BR112020019000A2

BR112020019000A2 - Dispositivo de estimativa de componente de metal fundido, método de estimativa de componente de metal fundido, e método de produção de metal fundido

Info

Publication number: BR112020019000A2
Application number: BR112020019000-4A
Authority: BR
Inventors: Hiroto KASE; Shinji Tomiyama; Yukio Takahashi; Shota Amano
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2018-03-19
Filing date: 2019-03-08
Publication date: 2020-12-29
Also published as: TWI681059B; TW201940704A; JP6583594B1; KR20200118200A; EP3770279A4; CN111868268B; JPWO2019181562A1; EP3770279B1; CN111868268A; EP3770279A1; KR102348892B1; WO2019181562A1

Abstract

um dispositivo de estimativa de componente de metal fundido de acordo com a presente invenção inclui uma unidade de cálculo de entrada-saída de mate-rial que estima uma quantidade de carbono e uma quantidade de oxigênio carrega-do para dentro da instalação de refino e uma quantidade de carbono e uma quanti-dade de oxigênio descarregado a partir da instalação de refino, uma unidade de cálculo de modelo de reação física que estima pelo menos um de uma quantidade de oxigênio e uma quantidade de carbono restante na instalação de refino, e uma unidade de cálculo de correção que calcula um parâmetro para corrigir um valor de medição da taxa de fluxo de um gás de escapamento, um parâmetro para corrigir um valor de medição da concentração do componente do gás de escapamento, um pa-râmetro para corrigir um valor de cálculo de uma concentração de feo na escória, e um parâmetro que representa a quantidade de carbono no metal fundido como pri-meiro, segundo, terceiro e quarto parâmetros de correção, respectivamente, e usa os primeiro, segundo, terceiro e quarto parâmetros de correção calculados para estimar as concentrações do componente no metal fundido e na escória.

Description

“DISPOSITIVO DE ESTIMATIVA DE COMPONENTE DE METAL FUNDIDO, MÉTODO DE ESTIMATIVA DE COMPONENTE DE METAL FUNDIDO, E MÉTODO DE PRODUÇÃO DE METAL FUNDIDO” Campo da Invenção

[001] A presente invenção se refere a um dispositivo de estimativa de com- ponente de metal fundido, um método de estimativa de componente de metal fundido, e método de produção de metal fundido. Antecedentes

[002] Nas siderúrgicas, a concentração de componentes e a temperatura de um metal quente extraído de um alto-forno são ajustadas nas instalações de refino, como instalações de pré-tratamento, conversores e instalações de refino secundário. O processo do conversor, entre outros, é um processo de soprar oxigênio dentro do conversor para remover impurezas do metal fundido e aumentar a temperatura do mesmo, e desempenha um papel muito importante em termos, por exemplo, de con- trole de qualidade do aço e racionalização do custo de refino. Ao controlar a concen- tração do componente e a temperatura do metal fundido no conversor, por exemplo, o coeficiente de fluxo e a velocidade do oxigênio soprado pelo topo, a altura de uma lança de sopro superior, a taxa de fluxo de um gás soprado pelo fundo e a quantidade de carga e o tempo de carga de matérias-primas auxiliares, como cal e minério de ferro, são usados como variáveis manipuladas. Essas variáveis manipuladas devem ser otimizadas de acordo com as concentrações dos componentes do metal fundido e da escória. No entanto, uma vez que uma reação de oxidação intensa ocorre no metal fundido e a temperatura do metal fundido se torna muito alta, as concentrações dos componentes do metal fundido e da escória são difíceis de serem medidas a cada momento. Portanto, métodos foram propostos até o momento para estimar as con- centrações dos componentes do metal fundido e da escória em tempo real usando modelos de reação física no forno e informações de medição nas instalações de refino.

[003] A Literatura Patente 1 propõe um método para estimar sequencial- mente uma concentração de FeO na escória durante o processo de sopro, ao calcular uma reação de local de incêndio e uma reação de interface do metal de escória usando as concentrações de componentes e a taxa de fluxo do gás de escapamento descarregado a partir do conversor e dados de operação. No entanto, em geral, as informações de medição dos gases de escapamento usadas para estimar a concen- tração do componente do metal fundido no conversor apresentam erros maiores. Por exemplo, em geral, um orifício (borboleta) e um tubo de Venturi são instalados em um tubo de gás de escapamento e o valor da taxa de fluxo do gás de escapamento é frequentemente estimado a partir de uma queda de pressão entre antes e depois do orifício. A pressão, a temperatura e a taxa de fluxo costumam sofrer grandes varia- ções, de modo que os erros nos valores de medição tendem a ser grandes. A partir de tal contexto, a Literatura Patente 2 propõe um método em que um coeficiente para corrigir o valor medido é calculado com base em resultados anteriores em relação à taxa de fluxo do gás de escapamento no processo de refino de aço, e o coeficiente é corrigido posteriormente com base em um resultado da análise de metal fundido ob- tido enquanto o sopro está sendo executado, e uma concentração de carbono do me- tal fundido é calculada em tempo real com base nessa informação. Lista de Citação Literatura de Patente Literatura de patente 1: Pedido de Patente Japonesa Mantido Aberto No. 2015-131999 Literatura de patente 2: Pedido de Patente Japonesa Mantido Aberto No. H09- 272913 Sumário Problema Técnico

[004] No entanto, no método descrito na Literatura Patente 1, quando a taxa de descarburação e a taxa de oxidação do ferro são calculadas no cálculo da reação do local de incêndio, os valores medidos da taxa de fluxo dos gases de escapamento e as concentrações de componentes com grandes erros são usados conforme des- crito acima. Além disso, no processo do conversor, os valores de cálculo do modelo muitas vezes se desviam dos valores reais devido a distúrbios desconhecidos que não podem ser representados pelo modelo físico. Assim, no método descrito na Literatura de Patentes 1, é concebível que a precisão da estimativa da concentração de FeO na escória calculada pelo ponto de incêndio e modelo de reação de interface de escória de metal muitas vezes se deteriora.

[005] A Literatura Patente 2 descreve o método para corrigir as informações de medição dos gases de escapamento, que corrige a taxa de fluxo dos gases de escapamento com base na quantidade de carbono nos gases de escapamento e na quantidade de redução de carbono no metal fundido ao usar informações de análise de componente obtidas por amostragem no sopro do metal fundido. No processo do conversor, a amostragem dos componentes de metal fundido é em geral realizada uma ou várias vezes no estágio final do processo de sopro. No método descrito acima, um problema é considerado no qual a precisão de estimativa dos componentes de metal fundido se deteriora antes que a amostragem no sopro do metal fundido seja realizada, fazendo com que o tempo de execução da amostragem no sopro se desvie de um valor alvo, e uma ação de operação após a amostragem no sopro seja atrasada.

[006] A presente invenção foi feita tendo em vista os problemas acima, e um objetivo da presente invenção é proporcionar um dispositivo de estimativa de compo- nente de metal fundido e um método de estimativa de componente de metal fundido que são capazes de estimar as concentrações de componente no metal fundido e escória de forma precisa e contínua. É outro objetivo da presente invenção proporci- onar um método de produção de metal fundido que seja capaz de produzir o metal fundido com uma concentração de componente desejada com alto rendimento.

