JPH02294419A - 高炉炉熱制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は高炉の安定な操業を行うための高炉炉熱制御
方法に関するものである。

（従来の技術） 高炉内の溶銑温度を推定し、且つこれを管理・制御する
高炉炉熱制御システムとして、例えば特開昭６２−２７
０７０８号公報に開示されたシステムがある。

この高炉炉熱制御システムは、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荷下り
速度．圧力損失，シャフト圧力，シャフト温度，固定ゾ
ンデの温度，ガス利用率，炉ロゾンデの温度等高炉の状
況を示す各種データを作成する手段と、前記各種データ
をその基準データと比較して真偽データを作成する手段
と、真偽データを一時記憶する記憶手段と、高炉につい
ての経験・実績等に基づいた各種の知識ベースが記憶さ
れた知識ベース手段と、前記記憶手段の真偽データと前
記知識ベース手段の知識べ一スに基づいて炉熱レベルと
及び炉熱推移を推論をし、高炉に対するアクション量を
決定する推論手段とから構成されている。

このシステムによれば、高炉に設置された各種のセンサ
のデータから真偽データを作成し、そのデータと知識ベ
ース手段に記憶された経験等に基づいた知識ベースとに
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、システムをコンピュー
タで実現した場合にもその容量は極めて小さなものです
む。更に高炉の経年変化に対しても知識ベース手段の記
憶内容を変更するだけですみ、変更が極めて容易である
という効果を奏している。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した高炉炉熱制御システムによる炉
熱制御方法は、以下に述べる問題点を有している。

■　基準データとセンサデータとの大小比較により、推
論に用いる真偽データを得ているため、センサデータが
基準データ近傍で変動した場合、真偽データの値が全く
反対になってしまい、炉熱変化の推論精度の低下をまね
く。

■　また、基準データそのものが固定値であるため、炉
内の原料性状の変化等により、センサデー夕の平均値の
変動（レベル変化）に対応できない。この点からも炉熱
変化の推論精度の低下をまねいている。

■　実行すべき操業アクションを選択する手段を有さな
いため、この高炉炉熱制御システムにより行う操業アク
ションは、固定（送風湿分）されており、最適な操業ア
クシッンを行ったとはいえない。

■　操業アクション量の決定は、知識ベース中のアクシ
ョンテーブルを参照することにより行っているため、細
かいレベルでのアクション量の決定をしにくい。

この発明は上記■〜■の問題点を解決するためになされ
たもので、 炉熱変化を高精度にかつ定量的に予測し、この炉熱変化
に対し、最適な操業アクシリンを最適な制御量で実行す
ることのできる高炉炉熱制御方法を得ることを目的とす
る。

（課題を解決するための手段） この発明にかかる高炉炉熱制御方法は、高炉の炉内状況
を示す少なくとも１つの高炉データを取り込み、該高炉
データ゜を基準値と比較することにより、炉熱の短期的
変化を予測した第１の予測結果を出力する第１のステッ
プを備え、前記基準値は過去所定期間における前記高炉
データに応じて時々刻々変化しており、高炉の炉内状況
を示す少なくとも１つの高炉データと溶銑温度とを取り
込み、これらのデータに、操業アクションの影響を加味
して、炉熱の長期的変化を予測した第２の予測結果を出
力する第２のステップと、前記第１および第２の予測結
果それぞれの炉熱レベルをメンバーシップ関数により求
め、これらの炉熱レベルと予め定められた第１の規則と
から、ファジィ推論により総合炉熱レベルを求める第３
のステップと、前記総合炉熱レベル及び現在の操業状況
を示す操業データを、予め定められた第２の規則に照合
して推論することにより、炉熱の安定化のために行うべ
き操業アクションである実行操業アクションを選択する
第４のステップと、前記実行操業アクションの制御量で
ある操業アクション量を、前記総合炉熱レベルを引数と
した前記実行操業アクション固有の関数により求める第
５のステップと、前記実行操業アクションを前記操業ア
クション量に従って実行する第６のステップとをさらに
備えている。

（作用） この発明における第１のステップでは、基準値を過去所
定期間における高炉データに応じて時々刻々変化させて
いるため、高炉データのレベノレ変化に対応することが
できる。

また、第３のステップでは、第１および第２の予測結果
それぞれの炉熱レベルを、メンバーシップ関数により求
め、予め定められた第１の規則とそれぞれの炉熱レベル
とから、ファジィ推論により、総合炉熱レベルを求めて
いるため、短期的炉熱変化を予測した第１の予測結果に
、長期的炉熱変化を予測した第２の予測結果を加味した
定量的な総合炉熱レベルを求めることができる。

（実施例） 高炉の炉熱低下の一因として、以下に示すものが考えら
れる。

高炉羽目から吹き上げる溶銑温度及び溶銑量調整のため
の高温空気（ガス流）は通常、炉内中央部に吹き込んで
いる。ところが原料装入条件，装入物分布等の理由によ
り、急にガス流が炉内周辺部に多く流れる場合がある。

その結果、Ｆｅ　Ｏ＋Ｃ　−　Ｆｅ　＋ＣＯ の吸熱反応が促進され、炉熱低下が起こる。

ところで、ガス流が多量に炉内周辺部に流れると、Ｎａ
，Ｋ，Ｐｂ等の炉内付着物及び停滞層が剥離し、壁落ち
することにより、その部分の炉壁温度が急激に上昇する
。この急激な温度上昇を検知すれば炉熱低下が予測でき
る。

