JP2696114B2

JP2696114B2 - 高炉の操業管理方法

Info

Publication number: JP2696114B2
Application number: JP14980688A
Authority: JP
Inventors: 満木口; 政明佐藤
Original assignee: 川崎製鉄株式会社
Priority date: 1988-06-17
Filing date: 1988-06-17
Publication date: 1998-01-14
Anticipated expiration: 2013-01-14
Also published as: JPH01319613A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は高炉の操業管理方法に係り、詳しくは、高炉
の操業管理方法において、管理項目毎に得られるアクシ
ョン量に対し、過去一定時間に実施されたアクションや
その量をアクション履歴として考慮し、実際のアクショ
ンとして２次アクション量を定めて操業する高炉の操業
管理方法に係る。

従来の技術高炉の操業管理方法としては、国内各高炉各社で開発
され、それらのものとして、異常炉況診断エキスパート
システム、炉熱制御エキスパートシステム等の操業管理
方法がある。更に、特開昭59−83707号公報に示される
如く、高炉装入物の荷下り状況を指数化し、この指数に
より炉況を管理しようとするものがある。

これら操業管理方法はいずれも高炉に設けたセンサー
等から得られた情報に対し、境界値を設定すると共に、
この境界値を通じて時々刻々判断を行ない、これに対応
して送風量ダウン、コークス比アップ等のアクション手
段を定めて管理するシステムである。

しかしながら、これらの操業管理方法は高炉の現在の
操業状態、例えば送風量、コークス比等の指定値からの
偏差や送風量、コークス比、送風温度、送風湿分等をい
つ、どれだけ変更したかのアクション履歴が考慮されて
いない。このため、全くアクションがとられていない時
でも、既にアクションがとられた時にでも同じアクショ
ンで出される。つまり、現在までに既にアクションがと
れらたか、更に、いつごろとられたか、現在まで全くア
クションがとられていないか等のアクション履歴が考慮
されていない。

従って、これら管理方法を実際の操業に適用しても、
完全に操業を管理できない。

例えば、炉熱が低下して減風アクションをとる時に、
はじめての減風指示を行なうときには支障がない。しか
し、従来例の管理方法では過去のアクション履歴が考慮
されていないため、減風しても炉熱が回復しない時で
も、単に炉熱が低下している時とみなされて、この時
に、更に減風するのが、あるいは様子を見るのかの判断
が明確にならない。このため、従来例の管理方法は、あ
る程度は実際の操業に適用できても、完全に操業を管理
することはできない。

発明が解決しようとする課題本発明はこれらの問題を解決することを目的とし、具
体的には、従来例の操業管理システムを高炉の操業に適
用する場合、既にとられたアクションを考慮しなければ
完全な適用ができないこと、また、この既にとられたア
クションを考慮した操業管理システムの研究開発がなさ
れていない等の問題を解決することを目的とする。

課題を解決するための手段ならびにその作用すなわち、本発明方法は、高炉の異常状況を各種セン
サー情報をもとに検出して、高炉の異常状況に応じて操
業条件を変更しつつ、高炉操業を行なうに際し、（ａ）高炉の異常状況をスリップ、吹抜け、通気性、熱
レベル、出銑滓バランス、炉況の少なくとも５つの項目
に従って、センサー情報をもとに評価、検出すること、（ｂ）異常を生じた前記項目毎に独立して、異常に応じ
て異常を回避するにたりる各アクション項目毎の１次個
別アクション量を予め定めること、（ｃ）予め定められた１次アクション量を以前に実施し
た各アクション項目及び各アクション量並びにアクショ
ンからの経過時間をもとに修正して、前記異常状況に対
応する２次個別アクションを実際のアクションとして定
めること、（ｄ）この定められた２次アクションに従って高炉の操
業条件を変更すること、（ｅ）その後、（ａ）に従い異常状況を検出し、（ｂ）
〜（ｄ）を繰返すこと、から成ることを特徴とする。

そこで、これら手段たる構成ならびにその作用につい
て、具体的に説明すると、次の通りである。

まず、高炉の操業管理を行なう上で注意しなければな
らない最も重要な管理項目としては、（１）スリップ、吹抜けの防止（２）通気性の確保（３）熱レベルの確保（４）出銑滓のバランス（５）炉況の安定等が挙げられ、これらの項目を中心として操業管理す
る。

