KR20230019154A

KR20230019154A - 조업 가이던스 방법, 고로의 조업 방법, 용선의 제조 방법, 조업 가이던스 장치

Info

Publication number: KR20230019154A
Application number: KR1020227046242A
Authority: KR
Inventors: 요시나리 하시모토; 료스케 마스다
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2020-07-06
Filing date: 2021-06-15
Publication date: 2023-02-07
Also published as: JP2022014169A; TW202212576A; EP4177359A1; BR112022026282A2; WO2022009621A1; EP4177359A4; US20230313329A1; TWI788892B; JP7272326B2; CN115735010A

Abstract

조업 가이던스 방법은, 고로 내의 상태를 계산 가능한 물리 모델을 이용하여, 현재의 조업 상태를 장래에도 유지한 경우의 고로 내의 상태를 예측하는 제1 예측 스텝과, 고로 내의 상태를 예측했을 때의, 레이스웨이 영역에 있어서의 산소 수지(收支), 로 내 전체의 탄소 수지 및 로 내 전체의 산화철 유래의 산소 수지를, 출력 장치에 표시하는 표시 스텝을 포함한다.

Description

조업 가이던스 방법, 고로의 조업 방법, 용선의 제조 방법, 조업 가이던스 장치

본 발명은, 조업 가이던스 방법, 고로(blast furnace)의 조업 방법, 용선의 제조 방법, 조업 가이던스 장치에 관한 것이다.

제철업에 있어서의 고로 프로세스에 있어서, 용선(hot metal) 온도 및 용선의 생산 속도(이하, 「조선(造銑) 속도(hot metal making rate)」라고 함)는 중요한 관리 지표이다. 용선 온도가 높아지면, 잉여인 환원재를 소비할 뿐만 아니라, 로(furnace) 내 가스의 팽창에 의해 원료 강하가 불안정해진다. 또한, 용선 온도가 극단적으로 저하하면, 슬래그(slag)의 배재성(排滓性:discharging property)이 악화되어, 고로의 생산성이 현저하게 저하한다. 오퍼레이터는, 용선 온도를 제어하기 위해, 주로 송풍 습분, 미분탄비를 조작하고 있다. 한편, 고로에서는, 후공정에 의해 지정되는 목표 조선 속도를 준수하여 조업을 행하는 것이 요구된다. 이 조선 속도를 제어하기 위해서는, 송풍 유량이나 부화 산소 유량(an enriched oxygen flow rate)을 조정한다.

또한, 고로 프로세스는, 고체가 충전된 상태로 조업을 행하기 때문에, 프로세스 전체의 열 용량이 크고, 조작(조업 액션)에 대한 응답의 시정수(時定數)가 길다는 특징을 갖고 있다. 또한, 고로의 상부(로 정부(furnace top))에서 장입된 원료가 고로의 하부(로 하부)로 강하하기까지에는 수시간 오더(order)의 낭비 시간이 존재한다. 그 때문에, 고로 조업을 적절히 행하기 위해서는, 장래의 고로의 상태에 기초하여 조업 액션을 결정하는 것이 필요하다.

이러한 배경으로부터, 특허문헌 1에서는, 물리 모델을 이용한 장래 예측에 기초하는 고로의 제어 방법이 제안되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 고로의 제어 방법에서는, 현재의 로정 가스의 조성에 합치하도록, 물리 모델에 포함되는 가스 환원 속도 파라미터를 조정하여, 파라미터 조정 후의 물리 모델을 이용하여 로열(furnace heat)을 예측하고 있다.

일본공개특허공보 평11-335710호

그러나, 특허문헌 1에서 이용되고 있는 물리 모델은, 편미분 방정식 등의 복잡한 수식에 기초하여 용선 온도나 조선 속도의 예측을 행하기 때문에, 조업에 종사하는 오퍼레이터의 시점에서는 그 산출 근거를 이해하기 어려워, 제어계를 신뢰하고 사용하는 데에 있어서의 장벽이 되고 있었다.

또한, 원료의 분화(powderization)나 미연(unburned) 미분탄의 발생에 의한 통기성의 악화에 기인한 로 내 가스의 취발(吹拔:blow-through) 등, 현상황의 물리 모델에서는 예측이 곤란한 현상이 존재하기 때문에, 고로 조업의 완전한 자동화를 달성하는 것은 당분간은 곤란하다. 그 때문에, 오퍼레이터의 기능을 높이기 위한 인간 기계 협조 기술도 필요하다고 생각되지만, 상기와 같은 물리 모델에 기초하는 제어 시스템에서는 이러한 과제에는 충분히 대응하지 못하고 있다.

본 발명은, 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 오퍼레이터가 로 내 상태를 고려하여 적절한 조업 액션을 도출하는 것이 가능해지는 조업 가이던스 방법, 고로의 조업 방법, 용선의 제조 방법, 조업 가이던스 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 조업 가이던스 방법은, 고로 내의 상태를 계산 가능한 물리 모델을 이용하여, 현재의 조업 상태를 장래에도 유지한 경우의 상기 고로 내의 상태를 예측하는 제1 예측 스텝과, 상기 고로 내의 상태를 예측했을 때의, 레이스웨이 영역(raceway region)에 있어서의 산소 수지(收支:balance), 로 내 전체의 탄소 수지 및 로 내 전체의 산화철 유래의 산소 수지를, 출력 장치에 표시하는 표시 스텝을 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 조업 가이던스 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 표시 스텝이, 상기 레이스웨이 영역에 있어서의 산소 수지, 상기 로 내 전체의 탄소 수지 및 상기 산화철 유래의 산소 수지에 대해서, 현재의 상태 및 현재의 조업 상태를 장래에도 유지한 경우의 상태를, 비교 가능하게 나열하여 표시한다.

또한, 본 발명에 따른 조업 가이던스 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 물리 모델을 이용하여, 오퍼레이터에 의해 입력하는 임의의 가상적인 조업 조건 하에서 조업을 행한 경우의 장래의 고로 내의 상태를 예측하는 제2 예측 스텝을 추가로 포함하고, 상기 표시 스텝이, 상기 레이스웨이 영역에 있어서의 산소 수지, 상기 로 내 전체의 탄소 수지 및 상기 산화철 유래의 산소 수지에 대해서, 현재의 상태 및 상기 가상적인 조업 조건 하에서 조업을 행한 경우의 상태를, 그래프 상에서 비교 가능하게 나열하여 표시한다.

또한, 본 발명에 따른 조업 가이던스 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 제2 예측 스텝이, 상기 조업 조건을 나타내는 복수의 조작 변수를 임의의 값으로 지정 가능한 입력 인터페이스를 상기 출력 장치에 표시하고, 상기 입력 인터페이스에 의해 지정된 조작 변수에 기초하여, 장래의 고로 내의 상태를 예측한다.