（Ａ−２）第２の炉熱低下理由 また、高炉の炉熱低下の一因として、以下に示すものが
考えられる。

高炉内の荷下がり速度が（Ａ−１）と同様の理由で上が
ると、いわゆる生鉱下りにより高炉内の融着帯レベルが
下がり、炉熱低下が起こる。

ところで、融着帯レベルが下がると、該当部分における
炉壁温度も急激に下降する。この急激な温度下降を検知
すれば炉熱低下が予測できる。

（Ａ−３）第３の炉熱低下理由 さらに、高炉の炉熱低下の一因として、以下に示すもの
が考えられる。

高炉羽目から吹き上げる溶銑温度及び溶銑量調整のため
の高温空気（ガス流）は通常、炉内中央部に吹き込んで
いる。ところが、（Ａ−１）　．　（Ａ−２）と同様の
理由により、ガス流の一部が炉内周辺部に流れる場合が
ある。この状態が長時間続くと、高炉の炉壁からのガス
流の熱放散が正常操業時より多くなり、その結果、炉熱
低下が起こる。

ところで、ガス流の一部が定常的に炉内周辺部に流れる
と、炉壁温度が徐々に上昇する。このような比較的長時
間のゆるやかな温度上昇を検知すれば炉熱低下が予ＪＦ
Ｉできる。

（Ａ−４）　第１　〜第３　ノ予［１手段第１図（ａ）
　．（ｂ）は、各々この発明の一実施例で用いられる内
壁温度計の配置を示す側面断面図、平面断面図である。

内壁温度計３は同図（ａ）に示すように、高炉１の高さ
方向に７個（背部３個，腹部２個．朝顔部２個）、同図
（ｂ）に示すように高炉１の周方向に４個設置する。つ
まり、４方向７レベルで計２８個の内壁温度計３を設置
する訳である。

内壁温度計は例えば、本出願人による実開昭５７−８１
５３１，実公昭５９−１６８１６に開示されたものを用
いてもよく、第２図は後者に開示された内壁温度計（以
下これをｒＦＭセンサ」という。）を示す概念図である
。

同図において、４は２本の導線５が絶縁的に平行して埋
設され前方端側に感温部６を有するシース型測温体であ
り、シース型測温体４は複数本を、夫々の感温部６が長
さ方向の異なる部位に配置される様に平行配列されてお
り、さらにシース型ダミー棒７を感温部６の先端に接続
して、最先端を揃えている。シース型ダミー棒７は２本
の導線５が絶縁的に平行して埋設され、シース型４−１
温体４と実質的に同一の熱伝導性を有する。ＦＭセンサ
３はこのシース型ｎ１温体４を絶縁材８で相互に非接触
に保ち、シース管９内に収納することにょり形成される
。

第３図はＦＭセンサ３の設置説明図である。同図におい
て、１０〜１３は高炉の炉壁であり、１０はレンガ、１
１はステーブ、１２はスタンプ、１３は鉄皮である。Ｆ
Ｍセンサ３は同図に示すように、パッキン１４及び溶接
部１５への溶接により、炉壁内部に設置されている。な
お、ｌ６は充填材であり、１７はミルク注入口であり充
填材１６を注ぎ込む箇所である。

なお、ここで説明したＦＭセンサ３はその設置及び構造
上、炉壁の侵食と共にＦＭセンサ３自体も侵食され、シ
ース型測温体４が炉壁近傍の炉内に露出する場合もあり
、実際には「炉壁温度」と共に「炉壁近傍の炉内温度」
を１１１１定していることになる。以下、両者を含めた
概念を「炉壁温度」として述べる。ＦＭセンサ３は上述
のように従来のシース熱電対等の温度計に比べ、多数の
１１１３定点を有し、迅速な測温応答を満足し、長期の
連続的な温度測定が可能であり、信頼性の向上、耐久性
の向上、施工性の向上等が図られている。

各ＦＭセンサ３は、第４・図に示すように所定サンプリ
ング時間Δｔごとに高炉１の内壁温度を測定している。

ここで、時刻ｊのｉ番目のＦＭセ−ンサ３の内壁温度を
Ｔ　　とし、時刻ｊの１サンブｊ．ｌ リング時間Δｔ前の内壁温度を”．＋−ｔ．ｔとすると
、Ｔ　　とＴ Ｊ．ｌ　　　ｊ−１．１との内壁温度差（差分値）ΔＴ
　　は、 Ｊ．１ ΔＴ　　　　　−Ｔ　　　　　−Ｔ． Ｊ，ｉ　　　Ｊ．Ｉ　　　Ｊ−１．１　　　　−（１）
となる。この状態を第５図に示す。

この差分値ΔＴ　ｊ，　ｔに、各ＦＭセンサ３毎の高さ
，周方向等を考慮して重みｗｉを乗ずる。さらに、差分
値ΔＴ．　が負のものに対しては、Ｖｔｊ・ｌ 一〇、それ以外のものに対しては、ｖ１−１を示す正負
パラメータＶｔ　も乗じ、時刻ｊの補正差分値（正の差
分値）ＣＴ　　　を得る。

ｊ．！ Ｃ　Ｔ　ｊ，　１　厳ｗｔ　”　％’　ｔ　−Δ”ｊ．
ｔ　　　−（２）次に、補正差分値ＣＴ　　　の全ＦＭ
センサ３にｊ，ｌ 対する総和をとり、これをＳ　Ｔ　１　ｉとする。

ＳＴＩ，−モ　ＣＴＪ．１　　　　　　　−（３）そし
て次（４）式に従い、この差分値総和ｓＴ１ｊの値が予
め定められた閾値ε１より大きくなれば、急激な温度上
昇があったとみなし所定期間評価点１を与える。