そこで、これら各管理項目を管理するために、各管理
項目を高炉に設置されたセンサーからの情報に結びつ
け、各項目を具体的に評価できる評価項目を設定する。

例えば、管理項目（１）はスリップ、吹抜け、スリッ
プホール、棚・間延びで評価することが必要である。管
理項目（２）の通気性の確保のためには、炉況変動、風
圧等で評価することが必要である。

以下同様にして、これら各管理項目について、その管
理のために必要な評価項目を挙げる。

これをまとめると、５つの管理項目を管理するために
は、評価項目としては、（ａ）スリップ、（ｂ）吹抜
け、（ｃ）炉頂温度、（ｄ）炉況変動、（ｅ）風圧上
昇、（ｆ）スリップホール、（ｇ）棚・間延び、（ｈ）
出銑バランス、（ｉ）炉熱の９評価項目になる。

次に、高炉の操業管理上必要な少なくとも５つの管理
項目に対応する９つの評価項目毎にある一定の境界値を
定め、時々刻々の操業データをこれら境界値と比較し、
高炉に設置しているセンサー情報をもとにして高炉の異
常状況の各管理項目毎の評価を行ない、境界値との比較
で異常を検出する。また、異常を検出した各管理項目に
ついては異常に応じ、異常を解消するに足りるアクショ
ン及びアクション量について個別に判定を行ない、それ
ぞれ必要なアクション量を一時的に求める。このように
各管理項目毎に個別に判定すると、高炉操業上採用され
る各アクション及びアクション量によって過去から現在
に到る間の高炉の異常及び既実施アクションとから総合
的に容易に判定できる。

また、この判定は、予め管理項目別に定めた異常を検
出するセンサー情報を経時的に刻々と測定し、この測定
値の差異や測定値の大きさにより区分されたアクション
項目、アクション量と対比して行なう。

また、とるべきアクションとしては、第１図で点線に
よって囲んで示すように、例えば、送風温度（第１図で
BTとして示す）、コークス比（第１図でCRとして示
す。）（鉱石ブランク含む）、送風流量（第１図でBVと
して示す。）、送風湿分等であって、アクション量とは
それぞれの変更量をさしている。

また、各管理項目に対応するそれぞれの（ａ）〜
（ｉ）評価項目毎のアクション及びアクション量とは以
下のものである。

（ａ）スリップスリップについては、生じたスリップの大きさを強度
として評価し、発生強度に対応づけたアクション、アク
ション量を予め設定する。このスリップの発生強度はス
リップが発生した時の検尺レベルの差、すなわち、差指
レベルをもとに行なうか、または炉頂ガス中の窒素濃度
（窒素分圧）のスリップ発生前後の濃度差を用いること
で評価できる。この発生強度を区分し、スリップ程度に
応じた減風量、減荷量（コークス増量）、鉱石無装入等
のアクションをとり、それぞれにつきアクション量を定
める。

（ｂ）吹抜け CO/CO₂の値の上昇及び炉頂温度の上昇で判定できる。
そのアクションとしては減風、アクション量としては減
風量が定められる。

（ｃ）炉頂温度炉頂温度はその上昇程度で判断するもので、高い温度
が継続するようであれば、アクションとしては減風、ア
クション量を減風量となる。

また、スリップが併発しているときには、その程度に
応じてアクション並びに量が定められ、スリップ評価項
目と同様、アクションとして減風のほかに減荷がとら
れ、アクション量ととしてはこれらの量が定められる。

（ｄ）炉況変動風圧（ΔP/Bosh）及びCO/CO₂の比の変動をもとに監視
し、その変動量をもとに変動量に応じて減風のアクショ
ン、減風量のアクション量が定められる。

（ｅ）風圧上昇風圧（ΔP/Bosh）上昇の程度、炉熱の状態、風圧変動
の程度により区分し、区分した程度毎に減風量、送風湿
分、送風温度のアクション量が定められる。