Solução Para o Problema

[007] Para resolver o problema e alcançar o objetivo, um dispositivo de es- timativa de componente de metal fundido de acordo com a presente invenção inclui: um dispositivo de entrada configurado para receber: primeiros resultados de medição em relação à temperatura e uma concentração de componente de um metal fundido antes de um processo de sopro começar ou durante o processo de sopro em uma instalação de refino; e segundos resultados de medição com relação a uma taxa de fluxo e uma concentração de componente de um gás de escapamento descarregado da instalação de refino; um banco de dados de modelo configurado para armazenar expressões de modelo e parâmetros em relação a uma reação do processo de sopro na instalação de refino; uma unidade de cálculo de entrada-saída de material configu- rada para estimar uma quantidade de carbono e uma quantidade de oxigênio carre- gada na instalação de refino e uma quantidade de carbono e uma quantidade de oxi- gênio descarregada da instalação de refino executando um cálculo de balanço de en- trada-saída de carbono e oxigênio com base nos primeiros resultados de medição, nos segundos resultados de medição, nas expressões do modelo e nos parâmetros; uma unidade de cálculo de modelo de reação física configurada para estimar pelo menos um dentre uma quantidade de oxigênio e uma quantidade de carbono rema- nescente na instalação de refino, calculando pelo menos um dentre uma quantidade de FeO em uma escória e uma quantidade de descarburação no metal fundido com base no primeiros resultados de medição, as expressões do modelo e os parâmetros; e uma unidade de cálculo de correção configurada para: calcular um parâmetro para corrigir um valor de medição da taxa de fluxo do gás de escapamento, um parâmetro para corrigir um valor de medição da concentração de componente do gás de esca- pamento, um parâmetro para corrigir um valor de cálculo de concentração de FeO na escória e um parâmetro que representa a quantidade de carbono no metal fundido como primeiro, segundo, terceiro e quarto parâmetros de correção, respectivamente,

a partir dos segundos resultados de medição recebidos pelo dispositivo de entrada e usando os resultados de estimativa da unidade de cálculo de entrada-saída do mate- rial e unidade de cálculo do modelo de reação física; e estimar as concentrações de componentes no metal fundido e na escória, usando o primeiro, segundo, terceiro e quarto parâmetros de correção calculados.

[008] Além disso, no dispositivo de estimativa de componente de metal fun- dido de acordo com a presente invenção, a unidade de cálculo de correção é configu- rada para calcular o primeiro, segundo, terceiro e quarto parâmetros de correção de modo a minimizar uma função de avaliação tendo termos incluindo: um erro de en- trada-saída de carbono que representa uma diferença entre: uma quantidade que é obtida subtraindo a quantidade de carbono descarregado fora da instalação de refino calculada a partir dos segundos resultados de medição, de uma quantidade inicial de carbono no metal fundido calculada a partir dos primeiros resultados da medição e uma quantidade de carbono fornecido à instalação de refino por uma matéria-prima auxiliar carregada; e o quarto parâmetro de correção; um erro de entrada-saída de oxigênio que representa uma diferença entre: um valor que é obtido subtraindo uma quantidade de oxigênio consumido pela oxidação de carbono no metal fundido calcu- lado a partir dos segundos resultados de medição, oxidação de monóxido de carbono na instalação de refino calculado a partir dos segundos resultados de medição e oxi- dação de impureza de metal no metal fundido, a partir de uma quantidade de oxigênio fornecida à instalação de refino; e uma quantidade de oxigênio consumido pela oxida- ção do ferro no metal fundido calculada pelas expressões do modelo; e um erro de entrada-saída de combustão primária representando uma diferença entre: uma efici- ência de combustão primária representando uma porcentagem de uma quantidade de oxigênio consumido pela oxidação de carbono no metal fundido a uma quantidade que é obtida subtraindo uma quantidade de oxigênio consumido pela oxidação de ferro e oxidação de metal de impureza, de uma quantidade de alimentação de oxigênio soprada no topo e uma quantidade de oxigênio fornecida pela matéria-prima auxiliar carregada; e um valor padrão da eficiência de combustão primária.

[009] Além disso, no dispositivo de estimativa de componente de metal fun- dido de acordo com a presente invenção, a unidade de cálculo de correção é configu- rada para calcular o primeiro, segundo, terceiro e quarto parâmetros de correção de modo a minimizar uma função de avaliação tendo termos incluindo: um erro de en- trada-saída de carbono que representa uma relação entre: uma quantidade que é ob- tida subtraindo a quantidade de carbono descarregado da instalação de refino calcu- lada a partir dos segundos resultados de medição, de uma quantidade inicial de car- bono no metal fundido calculada a partir dos primeiros resultados da medição e uma quantidade de carbono fornecido à instalação de refino por uma matéria-prima auxiliar carregada; e o quarto parâmetro de correção; um erro de entrada-saída de oxigênio que representa uma relação entre: um valor que é obtido subtraindo uma quantidade de oxigênio consumido pela oxidação de carbono no metal fundido, oxidação de mo- nóxido de carbono na instalação de refino e oxidação de impureza de metal no metal fundido calculada a partir do segundo resultado de medição, de uma quantidade de oxigênio fornecida à instalação de refino; e uma quantidade de oxigênio consumido pela oxidação do ferro no metal fundido calculada por um modelo de reação física; e um erro de entrada-saída de combustão primária representando uma relação entre: uma eficiência de combustão primária representando uma porcentagem de uma quan- tidade de oxigênio consumido pela oxidação de carbono no metal fundido para uma quantidade que é obtida subtraindo uma quantidade de oxigênio consumido pela oxi- dação de ferro e oxidação de metal de impureza, de uma quantidade de alimentação de oxigênio soprada no topo e uma quantidade de oxigênio fornecida pela matéria- prima auxiliar carregada; e um valor padrão da eficiência de combustão primária.

[010] Adicionalmente, no dispositivo de estimativa de componente de metal fundido de acordo com a presente invenção, a função de avaliação é a soma ponderada incluindo um valor quadrado do erro de entrada-saída de carbono, um valor quadrado do erro de entrada-saída de oxigênio, e um valor quadrado do erro de en- trada-saída de combustão primária como termos.

[011] Adicionalmente, no dispositivo de estimativa de componente de metal fundido de acordo com a presente invenção, uma constante que representa um peso de cada um dos termos em uma função de avaliação é configurada para alternar quando uma condição é satisfeita, a condição sendo ajustada com base em pelo me- nos uma dentre a informação de estimativa do componente de metal fundido e infor- mação de medição de gás de escapamento corrigida calculada antes de um tempo alvo de cálculo durante um aquecimento alvo de cálculo.

[012] Adicionalmente, um método de estimativa de componente de metal fundido de acordo com a presente invenção inclui: uma etapa de entrada de receber: primeiros resultados de medição relativos à temperatura e à concentração do compo- nente de um metal fundido antes de um processo de sopro se iniciar ou durante o processo de sopro em uma instalação de refino; e segundos resultados de medição relativos à taxa de fluxo e à concentração do componente de um gás de escapamento descarregado a partir da instalação de refino; uma etapa de cálculo de entrada-saída de material de estimar uma quantidade de carbono e uma quantidade de oxigênio carregado para dentro da instalação de refino e uma quantidade de carbono e uma quantidade de oxigênio descarregado a partir da instalação de refino por realizar um cálculo de equilíbrio de entrada-saída de carbono e oxigênio com base nos primeiros resultados de medição, nos segundos resultados de medição, e expressões e parâ- metros do modelo em relação a uma reação do processo de sopro na instalação de refino; uma etapa de cálculo do modelo de reação física para estimar pelo menos um dentre uma quantidade de oxigênio e uma quantidade de carbono remanescente na instalação de refino, calculando pelo menos um dentre uma quantidade de FeO em uma escória e uma quantidade de descarburação no metal fundido com base no primeiro resultados de medição, as expressões do modelo e os parâmetros; e uma etapa de cálculo de correção de: calcular um parâmetro para corrigir um valor de me- dição da taxa de fluxo dos gases de escapamento, um parâmetro para corrigir um valor de medição da concentração de componente dos gases de escapamento, um parâmetro para corrigir um valor de cálculo de FeO concentração na escória e um parâmetro que representa a quantidade de carbono no metal fundido como primeiro, segundo, terceiro e quarto parâmetros de correção, respectivamente, a partir dos se- gundos resultados de medição recebidos na etapa de entrada e usando os resultados de estimativa obtidos na saída de entrada de material etapa de cálculo e etapa de cálculo do modelo de reação física; e estimar as concentrações de componentes no metal fundido e na escória, usando o primeiro, segundo, terceiro e quarto parâmetros de correção calculados.

