JP2004360044A

JP2004360044A - 溶鋼温度推定計算装置及び溶鋼温度推定計算方法

Info

Publication number: JP2004360044A
Application number: JP2003162688A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Oshima; 高弘大島; Muneyasu Nasu; 宗泰那須; Keiji Hata; 啓二秦
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2004-12-24

Abstract

【課題】製鋼プロセスにおける二次精錬設備の溶鋼温度を高精度に推定して、上記溶鋼温度を制御するための操業条件を容易に、且つ高精度に決定する。
【解決手段】二次精錬設備の稼動情報及び過去の操業データに基づいて、溶鋼の温度変化に起因する複数のパラメータを決定し、上記複数のパラメータ間において溶鋼温度の変化量がバランスするようにした連立方程式を立ててその近似解を求めることにより各パラメータ値を求め、上記求めた複数のパラメータ値に基づいて上記溶鋼の温度を推定するようにすることにより、目標温度に制御するための操業条件を、二次精錬設備の稼動情報及び過去の操業データを総合的に考慮して決定することができるようにする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶鋼温度推定計算装置及び溶鋼温度推定計算方法に関し、特に、二次精錬設備における溶鋼鍋内の溶鋼温度を適正に制御するために用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、金属精錬工程では、転炉や電気炉で溶鋼を製造した後、溶鋼中の各成分量やガス量を適切に調整するための二次精錬処理を行っている。上記二次精錬処理において、溶鋼鍋内に収容されている溶鋼の温度が大きく変化すると、鋼製品の品質に影響を与えることになってしまう。このため、高品質の鋼製品を製造するには、上記溶鋼鍋内の溶鋼の温度を適正に管理して温度制御を高精度に行うことが必要である。
【０００３】
溶鋼の温度を制御する従来の方法には、例えば、過去の操業を通じて蓄積されたオペレータの操業ノウハウや標準作業指示書等に基づき、溶鋼温度に影響を及ぼす因子（操業条件）を決定して溶鋼温度を制御する方法がある。また、近似モデル式に基づいて温度制御させる方法としては、溶鋼の温度が推移する状態を単一の数式モデルで表し、上記単一の数式モデルに操業条件に相当する種々のパラメータを入力して溶鋼温度の近似値を算出して行う方法がある。
【０００４】
また、二次精錬設備における溶鋼温度の推定技術及び操業条件決定技術としては、作業指示情報から決定される各プロセスの処理時間に基づいて二次精錬設備における溶鋼温度の降下量を推定し、この推定した温度降下量から逆算して求めた溶鋼温度と、目標値として設定した溶鋼温度との差から、目標の溶鋼温度が実現されるために必要な操業条件の決定を行うという技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−２５１６４８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、溶鋼温度は複数の操業条件が複雑に絡み合いながら推移していくため、上述したような操業ノウハウまたは単一の数式で表された近似モデル式によって溶鋼温度を推定する方法では、その推定精度が非常に低いという問題があった。
【０００７】
また、上記特許文献１に開示された溶鋼温度の降下量に基づく溶鋼温度の推定技術は、二次精錬処理の開始後、更に３回の溶鋼温度の測定を行い、二次精錬処理開始時の溶鋼温度を補正するようにしているが、溶鋼温度と複数の操業条件との相関関係が明らかにされていなかった。このため、溶鋼温度の降下量に対して操業条件を適切に決定することができず、溶鋼温度を高精度に制御することができないという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は上述した問題点にかんがみ、製鋼プロセスにおける二次精錬設備の溶鋼温度を高精度に推定できるようにして、上記溶鋼温度を適正に制御するための操業条件を容易に、且つ高精度に決定できるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の溶鋼温度推定計算装置は、金属精錬の溶融金属精錬工程における二次精錬設備の溶鋼鍋に収容された溶鋼の温度を推定する溶鋼温度推定計算装置であって、上記二次精錬設備の稼動情報及び過去の操業データに基づいて、上記溶鋼の温度変化に起因する複数のパラメータを決定するパラメータ決定手段と、上記パラメータ決定手段により決定した複数のパラメータから溶鋼温度の変化に影響を与える所定のパラメータ値を求めるパラメータ値演算手段と、上記パラメータ値演算手段で求めたパラメータ値に基づいて上記溶鋼の温度を推定する溶鋼温度推定手段とを有することを特徴としている。