Ｓ　Ｔ　１　ｊ．≧８１　　　　　　　　　　　・・・
（４）以上が（’Ａ−１）の理由に基づく第１の予測手
段である。

（Ａ−２）の理由に基づく第２の予測手段は、以下に示
す通りである。

（２》式において、正負パラメータＶｉは差分値ΔＴ　
　が正のものに対しては、ｖ　ｔ　−Ｑ−，それｊ．１ 以外のものに対しては、Ｖ　１　−　１とし、次に、補
正差分値Ｃ　Ｔ　ｊ．　ｓの絶対値の全ＦＭセンサ３に
対する総和をとり、これをＳＴ２ｊとする。

ＳＴ２　　　−　Σ　ＩｃＴ　　　　ｌ　　　　　　　
・・・（３）゜ｊ　　・，．ｊ・ｌ そして次（４）゜式に従い、（３）゜式に基づく差分値
総和ＳＴ２ｊの値が予め定められた閾値ε２より大きく
なれば、生鉱下りによる急激な温度下降があったとみな
し、所定期間評価点１を与える。

ＳＴ２・≧ε　　　　　　　　　　　・・・（４）゜Ｊ
２ Ｃ．の理由に基づく第３の予１Ｎ−１手段は、以下に示
す通りである。

（２》式の正負パラメータｖ１は第１の予測手段と同様
、差分値ΔＴｊ．１が負のものに対しては、ｖｌ−０、
それ以外のものに対してはｖ，−１とする。また時刻ｊ
のｋサンプリング時間前（すなわちΔｔＸｋ時間前）の
補正差分値をｃＴｊ−ｋ，１とし、この補正差分値の所
定の時間幅ｎΔｔの移動平均の時間ｊにおける値の全Ｆ
Ｍセンサ３に対・・・（３）” そして次（４）　”式に従い、この移動平均総和ＳＴ３
ｊの値が予め定められた閾値ε３より大きくなれば、ゆ
るやかな温度上昇が長期間あったとみなし、所定期間評
価点１を与える。

ＳＴ３ｊ≧ε３　　　　　　　　　・・・（４）゜上記
した第１〜第３の予測手段は、各々炉壁温度差（差分値
）により行なっているため、炉壁温度の絶対値の上下に
よらず、正確な予測を行なうことができる。しがも、Ｆ
Ｍセンサ３はその施工性の良さ及び測温応答性の良さか
ら、高炉全周を覆うように配置でき、連続的な内壁温度
差が把握できることで、さらに正確な予測を行なうこと
ができる。

（Ａ−５）閾値の学習 炉壁温度予測手段である第１〜第３の予７１ＩＪ手段＊ の各閾値ε　（εｌ．ε２．ε３のいずれかであり、以
下総称して「ε　」を用いる。）は最適な炉熱低下予１
１？Ｊあるいは炉熱上昇予測が得られるように、予め求
められたものである。しかしながら、当初最適であった
閾値ε１は高炉操業中において、生産計画や原料条件な
どの諸条件の変化に伴い、最適でなくなる可能性がある
。このため、閾値ε１を高炉操業中に最適な値に変化さ
せる必要があり、閾値ε８の学習を以下に示すように行
う。

高炉の炉壁温度を測定する場合、炉壁温度計であるＦＭ
センサ３の瀾温点が（Ａ−４）で述べたように、炉壁の
侵食と共に変化する。このため、測定される炉壁温度そ
のものの値のみならず、炉壁温度差のピーク値（最大値
）、つまりセンサ感度も炉壁の侵食に応じて変動する可
能性がある。第１〜第３の予測手段では炉壁温度差に基
づいて予測を行っているため、そのような場合には予δ
Ｉｌｌ精度も変動することになる。

この問題を解消するため、以下に示すような処理を施す
。まず、現在時刻ｔから時間幅ｈ　過去Ｓ に逆のぼって、この区間ｈ　における各総和ＳＴＳ １　〜ＳＴ３ｊの平均値ＳＴＩ〜ＳＴ３及び標準ｊ 偏差σ　〜σ３を求め、次の　（５）〜（７）式により
、■ 閾値ε　〜ε３を決定する。

ｌ １１　●ＳＴ１＋ｂｌ　・σｌ　　・・・（５）２　　
２φＳＴ２＋ｂ２隼σ２　　・・・（６）ｓ　　　ｓ　
　Ｓ　Ｔ　３　＋　ｂ　ａ　φσ３　　・・・（７》な
お、ａ　　−ａ　　，　　ｂ　　−ｂ３は係数である。

ｔａｔ このように、適時、第１〜第３の予ＡＩ１手段における
各々のサンプリングデータの変化に基づき自動的に閾値
ε１を決定していくことにより、高炉操業中において生
産計画や原料条件などの諸条件の変化によるセンサ感度
の変動にかかわらず、常に高い精度で予測を行うことが
できる。

（Ａ−６）総合予測 上記した第１〜第３の予測手段のいずれかで評価点１が
与えられると１が、それ以外の場合０が炉壁温度予測手
段の予測結果ＩＩｌ．Ｍとして出力される。

なお、次のような異常値補正処理を施してもよい。すな
わち、第１〜第３の予測手段により予測するに際し、Ｔ
．（Ｔ）が下記（８）〜（ｌＪ．ｉ　　　ｊ−１．１ ０）式を満たした場合、 Ｔ，，　−Ｔ，■，，　　＞　　ＡＴ　　　　　−（８
）Ｔ．　　　＞　　Ｔ　　　　　　　　　　　・・・（
９）Ｊ　．　ｌ　　　　　ｌＩａＸ Ｔ　．＜Ｔ，，ｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　・・・　（ｌＯ）３．１ （ただし、ΔＴ，Ｔ　　　，Ｔ　　　は予め定められＩ
Ｉａｘ　　　ａ＋Ｉｎ た閾値である。）Ｔ．　をＴ．　　に置き代えて、ｊ．
ｔ　　　Ｊ−１．１ 異常値補正する。これにより、予測精度をさらに向上さ
せることができる。

