物
は、スロート15からシャフト14及びベリー13と経てボッ
シュ12の上段の位置までは装入前と同じ塊状であり、ボ
ッシュ12の中段から下段の位置までは半溶融状である。
ボッシュ12の下方のハース11では、溶銑がコークスの間
を滴下して底部に溜まり、そこに湯溜まりが形成され、
この湯溜まりから出銑される。この出銑及び装入物の塊
状物から溶銑への変化に伴う体積の減少等によって、ス
ロート15からボッシュ12の間の装入物は、漸次降下して
いる。

【００４４】シャフト14の上縁近傍の位置には、シャフ
ト14内の圧力を測定する複数の第１圧力センサ21，21，
…が、シャフト14の周方向へ適宜距離を隔てて埋設して
あり、第１圧力センサ21，21，…の測定結果は後述する
データ検出器２に与えられる。また、ボッシュ12の上縁
近傍の位置には、ボッシュ12内の圧力を測定する複数の
第２圧力センサ22，22，…が、前記第１圧力センサ21，
21，…の周方向の位置に対応するように埋設してあり、
第２圧力センサ22，22，…の測定結果もデータ検出器２
に与えられる。

【００４５】データ検出器２は、第１圧力センサ21，2
1，…及び第２圧力センサ22，22，…から与えられた測
定結果を所定の周期（略１秒）でサンプリングし、第１
圧力センサ21，21，…及び第２圧力センサ22，22，…の
内の対応する一対のセンサからサンプリングした測定結
果を対応付けて、吹き抜けが発生するか否かを予測計算
するコンピュータ３に与える。

【００４６】図２乃至図５は、図１に示したコンピュー
タ３が吹き抜けを予測する手順を示すフローチャートで
ある。コンピュータ３のＣＰＵ31は、データ検出器２か
ら測定結果が与えられる都度、それを読み込み（ステッ
プＳ１）、次の（１）式に基づいて、ボッシュ内の圧力
とシャフト内の圧力との差である圧力差Δｂ_n（ｔ）を
算出し（ステップＳ２）、それをメモリ32の所定アドレ
スに記憶させる。 Δｂ_n（ｔ）＝ｘ_n（ｔ）−ｙ_n（ｔ） …（１）但し、ｎ：高炉本体の周方向の位置ｘ（ｔ）：時刻ｔにおけるボッシュ内の圧力（ｋｇ／ｃ
ｍ²）ｙ（ｔ）：時刻ｔにおけるシャフト内の圧力（ｋｇ／ｃ
ｍ²）

【００４７】ＣＰＵ31は時間Ｔ_b（Ｔ_b＝５〜６０秒、
最適値は１０秒）が経過する都度、その間にメモリ32に
記憶させた圧力差Δｂ_nの平均を算出し、得られた平均
圧力差（バー）Δｂ_nをメモリ32の他のアドレスに記憶
させる（ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５）。ＣＰＵ31は、時
間Ｔ_r（Ｔ_r＝１８０〜３８０秒、最適値は２８０秒）
前に算出した平均圧力差（バー）Δｂ_nをメモリ32から
読み出し（ステップＳ６）、算出した平均圧力差（バ
ー）Δｂ_nと読み出した平均圧力差（バー）Δｂ _nとの
差分である経時的圧力差Δａ_nを、次の（２）式に従っ
て求める（ステップＳ７）。 Δａ_n＝Δｂ_n（ｔ）−Δｂ_n（ｔ−Ｔ_r） …（２）

【００４８】ＣＰＵ31は、経時的圧力差Δａ_nが得られ
ると、予め設定された３つの閾値Ｖ（１）〜Ｖ（３）
（Ｖ（１）＜Ｖ（２）＜Ｖ（３））を用いて、危険度を
示すレベル１〜４に経時的圧力差Δａ_nを離散化する。
即ち、Δａ_n≦Ｖ（１）であればレベル３とし、Ｖ
（１）＜Δａ_n≦Ｖ（２）であればレベル２とし、Ｖ
（２）＜Δａ_n≦Ｖ（３）であればレベル１とし、Ｖ
（３）＜Δａ_nであればレベル０（零）とする（ステッ
プＳ８〜Ｓ14）。ＣＰＵ31は、離散化して得たレベルが
１以上であるか否かを判断し（ステップＳ15）、そうで
ないと判断した場合、以降の演算操作を行うことなく、
ステップＳ２へ戻る。なお、予め設定した時間Ｔ₀以内
にレベルの値が１〜３の何れかに変化した場合は、レベ
ルをその値に変更する。

