TW202210985A - 鐵水溫度之控制方法、作業指導方法、高爐之作業方法、鐵水之製造方法、鐵水溫度之控制裝置以及作業指導裝置 - Google Patents

鐵水溫度之控制方法、作業指導方法、高爐之作業方法、鐵水之製造方法、鐵水溫度之控制裝置以及作業指導裝置 Download PDF

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Abstract

鐵水溫度之控制方法係執行第一控制迴路及第二控制迴路，第一控制迴路，係以使利用可計算高爐內的狀態之物理模型所預測之鐵水溫度位於事先設定之目標範圍的方式算出粉煤比的目標值；第二控制迴路，係算出用於補償粉煤比的目標值和現在粉煤比的實際值的偏差之粉煤流量的操作量。

Description

鐵水溫度之控制方法、作業指導方法、高爐之作業方法、鐵水之製造方法、鐵水溫度之控制裝置以及作業指導裝置
本發明係關於鐵水溫度之控制方法、作業指導方法、高爐之作業方法、鐵水之製造方法、鐵水溫度之控制裝置以及作業指導裝置。
在製鐵業之高爐程序，鐵水溫度是重要的管理指標。該鐵水溫度，主要是藉由操作代表每1噸鐵水的粉煤流量之粉煤比(Pulverized Coal Ratio：PCR)來控制。近年的高爐作業，為了追求原燃料成本的合理化而在低焦炭比及高粉煤比的條件下進行，容易使爐況變得不穩定。因此，要求降低鐵水溫度偏差。
又高爐程序，因為是在填充有固體的狀態下進行作業，程序全體的熱容量大，而有對於操作(操作動作)的響應之時間常數較長的特徵。再者，自高爐的上部(爐頂部)裝入的原料，直到下降到高爐的下部(爐下部)為止存在數小時的無用時間(dead time)。因此，為了控制鐵水溫度，根據未來的爐熱預測之操作變數的操作量之適當化是必須的。
基於這樣的背景，在專利文獻1提出一種利用物理模型之爐熱預測方法。專利文獻1所載之爐熱預測方法，是以符合現在爐頂氣體之組成的方式調整物理模型所包含之氣體還原速度參數，使用參數調整後的物理模型來預測爐熱。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開平11-335710號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，在以往的鐵水溫度之控制方法，當起因於透氣性的變動而使原料下降速度(裝入物下降)發生變化的情況，存在控制性能降低的問題。基於操作者之直接的操作變數是從風口吹入的粉煤流量[kg/min]。然而，縱使該粉煤流量保持一定，若鐵水的生產速度(以下稱為「煉鐵速度」)「t/min」發生變化，由粉煤流量和煉鐵速度的比所算出之粉煤比(PCR)會變動，而使鐵水溫度發生變動。
煉鐵速度是與供應給爐內之氧流量大致成比例，縱使該氧流量保持一定，當爐內的透氣性變差的情況，會暫時使原料的容積密度降低，而使裝入物下降變慢。在這樣的情況，以往的利用物理模型之鐵水溫度之控制方法，存在控制精度降低的問題。
本發明是有鑑於上述問題而開發完成的，其目的是為了提供不容易受起因於透氣性變動之裝入物下降之變動的影響之鐵水溫度之控制方法、作業指導方法、高爐之作業方法、鐵水之製造方法、鐵水溫度之控制裝置以及作業指導裝置。 [解決問題之技術手段]
為了解決上述問題而達成目的，本發明的鐵水溫度之控制方法，係執行第一控制迴路及第二控制迴路，前述第一控制迴路，係以使利用可計算高爐內的狀態之物理模型所預測之鐵水溫度位於事先設定之目標範圍的方式算出粉煤比的目標值；前述第二控制迴路，係算出用於補償前述粉煤比的目標值和現在粉煤比的實際值的偏差之粉煤流量的操作量。