Ｂ．ソルロスＣ量予瀾手段 ガスクロマトグラフィーによる炉頂ガス成分分析、送風
条件、原料装′人条件などにより、ソルロスＣ（ソリュ
ーション口スカーボン）ｆｆｉ（ｋｇ／ｔ−ｐ　）をサ
ンプリング時間Δｔごとに算出する。

ここで、時刻ｊにおけるソルロスＣ量をＸ．とし、Ｊ 時刻ｊよりもｋサンプリング時間前（すなわちΔｔＸｋ
時間前）のソルロスＣ量をＸ．　とすると、Ｊ−ｋ 現在の時刻ｊにおける所定時間幅ｎΔｔ，　　ｉｌΔ【
（Ｊ！＞ｎ）の各移動平均ｘ　　，ｘ　ｉ’　Ｍは、河 で計算できる。

（ｌｌａ）．（ｆｌｂ）式に基づく移動平均ｘ　　．ｘ
　ｉ’　ＭＨ をサンプリング時間Δｔごとにそれぞれ計算し、下記（
１２》式により、 １　　−Ｘ）４　−Ｘ　ＩＭ・＝（１２）Ｘ 第４の予測手段による予測結果ｌ　を得る。ソルＸ ロスＣ量の増加は、吸熱反応であるソルロス反応が促進
していることを示しているため、Ｉ＞ｏＸ であれば炉熱低下、Ｉ　　＜Ｑであれば炉熱上昇をＸ 予測しているといえる。

なお、ソルロスＣ量の移動平均を求めるに際し、ソルロ
スＣ量の瞬時値がノイズ等の原因で異常値を発生する場
合があるので、次のような異常値補正処理を施してもよ
い。すなわち、時刻ｊのソルロスＣ量をｘ　　，１サン
プリング時間Δｔ前のソｊ ルロスＣ量をＸ，　とすると、ソルロスＣ量の差Ｊ−１ 分値の絶対値ΔＸ．は（ｌｘ　　−ｘ　　　ｌ）となＪ
Ｊ　　　Ｊ−１ る。このΔｘｊを予め設定された閾値ε２と比較するこ
とで異常値を見つけだし、異常値を検出すると、前回の
移動平均値を今回の移動平均値に置き換える。この方法
を適用することにより、より精度の高い予Ｊｉが可能と
なる。

Ｃ．ガスクロＮ２予測手段 また、ガスクロマトグラフィーにより検出される炉頂ガ
ス中の窒素量（％）（以下、「ガスクロＮ２量」と言う
。）はソルロスＣ量と強い負の相関があり、ソルロスＣ
量の増加に代え、ガスクロＮ２量の増加，減少により、
高炉炉熱変化が予測できる。

このことにより、現在の時刻ｊにおけるガスクロＮ２量
をｙｊとし、時刻ｊよりもｋサンプリング時間前（すな
わちΔｔＸｋ時間前）のガスクロＮｕをｙ　　とすると
、現在の時刻ｊにおける２　　　　ｊ−ｋ 所定時間幅ｎΔｔ，ｉｔΔｔ　（１）＞ｎ）の各移動平
均ｙ．ｙＩＭは、 Ｈ で計算できる。

（１３ａ）．（１３ｂ）式に基づ＜　Ｙ　　，Ｙ　Ｊ２
Ｍ　ヲ”Ｆ’ンフＭ リング時間Δｔ毎にそれぞれ計算し、下記（ｌ４）式に
より、 １　　”　Ｙ　Ｈ　　Ｙ　Ｉ　Ｍ　　　　　　　　　　
・・・（ｌ４）ｙ 第５の予測手段による予測結果Ｉ　を得る。っまｙ り、■，〉０であれば炉熱上昇、Ｉ，＜Ｑであれば炉熱
低下を予測していることになる。

なお、ソルロスＣ予測手段で用いた異常値補正処理を、
ガスクロＮ２予測手段に適用することは、勿論可能であ
る。

Ｂ．Ｃ．で述べた２つの予ｎ１手段はサンプリング時間
Δｔ毎の移動平均に基づいているため、予測を早く得る
ことができ、しかも予測精度も十分確かなものといえる
。

Ｄ．装入ピッチ予測手段 所定時間当りの炉頂からの原料装入回数（以下、「装入
ビッチ」という。）が炉熱に影響を与えることが経験的
に知られている。つまり、装入ピッチが上がると炉熱は
低下し、装入ピッチが下がると炉熱が上昇することが知
られている。

これは主として以下に示す理由からと推測されている。

■　装入ピッチが上（下）がると、吸熱反応であるソル
ロス反応が促進（抑制）され、その結果炉熱が低下（上
昇）する。

■　装入ピッチが上（下）がると、出銑量が増し（減り
）、原料装入から出銑までの時間が短く（長く）なる。

その結果、溶銑が高炉内で熱交換する時間が減少（増加
）するため、炉熱が低下（上昇）する。

そこで、下記（ｌ５）式より、装入ピッチ予測手段によ
る予測結果Ｉ　を得る。

ｐ ただし、 ？ＩＴＣＨＮ１ ：過去１１分間における原料装入回数 Ｐ　Ｉ　ＴＣＨｉｌ２ ：過去１２分間における原料装入回数 （夕、く９■） つまり、Ｉｐ〉０であれば炉熱低下を予Ｊ？Ｉ　Ｌ，、
■，〈０であれば炉熱上昇を予測していることになる。