[013] Adicionalmente, um método de produzir um metal fundido de acordo com a presente invenção inclui uma etapa de ajustar a concentração do componente em um metal fundido dentro de uma faixa desejada com base na concentração do componente no metal fundido estimado usando o método de estimativa de compo- nente de metal fundido de acordo com a presente invenção. Efeitos vantajosos da invenção

[014] Um dispositivo de estimativa de componente de metal fundido e um método de estimativa de componente de metal fundido de acordo com a presente invenção são capazes de estimar a concentração dos componentes no metal fundido e na escória em um modo preciso e contínuo. Um método de produção de metal fun- dido de acordo com a presente invenção é capaz de produzir o metal fundido tendo uma concentração desejada do componente em alto rendimento. Breve descrição dos desenhos

[015] A Figura 1 é um diagrama esquemático que ilustra uma configuração de um dispositivo de estimativa de componente de metal fundido como uma modalidade da presente invenção.

[016] A Figura 2 é um gráfico de fluxo que ilustra um fluxo de um processo de estimativa de componente de metal fundido como uma modalidade da presente invenção.

[017] A Figura 3 é um diagrama que ilustra uma relação entre uma eficiência de descarburação e um grau de progresso do sopro durante o processo de sopro. Descrição da Modalidade

[018] O a seguir descreve em detalhes um dispositivo de estimativa de com- ponente de metal fundido e operações do mesmo como uma modalidade da presente invenção com referência aos desenhos. Configuração de dispositivo de estimativa de componente de metal fundido

[019]Primeiro, uma configuração do dispositivo de estimativa de componente de metal fundido como uma modalidade da presente invenção será descrita com re- ferência à Figura 1.

[020]A Figura 1 é um diagrama esquemático que ilustra a configuração do dispositivo de estimativa de componente de metal fundido como uma modalidade da presente invenção. Como ilustrado na Figura 1, um dispositivo de estimativa de com- ponente de metal fundido 1 como uma modalidade da presente invenção é um dispo- sitivo que estima a concentração dos componentes de um metal fundido 101 e da escória 103 sendo processados em uma instalação de refino 2 de uma indústria side- rúrgica. A instalação de refino 2 inclui um conversor 100, uma lança 102, e um duto

104. A lança 102 é disposta acima do metal fundido 101 no conversor 100. Oxigênio sob alta pressão (oxigênio soprado pelo topo) é ejetado a partir de uma extremidade distal da lança 102 em direção do metal fundido 101 abaixo. Impurezas no metal fun- dido 101 são oxidadas pelo oxigênio sob alta pressão, e são levadas para a escória 103 (processo de sopro). O duto 104 para guiar o gás de escapamento é proporcio- nado acima do conversor 100.

[021]Uma unidade de detecção de gás de escapamento 105 é disposta no duto 104. A unidade de detecção de gás de escapamento 105 detecta a taxa de fluxo do gás de escapamento descarregado em associação com o processo de sopro e os componentes (por exemplo, CO, CO2, O2, N2, H2O, Ar) no gás de escapamento. A unidade de detecção de gás de escapamento 105 mede a taxa de fluxo do gás de escapamento no duto 104 com base em, por exemplo, diferencial de pressão entre antes e após um tubo de Venturi proporcionado no duto 104. A unidade de detecção de gás de escapamento 105 mede cada concentração dos componentes [%] no gás de escapamento. A taxa de fluxo e a concentração dos componentes do gás de esca- pamento são medidos, por exemplo, em intervalos de diversos segundos. Sinais que representam os resultados de detecção da unidade de detecção de gás de escapa- mento 105 são transmitidos a um terminal de controle 10.

[022]Um gás de agitação (gás soprado pelo fundo) é soprado dentro do metal fundido 101 no conversor 100 através de orifícios de ventilação 106 formados no fundo do conversor 100. O gás de agitação é um gás inerte, tal como Ar. O gás de agitação soprado para dentro agita o metal fundido 101 para promover a reação entre o oxigê- nio sob alta pressão e o metal fundido 101. Um medidor de fluxo 107 mede a taxa de fluxo do gás de agitação soprado dentro do conversor 100. A temperatura e a concen- tração do componente do metal fundido 101 são analisados imediatamente antes do processo de sopro se iniciar e após o processo de sopro. A temperatura e a concen- tração do componente do metal fundido 101 são medidos uma vez ou uma pluralidade de vezes times durante o processo de sopro, e, por exemplo, uma quantidade de for- necimento (quantidade de alimentação de oxigênio) e uma taxa (taxa de alimentação de oxigênio) do oxigênio sob alta pressão e a taxa de fluxo do gás de agitação (taxa de fluxo de gás de agitação) são determinados com base nos medidos temperatura e na concentração do componente.

[023]Um sistema de controle de processo de sopro ao qual o dispositivo de estimativa de componente de metal fundido 1 é aplicado inclui o terminal de controle 10, o dispositivo de estimativa de componente de metal fundido 1, e um dispositivo de tela 20 como componentes principais. O terminal de controle 10 é constituído por um dispositivo de processamento de informação, tal como um computador pessoal ou uma estação de trabalho, e controla a quantidade de alimentação de oxigênio, a taxa de alimentação de oxigênio, e a taxa de fluxo de gás de agitação de modo a manter a concentração do componente do metal fundido 101 dentro de uma faixa desejada, e coleta os dados de valores atuais da quantidade de alimentação de oxigênio, a taxa de alimentação de oxigênio, e a taxa de fluxo de gás de agitação.

[024]O dispositivo de estimativa de componente de metal fundido 1 é consti- tuído por um dispositivo de processamento de informação, tal como um computador pessoal ou uma estação de trabalho. O dispositivo de estimativa de componente de metal fundido 1 inclui um dispositivo de entrada 11, um banco de dados modelo (mo- delo DB) 12, uma unidade de processamento aritmético 13, e um dispositivo de saída

17.

[025]O dispositivo de entrada 11 é uma interface de entrada que recebe vários resultados de medição e informação de resultado relativos à instalação de refino 2. O dispositivo de entrada 11 inclui, por exemplo, um teclado, um mouse, um dispositivo apontador, um dispositivo de recebimento de dados, e uma interface gráfica do usuá- rio (GUI). O dispositivo de entrada 11 externamente recebe, por exemplo, os dados de resultado e valores de ajuste de parâmetro, e escreve a informação recebida para o modelo DB 12, e transmite o mesmo para a unidade de processamento aritmético

13. O dispositivo de entrada 11 recebe os resultados de medição relativos à tempera- tura e à concentração do componente do metal fundido 101 obtidos de pelo menos um de antes do início e durante o processo de sopro na instalação de refino 2. Os resultados de medição relativos à temperatura e à concentração do componente são fornecidos ao dispositivo de entrada 11 através, por exemplo, de entrada manual por um operador ou entrada de leitura a partir de um meio de registro. O dispositivo de entrada 11 recebe a informação de resultado a partir do terminal de controle 10. A informação de resultado inclui, por exemplo, a informação da taxa de fluxo e da con- centração dos componentes do gás de escapamento medidos pela unidade de detec- ção de gás de escapamento 105, a informação sobre a quantidade de alimentação de oxigênio e a taxa de alimentação de oxigênio, a informação sobre a taxa de fluxo de gás de agitação, informação sobre quantidades de carga de matérias primas (matéria prima principal e matérias primas auxiliares), e a informação de temperatura do metal fundido 101.

[026]O modelo DB 12 é um dispositivo de armazenamento que armazena in- formação das expressões de modelo para um reação de processo de sopro em uma instalação de refino 2. O modelo DB 12 armazena os parâmetros das expressões de modelo as informação nas expressões de modelo para o processo de sopro. O modelo DB 12 também armazena vários tipos de informação recebida pelo dispositivo de en- trada 11 e resultados de cálculo/análise nos resultados de processo de sopro calcula- dos pela unidade de processamento aritmético 13.

