JP2014201770A - Estimation apparatus and estimation method of prediction model of converter - Google Patents

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武次 逢坂
振一郎 豊田
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振一郎 豊田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a prediction model to be estimated, the prediction model deciding a charge amount of auxiliary feedstock in a converter and enabling a further optimal charge amount or the like of the auxiliary feedstock to be obtained.SOLUTION: An estimation apparatus 1 of a prediction model of a converter is used to calculate a charge amount of an auxiliary feedstock to be charged for component adjustment in a converter 2, and is the apparatus that estimates the prediction model of the converter 2 obtained based on an operation result value of the converter 2, and includes: an input part 6 that inputs a generation condition of the prediction model; a model generation part 7 which extracts data so as to coincide with the condition input in the input part 6 and generates two or more prediction models; a model verification part 8 which performs simulation using two or more prediction models obtained in the model generation part 7 and verifies the result of the simulation, thereby estimates the surest prediction model in two or more prediction models and selects the surest prediction model; and an output part 9 which outputs the prediction model selected in the model verification part 8.

Description

本発明は、転炉における成分調整のために投入される副原料の投入量などを計算するのに用いられる予測モデルを推定する装置および方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and a method for estimating a prediction model used for calculating an input amount of an auxiliary material input for component adjustment in a converter.

従来から、転炉で行われる溶銑の精錬では、溶鋼中の炭素(C)、りん(P)およびマンガン(Mn)等の各濃度に対し目標値が設定されており、酸素(気酸、固酸)の供給量や副原料の投入量を適切にすることで、この目標値を満たすように各成分の調整が行われる。副原料の投入は、溶鋼の品質を考慮しつつ、副原料のコストを考慮することによって行われるが、その投入量の決定は、長年の操業実績から得られた手法が用いられている。   Conventionally, in hot metal refining performed in a converter, target values are set for each concentration of carbon (C), phosphorus (P), manganese (Mn), etc. in molten steel, and oxygen (gasic acid, solid By adjusting the supply amount of the acid) and the input amount of the auxiliary material, each component is adjusted to satisfy this target value. The input of the auxiliary raw material is performed by considering the cost of the auxiliary raw material in consideration of the quality of the molten steel, but the method of obtaining the input amount is obtained from a long experience of operation.

その一方で、様々な数学的手法や予測モデルを適用して、副原料の投入量の決定を行う技術も開発されている(特許文献1、2)。
例えば、特許文献1に開示された転炉吹錬制御方法及び転炉吹錬制御システムは、溶鋼成分の物質収支式、熱収支式、溶鋼及びスラグへと分配される比を規定する分配比推定式、操業条件に関する式等を制約条件として、吹込酸素量と副原料投入量を最適化する方法および装置を開示しており、従来の物理モデルに基づく重回帰では対応が不十分であった分配比推定式を回帰木モデルで構築することにより、高精度の推定を実現している。
On the other hand, techniques for determining the input amount of secondary raw materials by applying various mathematical methods and prediction models have been developed (Patent Documents 1 and 2).
For example, the converter blowing control method and the converter blowing control system disclosed in Patent Document 1 include a material balance equation, a heat balance equation, and a distribution ratio estimation that regulates the ratio of the molten steel distributed to the molten steel and slag. Discloses a method and device that optimizes the amount of oxygen blown in and the amount of auxiliary material input, using the formulas, formulas related to operating conditions, etc. as constraints, and distribution that has been insufficient for multiple regression based on conventional physical models Highly accurate estimation is realized by constructing the ratio estimation formula using a regression tree model.

また、特許文献2は、モデルパラメータ決定方法を開示しており、モデル対象と同一グループに属する対象の過去の実績データが少ない場合でも、他の適切なデータを補充することで、高い精度でモデルパラメータを求めることを実現している。   Further, Patent Document 2 discloses a model parameter determination method, and even when there is little past performance data of an object belonging to the same group as the model object, it is possible to add a model with high accuracy by supplementing other appropriate data. The parameter is obtained.

特開2009−52109号公報JP 2009-52109 A 特開2005−36289号公報JP 2005-36289 A

前述した如く、転炉で行われる溶銑の精錬では、様々な副原料が吹練条件に応じて投入されることとなるが、投入量の決定は非常に複雑で難しいものとなっている。
そのため、特許文献1の技術を採用することが考えられるが、特許文献1は、回帰木モデルを使うことにより推定に使ったデータに対しては高い精度の分配比推定式を構築できる技術ではあるものの、これまでの経験に基づく物理・冶金学的な法則を推定式に反映することが難しいといった欠点を有する技術である。そのため、より高い精度を実現するためには操業している広範囲の条件について大量のデータが必要となるが、多品種少量生産において操業条件の近いデータは少なく、測定誤差が大きいデータが含まれる場合には、その範囲においてモデル精度は悪化する。
As described above, in the hot metal refining performed in the converter, various auxiliary materials are input according to the blowing conditions, but the determination of the input amount is very complicated and difficult.
For this reason, it is conceivable to employ the technique of Patent Document 1. However, Patent Document 1 is a technique that can construct a highly accurate distribution ratio estimation formula for data used for estimation by using a regression tree model. However, it is a technology that has the disadvantage that it is difficult to reflect physical and metallurgical laws based on previous experience in the estimation formula. Therefore, in order to achieve higher accuracy, a large amount of data is required for a wide range of operating conditions, but there are few data that are close to operating conditions in high-mix low-volume production, and data with large measurement errors is included. In the range, the model accuracy deteriorates.

