JPH05156327A - 高炉炉熱制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力作業の軽減化を図ると共に演算容量、演
算速度を改善し、且つ、高炉の経年変化など新たな状況
に対しても、ルールの追加、修正が容易で、炉内状況の
把握からアクションへの即時性にすぐれた高炉炉熱制御
装置を得ることを目的とする。 【構成】 高炉データに基づいて高炉の状況を示す各種
データを作成した後、そのデータに基づいて加工データ
を作成する。その加工データと知識ベースとに基づいて
推論演算を行い、高炉に対するアクション量を決定す
る。その推論演算に際しては、炉熱レベルが推定され、
炉熱推移判定知識ベースを用いて炉熱推移が推定され
る。これらの炉熱レベル及び炉熱推移を推論する際に
は、確信度関数とその適用方法を決定するルール群とが
用いられ、推論結果に対する確信度を得る。次に、アク
ション判定知識ベースに炉熱レベル及び炉熱推移を適用
してアクション量を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高炉から出銑される溶
銑温度を制御する高炉炉熱制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来高炉内の溶銑の温度を推定し、且つ
これを管理・制御する方法としては、一般に高炉操業者
が高炉に設置された種々のセンサからの情報を定性的に
判定して高炉の状況の評価を行い、操業因子の調整を行
うという方法が採られていた。しかし、その評価の結果
には操業者の能力や経験等による個人差があり、このた
め操業アクションの基準化が難しく、更に評価が定量的
でないため溶銑温度の推定が行い難いという問題点があ
った。

【０００３】このようなことから、例えば特公昭５１−
３０００７号公報に開示されているような高炉のプロセ
ス制御方法が提案されている。このプロセス制御方法
は、送風温度を一定に保ち、操業中連続的に入手できる
測定値から炉内の直接還元量を求め、銑中Ｓｉ含有量の
目標値とその実績値を代表する指数平滑値との差によっ
て、銑中Ｓｉ含有量の長周期変動を防止するための補正
項を付加した方程式によって送風湿分を決定し、この送
風湿分に基づいて炉内における熱収支を制御するように
している。このため、高炉状況の計算制御した時に生ず
るその大波変化（長周期の変化）が修正され的確な操業
が実現されている。また、特開平１−２０１４０４号公
報に開示されているような高炉の炉熱制御方法も提案さ
れている。この制御方法においては、人工知能用語を用
いるコンピュータシステムにより、メンテナンス性が改
善されたものとなっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の特公昭５１−３
０００７号公報に開示されている従来のプロセス制御方
法では、センサからの情報を解析してモデルに入力して
所定の演算を行うようにしている。このため、その演算
を実行するコンピュータは言語として例えばフォートラ
ンが使用されているが、演算容量は極めて大きなものと
なっている。更に、高炉は経年変化するので解析モデル
自体を変更してメンテナンスしなければならないが、解
析モデム自体が複雑であるから解析モデルの条件変更は
極めて面倒な作業になるという問題点があった。一方、
上記の特開平１−２０１４０４号公報に開示されている
制御方法はそれを解決し、メンテナンス性にすぐれたシ
ステムとなっている。

【０００５】しかし上記２件のシステムにおいて制御対
象である炉熱を代表する計測情報としては、溶銑温度が
最重要であるが、１４００〜１６００℃という高温流体
のためこれを測定する手段としては、従来消耗型の熱電
対によるしかなかった。消耗型のため間欠測定であり、
作業性、経済性を考慮すると約３０分に１回程度の測定
しかできないため、コンピュータシステムにより制御の
ための判断を行なうときに用いる溶銑温度情報が、必ず
しも判断時点における最新のものではなかった。このた
め、炉内状況の把握からアクションに結びつけるにあた
っての即時性にやや欠けるものであった。

【０００６】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、高炉の炉熱を高精度に制御す
ることができ、コンピュータで実現した際にその入力作
業の軽減化を図ると共に演算容量、演算速度を改善し、
且つ、高炉の経年変化など新たな状況に対しても、ルー
ルの追加、修正が容易で、炉内状況の把握からアクショ
ンへの即時性にすぐれた高炉炉熱制御装置を得ることを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】図１は本発明に係る高炉
炉熱制御装置の概念を示したブロック図である。本発明
に係る高炉炉熱制御装置は、高炉に設置された各種のセ
ンサからデータを所定のタイミングで取り込むデータ入
力手段と、前記センサからのデータに基づいて、羽口埋
込み温度、荷下り速度、圧力損失、炉頂温度、ガス利用
率、ソリューションロス量等、高炉の状況を示す各種デ
ータを作成すると共に、該各種データをその基準データ
と比較して、その差データを作成する加工データ作成手
段とを有している。本発明に係る高炉炉熱制御装置は、
更に、各種データ及び差データ（以下加工データとい
う）を一時記憶する記憶手段と、高炉操業についての経
験、実績、数式モデル等に基づいた各種の知識ベースが
記憶された知識ベース格納手段と、記憶手段の加工デー
タと知識ベース格納手段の知識ベースに基づいて炉熱レ
ベル及び炉熱推移を推論し、高炉に対するアクション量
を決定する推論手段と、アクション量を出力する出力手
段とを有する。