[027]A unidade de processamento aritmético 13 é um dispositivo de proces- samento aritmético, tal como uma unidade de processamento central (CPU), e con- trola as operações em geral do dispositivo de estimativa de componente de metal fundido 1. A unidade de processamento aritmético 13 tem funções como uma unidade de cálculo de entrada-saída de material 14, uma unidade de cálculo de modelo de reação física 15, e uma unidade de cálculo de correção 16. Por exemplo, a unidade de processamento aritmético 13 executa programas de computador para implementar a unidade de cálculo de entrada-saída de material 14, a unidade de cálculo de modelo de reação física 15, e a unidade de cálculo de correção 16. A unidade de processa- mento aritmético 13 executa um programa de computador para a unidade de cálculo de entrada-saída de material 14 para servir como a unidade de cálculo de entrada-

saída de material 14, executa um programa de computador para a unidade de cálculo de modelo de reação física 15 para servir como a unidade de cálculo de modelo de reação física 15, e executa um programa de computador para a unidade de cálculo de correção 16 para servir como a unidade de cálculo de correção 16. A unidade de pro- cessamento aritmético 13 pode incluir dispositivos aritméticos dedicados ou circuitos aritméticos que servem como a unidade de cálculo de entrada-saída de material 14, a unidade de cálculo de modelo de reação física 15, e a unidade de cálculo de correção

16.

[028]A unidade de cálculo de entrada-saída de material 14 calcula um equilí- brio de entrada-saída de material de componentes com base na informação de resul- tado de operação, a informação de análise de componente de metal fundido, a infor- mação de gás de escapamento, e a informação de modelo armazenada no modelo DB 12. O material cálculo de equilíbrio de entrada-saída é para calcular a quantidade de carga de cada componente dentro do conversor 100 e a quantidade de descarga de cada componente a partir do conversor 100. A quantidade de carga de cada com- ponente é calculada a partir das quantidades de carga da matéria prima principal e as matérias primas auxiliares dentro do conversor 100, o fornecimento de oxigênio a par- tir da lança 102, e uma quantidade de ar aprisionado a partir do lado de fora do con- versor 100. A quantidade de descarga de cada componente é calculada a partir da taxa de fluxo do gás de escapamento e a concentração dos componentes do gás de escapamento.

[029]A unidade de cálculo de modelo de reação física 15 calcula uma quanti- dade de reação de geração/redução de FeO na escória 103 e uma quantidade de descarburação no metal fundido 101 com base na informação de modelo armazenada no modelo DB 12 e na informação de resultado de operação, e estima uma quantidade de oxidação de ferro no metal fundido 101, ou seja, uma quantidade de oxigênio res- tante como FeO na escória 103 no conversor 100 e uma quantidade de carbono restante no metal fundido 101.

[030]Com base nos resultados dos cálculo pela unidade de cálculo de en- trada-saída de material 14 e da unidade de cálculo de modelo de reação física 15, a unidade de cálculo de correção calcula um parâmetro de correção para a taxa de fluxo do gás de escapamento, parâmetros de correção para concentrações de CO e CO2 no gás de escapamento, um parâmetro de correção para um valor estimado de con- centração de FeO na escória 103 obtidos pela unidade de cálculo de modelo de rea- ção física 15, e a concentração de carbono no metal fundido 101 no momento do cálculo, e usa os vários parâmetros de correção calculados para estimar a concentra- ção de carbono no metal fundido 101 e a concentração de FeO na escória 103.

[031]O dispositivo de estimativa de componente de metal fundido 1 tendo uma tal configuração executa um processo de estimativa de componente de metal fundido descrito abaixo para estimar a concentração dos componentes no metal fundido e na escória em um modo preciso e contínuo. O a seguir descreve, com referência a um gráfico de fluxo ilustrado na Figura 2, as operações do dispositivo de estimativa de componente de metal fundido 1 quando realizar o processo de estimativa de compo- nente de metal fundido. Processo de estimativa de componente de metal fundido

[032]A Figura 2 é o gráfico de fluxo que ilustra o fluxo do processo de estima- tiva de componente de metal fundido como uma modalidade da presente invenção. O gráfico de fluxo ilustrado na Figura 2 se inicia no momento quando o processo de sopro se iniciou, e o processo de estimativa de componente de metal fundido prosse- gue para um processo na Etapa S1.

[033]No processo na Etapa S1, a unidade de processamento aritmético 13 adquire os valores de medição/análise do metal fundido 101. A unidade de processa- mento aritmético 13 adquire os resultados de medição/análise obtidos pela medição de temperatura e a análise do componente em uma amostra do metal fundido 101.

Assim, o processo na Etapa S1 é completado, e o processo de estimativa de compo- nente de metal fundido prossegue para um processo na Etapa S2.

[034]No processo na Etapa S2, a unidade de processamento aritmético 13 adquire informação variável manipulada, a informação de medição/análise do gás de escapamento (informação de gás de escapamento), e a informação de quantidade de carga de matéria prima auxiliar a partir do terminal de controle 10. Em uma operação normal de sopro do conversor, a informação variável manipulada e a informação de medição/análise são coletadas em intervalos regulares. Na presente modalidade, por uma questão de simplicidade, a informação de medição/análise é assumida ser cole- tada em intervalos de 2 segundos. Se um grande intervalo de tempo está presente entre o tempo de aquisição da informação variável manipulada e o tempo de aquisição da informação de medição/análise do gás de escapamento, o intervalo de tempo é levado em conta (a informação de medição/análise do gás de escapamento é acele- rada pelo intervalo de tempo) para criar os dados. Se o valor de medição da taxa de fluxo do gás de escapamento e os valores de análise de CO e CO2 incluem grandes quantidades de ruído, o valor de medição e os valores de análise podem ser substitu- ídos com valores após serem submetidos a um processamento de suavização, tal como cálculo de média móvel. Assim, o processo na Etapa S2 é completado, e o processo de estimativa de componente de metal fundido prossegue para um processo na Etapa S3.

[035]No processo na Etapa S3, o unidade de cálculo de entrada-saída de ma- terial 14 usa a informação adquirida nos processos nas Etapas S1 e S2 e a informação no modelo DB 12 para realizar o cálculo de equilíbrio de entrada-saída (cálculo de modelo de entrada-saída de material) de carbono e oxigênio. A quantidade de carbono carregado dentro do conversor 100 e a quantidade de carbono descarregado para fora do conversor 100 são representadas como as Expressões (1) e (2), respectivamente, dadas abaixo. Daqui em diante, a não ser que de outro modo observado, o símbolo %

representa % em massa, e várias taxas de fluxo são representadas em unidades bá- sicas de taxa de fluxo.

[036] Uma quantidade carregada de carbono Cin [%] denota um valor obtido por converter a soma da quantidade de carbono na matéria prima principal e a quan- tidade de carbono nas matérias primas auxiliares carregadas em uma concentração no metal fundido 101; ρpig [%] denota a concentração de carbono no metal quente carregado; ρiCscr [%] denota a concentração de carbono em sucatas carregadas (marca i); ρjCaux [%] denota a concentração de carbono na matéria prima auxiliar car- regada (marca j); Wpig [t] denota um peso do metal quente carregado; Wiscr [t] denota um peso das sucatas carregadas (marca i); Wjaux [t] denota um peso integrado da ma- téria prima auxiliar carregada (marca j); e Wcharge [t] denota um peso do metal fundido carregado dentro do conversor 100. As concentrações de carbono ρiCscr e ρjCaux nas sucatas carregadas de marca i e a matéria prima auxiliar carregada de marca j são armazenadas no modelo DB 12, e a unidade de cálculo de entrada-saída de material 14 adquire informação sobre as marcas usadas no aquecimento alvo.