また、特許文献2のモデルパラメータ決定方法では、似ているデータを補充することでデータの少なさを補おうとしているが、特に、転炉操業におけるモデル(例えば、P分配推定モデル式など)を求めるのに必要となるスラグ成分は、毎回測定されるとは限らない。そのため、十分なデータが得られる確証がなく、モデル予測値に対応する観測値がないデータは使うことができず、その操業条件下でのモデル精度は保証されないこととなる。   Further, in the model parameter determination method of Patent Document 2, an attempt is made to compensate for the small amount of data by supplementing similar data. In particular, a model in the converter operation (for example, a P distribution estimation model formula or the like) is used. The slag component necessary for obtaining is not always measured every time. Therefore, there is no confirmation that sufficient data can be obtained, data that does not have an observed value corresponding to the model predicted value cannot be used, and the model accuracy under the operating conditions is not guaranteed.

すなわち、転炉というプロセスの特性上、予測モデルを推定するためのデータは誤差を大きく含む可能性があり、また、大量に集めることが困難である。また、転炉を操業する上で精度の高い予測モデルは必要不可欠であるが、その目的は各モデルの予測値を高い精度で求めることではなく、最終計算結果である副原料投入量等の最適値を求めることである。   In other words, due to the characteristics of the converter process, the data for estimating the prediction model may contain a large amount of error, and it is difficult to collect a large amount of data. Predictive models with high accuracy are indispensable for the operation of converters, but the purpose is not to obtain the predicted values of each model with high accuracy, but to optimize the amount of auxiliary material input, which is the final calculation result, etc. It is to obtain a value.

本発明は上記問題点を鑑み、転炉における副原料投入量を決定する予測モデルであって、より最適な副原料の投入量等を求められる予測モデルを構築するためのモデル推定技術を提供することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention provides a model estimation technique for constructing a prediction model for determining the input amount of secondary raw material in a converter, and for obtaining a more optimal input amount of secondary raw material. For the purpose.

上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明に係る転炉の予測モデルの推定装置は、転炉における成分調整のために投入される副原料の投入量を計算するのに用いられ、且つ前記転炉の操業実績値を基に得られた転炉の予測モデルを推定する装置であって、前記予測モデルの生成条件を入力する入力部と、前記入力部で入力された条件に合致する複数の予測モデルを生成するモデル生成部と、前記モデル生成部で得られた複数の予測モデルを用いてシミュレーションを行い、その結果を検証することで、前記複数の予測モデルの中から最も確からしい予測モデルを推定し選出するモデル検証部と、前記モデル検証部で選出された予測モデルを出力する出力部と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above-described object, the present invention takes the following technical means.
The converter predictive model estimation apparatus according to the present invention is used to calculate the input amount of the auxiliary raw material that is input for component adjustment in the converter, and is obtained based on the actual operation value of the converter. An apparatus for estimating a predicted model of a converter, an input unit for inputting a generation condition of the prediction model, and a model generation unit for generating a plurality of prediction models that match the conditions input by the input unit; A model verification unit that estimates and selects the most probable prediction model from the plurality of prediction models by performing simulation using the plurality of prediction models obtained by the model generation unit and verifying the results; And an output unit that outputs a prediction model selected by the model verification unit.

好ましくは、前記入力部では、予測モデルに用いる関数と予測モデルでのパラメータの範囲を入力し、前記モデル生成部では、PLS手法を用いて、予測モデルに用いられる複数のパラメータセットを決定するように構成されているとよい。
好ましくは、前記モデル検証部では、予測モデルのシミュレーションで得られた投入量と操業における実績投入量との偏差を用いた評価関数を利用して、前記複数の予測モデルの中から最も確からしい予測モデルを推定し選出するように構成されているとよい。
Preferably, the input unit inputs a function used for a prediction model and a parameter range in the prediction model, and the model generation unit determines a plurality of parameter sets used for the prediction model using a PLS method. It is good to be configured.
Preferably, the model verification unit uses the evaluation function that uses a deviation between the input amount obtained by simulation of the prediction model and the actual input amount in the operation to predict the most probable prediction among the plurality of prediction models. It may be configured to estimate and select a model.