なお、戊ユ〜Ｄエで述べた予ｎ１手段は、基本的に、高
炉の炉内状況を示す１つの高炉データを、基準データと
比較することにより予１１Ｐ１を行っているといえる。

基準データε　＊　　ｘ　Ｊ！　Ｍ　，　　ｙρＭ，Ｐ
ＩＴＣＨＮ　　／ρ２はそれぞれ高炉データの変化に応
じて逐次設定されているため、上記Ａ，〜Ｄ．で述べた
予ｎ１手段は、センサ感度の変化あるいは原料性状変化
による熱バランスの変化があった場合でも、一定の炉熱
推定精度を維持できる。

Ｅ．長期展望予測手段 Ａ．〜Ｄ．で述べた予測手段は全て現在の高炉の状況か
ら、比較的短期的な展望での炉熱変化を予測する手段で
あったが、以下に述べる予測手段は長期的展望にたった
予測手段である。

長期展望予測は次の（１６）式に基づいて行われる。

（ｔ＋Δｔ’） −ａ　●　（ＸＮ　（ｔ）−ＸＭ　（ｔ））＋ｂ●　（
２　（１＋Δｔ’） −２　（１＋Δｔ’　））＋ｙ（ｔ） ・・・（Ｉ６） ただし、Δｔ’　　＞Δｔであり、 ＸＮ（ｔ）：時刻ｔより過去Ｎ時間におけるソルロスＣ
量平均値 ＸＭ（ｔ）：時刻ｔより過去Ｍ時間（　Ｍ　＞＞Ｎ　）
におけるソルロスｃｆｆｉ平均値 Ｚ（ｔ＋Δｔ′）：操業アクション（昇熱アクション，
降熱アクション）の影響による時刻（ｔ＋Δｔ’）にお
ける溶跣温度予測値（以下、「実アクション予１１１＋
値」という。） Ｚ（ｔ＋Δｔ′）：実アクション予測値Ｚ　（ｔ）の時
刻（ｔ十Δｔ’）より過去Ｎ時間における平均値 Ｖ　（ｔ）　　：時刻ｔより過去Ｎ時間における溶跣温
度ｙ　（ｔ）の平均値 である。

また、係数ａ，ｂ及びＸＮ　Ｃｔ），Ｚ　（ｔ＋Δｔ’
　），ｙ　（ｔ）の設定時間Ｎは、後述する溶銑温度異
常予測精度が向上するように時々刻々変化する。

以下、実アクション予１１１１値Ｚ　（ｔ）について、
第６図を参照しつつ詳述する。実アクション予測値２　
（１）とは、風温，調湿等の操業アクションを行った場
合における時刻ｔにおける溶銑温度予測値である。

第６図に示すように、時刻０に昇熱アクションを起こす
と、その応答（溶銑温度ｙ　（ｔ）に影響を与える力）
が徐々に現れ、溶銑温度差Ｔ，　　（Ｚ（ｔ）−Ｚ　（
ｔ））が上昇する。このように、操業アクションを行っ
た後の溶銑温度変化をふまえた溶銑温度の予測値が、実
アクション予７１？１値Ｚ　（ｔ）である。この実アク
ション予測値Ｚ　（ｔ）は、風温，調湿等のアクション
に対する溶銑温度の応答を数式モデルあるいはデータ解
析等により求めることで算出される。数式モデルによる
実アクション予測値２　（１）として、例えば、“高炉
非定常シミュレーションプログラムの開発゜（「鉄と鋼
」ｋ　１２．ｖｏ１７３ｓ８２５（１９８７）第８９頁
）に開示されたものがある。

次に、係数ａ，ｂおよび設定時間Ｎの決定方法について
述べる。これらの値ａ，ｂ，Ｎは次の（ｌ７）式で示す
評価関数Ｊが最小になるように決定される。

Ｊ−ｐＨ　”ｌ　＋ｐ２　”２　”３　”３　＋ｐ４　
Ｅ４・・・（１７） ただし、ｐ１〜ｐ４は係数 Ｅ１　：溶銑温度異常低下見逃率 Ｅ２：溶跣温度異常低下誤報率 Ｅ３：溶銑温度異常上昇見逃率 Ｅ４　：溶銑温度異常上昇誤報率 である。なお、溶銑温度異常低下（以下、単に「低下」
という。）とは溶銑温度が管理下限温度”ＣＬを下回る
こと、溶跣温度異常上昇（以下、単に「上昇」という。

）とは溶銑温度が管理上限温度Ｔ。１１を越えることと
する。また、上記した状況以外は安定状態であるとする
。

Ｅ１〜Ｅ４は次の（ｌ８）〜（２ｌ）式により決定する
。

ｕｔＪ＋ｕｈ１ ＵＥ２ 第１表 ただし、 Ｄ　Ｇ　：低下合格（低下予測が的中した）数ＤＥＩ：
低下見逃（低下予測を怠った）数ＤＥ２：低下誤報 （誤った低下予測を行った）数 Ｕ　Ｇ　：上昇合格（上昇予測が的中した）数ＵＥＩ：
上昇見逃（上昇予測を怠った）数ＵＥ２　：上昇誤報 （誤った上昇予測を行った）数 である。

上記した６つの判定は、操業アクションが本実施例の予
測（ｔ＋Δｔ’）に基づいて行われた場合（つまり、低
下（上昇）予測がなされると昇熱（降熱）アクションを
行い、安定予測がなされた場合は何らアクションは行わ
ない）場合は、第１表に示すような判定がなされる。