[037]A quantidade descarregada de carbono Cout [%] denota um valor obtido por converter a quantidade de carbono contido no gás de escapamento em uma con- centração no metal fundido 101, e VCOOG [Nm3/t] e VCO2OG [Nm3/t] denota taxas de fluxo integradas de CO e CO2, respectivamente, no gás de escapamento até o momento do cálculo. Uma quantidade obtida por subtrair a quantidade descarregada de carbono a partir da quantidade carregada de carbono é a quantidade de carbono restante no conversor 100, que corresponde à concentração de carbono no metal fundido 101. As quantidades carregadas e descarregadas de carbono do metal fundido são assumidas ser muito menores do que a quantidade total de carga.

[038]A quantidade de oxigênio carregado dentro do conversor 100 e a quantidade de oxigênio descarregado para fora do conversor 100 são representadas como as Expressões (3) e (4), respectivamente, dadas abaixo.

[039]A quantidade carregada de oxigênio O2in [Nm3/t] denota a soma de uma quantidade integrada de oxigênio soprado pelo topo VO2blow [Nm3/t] a partir da lança 102, uma quantidade integrada de oxigênio nas matérias primas auxiliares carrega- das, e uma quantidade integrada de oxigênio no ar aprisionado a partir do lado de fora do conversor 100 para dentro do conversor, e ρjOaux [(Nm3/t)/t] denota um valor con- vertido de um teor de oxigênio na matéria prima auxiliar carregada (marca i). O teor de oxigênio ρjOaux na matéria prima auxiliar carregada de marca j é armazenada no modelo DB 12, e a unidade de cálculo de entrada-saída de material 14 adquire a in- formação nas marcas usadas no aquecimento alvo. Se uma concentração de N2 na análise do gás de escapamento e uma concentração de Ar na análise do gás de es- capamento não são obtidos no cálculo de quantidade de oxigênio carregado, a quan- tidade de oxigênio no ar aprisionado pode ser calculada como representada pelo ter- ceiro termo da Expressão (3) dada acima, no pressuposto de que uma quantidade obtida por subtrair a quantidade de gás soprado pelo fundo Vbot [Nm3/t] a partir de uma quantidade de gás de escapamento não analisada VremOG [Nm3/t] além de O2, CO, e CO2 no gás de escapamento corresponde a N2 no ar aprisionado.

[040]A quantidade descarregada de oxigênio O2out [Nm3/t] é calculada a partir da quantidade de oxigênio contido no gás de escapamento, e VO2OG [Nm3/t] denota uma taxa de fluxo integrada de O2 no gás de escapamento até o momento de cálculo. Uma quantidade obtida por subtrair a quantidade de oxigênio descarregado a partir da quantidade de oxigênio carregado é a quantidade de oxigênio restante no conver- sor 100, e o referido oxigênio é usado para a oxidação das impurezas de metal tal como Si, Mn, e P no metal fundido 101 e oxidação de ferro. Das referidas oxidações, a quantidade de oxidação das impurezas de metal é calculada por um modelo de re- ação de oxidação para as metais de impurezas armazenadas no modelo DB 12, e, por exemplo, um teor de oxigênio VO2Si [Nm3/t] usado para a oxidação de Si no metal fundido 101 é representado como a Expressão (5) dada abaixo.

ρpigSi [%] denota a concentração de Si no metal quente carregado; ρiSiscr [%] denota a concentração de Si nas sucatas carregadas (marca i); ρjSiaux [%] denota a concentração de Si na matéria prima auxiliar carregada (marca j); e ASi denota uma constante de taxa de reação de oxidação de Si. Do mesmo modo que na Expressão (5), as quantidades de oxigênio usadas para a oxidação de várias impurezas de metal, tal como Mn e P, no metal fundido 101 podem também ser calculadas, e o total das quantidades é denotado como VO2met [Nm3/t]. Assim, o processo na Etapa S3 é com- pletado, e o processo de estimativa de componente de metal fundido prossegue para um processo na Etapa S4.

[041]No processo na Etapa S4, a unidade de cálculo de modelo de reação física 15 usa a informação adquirida nos processos nas Etapas S1 e S2 e a informação no modelo DB 12 para calcular a quantidade de reação de geração/redução de FeO na escória 103 e a quantidade de descarburação no metal fundido 101, e estima a quantidade de oxidação de ferro no metal fundido 101, ou seja, a quantidade de oxi- gênio restante como FeO na escória 103 no conversor 100 e a quantidade de carbono restante no metal fundido 101. Uma taxa de geração de FeO vFeO [kg/min] é calculada por um modelo de reação física (FeO modelo de reação de geração/redução) incluindo termos que representam a reação de geração/redução de FeO e é representada como a Expressão (6) dada abaixo.

C1 e C2 denotam um coeficiente de geração de FeO e um coeficiente de redu- ção de FeO, respectivamente; vO2blow [Nm3/Hr] denota a taxa de alimentação de oxi- gênio a partir da lança 102; R [Nm3/s/m2] e R0 [Nm3/s/m2] denota uma carga de oxigê- nio e uma carga de oxigênio de referência; Thsp [°C] denota a temperatura do ponto de ignição; H [m] denota a profundidade do banho do metal fundido 101; D [m] denota um diâmetro do banho do metal fundido 101; ε [kW/t] denota a densidade da energia de agitação do metal fundido 101 causada pela alimentação de oxigênio a partir da lança 102 e o gás soprado pelo fundo; Tbulk [°C] denota a temperatura do metal fundido 101; e B denota um grau de basicidade da escória 103 (relação de SiO2/CaO no com- ponente da escória). O primeiro termo representa uma taxa de reação de geração de FeO, e o segundo termo representa uma taxa de reação de redução de FeO. C1 e C2 pode ser determinado usando a informação adquirida nos processos nas Etapas S1 e S2, ou usando a informação de resultado no aquecimento anterior armazenado no modelo DB 12. Como representado na Expressão (7) dada abaixo, por integrar para acumular a taxa calculada de reação de geração de FeO, um teor de FeO cumulativo FeO [kg/t] é calculado, e a quantidade de oxigênio restante no conversor 100 é calcu- lada.

[042]A quantidade de descarburação no metal fundido 101 pode ser calculada usando um modelo físico que representa a eficiência de descarburação durante o pro- cesso de sopro. A eficiência de descarburação dC/dO2 [10-3%/(Nm3/t)] durante o pro- cesso de sopro representa a eficiência de redução da concentração de carbono no metal fundido 101 com relação à quantidade de alimentação de oxigênio a partir da lança 102 e à quantidade de oxigênio fornecida pelo carregamento das matérias pri- mas auxiliares. A Figura 3 é um diagrama que ilustra uma relação entre a eficiência de descarburação e um grau de progresso do sopro durante o processo de sopro.

Como ilustrado na Figura 3, em um estágio inicial do processo de sopro, a eficiência de descarburação dC/dO2 aumenta em um gradiente com relação a um grau de pro- gresso do sopro T', e alcança um valor máximo (dC/dO2)max. Então, após a concentra- ção de carbono no metal fundido 101 alcançar uma concentração crítica (aproxima- damente 0,4%), a eficiência de descarburação dC/dO2 diminui em um gradiente b com relação ao grau de progresso do sopro T'. Os gradientes a e b do aumento e da dimi- nuição da eficiência de descarburação dC/dO2, uma interceptação c, e o valor máximo (dC/dO2)max pode ser determinado usando a informação adquirida nos processos nas Etapas S1 e S2, ou usando a informação de resultado no aquecimento anterior arma- zenada no modelo DB 12. Se a concentração de carbono no metal fundido 101 está em uma região de baixa concentração (< aproximadamente 0,25%), ela pode ser cal- culada usando uma relação entre a eficiência de descarburação dC/dO2 e a concen- tração de carbono Cs no metal fundido 101 representadas pela Expressão (8) dada abaixo (modelo de descarburação).

