JP2017160479A - 電気炉の運転制御システム、電気炉および電気炉の運転制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の目標項目の目標値を同時に達成するような設定値を出力できる電気炉の運転制御システム、電気炉および電気炉の運転制御方法を提供する。
【解決手段】電気炉の運転制御システムであって、前記電気炉の操業目標である複数の目標項目の目標値の入力を受付ける目標入力部と、前記目標入力部に入力された前記複数の目標項目の目標値を用いて、前記操業目標を達成する複数の設定項目の設定値を算出する目標設定値算出部と、を備え、前記目標設定値算出部は、前記複数の目標項目を子ノードとし、前記複数の設定項目を親ノードとするベイジアンネットワークに、前記複数の目標項目の目標値を入力して、前記操業目標を達成する前記複数の設定項目の設定値を出力させることを特徴とする電気炉の運転制御システム。
【選択図】図２

Description

本発明は、製鋼に用いられる電気炉の運転制御システム、電気炉および電気炉の運転制御方法に関する。

製鋼に用いられる電気炉は、例えば、「出鋼温度」「エネルギー効率」といった電気炉の目標値となる目標項目が所定の目標値を達成するように、「電流値」または「電圧値」といった設定項目が操業条件として設定される。これらの設定項目の設定値は、過去の電気炉の操業実績に基づいて調整される。

例えば、特許文献１では、過去の溶鋼の測温値や、操業データを重回帰分析した回帰式を作成し、測定した溶鋼の測温データ、通電量および供給酸素量等の操業データを回帰式に代入することで近未来の溶鋼温度を推算制御する溶鋼温度のコントロール方法が提案されている。

特開平５−１８１５４４号公報

しかしながら、電気炉において、設定項目は、複数の目標項目に関連し得る。例えば、「出鋼温度」を目標値にするために、「電流値」の設定値を変更した場合、「出鋼温度」の目標は達成されるものの、他の目標項目、例えば、「エネルギー効率」の目標が達成できなくなる場合がある。このように、複数の目標項目を有する電気炉においては、複数の目標項目の目標を同時に達成できる設定値が出力できる電気炉の運転制御システムが求められていた。

本発明は、従来技術が抱える上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の目標項目の目標を同時に達成するような設定値を出力できる電気炉の運転制御システムを提供することある。

このような課題を解決するための本発明の特徴は、以下の通りである。
（１）電気炉の運転制御システムであって、前記電気炉の操業目標である複数の目標項目の目標値の入力を受付ける目標入力部と、前記目標入力部に入力された前記複数の目標項目の目標値を用いて、前記操業目標を達成する複数の設定項目の設定値を算出する目標設定値算出部と、を備え、前記目標設定値算出部は、前記複数の目標項目を子ノードとし、前記複数の設定項目を親ノードとするベイジアンネットワークに、前記複数の目標項目の目標値を入力して、前記操業目標を達成する前記複数の設定項目の設定値を出力させることを特徴とする電気炉の運転制御システム。
（２）前記ベイジアンネットワークから出力された前記複数の設定項目の設定値の少なくとも１つを表示する表示部を、さらに備えることを特徴とする（１）に記載の電気炉の運転制御システム。
（３）入力値を用いて前記電気炉を制御する操作部と、前記電気炉の操業目標である複数の目標値に対応した結果値を算出するために必要な情報を測定する複数のセンサと、前記複数のセンサから出力された測定値を用いて前記結果値を算出する結果推定値算出部と、
をさらに備え、前記目標設定値算出部は、前記入力値と前記結果値とを用いて、前記ベイジアンネットワークを更新することを特徴とする（１）または（２）に記載の電気炉の運転制御システム。
（４）結果推定値算出部は、前記結果値を前記ベイジアンネットワークに入力して、前記結果値に対応した複数の設定項目の推定値を出力させ、前記目標設定値算出部は、前記入力値と前記入力値に対応した前記推定値との差が予め定められた閾値以下である場合に、前記ベイジアンネットワークを更新することを特徴とする（３）に記載の電気炉の運転制御システム。
（５）作業者に警告を報知する警告部をさらに備え、結果推定値算出部は、前記結果値を前記ベイジアンネットワークに入力して、前記結果値に対応した複数の設定項目の推定値を出力させ、前記目標設定値算出部は、前記入力値と前記入力値に対応した前記推定値との差が予め定められた閾値より大きい場合に前記ベイジアンネットワークを更新せずに、前記警告部から警告を表示することを特徴とする（３）または（４）に記載の電気炉の運転制御システム。
（６）（１）から（５）の何れか一つに記載の電気炉の運転制御システムを備えることを特徴とする電気炉。
（７）電気炉の運転制御方法であって、前記電気炉の操業目標である複数の目標項目の目標値の入力を受付ける目標入力ステップと、前記目標入力ステップで入力された前記複数の目標項目の目標値を用いて、前記操業目標を達成する複数の設定項目の設定値を算出する目標設定値算出ステップと、を備え、前記目標設定値算出ステップは、前記複数の目標項目を子ノードとし、前記複数の設定項目を親ノードとするベイジアンネットワークに、前記複数の目標項目の目標値を入力して、前記操業目標を達成する前記複数の設定項目の設定値を出力させることを特徴とする電気炉の運転制御方法。