또한, 본 발명에 따른 조업 가이던스 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 레이스웨이 영역에 있어서의 산소 수지가, 레이스웨이 영역에 취입되는 산소의 공급 속도와, 레이스웨이 영역에서 연소되는 탄소의 소비 속도의 관계를 나타내고, 상기 로 내 전체의 탄소 수지가, 로정으로부터 공급되는 코크스 유래의 탄소의 공급 속도와, 로 내에서 연소되는 탄소의 소비 속도의 관계를 나타내고, 상기 산화철 유래의 산소 수지가, 로정으로부터 공급되는 산화철 유래의 철의 투입 속도와, 로정으로부터 공급되는 산화철 유래의 산소의 투입 속도와, 로정으로부터 공급되는 산화철의 가스에 의한 환원 반응 속도의 관계를 나타내고, 상기 표시 스텝이, 상기 레이스웨이 영역에 있어서의 산소 수지, 상기 로 내 전체의 탄소 수지 및 상기 산화철 유래의 산소 수지 중, 상기 산화철 유래의 철의 투입 속도 이외를, 상기 그래프 상의 제1 축방향을 따라 나열하여 표시하고, 상기 산화철 유래의 철의 투입 속도를, 상기 제1 축방향에 직교하는 제2 축방향으로 표시한다.

또한, 본 발명에 따른 조업 가이던스 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 표시 스텝이, 상기 제1 예측 스텝 및 상기 제2 예측 스텝 중 적어도 한쪽에서 예측한 조업 상태의 조선 속도, 코크스비(coke ratio) 및 미분탄 유량비를 포함하는 조업 지표의 예측 전후에 있어서의 변화를, 비교 가능하게 표시한다.

또한, 본 발명에 따른 조업 가이던스 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 표시 스텝이, 상기 레이스웨이 영역에 있어서의 산소 수지, 상기 로 내 전체의 탄소 수지 및 상기 산화철 유래의 산소 수지에 더하여, 로 내로의 입열(heat input)과 로 내에서 소비되는 열의 관계를 나타내는 로 내의 열 수지를 상기 출력 장치에 표시한다.

또한, 본 발명에 따른 조업 가이던스 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 표시 스텝이, 각 수지를 용선의 단위 중량당으로 환산하여 표시한다.

전술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 고로의 조업 방법은, 상기의 조업 가이던스 방법에 의한 가이던스에 따라 고로를 제어하는 스텝을 포함한다.

전술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 용선의 제조 방법은, 상기의 조업 가이던스 방법에 의한 가이던스에 따라 고로를 제어하고, 용선을 제조하는 스텝을 포함한다.

전술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 조업 가이던스 장치는, 고로 내의 상태를 계산 가능한 물리 모델을 이용하여, 현재의 조업 상태를 장래에도 유지한 경우의 상기 고로 내의 상태를 예측하는 예측 수단과, 상기 고로 내의 상태를 예측했을 때의, 레이스웨이 영역에 있어서의 산소 수지, 로 내 전체의 탄소 수지 및 로 내 전체의 산화철 유래의 산소 수지를 표시하는 표시 수단을 구비한다.

본 발명에 따른 조업 가이던스 방법, 고로의 조업 방법, 용선의 제조 방법, 조업 가이던스 장치에 의하면, 고로 내의 상태를 예측했을 때의, 레이스웨이 영역에 있어서의 산소 수지, 로 내 전체의 탄소 수지 및 로 내 전체의 산화철 유래의 산소 수지를 표시한다. 이에 따라, 오퍼레이터가 적절한 조업 액션을 도출하는 것이 가능해진다. 따라서, 고로의 고효율 또한 안정적인 조업을 실현할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 조업 가이던스 장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는, 본 발명의 실시 형태에 따른 조업 가이던스 방법에서 이용하는 물리 모델의 입력 변수 및 출력 변수의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은, 레이스웨이 영역에 있어서의 산소 수지를 나타내는 그래프이다.
도 4는, 로 내 전체의 코크스 유래의 탄소 수지를 나타내는 그래프이다.
도 5는, 로 내 전체의 산화철 유래의 산소 수지를 나타내는 그래프이다.
도 6은, 로 내의 물질 수지를 시간당으로 나타낸 그래프이다.
도 7은, 로 내의 열 수지를 시간당으로 나타낸 그래프이다.
도 8은, 로 내의 물질 수지를 용선의 단위 중량당으로 나타낸 그래프이다.
도 9는, 로 내의 열 수지를 용선의 단위 중량당으로 나타낸 그래프이다.
도 10은, 본 발명의 실시 형태에 따른 조업 가이던스 방법에 있어서, 물리 모델에 의한 조선 온도 및 용선 온도의 예측 결과를 나타내는 도면이다.
도 11은, 로 내의 물질 수지를 시간당으로 나타낸 그래프로서, 코크스비를 증가시키는 전후의 값을 나타내는 그래프이다.
도 12는, 로 내의 열 수지를 시간당으로 나타낸 그래프로서, 코크스비를 증가시키는 전후의 값을 나타내는 그래프이다.
도 13은, 로 내의 물질 수지를 용선의 단위 중량당으로 나타낸 그래프로서, 코크스비를 증가시키는 전후의 값을 나타내는 그래프이다.
도 14는, 로 내의 열 수지를 시간당으로 나타낸 그래프로서, 코크스비를 증가시키는 전후의 값을 나타내는 그래프이다.
도 15는, 복수의 조작 변수를 임의의 값으로 지정 가능한 입력 인터페이스의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 16은, 로 내의 물질 수지를 시간당으로 나타낸 그래프로서, 코크스비를 증가시키는 전후의 값 및 미분탄 유량의 감소 후의 값을 나타내는 그래프이다.
도 17은, 로 내의 열 수지를 시간당으로 나타낸 그래프로서, 코크스비를 증가시키는 전후의 값 및 미분탄 유량의 감소 후의 값을 나타내는 그래프이다.
도 18은, 로 내의 물질 수지를 용선의 단위 중량당으로 나타낸 그래프로서, 코크스비를 증가시키는 전후의 값 및 미분탄 유량의 감소 후의 값을 나타내는 그래프이다.
도 19는, 로 내의 열 수지를 시간당으로 나타낸 그래프로서, 코크스비를 증가시키는 전후의 값 및 미분탄 유량의 감소 후의 값을 나타내는 그래프이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

본 발명의 실시 형태에 따른 조업 가이던스 방법, 고로의 조업 방법, 용선의 제조 방법, 조업 가이던스 장치에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.

〔조업 가이던스 장치의 구성〕

우선, 본 발명의 실시 형태에 따른 조업 가이던스 장치의 구성에 대해서, 도 1을 참조하면서 설명한다. 조업 가이던스 장치(100)는, 정보 처리 장치(101)와, 입력 장치(102)와, 출력 장치(103)를 구비하고 있다.

정보 처리 장치(101)는, 퍼스널 컴퓨터나 워크 스테이션 등의 범용의 장치에 의해 구성되고, RAM(111), ROM(112) 및 CPU(113)를 구비하고 있다. RAM(111)은, CPU(113)가 실행하는 처리에 관한 처리 프로그램이나 처리 데이터를 일시적으로 기억하여, CPU(113)의 워킹 에어리어(working area)로서 기능한다.

ROM(112)은, 본 발명의 실시 형태에 따른 조업 가이던스 방법을 실행하는 제어 프로그램(112a)과, 정보 처리 장치(101) 전체의 동작을 제어하는 처리 프로그램이나 처리 데이터를 기억하고 있다.