[043]No modelo de descarburação representado pela Expressão (8), a efici- ência de descarburação dC/dO2 depende da concentração de carbono Cs [%] no metal fundido 101. Wslg [kg/t] denota um peso da escória 103, e m1, m2 e m3 denotam cons- tantes. Assim, o processo na Etapa S4 é completado, e o processo de estimativa de componente de metal fundido prossegue para um processo na Etapa S5.

[044]No processo na Etapa S5, a unidade de cálculo de correção 16 usa a informação calculada nos processos nas Etapas S3 e S4 e a informação no modelo DB 12 para calcular o parâmetro de correção para a taxa de fluxo do gás de escapa- mento, os parâmetros de correção para as concentrações de CO e CO2 no gás de escapamento, o parâmetro de correção para o valor estimado de concentração de FeO na escória 103 obtidos pelo modelo de cálculo de reação física, e a concentração de carbono no metal fundido 101.

Exemplo de cálculo de parâmetro de correção

[045]Especificamente, a unidade de cálculo de correção 16 resolve um pro- blema de programação não linear para minimizar uma função de avaliação J repre- sentada pela Expressão (9) abaixo ou minimizar a função de avaliação J representada pela Expressão (10) abaixo para calcular parâmetros de correção α, β, ΔFeO, e [C]. α denota um parâmetro para corrigir a taxa de fluxo do gás de escapamento na forma de um produto; β denota um parâmetro para corrigir as concentrações de CO e CO2 no gás de escapamento na forma de um produto; ΔFeO denota um parâmetro para corrigir o valor estimado de FeO na escória 103 calculada pelo processo na Etapa S4 na forma de uma soma; e [C] denota um parâmetro que representa a concentração de carbono no metal fundido 101 no momento do cálculo. Adicionalmente, ()temp denota uma quantidade de mudança em um determinado período próximo ao tempo de cál- culo. Com a introdução do parâmetros de correção α e β, O2in e O2out dado pelas Ex- pressões (3) e (4) são representadas como as Expressões (11) e (12) dada abaixo. As representadas pela Expressão (13) dada abaixo, O2eff [Nm3/t] usadas nas Expres- sões (9) e (10) é uma quantidade obtida por subtrair quantidades de oxigênio consu- mido por combustão de metal de impureza e oxidação de ferro a partir da quantidade de alimentação de oxigênio a partir da lança 102 e a quantidade de oxigênio fornecida pelo carregamento da matérias primas auxiliares, ou seja, uma quantidade de oxigênio (quantidade eficaz de oxigênio) usada em uma reação de oxidação do carbono no metal fundido 101 e oxidação do CO gerado de modo a gerar CO2.

(13)

[046]A função de avaliação J representada pela Expressão (9) é a soma pon- derada de termos que servem como um indicador de erro no sexto termo descrito abaixo.

O primeiro termo é um valor quadrado de uma diferença entre a quantidade de carbono restante no conversor 100 obtida por subtrair a quantidade descarregada de carbono a partir da quantidade carregada de carbono e [C], e um valor de zero desse termo indica que o equilíbrio de entrada-saída de massa de carbono é mantido no conversor 100. O segundo termo é um valor quadrado de uma diferença entre uma quantidade obtida por subtrair a quantidade descarregada de oxigênio e a quantidade de oxigênio usada para a oxidação de metal de impureza a partir da quantidade car- regada de oxigênio e a quantidade de oxigênio usada para a oxidação de ferro no metal fundido 101 calculada a partir do valor estimado de FeO com base no modelo de reação física, e um valor de zero desse termo indica que o equilíbrio de entrada- saída de massa de oxigênio é mantido no conversor 100. O terceiro termo é um valor quadrado de uma diferença entre uma eficiência de combustão primária representada por um percentual de uma quantidade de oxigênio usada para a oxidação (combustão principal) do carbono no metal fundido 101 para a quantidade eficaz de oxigênio e um valor padrão Rpri da eficiência de combustão primária, e um valor de aproximadamente zero desse termo indica que a eficiência de combustão primária calculada com base nas variáveis manipuladas e a informação de gás de escapamento é aproximada- mente igual ao valor padrão.

O quarto termo são os valores quadrados de diferenças cada um entre α ou β e um valor padrão αave ou βave de α ou β, e um valor de aproxi- madamente zero desse termo indica que α e β são aproximadamente iguais aos va- lores padrão do mesmo.

O quinto termo é um valor quadrado do parâmetro de corre- ção ΔFeO, e é um termo para impedir que a concentração de FeO calculada na escó- ria se desvie a partir do modelo de reação física.

O sexto termo é um valor quadrado da diferença entre a eficiência de descarburação calculada a partir da informação de gás de escapamento e a informação de oxigênio carregado próximo do tempo do cál- culo e a eficiência de descarburação com base no modelo de reação física, e um valor de zero desse termo indica que a quantidade de descarburação medida está em linha com o modelo físico.

[047]Do mesmo modo, a função de avaliação J representada pela Expressão (10) é também a soma ponderada de termos que servem como um indicador de erro no sexto termo descrito abaixo. O primeiro termo é um valor quadrado de um valor obtido por subtrair um a partir de uma relação entre a quantidade de carbono restante no conversor 100 obtida por subtrair a quantidade descarregada de carbono a partir da quantidade carregada de carbono e [C], e um valor de zero desse termo indica que o equilíbrio de entrada-saída de massa de carbono é mantido no conversor 100. O segundo termo é um valor quadrado de um valor obtido por subtrair um a partir de uma relação entre a quantidade obtida por subtrair a quantidade descarregada de oxigênio e a quantidade de oxigênio usada para a oxidação de metal de impureza a partir da quantidade carregada de oxigênio e a quantidade de oxigênio usada para a oxidação de ferro no metal fundido 101 calculada a partir do valor estimado de FeO com base no modelo de reação física, e um valor de zero desse termo indica que o equilíbrio de entrada-saída de massa de oxigênio é mantido no conversor 100. O ter- ceiro termo é um valor quadrado de um valor obtido por subtrair um a partir de uma relação entre a eficiência de combustão primária representada pelo percentual da quantidade de oxigênio usada para a oxidação (combustão principal) do carbono no metal fundido 101 para a quantidade eficaz de oxigênio e o valor padrão Rpri da efici- ência de combustão primária, e um valor de aproximadamente zero desse termo in- dica que a eficiência de combustão primária calculada com base nas variáveis mani- puladas e a informação de gás de escapamento é aproximadamente igual a o valor padrão. O quarto termo são valores quadrados de valores cada um obtido por subtrair um a partir de uma relação entre α ou β e o valor padrão αave ou βave de α ou β, e um valor de aproximadamente zero desse termo indica que α e β são aproximadamente igual a o valores padrão do mesmo. O quinto termo é o valor quadrado do parâmetro de correção ΔFeO, e é um termo para impedir que a concentração de FeO calculada na escória se desvie a partir do modelo de reação física. O sexto termo é um valor quadrado de um valor obtido por subtrair um a partir de uma relação entre a eficiência de descarburação calculada a partir da informação de gás de escapamento e a infor- mação de oxigênio carregado próximo do tempo do cálculo e a eficiência de descar- buração com base no modelo de reação física, e um valor de zero desse termo indica que a quantidade de descarburação medida está em linha com o modelo físico.

[048]Nas Expressões (9) e (10), Rpri, αave, e βave são determinados a partir dos resultados do modo de processamento de sopro similar ao aquecimento alvo de esti- mativa entre os resultados de processo de sopro no aquecimento anterior armazenado no modelo DB 12. Se Rpri pode ser descrito, por exemplo, pelas variáveis manipuladas e condições de processo de sopro, pode ser usado.