【００１０】
本発明の溶鋼温度推定計算方法は、金属精錬の溶融金属精錬工程における二次精錬設備の溶鋼鍋に収容された溶鋼の温度を推定する溶鋼温度推定計算方法であって、上記二次精錬設備の稼動情報及び過去の操業データに基づいて、上記溶鋼の温度変化に起因する複数のパラメータを決定するパラメータ決定処理と、上記パラメータ決定処理により決定した複数のパラメータから溶鋼温度の変化に影響を与える所定のパラメータ値を求めるパラメータ値演算処理と、上記パラメータ値演算処理で求めたパラメータ値に基づいて、上記溶鋼の温度を推定する溶鋼温度推定処理とを有することを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の溶鋼温度推定計算装置及び溶鋼温度推定計算方法の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１２】
本発明は、例えば、図１に示すような溶鋼温度推定計算装置１に適用される。
本実施の形態の溶鋼温度推定計算装置１が温度の推定計算を行う対象物として、製鋼炉で溶製された後に転炉から送られる溶鋼鍋内に収容されている溶鋼を例に挙げて説明する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
本実施の形態では、溶鋼温度推定計算装置１は、時間の経過に伴って溶鋼の温度が推移していく状態を表した溶鋼温度推移パターン特性図を生成して、溶鋼鍋内に収容されている溶鋼の温度を目標温度にするために必要な操業条件（例えば、酸素量または冷却材の投入量や処理時間など）をオペレータに決定させるようにしている。図２は、上記溶鋼温度推移パターン特性図の一例を示したものである。
【００１４】
＜溶鋼温度推定計算装置１の全体構成＞
図１に示すように、本実施の形態の溶鋼温度推定計算装置１は、機器情報パラメータ決定手段１０、事例推論パラメータ決定手段１１、パラメータ値演算手段１２ａ、溶鋼温度推定手段１２ｂ、及び推定結果表示手段１３を備えている。
なお、本実施の形態の機器情報パラメータ決定手段１０及び事例推論パラメータ決定手段１１により、パラメータ決定手段が構成されている。
【００１５】
機器情報パラメータ決定手段１０は、（１）ビジコン情報、（２）電気／計測装置の実績情報、（３）システム定数情報、及び（４）システム計算情報等に基づいて溶鋼温度の変化に影響を与える複数のパラメータ値を決定する。
【００１６】
（１）ビジコン情報とは、二次精錬の工程管理に応じて設定される溶鋼の作業指示情報であり、溶鋼温度を推定する計算のために精錬工程を管理する上位の計算機１５から出力される。具体的には、例えば、鍋到着の要求時刻（Ｔ_８）、二次精錬処理開始時刻（Ｔ_０）、及び鍋到着時の要求温度（Ｃ_８）、或いは処理開始前の炭素量や溶鋼量等の情報である。
【００１７】
なお、括弧内の記号は、図２に示す溶鋼温度推移パターン特性図における時刻または溶鋼温度の値を示している。また、図２において、時間を示す横軸に対して溶鋼の温度を示す縦軸を左右の両側に便宜上表すようにしたが、上記左右の縦軸のスケールは同一である。
【００１８】
（２）電気／計測装置の実績情報とは、二次精錬設備における電気／計測装置１６で測定して出力される操業実績値である。例えば、測温サンプリングの開始時刻（Ｔ_１）、測温サンプリング開始時の溶鋼の温度（Ｃ_１）、測温サンプリング開始時のサンプル資料情報（酸素濃度）、及び還流ガスの流量等の情報である。
【００１９】
（３）システム定数情報とは、溶鋼温度推定計算装置１が内部の記憶手段１９で管理する情報である。例えば、脱酸（Ｏｘｙｇｅｎ−Ｂｌｏｗｉｎｇ、以下、ＯＢと略す）の開始時刻（Ｔ_２）、ＯＢ送酸速度、冷却速度、溶鋼補正温度、及び調整係数等の情報である。なお、上記冷却速度とは、二次精錬処理終了時刻（Ｔ_７）から鍋到着時の要求時刻（Ｔ_８）間における溶鋼温度の冷却速度を上記記憶手段１９に記憶して管理している。