（ｆ）スリップホール炉頂ガス中のN₂温度の上昇で評価でき、風圧（ΔP/Bo
sh）の上昇と組合せて、減風量、送風温度のアクション
量が定められる。

（ｇ）棚・間延び荷下り速度と上記のスリップホールの評価をもとに、
減風量、送風温度のアクション量が定められる。

（ｈ）出銑バランス装入鉱石量と出銑量とのバランスから監視して、異常
なときは、アクションとして減風が定められ、減風量が
アクションになる。

（ｉ）炉熱送風顕熱、羽口先でのコークス燃焼熱、送風湿分の分
解熱、ソルロス反応、ステーブ抜熱を用いた試下部の熱
バランスと溶銑温度を対応づけ、各対応ごとにアクショ
ンが定められる。アクション量としては送風温度、調
湿、減風量、減荷量等が入る。

以上の通り、（ａ）〜（ｉ）の評価項目毎に定めた１
次アクションならびにアクション量に従って個別に判定
して、はじめに、プライマリとして個別的に１次アクシ
ョン量を定めて、その指示を与える。

次に、１次のアクションに基づいて次の２次アクショ
ンを実際のアクションを決定する。換言すると、２次の
アクションについては、（ａ）〜（ｉ）の項目毎に出さ
れる１次アクション指示をもとにして、これに以前に実
施した先の各アクション、各アクション量並びに先のア
クションからの経過時間等を加味して修正し、前記個別
アクション決定に到った異常事態に対応させて、２次ア
クションを実際のアクションとして決定し、この２次ア
クション量によって実際のアクションをとる。

すなわち、例えば、過去のアクション量としてすでに
減風量をとっている場合には、１次アクション量が上記
の如く指定されていても、その原因、対象時間も考慮し
て、２次のアクション量を決定する。換言すると、炉況
変動等の如く、ある程度長期スパンで操業との対応をみ
るべき項目に関しては、指定される１次アクション量に
対して過去２時間程度まで考慮して２次アクションを決
定する。これに対し、例えば、風圧上昇は短期スパンで
見れば十分であって、このような項目に関しては、過去
５分間程度のアクション量のみを考慮して２次アクショ
ン量を決定すれば十分である。

そこで、上記の如く、本発明法によって高炉操業を管
理するプロセスの一例を更に詳しく説明すると、次の通
りである。

まず、第１図はそのプロセスを示すフローシートであ
って、高炉操業において少なくとも５つの項目、つま
り、スリップ；吹抜け防止、通気性その他の如き、管理
項目を管理し、更に、これら管理項目に対応する各
（ａ）〜（ｉ）評価項目別にセンサー情報を得て、これ
ら情報に基づいて操業を管理しつつ、異常事態を検出す
る。

また、点線で包囲される部分は、プライマリとして１
次アクション量を設定する部分であって、このところ
で、各評価項目毎に１次アクション量を設定し、指示す
る。なお、この部分では各評価項目毎の異常事態に対し
て採るアクション毎に異常の程度に応じて求められたも
のがこの１次アクション量である。

次に、各アクション項目毎に、このようにして求めた
結果がそれぞれの１次アクション量として入力され、各
アクション別に過去に採ったアクション履歴と対比さ
れ、アクションの実行又は保留の判定が行なわれる。こ
こで、アクションの実行と判定されたならば、各アクシ
ョン毎のそれぞれのアクション量の中から最大のアクシ
ョン量が選択されて、これが実際のアクション量として
２次のアクション量が決定され、この２次アクション量
によって高炉操業の変更が決定され、その変更が実施さ
れる。変更実施後の高炉操業管理は上記プロセスを繰返
しながら順次行なわれる。なお、実施された新たな高炉
操業の各条件は順次記録され、次回の高炉異常状況時、
対比されるアクション履歴とされる。

また、２次アクションの決定に用いる過去のアクショ
ン履歴とは次の通りである。

まず、送風温度としては、以下の通りに、アクション
履歴を含めるのが好ましい。

すなわち、送風温度の上昇又は下降のアクションには
送風温度の変化を過去に採った量及び経過時間の他、熱
的な影響を与える他のアクション項目も含める。他のア
クション項目とは、コークス比、送風湿分をさし、コー
クス比、送風湿分等のアクションも、以前に実施したア
クション量を加味し、また、高炉に与える影響の期間を
考慮して決める。コークス比の変更の期間は、変更した
コークス量が高炉内に残留している場合と、炉内を一巡
した場合とに区別する必要がある。同様に、送風湿分も
炉内反応に影響を与える遅れ時間で区別して２次アクシ
ョンの決定に用いる必要がある。