本発明に係る転炉の予測モデルの推定方法は、転炉における成分調整のために投入される副原料の投入量を計算するのに用いられ、且つ前記転炉の操業実績値を基に得られた転炉の予測モデルを推定する方法であって、前記予測モデルの生成条件を入力する入力ステップと、前記入力部で入力された条件に合致する複数の予測モデルを生成するモデル生成ステップと、前記モデル生成ステップで得られた複数の予測モデルを用いてシミュレーションを行い、その結果を検証することで、前記複数の予測モデルの中から最も確からしい予測モデルを推定し選出するモデル検証ステップと、前記モデル検証部で選出された予測モデルを出力する出力ステップと、を備えることを特徴とする。   The estimation method of the prediction model of the converter according to the present invention is used to calculate the input amount of the auxiliary material input for component adjustment in the converter, and is obtained based on the operation result value of the converter. A method for estimating a predicted model of a converter, wherein an input step of inputting a generation condition of the prediction model, and a model generation step of generating a plurality of prediction models that match the condition input in the input unit, A model verification step of estimating and selecting a most probable prediction model from the plurality of prediction models by performing simulation using the plurality of prediction models obtained in the model generation step and verifying the result; And an output step of outputting the prediction model selected by the model verification unit.

好ましくは、前記入力ステップでは、予測モデルに用いる関数と予測モデルでのパラメータの範囲を入力し、前記モデル生成ステップでは、PLS手法を用いて、予測モデルに用いられる複数のパラメータセットを決定するとよい。
好ましくは、前記モデル検証ステップでは、予測モデルのシミュレーションで得られた投入量と操業における実績投入量との偏差を用いた評価関数を利用して、前記複数の予測モデルの中から最も確からしい予測モデルを推定し選出するとよい。
Preferably, in the input step, a function used in the prediction model and a parameter range in the prediction model are input, and in the model generation step, a plurality of parameter sets used in the prediction model may be determined using a PLS method. .
Preferably, in the model verification step, the most probable prediction among the plurality of prediction models is performed using an evaluation function using a deviation between the input amount obtained by simulation of the prediction model and the actual input amount in operation. A model should be estimated and selected.

本発明に係る転炉の予測モデルを推定する推定装置および推定方法によれば、転炉における副原料投入量を決定する予測モデルであって、より最適な副原料の投入量等を求められる予測モデルを求めることが可能となる。   According to the estimation apparatus and the estimation method for estimating the prediction model of the converter according to the present invention, the prediction model is for determining the input amount of the auxiliary raw material in the converter, and the prediction for obtaining the optimal input amount of the auxiliary raw material and the like. A model can be obtained.

推定装置のシステム構成を示した図である。It is the figure which showed the system configuration | structure of the estimation apparatus. 入力ステップでの処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process in an input step. モデル生成ステップでの処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process in a model production | generation step. モデル検証ステップでの処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process in a model verification step. 出力ステップでの処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process in an output step. 転炉の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of a converter.

以下、本発明に係る転炉2の予測モデルを推定する推定装置1および推定方法の実施の形態を、図を基に説明する。
本発明の推定装置1および推定方法の詳細を述べる前に、本発明の技術が適用される転炉2の概略について、説明する。
図6に示す如く、脱りん処理を行う転炉2は、気体酸素を溶銑に吹き込む上吹きランス3と炉底から酸素又は不活性ガスを溶銑に吹き込む羽口4を備えた上底吹き型であって、上吹きランス3からの気体酸素により酸素を供給し、羽口4からの酸素又は不活性ガスにより溶湯を攪拌するものである。また、転炉2は、供給装置5を備えている。この供給装置5は、副原料(生石灰、固体酸素源等)を供給するものであって、例えば、ホッパーや
シュート等である。
Hereinafter, embodiments of an estimation apparatus 1 and an estimation method for estimating a prediction model of a converter 2 according to the present invention will be described with reference to the drawings.
Before describing the details of the estimation apparatus 1 and the estimation method of the present invention, an outline of the converter 2 to which the technology of the present invention is applied will be described.
As shown in FIG. 6, the converter 2 for performing the dephosphorization process is an upper bottom blowing type provided with an upper blowing lance 3 for blowing gaseous oxygen into the molten iron and a tuyere 4 for blowing oxygen or an inert gas from the furnace bottom into the molten iron. Then, oxygen is supplied by gaseous oxygen from the top blowing lance 3 and the molten metal is stirred by oxygen from the tuyere 4 or by an inert gas. Further, the converter 2 includes a supply device 5. The supply device 5 supplies auxiliary materials (quick lime, solid oxygen source, etc.) and is, for example, a hopper or a chute.