CPU(113)는, ROM(112) 내에 기억되어 있는 제어 프로그램(112a) 및 처리 프로그램에 따라 정보 처리 장치(101) 전체의 동작을 제어한다. 이 CPU(113)는, 후기하는 조업 가이던스 방법에 있어서, 제1 예측 스텝을 행하는 제1 예측 수단, 제2 예측 스텝을 행하는 제2 예측 수단 및 표시 스텝을 행하는 표시 수단으로서 기능한다.

입력 장치(102)는, 키보드, 마우스 포인터, 숫자 키보드 등의 장치에 의해 구성되고, 정보 처리 장치(101)에 대하여 각종 정보를 입력할 때에 조작된다. 출력 장치(103)는, 표시 장치나 인쇄 장치 등에 의해 구성되고, 정보 처리 장치(101)의 각종 처리 정보를 출력한다. 출력 장치(103)는, 후기하는 조업 가이던스 방법에 있어서, 레이스웨이 영역에 있어서의 산소 수지, 로 내 전체의 탄소 수지, 로 내 전체의 산화철 유래의 산소 수지, 로 내의 열 수지 등을 표시한다. 또한, 「레이스웨이 영역」이란, 송풍구로부터 취입된 열풍 중의 산소에 의해 로 내의 코크스가 연소하는 2000℃ 정도의 영역을 나타낸다.

〔물리 모델의 구성〕

다음으로, 본 발명의 실시 형태에 따른 조업 가이던스 방법에서 이용하는 물리 모델에 대해서 설명한다. 본 발명에서 이용하는 물리 모델은, 참고문헌 1(하타노 미치하루 등: “고로 비정상 모델에 의한 화입 조업(Blow-in Operation)의 검토”, 철과 강, vol.68, p.2369) 기재된 방법과 마찬가지로, 철광석의 환원, 철광석과 코크스의 사이의 열 교환 및, 철광석의 융해 등의 복수의 물리 현상을 고려한 편미분 방정식군으로 구성되어 있다. 또한, 본 발명에서 이용하는 물리 모델은, 비정상 상태에 있어서의 고로 내의 상태를 나타내는 변수(출력 변수)를 계산 가능한 물리 모델이다(이하, 「비정상 모델」이라고 함).

도 2에 나타내는 바와 같이, 이 비정상 모델에 대하여 부여하는 경계 조건 중에서 시간 변화하는 주된 것(입력 변수, 고로의 조작 변수(조업 인자라고도 함))은, 이하와 같다.

(1) 로정에 있어서의 코크스비(CR)[㎏/t]: 용선 1톤당의 코크스의 투입량

(2) 송풍 유량(BV)[Nm³/min]: 고로에 송풍되는 공기의 유량

(3) 부화 산소 유량(BVO)[Nm³/min]: 고로에 취입되는 부화 산소의 유량

(4) 송풍 온도(BT)[℃]: 고로에 송풍되는 공기 및 부화 산소의 온도

(5) 미분탄 유량(미분탄 취입량, PCI)[㎏/min]: 용선 생성량 1톤에 대하여 사용되는 미분탄의 중량

(6) 송풍 습분(BM)[g/Nm³]: 고로에 송풍되는 공기의 습도

또한, 비정상 모델에 의해 형성되는 주된 출력 변수는, 이하와 같다.

(1) 로 내에 있어서의 가스 이용률(ηCO):CO₂/(CO＋CO₂)

(2) 코크스나 철의 온도

(3) 철광석의 산화도

(4) 원료의 강하 속도

(5) 솔루션 로스 카본량(솔 로스 카본량(sol.loss carbon amount)

(6) 용선 온도

(7) 조선 속도(용선 생성 속도)

(8) 로체 히트 로스량(furnace body heat loss amount: 냉각수에 의해 로체를 냉각했을 때에 냉각수가 빼앗는 열량

본 발명에서는, 출력 변수를 계산할 때의 타임스텝(시간 간격)은 30분으로 했다. 단, 타임스텝은 목적에 따라서 가변이고, 본 실시 형태의 값에 한정될 일은 없다.

상기의 비정상 모델은, 예를 들면 하기식 (1), (2)와 같이 나타낼 수 있다. 이 비정상 모델을 이용함으로써, 시시각각 변화하는 용선 온도 및 조선 속도를 포함하는 출력 변수를 계산할 수 있다.

여기에서, 상기식 (1), (2)에 있어서, x(t)는 비정상 모델 내에서 계산되는 상태 변수(코크스나 철의 온도, 철광석의 산화도, 원료의 강하 속도 등), y(t)는 제어 변수인 용선 온도(Hot Metal Temperature: HMT), 조선 속도 등이다. 또한, C는 비정상 모델 내에서 계산되는 상태 변수 중에서 제어 변수를 추출하기 위한 행렬 또는 함수이다.

또한, 상기식 (1)에 있어서의 u(t)는, 비정상 모델의 입력 변수인, 송풍 유량, 부화 산소 유량, 미분탄 유량, 송풍 습분, 송풍 온도 및 코크스비이다. 이 u(t)는, 「u(t)＝(BV(t), BVO(t), PCI(t), BM(t), BT(t), CR(t))」로 나타낼 수 있다.

〔조업 가이던스 방법〕

다음으로, 본 실시 형태에 따른 조업 가이던스 방법에 대해서 설명한다. 본 실시 형태에 따른 조업 가이던스 방법은, 제1 예측 스텝과, 제2 예측 스텝과, 수지 산출 스텝과, 표시 스텝을 행한다. 제1 예측 스텝 및 제2 예측 스텝은, 어느 쪽을 먼저 실시해도 좋다. 또한, 제1 예측 스텝 및 제2 예측 스텝은, 반드시 양쪽을 실시할 필요는 없고, 어느 한쪽만을 실시해도 좋다.

(제1 예측 스텝)

제1 예측 스텝에서는, 상기한 비정상 모델을 이용하여, 현재의 조업 상태를 장래에도 유지한 경우의, 장래의 임의의 시각에 있어서의 고로 내의 상태를 예측한다. 본 스텝에서 예측하는 고로 내의 상태로서는, 예를 들면 용선 온도, 조선 속도, 고로의 환기도, 로정의 압력과 송풍구의 압력의 차를 나타내는 압손(pressure loss) 등을 들 수 있다. 본 실시 형태에서는, 본 스텝에 있어서, 용선 온도 및 조선 속도를 예측하는 경우에 대해서 설명한다. 또한, 제1 예측 스텝의 구체예에 대해서는 후기한다.

(제2 예측 스텝)

제2 예측 스텝에서는, 상기한 비정상 모델을 이용하여, 오퍼레이터에 의해 입력하는 임의의 가상적인 조업 조건 하에서 조업을 행한 경우의 장래의 고로 내의 상태를 예측한다. 본 스텝에서는, 예를 들면 조업 조건을 나타내는 복수의 조작 변수를 임의의 값으로 지정한 입력 인터페이스(도 15 참조)를 출력 장치(103)에 표시시키고, 오퍼레이터가 지정한 조작 변수의 값에 기초하여, 장래의 임의의 시각에 있어서의 고로 내의 상태를 예측한다. 본 실시 형태에서는, 본 스텝에 있어서, 용선 온도 및 조선 속도를 예측하는 경우에 대해서 설명한다. 또한, 제2 예측 스텝의 구체예에 대해서는 후기한다.

