JP2012149341A - Estimation method of molten metal component and estimation apparatus of molten metal component - Google Patents

Estimation method of molten metal component and estimation apparatus of molten metal component Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately estimate the component of a molten metal in blowing operation.SOLUTION: An arithmetic processing part 21 calculates the oxygen amount as an oxidation reaction amount used for an oxidation reaction of molten steel 101 based on the component of an exhaust gas generated during blowing operation of the molten steel 101, generates a plurality of groups of oxygen amounts used for oxidization of each component constituting the molten steel 101 based on the calculated oxidization reaction amount, calculates the reaction equilibrium evaluation value per generated group, extracts the group in a predetermined area where the calculated reaction equilibrium evaluation value exists, and calculates the concentration range of each component constituting the molten steel 101 based on the extracted groups.

Description

本発明は、吹錬中の溶湯の成分を推定する溶湯成分推定方法及び溶湯成分推定装置に関するものである。   The present invention relates to a molten metal component estimation method and a molten metal component estimation device for estimating a molten metal component during blowing.

一般に、溶湯に含まれる不純物を取り除く精錬処理を行う際には、転炉に代表される酸素吹き込みを行う吹錬設備が使用される。この吹錬設備では、吹錬後の不純物濃度がオーダーの規格で指定される範囲内に入るように吹錬制御が行われる。ところが、溶湯は非常に高温であるために、溶湯の成分濃度を連続的に計測することは困難である。このため、実際の操業では、溶湯の成分濃度は、吹錬処理の直前、吹錬途中に1回又は数回、及び吹錬終了後に計測されることが多く、これらの計測によって得られる少ない情報を用いて吹錬制御が行われている。   Generally, when performing the refining process which removes the impurity contained in a molten metal, the blowing equipment which performs oxygen blowing represented by the converter is used. In this blowing facility, blowing control is performed so that the impurity concentration after blowing falls within the range specified by the order standard. However, since the molten metal is very hot, it is difficult to continuously measure the component concentration of the molten metal. For this reason, in actual operation, the component concentration of the molten metal is often measured immediately before the blowing process, once or several times during the blowing process, and after the completion of the blowing process, and little information obtained by these measurements. Blowing control is performed using

しかしながら、このような少ない情報によれば、吹錬中の溶湯の成分濃度を精度高く計測することができず、結果として、吹錬制御の精度が低下し、吹錬後の不純物濃度を所望の範囲内に制御することが困難になる。このため、溶湯中の成分濃度を推定する方法が提案されている(特許文献1,2参照)。具体的には、特許文献1記載の方法は、転炉において連続的に得られる排気ガス成分及びスラグレベルの情報からスラグ中の酸素ポテンシャルを計算し、計算された酸素ポテンシャルから溶湯中の成分濃度を推定するものである。また、特許文献2記載の方法は、溶湯の温度を連続的に測定することによって、溶湯中のシリコン濃度を推定するものである。   However, according to such a small amount of information, the component concentration of the molten metal during blowing cannot be measured with high accuracy. As a result, the accuracy of the blowing control is reduced, and the impurity concentration after blowing is desired. It becomes difficult to control within the range. For this reason, the method of estimating the component density | concentration in a molten metal is proposed (refer patent document 1, 2). Specifically, the method described in Patent Document 1 calculates the oxygen potential in the slag from the exhaust gas component continuously obtained in the converter and the information on the slag level, and the component concentration in the molten metal from the calculated oxygen potential. Is estimated. Moreover, the method of patent document 2 estimates the silicon concentration in a molten metal by measuring the temperature of a molten metal continuously.

特開平5−239524号公報JP-A-5-239524 特開平7−173516号公報JP 7-173516 A

ところで、溶湯中には、炭素(C)、シリコン(Si)、リン(P)、マンガン(Mn)、酸素(O)等の複数の不純物成分が含まれ、吹錬処理の際には、これらの複数の不純物成分を推定し、推定結果に基づいて不純物成分の濃度を所定の範囲内に制御する必要がある。しかしながら、特許文献1には、スラグ中の酸素ポテンシャルから各不純物成分の濃度を推定する方法は開示されていない。また、特許文献2には、シリコン以外の不純物成分の濃度を推定する方法は開示されていない。このため、溶湯中の各不純物成分の濃度を精度高く推定し、推定結果に基づいて吹錬処理を精度高く制御可能な方法の提供が期待されていた。   By the way, the molten metal contains a plurality of impurity components such as carbon (C), silicon (Si), phosphorus (P), manganese (Mn), oxygen (O), and the like during the blowing process. It is necessary to estimate the plurality of impurity components and control the concentration of the impurity components within a predetermined range based on the estimation result. However, Patent Document 1 does not disclose a method for estimating the concentration of each impurity component from the oxygen potential in the slag. Further, Patent Document 2 does not disclose a method for estimating the concentration of impurity components other than silicon. For this reason, it has been expected to provide a method capable of accurately estimating the concentration of each impurity component in the molten metal and controlling the blowing process with high accuracy based on the estimation result.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、吹錬中の溶湯の成分を精度高く推定可能な溶湯成分推定方法及び溶湯成分推定装置を提供することにある。   This invention is made | formed in view of the said subject, The objective is to provide the molten metal component estimation method and molten metal component estimation apparatus which can estimate the component of the molten metal in blowing highly accurately.

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る溶湯成分推定方法は、溶湯の吹錬中に発生する排気ガスの成分に基づいて、該溶湯の酸化反応に使用された酸素量を酸化反応量として算出するステップと、前記酸化反応量に基づいて、溶湯を構成する各成分の酸化に使用された酸素量の組を複数生成し、生成された各組について反応平衡評価値を算出するステップと、前記反応平衡評価値が所定範囲内にある組を抽出し、抽出された組に基づいて溶湯を構成する各成分の濃度範囲を算出するステップと、を含む。   In order to solve the above problems and achieve the object, the molten metal component estimation method according to the present invention is based on the components of exhaust gas generated during blowing of the molten metal, and the amount of oxygen used in the oxidation reaction of the molten metal. Is calculated as an oxidation reaction amount, and based on the oxidation reaction amount, a plurality of combinations of oxygen amounts used for oxidation of each component constituting the molten metal are generated, and a reaction equilibrium evaluation value is generated for each of the generated combinations. And a step of extracting a set in which the reaction equilibrium evaluation value is within a predetermined range, and calculating a concentration range of each component constituting the molten metal based on the extracted set.

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る溶湯成分推定装置は、溶湯の吹錬中に発生する排気ガスの成分に基づいて、該溶湯の酸化反応に使用された酸素量を酸化反応量として算出する酸化反応量算出手段と、前記酸化反応量に基づいて、溶湯を構成する各成分の酸化に使用された酸素量の組を複数生成し、生成された各組について反応平衡評価値を算出する反応平衡評価値算出手段と、前記反応平衡評価値が所定範囲内にある組を抽出し、抽出された組に基づいて溶湯を構成する各成分の濃度範囲を算出する濃度範囲算出手段と、を備える。   In order to solve the above problems and achieve the object, the molten metal component estimation apparatus according to the present invention is based on the components of exhaust gas generated during blowing of the molten metal, and the amount of oxygen used in the oxidation reaction of the molten metal. Based on the oxidation reaction amount, a plurality of oxygen amount sets used to oxidize each component constituting the molten metal are generated, and a reaction is performed on each generated set. Reaction equilibrium evaluation value calculation means for calculating an equilibrium evaluation value, and a concentration at which the reaction equilibrium evaluation value is extracted within a predetermined range, and a concentration for calculating a concentration range of each component constituting the melt based on the extracted set Range calculation means.