又本發明的鐵水溫度之控制方法，前述第一控制迴路係包含自由響應算出步驟、步階響應算出步驟、PCR操作量算出步驟、PCR目標值算出步驟，前述自由響應算出步驟，係使用前述物理模型來算出自由響應，該自由響應代表當事先設定之複數個操作變數中所有的操作變數之操作量在既定期間保持一定的情況下之鐵水溫度的響應；前述步階響應算出步驟，係使用前述物理模型來算出步階響應，該步階響應代表當讓前述複數個操作變數中之前述粉煤比的操作量以單位量步階狀變化的情況下之鐵水溫度的響應；前述PCR操作量算出步驟，係根據前述自由響應及前述步階響應，算出用於使鐵水溫度位於前述目標範圍之粉煤比的操作量；前述PCR目標值算出步驟，係將前述粉煤比的操作量加上現在粉煤比的目標值，藉此算出粉煤比的目標值。
又本發明的鐵水溫度之控制方法，前述第二控制迴路係包含：粉煤比偏差算出步驟及PCI操作量算出步驟，前述粉煤比偏差算出步驟，係從藉由前述第一控制迴路所算出之前述粉煤比的目標值、前述粉煤比的實際值、事先算出之煉鐵速度的實際值三者，算出粉煤比的偏差；前述PCI操作量算出步驟，係從前述粉煤比的偏差和前述煉鐵速度的實際值算出前述粉煤流量的操作量。
又本發明的鐵水溫度之控制方法，係在上述發明中，前述PCR操作量算出步驟，係以使前述複數個操作變數中所有的操作變數之操作量在既定期間保持一定的情況下之經過前述既定期間後之鐵水溫度的預測值包含於事先設定之鐵水溫度的上下限值的方式，算出前述粉煤比的操作量。
又本發明的鐵水溫度之控制方法，係在上述發明中，前述煉鐵速度的實際值，係根據從計算操作量的時點到既定時間前為止之投入高爐的原料、或從前述高爐的風口吹入的熱風及從爐頂排出的氣體來算出。
為了解決上述問題而達成目的，本發明的作業指導方法係包含：將藉由如上述任一項所述之鐵水溫度之控制方法所算出之粉煤流量的操作量進行提示而支援高爐的作業之步驟。
為了解決上述問題而達成目的，本發明的高爐之作業方法係包含：按照藉由如上述任一項所述之鐵水溫度之控制方法所算出之粉煤流量的操作量來控制高爐的步驟。
為了解決上述問題而達成目的，本發明的鐵水之製造方法係包含：按照藉由上述鐵水溫度之控制方法所算出之粉煤流量的操作量來控制高爐而製造鐵水的步驟。
為了解決上述問題而達成目的，本發明的鐵水溫度之控制裝置，係具備執行第一控制迴路及第二控制迴路之機構，前述第一控制迴路，係以使利用可計算高爐內的狀態之物理模型所預測之鐵水溫度位於事先設定之目標範圍的方式算出粉煤比的目標值；前述第二控制迴路，係算出用於補償前述粉煤比的目標值和現在粉煤比的實際值的偏差之粉煤流量的操作量。
為了解決上述問題而達成目的，本發明的作業指導裝置係具備：將藉由上述鐵水溫度之控制裝置所算出之粉煤流量的操作量進行提示而支援高爐的作業之機構。 [發明之效果]
依據本發明的鐵水溫度之控制方法、作業指導方法、高爐之作業方法、鐵水之製造方法、鐵水溫度之控制裝置及作業指導裝置，可不受起因於透氣性變動之裝入物下降之變動的影響而控制鐵水溫度。因此，可實現高爐之高效率且穩定的作業。
針對本發明的實施形態的鐵水溫度之控制方法、作業指導方法、高爐之作業方法、鐵水之製造方法、鐵水溫度之控制裝置以及作業指導裝置，參照圖式做說明。
[鐵水溫度之控制裝置的構成] 首先，針對本發明的實施形態的鐵水溫度之控制裝置(以下稱為「控制裝置」)的構成，參照圖1做說明。控制裝置100係具備：資訊處理裝置101、輸入裝置102、輸出裝置103。
資訊處理裝置101是由個人電腦或工作站等的通用裝置所構成，且具備有RAM111、ROM112及CPU113。RAM111係暫時儲存與CPU113所執行的處理有關之處理程式、處理資料，而發揮作為CPU113的工作區之功能。
ROM112係儲存：執行本發明的實施形態的鐵水溫度之控制方法的控制程式112a、控制資訊處理裝置101全體的動作之處理程式、處理資料。