【０００８】知識ベース格納手段は、炉熱レベルを推定
するために使用される「炉熱レベル判定知識ベース」
と、炉熱推移を推定するために使用される「炉熱推移判
定知識ベース」と、炉熱レベル及び炉熱推移よりアクシ
ョン量を決定するために使用される「アクション判定知
識ベース」と、過去のアクション及び外乱に基づいてア
クション量の補正値を決定する「アクション補正知識ベ
ース」と、アクション量とアクション補正量から実際の
アクション量を決定する「総合判定知識ベース」とを含
んでいる。

【０００９】「炉熱レベル判定知識ベース」及び「炉熱
推移判定知識ベース」は、加工データと炉熱レベルを独
立変数とし、確信度を従属変数とする確信度関数と、こ
の確信度関数の適用方法を決定するルール群とをそれぞ
れ有し、「アクション判定知識ベース」は、炉熱レベル
と炉熱推移よりアクション量を決定するルールを有す
る。「総合判定知識ベース」は、アクション量とアクシ
ョン補正量から実際のアクション量を決定するルールを
有する。また、「炉熱レベル判定知識ベース」は、セラ
ミック製保護管と放射温度計から成る連続測温装置によ
って測定した溶銑温度から炉熱レベルを判定する知識を
含む。

【００１０】

【作用】本発明においては、加工データ作成手段により
データ入力手段からの高炉データに基づいて高炉の状況
を示す各種データを作成した後、そのデータに基づいて
加工データを作成する。その加工データと知識ベース格
納手段に格納された知識ベースとに基づいて人工知能と
しての推論演算を行い、高炉に対するアクション量を決
定する。その推論演算に際しては、炉熱レベル判定知識
ベースを用いて炉熱レベルが推定され、炉熱推移判定知
識ベースを用いて炉熱推移が推定される。これらの炉熱
レベル及び炉熱推移を推論する際には、確信度関数とそ
の適用方法を決定するルール群とが用いられ、推論結果
に対する確信度を得る。

【００１１】次に、アクション判定知識ベースに上記の
炉熱レベル及び炉熱推移を適用してアクション量を決定
する。アクション補正知識ベースを用いて必要な補正量
を得る。次に、総合判定知識ベースを用いてアクション
量及びアクション補正量から実際のアクション量を決定
する。そして、そのアクション量に基づいて操業因子を
調整することにより高炉炉熱が制御される。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図２は本発明の一実施例に係る高炉炉熱制御装置及
び関連設備を示すブロック図である。図において、１は
制御対象となる高炉、１０は本発明に係る高炉炉熱制御
装置で、データスキャナー１１、センサデータ収集手段
１２、ファイル手段１４、演算手段１６、及び出力イン
ターフエース１８、知識ベース２２、推論エンジン２
６、共通データバッファ２４を含んでいる。

【００１３】センサデータ収集手段１２は各種センサ、
例えば温度センサ，圧力センサ、ガスセンサ等からのデ
ータをデータスキャナー１１ａ，１１ｂ，１１ｃを介し
て時系列に入力処理するものである。フアイル手段１４
は、フアイルデータバンキング機能を果たしている。演
算手段１６は、フアイル手段１４に格納されたセンサデ
ータ収集手段１２からのデータを指数平滑処理をした後
再びフアイル手段１４に格納する。そして、所定時間例
えば２０分毎にその平均値、及び平均値と基準値との差
データを加工データとして、加工データ記憶手段である
共通データバッファ２４に送り出す。推論エンジン２６
はそのデータと知識ベース２２の知識に基づいて所定の
推論演算を行ない、次にとるべきアクション量を求めて
共通データバッフア２４に再び格納すると共に、ファイ
ル手段１４にも格納する。

【００１４】３０はＣＲＴであり、推論エンジン２６の
推論結果が、フアイル手段１４を介して伝えられて表示
される。３２はデジタル計装装置であり、高炉炉熱制御
装置１０の指令に基づいて高炉の温度制御をするもの
で、送風湿分、送風温度、重油等液体燃料等炉熱調整可
能な操作種の操作量を調整する。このとき、高炉炉熱制
御装置１０の指令は出力インターフエース１８を介して
デジタル計装装置３２に送り出される。４０は熱風炉
で、４２，４４，４６はそれぞれ制御弁である。

【００１５】以上の構成からなる本実施例の動作の概要
を説明する。 （１）まず、各種のセンサのデータがデータスキャナー
１１を介してセンサデータ収集手段１２により順次所定
のタイミングで、例えば１分間隔で読取られ、フアイル
手段１４に格納される。 （２）フアイル手段１４に格納されたデータは、演算手
段１６により指数平滑処理される。ここでは、荷下り、
温度、ガス利用率、出銑滓等に関するデータが演算処理
される。演算処理された各種データは再びフアイル手段
１４に格納される。次に、これらの各種データは所定時
間、例えば２０分間隔でその平均値、及びその平均値と
所定の基準値との差をを求めて、それを加工データとし
て共通データバッファ２４に転送する。