本発明によれば、複数の目標項目の目標値を同時に達成できるように電気炉を制御できる設定値を出力する電気炉の運転制御システムを提供できる。

本実施形態に係る電気炉の運転制御システムが適用される電気炉の一例を示す断面図である。 本実施形態に係る電気炉の運転制御システムを示す機能ブロック図である。 ベイジアンネットワークの一例を示す図である。 電気炉の運転制御システムによる設定項目の表示処理を説明するフロー図である。 電気炉の運転制御システムによるベイジアンネットワークの更新処理を説明するフロー図である。 電気炉の運転制御システムによるベイジアンネットワークの他の更新処理を説明するフロー図である。

以下、本発明の実施形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る電気炉の運転制御システムが適用される電気炉の一例を示す断面図である。まず、図１を用いて、本実施形態の電気炉の運転制御システムが適用される電気炉１０について説明する。

電気炉１０は、スクラップ等の鉄源が装入される炉本体１２と、炉本体１２の上部を塞ぎ、炉本体１２に対して着脱自在に設けられた炉蓋１４を有する。炉本体１２の側面には、水管１６が内部に配された水冷パネル１８が設けられている。また、炉蓋１４の内部にも水管２０が設けられている。水冷パネル１８の水管１６および炉蓋１４の水管２０には、冷却水が循環される。これにより、炉本体１２および炉蓋１４が冷却される。

炉本体１２の外周側底部には、溶鋼２２を出鋼するための出鋼口２４が設けられている。また、炉本体１２の出鋼口２４の反対側には、作業口２６が設けられている。その作業口２６は、作業扉２８によって開閉可能となっている。この作業口２６から溶鋼２２の上の溶融スラグ３０が排滓される。

アーク電極３２は、炉蓋１４の中央部を貫通して炉本体１２内に垂直に挿入されている。アーク電極３２は、不図示の昇降装置と接続されており、当該昇降装置によって上下方向に移動する。炉本体１２内に挿入されたアーク電極３２は、通電されることによってアークプラズマが発生し、これにより炉本体１２内に装入された鉄源を溶解する。

また、炉本体１２の側面からは、バーナー３４およびシュート３６が炉本体１２内に挿入されている。バーナー３４には燃料であるバーナーガスが供給され、バーナー３４は、炉本体１２に装入された鉄源を側面からカッチングする。なお、カッチングとは、バーナー３４を用いて鉄源を側面から切断して崩すことをいう。シュート３６は、不図示の炉上ホッパと接続されている。炉上ホッパには、副原料等が収納されている。炉上ホッパに収納された副原料等は、シュート３６を介して炉本体１２内に装入される。

作業口２６からは、酸化精錬用の酸素ガスを供給する酸素ランス３８が炉本体１２内に挿入されている。また、出鋼口２４の下側には、受鋼用の取鍋４０が配置されている。

このような電気炉１０を用いて、鉄源の電気炉精錬は、以下の手順によって実施される。まず、炉蓋１４を炉本体１２の上部から取り外し、初回の鉄源を炉本体１２に装入する。その後、炉蓋１４およびアーク電極３２を炉上に移動し、アーク電極３２を炉本体１２内の下方に移動する。