【００４９】ＣＰＵ31は、レベルが１以上であると判断
した場合、計時を開始する（ステップＳ16）と共に、前
同様、時間Ｔ_b内の平均圧力差（バー）Δｂ_nの算出、
時間Ｔ_r前に算出した平均圧力差（バー）Δｂ_nの読み
出し、及び経時的圧力差Δａ _nの算出を行う（ステップ
Ｓ17〜Ｓ22）。ＣＰＵ31は、計時した時間が予め設定し
た時間Ｔ_Qに達したか否かを判断し（ステップＳ23）、
時間Ｔ_Qに達していない場合、直前の経時的圧力差Δａ
_nが負であるか否かを判断する（ステップＳ24）。ＣＰ
Ｕ31は、直前の経時的圧力差Δａ_nが負であると判断す
ると、更にステップＳ22で算出したΔａ_nが正であるか
否かを判断し（ステップＳ25）、それが正であると判断
すると、後述するステップＳ26へ移り、一方、直前の経
時的圧力差Δａ_nが正であると判断した場合、及びステ
ップＳ22で算出した経時的圧力差Δａ_nが負であると判
断した場合、ステップＳ23へ戻る。

【００５０】ＣＰＵ31は、ステップＳ25で経時的圧力差
Δａ_nが正であると判断した場合、次の（３）式に基づ
いて割合ｍｉを演算し（ステップＳ26）、ステップＳ25
でΔａ_nが正であると判断することなく、ステップ23で
時間Ｔ_Qに達したと判断した場合、次の（４）式に基づ
いて、割合ｍｉを算出する（ステップＳ27）。ｍｉ＝Ｎ（Δａ_n）×Ｔ_b／Ｔ_P …（３）但し、Ｔ_P ：計時開始から経時的圧力差Δａ_nが
正であると判断するまでの時間Ｎ（Δａ）：時間Ｔ_P内に経時的圧力差Δａ_nが負であ
った個数ｍｉ＝Ｎ（Δａ_n）×Ｔ_b／Ｔ_Q …（４）

【００５１】ＣＰＵ31は、（３）式又は（４）式にて求
めた割合ｍｉと、レベル１〜３に応じて予め設定した第
１閾値Ｓ（ｌｅｖ）とを比較し（ステップＳ28）、ｍｉ
≧Ｓ（ｌｅｖ）である場合、経時的圧力差Δａ_nの変化
は緩慢であり、吹き抜けが発生する可能性が高いと判断
して次のステップＳ29へ移る。一方、ｍｉ＜Ｓ（ｌｅ
ｖ）である場合、ＣＰＵ31は、経時的圧力差Δａ_nの変
化は急激であり、高炉の操業に係る操作量の変化又は圧
力センサへの装入物の詰まり等が生じたものと判断して
ステップＳ２へ戻る。

【００５２】ＣＰＵ31は、時間Ｔ_Q又は時間Ｔ_Pの時間
領域内に算出された複数の圧力差Δｂ_nから、最小平均
圧力差ｍｉｎ（バーΔｂ）を抽出し（ステップＳ29）、
抽出した最小圧力差ｍｉｎ（Δｂ）とレベル１〜３に応
じて予め設定した第２閾値Ｕ（ｌｅｖ）とを比較し（ス
テップＳ30）、ｍｉｎ（バーΔｂ）＞Ｕ（ｌｅｖ）であ
る場合、吹き抜けは発生しないと判断して、ステップＳ
２へ戻る。一方、ＣＰＵ31は、ｍｉｎ（バーΔｂ）≦Ｕ
（ｌｅｖ）である場合、吹き抜けが発生すると判断し、
出力部33をして警報器４に警報を出力せしめると共に、
高炉の操業を制御する制御装置５へ吹き抜けの警報信号
を出力させる（ステップＳ31）。

