JPH079006B2 - 高炉ベルレス装入設備の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は高炉ベルレス装入設備の制御方法に関する。

［従来の技術］ 従来高炉ベルレス装入設備の原料流量調整弁（以下FCG
という）の開度の制御は次の方法によって行われてい
る。

例えば特開昭60-46306号公報に開示されている制御方法
は、原料の排出中に下部バンカー内の重量をロードセル
等で計測し、目標重量パターンと一致するようにFCGの
開度を制御している。

また、特開昭61-238906号公報に開示されている制御方
法は、過去の複数チャージの排出時間と設定値との差に
基づいて開度の修正量を算出し、次回の必要開度を補正
してFCGの開度を制御している。

また、レザービングホッパー等の排出時間のデータと下
部バンカーでの排出時間のデータとを複数持ち、FCGの
開度毎にこれらの関係を直線回帰し、FCGの開度と上記
ホッパーとの関係を求め、この関係に基づいてこのホッ
パー等の排出時間からのFCGの開度を制御する制御方法
もある（以下フィードフォワード制御という）。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような特開昭60-46306号公報に開示されている制
御方法では、高圧操業のための炉体と下部バンカーとが
一体化していること、更に、炉内圧の変化が外乱となる
ために、下部バンカーの高精度な重量計測は困難であ
り、従って十分な制御精度が得られないという問題点が
ある。

また、特開昭61-238906号公報に開示されている制御方
法では、得られた修正データを次回の制御データに利用
するので、原料の性状変化に伴うFCGの流量特性変化に
追従するのは困難であった。更に、フィードフォワード
制御においては、原料の性状変化に追従できるが、レザ
ービングホッパー等の排出時間とFCG関係式の精度によ
り制御精度が決定され、十分な精度が得られていなかっ
た。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
のであり、FCGの開度を高精度に制御し、原料装入開始
点と終了点とを一致させることを可能にした高炉ベルレ
ス装入設備の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］ この発明に係る高炉ベルレス装入設備の制御方法は、実
績に基づく装入速度とFCGの開度との関係から基準開度
関数を発生する工程と、今回装入する原料の重量と旋回
シュータによる旋回数とから目標装入速度を求める工程
と、基準開度関数と目標装入速度とからFCGの基準開度
を求める工程とを有する。

更に、前回の装入速度、前回の目標装入速度及び基準開
度関数並びに前回のフィードバック補正量に基づいてフ
ィードバック補正量を求める工程と、実績に基づくホッ
パーからの原料の排出重量と排出時間とから両者の関係
を示す近似式を求める工程と、今回装入される原料のホ
ッパーからの排出重量、排出時間及び前記近似式に基づ
いてフィードフォワード補正量を求める工程とを有す
る。

更に、FCGの基準開度、フィードバック補正量及びフィ
ードフォワード補正量に基づいてFCGの開度指令値を求
め、この開度指令値に基づいてFCGの開度を調整する工
程を有する。

［作用］ この発明においては、FCGの基準開度を求める他に、過
去の実績に基づいてフィードバック補正量を求めると共
に、今回装入される原料の性状に基づいたフィードフォ
ワード補正量を求めて基準開度を補正してFCGの開度指
令値を求める。そして、このFCGの開度指令値に基づい
てFCGの開度を調整する。このFCGの開度調整により原料
の装入速度が適切に制御される。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例に係る方法を実施した制御
装置及びその関連設備の説明図ある。図において、（1
0）は下部バンカー、（11）は下部バンカー（10）の下
に設けられたFCGである。（12）は高炉の炉頂で、（1
3）は炉内に設けられた旋回シュータである。（14）は
秤量ホッパーであり、秤量ホッパー（14）より排出され
た原料はベルトコンベア（図示せず）により搬送されて
下部バンカー（10）に搬入され、FCG（11）を介して炉
内の旋回シュータ（13）の旋回動作により炉内に装入さ
れる。

（20）はFCG開度計で、FCG（11）の開度を検出する。
（21）は原料通過センサで、原料装入の開始及び終了を
検出する。（22）はロードセルで、秤量ホッパー（14）
から排出される原料の重量を検出する。

（30）は装入時間計測回路で、原料通過センサ（21）の
出力に基づいて原料の装入時間を計測する。（31）は装
入速度演算回路で、ロードセル（22）からの装入重量及
び装入時間計測回路（30）からの装入時間に基づいて原
料の装入速度を演算する。