(수지 산출 스텝)

수지 산출 스텝에서는, 로 내의 물질 수지 및 열 수지를 산출한다. 로 내의 물질 수지로서는, 레이스웨이 영역에 있어서의 산소 수지, 로 내 전체의 탄소 수지 및 로 내 전체의 산화철 유래의 산소 수지를 들 수 있다.

레이스웨이 영역에 있어서의 산소 수지란, 레이스웨이 영역에 취입되는 산소의 공급 속도와, 레이스웨이 영역에서 연소되는 탄소의 소비 속도의 관계를 나타내고 있다(후기하는 도 3 참조). 또한, 로 내 전체의 탄소 수지란, 로정으로부터 공급되는 코크스 유래의 탄소의 공급 속도와, 로 내에서 연소되는 탄소의 소비 속도의 관계를 나타내고 있다(후기하는 도 4 참조).

또한, 산화철 유래의 산소 수지란, 로정으로부터 공급되는 산화철 유래의 철의 투입 속도와, 로정으로부터 공급되는 산화철 유래의 산소의 투입 속도와, 로정으로부터 공급되는 산화철의 가스에 의한 환원 반응 속도의 관계를 나타내고 있다(후기하는 도 5 참조). 또한, 로 내의 열 수지란, 로 내로의 입열과 로 내에서 소비되는 열의 관계를 나타내고 있다(후기하는 도 7 참조).

본 스텝에서는, 구체적으로는, 현재의 물질 수지 및 열 수지, 제1 예측 스텝에서 고로 내의 상태를 예측했을 때의 장래의 임의의 시각의 물질 수지 및 열 수지, 제2 예측 스텝에서 고로 내의 상태를 예측했을 때의 장래의 임의의 시각의 물질 수지 및 열 수지를 산출한다. 또한, 수지 산출 스텝에서 산출하는 각 수지의 상세에 대해서는 후기한다(후기하는 도 3∼도 9, 도 11∼도 14, 도 15∼도 19 참조).

(표시 스텝)

표시 스텝에서는, 수지 산출 스텝에서 산출한 각 수지를 출력 장치(103)에 표시시키고, 오퍼레이터에게 제시한다. 본 스텝에서는, 현재의 물질 수지 및 열 수지, 제1 예측 스텝에서 고로 내의 상태를 예측했을 때의 장래의 임의의 시각의 물질 수지 및 열 수지, 제2 예측 스텝에서 고로 내의 상태를 예측했을 때의 장래의 임의의 시각의 물질 수지 및 열 수지를 출력 장치(103)에 표시한다. 또한, 표시 스텝에서 표시하는 산출하는 각 수지의 상세에 대해서는 후기한다(후기하는 도 11∼도 14, 도 16∼도 19 참조).

상기한 제1 예측 스텝을 실시한 경우, 본 스텝에서는, 레이스웨이 영역에 있어서의 산소 수지, 로 내 전체의 탄소 수지, 로 내 전체의 산화철 유래의 산소 수지에 대해서, 이하와 같이 표시한다. 즉, 본 스텝에서는, 이들 수지에 대해서, 현재의 상태 및 현재의 조업 상태를 장래에도 유지한 경우의 상태를, 하나의 그래프 상에서 동일 축방향을 따라, 비교 가능하게 나열하여 표시한다(도 11 및 도 13 참조). 이에 따라, 오퍼레이터에 대하여, 현재의 조업 상태를 장래에도 유지한 경우의 로 내의 물질 수지를 시각적으로 제시할 수 있기 때문에, 오퍼레이터가 적절한 조업 액션을 도출하기 쉬워진다.

또한, 상기한 제1 예측 스텝에 더하여 제2 예측 스텝을 행한 경우, 본 스텝에서는, 레이스웨이 영역에 있어서의 산소 수지, 로 내 전체의 탄소 수지, 로 내 전체의 산화철 유래의 산소 수지에 대해서, 이하와 같이 표시한다. 즉, 본 스텝에서는, 이들 수지에 대해서, 현재의 상태, 현재의 조업 상태를 장래에도 유지한 경우의 상태 또는 가상적인 조업 조건 하에서 조업을 행한 경우의 상태를, 그래프 상에서 동일 축방향을 따라, 비교 가능하게 나열하여 표시한다(도 16 및 도 18 참조). 이에 따라, 오퍼레이터에 대하여, 가상적인 조업 조건 하에서 조업을 행한 경우의 로 내의 물질 수지를 시각적으로 제시할 수 있기 때문에, 오퍼레이터가 적절한 조업 액션을 도출하기 쉬워진다.

또한, 본 스텝에서는, 레이스웨이 영역에 있어서의 산소 수지, 로 내 전체의 탄소 수지, 로 내 전체의 산화철 유래의 산소 수지 중, 산화철 유래의 철의 투입 속도 이외를, 그래프 상의 제1 축방향을 따라 나열하여 표시한다. 그리고, 산화철 유래의 철의 투입 속도를, 제1 축방향에 직교하는 제2 축방향으로 표시한다(도 11, 도 13, 도 16 및 도 18 참조). 즉, 각 수지의 값 중, 서로 비례하는 값이 있는 경우는, 동축이 아니고 다른축으로 배치하여 제시한다. 이에 따라, 오퍼레이터에 대하여, 각 수지의 값끼리의 관계도 포함하여 제시할 수 있기 때문에, 오퍼레이터가 적절한 조업 액션을 도출하기 쉬워진다.

또한, 본 스텝에서는, 레이스웨이 영역에 있어서의 산소 수지, 로 내 전체의 탄소 수지 및 산화철 유래의 산소 수지에 더하여, 이하의 정보를 표시해도 좋다. 즉, 본 스텝에서는, 이들 수지에 더하여, 로 내로의 입열과 로 내에서 소비되는 열의 관계를 나타내는 로 내의 열 수지를 출력 장치(103)에 표시시켜(도 12, 도 14, 도 17 및 도 19 참조), 오퍼레이터에게 제시해도 좋다. 이에 따라, 오퍼레이터에 대하여, 로 내의 열 수지를 시각적으로 제시할 수 있기 때문에, 오퍼레이터가 적절한 조업 액션을 도출하기 쉬워진다.

또한, 본 스텝에서는, 레이스웨이 영역에 있어서의 산소 수지, 로 내 전체의 탄소 수지, 산화철 유래의 산소 수지 및 로 내의 열 수지를, 시간당으로 표시해도 좋다(도 11, 도 12, 도 16 및 도 17 참조). 혹은, 본 스텝에서는, 각 수지를 용선의 단위 중량당으로 환산하여 표시해도 좋다(도 14, 도 15, 도 18 및 도 19 참조). 이와 같이, 로 내의 물질 수지 및 열 수지를 용선의 단위 중량당으로 환산하여 나타냄으로써, 용선의 단위 중량당의 미분탄의 양이나 코크스의 양, 솔루션 로스 카본량, 용선·슬래그 현열을, 오퍼레이터에게 제시할 수 있다.