[049]No exemplo acima, fatores de ponderação (σ1 a σ6) presentes em deno- minadores dos respectivos termos da função de avaliação J são parâmetros ajustados por um usuário. Cada um dos fatores de ponderação determina um grau de influência de uma quantidade de erro em um correspondente dos termos acima-descritos na função de avaliação J. Assim, a precisão da estimativa pode ser aprimorada por mudar o fator de ponderação de cada um dos termos de acordo com a fase de reação no processo de sopro. Por exemplo, na região de baixa concentração da concentração de carbono no metal fundido ou em uma região onde a eficiência de descarburação é mais baixa, o fator de ponderação σ6 do sexto termo é mudado para um valor mais baixo na Expressão (9) para aumentar a influência do erro no sexto termo na função de avaliação J, e desse modo, pode realizar uma estimativa precisa embora a con- centração de carbono no metal fundido seja baixa. Como descrito acima, quando uma condição é satisfeita que foi ajustada com base pelo menos em uma dentre a informa- ção de estimativa do componente de metal fundido e da informação de medição de gás de escapamento corrigida calculada antes do tempo alvo de cálculo, a precisão da estimativa é aprimorada por alterar o fator de peso de cada um dos termos da função de avaliação J durante o processo de sopro.

[050]Vários algoritmos foram propostos para os problemas de programação não linear para minimizar a função de avaliação J sob condições de restrição (com referência, por exemplo, a Literatura não patente 1 (Hiroshi Konno e Hiroshi Ya- mashita, Nonlinear Programming, Union of Japanese Scientists and Engineers). O pa- râmetros de correção α, β, ΔFeO, e [C] podem ser facilmente calculados usando os algoritmos. Assim, o processo na Etapa S5 é completado, e o processo de estimativa de componente de metal fundido prossegue para um processo na Etapa S6.

[051]No processo na Etapa S6, a unidade de cálculo de correção 16 usa os vários parâmetros de correção calculados no processo na Etapa S5 para estimar a concentração de carbono no metal fundido 101 e a concentração de FeO na escória

103. Então, a unidade de processamento aritmético 13 transmite os resultados da es- timativa da concentração de carbono no metal fundido 101 e da concentração de FeO na escória 103 estimada pela unidade de cálculo de correção 16 para o dispositivo de saída 17. O dispositivo de saída 17 emite o resultado da estimativa da concentração de carbono no metal fundido 101 recebida a partir da unidade de processamento arit- mético 13 para o terminal de controle 10 e o dispositivo de tela 20. O terminal de controle 10 ajusta as variáveis manipuladas (por exemplo, a quantidade de alimenta- ção de oxigênio e a quantidade de carga e tempo de carga das matérias primas auxi- liares) da instalação de refino 2 com base no resultado da estimativa da concentração de carbono no metal fundido 101. O dispositivo de tela 20 exibe os resultados da es- timativa da concentração de carbono no metal fundido 101 e a concentração de FeO na escória 103. Assim, o processo na Etapa S6 é completado, e o processo de esti- mativa de componente de metal fundido prossegue para um processo na Etapa S7.

[052]No processo na Etapa S7, a unidade de processamento aritmético 13 determina se o processo de sopro foi completado. Se o resultado da determinação indica que o processo de sopro foi completado, a unidade de processamento aritmético 13 termina a série de processos de estimativa de componente de metal fundido, e a unidade de processamento aritmético 13 realiza um processo na Etapa S8. Se, em vez disso, o processo de sopro não foi terminado, a unidade de processa- mento aritmético 13 retorna o processamento para o processo na Etapa S2.

[053]No processo na Etapa S8, a unidade de processamento aritmético 13 armazena os dados de resultado do aquecimento alvo e os resultados dos cálculo da unidade de processamento aritmético 13 no modelo DB 12. Se os valores de medição da concentração de carbono no metal fundido 101 e a concentração de FeO na escó- ria 103 no final do processo de sopro alvo foram obtidos, os referidos valores são usados para calcular vários parâmetros de correção ótimos e condições de parâmetro inicial. Se fatores de erro estão presentes com relação aos elementos, tal como um valor de análise da concentração de carbono ρpig no metal quente carregado e o peso integrado Wjaux da matéria prima auxiliar carregada, que não são tratados como os itens de correção na presente modalidade, os parâmetros de correção que satisfazem os componentes do metal fundido 101 e o componente da escória 103 no final do processo de sopro são calculados e armazenados no modelo DB 12 no processo na Etapa S8 de modo a ser permitido serem usados como parâmetros de correção iniciais no aquecimento subsequente. Assim, o processo na Etapa S8 é completado, e a série de processos de estimativa de componente de metal fundido termina.

[054]Como é claro a partir da descrição acima, no processo de estimativa de componente de metal fundido como uma modalidade da presente invenção, o dispo- sitivo de estimativa de componente de metal fundido 1 calcula em sequência os parâ- metros de correção para corrigir os valores de medição da taxa de fluxo e a concen- tração dos componentes do gás de escapamento e os valores de cálculo do modelo de reação física, com base nas expressões de reação física de modelo, o resultado de medição da concentração do componente do metal fundido, e os resultados de medição da taxa de fluxo e a concentração dos componentes do gás de escapamento descarregado a partir da instalação de refino, de modo a continuamente manter o equilíbrio de entrada-saída de carbono e o equilíbrio de entrada-saída de oxigênio durante o processo de sopro. Como resultado, os valores estimados precisos da con- centração dos componentes no metal fundido e na escória podem ser obtidos em se- quência durante o processo de sopro.

[055]Embora a modalidade à qual a invenção feita pelos presentes inventores seja aplicada tenha sido descrita, a presente invenção não está limitada à descrição e aos desenhos que constituem uma parte da descrição da presente invenção por meio da presente modalidade. Por exemplo, na presente modalidade, a informação do gás de escapamento foi usada como a informação de medição do conversor que pode ser adquirida continuamente. Se, por exemplo, as informações de medição sobre a temperatura do metal fundido forem obtidas, a temperatura do metal fundido pode ser continuamente estimada e, além disso, é esperado que a precisão da estimativa das concentrações de componentes do metal fundido e da escória seja melhorada pela incorporação uma expressão relacional combinada com um modelo de equilíbrio de entrada-saída de calor com base em uma quantidade de calor gerada pela reação de oxidação no conversor. Assim, outras modalidades, exemplos, técnicas operacio- nais e semelhantes feitas por aqueles versados na técnica com base na presente mo- dalidade estão todos incluídos no escopo da presente invenção. Aplicabilidade Industrial

[056]A presente invenção pode proporcionar um dispositivo de estimativa de componente de metal fundido e um método de estimativa de componente de metal fundido que são capazes de estimar a concentração dos componentes no metal fun- dido e na escória em um modo preciso e contínuo. Lista de Sinais de Referência 1 Dispositivo de estimativa de componente de metal fundido 2 Instalação de refino

10Terminal de controle 11Dispositivo de entrada 12 Banco de dados modelo (modelo DB) 13Unidade de processamento aritmético 14Unidade de cálculo de entrada-saída de material 15Unidade de cálculo de modelo de reação física 16Unidade de cálculo de correção 17 dispositivo de saída 20 Dispositivo de tela 100 Conversor 101 Metal fundido 102 Lance 103 Escória 104 Duto 105 Unidade de detecção de gás de escapamento 106 Orifícios de ventilação 107 Medidor de fluxo