図1は、前述した転炉2において、投入する副原料の量を正確に予測するための予測モデルを推定する装置1のシステム構成を示したものである。
予測モデルの推定装置1は、予測モデルの生成条件を入力する入力部6と、入力部6で入力された条件に合致するようにデータを抽出して、複数の予測モデルを生成する転炉モデル生成部7と、転炉モデル生成部7で得られた複数の予測モデルを用いてシミュレーションを行い、その結果を検証することで、前記複数の予測モデルの中から最も確からしい予測モデルを推定し選出する転炉モデル検証部8と、この転炉モデル検証部8で選出された予測モデルを出力する出力部9と、を備えている。
FIG. 1 shows a system configuration of an apparatus 1 that estimates a prediction model for accurately predicting the amount of auxiliary raw material to be charged in the converter 2 described above.
The prediction model estimation apparatus 1 includes an input unit 6 that inputs a generation condition of a prediction model, and a converter model that extracts data so as to match the conditions input by the input unit 6 and generates a plurality of prediction models. A simulation is performed using a plurality of prediction models obtained by the generation unit 7 and the converter model generation unit 7, and the result is verified to estimate the most probable prediction model from among the plurality of prediction models. A converter model verification unit 8 to be selected and an output unit 9 to output a prediction model selected by the converter model verification unit 8 are provided.

上記した入力部6では、予測モデルに用いる関数と予測モデルでのパラメータの範囲を入力するものとされ、転炉モデル生成部7では、PLS手法(Partial Least Squares Regression、部分的最小二乗法)を用いて、予測モデルに用いられる複数のパラメータセットを決定するようになっている。なお、PLS法は、例えば「PLS回帰におけるモデル選択,橋本,田中,アカデミア, 情報理工学編 10, 39-49, 2010-03,南山大学」などの文献に開示されているように、計量化学の分野でよく用いられている回帰分析手法である。計量化学では、スペクトルの検量などサンプルサイズに比べて圧倒的に波長数 (変量) が多い場合や変数間の共線性が高い場合に有用とされている。また近年では、回帰分析の精度を高める目的だけでなく、次元削減あるいは関連因子の抽出といった用法としても注目を集めている。PLS回帰は、高次元データを従属変数と関連の強い低次元データへ変換するという特徴を持つ。このPLS方を用いると、回帰結果のデータが1つではなく、複数セット得ることができる。   In the input unit 6 described above, a function used for the prediction model and a parameter range in the prediction model are input. In the converter model generation unit 7, a PLS method (Partial Least Squares Regression, partial least square method) is used. And a plurality of parameter sets used in the prediction model are determined. Note that the PLS method is an example of quantitative chemistry as disclosed in documents such as “Model selection in PLS regression, Hashimoto, Tanaka, Academia, Information Science and Engineering 10, 39-49, 2010-03, Nanzan University”. It is a regression analysis technique that is often used in the field of In quantitative chemistry, it is useful when the number of wavelengths (variables) is much larger than the sample size, such as spectral calibration, or when the collinearity between variables is high. In recent years, it has attracted attention not only for the purpose of improving the accuracy of regression analysis but also for usage such as dimension reduction or extraction of related factors. PLS regression has a feature of converting high-dimensional data into low-dimensional data strongly related to the dependent variable. When this PLS method is used, a plurality of sets of regression result data can be obtained instead of one.

さらに、転炉モデル検証部8では、予測モデルのシミュレーションで得られた投入量と操業における実績投入量とを用いた評価関数を利用して、複数の予測モデルの中から最も確からしい予測モデルを推定し選出するものとなっている。
以下、本発明の推定装置1および推定方法について、詳しく説明する。
図1に示す如く、推定装置1は、入力部6(データ入力部)、転炉モデル生成部7、転炉モデル検証部8、出力部9(転炉モデル出力部)の4つの部からなり、最適な予測モデルを推定する。
Further, the converter model verification unit 8 uses the evaluation function using the input amount obtained by the simulation of the prediction model and the actual input amount in the operation to determine the most probable prediction model from the plurality of prediction models. Estimated and elected.
Hereinafter, the estimation apparatus 1 and the estimation method of the present invention will be described in detail.
As shown in FIG. 1, the estimation apparatus 1 includes four parts: an input unit 6 (data input unit), a converter model generation unit 7, a converter model verification unit 8, and an output unit 9 (converter model output unit). Estimate the optimal prediction model.

転炉モデル生成部7で生成される予測モデルは、以下の式(1)で示されるものとする。
y=a(x)+a(x)+・・・+a(x)+b ・・・(1)
ここで、yは予測モデルの目的変数、
1〜nは予測モデルの説明変数、
1〜nは任意の関数、
1〜n,bはモデルパラメータである。
The prediction model generated by the converter model generation unit 7 is assumed to be represented by the following formula (1).
y = a 1 F 1 (x 1 ) + a 2 F 2 (x 2 ) +... + a n F n (x n ) + b (1)
Where y is the objective variable of the prediction model,
x 1 to n are explanatory variables of the prediction model,
F 1 to n are arbitrary functions,
a 1 to n and b are model parameters.