또한, 본 스텝에서는, 제1 예측 스텝 및 제2 예측 스텝 중 적어도 한쪽에서 예측한 조업 상태의 조선 속도, 코크스비 및 미분탄 유량비를 포함하는 조업 지표의 예측 전후에 있어서의 변화를, 비교 가능하게 표시한다(도 11, 도 13, 도 16 및 도 18 참조). 이에 따라, 오퍼레이터에 대하여, 조업 상태 및 조업 지표의 예측 전후에 있어서의 변화를 시각적으로 제시할 수 있기 때문에, 오퍼레이터가 적절한 조업 액션을 도출하기 쉬워진다.

〔각 수지의 상세〕

이하, 수지 산출 스텝에서 산출하고, 표시 스텝에서 표시하는 각 수지의 상세에 대해서 설명한다.

(레이스웨이 영역에 있어서의 산소 수지)

우선, 레이스웨이 영역에 있어서의 산소 수지에 대해서 설명한다. 레이스웨이 영역에 취입되는 산소는, 송풍 공기(부화 산소 포함함), 송풍 습분 및 미분탄 중의 산소분으로 이루어진다. 각각의 공급(투입) 속도 [kmolO/sec]를, O＿in(1), O＿in(2), O＿in(3)으로 한다. 또한, 레이스웨이 영역에 있어서 연소되는 탄소는, 코크스 유래 또는 미분탄 유래의 것이다. 그 때문에, 레이스웨이 영역에 있어서의 산소와 탄소의 반응은, 하기식 (3)∼(6)의 어느 것이 된다.

여기에서, 상기식 (3)에 의한 탄소의 소비 속도를 C＿out(1), 상기식 (4)에 의한 탄소의 소비 속도를 C＿out(2), 상기식 (5), (6)에 의한 탄소의 소비 속도를 C＿out(3)으로 둔다. 상기식 (3)∼(6)의 어느 반응 형태에 있어서도, C와 O의 몰비는 1:1이기 때문에, 하기식 (7)에 나타내는 바와 같이, 레이스웨이 영역에 취입되는 산소의 공급 속도 [kmolO/sec]와, 탄소의 소비 속도 [kmolC/sec]는, 일치하지 않으면 안 된다.

또한, 상기식 (7)의 수지 관계를 막대 그래프로 나타낸 것이 도 3이다.

(로 내 전체의 탄소 수지)

계속해서, 로 내 전체의 코크스 중의 탄소 수지에 대해서 설명한다. 레이스웨이 영역에 있어서, 상기식 (3), (4)에 의해 소비되는 탄소 이외에, 로 내에서는 하기식 (8)∼(12)에 나타내는 바와 같은 반응에서 탄소가 소비된다.

여기에서, 상기식 (8)에 의한 탄소의 소비 속도를 C＿out(4), 상기식 (9)∼(12)에 의한 탄소의 소비 속도를 C＿out(5)로 둔다. 또한, 로정으로부터 공급되는 코크스 유래의 탄소의 공급 속도(이하, 「로정으로부터 공급되는 탄소의 공급 속도」라고 함)를 C＿top＿in으로 두면, 정상 상태에서는, 탄소의 소비 속도와 탄소의 공급 속도는 동일해져야 하는 것으로, 하기식 (13)이 성립한다.

단, 코크스비의 변경 직후 등의 과도 상태에서는, 상기식 (13)은 성립되지 않는 것에 주의할 필요가 있다. 또한, 상기식 (13)에 나타낸 탄소의 공급 속도와 탄소의 소비 속도의 수지 관계를 막대 그래프로 나타낸 것이 도 4이다.

또한, 로정으로부터 공급되는 탄소의 공급 속도 C＿top＿in과, 광석 중의 산화철 유래의 Fe분의 공급 속도(이하, 「광석 중의 Fe분의 공급 속도」라고 함) Fe＿top＿in의 사이에는, 다음과 같은 관계가 성립한다. 즉, C＿top＿in과 Fe＿top＿in의 사이에는, 오퍼레이터의 조작 변수인 코크스비 CR[㎏/t]을 이용하면, 하기식 (14)에 나타내는 바와 같은 비례 관계가 성립한다.

(산화철 유래의 산소 수지)

계속해서, 산화철 유래의 산소 수지에 대해서 설명한다. 광석 중의 산화철 유래의 산소는, 하기식 (15)∼(17)에 나타내는 반응의 어느 것에 의해 환원된다.

한편, 상기식 (15)∼(17)에 나타내는 반응에 의해 생긴 CO₂, H₂O를, CO, H₂ 가스로 복원하는 상기식 (9), (10)의 반응도 발생하고 있다.

여기에서, 상기식 (15)∼(17)의 합계로 나타나는 광석 중의 산화철의 환원 속도 O＿red(0)으로부터, 상기식 (9), (10), (15)의 합계로 나타나는 직접 환원의 반응 속도 O＿red(1)을 뺀 값을, 가스 환원 반응 속도 O＿red(2)＝O＿red(0)－O＿red(1)로 한다. 또한, 로정으로부터 공급되는 광석 중의 산화철 유래의 산소의 공급 속도(이하, 「광석 중의 산소의 공급 속도」라고 함)를 O＿top＿in으로 두면, 정상 상태에서는 하기식 (18)에 나타내는 바와 같은 산소 수지가 성립한다.

또한, 상기한 광석 중의 Fe분의 공급 속도 Fe＿top＿in과 광석 중의 산소의 공급 속도 O＿top＿in의 사이에는, 로정에 있어서의 광석 산화도 a(대체로 1.5)를 이용하면, 하기식 (19)에 나타내는 바와 같은 비례 관계가 성립한다.

이러한, 광석 중의 산소의 공급 속도, 광석 중의 Fe분의 공급 속도 및 가스 환원 반응 속도를 막대 그래프로 나타낸 것이 도 5이다. 또한, 도 3∼도 5에서 설명한 레이스웨이 영역에 있어서의 산소 수지, 로 내 전체의 코크스 유래의 탄소 수지 및 로 내 전체의 산화철 유래의 산소 수지를 통합한 것이 도 6이다. 동(同) 도면은, 로 내의 물질 수지의 시간당의 값을 나타내고 있다. 또한, 동 도면의 종축에 있어서, 플러스측은 로 내에 있어서의 값의 증가분을 나타내고 있고, 마이너스측은 송풍구에 있어서의 값의 감소분을 나타내고 있다. 또한, 동 도면에 나타내는 바와 같이, 각 수지의 값을 연결하는 선분(예를 들면 선분 OG, 선분 AF, 선분 BE)을 명시하거나, 선분 BE의 기울기가 미분탄비 PCR을 의미하는 것을 그래프 중에 명시해도 좋다. 이와 같이, 각 수지의 값과 관련되는 조작 변수에 대해서도 그래프 중에 명시함으로써, 예를 들면 조선 속도 및 용선 온도의 변화가 생긴 요인 등에 대해서, 오퍼레이터에 대하여 시각적으로 제시하는 것이 가능해진다.

도면 중의 선분 AF의 기울기는, 상기식 (14)에서 나타낸 코크스비 CR에 비례한다. 또한, 선분 BE의 기울기는, 장입철 몰당의 미분탄 중의 탄소량을 의미하고 있고, 미분탄비에 비례한다. 또한, 선분 OG의 기울기는, 상기식 (19)의 a이고, 광석 중의 Fe분의 공급 속도 Fe＿top＿in과 광석 중의 산소의 공급 속도 O＿top＿in의 비례 정수를 의미하고 있다.