アーク電極３２を下方に移動しながらアーク電極３２への通電を開始する。アーク電極３２へ通電すると、アーク電極３２が形成するアークプラズマによって鉄源が溶解される。さらに、アーク電極３２を下方に移動することで、鉄源にボーリング孔が形成される。また、炉本体の側面から挿入されたバーナー３４を用いて、鉄源の側面から鉄源をカッチングする。炉本体１２内に装入された鉄源は、アーク電極３２によって形成されたアークプラズマおよびバーナー３４によるカッチングによって溶解される。

初回に装入された鉄源が溶解し、追加の鉄源の装入が可能な状態にまで鉄源の体積が減少した段階で、アーク電極３２への通電を停止する。また、バーナー３４を用いたカッチング作業も停止して、炉蓋１４とアーク電極３２を炉上部から移動させて、炉本体１２の上部を開放する。その後、炉本体１２の上部から、追加の鉄源が装入される。

追加の鉄源が装入された後、炉蓋１４およびアーク電極３２は炉上に移動され、再び、アーク電極へ通電して、追加で装入された鉄源を溶解していく。このような炉本体１２への鉄源の装入およびアーク電極３２およびバーナー３４を用いた鉄源の溶解は、予め定められた量の鉄源が炉本体１２に装入され、溶解されるまで繰り返し実行される。

予め定められた量の鉄源の溶解が完了した後、アーク電極３２への通電を継続しつつ、炉上ホッパから消石灰等の造滓材が添加されるとともに酸素ランス３８から酸素が供給されて酸化精錬が実施される。その後、生成した溶融スラグを排滓した後、微粉炭等が添加されて還元精錬が実施される。

酸化精錬および還元精錬により溶鋼成分が調整された溶鋼は、出鋼口２４から取鍋４０に出鋼される。なお、出鋼の際、「出鋼温度」が測定され、「溶鋼成分」を分析するための試料が採取される。また、電気炉精錬における「エネルギー効率」および「生産能率」が算出されて、電気炉精錬の１チャージが終了する。

電気炉１０においては、例えば、「出鋼温度」、「溶鋼成分」、「エネルギー効率」および「生産能率」といった目標項目が予め定められた目標値を満足するように、電気炉１０の複数の設定項目を操業条件として設定できる。例えば、電気炉１０で使用した電力量は、追加装入前の初期に挿入された鉄源を溶解するのに使用した「追装時電力量」と、炉本体１２に装入された全ての鉄源を溶解するのに使用した「溶解電力量」と、溶解後の酸化精錬および還元精錬で使用した「精錬電力量」として設定できる。また、アーク電極３２への通電電流および電電圧は、「電流値」および「電圧値」として設定できる。さらに、アーク電極３２の高さは、「電極高さ」として設定できる。

また、炉本体１２に装入する鉄源の種類は、「鉄源種類」として設定でき、鉄源の量は「鉄源量」として設定できる。なお、追加で装入される鉄源種についても、初回に装入される鉄源同様に種類および量がそれぞれ設定できてよいが、本実施形態においては、初回と、それ以降に装入される鉄源とを分けずに、１つの「鉄源種」および「鉄源量」としている。さらに、追加で鉄源が装入される場合には、その初回の装入から追加の鉄源が装入されるまでの時間を「追装タイミング」として設定できる。

また、バーナー３４に供給される原料としてのバーナーガスの量は、「バーナーガス量」として設定できる。また、酸素ランスより炉上ホッパから装入される炭材量、副原料量およびアルミ灰量についても、「炭材量」、「副原料量」および「アルミ灰量」として、これらの装入量が設定できる。さらに、炉本体１２に設けられた水冷パネル１４の水管１６に循環させる冷却水量は、「水冷パネル水量」として設定でき、炉蓋１４に設けられた水管２０に循環させる冷却水量は、「炉蓋水量」として設定できる。

次に、電気炉１０の運転を制御する電気炉の運転制御システムについて説明する。図２は、本実施形態に係る電気炉の運転制御システム１００の一例を示す機能ブロック図である。電気炉の運転制御システム１００は、目標項目入力部１０２と、運転制御部１０４と、表示部１０６と、警告部１０８と、設定項目入力部１１０と、センサ群１１２とを有する。

目標項目入力部１０２は、作業者から電気炉１０の操業目標、例えば、「出鋼温度」、「溶鋼成分」、「エネルギー効率」および「生産能率」といった目標項目の目標値の入力を受付ける。目標項目入力部１０２は、受付けた目標値を、運転制御部１０４に出力する。運転制御部１０４は、目標値を受付けると、ベイジアンネットワークを用いて当該目標値を達成する複数の設定項目の設定値を出力する。なお、運転制御部１０４の構成およびベイジアンネットワーク１２６を用いた処理の詳細は後述する。