CPU113係按照在ROM112內所儲存的控制程式112a及處理程式來控制資訊處理裝置101全體的動作。該CPU113，在後述的鐵水溫度之控制方法中，是作為進行自由響應算出步驟之自由響應算出機構、進行步階響應算出步驟之步階響應算出機構及進行PCR操作量算出步驟之PCR操作量算出機構來發揮功能。又CPU113是作為進行PCR目標值算出步驟之PCR目標值算出機構、進行粉煤比偏差算出步驟之粉煤比偏差算出機構、進行PCI操作量算出步驟之PCI操作量算出機構及進行PCI設定值算出步驟之PCI設定值算出機構來發揮功能。
輸入裝置102是由鍵盤、滑鼠指標、數字鍵盤等的裝置所構成，是在對資訊處理裝置101輸入各種資訊時***作。輸出裝置103係由顯示裝置、印刷裝置等所構成，用於輸出資訊處理裝置101的各種處理資訊。
[物理模型的構成] 接下來說明，在本發明的實施形態的鐵水溫度之控制方法所使用之物理模型。本發明所使用的物理模型，與參考文獻1(羽田野道春等著“基於高爐非穩態模型之開爐作業的探討”，鐵與鋼，vol.68, p.2369)所載的方法同樣的，是由將鐵礦石的還原、鐵礦石和焦炭間的熱交換、及鐵礦石的熔解等之複數個物理現象納入考慮之偏微分方程式群所構成。又本發明所使用的物理模型，是可計算代表不穩定狀態下之高爐內的狀態之變數(輸出變數)的物理模型(以下稱為「非穩態模型」)。
如圖2所示般，在對該非穩態模型賦予的邊界條件當中，隨時間而改變之主要者(輸入變數，高爐的操作變數(也稱為作業因子))如下。 (1)爐頂的焦炭比(CR)[kg/t]：每1噸鐵水之焦炭的投入量 (2)鼓風流量(BV)[Nm3 /min]：朝高爐鼓風之空氣的流量 (3)富氧流量(BVO)[Nm3 /min]：朝高爐吹入之富氧的流量 (4)鼓風溫度(BT)[℃]：朝高爐鼓風之空氣及富氧的溫度 (5)粉煤流量(粉煤吹入量，PCI)[kg/min]：對每1噸鐵水生成量所使用之粉煤的重量 (6)鼓風濕分(BM)[g/Nm3 ]：朝高爐鼓風之空氣的濕度
又藉由非穩態模型所形成之主要的輸出變數如下。 (1)爐內之氣體利用率(ηCO)：CO2 /(CO+CO2 ) (2)焦炭、鐵的溫度 (3)鐵礦石的氧化度 (4)原料的下降速度 (5)溶損反應碳量(溶損碳量) (6)鐵水溫度 (7)煉鐵速度(鐵水生成速度) (8)爐體熱損失量：藉由冷卻水將爐體冷卻時，冷卻水所帶走的熱量
在本發明，計算輸出變數時的時間步長(時間間隔)設定成30分。時間步長可按照目的而改變，並不限定為本實施形態的數值。藉由使用該非穩態模型，來計算包含時時刻刻改變的鐵水溫度及煉鐵速度之輸出變數。
[控制迴路] 接下來說明，在本實施形態的鐵水溫度之控制方法所執行之控制迴路。本實施形態的鐵水溫度之控制方法，如圖3所示般，係執行由第一控制迴路(HMT控制迴路)和第二控制迴路(PCR控制迴路)所構成之雙迴路構造的控制迴路。在第一控制迴路，係以使利用可計算高爐內的狀態之非穩態模型所預測之鐵水溫度位於事先設定之目標範圍(目標HMT)內的方式算出粉煤比的目標值(目標PCR)。又在第二控制迴路，係算出用於補償粉煤比的目標值(目標PCR)和現在粉煤比的實際值(實際PCR)之偏差之粉煤流量的操作量。
[鐵水溫度之控制方法] 接下來說明，使用上述非穩態模型之本實施形態的鐵水溫度之控制方法。本實施形態的鐵水溫度之控制方法係依序進行：自由響應算出步驟、步階響應算出步驟、PCR操作量算出步驟、PCR目標值算出步驟、粉煤比偏差算出步驟、PCI操作量算出步驟及PCI設定值算出步驟。上述非穩態模型，例如可如下式(1)、(2)般表示。
Figure 02_image001
在此，在上述式(1)、(2)中，x(t)代表在非穩態模型內計算之狀態變數(焦炭、鐵的溫度，鐵礦石的氧化度，原料的下降速度等)，y(t)代表作為控制變數之鐵水溫度(Hot Metal Temperature：HMT)。又C代表用於從在非穩態模型內計算之狀態變數中提取控制變數之矩陣或函數。