更に詳しく説明すると、一例として、コークス比の変
更期間は装入物が炉内を一巡するものとして８時間程度
をとり、送風湿分の遅れ時間は１時間程度をとることが
できるが、高炉操業の負荷程度、炉容量等設備固有の特
性に基づいて設定すれば良い。

また、送風温度の指示は第１図で示すように、（ｅ）
風圧上昇、（ｆ）スリップホール、（ｇ）棚・間延び、
（ｉ）炉熱の各評価項目から個別に出され、送風温度の
変更の判定後は個別に出された送風温度の上昇又は下降
の最大値が用いられる。同様にして送風湿分に対しても
行ない、送風湿分の変更、すなわち、調温は第１図で示
すように（ｅ）風圧上昇、（ｉ）炉熱からそれぞれ指示
がでる。送風温度と同様に両者の内高い方の値を用い
る。

また、コークス比に対しては、以下のアクション履歴
を含めることが好ましい。異常に対応して採られるコー
クス比の上昇、すなわち、減荷指示は、過去のアクショ
ンで採った変更量及びアクションからの経過時間を考慮
する。経過時間とは、過去のアクションで採った変更部
分が炉内部に滞留しているかどうかを基準とするもの
で、滞留期間にある場合は、１次の個別アクション量か
ら滞留期間内に採ったアクション量を減少させて最終ア
クション量を定める。

なお、コークス比の指示は第１フローで示すように、
（ａ）スリップ、（ｂ）吹抜け、（ｃ）炉熱の各評価項
目から個別に出され、この個別の最大値を用いて行な
う。また、過去のアクションからの経過時間は前記と同
様、設備固有の性格に基づいて設定すれば良い。

次に、送風流量に対しては、第１図に示される如く、
指示が多数からされ、また、流量変更は炉況異常に最も
迅速に反映できる手段でもある。

従って、異常状況を評価する項目を緊急に対処すべき
項目と、異常状況が徐々に形成され、かつ、流量変更に
対応して反応に遅れ時間を持つものとに分けて行なう。

上記分類は緊急度の高いものとして、（ａ）スリップ
の大きなもの、（ｂ）吹抜け、（ｃ）炉頂温度、（ｄ）
風圧上昇、（ｅ）スリップホール、（ｆ）棚・間延びを
上げることができ、異常状況の判定周期毎に流量の設定
を行なう。ここで、過去のアクション履歴として考慮す
べき事項は、前回の異常判定周期に採ったアクション量
のみを補正すれば良い。

なお、（ａ）スリップの小さなもの、（ｂ）炉況変
動、（ｈ）出銑バランス、（ｉ）炉熱に対しては、送風
流量の変更が炉内に与える遅れ時間をもとに各評価項目
の変化を検知して実施する。

なお、以上延べた高炉の異常状況の検出は、異常を検
出できる時間間隔の判定周期を定めて行なうもので、こ
の判定周期は異常の検出精度から定められるが、異常下
での異常状況の連続的な検出のためには、５分間周期を
一つの目安として採れば良く、センサー情報の処理、判
定等に用いられる計算機能力上許されるならば、より以
上の短周期が好ましい。

実施例実施例1. 第２図は本発明方法によって風圧上昇時等にアクショ
ンを行なって、それを改善した場合の説明図であって、
横軸に時刻、縦軸に送風量をとる。この際は、定常状態
では指定風量7000Nm³/分で操業していたが、10時の時点
で矢印Ａで示す如く風圧上昇が発生が検知されたため、
１次アクション量として600Nm³/分の減風を指示するこ
とに決定した。この際、この減風量を直ちに実際のアク
ションに移すことなく、過去の履歴を考慮して最終のア
クション量を決める。しかし、この場合は、過去５分間
にも減風していないため、過去の履歴を考慮する必要が
なく、最終の２次アクション量、つまり、実際のアクシ
ョン量として、１次アクション量をそのまま600Nm³/分
を指示し、600Nm³/分の減風を行なった。