【００５３】なお、前述した時間Ｔ_r，Ｔ_b，Ｔ_Q、及
び閾値Ｖ（ｌｅｖ），Ｕ（ｌｅｖ）等は、経験的に求め
てもよく、また遺伝的アルゴリズムといった最適化アル
ゴリズムを用いて計算によって求めてもよい。

【００５４】なお、上述したような吹き抜けを予測する
プログラムは、図１に示したような構成の装置のＲＯＭ
に書き込んでおく以外に、図９に示すように、コンパク
トディスク又はフレキシブルディスク等の記録媒体RMに
記録しておき、この記録媒体RMをコンピュータのディス
クドライブに装填してロードし、吹き抜けを予測させる
構成であってもよい。

【００５５】

【実施例】次に、本発明に係る装置を用いて吹き抜けを
予測した結果について説明する。図10は、図１に示した
装置によって高炉の吹き抜けを予測した結果を示すヒス
トグラムであり、図中縦軸は吹き抜けを予測した累計件
数を、横軸は吹き抜けを予測してから吹き抜けが発生す
るまでの時間である吹き抜け余裕時間をそれぞれ示して
いる。なお、本実施例では吹き抜けを予測した場合で
も、高炉の操業を操作することなく、吹き抜けを発生さ
せた。

【００５６】図10から明らかな如く、予測を行った時間
領域において、２０件の吹き抜けが発生した。これらの
吹き抜けについて、最大２２分前に吹き抜けを予測する
ことができ、平均吹き抜け余裕時間は１４分２７秒であ
った。また、略１１分前には２０件の内の１６件の吹き
抜けを予測することができ、高炉の操業を操作して吹き
抜けの発生を防止するのに十分な時間であった。一方、
前述した時間領域において、吹き抜けを予測したにも拘
らず、それが発生しなかった場合は１件もなかった。

【００５７】

【発明の効果】以上詳述した如く、第１，第６，第７，
第８，第１３，第１４及び第１５発明にあっては、位置
的差分を用いて吹き抜けの発生を予測するため、棚及び
該棚の下方に形成される空洞の発生を高感度に検出する
ことができ、吹き抜け発生を高精度に検出することがで
きる。このとき、高炉のシャフト及びボッシュで測定し
た結果を用いて算出した位置的差分を用いた場合、可及
的に少ない個数のセンサによって、吹き抜けが発生する
全領域を監視することができ、センサに要するコストが
少ない。また、経時的差分を用いて吹き抜けの発生を予
測するため、棚及び空洞の発生か否かを判別することが
でき、吹き抜け発生の予測精度が高い。

【００５８】第２，第６，第７，第９，第１３，第１４
及び第１６発明にあっては、経時的差分を用いて位置的
差分の変化の程度を判定し、その結果に基づいて吹き抜
けが発生する可能性があると判定するため、高炉操業中
の操作量の変更又はセンサ内への装入物の侵入による物
理量（圧力）の変化と混同することなく、吹き抜けを高
精度に予測することができる。

【００５９】第３，第６，第７，第１０，第１３，第１
４及び第１７発明にあっては、吹き抜けが発生する可能
性があると判定した後、位置的差分に基づいて吹き抜け
が発生すると決定するため、吹き抜けの発生を高精度に
予測することができる。

【００６０】第４，第５，第６，第１０，第１１，第１
２，第１６及び第１７発明にあっては、異なる閾値を用
いて複数のレベルに区分し、各区分毎に吹き抜けの発生
を予測するため、更に高精度に吹き抜けの発生を予測す
ることができる等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】図１に示したコンピュータが吹き抜けを予測す
る手順を示すフローチャートである。