【００１６】（３）推論エンジン手段２６は、知識ベー
ス２２に予め格納されている知識データバッファ２４の
加工データとに基づいて高炉内の状況を推論演算する。
ここで、知識ベースは図３に示すように炉熱レベル判定
ＫＳグループ、炉熱推移判定ＫＳグループ（ＫＳ；知識
源）、アクション判定ＫＳ、アクション補正判断ＫＳ、
総合判定ＫＳグループ、操業状態判定ＫＳの各知識ベー
スのユニットから形成される。

【００１７】炉熱レベル判定ＫＳグループは、高炉の炉
熱レベルがどの水準にあるかを決定するために推論エン
ジン２６によって使用される知識ベースであり、溶銑温
度を主判断要因として炉熱レベルを判定する「溶銑温度
−炉熱レベルＫＳ」、その他のセンサの測定量を主判断
要因として炉熱レベルを判定する「センサ−炉熱レベル
ＫＳ」等を含んでいる。これらのＫＳは、いずれも各測
定量及び炉熱レベルを独立変数、それらの組合わせが発
生する確率（確信度）を従属変数とする確信度関数（以
下ＣＦ関数という）と、そのＣＦ関数の使用手順を決定
するルール群から成立っている。

【００１８】炉熱推移判定ＫＳグループは、高炉の炉熱
の推移が、どのような水準にあるかを決定するために推
論エンジン２６によって使用される知識ベースであり、
溶銑温度の推移を主判断要因として炉熱の推移を判定す
る「溶銑温度−炉熱推移ＫＳ」、その他のセンサの測定
量の推移を主判断要因として炉熱推移を判定する「セン
サ−炉熱推移ＫＳ」等を含んでいる。これらのＫＳも、
各測定量及び炉熱推移レベルを独立変数、それらの組合
わせが発生する確率（確信度）を従属変数とするＣＦ関
数と、そのＣＦ関数の使用の手順を決定するルール群か
ら成立っている。

【００１９】アクション判断ＫＳは、炉熱レベルと炉熱
推移レベルの組合わせにより、アクション量を判定する
ルール群から成立っている。アクション補正量ＫＳグル
ープは、過去にとられたアクション及び過去に発生した
外乱の情報に基づいて、現在のアクション量の補正を行
なうためのルール群から成立っている。総合判定ＫＳ
は、アクション判断の結果とアクション補正量判断の結
果に基づいて最終的なアクション量を決定するためのル
ール群から成立っている。そして、操業状態判定ＫＳ
は、例えば炉熱レベル等に基づいて炉の操業が正常に行
われているか否かを判定し、正常であれば上記のアクシ
ョン量をそのまま制御系に送り出し、異常であればその
旨を表示してオペレータにガイダンスするルール群から
成り立っている。

【００２０】推論エンジン手段２６は各知識ベースを実
行するものであり、図３のフローチャートに示すよう
に、まず、炉熱レベル及び炉熱推移を判定し、次にこれ
らの判定結果に基づいてアクション量を判定する。この
アクション量には所定の補正処理がなされ、その結果は
共通データバッフア２４に一時的に格納された後、アァ
イル手段１４及び出力インターフエイス１８を介してデ
ジタル計装装置３２に送られる。

【００２１】そして、デジタル計装装置３２により制御
弁４２、４４，４６の開度が適宜制御されてアクション
動作がなされ、高炉１の温度が制御され、その結果溶銑
温度が所望の値に制御される。

【００２２】次に、知識ベースの構成及びその具体的な
推論の概要を図３に基づいて説明する。 （Ａ）炉熱レベル判定ＫＳ（ＫＳ（Knowlege Source
）；知識源）グループ；この炉熱レベル判定ＫＳグル
ープは、推論開始時刻における炉熱の状態を判定する知
識ベースで、上述したように「溶銑温度−炉熱レベルＫ
Ｓ」、「センサ−炉熱レベルＫＳ」等のＫＳ群からなっ
ており、次に示すように、各ＫＳ群毎に高〜低レベルま
で７段階に分けられた炉熱レベルに対し、後述する方法
でＣＦ値分布を求め、最大確信度のレベルを現時刻の炉
熱レベルとしている。 ここで、溶銑温度−炉熱レベルＫＳの一例を説明する。
ＫＳは条件を設定したＩＦ部とその条件が満たされたと
きの指示内容を設定したＴＨＥＮ部とから構成されてい
る。例示すると以下のとおりである。

【００２３】ルールNo. １ ［ＩＦ部］ 鍋順＝１ ＮＯＴ（残滓が多い） ＮＯＴ（減風終了後経過時間≦１８０分） Ｓｉ，Ｓの判定が「低い」 ［ＴＨＥＮ部］通常の３次元関数により溶銑温度−炉熱
レベルのＣＦ値を求める。このルールNo. １は高炉の操
行状態が定常状態にある場合には、通常の３次元関数に
より溶銑温度−炉熱レベルのＣＦ値を求めることを示し
ている。即ち、溶銑温度−炉熱レベルのＣＦ値関数には
通常〜ｆ_MTN 、やや高い〜ｆ_MTH 、高い〜ｆ_MTEHの３種
類があり、推論エンジン２６は上記のような論理によっ
てどの関数を使用するかを選択する。つまり、溶銑温度
−炉熱レベルＫＳには鍋順（溶銑温度を測定した取鍋が
出銑開始から使用した取鍋の何番目にあたったかを示す
数）と、残滓量との減風終了後からの経過時間に対応し
て、前記３種類の関数のどれを採用するかを決定するル
ールが格納されている。このルールの他の例を以下に示
す。