運転制御部１０４は、出力された設定値の少なくとも１つを表示部１０６に表示する。これにより、電気炉１０を管理する作業者は、表示部１０６に表示された設定値を視認できる。

設定項目入力部１１０は、電気炉１０を管理する作業者から設定項目の入力を受付ける。設定項目入力部１１０は、受付けた入力値を運転制御部１０４に出力する。運転制御部１０４は、電気炉１０の操業条件として当該入力値を設定して電気炉１０の操業を制御する。

センサ群１１２は、センサ１１４およびセンサ１１６を有する。センサ１１４および１１６は、電気炉１０の操業後に、電気炉１０の目標項目として目標項目入力部１１０が受付けた「鋼の出鋼温度」、「溶鋼成分」、「エネルギー効率」および「生産能率」の操業結果である結果値を算出するために必要な情報を測定する。なお、図２に示した例においては、センサ群１１２は２つのセンサ１１４、１１６を有する例を示したが、これに限られず、上述した目標項目の目標値を算出するために必要となる情報を測定するのに必要な数のセンサを備えてよい。センサ群１１２は、目標値を算出するために必要な情報を測定し、当該情報である測定値を運転制御部１０４に出力する。

運転制御部１０４は、センサ群１１２より測定値を取得すると、当該測定値を用いて、当該チャージにおける目標項目である「鋼の出鋼温度」、「溶鋼成分」、「エネルギー効率」および「生産能率」の結果値を算出する。運転制御部１０４は、設定項目入力部１１０から入力された入力値と、結果値とを用いてベイジアンネットワークを更新する。

次に、運転制御部１０４の構成およびその処理の詳細について、同じく図２を用いて説明する。運転制御部１０４は、目標設定値算出部１２０と、結果推定値算出部１２２と、格納部１２４と、操作部１２８とを有する。また、格納部１２４には、複数の設定項目のそれぞれを親ノードとし複数の目標項目のそれぞれを子ノードとするベイジアンネットワーク１２６が格納されている。このようなベイジアンネットワーク１２６は、電気炉１０の過去の操業データを用いて事前に作成され、格納部１２４に格納される。

図３は、ベイジアンネットワークの一例を示す。ベイジアンネットワーク１２６は、電気炉１０の設定項目である「鉄源種類」、「鉄源量」、「追装タイミング」、「電極高さ」、「電流値」、「電圧値」、「追装時電力量」「溶解電力量」、「精錬電力量」、「バーナーガス量」、「酸素量」、「炭材量」、「副原料量」、「アルミ灰量」、「水冷パネル水量」、「炉蓋水量」を親ノード１４０とし、電気炉１０の目標項目である「鋼の出鋼温度」、「溶鋼成分」、「エネルギー効率」および「生産能率」を子ノード１５０とする。

目標設定値算出部１２０は、目標項目入力部１０２から入力された目標値を、図３に示したベイジアンネットワーク１２６の結果変数として入力する。そして、ベイジアンネットワーク１２６の原因変数として、当該目標値を達成するための設定項目の設定値を出力させる。この設定値は、目標項目入力部１０２に入力された複数の目標項目の全ての目標値を達成するための設定値を意味する。例えば、図３に例示したベイジアンネットワークを用いる場合、目標項目入力部１０２から入力された「鋼の出鋼温度」、「溶鋼成分」、「エネルギー効率」および「生産能率」を結果変数として入力し、これらの目標値を達成するための「鉄源種類」、「鉄源量」、「追装タイミング」、「電極高さ」、「電流値」、「電圧値」、「追装時電力量」「溶解電力量」、「精錬電力量」、「バーナーガス量」、「酸素量」、「炭材量」、「副原料量」、「アルミ灰量」、「水冷パネル水量」、「炉蓋水量」の設定値を出力させる。なお、これらの入出力の値は、計算機の処理能力の制約により連続値ではなく、離散値にしてある。