その後、11時、つまり、矢印Ｂで示す時点において、
炉内残銑量を検知したところ、更に減風する必要が生じ
た。

この場合、１次アクション量としての減風量は1400Nm
³/分であったが、このときには10時のところで減風して
いるため、これを過去の減風巾を考慮しなければならな
い。つまり、１次アクション量として1400Nm³/分が指示
されていても、１時間前に他の要因ではあるが、既に60
0Nm³/分減風しており、これに加えて1400Nm³/分減風す
るのは非現実的である。

そこで、残銑量については過去２時間の減風量を考慮
し、11時の時点では10時の減風600Nm³/分を考慮し、最
終の２次アクションとして1400Nm³/分から600Nm³/分を
差引いた800Nm³/分の減風を指示し、800Nm³/分の減風を
実際に行なった。この結果、安定した高炉操業を行なう
ことができた。

実施例2. まず、第３図は本発明法によってスリップ等の発生時
にアクションをとって改善した場合の説明図である。第
３図に示す如く、指定風量7000Nm³/分で操業していたと
ころ、矢印Ｃで示す７時に小さなスリップが発生した。
このときに、１次アクション量として、600Nm³/分の減
風を指示された。この場合も、過去５分以内に減風アク
ションがとられていないため、１次アクション量そのま
まとして２次アクション量としても600Nm³/分を指示
し、実際のアクションとして600Nm³/分の減風を行なっ
た。

その後、矢印Ｄで示す８時には、炉熱レベル（溶銑温
度、炉熱指数）が低下し、１次アクション量として減風
1000Nm³/分、コークス比10kg/tアップ、送風温度20℃ア
ップあるいは送風湿分5g/Nm³ダウンとして指示した。

この場合、減風量は２時間以内の減風量600Nm³/分を
差し引いて、２次アクション量として400Nm³/分とし、
これを実際のアクションとして減風した。コークス比は
過去８時間以内、８〜15時間以内とともに一定であった
ため、そのまま10kg/tのアップをそのまま２次アクショ
ン量とした。更に、送風温度、送風湿分も過去２時間以
内一定であったため、20℃のアップあるいは5g/Nm³ダウ
ンをそのまま２次アクション量とした。

＜発明の効果＞以上説明したように、本発明方法は、高炉の操業を自
動的に異常状態から回避するように制御するシステムで
あって、前記高炉の操業の異常状態を少なくとも５個以
上の複数個の管理項目で評価し、この各管理項目ごとに
必要な各アクション項目及び各アクション量をそれぞれ
１ヶの管理項目だけが独立に変化したケースを想定して
１次アクションを定め、次いで、この各アクション項目
ごとに定めた直近の一定時間内に実施した各アクション
項目及び各アクション量を考慮して最終アクションを定
めることを特徴とする。

従って、本発明によれば過去のアクション情報が考慮
されているため、あらゆる高炉操業状態に適用すること
ができ、しかも、現実の操業者と同じ感覚でアクション
指示を行なうことができ、安定した高炉の操業を実施す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一つの実施例に係る各プロセスを
経時的に示すフローシート、第２図は本発明方法によっ
て風圧上昇時にアクションをとって改善した場合の説明
図、第３図は本発明方法によってスリップ等の発生時に
アクションをとって改善した場合の説明図である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】高炉の異常状況を各種センサー情報をもと
に検出して、高炉の異常状況に応じて操業条件を変更し
つつ、高炉操業を行なうに際し、（ａ）高炉の異常状況をスリップ、吹抜け、通気性、熱
レベル、出銑滓バランス、炉況の少なくとも５つの項目
に従って、センサー情報をもとに評価、検出すること、（ｂ）異常を生じた前記項目毎に独立して、異常に応じ
て回避するにたりる各アクション項目毎の１次個別アク
ション量を予め定めること、（ｃ）予め定められた１次アクション量を以前に実施し
た各アクション項目及び各アクション量並びにアクショ
ンからの経過時間をもとに修正して、前記異常状況に対
応する２次個別アクションを実際のアクションとして定
めること、（ｄ）この定められた２次アクションに従って高炉の操
業条件を変更すること、（ｅ）その後、（ａ）に従い異常状況を検出し、（ｂ）
〜（ｄ）を繰返すこと、から成ることを特徴とする高炉の操業管理方法。