本発明に係る溶湯成分推定方法及び溶湯成分推定装置によれば、吹錬中の溶湯の成分を精度高く推定することができる。   According to the molten metal component estimation method and the molten metal component estimation apparatus according to the present invention, it is possible to accurately estimate the components of the molten metal during blowing.

図1は、本発明の一実施形態である溶湯成分推定装置が適用される吹錬制御システムの構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a blowing control system to which a molten metal component estimation apparatus according to an embodiment of the present invention is applied. 図2は、完了吹錬チャージ情報及び未完了吹錬チャージ情報の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of completed blown charge information and incomplete blown charge information. 図3は、モデル推定計算情報の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of model estimation calculation information. 図4は、本発明の一実施形態である成分推定処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a flow of component estimation processing according to an embodiment of the present invention. 図5は、本発明の一実施形態である反応平衡評価値算出処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing the flow of a reaction equilibrium evaluation value calculation process according to an embodiment of the present invention.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である溶湯成分推定装置の構成及びその動作について説明する。   Hereinafter, with reference to the drawings, the configuration and operation of a molten metal component estimation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.

〔吹錬プロセス〕
始めに、図1を参照して、本発明の一実施形態である溶湯成分推定装置が適用される吹錬プロセスについて説明する。
[Blowing process]
First, with reference to FIG. 1, a blowing process to which a molten metal component estimation apparatus according to an embodiment of the present invention is applied will be described.

図1に示すように、本発明の一実施形態である溶湯成分推定装置が適用される吹錬プロセスでは、転炉100内の溶鋼101上にランス102が配置され、ランス102の先端部から溶鋼101に向かって高圧酸素が噴出される。この高圧酸素によって溶鋼101内の不純物成分は酸化されてスラグ103内に取り込まれる(吹錬処理)。転炉100の上部には、排気ガス導煙用のダクト104が設置されており、ダクト104の内部には吹錬処理に伴い排出される排気ガスの成分(例えばCO,CO,O,N,HO等)を検出するための排気ガス検出部105が設けられている。 As shown in FIG. 1, in a blowing process to which a molten metal component estimation apparatus according to an embodiment of the present invention is applied, a lance 102 is arranged on a molten steel 101 in a converter 100, and the molten steel starts from the tip of the lance 102. High pressure oxygen is ejected toward 101. The high-pressure oxygen causes the impurity components in the molten steel 101 to be oxidized and taken into the slag 103 (blowing process). An exhaust gas smoke duct 104 is installed in the upper part of the converter 100, and exhaust gas components (for example, CO, CO 2 , O 2 , N 2 , H 2 O, etc.) are provided.

転炉100内の溶鋼101には、転炉100の底部に形成された通気孔106を介して不活性ガスが吹き込まれ、不活性ガスによって溶鋼101を攪拌することにより、高圧酸素と溶鋼101との反応が促進されるようになっている。溶鋼101の温度は吹錬途中で一度計測され、計測された温度に基づいて高圧酸素の供給量(送酸量)及び速度(送酸速度)や不活性ガスの流量(攪拌ガス流量)等が決められる。また、吹錬開始直前と吹錬後には、溶湯101の温度と成分との分析が行われる。   An inert gas is blown into the molten steel 101 in the converter 100 through a vent hole 106 formed at the bottom of the converter 100, and the molten steel 101 is agitated by the inert gas. The reaction has been promoted. The temperature of the molten steel 101 is measured once in the course of blowing, and the supply amount (acid supply amount) and speed (acid supply rate) of high-pressure oxygen, the flow rate of inert gas (stirring gas flow rate), etc. based on the measured temperature. It is decided. Moreover, immediately before the start of blowing and after blowing, the temperature and components of the molten metal 101 are analyzed.

〔吹錬制御システムの構成〕
次に、図1を参照して、本発明の一実施形態である溶湯成分推定装置が適用される吹錬制御システムの構成について説明する。
[Configuration of blowing control system]
Next, with reference to FIG. 1, the structure of the blowing control system to which the molten metal component estimation apparatus which is one Embodiment of this invention is applied is demonstrated.

図1に示すように、本発明の一実施形態である溶湯成分推定装置が適用される吹錬制御システムは、制御端末10,溶湯成分推定装置20,及び表示装置30を主な構成要素として備える。制御端末10は、パーソナルコンピュータやワークステーション等の情報処理装置によって構成され、溶鋼101の成分濃度が所望の範囲内になるように送酸量,送酸速度,攪拌ガス流量を制御すると共に、送酸量,送酸速度,及び攪拌ガス流量の実績値のデータを収集する。   As shown in FIG. 1, a blowing control system to which a molten metal component estimation device according to an embodiment of the present invention is applied includes a control terminal 10, a molten metal component estimation device 20, and a display device 30 as main components. . The control terminal 10 is configured by an information processing device such as a personal computer or a workstation, and controls the amount of acid sent, the rate of acid delivery, and the flow rate of stirring gas so that the component concentration of the molten steel 101 falls within a desired range. Collect data on the actual amount of acid, acid delivery rate, and stirring gas flow rate.

溶湯成分推定装置20は、パーソナルコンピュータやワークステーション等の情報処理装置によって構成されている。溶湯成分推定装置20は、演算処理部21と操業データベース(DB)22とを主な構成要素として備える。演算処理部21は、CPU等の演算処理装置によって構成され、成分推定装置20全体の動作を制御する。演算処理部21は、本発明に係る酸化反応量算出手段,反応平衡評価値算出手段,及び濃度範囲算出手段として機能する。操業DB22は、後述する溶鋼成分推定処理を実行するために必要な各種情報を記憶する。具体的には、操業DB22には、完了吹錬チャージ情報23,モデル推定計算情報24,及び未完了吹錬チャージ情報25が格納されている。   The molten metal component estimation device 20 is configured by an information processing device such as a personal computer or a workstation. The molten metal component estimation device 20 includes an arithmetic processing unit 21 and an operation database (DB) 22 as main components. The arithmetic processing unit 21 is configured by an arithmetic processing device such as a CPU, and controls the overall operation of the component estimation device 20. The arithmetic processing unit 21 functions as an oxidation reaction amount calculation unit, a reaction equilibrium evaluation value calculation unit, and a concentration range calculation unit according to the present invention. Operation DB22 memorizes various information required in order to perform molten steel ingredient presumption processing mentioned below. Specifically, the operation DB 22 stores completed blowing charge information 23, model estimation calculation information 24, and incomplete blowing blow information 25.