【００２０】
（４）システム計算情報とは、溶鋼温度推定計算装置１の内部に設けられている上記記憶手段１９に格納されているルックアップテーブルまたは上記システム定数情報を用いて決定される計算情報である。例えば、脱炭処理時間（Ｔ_５―Ｔ_０）の標準値、Ａｌ投入後の攪拌時間（Ｔ_７―Ｔ_５）、Ａｌ投入間隔における溶鋼温度変化量（Ｃ_４―Ｃ_５）、合金投入時の温度変化量（図２に示すｄ_２）、及び合金投入無し時の温度変化量（図２に示すｄ_１）等の情報である。
【００２１】
事例推論パラメータ決定手段１１は、事例ベース推論によって検索した操業事例を参照して、溶鋼温度の変化に影響を与えるパラメータを決定する。つまり、所定の評価関数値やキーワード等を検索キーとして、事例データベース１７に蓄積された過去の膨大な操業事例の中から、今回の操業と同一或いは類似していると思われるものを推論して抽出している。
【００２２】
そして、上記抽出した操業事例における所定の実績値を、溶鋼温度を推定計算するためのパラメータの一つとして決定している。事例推論パラメータ決定手段１１により決定する上記所定のパラメータとは、例えば、Ａｌ脱酸前の溶鋼温度（Ｃ_４）及び脱炭処理温度変化量（Ｃ_１―Ｃ_４）の情報である。
【００２３】
パラメータ値演算手段１２ａは、上記機器情報パラメータ決定手段１０及び事例推論パラメータ決定手段１１より決定された複数の溶鋼温度パラメータを基にして、高次の連立方程式を立てる。そして、上記連立方程式を解くことにより、溶鋼温度の変化に影響を与える所定のパラメータ値を求める。
【００２４】
上記パラメータ値演算手段１２ａにより求めるパラメータ値は、詳細は後述するが、例えば、Ａｌ脱炭後温度（昇温後温度）Ｃ_８、二次精錬処理時間（Ｔ_７―Ｔ_０）、脱炭処理時間（Ｔ_５―Ｔ_０）、及び脱炭ＯＢ時間（Ｔ_３―Ｔ_２）等である。
【００２５】
溶鋼温度推定手段１２ｂは、上記パラメータ値演算手段１２ａにより求めたパラメータ値を基にして所定の時刻での溶鋼の温度を推定し、溶鋼温度推移パターン特性図を作成する。
【００２６】
図２に示したように、推定結果表示手段１３は、上述した機器情報パラメータ決定手段１０、事例推論パラメータ決定手段１１、パラメータ値演算手段１２ａ、及び溶鋼温度推定手段１２ｂにより求めた複数のパラメータ値から生成される溶鋼温度の推移パターン特性図をモニタ１８の画面上に表示する。
【００２７】
なお、本実施の形態では、溶鋼温度推定計算装置１は、機器情報パラメータ決定手段１０、事例推論パラメータ決定手段１１、パラメータ値演算手段１２ａ、溶鋼温度推定手段１２ｂ、及び推定結果表示手段１３により構成されているとしたが、これらに限定されずに他の構成を含んでよいことは言うまでもない。
【００２８】
＜溶鋼温度推定計算装置１の動作＞
ここでは、溶鋼温度推定計算装置１の基本的な動作について、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００２９】
溶鋼温度推定計算装置１は、計測機器の測定によってビジコン情報、及び演算処理によってシステム計算情報等を取得するととともに、所定のパラメータに関しては事例ベース推論によって過去の操業事例から取得する。そして、パラメータ値演算手段１２ａによる近似計算によって、上記取得した複数のパラメータ間において、上記溶鋼の温度の変化量がバランスするようにした高次の連立方程式の解を求めることにより、二次精錬設備に搬入される溶鋼鍋内の溶鋼の温度に影響を与えるパラメータ値を決定している。
以下に、溶鋼温度推定計算装置１の動作を順に説明する。
【００３０】
図３に示すように、最初のステップＳ３０１において、機器情報パラメータ決定手段１０により、上述したビジコン情報、電気／計測装置１６の実績情報、システム定数情報、及びシステム計算情報をパラメータ値として決定する。なお、図４に、本実施の形態で溶鋼温度推定計算装置１が決定するパラメータの一覧を示す。
【００３１】
次に、ステップＳ３０２で、事例推論パラメータ決定手段１１により、上記図２に示したＡｌ脱酸前の溶鋼温度（Ｃ_４）及び脱炭処理温度変化量（Ｃ_１―Ｃ_４）を事例ベース推論に基づいて決定する。ここで、上記Ａｌ脱酸前の溶鋼温度（Ｃ_４）及び脱炭処理温度変化量（Ｃ_１―Ｃ_４）は、機器情報パラメータ決定手段１０によって計測または演算処理して求めることが困難なパラメータ値である。つまり、事例推論パラメータ決定手段１１は、機器情報パラメータ決定手段１０が決定することのできないパラメータ値を、以下に示す推論方法によって決定するようにしている。