【図３】図１に示したコンピュータが吹き抜けを予測す
る手順を示すフローチャートである。

【図４】図１に示したコンピュータが吹き抜けを予測す
る手順を示すフローチャートである。

【図５】図１に示したコンピュータが吹き抜けを予測す
る手順を示すフローチャートである。

【図６】吹き抜け発生前に、ボッシュ及びシャフトにお
ける高炉内の圧力を経時的に測定した結果を示すグラフ
である。

【図７】図６に示したボッシュ及びシャフトにおける高
炉内の圧力の差分Δｂを算出した結果を示すグラフであ
る。

【図８】図７に示した差分Δｂを用いて、適宜の時間に
おける差分Δｂとそれより所定時間前の差分Δｂとの差
分Δａを算出した結果を示すグラフである。

【図９】他の実施の形態を示す模式図である。

【図１０】図１に示した装置によって高炉の吹き抜けを
予測した結果を示すヒストグラムである。

【図１１】高炉で発生する吹き抜けを説明する説明図で
ある。

【符号の説明】

１高炉本体２データ検出器３コンピュータ５制御装置１１ハース１２ボッシュ１３ベリー１４シャフト１５スロート２１第１圧力センサ２２第２圧力センサ３１ＣＰＵ３２メモリ３３出力部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉内に装入した装入物から溶銑を生成す
る高炉の操業中、前記高炉内の物理量を測定し、その結
果に基づいて吹き抜けの発生を予測する方法において、高炉の高さ方向へ適宜距離を隔てた位置で前記物理量を
経時的に測定し、得られた両物理量の差を算出し、算出
された位置的差分と異なる時刻の位置的差分との差であ
る経時的差分を求め、得られた経時的差分及び前記位置
的差分を用いて吹き抜けが発生するか否かを判断するこ
とを特徴とする高炉操業における吹き抜け予測方法。
【請求項２】前記経時的差分と予め設定した第１閾値
とを比較し、前者が後者より小さい場合、更に複数の位
置的差分を算出し、算出された各位置的差分を用いて経
時的差分をそれぞれ求め、得られた各経時的差分の変化
の程度を算出し、その結果と予め設定した第２閾値とを
比較し、その比較結果に基づいて、吹き抜けが発生する
可能性があるか否かを判定する請求項１記載の高炉操業
における吹き抜け予測方法。
【請求項３】吹き抜けが発生する可能性があると判定
した場合、前記複数の位置的差分から、最小の位置的差
分を抽出し、抽出した位置的差分と予め設定した第３閾
値とを比較し、その比較結果に基づいて、更に吹き抜け
が発生する可能性があるか否かを判定する請求項２記載
の高炉操業における吹き抜け予測方法。
【請求項４】前記第１閾値は数値を異ならせて予め複
数設定し、前記第２閾値は各第１閾値に応じて設定する
請求項２記載の高炉操業における吹き抜け予測方法。
【請求項５】前記第１閾値は数値を異ならせて予め複
数設定し、前記第２閾値及び第３閾値は各第１閾値に応
じてそれぞれ設定する請求項３記載の高炉操業における
吹き抜け予測方法。
【請求項６】高炉の周方向の複数の位置で前記物理量
を測定する請求項１乃至５の何れかに記載の高炉操業に
おける吹き抜け予測方法。
【請求項７】前記物理量として高炉内の圧力を測定す
る請求項１乃至６の何れかに記載の高炉操業における吹
き抜け予測方法。
【請求項８】炉内に装入した装入物から溶銑を生成す
る高炉の操業中、前記高炉内の物理量をセンサで測定
し、その結果に基づいて吹き抜けの発生を予測する装置
において、前記センサは、高炉の高さ方向へ適宜距離を隔てた位置
にそれぞれ設置してあり、両センサが測定した高炉内の
物理量を経時的に読み込み、読み込んだ両物理量の差を
算出する手段と、算出された位置的差分と異なる時刻の
位置的差分との差である経時的差分を求める手段と、得
られた経時的差分及び前記位置的差分を用いて吹き抜け
が発生するか否かを判断する判断手段とを備えることを
特徴とする高炉操業における吹き抜け予測装置。
【請求項９】前記判断手段は、前記経時的差分と予め
設定した第１閾値とを比較する手段と、前者が後者より
小さい場合、更に複数の位置的差分を算出する手段と、
算出された各位置的差分を用いて経時的差分をそれぞれ
求める手段と、得られた各経時的差分の変化の程度を算
出する手段と、その結果と予め設定した第２閾値とを比
較する手段と、その比較結果に基づいて、吹き抜けが発
生する可能性があるか否かを判定する手段とを具備する