（50）はデータファイルで、装入速度計測回路（31）か
らの装入速度情報及びFCG開度計（20）からの開度情報
を蓄積し、装入速度とFCGの開度との実績データを常時
ファイルしていく。このときのデータファイルの内容は
例えば原料銘柄別それぞれが第２図に示すように設定さ
れたFCG（11）の開度区間（10°）につき0.1°毎にその
装入速度データをファイルしてある。

（51）は演算装置であり、データファイル（50）のデー
タに基づいて、各開度ごとに装入速度の平均値を求め、
次に第３図（Ａ）に示すように、装入速度に対する開度
の散布図を作成し、散布図を第３図（Ｂ）に示すように
曲線（例えば３次関数）に近似した基準開度関数を発生
させる。例えば次式に示す関数を発生する。

θ＝av³＋bv²＋cv＋ｄ （１） （32）は目標速度演算回路であり、装入重量と予め設定
された旋回シュータの旋回数に基づいて、vo＝装入重量
÷（予定旋回数×１旋回時間）により、目標装入速度vo
を求める。（33）は基準開度演算回路であり、目標装入
速度voと演算装置（51）からの基準開度関数とに基づい
て次式によりFCGの基準開度θｏを演算する。

θｏ＝avo³＋bvo²＋cvo＋ｄ （２） （35）は切り替えスイッチであり、基準開度演算回路
（33）からの基準開度θｏを制御信号として自動制御す
る場合と、自動制御によらず所定のFCGの設定開度によ
って制御する場合とを択一的に選択する。この実施例で
は自動制御が選択されている場合について以下説明す
る。（35）及び（36）はそれぞれバッフアであり、バッ
フア（35）には前回の実績の装入速度が記憶され、バッ
フア（36）には前回の目標装入速度が記憶される。

（37）はフィードバック補正量演算回路（以下FB補正量
演算回路という）であり、以下の演算によりフィードバ
ック補正量（以下FB補正量という）Δθ１を求める。

第４図はFB補正量Δθ１を求めるための説明図であり、
先ず前回の同一銘柄の装入時の誤差Δｖを、バッフア
（35），（36）からのデータを読み出して次式により求
める。

Δｖ＝前回の実績装入速度 −前回の目標装入速度 （３） そして、このΔｖと今回の目標装入速度voに対する基準
開度θｏ（＝ｆ（vo））とから次式により誤差補正後の
基準開度θｏ′を求める。

θｏ′＝ｆ（vo−Δｖ） （４） 基準開度補正量（理論値）Δθo1を次式により求める。

Δθo1＝θｏ′−θｏ （５） 次に、このΔθo1、補正ゲインG1（０〜１）及び前回の
FB補正量により、FB補正量Δθ１を求める。

Δθ１＝G1×Δθo1＋前回FB補正量 （６） （38）は排出時間計測回路であり、ロードセル（22）の
出力に基づいて原料の排出時間を計測する。

（52）はデータファイルであり、排出時間測定回路（3
8）からの排出時間情報及びロードセル（22）からの排
出重量情報を格納し、両者の関係についてのデータを蓄
積していく。このときのデータの内容は例えば第５図に
示すとおりであり、原料銘柄別に巻下秤量器の排出重量
−排出時間の関係について、最新のデータが原料銘柄別
に例えば3000個ずつ格納されている。

（53）は演算回路であり、データファイル（52）のデー
タに基づいて、第６図（Ａ）に示すように重量に対する
排出時間の散布図を作成し、第６図（Ｂ）に示すように
散布図を例えば次式に示すように直線近似する。

ω＝αｔ＋β （７） （39）はフィードフォワード補正量演算回路（以下FF補
正量演算回路という）であり、今回の装入重量ω′及び
排出時間ｔ′に基づいて今回の排出速度α′を次式によ
り求める。

α′＝（ω′−β）/t′ （８） 次に、この排出速度α′の標準排出速度αに対する割合
α′／αから、今回の目標装入速度voに対する基準開度
θｏ（＝ｆ（vo））で装入した場合の予測される速度
ｖ′を求め、更に予測される速度誤差Δｖを求める。

ｖ′＝vo×α′／α （９） Δｖ＝ｖ′−vo （10） 次に、このΔｖからFB補正量演算と同様の演算を行なっ
て補正量（理論値）Δθ02を求め、このΔθ02と補正ゲ
インG2（０〜１）とにより、フィードフォワード補正量
（以下FF補正量という）Δθ２を求める。

Δθ２＝G2×Δθ02 （11） （40）は演算・制御回路であり、選択スイッチ（34）で
選択された基準開度θｏとFB補正量演算回路（37）から
のFB補正量Δθ１とFF補正量演算回路（39）からのFF補
正量Δθ２とを加算して、その加算された信号（＝θ０
＋θ１＋θ２）をFCGの開度指令値としてその駆動装置
（図示せず）に出力する。