図2に示すように、完了吹錬チャージ情報23及び未完了吹錬チャージ情報25は、吹錬が完了した若しくは吹錬が未完了のチャージ(転炉1杯分の溶鋼)に関する時系列情報及び時系列以外の情報を含む。時系列情報には、送酸量,送酸速度,攪拌ガス流量,ランス高さ,原料(主原料,副原料)投入量等の吹錬処理の操作量情報、排気ガスの成分や流量等の排気ガス情報、及び溶鋼101の温度等の溶鋼情報が含まれる。時系列以外の情報には、送酸量実績情報(又は送酸量予定情報),原料投入実績情報(又は原料投入予定情報),及び吹錬前後の溶鋼101の温度や成分等の吹錬前後溶鋼情報が含まれる。図3に示すように、モデル推定計算情報24は、後述する成分推定処理によって推定された溶鋼101やスラグ103の成分に関する情報や酸化反応量に関する情報を含む。   As shown in FIG. 2, the completed blown charge information 23 and the incomplete blown charge information 25 are time-series information related to a charge in which blown is completed or blown incomplete (melted steel for one converter) and Contains information other than time series. The time series information includes information on the amount of blowing, such as the amount of acid delivered, the rate of acid delivery, the flow rate of stirring gas, the lance height, the input amount of raw materials (main raw materials and auxiliary raw materials), the composition and flow rate of exhaust gas, etc. Exhaust gas information and molten steel information such as the temperature of the molten steel 101 are included. Information other than the time series includes information on the amount of acid delivered (or information on the amount of acid delivered), information on the raw material input (or information on the raw material introduction), and before and after the temperature and composition of the molten steel 101 before and after blowing. Molten steel information is included. As shown in FIG. 3, the model estimation calculation information 24 includes information on the components of the molten steel 101 and the slag 103 estimated by the component estimation process described later and information on the oxidation reaction amount.

〔成分推定処理〕
このような構成を有する吹錬制御システムでは、成分推定装置20が、以下に示す成分推定処理を実行することによって、吹錬途中の温度計測時に溶鋼101の成分を推定する。以下、図4に示すフローチャートを参照して、この成分推定処理を実行する際の成分推定装置20の動作について説明する。
[Component estimation processing]
In the blowing control system having such a configuration, the component estimation apparatus 20 estimates the components of the molten steel 101 at the time of temperature measurement during the blowing by executing the component estimation process shown below. Hereinafter, with reference to the flowchart shown in FIG. 4, the operation of the component estimation device 20 when executing this component estimation process will be described.

図4は、本発明の一実施形態である成分推定処理の流れを示すフローチャートである。図4に示すフローチャートは、制御端末10を介して成分推定装置20に対し成分推定処理の実行指令が入力されたタイミングで開始となり、成分推定処理はステップS1の処理に進む。   FIG. 4 is a flowchart showing a flow of component estimation processing according to an embodiment of the present invention. The flowchart shown in FIG. 4 starts at the timing when a component estimation process execution command is input to the component estimation apparatus 20 via the control terminal 10, and the component estimation process proceeds to step S1.

ステップS1の処理では、演算処理部21が、操業DB22から現在吹錬処理を行っているチャージに関する未完了吹錬チャージ情報25を取得する。これにより、ステップS1の処理は完了し、成分推定処理はステップS2の処理に進む。   In the process of step S <b> 1, the arithmetic processing unit 21 acquires incomplete blown charge information 25 relating to the charge currently being blown from the operation DB 22. Thereby, the process of step S1 is completed and a component estimation process progresses to the process of step S2.

ステップS2の処理では、演算処理部21が、ステップS1の処理によって取得された未完了吹錬チャージ情報25及び排気ガス検出部105によって検出された排気ガスの成分に基づいて、溶鋼101中の成分の酸化反応に使用された酸素量を酸化反応量Ototalとして算出する。具体的には、始めに、演算処理部21は、ステップS1の処理によって取得された未完了吹錬チャージ情報25に基づいて、溶鋼101に供給した高圧ガスの総量(吹き込み酸素量)と投入済みの原料及び副原料に含まれる酸素量との和をINPUT酸素量として算出する。 In the process of step S2, the arithmetic processing unit 21 uses the incomplete blown charge information 25 acquired by the process of step S1 and the components of the exhaust gas detected by the exhaust gas detection unit 105 to determine the components in the molten steel 101. The amount of oxygen used in the oxidation reaction is calculated as the oxidation reaction amount Ototal . Specifically, first, the arithmetic processing unit 21 has already been charged with the total amount of high-pressure gas (injected oxygen amount) supplied to the molten steel 101 based on the incomplete blowing charge information 25 acquired by the processing of step S1. Is calculated as the INPUT oxygen amount.

以下に示す表1は、吹き込み酸素量の時系列データの一例を示している。例えば、以後の処理において、吹き込みを開始してから時間が26だけ経過した時刻(吹き込み経過時間=26)における成分の濃度を予測する場合、表1に示すように、吹き込み酸素量(体積)の累積値は255である。また、副原料中の酸素量が100kgである場合、副原料中の酸素量は体積換算で70(=(100/32)×22.4)Nmとなる。従って、この場合、演算処理部21は、吹き込み酸素量の累積値と体積換算した副原料に含まれる酸素量との和(=255+70)をINPUT酸素量として算出する。なお、吹き込み経過時間、累積吹き込み酸素量は、各々例えば分及びNmの単位で表されるものである。 Table 1 shown below shows an example of time-series data of the amount of blown oxygen. For example, in the subsequent processing, when predicting the concentration of the component at the time when the time has elapsed by 26 since the start of blowing (blowing elapsed time = 26), as shown in Table 1, the amount of blown oxygen (volume) The cumulative value is 255. When the amount of oxygen in the auxiliary raw material is 100 kg, the amount of oxygen in the auxiliary raw material is 70 (= (100/32) × 22.4) Nm 3 in terms of volume. Therefore, in this case, the arithmetic processing unit 21 calculates the sum (= 255 + 70) of the cumulative value of the amount of blown oxygen and the amount of oxygen contained in the auxiliary raw material in volume as the INPUT oxygen amount. Note that the blow-in elapsed time and the cumulative blow-in oxygen amount are each expressed in units of minutes and Nm 3 , for example.

Figure 2012149341
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次に、演算処理部21は、排気ガス検出部105によって検出された排気ガスの成分に基づいて、排気ガス中の酸素(O),一酸化炭素(CO),及び二酸化炭素(CO)に含まれる酸素量をOUTPUT酸素量として算出する。そして、演算処理部21は、INPUT酸素量からOUTPUT酸素量を減算した値を酸化反応量Ototalとして算出する。なお、OUTPUT酸素量を算出する際、演算処理部21は、排気ガス成分のサンプリング時刻と排気ガス成分の算出時刻との差や転炉に流入する外気に含まれる酸素量を考慮してOUTPUT酸素量を補正することが望ましい。 Next, based on the exhaust gas component detected by the exhaust gas detection unit 105, the arithmetic processing unit 21 detects oxygen (O 2 ), carbon monoxide (CO), and carbon dioxide (CO 2 ) in the exhaust gas. The amount of oxygen contained in is calculated as the amount of OUTPUT oxygen. Then, the arithmetic processing unit 21 calculates a value obtained by subtracting the OUTPUT oxygen amount from the INPUT oxygen amount as the oxidation reaction amount O total . When calculating the amount of OUTPUT oxygen, the arithmetic processing unit 21 takes into account the difference between the sampling time of the exhaust gas component and the calculation time of the exhaust gas component and the amount of oxygen contained in the outside air flowing into the converter. It is desirable to correct the amount.