又上述式(1)中的u(t)代表非穩態模型的輸入變數，亦即鼓風流量、富氧流量、粉煤流量、鼓風濕分、鼓風溫度及焦炭比。該u(t)可用「u(t)=(BV(t)，BVO(t)，PCI(t)，BM(t)，BT(t)，CR(t))」表示。
(自由響應算出步驟) 首先，假定現在所有的操作變數之操作量保持一定，進行未來的鐵水溫度HMT之預測計算。亦即在本步驟，係使用上述非穩態模型，算出在事先設定之複數個操作變數(輸入變數)中所有的操作變數之操作量在既定期間保持一定的情況之鐵水溫度HMT的響應。在本步驟，具體而言，係將現在的時間步長用t=0表示，使用下式(3)、(4)算出未來的鐵水溫度HMT。又當基於非穩態模型之目前鐵水溫度的推定值和目前實際的鐵水溫度之間產生推定誤差的情況，可按照必要來進行以下般的處理。亦即，可在基於非穩態模型的計算值加上推定誤差，藉此實施校正而將與實際值間的偏移誤差去除。
Figure 02_image003
如此般求出之控制變數(在此是鐵水溫度)的響應y0 ，在本實施形態稱為「自由響應」。圖4顯示操作變數(輸入變數)的一部分(焦炭比CR、粉煤流量PCI、鼓風濕分BM)及鐵水溫度HMT之預測結果的一例。又在過去的區間之鐵水溫度HMT的計算值，係使用過去之實際的操作變數所計算的。
(步階響應算出步驟) 在本步驟，係使用上述非穩態模型，在讓複數個操作變數(輸入變數)中之粉煤比的操作量以單位量步階狀變化的情況，算出代表鐵水溫度HMT的響應之步階響應。
在此，在自由響應算出步驟所求出之鐵水溫度HMT的自由響應Y0 用圖5(b)的實線表示。在本步驟，如圖5(a)的虛線所示般，係利用下式(5)、(6)算出：其他操作變數保持一定而在時刻0讓粉煤比PCR以10kg/t增加時之鐵水溫度HMT的響應。
Figure 02_image005
粉煤流量PCI的增加量，是藉由將粉煤比PCR的增加量乘上現在的煉鐵速度來求出。又在上述式(5)，讓粉煤流量PCI增加的操作是用Δu1 表示。在本步驟求出之鐵水溫度HMT的響應y1 ，是用圖5(b)的虛線表示。
接著，取得如上述般求出之鐵水溫度HMT的響應y1 (參照圖5(b)的虛線)和鐵水溫度HMT的自由響應y0 (參照圖5(b)的實線)之差分，藉此算出對於粉煤比PCR的變化之鐵水溫度HMT的步階響應。在此，為了獲得單位量的步階響應，是將輸出除以10。
(PCR操作量算出步驟) 接著，以使未來的鐵水溫度HMT位於目標範圍(目標HMT)內的方式決定粉煤比PCR的操作量。亦即在本步驟，根據在自由響應算出步驟所求出的自由響應及在步階響應算出步驟所求出的步階響應，來算出用於使鐵水溫度HMT位於目標範圍之粉煤比的操作量ΔPCR。
本步驟，為了避免過多的操作動作並將鐵水溫度HMT限制在目標範圍，如下式(7)所示般算出粉煤比的操作量ΔPCR。亦即，在複數個操作變數(輸入變數)中所有的操作變數之操作量在既定期間保持一定的情況，以使經過既定期間後之鐵水溫度HMT的預測值包含於事先設定之鐵水溫度HMT之上下限值的方式，算出粉煤比的操作量ΔPCR。又因為從鐵礦石投入爐到被排出爐外為止所需時間為8小時左右，將下式(7)之鐵水溫度HMT的預測區間設定為10小時。又為了控制邏輯的單純化，將控制區間設定成1步階。
Figure 02_image007
上述式(7)中，T10 pre 代表10小時後的鐵水溫度HMT之預測值，TU 代表鐵水溫度HMT的上限值，TL 代表鐵水溫度HMT的下限值，S10 PCR 代表對於粉煤比PCR的變化之鐵水溫度HMT的步階響應之10小時後的值。藉由採用如此般的控制律，在T10 pre 位於目標範圍內的期間，粉煤比的操作量ΔPCR成為零，因此可降低隨著操作量變更之操作者的作業負擔。