また、操業アクションが本実施例の予測（ｔ＋Δｔ’）
とは全く関係なく行われ、本実施例の低下，上昇予測に
対し操業アクションが行われなかった場合の判定は、第
２表に示す如くである。

第２表 また、操業アクションが本実施例の予Ａ１′ｇ（ｔ＋Δ
ｔ’）とは全く関係なく行われ、操業アクションが本実
施例の予測ｙＣｔ＋Δｔ’）に相反するアクションとな
った場合、つまり低下（上昇）予Ａｌｊがなされたにも
かかわらず、降熱（昇熱）アクションを行った場合の判
定は第３表に示す如くである。

第３表 さらに、操業アクションが本実施例の予測（ｔ＋Δｔ’
）とは全く関係なく行われ、本実施例の安定状態予測時
に操業アクションが行われた場合の判定は、第４表に示
す如くである。

第４表 定時間Ｎが決定される。なお、上記した第１表〜第４表
の判定は所定時間間隔ｐ′毎に時間幅ｇ′内での予測値
Ｖ　（ｔ）と溶銑温度実績値ｙ　（ｔ）とを用いて行わ
れる。

その結果、（ｌＢ）式の係数ａ，ｂ及び設定時間Ｎは、
時間幅夕′における炉熱の異常低下．異常上昇の有無に
対する予測精度が向上するように、時間１′ごとに変化
されるため、本実施例による高炉炉熱予ｌ１−１は時間
幅９′における炉熱の異常上昇，異常低下が起こるか否
かを正確に予１１Ｉ１することができることが期待でき
る。

上記した第１表〜第４表の判定に基づき、（ｌ８）〜（
２１）式より過去所定期間の予１Ｎ−１失敗率Ｅ１〜Ｅ
４が算出される。そして、（１７）式より求められた評
価関数Ｊが最小となるように係数ａ，ｂ、設Ａ．〜Ｅ．
の各予測手段により得た予測結果ＩＰｌ４（予測手段Ａ
．），Ｉｘ　（予１１１手段Ｂ，），Ｉ　（予測手段Ｃ
，），Ｉ（予測手段Ｄ．）．ｙ　　　　　　　　　　　
　　−　　　　　　　　ｐ　　　　　　　　　　　　　
−（ｔ＋Δｔ′）（予測手段Ｅ．）それぞれを、第７図
〜第１１図で示したメンバーシップ関数Ｍ　　−Ｍ５と
照合することにより、炉熱評価点Ｐ■ １〜Ｐ５を得る。例えば、各予測手段によりＩＰＭ−１
，　　Ｉ　　−４，　　Ｉ　　−−０．３５，　　Ｉ，
−０．５５．　　９ｘｙ （ｔ＋Δｔ　’　）　−　１４７７．５が得られた場合
、第７図〜第１１図の破線に示すように、 Ｐ　（夏Ｐ一計価点）は　Ｐ　Ｂ　−　１．０｛ Ｐ，，（Ｉｘの評価点）は　Ｐ　Ｓ　−　０．５Ｐ　Ｍ
　−　０．５ Ｐ３　（１，の評価点）は　Ｎ　Ｂ　−　０．２５Ｍ一
〇，７５ Ｐ４　（１，の評価点）は　Ｐ　Ｂ　−　０．７５Ｍ　
−　０．２５ Ｐ５　（（ｔ＋Δｔ’）の評価点）は Ｎ　Ｓ　−　０．７５ Ｍ　−　０．２５ という評価が得られる。

なお、第７図〜第１１図において、ＮＢ，ＮＭ，ＮＳ，
Ｍ，ＰＳ，ＰＭ，ＰＢは炉熱評価パラメータであり、各
パラメータは、 ＮＢ・・・かなり低い ＮＭ・・・低い ＮＳ・・・やや低い Ｍ・・・安定 ＰＳ・・・やや高い ＰＭ・・・高い ＰＢ・・・かなり高い を意味している。これらのパラメータは０〜１の適合度
をもっている。また、第７図〜第１１図で示したメンバ
ーシップ関数Ｍ　　−Ｍ５の形状は、■ 高炉，管理温度の違いに等により適宜変更できる。

（Ｐ−２）中間結論の決定 このようにして求められた炉熱評価点Ｐ１〜Ｐ５と、予
め作成されたＩ　Ｆ−ＴＩ｛ＥＮ形式の炉熱評価ルール
と照合し、成功すると中間結論ＣＩを得る。照合が成功
するのはＩＦ部（条件部）で示した炉熱評価点ｐ　　−
ｐ５の炉熱評価パラメーｌ 夕（ＮＢ，　ＮＭ，　ＮＳ，　Ｍ，　ＰＳ，　ＰＭ，　
ＰＢ）が全て正の値となる場合である。（Ｐ−１）で例
示した各炉熱評癌点Ｐ　　−Ｐ５であれば、第５表に示
すルール１〜１０の照合が成功する。

第５表 ＤＳ：炉熱低下小 ＤＢ：炉熱低下大 Ｎ　：炉熱安定 ＴＨＥＮ部（結論部）のＤＳ，ＤＢ，　Ｎ＆よ炉熱レベ
ル変化の度合を示す炉熱変化ノ１ラメータであり、他に
ＵＢ（炉熱上昇大）、ＵＳ（炉熱上昇／ＪＸ）力｛ある
。また各炉熱変化パラメータの適合度は、■Ｆ部の炉熱
評価パラメータの値により決定し、ルール磁２〜４．６
〜８のようにＩＦ部に複数の炉熱評価パラメータが存在
するときは、最小の炉熱評価パラメータにより決定する
。