OUTPUT酸素量の具体的な計算方法を以下に示す。以下に示す表2は、単位時間あたりの排気ガス流量の時系列データの一例を示し、吹き込み経過時間が1つ増える間にどれだけの流量の排気ガスが排出されたかを示しており、例えばNmの単位で表されるものである。また、以下に示す表3は、排気ガス成分の計測値の時系列データを示しており、各成分の体積%濃度を示す。なお、排気ガスは導管によって分析計まで移動させて計測されるために、排気ガス成分の計測値は吹き込み経過時間に対する遅れ時間を考慮して保存される。具体的には、遅れ時間が5である場合には、吹き込み経過時間10の時点で成分分析を行った結果は吹き込み経過時間5の成分データとして保存される。 The specific calculation method of OUTPUT oxygen content is shown below. Table 2 shown below shows an example of time-series data of the exhaust gas flow rate per unit time, and shows how much exhaust gas was discharged while the blow-in elapsed time increased by one. For example, Nm It is expressed in units of 3 . Table 3 shown below shows time-series data of measured values of exhaust gas components, and indicates the volume% concentration of each component. Since the exhaust gas is measured by moving it to the analyzer through a conduit, the measured value of the exhaust gas component is stored in consideration of the delay time with respect to the elapsed time of blowing. Specifically, when the delay time is 5, the result of the component analysis performed at the time of blowing elapsed time 10 is stored as the component data of blowing elapsed time 5.

Figure 2012149341
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始めに、演算処理部21は、吹き込み経過時間をτ、吹き込み経過時間τにおける成分iの成分比(0〜1)をρ(i,τ)、吹き込み経過時間τにおける排気ガスの流量をV(τ)として、吹き込み経過時間26までの排気ガス中の成分iの累積流量X(i,26)を以下に示す数式(1)により算出する。なお、数式(1)中のΣ(i,τ)(Σ下部のiは記載を省略)は全ての成分比ρ(i,τ)の合計値であり、誤差等の原因によってこの値が1にならない場合に補正が行われる計算になっている。ここで、ρ(i,τ)は表3から得られる値であり、例えば、ρ(CO,τ)は吹き込み経過時間におけるCO濃度41体積%を100で割った0.41である。   First, the arithmetic processing unit 21 sets τ as the elapsed blowing time, ρ (i, τ) as the component ratio (0 to 1) of the component i at the elapsed blowing time τ, and V ( As τ), the cumulative flow rate X (i, 26) of the component i in the exhaust gas up to the blow-in elapsed time 26 is calculated by the following formula (1). Note that Σ (i, τ) in formula (1) (the description of i at the bottom of Σ is omitted) is the total value of all component ratios ρ (i, τ), and this value is 1 due to an error or the like. The calculation is performed when correction is not made. Here, ρ (i, τ) is a value obtained from Table 3. For example, ρ (CO, τ) is 0.41 obtained by dividing the CO concentration of 41 vol% at the blow-in elapsed time by 100.

Figure 2012149341
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次に、演算処理部21は、累積流量X(i,26)を用いて以下に示す数式(2)によりOUTPUT酸素量を算出する。なお、数式(2)では、各成分の累積流量には係数が掛けられている。例えばCOの場合、1NmのCO中に含まれる酸素から生成可能な酸素は0.5Nmであるので、これを係数としている。また、転炉の排気ガスには、吹き込み酸素や原料及び副原料中に含まれる酸素以外の酸素も含まれている。これは、流入した外気中に含まれる酸素であり、この酸素が排気ガス中で反応してCOやCO等になっていることもある。そこで、この流入量を考慮してOUTPUT酸素量を補正する方法の一例を以下に示す。 Next, the arithmetic processing unit 21 calculates the OUTPUT oxygen amount by the following mathematical formula (2) using the cumulative flow rate X (i, 26). In Equation (2), the cumulative flow rate of each component is multiplied by a coefficient. For example, in the case of CO, since oxygen that can be generated from oxygen contained in 1 Nm 3 of CO is 0.5 Nm 3 , this is used as a coefficient. Further, the exhaust gas of the converter includes blown oxygen and oxygen other than oxygen contained in the raw material and the auxiliary raw material. This is oxygen contained in the inflowing outside air, and this oxygen may react with the exhaust gas to become CO, CO 2 or the like. Therefore, an example of a method for correcting the OUTPUT oxygen amount in consideration of this inflow amount is shown below.

Figure 2012149341
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底吹き攪拌ガスにNを使っていない場合、排気ガス中に含まれるN量は全て外気から流入したと考えられる。空気の窒素及び酸素の比を78:21とすると、流入酸素量は以下に示す数式(3)より計算できるので、この値を使ってOUTPUT酸素量は以下に示す数式(4)のように補正できる。このため、演算処理部21は、上記の値を利用して酸化反応量Ototalを以下に示す数式(5)のように算出する。これにより、ステップS2の処理は完了し、成分推定処理はステップS3の処理に進む。 When N 2 is not used for the bottom blowing stirring gas, it is considered that all the amount of N 2 contained in the exhaust gas has flowed from outside air. If the ratio of nitrogen and oxygen in the air is 78:21, the inflowing oxygen amount can be calculated from the following equation (3). Therefore, using this value, the OUTPUT oxygen amount is corrected as in the following equation (4). it can. For this reason, the arithmetic processing unit 21 calculates the oxidation reaction amount O total as shown in the following formula (5) using the above values. Thereby, the process of step S2 is completed and a component estimation process progresses to the process of step S3.

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ステップS3の処理では、演算処理部21が、ステップS2の処理によって算出されたに酸化反応量Ototal対する成分の反応量の組を複数生成する。具体的には、溶鋼101中に含まれる成分が鉄(Fe),炭素(C),リン(P)のみであり、酸化反応量Ototalで使用された酸素は一酸化鉄(FeO),五酸化リン(P)のみを生成する場合(例えば、脱珪、脱燐処理が予備処理設備で完了済みの場合、この状態になる)、演算処理部21は、以下のようにして酸化反応量Ototalに対する成分の反応量の組を生成する。 In the process of step S3, the arithmetic processing unit 21 generates a plurality of pairs of reaction amounts of components with respect to the oxidation reaction amount O total calculated by the process of step S2. Specifically, the components contained in the molten steel 101 are only iron (Fe), carbon (C), and phosphorus (P), and the oxygen used in the oxidation reaction amount O total is iron monoxide (FeO), five When only phosphorus oxide (P 2 O 5 ) is generated (for example, when the desiliconization and dephosphorization processes are completed in the pretreatment facility, this state is obtained), the arithmetic processing unit 21 oxidizes as follows. A set of reaction amounts of the components with respect to the reaction amount O total is generated.

始めに、成分推定装置20は、吹錬前のリン濃度と原料及び副原料の投入量とを用いて、五酸化リン(P)の生成に使用された酸素量の最大値O(max)及び最小値O(min)を算出する。なお、最大値O(max)及び最小値O(min)は、最小値O(min)を0、最大値O(max)を溶鋼101中の全てのPを酸化させるために必要な酸素量として計算してもよいし、このときに制約条件を付けて最小値O(min)をより大きく、最大値O(max)をより小さくしてもよい。 First, the component estimation apparatus 20 uses the phosphorus concentration before blowing and the input amounts of raw materials and auxiliary raw materials, and the maximum amount O P of oxygen used to generate phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ). (max) and calculates the minimum value O P (min). The maximum value O P (max) and the minimum value O P (min) are necessary for oxidizing the minimum value O P (min) to 0 and the maximum value O P (max) to all P in the molten steel 101. It may be calculated as a simple oxygen amount, or at this time, the minimum value O P (min) may be made larger and the maximum value O P (max) may be made smaller by adding a constraint condition.