(PCR目標值算出步驟) 接著，如下式(8)所示般，將在PCR操作量算出步驟所求出之粉煤比的操作量ΔPCR加上操作者所管理之現在粉煤比的目標值PCR0 ref ，藉此算出粉煤比的目標值PCRref 。以上所說明的內容相當於圖3的第一控制迴路(HMT控制迴路)。
Figure 02_image009
(粉煤比偏差算出步驟) 在本步驟，係算出在PCR目標值算出步驟所求出之粉煤比的目標值PCRref 和現在粉煤比的實際值之偏差(粉煤比的偏差)。
在此，為了算出現在粉煤比的實際值(實際PCR)，必須求出粉煤流量的實際值和煉鐵速度的實際值之比。作為煉鐵速度之求取方法，例如包含：利用氧收支來求取的方法，利用投入高爐之原料層(裝料)所包含之氧化鐵的生鐵換算量來求取的方法等。例如根據氧收支來求出煉鐵速度的情況，可藉由求取從高爐的風口吹入之熱風所含的氧量、和從爐頂排出的氣體所含的氧量之差分，來求出煉鐵速度。
在本實施形態，根據投入高爐之原料層(裝料)所含的氧化鐵之生鐵換算量，從在最近8裝料之原料投入的頻率求出現在粉煤比的實際值。亦即，現在裝入中的裝料編號用N代表，存在於爐內之原料層的數量用A代表，第i個裝料的裝入開始時刻用Time[i]代表，生鐵換算量用Pig[i]代表，則現在的煉鐵速度Prod(t)可由下式(9)算出。
Figure 02_image011
在此，上述式(9)的生鐵換算量Pig，更具體的說是表示，相對於投入高爐之原料的重量，換算成生鐵的部分之重量。又上述式(9)中，將原料層的數量回溯過去A層，是為了藉由風口高度之原料層所含的生鐵量來求出煉鐵速度。如上述式(9)所示般，藉由將投入高爐的生鐵量除以最近8裝料之原料裝入所耗費的時間，可求出該時間內所投入的生鐵量，亦即求出煉鐵速度。煉鐵速度，若根據短期間的實際值來計算，其變動較大，因此較佳為以1~3小時左右的範圍之期間平滑化。在此是採用8裝料的平均，相當於通常作業之2小時左右的時間。
接著，將粉煤比的目標值PCRref 和現在粉煤比的實際值之偏差δPCR，利用下式(10)算出。
Figure 02_image013
(PCI操作量算出步驟) 在本步驟，在產生了粉煤比之偏差δPCR的情況，將用於補償該偏差δPCR之粉煤流量的操作量ΔPCI利用下式(11)算出。
Figure 02_image015
(PCI設定值算出步驟) 在本步驟，將在PCI操作量算出步驟所求出之粉煤流量的操作量ΔPCI加上現在粉煤流量的設定值，藉此算出粉煤流量的設定值(設定PCI)。以上所說明的內容相當於圖3之第二控制迴路(PCR控制迴路)。藉由以上的處理，用於控制鐵水溫度HMT之適切的粉煤流量PCI的操作成為可能。又縱使起因於透氣性變動而產生了裝入物下降的變動的情況，藉由上述式(9)~(11)所構成的PCR控制迴路可抑制粉煤比PCR的變動，因此可降低鐵水溫度HMT偏差。
[實施例] 圖6顯示將本實施形態的鐵水溫度之控制方法運用於高爐的實際作業的結果。圖6(a)顯示相對於鐵水溫度的目標值之實際值的偏差。圖6(a)中，實線表示鐵水溫度的實際值(實際HMT)，虛線表示鐵水溫度的目標值(目標HMT)。圖6(b)顯示，基於本控制之粉煤比的操作量ΔPCR和操作者所操作之實際粉煤比的操作量之比較結果。圖6(b)中，三角形符號表示基於本控制的操作，圓形符號表示基於操作者的操作。
又圖6(c)顯示粉煤比的目標值及實際值的變遷之比較結果。圖6(c)中，虛線表示粉煤比的實際值(實際PCR)，實線表示粉煤比的目標值(目標PCR)。又圖6(c)的縱軸表示相對於粉煤比的典型值之偏差。作為該「粉煤比的典型值」，可使用高爐正常作業時之粉煤比的平均值等。