【００３２】
以下に、事例推論パラメータ決定手段１１が、どのような手順で推論してＡｌ脱酸前の溶鋼温度（Ｃ_４）及び脱炭処理温度変化量（Ｃ_１―Ｃ_４）を決定しているかを簡単に説明する。
「類似した問題は、類似した解を有する」という実世界における経験則からも裏づけられているように、事例ベース推論とは、与えられた問題に類似する過去の事例を利用（参照）して解を導く問題解決方式である。
【００３３】
本実施の形態の事例推論パラメータ決定手段１１は、今回の操業条件と過去の操業条件とがどの程度類似しているかを所定の検索条件を基に定量化して、これを類似度として表す。そして、最も高い類似度を有する操業条件の事例を、今回の操業条件に最も類似した事例であると推論する。
【００３４】
本実施の形態においては、過去の操業事例の中でどの操業事例が今回の操業条件に最も類似しているかを定量化するのにあたり、以下に示す評価関数値Ｊによって決定している。
【００３５】
【数１】

【００３６】
すなわち、溶鋼温度の変化に影響を与える種々のパラメータの中から幾つかを選択して、上記選択したパラメータ値と今回の操業で対応するパラメータ値との差の総和を評価関数値Ｊにするようにした。事例推論パラメータ決定手段１１は、上記評価関数値Ｊが最も小さい値を有する操業事例を抽出する。
【００３７】
上記評価関数値Ｊの関数式の設定にあたり、上記溶鋼温度の変化に影響を与える種々のパラメータの中から任意のパラメータを選択することができるが、二次精錬工程の特徴に応じて溶鋼温度の変化と相関性がより大きなパラメータを評価関数値Ｊの決定のために選択することにしている。
【００３８】
本実施の形態では、上記（数式１）における評価関数値Ｊを６個のパラメータ値の差によって求めている。具体的には、今回の操業における、測温サンプリング開始時の溶鋼温度（Ｃ_１）をＡ、鍋区分をＢ、厚板処理後の操業回数をＣ、浸漬管交換後の使用操業回数をＤ、連続処理した操業回数をＥ、及び下部槽の使用回数をＦとしている。
【００３９】
一方、事例データベースに蓄積されている過去の操業における、測温サンプリング開始時の溶鋼の温度をａ_ｉ、鍋区分をｂ_ｉ、厚板処理後の操業回数をｃ_ｉ、浸漬管交換後の使用操業回数をｄ_ｉ、連続処理した操業回数をｅ_ｉ、及び下部槽の使用回数をｆ_ｉとしている。
【００４０】
ここで、事例データベースに蓄積された操業事例数をｎ個として、ｉ＝１〜ｎであるとしている。また、上記６つのパラメータ（Ａ〜Ｆ）についての評価関数の重み係数をそれぞれα、β、γ、δ、ε、ζとし、上記重み係数を過去の操業におけるパラメータ値との差に対して乗じている。
【００４１】
このように、事例ベース推論によって、今回の操業条件（Ａ〜Ｆ）と、過去の操業条件（ａ_ｉ〜ｆ_ｉ）とでそれぞれ対応するパラメータ値の差の絶対値の総和Ｊ_ｉが最も小さい評価関数値Ｊを有する過去の操業事例Ｊ_ｋを抽出する。そして、抽出した操業事例Ｊ_ｋでのＡｌ脱酸前の溶鋼温度の実績値Ｃ_４ ^ｋを、今回の操業におけるＡｌ脱酸前の溶鋼温度（Ｃ_４）と推定している。
【００４２】
次に、事例推論パラメータ決定手段１１は、推定したＡｌ脱酸前の溶鋼温度（Ｃ_４）を用いて、脱炭処理による温度変化量を決定する。
具体的には、機器情報パラメータ決定手段１０により、電気／計測装置１６の実績情報として測温サンプリング開始時の溶鋼温度（Ｃ_１）を取得しているので、上記脱炭処理による温度変化量を次の式により決定する。
【００４３】
脱炭処理による温度変化量（Ｃ_１−４）
＝測温サンプリング開始時の溶鋼の温度（Ｃ_１）―Ａｌ脱酸前の溶鋼温度（Ｃ_４）
【００４４】
次に、ステップＳ３０３に進み、パラメータ値演算手段１２ａは、機器情報パラメータ決定手段１０及び事例推論パラメータ決定手段１１が決定した複数のパラメータ値を用いて、溶鋼の温度をバランスさせる連立方程式を立てる。
【００４５】
この連立方程式は、複数の未知パラメータを一括して求めることから高次の連立方程式であるとともに、一つずつの方程式としては細分化した時間範囲の中でそれぞれが高精度に成立している関係にある。なお、本実施の形態では１０元連立方程式としている。
【００４６】
いま、パラメータ値演算手段１２ａにより求めるパラメータ値、すなわち、１０元連立方程式を解くことによって決定するパラメータを、以下の１１個のパラメータＸ_１〜Ｘ_１１とする。なお、［］内の値は、各パラメータ値の単位を表す。また、以下において、１１個のパラメータとなっているのは、１個のパラメータに０を代入して実質的に１０個の未知パラメータの値を求めるためである。