次に、演算処理部21は、以下に示す数式(6)を用いてリンの酸化に使用された酸素量O(t)(但し、0≦t≦1)を算出する。次に、演算処理部21は、パラメータtにn個の値(t1,t2,…,tn)を代入して、リンの酸化に使用された複数の酸素量O(t1),O(t2),…O(tn)を算出する。そして最後に、演算処理部21は、以下に示す数式(7)に各酸素量を代入することによって、FeOの生成に使用された酸素量OFeOを算出する。この結果、複数の反応量の組[O(t1),OFeO(t1)],[O(t2),OFeO(t2)],…,[O(tn),OFeO(tn)]を生成することができる。 Next, the arithmetic processing unit 21 calculates an oxygen amount O P (t) (where 0 ≦ t ≦ 1) used for phosphorous oxidation using the following formula (6). Next, the arithmetic processing unit 21, n number of values in the parameter t (t1, t2, ..., tn) by substituting, a plurality of which is used in the oxidation of the phosphorus oxygen O P (t1), O P ( t2),... O P (tn) is calculated. Finally, the arithmetic processing unit 21 calculates the oxygen amount O 2 FeO used for the generation of FeO by substituting each oxygen amount into the following formula (7). As a result, a plurality of reaction volume set [O P (t1), O FeO (t1)], [O P (t2), O FeO (t2)], ..., [O P (tn), O FeO (tn )] Can be generated.

Figure 2012149341
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例えば、最小値O(min)を0、最大値O(max)を5、酸化反応量Ototalを15として、パラメータtがt1=0,t2=0.1,t3=0.3,…,t10=0.9,t11=1.0と0.1刻みで設定されていたとすると、反応量の組は以下に示す(8)のように生成される。リンの酸化に使用された酸素量O(t)とFeOの生成に使用された酸素量OFeOとの合計値は酸化反応量Ototalと等しくなっており、反応量の組は使用される比率を変えた組になっている。これにより、ステップS3の処理は完了し、成分推定処理はステップS4の処理に進む。 For example, the minimum value O P (min) is 0, the maximum value O P (max) is 5, the oxidation reaction amount O total is 15, and the parameters t are t1 = 0, t2 = 0.1, t3 = 0.3, ..., T10 = 0.9, t11 = 1.0 and set in increments of 0.1, a set of reaction amounts is generated as shown in (8) below. The total value of the oxygen amount O P (t) used for the oxidation of phosphorus and the oxygen amount O FeO used for the formation of FeO is equal to the oxidation reaction amount O total, and the set of reaction amounts is used It is a set with different ratios. Thereby, the process of step S3 is completed and a component estimation process progresses to the process of step S4.

Figure 2012149341
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ステップS4の処理では、演算処理部21が、ステップS3の処理によって生成された反応量の各組について反応平衡評価値を算出する。本明細書において、反応平衡評価値とは、吹錬時に酸化反応と逆反応が平衡状態になっていると仮定して、平衡状態になっている時に0に近い値をとるような数式を実績データから導出し、数式に含まれる変数を計測値や操作量等を代入することによって計算された、吹錬毎の平衡状態への近さを評価する値のことを意味する。   In the process of step S4, the arithmetic processing unit 21 calculates a reaction equilibrium evaluation value for each set of reaction amounts generated by the process of step S3. In this specification, the reaction equilibrium evaluation value is a mathematical expression that assumes a value close to 0 when the equilibrium state is reached, assuming that the oxidation reaction and the reverse reaction are in an equilibrium state during blowing. It means a value that is derived from data and that is calculated by substituting measured values, manipulated variables, and the like for variables included in the mathematical formula, and evaluating the proximity to the equilibrium state for each blowing.

具体的には、リンの酸化反応は、以下に示す化学反応式(9)で与えられる。また、この化学反応式(9)における左辺から右辺への反応速度V1は以下に示す数式(10)のように表され、右辺から左辺への反応速度V2は以下に示す数式(11)のように表される。なお、数式(10),(11)中における[P],[Fe]はそれぞれ、溶鋼中のリン及び鉄の濃度を示し、(FeO),(CaO),(P)はそれぞれ、スラグ中の一酸化鉄,一酸化カルシウム,及び五酸化リンの濃度を示す。 Specifically, the oxidation reaction of phosphorus is given by the chemical reaction formula (9) shown below. Further, in this chemical reaction formula (9), the reaction rate V1 from the left side to the right side is represented by the following formula (10), and the reaction rate V2 from the right side to the left side is represented by the following formula (11). It is expressed in In addition, [P] and [Fe] in the formulas (10) and (11) respectively indicate the concentrations of phosphorus and iron in the molten steel, and (FeO), (CaO), and (P 2 O 5 ) are respectively Indicates the concentration of iron monoxide, calcium monoxide, and phosphorus pentoxide in the slag.

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平衡状態では、左辺から右辺の反応速度V1と右辺から左辺の反応速度V2とが等しくなっていると考えられるので、以下に示す数式(12)が成立する。この数式(12)の両辺の自然対数を計算すると以下に示す数式(13)が得られ、この数式(13)を用いて以下の数式(14)に示すパラメータEqを定義すると、パラメータEqの値が0に近づいた時に反応が平衡状態に達していると考えることができる。そこで、本実施形態では、このパラメータEqを反応平衡評価値と定義する。   In the equilibrium state, it is considered that the reaction speed V1 from the left side to the right side and the reaction speed V2 from the right side to the left side are equal to each other. Therefore, the following formula (12) is established. When the natural logarithm of both sides of the equation (12) is calculated, the following equation (13) is obtained. When the parameter Eq shown in the following equation (14) is defined using the equation (13), the value of the parameter Eq is obtained. It can be considered that the reaction has reached an equilibrium state when is approaching zero. Therefore, in this embodiment, this parameter Eq is defined as a reaction equilibrium evaluation value.

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上述の数式(14)においてリン濃度[P],鉄濃度[Fe],一酸化鉄濃度(FeO),及び五酸化リン濃度(P)は反応量の組[O(t),OFeO(t)]から計算することができる。例えば、反応量の組[O(t2),OFeO(t2)]=[0.5,14.5]の場合、[生成されたPに含まれる酸素量]=0.5、及び[生成されたFeOに含まれる酸素量]=14.5として計算する。 The phosphorus concentration in the equation (14) above [P], the iron concentration [Fe], monoxide iron concentration (FeO), and phosphorus pentoxide concentration (P 2 O 5) reaction of the set [O P (t), O 2 FeO (t)]. For example, reaction of the set [O P (t2), O FeO (t2)] For = [0.5,14.5], [amount of oxygen contained in the P 2 O 5 produced] = 0.5 , And [the amount of oxygen contained in the produced FeO] = 14.5.