以上のように構成された実施例においては、データファ
イル（50）には装入速度とFCGの開度との関係を示す実
績データが蓄積されており、演算装置（51）はそのデー
タに基づいて（１）式により基準開度関数を求め、基準
開度発生回路（33）はその基準開度関数と目標装入速度
voに基づいて（２）式によりFCG基準開度θｏを求め
る。

FB補正量演算回路（37）はバッフア（37），（38）から
の前回の装入速度及び前回の目標速度との差異を（３）
式より求め、更に（４）〜（６）式によりFB補正量Δθ
１を求める。

一方、データファイル（52）は秤量ホッパー（14）の排
出重量と排出時間との関係を示す実績データを蓄積して
おり、演算回路（53）はそのデータに基づいて（７）式
により排出時間と排出重量との関係を示す近似式を得
る。そして、FF補正量演算回路（39）は（４），
（５），（８）〜（10）式によりFF補正量Δθ２を求め
る。

以上のようにして求められたFCG基準開度θｏ、FB補正
量Δθ１及びFF補正量Δθ２は演算・制御回路（40）で
加算されて、その加算値はFCG開度指令値としてFCG（1
1）の駆動回路（図示せず）に供給され、FCG（11）の開
度を調整する。

以上のようにして、前回の実績に基づいてFB補正量θ１
を求めてそれによりフィードバック制御を行って過去の
実績による補正を行い、更に、今回装入される原料の性
状に基づいてFF補正量θ２を求めてそれによりフィード
フォワード補正をするようにしたので、原料の装入速度
が適格に制御でき、原料の装入開始点と終了点とを一致
させることができ、原料を均一に装入することができ
る。

なお、演算回路（51），（53）の出力は毎回出力する必
要はなく、データファイル（50）（52）にある程度新た
なデータが蓄積された段階で出力させればよく、その場
合には適当なタイミングでスイッチ（S1），（S2）を閉
成すればよい。また、FB補正量及びFF補正量による補正
をしない場合には、スイッチ（S3），（S4）を開成す
る。

また、上記実施例において、第１図のデータファイル
（50），（52）及び演算回路（51），（53）はプロセス
計算機に含まれ、それ以外は装入制御装置に含まれた構
成にすることができるが、その場合には各演算回路等は
それ自体をハード構成でも実現できるが、コンピュータ
のソフトウェアによっても実現できることはいうまでも
ない。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、過去の実績に基づいて
FB補正量を求めると共に、今回装入される原料の性状に
基づいたFF補正量を求めて基準開度を補正するようにし
たので、原料の性状に応じた制御が可能になっており、
高精度な制御が可能になっている。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例に係る方法を実施した装置
及びその関連設備を示す説明図、第２図はある原料銘柄
におけるFCG開度と装入速度との関係を示したデータフ
ァイルの内容説明図、第３図（Ａ）（Ｂ）は平均装入速
度とFCG開度との関係を示した特性図、第４図はFB補正
値を求めるための説明図、第５図は排出重量と排出時間
との関係を示したデータファイルの説明図、第６図
（Ａ）（Ｂ）は排出時間と排出重量との関係を示した特
性図、第７図は今回の原料の排出重量と排出時間との関
係を求めるための説明図である。 図において、（10）は下部バンカー、（11）はFCG、（1
3）は旋回シュータ、（14）はホッパーである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】実績に基づく装入速度と原料流量調節弁の
   開度との関係から基準開度関数を発生する工程と、 今回装入する原料の重量と旋回シュータの設定旋回数と
   から目標装入速度を求める工程と、 基準開度関数と目標装入速度とから原料流量調節弁の基
   準開度を求める工程と、 前回の装入速度、前回の目標装入速度及び基準開度関数
   並びに前回のフィードバック補正量に基づいてフィード
   バック補正量を求める工程と、 実績に基づくホッパーからの原料の排出重量と排出時間
   とから両者の関係を示す近似式を求める工程と、 今回装入される原料のホッパーからの排出重量、排出時
   間及び前記近似式に基づいてフィードフォワード補正量
   を求める工程と、 原料流量調節弁の基準開度、フィードバック補正量及び
   フィードフォワード補正量に基づいて原料流量調節弁の
   開度指令値を求め、この原料流量調節弁の開度指令値に
   基づいて原料流量調節弁の開度を調整する工程と を有することを特徴とする高炉ベルレス装入設備の制御
   方法。