【００４７】
（１）Ｘ_１：Ａｌ脱酸後（昇熱後）温度［℃］
（２）Ｘ_２：二次精錬処理時間［ｍｉｎ］
（３）Ｘ_３：脱炭処理時間［ｍｉｎ］
（４）Ｘ_４：脱炭ＯＢ時間［ｍｉｎ］
（５）Ｘ_５：脱炭ＯＢ量［Ｎｍ^３］
（６）Ｘ_６：Ａｌ脱酸前温度変化量［℃］
（７）Ｘ_７：脱炭ＯＢ温度変化量［℃］
（８）Ｘ_８：Ａｌ脱酸での温度変化量［℃］
（９）Ｘ_９：Ａｌ脱酸前の脱酸量［ｐｐｍ］
（１０）Ｘ_１０：脱炭での脱酸量［ｐｐｍ］
（１１）Ｘ_１１：冷材投入量［ｔｏｎ］
【００４８】
上記（１）〜（１０）の各パラメータに関し、下記の温度バランス関係式が成立する。なお、下記温度バランス関係式におけるＴ_ｉ（ｉは任意の数）は、図２で示した特性図における時刻を表し、同様に、Ｃ_ｉは温度値を表している。また、図２には、上記パラメータＸ_ｉの値に相当する量を示している。
【００４９】
（ｉ）Ａｌ脱酸後（昇熱後）温度（Ｘ_１）［℃］＝鍋到着時の要求温度Ｃ_８［℃］
＋鍋到着時の補正温度［℃］
＋冷却速度［℃／ｍｉｎ］×（鍋到着の要求時刻Ｔ_８―二次精錬処理開始時刻Ｔ_０＋二次精錬処理時間Ｔ_７）［ｍｉｎ］
＋合金投入無しの時の温度変化量ｄ_１［℃］
＋合金投入時の温度変化量ｄ_２［℃］
＋調整係数１［℃／（ｋｇ／ｔｏｎ）］×（冷材投入量／溶鋼量）［ｔｏｎ］
【００５０】
（ｉｉ）二次精錬処理時間（Ｘ_２）［ｍｉｎ］＝脱炭処理時間（Ｔ_５―Ｔ_０）［ｍｉｎ］
＋脱酸後攪拌時間（Ｔ_７―Ｔ_５）［ｍｉｎ］
【００５１】
（ｉｉｉ）脱炭処理時間（Ｘ_３）［ｍｉｎ］＝脱炭処理時間（Ｔ_５―Ｔ_０）の標準値［ｍｉｎ］＋脱炭ＯＢ時間Ｘ_４［ｍｉｎ］
【００５２】
（ｉｖ）脱炭ＯＢ時間（Ｘ_４）［ｍｉｎ］＝脱炭ＯＢ量［Ｎｍ^３］／ＯＢ送酸速度［Ｎｍ^３／ｍｉｎ］
【００５３】
（ｖ）Ａｌ脱酸前の温度変化量（Ｘ_６）［℃］＝脱炭処理温度変化量［℃］
−脱炭ＯＢ温度変化量Ｘ_７［℃］＋Ａｌ投入間隔における温度変化量（Ｃ_４―Ｃ_５）［℃］
【００５４】
（ｖｉ）脱炭ＯＢ温度変化量（Ｘ_７）［℃］＝調整係数２［℃／（Ｎｍ^３／ｔｏｎ）］×脱炭ＯＢ量［Ｎｍ^３］／溶鋼量［ｔｏｎ］
【００５５】
（ｖｉｉ）Ａｌ脱酸後（昇熱後）温度（Ｘ_１）［℃］＝測温サンプリング開始時の溶鋼温度（Ｃ_１）＋Ａｌ脱酸前の温度変化量（Ｘ_６）［℃］＋Ａｌ脱酸での温度変化量Ｘ_８［℃］
【００５６】
（ｖｉｉｉ）Ａｌ脱酸での温度変化量（Ｘ_８）［℃］＝調整係数３×Ａｌ脱酸前の脱酸量Ｘ_９［ｐｐｍ］
【００５７】
（ｉｘ）Ａｌ脱酸前の脱酸量（Ｘ_９）［ｐｐｍ］＝処理開始時での脱酸量［ｐｐｍ］
＋調整係数４×（脱炭ＯＢ量［Ｎｍ^３］／溶鋼量［ｔｏｎ］）
−脱炭での脱酸量（Ｘ_１０）［ｐｐｍ］
【００５８】
（ｘ）脱炭での脱酸量（Ｘ_１０）［ｐｐｍ］＝調整係数５×処理開始前の炭素量［ｐｐｍ］
【００５９】
図５は、上記（ｉ）〜（ｘ）に示した温度バランス関係式を行列式の形で表したものである。図５（ａ）は、冷材投入量（Ｘ_１１）をＸ_１１＝０と設定したときの温度バランス関係式（ｉ）〜（ｘ）を表している。冷材投入量（Ｘ_１１）を０にしているので、図５（ａ）に示す行列式から求まるパラメータＸ_１〜パラメータＸ_１０の値は、溶鋼鍋内の溶鋼温度を上げるときの各値である。
【００６０】
一方、図５（ｂ）は、脱炭ＯＢ量（Ｘ５）がＸ_５＜０の場合に、Ｘ_５＝０と設定したときの温度バランス関係式（ｉ）〜（ｘ）を表している。脱炭ＯＢ量（Ｘ_５）を０にしているので、図５（ｂ）に示す行列式から求まるパラメータＸ_１〜パラメータＸ_１１（パラメータＸ_５を除く）の値は、溶鋼鍋内の溶鋼温度を下げるときの各値である。
【００６１】
例えば、上記図５（ａ）に示した行列式の５行目に着目すると、行列計算式はｅ_１＝Ｘ_６＋Ｘ_７である。上述したように、Ｘ_６はＡｌ脱酸前の温度変化量、Ｘ_７は脱炭ＯＢ温度変化量である。
また、上述した温度バランス関係式（ｖ）によれば、
Ａｌ脱酸前温度変化量（Ｘ_６）＋脱炭ＯＢ温度変化量（Ｘ_７）＝脱炭処理温度変化量＋Ａｌ投入間隔における温度変化量 ………（数式２）
である。
【００６２】
したがって、上記（数式２）の右辺を整理して、
ｅ１＝脱炭処理温度変化量＋Ａｌ投入間隔における溶鋼温度変化量
とすれば、図５（ａ）の行列式の５行目（ｅ_１＝Ｘ_６＋Ｘ_７）となる。同様な考え方で上記温度バランス関係式を整理して行列式に表したのが、図５（ａ）或いは図５（ｂ）である。