上述の[生成されたPに含まれる酸素量]及び[生成されたFeOに含まれる酸素量]をそれぞれ用いて、P及びFeOの重量を算出することができる。算出されたP及びFeOの重量をそれぞれスラグ中P重量及びスラグ中FeO重量とする。また、原料投入実績から炉内に入ったCaOの重量がわかる。CaOの重量に定数(歩留まり率)を掛けたものをスラグ中のCaO重量とし、CaO以外の投入原料のうち、スラグ内に入り込む重量を(原料投入量)×(スラグ内に入り込む成分の比)×(歩留まり)で計算すると、スラグのトータル重量は以下に示す数式(15)により算出される。また、対象時刻(例えば吹き込み経過時間26)における溶鋼中成分の濃度は以下に示す数式(16)により算出できる。他の反応量の組についても[生成されたPに含まれる酸素量]及び[生成されたFeOに含まれる酸素量]を変えることによって同様に計算できる。 The weight of P 2 O 5 and FeO can be calculated using the above-mentioned [amount of oxygen contained in the produced P 2 O 5 ] and [amount of oxygen contained in the produced FeO], respectively. The calculated weights of P 2 O 5 and FeO are defined as P 2 O 5 weight in slag and FeO weight in slag, respectively. In addition, the weight of CaO entering the furnace is known from the raw material input results. Multiplying the weight of CaO by a constant (yield rate) is the weight of CaO in the slag, and among the input materials other than CaO, the weight entering the slag is (raw material input amount) x (ratio of components entering the slag) When calculating by x (yield), the total weight of the slag is calculated by the following formula (15). Moreover, the density | concentration of the component in molten steel in object time (for example, blowing elapsed time 26) is computable by Numerical formula (16) shown below. The other reaction amount sets can be similarly calculated by changing [the amount of oxygen contained in the produced P 2 O 5 ] and [the amount of oxygen contained in the produced FeO].

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演算処理部21は、後述する反応平衡評価値算出処理を実行することによって数式(14)の係数a,b,c,d,e,及び定数項lnk1−lnk2(以下、fと表記)を決定することによって、各反応量の組毎に反応平衡評価値Eqを計算することができる。なお、化学反応式(9)に示す反応は、スラグや温度等の変化にも影響を受けるので、これらの説明変数について以下に示す数式(17)のように関数f(x)を加えた形で反応平衡評価値Eqを設定してもよい(例えば、説明変数を溶鋼温度T、係数をαとして、関数部分をα/T等とすることが可能である)。これにより、ステップS4の処理は完了し、成分推定処理はステップS5の処理に進む。   The arithmetic processing unit 21 determines the coefficients a, b, c, d, e and the constant term lnk1-lnk2 (hereinafter referred to as f) of the equation (14) by executing a reaction equilibrium evaluation value calculation process described later. By doing so, the reaction equilibrium evaluation value Eq can be calculated for each set of reaction amounts. Since the reaction shown in the chemical reaction formula (9) is also affected by changes in slag, temperature, etc., the function f (x) is added to these explanatory variables as in the following formula (17). The reaction equilibrium evaluation value Eq may be set by (for example, the explanatory variable may be the molten steel temperature T, the coefficient is α, and the function portion may be α / T). Thereby, the process of step S4 is completed and a component estimation process progresses to the process of step S5.

Figure 2012149341
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ステップS5の処理では、演算処理部21が、ステップS4の処理によって算出された反応平衡評価値Eqに基づいて、反応平衡評価値Eqの絶対値が所定値未満になる反応量の組を抽出し、抽出された反応量の組に基づいて溶鋼101に含まれる成分の濃度の上限値及び下限値を算出する。具体的には、反応量の組[O(t5),OFeO(t5)],[O(t6),OFeO(t6)],[O(t7),OFeO(t7)]について求められた反応平衡評価値Eqの絶対値が所定値未満であり、五酸化リン(P)及び一酸化鉄(FeO)の生成に使用された酸素量O,OFeOが以下に示す数式(18),(19)を満たす場合、演算処理部21は、O(t7)及びO(t5)から計算されるリン濃度をそれぞれリン濃度の下限値及び上限値として計算する。これにより、ステップS5の処理は完了し、成分推定処理はステップS6の処理に進む。 In the process of step S5, the arithmetic processing unit 21 extracts a set of reaction amounts in which the absolute value of the reaction equilibrium evaluation value Eq is less than a predetermined value based on the reaction equilibrium evaluation value Eq calculated by the process of step S4. The upper limit value and the lower limit value of the concentration of the component contained in the molten steel 101 are calculated based on the extracted reaction amount set. Specifically, the reaction amount of the set [O P (t5), O FeO (t5)], [O P (t6), O FeO (t6)], [O P (t7), O FeO (t7)] The absolute value of the reaction equilibrium evaluation value Eq determined for is less than a predetermined value, and the oxygen amounts O P and O FeO used for the production of phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ) and iron monoxide (FeO) are as follows: When satisfying the mathematical expressions (18) and (19) shown in FIG. 5, the arithmetic processing unit 21 calculates the phosphorus concentration calculated from O P (t7) and O P (t5) as the lower limit value and the upper limit value of the phosphorus concentration, respectively. . Thereby, the process of step S5 is completed and a component estimation process progresses to the process of step S6.

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ステップS6の処理では、演算処理部21が、ステップS5の処理によって算出された成分濃度に関する情報を表示装置30に出力する。以後、オペレータは、吹錬終了後の成分濃度が所定の範囲内になるように、表示装置30に出力された情報に基づいて吹錬制御の操作量を調整する。これにより、ステップS6の処理は完了し、一連の成分推定処理は終了する。   In the process of step S6, the arithmetic processing unit 21 outputs information on the component concentration calculated by the process of step S5 to the display device 30. Thereafter, the operator adjusts the operation amount of the blowing control based on the information output to the display device 30 such that the component concentration after the blowing is within a predetermined range. Thereby, the process of step S6 is completed and a series of component estimation processes are complete | finished.

〔反応平衡評価値算出処理〕
次に、図5に示すフローチャートを参照して、上記ステップS4の処理において数式(14)の係数a,b,c,d,e,fを決定する処理の流れについて説明する。
[Reaction equilibrium evaluation value calculation processing]
Next, the flow of processing for determining the coefficients a, b, c, d, e, and f in the equation (14) in the processing of step S4 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

図5は、本発明の一実施形態である反応平衡評価値算出処理の流れを示すフローチャートである。図5に示すフローチャートは、ステップS3の処理が完了したタイミングで開始となり、反応平衡評価値算出処理はステップS11の処理に進む。   FIG. 5 is a flowchart showing the flow of a reaction equilibrium evaluation value calculation process according to an embodiment of the present invention. The flowchart shown in FIG. 5 starts at the timing when the process of step S3 is completed, and the reaction equilibrium evaluation value calculation process proceeds to the process of step S11.