まず、データ入力部6では、入力部6に転炉モデル生成部7で予測モデルを計算するのに用いる任意の関数F1〜n、及びモデルパラメータa1〜n,bの範囲を入力する(図1のS1−1、データ入力ステップ)。なお、このS1−1においては、モデルパラメータa1〜n,bの一部の値を範囲ではなく任意の固定値で入力して予測モデルを推定するようにしてもよい。例えば、a1に固定値を入力したとすると、予測モデル:y−a(x)=a(x)+・・・+a(x)+bにおける最適なデータセットa2〜n,bを以下の処理にて推定することになる。 First, in the data input part 6, the range of arbitrary functions F1- n and model parameters a1- n , b used for calculating a prediction model in the converter model production | generation part 7 is input into the input part 6 ( S1-1 in FIG. 1, data input step). In S1-1, the prediction model may be estimated by inputting some values of the model parameters a 1 to n , b as arbitrary fixed values instead of ranges. For example, if a fixed value is input to a1, the prediction model: y−a 1 F 1 (x 1 ) = a 2 F 2 (x 2 ) +... + A n F n (x n ) + b Data sets a 2 to n and b are estimated by the following processing.

次に、転炉モデル生成部7では、まず予測モデル計算部10に用意された重回帰分析やPLSなど複数の手法の中からひとつを選択し(S2−1)、データ抽出部11で操業実績記憶部16に記録された教師・学習データの一部を抽出する(S2−2)。この時、OKデータ記憶部12またはNGデータ記憶部13に記録された既抽出データは抽出しない。   Next, the converter model generation unit 7 first selects one of a plurality of methods such as multiple regression analysis and PLS prepared in the prediction model calculation unit 10 (S2-1), and the data extraction unit 11 performs operation results. A part of the teacher / learning data recorded in the storage unit 16 is extracted (S2-2). At this time, the already extracted data recorded in the OK data storage unit 12 or the NG data storage unit 13 is not extracted.

次に、予測モデル計算部10で、抽出した教師・学習データとOKデータ記憶部12に記録されたデータから選択された手法を用いて予測モデルのモデルパラメータを計算する(S2−4)。そして、計算されたモデルパラメータが入力された範囲に入っているか予
測モデル判定部14で判定を行う(S2−5)。範囲に入っている場合は、抽出したデータをOKデータ記憶部12にOKデータとして記録する(S2−6)。そして、計算されたモデルパラメータを予測モデル記憶部15に記録して(S2−7)、データ抽出部11に戻る。
Next, the prediction model calculation unit 10 calculates model parameters of the prediction model using a method selected from the extracted teacher / learning data and data recorded in the OK data storage unit 12 (S2-4). Then, the prediction model determination unit 14 determines whether the calculated model parameter is within the input range (S2-5). If it is within the range, the extracted data is recorded as OK data in the OK data storage unit 12 (S2-6). Then, the calculated model parameters are recorded in the prediction model storage unit 15 (S2-7), and the process returns to the data extraction unit 11.

範囲に入っていない場合は、現在抽出しているデータが1個か判定し(S2−8)、1個の時はそのデータをNGデータとしてNGデータ記憶部13に記録してデータ抽出部11に戻る(S2−9)。そうでない時は、何もせずにデータ抽出部11に戻る。これらの操作をデータが抽出できなくなるまで繰り返す(S2−3)。なお、S2−3で抽出データがなくなるまでではなく、一定数以下になった場合には抽出を打ち切るようにしてもよい。   If it is not within the range, it is determined whether the data currently extracted is one (S2-8). If there is one, the data is recorded as NG data in the NG data storage unit 13 and the data extraction unit 11 Return to (S2-9). Otherwise, return to the data extraction unit 11 without doing anything. These operations are repeated until data cannot be extracted (S2-3). It should be noted that the extraction may be aborted when the number of extracted data becomes less than a certain number, not until the extracted data disappears in S2-3.

ひとつの手法についてモデルパラメータを決定した後、まだ用意された手法が残っていれば(S2−10)、OKデータ記憶部12とNGデータ記憶部13の内容をリセットして(S−11)、手法の選択に戻る。このようにして、用意された手法すべてについてモデルパラメータを決定する。
以上述べた転炉モデル生成部7による処理(転炉モデル生成ステップ)によれば、式(1)で示される予測モデルのパラメータa1〜n,bに関し、複数セットのモデルパラメータが得られるようになる。
After determining the model parameters for one method, if the prepared method still remains (S2-10), the contents of the OK data storage unit 12 and the NG data storage unit 13 are reset (S-11), Return to method selection. In this way, model parameters are determined for all prepared methods.
According to the process (converter model generation step) by the converter model generation unit 7 described above, a plurality of sets of model parameters can be obtained with respect to the parameters a 1 to n and b of the prediction model represented by the equation (1). become.