【００２４】ルールNo. ２ ［ＩＦ部］ 鍋順＝１ ＮＯＴ（残滓が多い） ＮＯＴ（減風終了後経過時間≦１８０分） Ｓｉ，Ｓの判定が「やや高い」 ［ＴＨＥＮ部］ 「やや高い」ときのの３次元関数により溶銑レベルのＣ
Ｆ値を求める。

【００２５】ルールNo. ３ ［ＩＦ部］ 鍋順＝１ ＮＯＴ（残滓が多い） ＮＯＴ（減風終了後経過時間≦１８０分） Ｓｉ，Ｓの判定が「高い」 ［ＴＨＥＮ部］ 「高い」ときの３次元関数により溶銑レベルのＣＦ値を
求める。

【００２６】これらルールNo. １〜No. ３は、残滓が多
くなく減風終了より十分な時間が経過しているときは、
溶銑中のＳｉとＳの判定により関数の種類を選択するこ
とを示している。また、溶銑温度−炉熱レベルの３種の
ＣＦ関数はいずれも鍋順ＬＮ，溶銑温度ＭＴ，炉熱レベ
ルＦＨＬの関数である。即ち、 ｆ_MTN ＝ｆ_MTN （ＬＮ，ＭＴ，ＦＨＬ） ｆ_MTH ＝ｆ_MTH （ＬＮ，ＭＴ，ＦＨＬ） ｆ_MTEH＝ｆ_MTEH（ＬＮ，ＭＴ，ＦＨＬ） 推論エンジン２６は前記ルールによって選択されたＣＦ
値関数について、ＬＮ，ＭＴは実測値をあてはめ、ＦＨ
Ｌについては前記１〜７までの数値を当てはめて、各々
の炉熱レベルに対応するＣＦ値を求める。

【００２７】図４はひとつの鍋順についてのＣＦ値関数
を示したものであり、鍋順が固定さているので、ＣＦ値
は溶銑温度と炉熱レベルの関数となっている。例えばル
ールによりｆ_MTN が選択された場合、溶銑温度１４００
℃のときは炉熱レベル４の場合がＣＦ値が最高でＣＦ＝
０．２、溶銑温度が１４８０℃のときは炉熱レベル７の
場合がＣＦ値が最高でＣＦ０．４であることを示してい
る。

【００２８】次にセンサー炉熱レベル（羽口埋込温度−
炉熱レベルＫＳ、ソリューションロスＣ量−炉熱レベル
ＫＳ）について説明する。このＫＳは、羽口埋込温度−
炉熱レベルＫＳとソリューションロスＣ量−炉熱レベル
ＫＳとを使用するかどうかを決定するルールと、それぞ
れ羽口埋込温度と炉熱レベル、ソリューションロスＣ量
と炉熱レベルを２つの独立変数とするＣＦ値関数ｆ_HT，
ｆ_SLから成っている ｆ_HT＝ｆ_HT（ＨＴ，ＦＨＬ） ｆ_SL＝ｆ_SL（ＳＬ，ＦＨＬ） この関数を計算するのに使用される羽口埋込温度ＨＴ、
ソリューションロスＣ量ＳＬは、実測値（その指数平滑
値又は移動平均値）が使用される。これらの関数の使
用、不使用を決めるルールの例を以下に示す。

【００２９】ルールNo. １ ［ＩＦ部］ ＮＯＴ（残滓が多い） ［ＴＨＥＮ部］ （１）羽口埋込温度により羽口埋込温度−炉熱レベルの
ＣＦ値を求める。 （２）ソリューションロスＣ量によりソリューションロ
スＣ量−炉熱レベルのＣＦ値を求める。この場合は、推
論エンジン２６は両関数を使用する。

【００３０】ルールNo. ２ ［ＩＦ部］ （残滓が多い） ［ＴＨＥＮ部］ （１）羽口埋込温度−炉熱レベルのＣＦ値を「０」とす
る。 （２）ソリューションロスＣ量−炉熱レベルのＣＦ値を
「０」とする。この場合には、羽口埋込温度−炉熱レベ
ルＣＦ値もソリューションロスＣ量−炉熱レベルＣＦ値
も炉熱レベルによらず一定値となる。このことは、後述
する炉熱レベルの判定にこれらの要因は寄与せず、炉熱
レベルは前述の溶銑温度−炉熱レベルＫＳによってのみ
決定されることを意味する。