ステップS11の処理では、演算処理部21が、対象チャージの説明変数Y,Y,…,Yの値を取得する。具体的には、反応平衡評価値Eqが上述の数式(17)のように表される場合、演算処理部21は、対象チャージのln[P],ln(FeO),ln(CaO),ln(P),及びln(Fe)の値を取得する。ここで、説明変数の値をy,y,…,yと表現すると、反応平衡評価値Eqは以下に示す数式(20)のように表現することができる。ここで、y,y,…,yの説明変数のうち、値がほとんど変化しないものや他の説明変数と相関の強いものは取り除いてもよい。また、数式(20)中のパラメータa(j=0,…,m)が決定すべき係数であるが、以下に示す数式(20)によれば、パラメータaが全て0になる場合、反応平衡評価値Eqの値は0になってしまう。このため、以下に示す数式(21)のように、右辺をいずれかのパラメータa(本例ではa)で割った値を反応平衡評価値Eqとしてもよい。なお、数式(21)では、ln[P]に対応する説明変数がyになっているものとする。これにより、ステップS11の処理は完了し、反応平衡評価値算出処理はステップS12の処理に進む。 In the process of step S11, the arithmetic processing unit 21 acquires the values of the explanatory variables Y 1 , Y 2 ,..., Y m of the target charge. Specifically, when the reaction equilibrium evaluation value Eq is expressed as in the above equation (17), the arithmetic processing unit 21 calculates the target charge ln [P], ln (FeO), ln (CaO), ln. The values of (P 2 O 5 ) and ln (Fe) are acquired. Here, when the values of the explanatory variables are expressed as y 1 , y 2 ,..., Y m , the reaction equilibrium evaluation value Eq can be expressed as the following formula (20). Here, y 1, y 2, ... , among the explanatory variables of y m, those strong correlation with almost unchanged those and other explanatory variable values may be removed. Further, the parameter a j (j = 0,..., M) in the equation (20) is a coefficient to be determined. According to the equation (20) shown below, when the parameters a j are all 0, The value of the reaction equilibrium evaluation value Eq becomes 0. For this reason, the value obtained by dividing the right side by one of the parameters a j (in this example, a 1 ) may be used as the reaction equilibrium evaluation value Eq, as in the following formula (21). In Equation (21), it is assumed that the explanatory variable corresponding to ln [P] is y 1 . Thereby, the process of step S11 is completed, and the reaction equilibrium evaluation value calculation process proceeds to the process of step S12.

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ステップS12の処理では、演算処理部21が、処理対象のチャージと完了吹錬チャージとの類似度を計算するために、操業DB22に格納されている完了吹錬チャージ情報23に基づいて、以下に示す数式(22)を用いて説明変数の重み付きノルムNr(z)を計算する。なお、数式(22)中、パラメータZは対象チャージの初期溶湯成分、初期溶湯温度、吹き込み済みの酸素量、投入済み原料量、及び投入済み副原料量を示し、パラメータz はi番目の完了吹錬チャージのパラメータZに対する値を示し、パラメータwは各説明変数に掛けられる重みを示す。そして、演算処理部21は、重み付きノルムNr(z)の値が小さいものから順に完了吹錬チャージ情報を設定数だけ抽出する。すなわち、演算処理部21は、処理対象のチャージの説明変数と類似する説明変数を有する完了吹錬チャージ情報を設定数だけ抽出する。これにより、ステップS12の処理は完了し、反応平衡評価値算出処理はステップS13の処理に進む。 In the process of step S12, the arithmetic processing unit 21 calculates the similarity between the charge to be processed and the completed blowing charge based on the completed blowing charge information 23 stored in the operation DB 22 as follows. The weighted norm Nr (z i ) of the explanatory variable is calculated using the following mathematical formula (22). In Equation (22), the parameter Z j represents the initial molten metal component of the target charge, the initial molten metal temperature, the amount of oxygen blown in, the amount of charged raw material, and the amount of added auxiliary raw material, and the parameter z j i is the i th the indicated value for the parameter Z j completion blowing charge, the parameter w denotes a weight to be multiplied to each explanatory variable. Then, the arithmetic processing unit 21 extracts the completed blowing charge information for the set number in order from the smallest weighted norm Nr (z i ). That is, the arithmetic processing unit 21 extracts the completed blowing charge information having an explanatory variable similar to the explanatory variable of the charge to be processed by the set number. Thereby, the process of step S12 is completed and the reaction equilibrium evaluation value calculation process proceeds to the process of step S13.

Figure 2012149341
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ステップS13の処理では、演算処理部21が、完了吹錬チャージ情報23から過去チャージに関する情報(時系列情報、吹錬前後溶湯情報)を収集し、吹錬前後溶湯情報に入っている各成分の分析情報の中から吹錬前後(又は吹錬途中)のリン濃度の情報を取得する。また、演算処理部21は、取得したリン濃度の情報を用いて以下に示す数式(23)より吹錬後のPの量を算出する。次に、演算処理部21は、時系列情報を用いてステップS2の処理と同様の処理により、リン及び鉄の酸化に使用された酸素量の合計値を算出する。吹錬後のPの量からリンの酸化に使用された酸素量が得られ、リンの酸化に使用された酸素量が求まることにより鉄の酸化に使用された酸素量が決まり、FeOの生成量を計算できる。スラグ中のCaOの量は、完了吹錬チャージ23情報の原料投入実績情報から計算される。このようにして、ln(P)、ln(FeO)、ln(CaO)、ln[P]、及びln[Fe]の値が算出される。すなわち、これ以外のパラメータが反応平衡評価値Eqの説明変数に入っている場合であっても、必要な値を完了チャージ情報から抽出することによって、全ての説明変数を得ることができる。 In the process of step S13, the arithmetic processing unit 21 collects information (time-series information, molten metal information before and after blowing) from the completed blowing charge information 23, and each component included in the molten metal information before and after blowing. Acquire information on phosphorus concentration before and after blowing (or during blowing) from analysis information. Further, the arithmetic processing unit 21 calculates the amount of P 2 O 5 after blowing from Equation (23) below using the obtained phosphorus concentration information. Next, the arithmetic processing unit 21 calculates the total value of the oxygen amounts used for the oxidation of phosphorus and iron by the same process as the process of step S2 using the time series information. The amount of oxygen used for oxidation of phosphorus is obtained from the amount of P 2 O 5 after blowing, and the amount of oxygen used for oxidation of iron is determined by obtaining the amount of oxygen used for oxidation of phosphorus. Can be calculated. The amount of CaO in the slag is calculated from the raw material input performance information of the completed blowing charge 23 information. In this way, the values of ln (P 2 O 5 ), ln (FeO), ln (CaO), ln [P], and ln [Fe] are calculated. In other words, even if other parameters are included in the explanatory variable of the reaction equilibrium evaluation value Eq, all the explanatory variables can be obtained by extracting necessary values from the completed charge information.