この例では、ＴＨＥＮ部により導き出された中間結論Ｃ
Ｉの炉熱変化パラメータはＤＳ，ＤＢ，Ｎの３つである
。これらの炉熱変化パラメータの評価値として、同一炉
熱変化パラメータにおける最大の適合度が採用される。

つまりＤ　Ｓ　−　０．７５（ルール９），ＤＢ−０．
５　　（ルール７．８），Ｎ−０．５　　（ルール１）
。ＵＢ−ＵＳ−０　（採用ルールなし）という中間結論
ＣＩが得られることになる。

（１’−３）総合炉熱レベルの推論 中間結論ＣＩが得られると、第１２図に示すように各炉
熱変化パラメータのメンバーシップ関数ＢＤＢ（ｙ）．
ＢＤｓ（ｙ）．ＢＮ　（ｙ），Ｂｕｎ（Ｖ）Ｂ　ｕｓ　
（　ｙ　）に対してそれぞれ評価値０．５，　０．７５
０．５，　　０．　　０で上部をカットした領域からな
る合成領域ＢＢ（ｙ）（斜線で示す）を作成する。

この合成領域ＢＢ　（ｙ）とｙ軸で囲まれた領域の重心
Ｇの位置のｙ座標ｙ　を、次の（２２）式により求める
。

このｙ＊がファジィ推論により得られた総合炉熱レベル
であり、第１２図の例ではｙ＊−ｏ．５となる。総合炉
熱レベルｙ＊は１．５に近い程、炉熱レベルの低下傾向
が強いことを示し、ｙ　が−１．５に近い程、炉熱レベ
ルの上昇傾向が強いことを示し、ｙ＊が０近傍であれば
炉熱レベルが安定傾向にあることを示している。

このように総合炉熱レベルｙ＊は、ファジィ推？により
得られるため、定量的な値となる。また、Ａ．〜Ｃ．で
述べた短期展望予測結果’ＰＭ”ｘ，１，，Ｉ　　の炉
熱レベルとＤ．で述べた長期展望ｐ　　　　　　　　　
　　　　　　　■予測結果（ｔ＋Δｔ’）の炉熱レベル
とに基づいて、総合炉熱レベルｙ″′が求められている
ため、総合炉熱レベルｙ　は高精度な予測結果であると
いえる。

Ｇ．実行操業アクションの選択 Ｆ．で求めた総合炉熱レベルｙ　と、現在の風温．調湿
，微粉炭流量，０／Ｃ等の操業条件とを知識ベースに照
合することにより、次に実行するべき操業アクションで
ある実行操業アクションの選択を行う。知識ベースは、
ＩＦ−ＴＨＥＮ形式のルールで記述されており、これら
のルールは、操業者のノウハウにより抽出されたもので
あり、高炉の設備上の制約条件，実溶跣温度の変化への
対応、過去にとった操業アクションの影響等を考慮して
いる。以下にルールの一例を示す。

■　Ｉ　Ｆ　　ｙ　　＞　Ｃ　ＩＡ　Ｎ　Ｄ〔過去ｄ時
間において、操業アクショ ンがない）　　ＡＮＤ 溶銑温度Ｙ　（ｔ）＜Ｃｚ　　ＡＮＤ 風温＜Ｃ３ Ｔ　ＩＩ　Ｅ　Ｎ　　風温下げアクション■　Ｉ　Ｆ　
　ｙ　　＞　Ｃ　ｒ　　　Ａ　Ｎ　Ｄ〔過去ｄ時間にお
いて、操業アクショ ンがない）　　ＡＮＤ 溶銑温度ｙ　（　ｔ　）　＜　Ｃ　Ｚ　　　Ａ　Ｎ　Ｄ
風温＞Ｃ３　　ＡＮＤ 調湿＜０４ Ｔ　ＩＩ　Ｅ　Ｎ　　調湿下げアクションこのように総
合炉熱レベルと、現在の操業条件を加味し、操業者のノ
ウハウが蓄積された知識ベースに基づき実行操業アクシ
ョンの選択を行っているため、最適な実行操業アクショ
ンを自動的に選択することができる。

Ｈ，操業アクション量の算出 Ｇ．で実行操業アクションが選択されると、実行操業ア
クションの制御量である操業アクション量Ａが次の（２
３）式より算出される。

Ａ−ｆ（ｙ）　　　　　　　　　　　　・・・（２３）
関数ｆ（ｙ）は実行操業アクションにより異なっており
、総合炉熱レベルｙ　と操業者がとった実アクション量
とにより推定できる。第１３図は、実行操業アクション
が風温下げアクションの場合の、関数ｆを示している。

関数ｆ（ｙ）は過去のデータに基づいた最小二乗法等に
より求めることができ、第１３図の関数ｆは、 ｆ　　（ｙ　　）　−０．１９−０．６１ｙ　　＋１５
．１７（ｙ”）　２＊　３ ＋８７．３２　　（Ｙ　　）　　　−１８．５（Ｖ＊）
’−　５７．８３（ｙ　”　”）　５　　　　　　　・
・・（２４）となる。

このように、総合炉熱レベルｙ　を引数とした関数によ
り操業アクション量を求めているため、操業アクシ１ン
量の微調整が可能となる。

１．操業アクションの実行 Ｇ．で決定した実行操業アクションを、Ｈ．で決定した
操業アクション量に従って実行して、炉熱の安定化を図
るべく高炉炉熱の制御を自動的に行う。また、Ａ．〜Ｈ
，で述べた各結果をＣＲＴ等に表示することにより、操
業者のアクションガイドとして利用することもできる。

Ｊ．高炉炉熱制御のフロー 第１４図はこの発明の一実施例である高炉炉熱制御方法
をコンピュータを用いて行った場合における処理の流れ
を示すフローチャートである。また第１５図はこの発明
の一実施例である高炉炉熱制御方法を適用した炉熱制御
システムを示す概念図である。以下、第１４図を参照し
つつ本実施例における処理手順を説明する。