로 내의 물질 수지의 통합 그래프를 이용하여, 현상의 물질 수지와 오퍼레이터가 조작 변수를 변경했을 때의 물질 수지를 제시함으로써, 오퍼레이터가 조작 변수를 변경했을 때의 조선 속도 [t/min]의 변화를 정량적으로 파악하는 것이 가능해진다(도 16 및 도 18 참조).

예를 들면, 다른 조작 변수를 유지한 채로 미분탄 유량만을 증가시킨 경우, 선분 OB의 길이는 불변인 그대로 선분 AB가 길어지기 때문에, 선분 OA의 길이로 나타나는 레이스웨이 영역에 있어서의 탄소의 소비 속도가 저하한다. 이에 따라, 로정으로부터 공급되는 탄소의 공급 속도(C＿top＿in)에 대응하는 선분 CA도 짧아진다. 그 결과, 당해 선분 CA에 비례하여, 로정으로부터 공급되는 광석 중의 Fe분의 공급 속도(Fe＿top＿in)에 대응하는 선분 CF도 짧아지기 때문에, 조선 속도가 저하한다.

(로 내의 열 수지)

계속해서, 로 내의 열 수지에 대해서 설명한다. 로 내에 투입되는 입열은, 송풍구에 있어서의 코크스 및 미분탄의 연소열, 로 내에서의 간접 환원열, 송풍 현열에 유래한다. 이들을 각각 Q＿in(1), Q＿in(2), Q＿in(3)으로 둔다. 또한, 로 내에서 소비되는 열은, 용선 및 슬래그의 현열, 직접 환원 반응열, 송풍 습분에 의한 코크스의 가스화 반응열, 로벽으로부터 냉각수 또는 대기로 방출되는 히트 로스, 로정으로부터 배출되는 가스의 현열 등으로 분류된다. 이들을 각각 Q＿out(1), Q＿out(2), Q＿out(3), Q＿out(4), Q＿out(5)로 둔다.

이들을 막대 그래프로 나타낸 것이 도 7이다. 동 도면은, 로 내의 열 수지의 시간당의 값을 나타내고 있다. 로 내의 열 수지는, 정상 상태에서는 하기식 (20)의 관계가 성립된다.

여기에서, 도 6 및 도 7에서 나타낸 로 내의 물질 수지 및 열 수지는, 시간당의 값이다. 한편, 용선의 단위 중량당의 용선 현열에 거의 비례하는 용선 온도나, 용선의 단위 중량당의 탄재의 양인 환원재비 등을 구하기 위해서는, 용선의 단위 중량당의 물질 수지 및 열 수지를 구할 필요가 있다. 그래서, 도 6 및 도 7에서 나타낸 변수를, Fe＿top＿in(로정으로부터 공급되는 광석 중의 Fe분의 공급 속도)에 의해 제산(dividing)한 값을 도 8 및 도 9에 나타낸다. 이와 같이, 로 내의 물질 수지 및 열 수지를 용선의 단위 중량당으로 환산하여 나타냄으로써, 용선의 단위 중량당의 미분탄의 양이나 코크스의 양, 솔루션 로스 카본량, 용선·슬래그 현열을, 오퍼레이터에게 제시할 수 있다.

〔제1 예측 스텝의 구체예〕

이하, 조업 가이던스 방법의 제1 예측 스텝의 구체예에 대해서 설명한다. 우선, 현재의 모든 조작 변수의 조작량이 일정하게 유지된 것을 가정하여, 장래의 용선 온도 및 조선 속도의 예측 계산을 행한다. 구체적으로는, 현재의 시간 스텝을 t＝0으로 두고, 하기식 (21), (22)를 이용하여, 장래의 용선 온도 및 조선 속도를 산출한다.

이와 같이 하여 구한 제어 변수(여기에서는 용선 온도 및 조선 속도)의 응답 y₀을, 본 실시 형태에서는 「자유 응답」이라고 칭한다. 코크스비를 증가시키는 조업 액션을 2시간 전에 실시한 경우의 조선 속도 및 용선 온도의 자유 응답을, 도 10(c), (d)의 실선으로 나타낸다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 코크스비를 증가시킴으로써, 조선 속도가 1000t/day 정도 저하하고, 용선 온도가 100℃ 정도 상승하고 있다.

또한, 도 8 및 도 9에 나타낸 로 내의 물질 수지 및 열 수지의 막대 그래프에 대하여, 제1 예측 스텝에서 예측한 로 내 상태 하에서의 물질 수지 및 열 수지의 막대 그래프를 옆에 나열한 것을, 도 11 및 도 12에 나타낸다.

도 11 및 도 12에 있어서, O＿in, C＿out, C＿top＿in, C＿out, O＿top＿in, O＿red, Q＿in 및 Q＿out을 나타내는 막대 그래프 중, 좌측이 코크스비를 증가시키기 직전(현상)의 값이다. 또한, 우측이 코크스비를 증가시키고 나서 12시간 후의 값이다. 또한, 동 도면에 있어서, Fe＿top＿in을 나타내는 막대 그래프 중, 상측이 코크스비를 증가시키는 직전(현상)의 값, 하측이 코크스비를 증가시키고 나서 12시간 후의 값이다.

도 11에 있어서, 조선 속도를 나타내는 선분 AE의 길이가 감소한 것은, 코크스비에 비례하는 선분 AF의 기울기가 증가한 것 및, 로정으로부터 공급되는 탄소의 공급 속도(C＿top＿in)에 대응하는 선분 CA의 길이가 짧아진 것의 두 개에 영향을 받고 있다. 또한, 선분 AF의 기울기가 증가한 것은, 코크스비를 증가시킨 직접적인 효과이다. 이에 따라, 조선 속도에 대응하는 선분 AE가 짧아진다. 또한, 그에 비례하여, 로정으로부터 공급되는 광석 중의 산소의 공급 속도(O＿top＿in)도 감소하기 때문에, 직접 환원에 의한 탄소의 소비 속도도 작아진다. 또한, 조선 속도에 거의 비례하는 침탄 속도도 저하하기 때문에, 선분 CO의 길이도 감소하고 있다. 그 때문에, 로정으로부터의 탄소 공급 속도(C＿top＿in)에 대응하는 선분 CA가 짧아져, 추가로 조선 속도가 저하한다.

또한, 도 12에 나타내는 바와 같이, 로 내에 공급되는 시간당의 열량의 총량 및 내역에 변화는 없지만, 용선·슬래그의 현열이 감소하는 한편으로 히트 로스나 로정 가스 현열이 증가하고 있는 것을 알 수 있다.

또한, 도 11 및 도 12에 나타낸 로 내의 시간당의 물질 수지 및 열 수지를, 용선의 단위 중량당으로 환산한 것을, 도 13 및 도 14에 나타낸다. 또한, 도 13에 나타내는 바와 같이, 각 수지의 값을 연결하는 선분(예를 들면 선분 O'G', 선분 A'F', 선분 B'E')을 명시하거나, 선분 A'B'가 미분탄비 PCR을 의미하고 있는 것을 그래프 중에 명시해도 좋다.