Figure 2012149341
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次に、演算処理部21が、ステップS12の処理によって抽出された過去チャージの説明変数を数式(21)に代入した時の反応平衡評価値Eqの二乗和ΣWeqEq(y)が最小になるように、最適化計算を用いてパラメータaj(j=0,…,m、j≠1)の値を決定する。ここで、二乗和ΣWeqEq(y)中のパラメータWeqは完了吹錬チャージにつけられた重み係数である。なお、パラメータyはリン濃度[P]の非線形関数ln[P]であるため、リン濃度[P]の値によって反応平衡評価値Eqとリン濃度[P]の変化量比が大きく異なる。このため、リン濃度[P]の値を基準にして反応平衡評価値Eqの値を評価する場合には、重み係数Weqを(d[P]/dEq)2とするとよい。また、d[P]/dEqは近似的に[P]となるので、重み係数Weqを([P])2としてもよい。最適化計算の手法としては、反応平衡評価値Eqが1次式であれば通常の回帰計算、非線形関数であれば非線形計画法(例えばニュートン法,共役勾配法,準ニュートン法,逐次二次計画法等。詳しくは参考文献(“最適化の手法”茨木、福島著、共立出版)を参照)を用いることができる。これにより、ステップS13の処理は完了し、一連の反応平衡評価値算出処理は終了する。 Next, the sum of squares ΣWeq i Eq 2 (y i ) of the reaction equilibrium evaluation value Eq when the arithmetic processing unit 21 substitutes the explanatory variable of the past charge extracted by the process of step S12 into the equation (21) is the minimum. The value of the parameter aj (j = 0,..., M, j ≠ 1) is determined using optimization calculation. Here, the parameter Weq i in the square sum ΣWeq i Eq 2 (y i ) is a weighting factor assigned to the completed blowing charge. Since the parameter y 1 is a nonlinear function ln [P] of the phosphorus concentration [P], the change ratio between the reaction equilibrium evaluation value Eq and the phosphorus concentration [P] varies greatly depending on the value of the phosphorus concentration [P]. For this reason, when evaluating the value of the reaction equilibrium evaluation value Eq on the basis of the value of the phosphorus concentration [P], the weighting coefficient Weq i may be set to (d [P] / dEq) 2 . Since d [P] / dEq is approximately [P], the weighting coefficient Weq i may be ([P]) 2 . As an optimization calculation method, normal regression calculation is used if the reaction equilibrium evaluation value Eq is a linear expression, and nonlinear programming (for example, Newton method, conjugate gradient method, quasi-Newton method, sequential quadratic programming if the function is a nonlinear function). For details, refer to the reference (see “Optimization Techniques” by Ibaraki and Fukushima, Kyoritsu Shuppan). Thereby, the process of step S13 is completed and a series of reaction equilibrium evaluation value calculation processes are complete | finished.

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である成分推定処理では、演算処理部21が、溶鋼101の吹錬中に発生する排気ガスの成分に基づいて、溶鋼101の酸化反応に使用された酸素量を酸化反応量として算出し、算出された酸化反応量に基づいて、溶鋼101を構成する各成分の酸化に使用された酸素量の組を複数生成し、生成された各組について反応平衡評価値を算出し、算出された反応平衡評価値が所定範囲内にある組を抽出し、抽出された組に基づいて溶鋼101を構成する各成分の濃度範囲を算出するので、溶鋼101の成分を精度高く推定することができる。   As is apparent from the above description, in the component estimation process according to an embodiment of the present invention, the arithmetic processing unit 21 performs an oxidation reaction of the molten steel 101 based on the components of exhaust gas generated during the blowing of the molten steel 101. The amount of oxygen used in the calculation is calculated as the amount of oxidation reaction, and based on the calculated amount of oxidation reaction, a plurality of sets of oxygen amounts used for the oxidation of each component constituting the molten steel 101 are generated, and each generated Since the reaction equilibrium evaluation value is calculated for the set, the set in which the calculated reaction equilibrium evaluation value is within a predetermined range is extracted, and the concentration range of each component constituting the molten steel 101 is calculated based on the extracted set. The component of the molten steel 101 can be estimated with high accuracy.

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。   Although the embodiment to which the invention made by the present inventor is applied has been described above, the present invention is not limited by the description and the drawings that form a part of the disclosure of the present invention according to this embodiment. That is, other embodiments, examples, operational techniques, and the like made by those skilled in the art based on the present embodiment are all included in the scope of the present invention.

10 制御端末
20 溶湯成分推定装置
21 演算処理部
22 操業データベース(DB)
23 完了吹錬チャージ情報
23 モデル推定計算情報
24 未完了吹錬チャージ情報
30 表示装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Control terminal 20 Molten component estimation apparatus 21 Arithmetic processing part 22 Operation database (DB)
23 Completed blown charge information 23 Model estimation calculation information 24 Incomplete blown charge information 30 Display device

Claims (4)

溶湯の吹錬中に発生する排気ガスの成分に基づいて、該溶湯の酸化反応に使用された酸素量を酸化反応量として算出するステップと、
前記酸化反応量に基づいて、溶湯を構成する各成分の酸化に使用された酸素量の組を複数生成し、生成された各組について反応平衡評価値を算出するステップと、
前記反応平衡評価値が所定範囲内にある組を抽出し、抽出された組に基づいて溶湯を構成する各成分の濃度範囲を算出するステップと、
を含むことを特徴とする溶湯成分推定方法。
Calculating the amount of oxygen used for the oxidation reaction of the molten metal as an oxidation reaction amount based on the component of the exhaust gas generated during the blowing of the molten metal;
Based on the oxidation reaction amount, generating a plurality of sets of oxygen amounts used for oxidation of each component constituting the molten metal, and calculating a reaction equilibrium evaluation value for each generated set;
Extracting a set in which the reaction equilibrium evaluation value is within a predetermined range, and calculating a concentration range of each component constituting the melt based on the extracted set;
The molten metal component estimation method characterized by including.
前記反応平衡評価値は、溶湯情報、吹錬処理の操作量情報、排気ガス情報、及びスラグ情報のうちの少なくとも一つを説明変数として含むことを特徴とする請求項1に記載の溶湯成分推定方法。   2. The molten component estimation according to claim 1, wherein the reaction equilibrium evaluation value includes at least one of molten metal information, operation amount information of a blowing process, exhaust gas information, and slag information as an explanatory variable. Method. 前記反応平衡評価値を算出するステップは、成分の濃度範囲を算出する前の溶湯情報、吹錬処理の操作量情報、排気ガス情報、及びスラグ情報のうちの少なくとも一つに関して処理対象のチャージに類似する過去のチャージを抽出し、抽出された過去のチャージの説明変数を用いて該反応平衡評価値を算出するステップを含むことを特徴とする請求項2に記載の溶湯成分推定方法。   The step of calculating the reaction equilibrium evaluation value is performed on the charge to be processed with respect to at least one of the molten metal information, the operation amount information of the blowing process, the exhaust gas information, and the slag information before calculating the component concentration range. The melt component estimation method according to claim 2, further comprising: extracting similar past charges, and calculating the reaction equilibrium evaluation value using the extracted past charge explanatory variables. 溶湯の吹錬中に発生する排気ガスの成分に基づいて、該溶湯の酸化反応に使用された酸素量を酸化反応量として算出する酸化反応量算出手段と、
前記酸化反応量に基づいて、溶湯を構成する各成分の酸化に使用された酸素量の組を複数生成し、生成された各組について反応平衡評価値を算出する反応平衡評価値算出手段と、
前記反応平衡評価値が所定範囲内にある組を抽出し、抽出された組に基づいて溶湯を構成する各成分の濃度範囲を算出する濃度範囲算出手段と、
を備えることを特徴とする溶湯成分推定装置。
An oxidation reaction amount calculating means for calculating the amount of oxygen used in the oxidation reaction of the molten metal as an oxidation reaction amount based on the components of exhaust gas generated during the blowing of the molten metal;
Based on the oxidation reaction amount, a plurality of pairs of oxygen amounts used for the oxidation of each component constituting the molten metal, and a reaction equilibrium evaluation value calculation means for calculating a reaction equilibrium evaluation value for each of the generated groups,
A concentration range calculating means for extracting a set in which the reaction equilibrium evaluation value is within a predetermined range, and calculating a concentration range of each component constituting the melt based on the extracted set;
A molten metal component estimation apparatus comprising:
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