【００３１】図５は推論エンジン２６の動作を示す説明
図であり、溶銑温度−炉熱レベルＫＳに基づいて各炉熱
レベル毎のＣＦ値を求め、また、羽口埋込温度−炉熱レ
ベルＫＳ及びソリューションロスＣ量−炉熱レベルＫＳ
に基づいてそれぞれ各炉熱レベル毎のＣＦ値を求める。
そして、羽口埋込温度ＫＳによる各レベルのＣＦ値とソ
リューションロスＣ量ＫＳによる各レベルのＣＦ値とを
加算する。このようにして得られたセンサレベルのＣＦ
値と上記の溶銑レベルＫＳによる各レベルのＣＦ値とを
加算する。このようにして各炉熱レベル（７〜１）のＣ
Ｆ値を求める。

【００３２】（Ｂ）炉熱推移判定ＫＳグループ；この炉
熱推移判定ＫＳグループには、溶銑温度−炉熱推移ＫＳ
及びセンサ−炉熱推移ＫＳが含まれており、炉熱推移を
過去から現在に至る変化の度合により、次に示すよう
に、急上昇〜一定〜急降下の間で５段階に分け各ランク
ごとにＣＦ値を求め、その最大の値の段階位置を現時刻
の炉熱推移状態とする。

【００３３】ここで溶銑温度−炉熱推移ＫＳについて説
明する。このＫＳは、前後するタップ（１回の出銑）間
における溶銑温度の差ΔＭＴ、炉熱推移レベルＶＦＨＬ
を２つの独立本数とするＣＦ関数ｆ_ΔMT＝ｆ_ΔMT（ΔＭ
Ｔ，ＶＦＨＬ）と、このＣＦ関数の前処理、後処理のル
ールとが格納されている。以下このＫＳの使用方法につ
いて説明する。

【００３４】ルールNo. ０ ［ＩＦ部］ （初期設定） ［ＴＨＥＮ部］溶銑推移のＣＦ値としてそれぞれ次の値
を設定する。 レベル １ ２ ３ ４ ５ ＣＦ値 ０ ０ ０ ０ ０

【００３５】ルールNo. １ ［ＩＦ部］ （１）ＮＯＴ（Ｓｉ，Ｓの判定が「やや高い」） （２）ＮＯＴ（Ｓｉ，Ｓの判定が「高い」） （３）安定フラグがＯＮ（炉況が安定している状体） ［ＴＨＥＮ部］ （１）ΔＭＴ＝（現タップの溶銑温度−前タップの溶銑
温度）として各炉熱推移レベル毎にＣＦ値を求め、「今
回溶銑温度−炉熱推移ＣＦ値」とする。 （２）次に、ΔＭＴ＝（前タップの溶銑温度−前タップ
の溶銑温度）として各炉熱推移レベル毎にＣＦ値を求
め、「前回溶銑温度−炉熱推移ＣＦ値」とする。 （３）「今回溶銑温度−炉熱推移ＣＦ値」と「前回溶銑
温度−炉熱推移ＣＦ値」にそれぞれ重み係数を乗じて
「溶銑温度−平滑炉熱推移ＣＦ値」に加算する。（これ
らの計算は、炉熱推移のレベル毎に別々に行なう。）つ
まり、炉況安定状態では、直近のデータまで、炉熱推移
の推定に使用することを示している。

【００３６】ルールNo. ２ ［ＩＦ部］ （１）（Ｓｉ，Ｓの判定が「やや高い」） （２）ＮＯＴ（Ｓｉ，Ｓの判定が「高い」）（３）安定
フラグがＯＦＦ ［ＴＨＥＮ部］ （１）ΔＭＴ＝（前タップ溶銑温度−前々タップ溶銑温
度）として各炉熱推移レベル毎にＣＦ値を求め「前回溶
銑温度−炉熱推移ＣＦ値」とする。 （２）「前回溶銑温度−炉熱推移」に重み係数を乗じて
「溶銑温度−平滑炉熱推移ＣＦ値」に加算し、あらため
て「溶銑温度−平滑炉熱推移ＣＦ値」として設定する。
ここでは、炉況が安定していないので、「今回溶銑温度
−炉熱推移」は考慮しない。

【００３７】次にセンサー炉熱推移ＫＳについて説明す
る。センサー炉熱推移ＫＳは、多数のセンサの測定値の
推移と炉熱推移を２つの独立変数とするＣＦ値関数と、
その使用方法を決定するルールが格納されたものであ
り、各センサ毎に設けられている。 ｆ_ΔSi＝ｆ_ΔSi（ΔＳｉ，ＶＦＨＬ) （ｉ＝１〜ｎ：対応センサ毎） このうちセンサが羽口埋込温度であるものについて例を
説明する。

【００３８】ルールNo. １ ［ＩＦ部］ ＮＯＴ（残滓が多い） ［ＴＨＥＮ部］ ΔＳｉ＝（羽口埋込温度−６０分前羽口埋込温度）とし
て羽口埋込温度−炉熱推移のＣＦ値を求める。

【００３９】ルールNo. ２ ［ＩＦ部］ 残滓が多い 羽口推移レベル４のＣＦ値＞０ ［ＴＨＥＮ部］羽口推移レベル４のＣＦ値に「０」を上
書設定する。 レベル １ ２ ３ ４ ５ ＣＦ値 ＊ ＊ ＊ ０ ＊ （＊は値がもとのまゝであることを示す）