請求項８記載の高炉操業における吹き抜け予測装置。
【請求項１０】前記判断手段は、吹き抜けが発生する
可能性があると判定した場合、前記複数の位置的差分か
ら、最小の位置的差分を抽出する手段と、抽出した位置
的差分と予め設定した第３閾値とを比較する手段と、そ
の比較結果に基づいて、更に吹き抜けが発生する可能性
があるか否かを判定する手段とを具備する請求項９記載
の高炉操業における吹き抜け予測装置。
【請求項１１】前記第１閾値は数値を異ならせて予め
複数設定してあり、前記第２閾値は各第１閾値に応じて
設定してある請求項９記載の高炉操業における吹き抜け
予測装置。
【請求項１２】前記第１閾値は数値を異ならせて予め
複数設定してあり、前記第２閾値及び第３閾値は各第１
閾値に応じてそれぞれ設定してある請求項１０記載の高
炉操業における吹き抜け予測装置。
【請求項１３】前記センサは高炉の周方向の複数の位
置に設置してある請求項８乃至１２の何れかに記載の高
炉操業における吹き抜け予測装置。
【請求項１４】前記センサは圧力を測定する圧力セン
サである請求項８乃至１３の何れかに記載の高炉操業に
おける吹き抜け予測装置。
【請求項１５】炉内に装入した装入物から溶銑を生成
する高炉の操業中、センサが測定した高炉内の物理量を
読み込ませ、その結果に基づいて吹き抜けの発生をコン
ピュータに予測させるプログラムが記録してあるコンピ
ュータ読み取り可能な記録媒体において、前記高炉の高さ方向へ適宜距離を隔てた位置にそれぞれ
配置してあるセンサが測定した前記物理量を経時的に前
記コンピュータに読み込ませるプログラムコード手段
と、読み込まれた両物理量の差を前記コンピュータに算
出させるプログラムコード手段と、算出された位置的差
分と異なる時刻の位置的差分との差である経時的差分を
前記コンピュータに求めさせるプログラムコード手段
と、得られた経時的差分及び前記位置的差分を用いて吹
き抜けが発生するか否かを前記コンピュータに判断させ
るプログラムコード手段とを有するプログラムが記録し
てあることを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記
録媒体。
【請求項１６】吹き抜けが発生するか否かを前記コン
ピュータに判断させるプログラムコード手段は、前記経
時的差分と予め設定された第１閾値とを前記コンピュー
タに比較させるプログラムコード手段と、前者が後者よ
り小さい場合、更に複数の位置的差分を前記コンピュー
タに算出させるプログラムコード手段と、算出された各
位置的差分を用いて経時的差分を前記コンピュータに求
めさせるプログラムコード手段と、得られた各経時的差
分の変化の程度を前記コンピュータに算出させるプログ
ラムコード手段と、その結果と予め設定された第２閾値
とを前記コンピュータに比較させるプログラムコード手
段と、その比較結果に基づいて、吹き抜けが発生する可
能性があるか否かを前記コンピュータに判定させるプロ
グラムコード手段とを含むプログラムが記録してある請
求項１５記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１７】吹き抜けが発生するか否かを前記コン
ピュータに判断させるプログラムコード手段は、吹き抜
けが発生する可能性があると判定された場合、前記複数
の位置的差分から、最小の位置的差分を前記コンピュー
タに抽出させるプログラムコード手段と、抽出された位
置的差分と予め設定された第３閾値とを前記コンピュー
タに比較させるプログラムコード手段と、その結果に基
づいて、更に吹き抜けが発生する可能性があるか否かを
前記コンピュータに判定させるプログラムコード手段と
を含むプログラムが記録してある請求項１６記載のコン
ピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１８】前記第１閾値は数値を異ならせて予め
複数設定してあり、前記第２閾値は各第１閾値に応じて
設定してあるプログラムが記録してある請求項１６記載
のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１９】前記第１閾値は数値を異ならせて予め
複数設定してあり、前記第２閾値及び第３閾値は各第１
閾値に応じてそれぞれ設定してあるプログラムが記録し
てある請求項１７記載のコンピュータ読み取り可能な記
録媒体。