その後、転炉モデル検証部8では、まず、転炉モデル生成部7で得られた複数セットのモデルパラメータの1つ、言い換えれば、複数の予測モデルから1つの予測モデルを選び出す(S3−1)。その後、選び出された予測モデルを用いて、操業実績記憶部16に記録された過去の操業条件でシミュレーションを行い、副原料の投入量を計算する(S3−2)。このシミュレーションは、実操業での副原料投入量を計算している副原料投入量計算装置やプロセスコンピュータ等と同等の機能を有するシミュレーション計算部17で行う。   Thereafter, the converter model verification unit 8 first selects one prediction model from a plurality of sets of model parameters obtained by the converter model generation unit 7, in other words, one prediction model (S3-1). . Thereafter, using the selected prediction model, a simulation is performed under the past operation conditions recorded in the operation result storage unit 16 to calculate the input amount of the auxiliary material (S3-2). This simulation is performed by a simulation calculation unit 17 having a function equivalent to that of a subsidiary material input amount calculation device or a process computer that calculates the amount of subsidiary material input in actual operation.

その後、シミュレーションで計算された投入量と操業実績記憶部16に記録された実績の投入量の偏差を評価関数として予測モデル評価部18で計算し、計算結果をモデル評価記憶部20に記憶する(S3−3)。なお、S3−3で評価関数を計算する時に、実績投入量の代わりに望ましいと考えられる値に修正した投入量を使用してもよい。
転炉モデル生成部7で得られた全ての予測モデルに対して同様の操作を繰り返し(S3−4)、その中から最適予測モデル決定部19で評価関数が最小となる予測モデルを決定する(S3−5)。
Thereafter, the prediction model evaluation unit 18 calculates a deviation between the input amount calculated in the simulation and the actual input amount recorded in the operation result storage unit 16 as an evaluation function, and stores the calculation result in the model evaluation storage unit 20 ( S3-3). In addition, when calculating an evaluation function in S3-3, you may use the input amount corrected to the value considered desirable instead of the actual input amount.
The same operation is repeated for all prediction models obtained by the converter model generation unit 7 (S3-4), and an optimum prediction model determination unit 19 determines a prediction model that minimizes the evaluation function (S3-4). S3-5).

以上述べた転炉モデル検証部8による処理(転炉モデル検証ステップ)よれば、評価関数が最小となる予測モデルを決定する(モデルのパラメータa1〜n,b)が決定される。
転炉モデル出力部9では、出力部9に転炉モデル検証部8で得られた最適な予測モデルを出力する(S4−1、出力ステップ)。なお、S3−5で最適予測モデルを決定せずに、S4−1で全ての予測モデルのシミュレーションおよび評価結果を図表等で表示して、モデルの決定はオペレータが行うようにしてもよい。
According to the process (converter model verification step) by the converter model verification unit 8 described above, the prediction model that minimizes the evaluation function (model parameters a 1 to n , b) is determined.
The converter model output unit 9 outputs the optimum prediction model obtained by the converter model verification unit 8 to the output unit 9 (S4-1, output step). Note that without determining the optimal prediction model in S3-5, the simulation and evaluation results of all prediction models may be displayed as a chart or the like in S4-1, and the model may be determined by the operator.

以上述べた転炉2の予測モデルを推定する推定装置1および推定方法を用いることで、転炉モデルの生成条件を入力することによって、これまでの経験に基づく物理学および冶金学的な法則を予測モデルに取り込むことができ、少数のデータから推定した場合にも精度の高い予測モデルを生成できる。また、生成条件に合致しないデータは誤差の大きいデータとして除外することができる。   By using the estimation device 1 and the estimation method for estimating the prediction model of the converter 2 described above, by inputting the generation conditions of the converter model, the physics and metallurgical laws based on past experience can be obtained. A prediction model can be taken in, and a highly accurate prediction model can be generated even when estimated from a small number of data. Data that does not match the generation conditions can be excluded as data with a large error.