【００６３】
次に、ステップＳ３０４で、図５（ａ）または図５（ｂ）で示した行列式におけるパラメータＸ_１〜Ｘ_１１の値をパラメータ値演算手段１２ａによる近似値演算で求めていく。なお、図５に示した行列式における解の演算は特に限定するものではないが、本実施の形態では、行列式演算で一般的に用いられるＧａｕｓｓ−Ｊｏｒｄａｎ法による掃き出し法により、パラメータＸ_１〜Ｘ_１１の値の近似解を算出している。
【００６４】
このように、パラメータ値演算手段１２ａで求めたパラメータＸ_１〜Ｘ_１１の値、特にＡｌ脱酸後（昇熱後）温度Ｘ_１の値に基づいて、溶鋼温度推定手段１２ｂは上記溶鋼の温度を推定することから、二次精錬設備を操業するオペレータは、二次精錬終了時の溶鋼温度を目標温度（Ｃ_７）に制御させるための酸素または冷却材の投入量、投入時刻、及び投入後の処理時間というような操業条件を容易に、且つ高精度に判断することが可能となる。
【００６５】
次に、ステップＳ３０５に進み、推定結果表示手段１３は、上記のようにして求めたパラメータＸ_１〜Ｘ_１１の値、及び機器情報パラメータ決定手段１０または事例推論パラメータ決定手段１１により決定した図４に示した種々のパラメータの値を基にして、溶鋼温度が時間の経過によってどのように推移していくかを一目で分かることができる溶鋼温度の推移パターン特性図を生成するとともに、このパターン特性図をモニタ１８に表示する（ステップＳ３０６）。
【００６６】
上記溶鋼温度の推移パターン特性図は、既に示した図２で表されるような温度変化の状況を示す特性図である。オペレータにとっては、溶鋼鍋内に酸素または冷却材を投入する量、投入時刻、及び投入後の処理時間といった操業条件が数値で提示されるのではなく、図２で示すような溶鋼温度の推移パターン特性図として提示された場合の方が判断ミスを格段に少なくすることができて好都合といえる。
【００６７】
次に、ステップＳ３０７で、生成した溶鋼温度の推移パターン特性図で良ければ、上述した一連の動作を終了する。これに対して、生成した溶鋼温度の推移パターン特性図に不都合があると判断したときは、ステップＳ３０１及びステップＳ３０２で決定した種々のパラメータの値に対して適切な補正を加えて、上述した連立方程式による解の算出をやり直しながら、一連の動作を繰返し行う。
【００６８】
なお、類似度を求めるための評価関数値Ｊは、上述した（数式１）によって計算される値に限られない。例えば、上述した今回の操業条件（Ａ〜Ｆ）と、過去の操業条件（ａ_ｉ〜ｆ_ｉ）との最小二乗和が最小になる値を類似度として用いるようにしてもよい。
【００６９】
また、事例推論パラメータ決定手段１１は、条件部と結論部とから構成されるルールによって記述されたルールベース推論を上述した事例ベース推論に組み合わせて互いの推論を補完し、最適な検索条件を設定するようにしてもよい。さらに、事例推論パラメータ決定手段１１の替わりに、ルールベース推論を行うルールベース推論パラメータ決定手段にしても本発明は適用できるものである。
【００７０】
機器情報パラメータ決定手段１０、事例推論パラメータ決定手段１１、パラメータ値演算手段１２ａ、及び溶鋼温度推定手段１２ｂにより決定される種々のパラメータを上述したが、これらは本実施の形態として設定したパラメータの一例である。溶鋼温度の変化に影響を与えるパラメータの種類は二次精錬工程の特徴に応じて異なり、これら任意のパラメータに対して本発明が適用されるものである。
【００７１】
図６は、上述した本実施の形態における溶鋼温度推定計算装置１を構成可能なコンピュータシステムの内部構成を示すブロック図である。
本実施の形態の溶鋼温度推定計算装置１は図６に示すようなコンピュータ機能６００を有しており、そのＣＰＵが所定のプログラムを読み出して実行することで、本実施の形態における溶鋼温度の推定計算処理を実施する。
【００７２】
コンピュータ機能６００は、上記図６に示すように、ＣＰＵ６０１と、ＲＯＭ６０２と、ＲＡＭ６０３と、キーボード（ＫＢ）６０９のキーボードコントローラ（ＫＢＣ）６０５と、表示部としてのＣＲＴディスプレイ（ＣＲＴ）６１０のＣＲＴコントローラ（ＣＲＴＣ）６０６と、ハードディスク（ＨＤ）６１１及びフレキシブルディスク（ＦＤ）６１２のディスクコントローラ（ＤＫＣ）６０７と、ネットワーク３００との接続のためのネットワークインターフェースコントローラ（ＮＩＣ）６０８とが、システムバス６０４を介して互いに通信可能に接続された構成としている。
【００７３】