도 13에 나타내는 바와 같이, 선분 O'A'가, 코크스비의 증가 후에 길어지고 있는 것을 알 수 있다. 이는, 코크스비를 증가시켰기 때문에, 로 내에서의 직접 환원 및 침탄 반응을 거친 후의, 송풍구 높이에 있어서의 용선의 단위 중량당의 코크스량이 증가한 것을 의미한다. 또한, 미분탄비를 의미하는 선분 A'B'에 대해서도 길어져 있다. 이는, 도 11과 마찬가지로, 미분탄 유량이 불변인 그대로 조선 속도가 저하함으로써, 용선의 단위 중량당의 미분탄량이 증가했기 때문이다.

또한, 도 14에 나타내는 바와 같이, 조선 속도가 저하함으로써, 용선의 단위 중량당의 공급 열량이, 송풍 현열, 송풍구에 있어서의 탄소의 연소열 모두 커져 있다. 또한, 도 12에서는 저하되어 있던 시간당의 용선·슬래그 현열에 대해서도, 용선의 단위 중량당의 양으로서는 증가하고 있기 때문에, 용선 온도가 증가하는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 시간당 및 용선의 단위 중량당의 물질 수지 및 열 수지를 도면에 제시함으로써, 조선 속도 및 용선 온도의 변화가 생긴 요인에 대해서, 오퍼레이터가 고찰하는 것이 가능해진다.

〔제2 예측 스텝의 구체예〕

이하, 제2 예측 스텝의 구체예에 대해서 설명한다. 상기한 제1 예측 스텝을 행하고, 그 결과에 기초하여 로 내의 물질 수지 및 열 수지를 제시함으로써, 로 내의 상태 및 제어 변수의 장래의 변화를 예측하는 것이 가능해지지만, 그 변화에 대응하여 오퍼레이터가 적절한 조업 액션을 강구하는 것이 필요해진다. 예를 들면, 도 10에서는, 용선 온도가 1600℃ 가까이까지 상승하는 것이 예측되고 있어, 과잉이다. 그래서, 제2 예측 스텝을 행함으로써, 오퍼레이터가 가상적으로 조작 변수를 변화시켰을 때의 장래의 로 내의 물질 수지 및 열 수지도 함께 제시할 수 있다.

오퍼레이터가 조작 가능한 조작 변수(가상적인 조작 변수)는, 상기한 바와 같이, 송풍 유량, 부화 산소 유량, 미분탄 유량, 코크스비, 송풍 습분 및 송풍 온도이다. 그 때문에, 예를 들면 도 15에 나타내는 바와 같이, 각 조작 변수를 임의의 값으로 지정 가능한 입력 인터페이스를 출력 장치(103)에 표시하고, 당해 입력 인터페이스에 의해 지정된 조작 변수에 기초하여, 장래의 고로 내의 상태를 예측한다. 구체적으로는, 입력 인터페이스에 의해 지정한 조작 변수를 u1로 하고, 예를 들면 하기식 (23), (24)에 의해, 가상적인 조업 조건하에 있어서의 장래 예측을 행한다.

예를 들면, 상기한 도 10과 같이, 코크스비를 증가시킨 2시간 후의 타이밍에 있어서, 미분탄 유량을 감소시켜 용선 온도를 적정한 범위에 유지하는 것을 고려한다. 여기에서는, 오퍼레이터가 도 15의 미분탄 유량 PCI의 값을 조작하고, 미분탄 유량을 150㎏/min만 감소시킨 경우에 대해서, 상기식 (23), (24)에 의해 조선 속도 및 용선 온도를 예측한 결과(응답 y₁)를, 도 10(c), (d)의 파선으로 나타낸다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 오퍼레이터가 미분탄 유량을 감소시키는 조작을 행함으로써, 코크스비의 증가에 의해 과잉이 된 용선 온도를 적절한 수준으로 되돌릴 수 있는 것을 알 수 있다.

또한, 도 11 및 도 12에 나타낸 막대 그래프에 대하여, 제1 예측 스텝에서 예측한 로 내 상태에서의 물질 수지 및 열 물질 수지의 막대 그래프를, 제2 예측 스텝에서 예측한 로 내 상태에서의 물질 수지 및 열 수지의 막대 그래프로 교체한 것을, 도 16∼도 19에 나타낸다. 도 16은, 로 내의 물질 수지를 시간당으로 나타낸 그래프, 도 17은, 로 내의 열 수지를 시간당으로 나타낸 그래프, 도 18은, 로 내의 물질 수지를 용선의 단위 중량당으로 나타낸 그래프, 도 19는, 고로 내의 열 수지를 시간당으로 나타낸 그래프이다.

도 16∼도 19에 있어서, O＿in, C＿out, C＿top＿in, C＿out, O＿top＿in, O＿red, Q＿in 및 Q＿out을 나타내는 막대 그래프 중, 좌측이 코크스비를 증가시키기 직전(현상)의 값이다. 또한, 우측이 가상적인 조업 액션을 행한 후의 값이다. 또한, 동 도면에 있어서, Fe＿top＿in을 나타내는 막대 그래프 중, 상측이 코크스비를 증가시키기 직전(현상)의 값, 하측이 가상적인 조업 액션을 행한 후의 값이다.

도 11과 도 16을 비교하면, 미분탄 유량을 감소시켜, 송풍구에 있어서의 탄소의 소비 속도를 상승시킴으로써, 로정으로부터 공급되는 탄소의 공급 속도(C＿top＿in)가 증가하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 그 결과, 코크스비의 증가에 의해 저하한 조선 속도가, 코크스비의 증가 전의 수준까지 회복할 수 있는 것을 알 수 있다.

또한, 조선 속도가 증가하여, 미분탄 유량이 감소함으로써, 미분탄비를 나타내는 도 16의 선분 BE의 기울기, 도 18의 선분 A'B'의 길이가 감소하기 때문에, 코크스비의 증가에 의한 용선·슬래그 현열의 상승이 보상된다. 이에 따라, 도 10(d)의 파선으로 나타내는 바와 같이, 용선 온도가 코크스비 증가 전의 수준과 거의 동등의 값으로 유지하는 것이 가능해진다.

또한, 도 16∼도 19에서는, 코크스비의 증가에 의한 조선 속도의 저하 및 용선 온도의 상승에 대하여, 미분탄 유량을 감소시킨다는, 가장 전형적인 조업 액션의 예를 제시했다. 그 외에도 예를 들면, 송풍 유량 또는 산소 유량의 증가에 의해서도 마찬가지의 제어 목적을 달성하는 것은 가능하고, 추가로 조작 변수에 의한 복합 액션의 해답도 고려된다.

〔고로의 조업 방법〕

본 실시 형태에 따른 조업 가이던스 방법을 고로의 조업 방법에 적용하는 것도 가능하다. 이 경우, 상기한 조업 가이던스 방법에 있어서의 제1 예측 스텝, 제2 예측 스텝, 수지 산출 스텝 및 표시 스텝에 더하여, 표시 스텝에 의한 가이던스에 따라 고로를 제어하는 스텝을 포함한다.