さらに得られた予測モデルによるシミュレーション結果と実績の操業結果を比較することで、モデル推定に必要なデータが計測されなかった操業条件においても、最適な投入量が求められる予測モデルの選択を行うことができる。
なお、予測モデルを推定に関し、シミュレーション結果と操業結果が一致するようなモデル推定方法も考えられるが、操業実績は必ずしも最適な操業ではないため、この方法では最適な操業条件を決めるためのモデルの推定にはつながらない。本発明のように転炉モデル生成ステップと転炉モデル検証ステップを組み合わせることで、現在の操業に近いよ
り最適な転炉モデルの推定→より最適な副原料投入量計算→操業改善による副原料投入量の最適化→より最適な転炉モデルの推定という改善のループが生まれる効果が期待できる。本実施形態では、シミュレーションで得られた投入量と実績の投入量との距離を評価関数とすることで、求められた転炉モデルを使うと現在の操業に近い副原料投入量が計算されるため、モデル変更時に容易に操業者に受け入れられることが期待できる。
In addition, by comparing the simulation results obtained with the obtained prediction model and the actual operation results, the prediction model that requires the optimum input can be selected even under the operating conditions where the data required for model estimation was not measured. Can do.
Regarding the estimation of the prediction model, there can be a model estimation method in which the simulation result and the operation result coincide with each other. However, since the operation result is not necessarily the optimum operation, this method uses the model for determining the optimum operation condition. Does not lead to estimation. By combining the converter model generation step and the converter model verification step as in the present invention, the estimation of a more optimal converter model close to the current operation → the more optimal calculation of the auxiliary material input amount → the input of the auxiliary material through the operation improvement It is expected that the improvement loop of optimization of quantity → estimation of more optimal converter model will be born. In the present embodiment, by using the distance between the input amount obtained in the simulation and the actual input amount as an evaluation function, the auxiliary material input amount close to the current operation is calculated using the obtained converter model. Therefore, it can be expected to be easily accepted by operators when changing models.

ところで、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、発明の本質を変更しない範囲で各部材の形状、構造、材質、組み合わせなどを適宜変更可能である。また、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。   By the way, this invention is not limited to said each embodiment, The shape, structure, material, combination, etc. of each member can be suitably changed in the range which does not change the essence of invention. Further, in the embodiment disclosed this time, matters that are not explicitly disclosed, for example, operating conditions and operating conditions, various parameters, dimensions, weights, volumes, and the like of a component deviate from a range that a person skilled in the art normally performs. However, matters that can be easily assumed by those skilled in the art are employed.

例えば、予測モデルとして、y=a(x)+a(x)+・・・+a(x)+bで、入力されたF〜Fの一部の関数だけを使った予測モデルを構築してもよい。また、予測モデルを計算するのに用いる任意の関数F1〜nは、例えば、F(x,x)=x・xのように、複数の説明変数を含んでいてもよい。 For example, as a prediction model, y = a 1 F 1 (x 1 ) + a 2 F 2 (x 2 ) +... + A n F n (x n ) + b, and a part of input F 1 to F n A prediction model using only the function may be constructed. Moreover, arbitrary functions F 1 to n used for calculating the prediction model may include a plurality of explanatory variables, for example, F 1 (x 1 , x 2 ) = x 1 · x 2. .

1 推定装置
2 転炉
3 上吹きランス
4 羽口
5 供給装置
6 入力部
7 モデル生成部
8 モデル検証部
9 出力部
10 予測モデル計算部
11 データ抽出部
12 OKデータ記憶部
13 NGデータ記憶部
14 予測モデル判定部
15 予測モデル記憶部
16 操業実績記憶部
17 シミュレーション計算部
18 予測モデル評価部
19 最適予測モデル決定部
20 モデル評価記憶部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Estimation apparatus 2 Converter 3 Top blowing lance 4 Tuyere 5 Supply apparatus 6 Input part 7 Model generation part 8 Model verification part 9 Output part 10 Prediction model calculation part 11 Data extraction part 12 OK data storage part 13 NG data storage part 14 Prediction model determination unit 15 Prediction model storage unit 16 Operation result storage unit 17 Simulation calculation unit 18 Prediction model evaluation unit 19 Optimal prediction model determination unit 20 Model evaluation storage unit

Claims (6)