【００４０】ルールNo. ３ 残滓が多い 羽口推移レベル５のＣＦ値＞０ ［ＴＨＥＮ部］羽口推移レベル５のＣＦ値に「０」を上
書設定する。 レベル １ ２ ３ ４ ５ ＣＦ値 ＊ ＊ ＊ ： ０ …… …… …… …… ……

【００４１】図６は羽口埋込温度（基準値との差）、炉
熱推移レベルを独立変数とする羽口埋込温度−炉熱ＣＦ
関数を示す。なお、溶銑温度−炉熱推移ＫＳには、「短
期推移」及び「長期推移」に分けてルール化することも
可能であり、またセンサ推移ＫＳには羽口埋込ＫＳの他
に他のＫＳ、例えば荷下がり、送風圧力、ガス利用率、
ソリューション・ロス量等の各ＫＳについても加え、こ
れらの情報も考慮している。推論エンジン２６は、溶銑
温度−炉熱推移ＫＳの各ルールに基づいて各推移につい
てのＣＦ値炉熱推移レベル毎に求めると共に、センサ−
炉熱推移ＫＳの各ルールに基づいて各センサ毎の推移に
ついてのＣＦ値を求める。そして、これらのＫＳのＣＦ
値の炉熱推移レベル毎に加算し、各炉熱推移レベルのＣ
Ｆ値を求める。

【００４２】（Ｃ）アクション判定ＫＳ；このアクショ
ン判定ＫＳは、現時刻の炉熱状態を炉熱推移と炉熱レベ
ルを軸としたマトリックス上で求め、取るべきアクショ
ンを決定するための知識ベースである。推論エンジン２
６は、上記のアクション判定ＫＳに基づいて、炉熱レベ
ルのＣＦ値と炉熱推移のＣＦ値との積を求めてマトリッ
クスに書き込んでいく。

【００４３】図７はその例を示したもので、この例では
ＣＦ値の頂点（最大値）が、炉熱レベル＝４，炉熱推移
＝３であることを示している。なお、マトリックス上の
各位置のアクション型及びアクション量は予めフレーム
に知識として格納されている。図８はアクション型の一
例を示した図であり、図９はアクション量の一例を示し
た図である。なお、アクション型の所定位置のアクショ
ンを採用する際にはＣＦ値が所定の大きさに達している
ことが必要である。また、アクション量は全てを自動制
御することを原則とするが、一部をマニュアル制御する
ことも可能である（例えば図９のアクション量Ｇ）。

【００４４】（Ｄ）アクション補正量判定ＫＳグルー
プ；このアクション補正量判定ＫＳグループには、過去
にとられたアクション或いは外乱の判定をすると共に、
それらの現時刻における影響量を考慮して補正アクショ
ン量を決定するための各種のＫＳが含まれている。その
内容は、送風湿度、送風温度、液体燃料、コークス比等
の操作量変更、及びコークス水分、付着物脱落等の外乱
等を検知して対応するルール等から構成されている。例
えば、送風湿度を変更した場合、その変更時刻と変更量
は「操作量変更検知」ルールで自動的に検出され、その
後の影響量は「送風湿度」ルールにより時間の関数とし
て考慮される。また、炉壁付着物の脱落時には、「壁落
ち」ルールにより自動的に脱落個所と炉熱への影響量及
び羽口先降下時間が判定され、予備アクションの操作時
刻と操作量が決定され補正計算に組み込まれる。推論エ
ンジン２６は、上記の各ルールを実行して必要な補正ア
クション量及び操作時刻を求める。

【００４５】（Ｅ）総合判定ＫＳ；この総合判定ＫＳ
は、上記（Ｃ）及び（Ｄ）の判定結果に基づいて取るべ
きアクション量を総合判定するための知識ベースであ
る。そして、推論エンジン２６によりこのＫＳが推論さ
れて判定結果が得られると、その判定結果は操業状態判
定ＫＳに入力されて操業状態が判定され、ＣＲＴ３０に
表示して取るべきアクション量をオペレータに指示し、
ガイダンスすると同時に、デジタル計装装置３２にフィ
ードバックして所定の自動制御を行なう（図２参照）。

【００４６】次に、上記の各知識ベース（Ａ）（Ｂ）で
ＣＦ値を求める際に用いられる多次元関数、例えば溶銑
温度−炉熱レベルのＣＦ関数の作成方法について説明す
る。図１０は溶銑温度のタップ内推移（連続測定結果）
を示す特性図である。図に示すように、炉内の熱的状態
が安定であっても炉下部での滞留中に炉底冷却の影響
や、溶銑の流路である出銑樋での放冷により、出銑の初
期では比較的温度が低い溶銑が排出される。時間の経過
とともに出銑樋が溶銑の顕熱を受けて温度上昇し、ま
た、炉内での滞留の影響も少なくなってくることから、
排出される溶銑の温度は次第に上昇して安定化し、シス
テムの制御対象である炉熱をよく代表した情報となって
くる。更に、この温度上昇の傾向も常に一定ではなく、
操業条件によっても変わってくるので、溶銑温度という
情報はシステムの制御対象を代表する情報としての適格
性が刻々変化する、あいまいさを持った情報となる。そ
こで、溶銑温度を観測してこれを炉熱の状態の推定に結
びつけるため、出銑の開始からの経過時間がどのくらい
か、ということを念頭に置き、更にプロセス特有のあい
まいさを含んで考慮することが必要となる。