又圖6(d)顯示，基於本控制之粉煤流量的操作量ΔPCI、和以往同樣地由操作者操作之實際的粉煤流量之操作量的比較結果。圖6(d)中，三角形符號表示基於本控制的操作，圓形符號表示基於操作者之操作。又關於圖6(b)及圖6(d)的「本控制」也是，並非完全的自動控制，而是在對操作者進行指導的形式下進行試驗的結果。
如圖6(a)所示般，操作者大致遵循指導來進行操作，可將鐵水溫度維持在目標值附近。例如圖6(b)的A部及圖6(d)的B部所示般，在11點~12點之間，粉煤比和粉煤流量的降低動作被輸出。而且，操作者實施基於本控制的操作之結果，鐵水溫度維持在目標值附近。
又如圖6(b)的C部及圖6(d)的D部所示般，在18點~20點的期間，縱使粉煤比的操作量ΔPCR為零，粉煤流量的操作量ΔPCI之操作仍被輸出。結果，如圖6(c)的E部所示般，粉煤比PCR維持在目標值附近，如圖6(a)的F部所示般，鐵水溫度的變動被抑制住。以上展現出本實施形態的鐵水溫度之控制方法之實際作業上的有用性。
[作業指導方法] 本實施形態的鐵水溫度之控制方法也能運用於作業指導方法。在此情況，除了前述鐵水溫度之控制方法中的自由響應算出步驟、步階響應算出步驟、PCR操作量算出步驟、PCR目標值算出步驟、粉煤比偏差算出步驟及PCI操作量算出步驟以外，還進行以下的步驟。亦即進行：將在PCI操作量算出步驟所算出之粉煤流量的操作量ΔPCI透過例如輸出裝置103對操作者進行提示而支援高爐的作業之步驟。
[高爐之作業方法] 本實施形態的鐵水溫度之控制方法也能運用於高爐之作業方法。在此情況，除了前述鐵水溫度之控制方法中之自由響應算出步驟、步階響應算出步驟、PCR操作量算出步驟、PCR目標值算出步驟、粉煤比偏差算出步驟及PCI操作量算出步驟以外，還進行以下的步驟。亦即進行：按照在PCI操作量算出步驟所算出之粉煤流量的操作量ΔPCI來控制高爐的步驟。
[鐵水之製造方法] 本實施形態的鐵水溫度之控制方法也能運用於鐵水之製造方法。在此情況，除了前述鐵水溫度之控制方法中之自由響應算出步驟、步階響應算出步驟、PCR操作量算出步驟、PCR目標值算出步驟、粉煤比偏差算出步驟及PCI操作量算出步驟以外，還進行以下的步驟。亦即進行：按照在PCI操作量算出步驟所算出之粉煤流量的操作量ΔPCI來控制高爐而製造鐵水的步驟。
依據以上所說明之本實施形態的鐵水溫度之控制方法、作業指導方法、高爐之作業方法、鐵水之製造方法、鐵水溫度之控制裝置及作業指導裝置，可不受起因於透氣性變動之裝入物下降的變動之影響而控制鐵水溫度。因此，可實現高爐之高效率且穩定的作業。
又以往的鐵水溫度之控制方法，僅止於進行例如粉煤比的指導，按照該指導讓操作者操作粉煤流量。另一方面，在本實施形態的鐵水溫度之控制方法，可藉由HMT控制迴路及PCR控制迴路所構成之雙迴路構造的控制迴路(參照圖3)來算出粉煤流量的操作量，因此能夠實現鐵水溫度的自動控制。
以上是針對本發明的鐵水溫度之控制方法、作業指導方法、高爐之作業方法、鐵水之製造方法、鐵水溫度之控制裝置及作業指導裝置，藉由用於實施發明之形態及實施例來具體地說明，但本發明的趣旨並不限定於這些記載，必須根據申請專利範圍的記載進行更廣的解釋。又根據這些記載所進行之各種變更、改變等，當然也包含於本發明的趣旨。
100:控制裝置 101:資訊處理裝置 102:輸入裝置 103:輸出裝置 111:RAM 112:ROM 112a:控制程式 113:CPU