目標設定値算出部１２０は、ベイジアンネットワーク１２６から出力された設定項目の設定値の少なくとも１つを表示部１０６に表示させる。上述したように、ベイジアンネットワーク１２６から出力される設定値は、目標項目入力部１０２に入力された複数の目標項目の全ての目標値を達成するための設定値である。このような設定値を表示部１０６に表示させることで、電気炉１０を管理する作業者は、表示部１０６に表示された設定値を視認しながら複数の目標項目の全ての目標値を達成するため設定値を設定項目入力部１１０から入力できる。これにより、電気炉１０を、複数の目標項目の目標値を達成できるように制御できる。

操作部１２８は、設定項目入力部１１０から入力された設定項目の入力値を電気炉１０の操業条件として当該入力値を設定することによって電気炉１０の操業を制御する。また、操作部１２８は、電気炉１０の操業条件として設定した入力値を目標設定値算出部１２０へ出力する。

なお、上記において、操作部１２８は、設定項目入力部１１０から入力された入力値を電気炉１０の操業条件として設定するとしたが、これに代えて、目標設定値算出部１２０から操作部１２８に、ベイジアンネットワーク１２６から出力される設定値を出力させ、操作部１２８は、当該設定値を電気炉１０の操業条件として設定するとしてもよい。また、目標設定値算出部１２０から、当該設定値が出力されてから予め定められた時間が経過しても、設定項目入力部１１０から入力値が入力されない場合に、目標設定値算出部１２０は、ベイジアンネットワーク１２６から出力された設定値を操作部１２８に入力値として出力するとしてもよい。

結果推定値算出部１２２は、センサ群１１２から出力された目標項目の結果値を算出するための情報を用いて、当該チャージの結果値を算出する。結果推定値算出部１２２は、結果値を目標設定値算出部１２０へ出力する。

目標設定値算出部１２０は、操業条件として設定した入力値と、結果推定値算出部１２２から算出された結果値とを格納部１２４に格納されているベイジアンネットワーク１２６に電気炉１０の実績データに追加して記録し、追加された実績データを含む全ての実績データに基づいてベイジアンネットワーク１２６における各ノードの確率テーブルを再計算させる。これにより、ベイジアンネットワーク１２６を更新できる。

また、目標設定算出部１２０は、電気炉１０の操業が正常に行なわれたことを判断した場合にベイジアンネットワーク１２６を更新するとしてもよい。この場合に、結果推定値算出部１２２は、結果値をベイジアンネットワーク１２６の結果変数として入力する。そして、ベイジアンネットワーク１２６の原因変数として、結果値に対応した設定項目の推定値を出力させる。この推定値は、当該チャージの操業結果から推定される設定項目の推定値である。なお、ベイジアンネットワークの子ノードに結果変数を入力し親ノードの原因変数を出力させるといった演算手法は、公知であるので詳細な説明は省略する。

結果推定値算出部１２２は、結果値と、ベイジアンネットワーク１２６から出力された推定値を目標設定値算出部１２０に出力する。目標設定値算出部１２０は、入力値と、入力値に対応した推定値との差を算出し、当該差が予め定められた閾値より大きい場合に、電気炉１０の操業が正常に行なわれず、異常であったと判断する。この場合に、目標設定値算出部１２０は、警告部１０６に警告を表示させてもよい。

例えば、目標設定値算出部１２０は、「追装時電力量」の入力値と、「追装時電力量」の推定値との差を算出する。そして、当該差が予め定められた閾値より大きい場合は、電気炉１０の操業に何らかの異常が発生した蓋然性が高いので、その場合には警告部１０６に警告を表示させる。これにより、電気炉１０を管理する作業者は電気炉１０の操業に何らかの異常があったことを視認することができる。

一方、目標設定値算出部１２０は、入力値と、入力値に対応した推定値との差を算出し、当該差が予め定められた閾値以下である場合に、電気炉１０の操業が正常に行なわれたと判断する。この場合に、目標設定値算出部１２０は、入力値と結果値とを格納部１２４に格納されているベイジアンネットワーク１２６に電気炉１０の実績データとして追加して記録し、追加された実績データを含む全ての実績データに基づいてベイジアンネットワーク１２６における各ノードの確率テーブルを再計算させる。これにより、ベイジアンネットワーク１２６を更新できる。

なお、入力値と、入力値に対応した推定値との差を算出する項目は、図３に例示した設定項目の少なくとも１つであればよい。また、入力値と推定値との差を算出する設定項目に対応させて、電気炉１０の操業における異常の種類を推定してもよい。目標設定値算出部１２０は、入力値と入力値に対応した推定値との差に代えて、入力値と入力値に対応した推定値との差の絶対値を算出してもよい。