ＣＰＵ６０１は、ＲＯＭ６０２或いはＨＤ６１１に記憶されたソフトウェア、或いはＦＤ６１２より供給されるソフトウェアを実行することで、システムバス６０４に接続された各構成部を総括的に制御する。
すなわち、ＣＰＵ６０１は、所定の処理シーケンスに従った処理プログラムを、ＲＯＭ６０２、ＨＤ６１１、或いはＦＤ６１２から読み出して実行することで、本実施の形態における機能を実現するための制御を行う。
【００７４】
ＲＡＭ６０３は、ＣＰＵ６０１の主メモリ或いはワークエリア等として機能する。
ＫＢＣ６０５は、ＫＢ６０９や図示していないポインティングデバイス等からの指示入力を制御する。
ＣＲＴＣ６０６は、ＣＲＴ６１０の表示を制御する。
ＤＫＣ６０７は、ブートプログラム、種々のアプリケーション、編集ファイル、ユーザファイル、ネットワーク管理プログラム、及び本実施の形態における所定の処理プログラム等を記憶するＨＤ６１１及びＦＤ６１２とのアクセスを制御する。
ＮＩＣ６０８は、ネットワーク３００上の装置或いはシステムと双方向のデータのやりとりを制御する。
【００７５】
また、ネットワーク３００を介した通信によるデータのやり取りに限られることはなく、例えば、任意の通信回線や記憶媒体を用いた方法等でデータのやり取りを行うように構成してもよい。
【００７６】
また、本発明の目的は、本実施の形態の溶鋼温度推定計算装置１の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読みだして実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【００７７】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が本実施の形態の機能を実現することとなり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体及び当該プログラムコードは本発明を構成することとなる。
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード等を用いることができる。
【００７８】
また、コンピュータが読みだしたプログラムコードを実行することにより、本実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって本実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００７９】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、溶融金属精錬工程における二次精錬設備の溶鋼鍋に収容された溶鋼の温度を推定するに際し、上記二次精錬設備の稼動情報及び過去の操業データに基づいて、上記溶鋼の温度変化に起因する複数のパラメータを決定し、上記決定した複数のパラメータから溶鋼温度の変化に影響を与える所定のパラメータ値を求め、上記求めたパラメータ値に基づいて上記溶鋼の温度を推定するようにしたので、上記二次精錬設備の稼動情報により決定することが困難なパラメータについては、対象の操業条件に類似した過去の操業事例に基づいて決定することが可能となり、上記溶鋼温度を容易に、且つ高精度に推定することができる。
【００８０】
また、本発明の他の特徴によれば、上記溶鋼の温度変化に起因する複数のパラメータ間において、上記溶鋼温度の変化量がバランスするように上記複数のパラメータを用いた連立方程式を立て、その近似解によって上記溶鋼温度を推定するようにしたので、溶鋼温度と溶鋼温度に影響を与えるパラメータとの関係を細分化しながらそれぞれ１つずつの方程式の精度を向上させることができるとともに、全体のパラメータ間の関係を整合させながら一括して決定することができる。
これにより、任意時点の溶鋼温度を推定することが可能となり、二次精錬処理の終了時点における溶鋼温度を所定の目標値に制御可能にする操業条件（酸素量または冷却材の投入量や処理時間）を容易に、且つ高精度に決定することができる。
【００８１】
また、本発明の他の特徴によれば、時間の経過に伴って上記溶鋼の温度が推移していく状態を表した溶鋼温度推移パターン特性図を生成するようにしたので、溶鋼温度の将来の変化を上記生成した溶鋼温度推移パターン特性図から予測することが可能となり、操業オペレータの判断ミスまたは操作ミスを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示し、溶鋼温度推定計算装置の概略構成の一例を示した図である。