転炉における成分調整のために投入される副原料の投入量を計算するのに用いられ、且つ前記転炉の操業実績値を基に得られた転炉の予測モデルを推定する装置であって、
前記予測モデルの生成条件を入力する入力部と、
前記入力部で入力された条件に合致する複数の予測モデルを生成するモデル生成部と、
前記モデル生成部で得られた複数の予測モデルを用いてシミュレーションを行い、その結果を検証することで、前記複数の予測モデルの中から最も確からしい予測モデルを推定し選出するモデル検証部と、
前記モデル検証部で選出された予測モデルを出力する出力部と、
を備えることを特徴とする転炉の予測モデルの推定装置。
An apparatus for estimating a prediction model of a converter that is used to calculate an input amount of a secondary material that is input for component adjustment in the converter, and that is obtained based on an actual operation value of the converter. ,
An input unit for inputting generation conditions of the prediction model;
A model generation unit that generates a plurality of prediction models that match the conditions input by the input unit;
A model verification unit that estimates and selects the most probable prediction model from the plurality of prediction models by performing simulation using a plurality of prediction models obtained by the model generation unit and verifying the result;
An output unit for outputting a prediction model selected by the model verification unit;
An apparatus for estimating a predictive model of a converter.
前記入力部では、予測モデルに用いる関数と予測モデルでのパラメータの範囲を入力し、
前記モデル生成部では、PLS手法を用いて、予測モデルに用いられる複数のパラメータセットを決定するように構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の転炉の予測モデル推定装置。
In the input unit, a function used for the prediction model and a parameter range in the prediction model are input,
The prediction model estimation device for a converter according to claim 1, wherein the model generation unit is configured to determine a plurality of parameter sets used for the prediction model using a PLS method.
前記モデル検証部では、予測モデルのシミュレーションで得られた投入量と操業における実績投入量との偏差を用いた評価関数を利用して、前記複数の予測モデルの中から最も確からしい予測モデルを推定し選出するように構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の転炉の予測モデル推定装置。   The model verification unit estimates the most probable prediction model from the plurality of prediction models by using an evaluation function that uses a deviation between the input amount obtained by simulation of the prediction model and the actual input amount in operation. 3. The prediction model estimation apparatus for a converter according to claim 1, wherein the prediction model estimation apparatus is configured to be selected. 転炉における成分調整のために投入される副原料の投入量を計算するのに用いられ、且つ前記転炉の操業実績値を基に得られた転炉の予測モデルを推定する方法であって、
前記予測モデルの生成条件を入力する入力ステップと、
前記入力部で入力された条件に合致する複数の予測モデルを生成するモデル生成ステップと、
前記モデル生成ステップで得られた複数の予測モデルを用いてシミュレーションを行い、その結果を検証することで、前記複数の予測モデルの中から最も確からしい予測モデルを推定し選出するモデル検証ステップと、
前記モデル検証部で選出された予測モデルを出力する出力ステップと、
を備えることを特徴とする転炉の予測モデルの推定方法。
A method of estimating a prediction model of a converter that is used to calculate an input amount of auxiliary raw material that is input for component adjustment in a converter and that is obtained based on an actual operation value of the converter. ,
An input step of inputting a generation condition of the prediction model;
A model generation step of generating a plurality of prediction models that match the conditions input by the input unit;
A model verification step of estimating and selecting a most probable prediction model from the plurality of prediction models by performing simulation using a plurality of prediction models obtained in the model generation step and verifying the result;
An output step of outputting the prediction model selected by the model verification unit;
A method for estimating a predictive model of a converter.
前記入力ステップでは、予測モデルに用いる関数と予測モデルでのパラメータの範囲を入力し、
前記モデル生成ステップでは、PLS手法を用いて、予測モデルに用いられる複数のパラメータセットを決定する
ことを特徴とする請求項4に記載の転炉の予測モデル推定方法。
In the input step, a function used for the prediction model and a parameter range in the prediction model are input,
5. The converter predictive model estimation method according to claim 4, wherein in the model generation step, a plurality of parameter sets used for the prediction model is determined using a PLS method.
前記モデル検証ステップでは、予測モデルのシミュレーションで得られた投入量と操業における実績投入量との偏差を用いた評価関数を利用して、前記複数の予測モデルの中から最も確からしい予測モデルを推定し選出することを特徴とする請求項4又は5に記載の転炉の予測モデル推定方法。
In the model verification step, the most probable prediction model is estimated from the plurality of prediction models by using an evaluation function using a deviation between the input amount obtained by simulation of the prediction model and the actual input amount in operation. The predictive model estimation method for a converter according to claim 4 or 5, wherein the prediction model is selected.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020015960A (en) * 2018-07-26 2020-01-30 日本製鉄株式会社 Operation condition arithmetic unit and operation condition arithmetic method
KR20210078711A (en) * 2019-12-19 2021-06-29 주식회사 포스코 Control system for desulfurization apparatus of molten iron and control method thereof
CN114134278A (en) * 2021-11-19 2022-03-04 中冶赛迪重庆信息技术有限公司 Automatic tapping method and system for converter and computer readable storage medium
WO2023095647A1 (en) * 2021-11-29 2023-06-01 Jfeスチール株式会社 Intra-furnace state inference device, intra-furnace state inference method, and molten steel manufacturing method

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020015960A (en) * 2018-07-26 2020-01-30 日本製鉄株式会社 Operation condition arithmetic unit and operation condition arithmetic method
JP7159677B2 (en) 2018-07-26 2022-10-25 日本製鉄株式会社 Operating condition calculation device and operating condition calculation method
KR20210078711A (en) * 2019-12-19 2021-06-29 주식회사 포스코 Control system for desulfurization apparatus of molten iron and control method thereof
KR102326243B1 (en) * 2019-12-19 2021-11-16 주식회사 포스코 Control system for desulfurization apparatus of molten iron and control method thereof
CN114134278A (en) * 2021-11-19 2022-03-04 中冶赛迪重庆信息技术有限公司 Automatic tapping method and system for converter and computer readable storage medium
WO2023095647A1 (en) * 2021-11-29 2023-06-01 Jfeスチール株式会社 Intra-furnace state inference device, intra-furnace state inference method, and molten steel manufacturing method
JP7392897B2 (en) 2021-11-29 2023-12-06 Jfeスチール株式会社 Furnace state estimation device, furnace state estimation method, and molten steel manufacturing method

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