まず、ステップＳ１でＡ．〜Ｄ．で述べたように、短期
展望予測手段により、短期展望予？ｉ−１を行い種々の
短期展望予測結果を得る。

次にステップＳ２で、Ｅ．で述べたように、（ｌ６）式
に基づく長期展望予ａ？１手段により長期展望予測を行
い、長期展望予ｎ１結果を得る。

そして、ステップＳ３でＦ．で述べたように、ステップ
Ｓｌ，Ｓ２で得た短期展望予８１１結果，長期展望予測
結果の炉熱評価点Ｐ　−Ｐ５をメンバーシップ関数Ｍ　
　−Ｍ５より求め、これらの炉熱ｌ 評価点Ｐ　−Ｐ５と炉熱評価ルールとから、ファｌ ジイ推論により総合炉熱レベルｙ　を求める。

その後、ステップＳ４で、Ｇ．で述べたように、総合炉
熱レベルｙ　に操業条件を加味した知識べ−スを用いて
、炉熱を安定化させるべき最適な操業アクションである
実行操業アクションを選択する。

そして、ステップＳ５で、Ｈ．で述べたように、ステッ
プＳ４で選択された実行操業アクションの制御量を、総
合炉熱レベルを引数とした関数により決定する。

そして、ステップＳ６で、ｌ．で述べたように、ステッ
プＳ４で選択された実行操業アクションをステップＳ５
で決定した操業アクション量に従って実行する。以降ス
テップ８１〜Ｓ６を繰り返し、炉熱制御が続けられる。

Ｋ．補足 尚、この実施例におけるＡ．で述べた炉壁温度予，１−
１手段では内壁温度計にＦＭセンサを用いたが、通常の
ａＰＩ温センサ（例えばシース熱電対）でも寿命の点で
問題はあるものの代用可能である。また、ステーブ温度
計，レンガ埋め込み温度計を用いてもその信頼性．ハ１
温応答性の低さから予測精度は若干低下するものの、代
用可能である。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、第１のステッ
プにおいて、基準値を過去所定期間における高炉データ
に応じて時々刻々変化させているため、高炉データのレ
ベル変化に対応することにより、常に高い予測精度を維
持できる。

また、第３のステップにおいて、第１および第２の予測
結果それぞれの炉熱レベルを、メンバーシップ関数によ
り求め、予め定められた第１の規則とそれぞれの前記炉
熱レベルとから、ファジィ推論により、総合炉熱レベル
を求めており、短期的炉熱変化を予？ＩＦＩ　Ｌた第１
の予測結果に、長期的炉熱変化を予１１）Ｉ　Ｌ．た第
２の予測結果を加味した定量的な総合炉熱レベルを高精
度に求めることができる。

このようにして求められた総合炉熱レベルと、現在の操
業状況から第２の規則と照合して推論することにより、
第４のステップで実行操業アクションを選択するため、
最適な操業アクションを選択することができる。

そして、第５のステップで実行操業アクションの操業ア
クション量を総合炉熱レベルを引数とした関数により求
めるため、細かいレベルでのアクション量の決定が行え
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　．　（ｂ）は各々、この発明の一実施例
に用いられるＦＭセンサの高炉炉壁内の配置を示す側面
断面図，平面断面図、第２図．第３図は各々ＦＭセンサ
の概念図，設置説明図、第４図はＦＭセンサによる測定
炉壁温度の経時変化を示すグラフ、第５図はＦＭセンサ
による測定炉壁温度の差分値の経時変化を示すグラフ、
第６図は昇熱アクション後の状況を示す説明図、第７図
〜第１１図はそれぞれメンバーシップ関数Ｍ　−Ｍ５を
示すグラフ、第１２図は総合炉熱レベルｙ　の決定方法
を説明するグラフ、第１３図は操業アクション量を決定
する関数を示すグラフ、第１４図はこの発明の一実施例
である高炉炉熱制御方法の処理手順を示すフローチャー
ト、第１５図はこの発明のー実施例である高炉炉熱制御
方法を適用した炉熱制御システムの概念図である。 １・・・高炉、 ３・・・ＦＭセンサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高炉の炉内状況を示す少なくとも１つの高炉デー
   タを取り込み、該高炉データを基準値と比較することに
   より、炉熱の短期的変化を予測した第１の予測結果を出
   力する第１のステップを備え、前記基準値は過去所定期
   間における前記高炉データに応じて時々刻々変化してお
   り、 高炉の炉内状況を示す少なくとも１つの高炉データと溶
   銑温度とを取り込み、これらのデータに、操業アクショ
   ンの影響を加味して、炉熱の長期的変化を予測した第２
   の予測結果を出力する第２のステップと、 前記第１および第２の予測結果それぞれの炉熱レベルを
   メンバーシップ関数により求め、これらの炉熱レベルと
   予め定められた第１の規則とから、ファジィ推論により
   総合炉熱レベルを求める第３のステップと、 前記総合炉熱レベル及び現在の操業状況を示す操業デー
   タを、予め定められた第２の規則に照合して推論するこ
   とにより、炉熱の安定化のために行うべき操業アクショ
   ンである実行操業アクションを選択する第４のステップ
   と、 前記実行操業アクションの制御量である操業アクション
   量を、前記総合炉熱レベルを引数とした前記実行操業ア
   クション固有の関数により求める第５のステップと、 前記実行操業アクションを前記操業アクション量に従っ
   て実行する第６のステップとをさらに備える高炉炉熱制
   御方法。