【００４７】上記のような観点から出銑中の溶銑温度を
把握すると、その温度分布は図１１に示されるように表
される。図において、各軸はそれぞれ Ｘ軸；無次元化した時刻 Ｙ軸；溶銑温度 Ｚ軸；出現頻度（発生頻度数率）を意味している。

【００４８】図１２は、図１１の出銑時刻Ｘ＝Ｘｉにお
ける溶銑温度Ｔｉとタップ最高溶銑温度Ｔｍｉの関係を
示したものである。この図に基づいてタップ最高溶銑温
度と炉熱との関係、及び出現頻度とＣＦ値の関係を調整
すると、図１３に示される３次元関数が得られる。な
お、出銑温度は出銑開始からの経過時間や操業条件に依
存した計測情報であるため、使い分けができるように３
０種類以上用意されており、条件に合わせて自動的に選
択される。

【００４９】図１３の特性図をＸ軸をセンサデータに置
き換えて図示すると、図１４に示すように表される。図
１４において、点Ａ１とＡ４とを結んだ直線及び点Ａ３
とＡ６とを結んだ直線はそれぞれＣＦ値が「０」であ
り、両直線の中間部に行くに従ってＣＦ値は大きくな
る。そして、点Ａ２とＡ５とを結んだ直線ではＣＦ値が
最大値「１」を示しており、最も信頼性が高いことを示
している。このような３次元関数に基づいて炉温を制御
した結果、図１５に示すように従来のオペレータによる
方法に比べてエラーの発生頻度数が減少していることが
分かる。

【００５０】また、前述のように溶銑温度は制御対象で
ある炉熱に対して低目方向の外乱を含むものであるか
ら、判断実行時には判断周期（例えば２０分）の間に連
続して測定された溶銑温度のうち、最高の温度を採用す
るようにしている。ここで用いる溶銑温度計は放射温度
計及びセラミック製の保護管から成る連続測温装置であ
る。

【００５１】図１６は連続測温装置の設置状況を示した
図であり、図１７はその保護管の概略を示した図であ
る。図において、５１は放射温度計本体であり、５２は
例えばステンレス部材からななる測定管本体、５３は保
護管である。この保護管５３、その先端は半球状に形成
されており、高温の溶銑によって溶損しないように耐食
性の優れた硼化ジルコニウム系セラミック等からなって
いる。５４は保護管５３の内壁に設けられたアルミナ製
の被覆である。５５は気密充填剤であり、測定管本体５
２と保護管５３との気密を保持している。６１は溶銑、
６２は溶銑樋である。６３は溶銑飛散防止カバーであ
り、６４はそれに設けられた温度計侵入用開口部であ
る。

【００５２】なお、上記の３次元関数のセンサデータが
基準値との差データ（＝測定値−目標値）となっている
のは、以下の理由による。 イ）溶銑温度は、成分調整等により目標値が変化する。 ロ）センサデータについても、操業方針、例えば低燃料
比指向か否かにより日々基準が変更される。 ハ）更に、温度計等は、レンガ等の設置位置の摩耗の程
度により、炉内情況が同じでも検知温度が異なったもの
となる。３次元関数は、以上の理由により上記の差デー
タを基準とし、種々の変化に対応できるようにしてい
る。

【００５３】図１８はアクション指示、炉熱レベル及び
溶銑温度の関係を示したものである。連続測温装置によ
って測定される溶銑温度は図中の点線に示す通りであ
る。タップ１の前半部において急激な温度上昇傾向があ
り、それをＡ点でとらえ、Ａ′点で炉熱の上昇として観
測する。その結果Ａ″点において加熱を抑えるアクショ
ンとして送風湿度＋２ｇ／Ｎｍ³ を指示するに至ってい
る。そのアクションが効を奏して加熱が抑えられ、溶銑
温度は、目標に近く追随している。次のタップ２におい
ては溶銑温度が目標によく追随する。このタップにおい
てイの部分は前述した比較的温度が低い溶銑が排出され
る遷移領域、ロの部分は炉熱をよく代表した情報となる
安定域である。これに対して、消耗型熱電対を用いた場
合にはタップ１において、Ｂ点で温度測定を行なっては
じめて上昇傾向をとらえることになる。Ｂ′で炉熱の上
昇として観測し、Ｂ″点において加熱を抑えるアクショ
ンを指示するに至る。しかし、傾向をとらえるのが遅い
ことから追随が遅れて溶銑温度が目標に近づくのが遅く
なる。次のタップ２においても目標に対して高目の傾向
が残るようになる。