【図２】溶鋼温度推移パターン特性図の一例を示した図である。
【図３】本発明の実施の形態である溶鋼温度推定計算装置の動作手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態である溶鋼温度推定計算装置の決定する種々のパラメータの種類を表した図である。
【図５】温度変化がバランスする連立方程式を行列式の形で表した図である。
【図６】本発明の溶鋼温度推定計算装置を構成可能なコンピュータシステムの内部構成の例を示す図である。
【符号の説明】
１溶鋼温度推定計算装置
１０機器情報パラメータ決定手段
１１事例推論パラメータ決定手段
１２ａパラメータ値演算手段
１２ｂ溶鋼温度推定手段
１３推定結果表示手段
１５上位計算機
１６電気／計装装置
１７事例データベース
１８モニタ

Claims

金属精錬の溶融金属精錬工程における二次精錬設備の溶鋼鍋に収容された溶鋼の温度を推定する溶鋼温度推定計算装置であって、
上記二次精錬設備の稼動情報及び過去の操業データに基づいて、上記溶鋼の温度変化に起因する複数のパラメータを決定するパラメータ決定手段と、
上記パラメータ決定手段により決定した複数のパラメータから溶鋼温度の変化に影響を与える所定のパラメータ値を求めるパラメータ値演算手段と、
上記パラメータ値演算手段で求めたパラメータ値に基づいて上記溶鋼の温度を推定する溶鋼温度推定手段とを有することを特徴とする溶鋼温度推定計算装置。
上記パラメータ決定手段は、上記二次精錬設備の稼動情報から決定することが困難な溶鋼の温度変化に起因する所定のパラメータを、事例ベース推論により過去の操業事例から決定することを特徴とする請求項１に記載の溶鋼温度推定計算装置。
上記パラメータ値演算手段は、上記パラメータ決定手段により決定した複数のパラメータ間において上記溶鋼の温度の変化量がバランスするようにした連立方程式を立て、上記連立方程式の近似解を求めることにより上記溶鋼温度の変化に影響を与える所定のパラメータ値を求めることを特徴とする請求項１または２に記載の溶鋼温度推定計算装置。
上記溶鋼温度推定手段により推定した溶鋼温度をモニタ画面に出力する推定結果表示手段を有し、
上記溶鋼温度推定手段は、上記推定した溶鋼温度に基づいて、時間の経過に伴って上記溶鋼の温度が推移していく状態を表した溶鋼温度推移パターン特性図を生成し、
上記推定結果表示手段は、上記溶鋼温度推定手段により生成された溶鋼温度推移パターン特性図をモニタ装置に出力することで、上記溶鋼の温度を目標温度に制御するための操業条件をオペレータに提示することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の溶鋼温度推定計算装置。
金属精錬の溶融金属精錬工程における二次精錬設備の溶鋼鍋に収容された溶鋼の温度を推定する溶鋼温度推定計算方法であって、
上記二次精錬設備の稼動情報及び過去の操業データに基づいて、上記溶鋼の温度変化に起因する複数のパラメータを決定するパラメータ決定処理と、
上記パラメータ決定処理により決定した複数のパラメータから溶鋼温度の変化に影響を与える所定のパラメータ値を求めるパラメータ値演算処理と、
上記パラメータ値演算処理で求めたパラメータ値に基づいて、上記溶鋼の温度を推定する溶鋼温度推定処理とを有することを特徴とする溶鋼温度推定計算方法。
上記パラメータ決定処理は、上記二次精錬設備の稼動情報から決定することが困難な溶鋼の温度変化に起因する所定のパラメータを、事例ベース推論により過去の操業事例から決定することを特徴とする請求項５に記載の溶鋼温度推定計算方法。
上記パラメータ値演算処理は、上記パラメータ決定処理により決定した複数のパラメータ間において上記溶鋼の温度の変化量がバランスするようにした連立方程式を立て、上記連立方程式の近似解を求めることにより上記溶鋼温度の変化に影響を与える所定のパラメータ値を求めることを特徴とする請求項５または６に記載の溶鋼温度推定計算方法。
上記溶鋼温度推定処理により推定した溶鋼温度をモニタ画面に出力する推定結果表示処理を有し、
上記溶鋼温度推定処理は、上記推定した溶鋼温度に基づいて、時間の経過に伴って上記溶鋼の温度が推移していく状態を表した溶鋼温度推移パターン特性図を生成し、
上記推定結果表示処理は、上記溶鋼温度推定処理により生成された溶鋼温度推移パターン特性図をモニタ装置に出力することで、上記溶鋼の温度を目標温度に制御するための操業条件をオペレータに提示することを特徴とする請求項５〜７の何れか１項に記載の溶鋼温度推定計算方法。