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo de estimativa de componente de metal fundido, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um dispositivo de entrada configurado para receber: primeiros resultados de medição relativos à temperatura e à concentração do componente de um metal fundido antes de um processo de sopro se iniciar ou durante o processo de sopro em uma instalação de refino; e segundos resultados de medição relativos a uma taxa de fluxo e a uma con- centração do componente de um gás de escapamento descarregado a partir da ins- talação de refino; um banco de dados modelo configurado para armazenar as expressões de modelo e os parâmetros relativos a um reação de processo de sopro na instalação de refino; uma unidade de cálculo de entrada-saída de material configurada para esti- mar uma quantidade de carbono e uma quantidade de oxigênio carregado para dentro da instalação de refino e uma quantidade de carbono e uma quantidade de oxigênio descarregado a partir da instalação de refino por realizar um cálculo de equilíbrio de entrada-saída de carbono e oxigênio com base nos primeiros resultados de medição, nos segundos resultados de medição, nas expressões de modelo e nos parâmetros; uma unidade de cálculo de modelo de reação física configurada para estimar pelo menos um de uma quantidade de oxigênio e uma quantidade de carbono restante em uma instalação de refino por calcular pelo menos um de uma quantidade de FeO na escória e uma quantidade de descarburação no metal fundido com base nos pri- meiros resultados de medição, nas expressões de modelo e nos parâmetros; e uma unidade de cálculo de correção configurada para: calcular um parâmetro para corrigir um valor de medição da taxa de fluxo do gás de escapamento, um parâmetro para corrigir um valor de medição da concentração do componente do gás de escapamento, um parâmetro para corrigir um valor de cálculo da concentração de FeO na escória e um parâmetro que representa a quantidade de carbono no metal fundido como primeiro, segundo, terceiro e quarto parâmetros de correção respectivamente, a partir dos segundos resultados de medi- ção recebidos pelo dispositivo de entrada e usando os resultados da estimativa da unidade de cálculo de entrada-saída de material e da unidade de cálculo de modelo de reação física; e estimar as concentrações dos componentes no metal fundido e na escória, usando os primeiro, segundo, terceiro e quarto parâmetros de correção calculados.

2. Dispositivo de estimativa de componente de metal fundido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de cálculo de corre- ção é configurada para calcular os primeiro, segundo, terceiro e quarto parâmetros de correção de modo a minimizar uma função de avaliação tendo termos incluindo: um erro de entrada-saída de carbono que representa a diferença entre: uma quantidade que é obtida por subtrair a quantidade de carbono descarre- gado para fora da instalação de refino calculada a partir dos segundos resultados de medição, a partir de uma quantidade inicial de carbono no metal fundido calculada a partir dos primeiros resultados de medição e uma quantidade de carbono fornecida dentro da instalação de refino por uma matéria prima auxiliar carregada; e o quarto parâmetro de correção; um erro de entrada-saída de oxigênio que representa a diferença entre: um valor que é obtido por subtrair uma quantidade de oxigênio consumido pela oxidação de carbono no metal fundido calculado a partir dos segundos resultados de medição, oxidação de monóxido de carbono na instalação de refino calculado a partir dos segundos resultados de medição e oxidação de metal de impureza no metal fundido, a partir de uma quantidade de oxigênio fornecida para a instalação de refino; e uma quantidade de oxigênio consumido por oxidação de ferro no metal fun- dido calculada pelas expressões de modelo; e um erro de entrada-saída de combustão primária que representa uma dife- rença entre: uma eficiência de combustão primária que representa um percentual de uma quantidade de oxigênio consumido pela oxidação de carbono no metal fundido para uma quantidade que é obtida por subtrair uma quantidade de oxigênio consumido por oxidação de ferro e oxidação de metal de impureza, a partir de uma quantidade de alimentação de oxigênio soprado pelo topo e uma quantidade de oxigênio fornecida pela matéria prima auxiliar carregada; e um valor padrão da eficiência de combustão primária.

3. Dispositivo de estimativa de componente de metal fundido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de cálculo de corre- ção é configurada para calcular os primeiro, segundo, terceiro e quarto parâmetros de correção de modo a minimizar uma função de avaliação tendo termos incluindo: um erro de entrada-saída de carbono que representa uma relação entre: uma quantidade que é obtida por subtrair a quantidade de carbono descarre- gado para fora da instalação de refino calculada a partir dos segundos resultados de medição, a partir de uma quantidade inicial de carbono no metal fundido calculada a partir dos primeiros resultados de medição e uma quantidade de carbono fornecida para dentro da instalação de refino por uma matéria prima auxiliar carregada; e o quarto parâmetro de correção; um erro de entrada-saída de oxigênio que representa uma relação entre: um valor que é obtido por subtrair uma quantidade de oxigênio consumido por oxidação de carbono no metal fundido, oxidação de monóxido de carbono na instala- ção de refino e oxidação de metal de impureza no metal fundido calculada a partir dos segundos resultados de medição, a partir de uma quantidade de oxigênio fornecida para a instalação de refino; e uma quantidade de oxigênio consumido por oxidação de ferro no metal fun- dido calculada por um modelo de reação física; e um erro de entrada-saída de combustão primária que representa uma relação entre: uma eficiência de combustão primária que representa um percentual de uma quantidade de oxigênio consumido pela oxidação de carbono no metal fundido para uma quantidade que é obtida por subtrair uma quantidade de oxigênio consumido por oxidação de ferro e oxidação de metal de impureza, a partir de uma quantidade de alimentação de oxigênio soprado pelo topo e uma quantidade de oxigênio fornecida pela matéria prima auxiliar carregada; e um valor padrão da eficiência de combustão primária.

4. Dispositivo de estimativa de componente de metal fundido, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a função de avaliação é a soma ponderada incluindo um valor quadrado do erro de entrada-saída de carbono, um valor quadrado do erro de entrada-saída de oxigênio, e um valor quadrado de erro de entrada-saída da combustão principal como termos.

5. Dispositivo de estimativa de componente de metal fundido, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que uma constante que representa um peso de cada um dos termos na função de avaliação é configurada para alternar quando uma condição é satisfeita, a condição sendo ajustada com base em pelo me- nos um de informação de estimativa do componente de metal fundido e informação de medição de gás de escapamento corrigida calculada antes um tempo alvo de cál- culo durante um aquecimento alvo de cálculo.

6. Método de estimativa de componente de metal fundido, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma etapa de entrada de receber:

primeiros resultados de medição relativos à temperatura e a uma concentra- ção do componente de um metal fundido antes de um processo de sopro se iniciar ou durante o processo de sopro em uma instalação de refino; e segundos resultados de medição relativos a uma taxa de fluxo e a uma con- centração do componente de um gás de escapamento descarregado a partir da ins- talação de refino; uma etapa de cálculo de entrada-saída de material de estimar uma quantidade de carbono e uma quantidade de oxigênio carregado para dentro da instalação de refino e uma quantidade de carbono e uma quantidade de oxigênio descarregado a partir da instalação de refino por realizar um cálculo de equilíbrio de entrada-saída de carbono e oxigênio com base nos primeiros resultados de medição, os segundos re- sultados de medição, e expressões de modelo e parâmetros relativos a uma reação de processo de sopro na instalação de refino; uma etapa de cálculo de modelo de reação física de estimar pelo menos um de uma quantidade de oxigênio e uma quantidade de carbono restante na instalação de refino por calcular pelo menos um de uma quantidade de FeO em uma escória e uma quantidade de descarburação no metal fundido com base nos primeiros resulta- dos de medição, as expressões de modelo, e os parâmetros; e uma etapa de correção cálculo de: calcular um parâmetro para corrigir um valor de medição da taxa de fluxo do gás de escapamento, um parâmetro para corrigir um valor de medição da concentra- ção do componente do gás de escapamento, um parâmetro para corrigir um valor de cálculo da concentração de FeO na escória e um parâmetro que representa a quanti- dade de carbono no metal fundido como primeiro, segundo, terceiro e quarto parâme- tros de correção respectivamente, a partir dos segundos resultados de medição rece- bida na etapa de entrada e usando os resultados da estimativa obtidos na etapa de cálculo de entrada-saída de material e na etapa de cálculo de modelo de reação física;

e estimar a concentração dos componentes no metal fundido e na escória, usando os primeiro, segundo, terceiro e quarto parâmetros de correção calculados.

7. Método de produzir um metal fundido, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende uma etapa de ajustar uma concentração do componente em um metal fundido dentro de uma faixa desejada com base na concentração do com- ponente no metal fundido estimado usando o método de estimativa de componente de metal fundido conforme definido na reivindicação 6.