【００５４】図１９は消耗型熱電対及び連続測温装置を
用いたときの溶銑温度操業実績を示したものであり、連
続測温装置を用いたときのほうがばらつきが少なく、す
ぐれた制御性が得られる。

【００５５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、高炉に設
置された各種のデータから加工データを作成し、その加
工データと経験等に基づく知識ベースとにより人工知能
としての所定の推論をするようにしたので、従来の経験
が十分に生かされ、操業管理の標準化、人間の誤判断の
防止、温度，成分変動の少ない高品質溶銑の次工，への
安定供給、炉冷の回避、省力化等が実現されている。ま
た、制御装置をコンピュータで実現した際に、知識べー
スを基準にしているので演算容量、演算速度を改善し、
且つ高炉の経年変化等の新たな状況に対してもルールの
追加、修正が容易になっている。更に、各炉熱レベル及
び各炉熱推移のＣＦ値を求めるのに前記の確信度関数を
使うようにしたので、ルール数、その数値入力の作業等
が軽減されている。また、炉熱を代表する情報として最
重要の溶銑温度について連続的に測定できる装置を用い
たことから、炉内状況の把握からアクションの実施に至
るのに即時性にすぐれたものとなっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の構成を示したブロック図である。

【図２】この発明の一実施例に係る高炉炉熱制御装置及
びその関連設備のブロック図である。

【図３】知識ベース及びその推論順序を示したフローチ
ャートである。

【図４】炉熱レベルの３次元関数を示した特性図であ
る。

【図５】推論動作を説明した説明図である。

【図６】炉熱推移レベルの３次元関数を示した特性図で
ある。

【図７】アクションマトリックスの一例を示した説明図
である。

【図８】アクションマトリックスの型の一例を示した説
明図である。

【図９】アクション量の一例を示した説明図である。

【図１０】溶銑温度のタップ内推移を示した特性図であ
る。

【図１１】炉熱レベルの３次元関数の作成方法を示した
説明図である。

【図１２】炉熱レベルの３次元関数の作成方法を示した
説明図である。

【図１３】炉熱レベルの３次元関数の作成方法を示した
説明図である。

【図１４】３次元関数の一例を示した説明図である。

【図１５】図１４の３次元関数による実績を示した特性
図である。

【図１６】連続測温装置の概略を示した構造図である。

【図１７】連続測温装置の保護管を示した構造図であ
る。

【図１８】消耗型熱電対及び連続測温装置を用いたとき
の制御のアクション指示、炉熱レベル及び溶銑温度の関
係を示した特性図である。

【図１９】消耗型熱電対及び連続測温装置を用いたとき
の制御実績を示す目標温度に対する温度差を示した特性
図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミックス製保護管と放射温度計とを
   含み溶銑温度を連続的に測定する連続測温装置と、 高炉に設置された各種のセンサからデータを所定のタイ
   ミングで取り込むデータ入力手段と、 前記センサからのデータに基づいて、羽口埋込み温度、
   荷下り速度、圧力損失、炉頂温度、ガス利用率、ソリュ
   ーションロス量等、高炉の状況を示す各種データを作成
   すると共に、該各種データをその基準データと比較し
   て、その差データを作成する加工データ作成手段と、 前記各種データ及び差データ（以下加工データという）
   を一時記憶する記憶手段と、 高炉操業についての経験、実績、数式モデル等に基づい
   た各種の知識ベースが記憶された知識ベース格納手段
   と、 前記記憶手段の加工データと前記知識ベース格納手段の
   知識ベースに基づいて炉熱レベル及び炉熱推移を推論
   し、高炉に対するアクション量を決定する推論手段と、 アクション量を出力する手段とを有し、 前記知識ベース格納手段は、炉熱レベルを推定するため
   に使用される炉熱レベル判定知識ベースと、炉熱推移を
   推定するために使用される炉熱推移判定知識ベースと、
   炉熱レベル及び炉熱推移よりアクション量を決定するた
   めに使用されるアクション判定知識ベースと、過去のア
   クション及び外乱に基づいてアクション量の補正値を決
   定するアクション補正知識ベースと、アクション量とア
   クション補正量から実際のアクション量を決定する総合
   判定知識ベースとを含み、 前記炉熱レベル判定知識ベース及び前記炉熱推移判定知
   識ベースは、加工データと炉熱レベルを独立変数とし、
   これらの組み合わせの起こる確からしさ（以下確信度と
   いう）を従属変数とする確信度関数と、この確信度関数
   の適用方法を決定するルール群とをそれぞれ有し、 前記炉熱レベルの判定知識ベースは、前記連続測温装置
   によって測定された溶銑温度から炉熱レベルを判定する
   知識を含み、 前記アクション判定知識ベースは、炉熱レベルと炉熱推
   移よりアクション量を決定するルールを有し、総合判定
   知識ベースは、アクション量とアクション補正量から実
   際のアクション量を決定するルールを有することを特徴
   とする高炉炉熱制御装置。
2. 【請求項２】 確信度関数の確信度は、２次曲線又は傾
   斜の異なった折れ線の組合わせにより表現されたもので
   ある請求項１記載の高炉炉熱制御装置。