〔용선의 제조 방법〕

본 실시 형태에 따른 조업 가이던스 방법을 용선의 제조 방법에 적용하는 것도 가능하다. 이 경우, 상기한 조업 가이던스 방법에 있어서의 제1 예측 스텝, 제2 예측 스텝, 수지 산출 스텝 및 표시 스텝에 더하여, 표시 스텝에 의한 가이던스에 따라 고로를 제어하고, 용선을 제조하는 스텝을 행한다.

이상 설명한 바와 같은 본 실시 형태에 따른 조업 가이던스 방법, 고로의 조업 방법, 용선의 제조 방법, 조업 가이던스 장치에 의하면, 고로 내의 상태를 예측했을 때의, 레이스웨이 영역에 있어서의 산소 수지, 로 내 전체의 탄소 수지 및 로 내 전체의 산화철 유래의 산소 수지를 표시한다. 이에 따라, 오퍼레이터가 적절한 조업 액션을 도출하는 것이 가능해진다. 따라서, 고로의 고효율 또한 안정적인 조업을 실현할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따른 조업 가이던스 방법, 고로의 조업 방법, 용선의 제조 방법, 조업 가이던스 장치에 의하면, 오퍼레이터가 지정하는 가상적인 조업 조건하에 있어서의 로 내 상태의 예측 결과 또는 무조작 상태에서의 장래 예측 결과를, 물질 수지 및 열 수지와 함께 제시할 수 있다. 이에 따라, 오퍼레이터가 조업 액션의 효과를 정량적으로 또한 근거를 갖고 파악하여, 적절한 조업 액션을 스스로 도출하는 것이 가능해진다.

이상, 본 발명에 따른 조업 가이던스 방법, 고로의 조업 방법, 용선의 제조 방법, 조업 가이던스 장치에 대해서, 발명을 실시하기 위한 형태 및 실시예에 의해 구체적으로 설명했지만, 본 발명의 취지는 이들 기재에 한정되는 것이 아니고, 청구 범위의 기재에 기초하여 넓게 해석되지 않으면 안 된다. 또한, 이들 기재에 기초하여 여러 가지 변경, 개변 등 한 것도 본 발명의 취지에 포함되는 것은 말할 필요도 없다.

100 : 조업 가이던스 장치
101 : 정보 처리 장치
102 : 입력 장치
103 : 출력 장치
111 : RAM
112 : ROM
112a : 제어 프로그램
113 : CPU

Claims

고로 내의 상태를 계산 가능한 물리 모델을 이용하여, 현재의 조업 상태를 장래에도 유지한 경우의 상기 고로 내의 상태를 예측하는 제1 예측 스텝과,
상기 고로 내의 상태를 예측했을 때의, 레이스웨이 영역에 있어서의 산소 수지(收支), 로(furnace) 내 전체의 탄소 수지 및 로 내 전체의 산화철 유래의 산소 수지를, 출력 장치에 표시하는 표시 스텝
을 포함하는 조업 가이던스 방법.
제1항에 있어서,
상기 표시 스텝은, 상기 레이스웨이 영역에 있어서의 산소 수지, 상기 로 내 전체의 탄소 수지 및 상기 산화철 유래의 산소 수지에 대해서, 현재의 상태 및 현재의 조업 상태를 장래에도 유지한 경우의 상태를, 비교 가능하게 나열하여 표시하는 조업 가이던스 방법.
제2항에 있어서,
상기 물리 모델을 이용하여, 오퍼레이터에 의해 입력하는 임의의 가상적인 조업 조건 하에서 조업을 행한 경우의 장래의 고로 내의 상태를 예측하는 제2 예측 스텝을 추가로 포함하고,
상기 표시 스텝은, 상기 레이스웨이 영역에 있어서의 산소 수지, 상기 로 내 전체의 탄소 수지 및 상기 산화철 유래의 산소 수지에 대해서, 현재의 상태 및 상기 가상적인 조업 조건 하에서 조업을 행한 경우의 상태를, 그래프 상에서 비교 가능하게 나열하여 표시하는 조업 가이던스 방법.
제3항에 있어서,
상기 제2 예측 스텝은, 상기 조업 조건을 나타내는 복수의 조작 변수를 임의의 값으로 지정 가능한 입력 인터페이스를 상기 출력 장치에 표시하고, 상기 입력 인터페이스에 의해 지정된 조작 변수에 기초하여, 장래의 고로 내의 상태를 예측하는 조업 가이던스 방법.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이스웨이 영역에 있어서의 산소 수지는, 레이스웨이 영역에 취입되는 산소의 공급 속도와, 레이스웨이 영역에서 연소되는 탄소의 소비 속도의 관계를 나타내고,
상기 로 내 전체의 탄소 수지는, 로정으로부터 공급되는 코크스 유래의 탄소의 공급 속도와, 로 내에서 연소되는 탄소의 소비 속도의 관계를 나타내고,
상기 산화철 유래의 산소 수지는, 로정으로부터 공급되는 산화철 유래의 철의 투입 속도와, 로정으로부터 공급되는 산화철 유래의 산소의 투입 속도와, 로정으로부터 공급되는 산화철의 가스에 의한 환원 반응 속도의 관계를 나타내고,
상기 표시 스텝은, 상기 레이스웨이 영역에 있어서의 산소 수지, 상기 로 내 전체의 탄소 수지 및 상기 산화철 유래의 산소 수지 중, 상기 산화철 유래의 철의 투입 속도 이외를, 상기 그래프 상의 제1 축방향을 따라 나열하여 표시하고, 상기 산화철 유래의 철의 투입 속도를, 상기 제1 축방향에 직교하는 제2 축방향으로 표시하는 조업 가이던스 방법.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 표시 스텝은, 상기 제1 예측 스텝 및 상기 제2 예측 스텝 중 적어도 한쪽에서 예측한 조업 상태의 조선(造銑) 속도, 코크스비 및 미분탄 유량비를 포함하는 조업 지표의 예측 전후에 있어서의 변화를, 비교 가능하게 표시하는 조업 가이던스 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표시 스텝은, 상기 레이스웨이 영역에 있어서의 산소 수지, 상기 로 내 전체의 탄소 수지 및 상기 산화철 유래의 산소 수지에 더하여, 로 내로의 입열과 로 내에서 소비되는 열의 관계를 나타내는 로 내의 열 수지를 상기 출력 장치에 표시하는 조업 가이던스 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표시 스텝이, 각 수지를 용선의 단위 중량당으로 환산하여 표시하는 조업 가이던스 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 조업 가이던스 방법에 의한 가이던스에 따라 고로를 제어하는 스텝을 포함하는 고로의 조업 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 조업 가이던스 방법에 의한 가이던스에 따라 고로를 제어하고, 용선을 제조하는 스텝을 포함하는 용선의 제조 방법.
고로 내의 상태를 계산 가능한 물리 모델을 이용하여, 현재의 조업 상태를 장래에도 유지한 경우의 상기 고로 내의 상태를 예측하는 예측 수단과,
상기 고로 내의 상태를 예측했을 때의, 레이스웨이 영역에 있어서의 산소 수지, 로 내 전체의 탄소 수지 및 로 내 전체의 산화철 유래의 산소 수지를 표시하는 표시 수단
을 구비하는 조업 가이던스 장치.