[圖1]係顯示本發明的實施形態的鐵水溫度之控制裝置的概略構成之方塊圖。 [圖2]係顯示在本發明的實施形態的鐵水溫度之控制方法所使用之物理模型的輸入變數及輸出變數之一例。 [圖3]係顯示本發明的實施形態的鐵水溫度之控制方法之控制迴路的構造。 [圖4(a)~(d)]係顯示本發明的實施形態的鐵水溫度之控制方法中，基於物理模型之鐵水溫度的預測結果。 [圖5(a)~(c)]係顯示本發明的實施形態的鐵水溫度之控制方法中，對於粉煤比的變化之鐵水溫度的步階響應。 [圖6(a)~(d)]係顯示將本發明的實施形態的鐵水溫度之控制方法運用於高爐的實際作業之結果。具體而言係顯示：相對於鐵水溫度的目標值之實際值的偏差、基於本控制及操作者之粉煤比的操作量、粉煤比的目標值及實際值的變遷、基於本控制及操作者之粉煤流量的操作量。

Claims (10)

  1. 一種鐵水溫度之控制方法，係執行第一控制迴路及第二控制迴路， 前述第一控制迴路，係以使利用可計算高爐內的狀態之物理模型所預測之鐵水溫度位於事先設定之目標範圍的方式算出粉煤比的目標值； 前述第二控制迴路，係算出用於補償前述粉煤比的目標值和現在粉煤比的實際值的偏差之粉煤流量的操作量。
  2. 如請求項1所述之鐵水溫度之控制方法，其中， 前述第一控制迴路係包含：自由響應算出步驟、步階響應算出步驟、PCR操作量算出步驟、PCR目標值算出步驟， 前述自由響應算出步驟，係使用前述物理模型來算出自由響應，該自由響應代表當事先設定之複數個操作變數中所有的操作變數之操作量在既定期間保持一定的情況下之鐵水溫度的響應； 前述步階響應算出步驟，係使用前述物理模型來算出步階響應，該步階響應代表當讓前述複數個操作變數中之前述粉煤比的操作量以單位量步階狀變化的情況下之鐵水溫度的響應； 前述PCR操作量算出步驟，係根據前述自由響應及前述步階響應，算出用於使鐵水溫度位於前述目標範圍之粉煤比的操作量； 前述PCR目標值算出步驟，係將前述粉煤比的操作量加上現在粉煤比的目標值，藉此算出粉煤比的目標值。
  3. 如請求項1或2所述之鐵水溫度之控制方法，其中， 前述第二控制迴路係包含：粉煤比偏差算出步驟及PCI操作量算出步驟， 前述粉煤比偏差算出步驟，係從藉由前述第一控制迴路所算出之前述粉煤比的目標值、前述粉煤比的實際值、事先算出之煉鐵速度的實際值三者，算出粉煤比的偏差； 前述PCI操作量算出步驟，係從前述粉煤比的偏差和前述煉鐵速度的實際值算出前述粉煤流量的操作量。
  4. 如請求項2所述之鐵水溫度之控制方法，其中， 前述PCR操作量算出步驟，係以使前述複數個操作變數中所有的操作變數之操作量在既定期間保持一定的情況下之經過前述既定期間後之鐵水溫度的預測值包含於事先設定之鐵水溫度的上下限值的方式，算出前述粉煤比的操作量。
  5. 如請求項3所述之鐵水溫度之控制方法，其中， 前述煉鐵速度的實際值，係根據從計算操作量的時點到既定時間前為止之投入高爐的原料、或從前述高爐的風口吹入的熱風及從爐頂排出的氣體來算出。
  6. 一種作業指導方法，係包含：將藉由如請求項1至5之任一項所述之鐵水溫度之控制方法所算出之粉煤流量的操作量進行提示而支援高爐的作業之步驟。
  7. 一種高爐之作業方法，係包含：按照藉由如請求項1至5之任一項所述之鐵水溫度之控制方法所算出之粉煤流量的操作量來控制高爐的步驟。
  8. 一種鐵水之製造方法，係包含：按照藉由如請求項1至5之任一項所述之鐵水溫度之控制方法所算出之粉煤流量的操作量來控制高爐而製造鐵水的步驟。
  9. 一種鐵水溫度之控制裝置，係具備執行第一控制迴路及第二控制迴路之機構， 前述第一控制迴路，係以使利用可計算高爐內的狀態之物理模型所預測之鐵水溫度位於事先設定之目標範圍的方式算出粉煤比的目標值； 前述第二控制迴路，係算出用於補償前述粉煤比的目標值和現在粉煤比的實際值的偏差之粉煤流量的操作量。
  10. 一種作業指導裝置，係具備：將藉由如請求項9所述之鐵水溫度之控制裝置所算出之粉煤流量的操作量進行提示而支援高爐的作業之機構。
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