また、図２に示した運転制御部１０４は、例えば、ＣＰＵを具備するＰＣ等で構成されてよい。その場合に、運転制御部１０４の各機能は、格納部に格納されたプログラムを読み出して、当該ＣＰＵで実行することによって実現される。また、図２に示した例においては、運転制御部１０４は、目標項目入力部１０２、表示部１０６、警告部１０８および設定項目入力部１１０を含まない例を示したが、運転制御部１０４は、これらの一部または全部を含んでもよい。さらに、センサ群１１２は、電気炉１０が有していてもよい。

さらに、１つの電気炉の運転制御システム１００は、電気炉１０に対し１つ設けられた例を示したが、これに限られない。例えば、１つの電気炉の運転制御システム１００で複数の電気炉の操業を制御してもよい。また、１つの電気炉の運転制御システム１００に対して格納部１２４に格納されたベイジアンネットワーク１２６を有する例を示したが、これに限られない。例えば、１つのベイジアンネットワーク１２６を複数の電気炉の運転制御システム１００で共有してもよい。

次に、電気炉の運転制御システム１００で行われる処理について説明する。図４は、電気炉の運転制御システムによる設定項目の表示処理を説明するフロー図である。図４に示した処理は、電気炉の運転制御システム１００が立ち上げられた場合に開始される。まず、目標項目入力部１０２から作業者による目標値が入力され、目標設定値算出部１２０は、当該目標値を取得する（ステップＳ１０１）。目標設定値算出部１２０は、ベイジアンネットワーク１２６を用いて、当該目標値を達成するため設定値を出力させる（ステップＳ１０２）。目標設定値算出部１２０は、出力された設定値の少なくとも１つを表示部１０６に表示させる（ステップＳ１０３）。

目標設定値算出部１２０は、電気炉の運転制御システム１００の終了条件が満足されているか否かを判断する（Ｓ１０４）。目標設定値算出部１２０は、電気炉の運転制御システム１００の終了条件が満足されていると判断した場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、当該処理を終了する。一方、目標設定値算出部１２０は、電気炉の運転制御システム１００の終了条件が満足されていないと判断した場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、処理をステップＳ１０１に戻して、再び目標値を取得するまで待機する。

図４に示した処理が実行されることで、電気炉の運転制御システム１００は、ベイジアンネットワーク１２６を用いて、複数の目標値を同時に達成するための設定値を表示部１０６に表示できる。これにより、電気炉１０を管理する作業者は、表示部１０６に表示された設定値を視認でき、複数の目標項目の全ての目標値を達成するため設定値を設定項目入力部１１０から入力できる。これにより、管理者は、電気炉１０を複数の目標項目の目標値を達成できるように制御できる。

図５は、電気炉の運転制御システムによるベイジアンネットワークの更新処理を説明するフロー図である。図５に示した処理も、電気炉の運転制御システム１００が立ち上げられた場合に開始される。なお、図５に示した処理におけるステップＳ２０１およびステップＳ２０２の処理は、図４に示した処理におけるステップＳ１０１およびステップＳ１０２と同じ処理が実行されるので、その説明を省略する。

ステップＳ２０３において、目標設定値算出部１２０は、操作部１２８に入力された入力値を取得する。また、結果推定値算出部１２２は、センサ群１１２から測定値を取得する（ステップＳ２０４）。結果推定値算出部１２２は、測定値を用いて電気炉１０の目標値に対応した結果値を算出し（ステップＳ２０５）、当該結果値を目標設定値算出部１２０に出力する。目標設定値算出部１２０は、入力値と結果値を格納部１２４に格納されているベイジアンネットワーク１２６に電気炉１０の実績データとして追加して記録し、追加された実績データを含む全ての実績データに基づいてベイジアンネットワーク１２６における各ノードの確率テーブルを再計算させて、ベイジアンネットワーク１２６を更新する（ステップＳ２０６）。

目標設定値算出部１２０は、電気炉の運転制御システム１００の終了条件が満足されているか否かを判断する（Ｓ２０７）。目標設定値算出部１２０は、電気炉の運転制御システム１００の終了条件が満足されていると判断した場合（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）、当該処理を終了する。一方、目標設定値算出部１２０は、電気炉の運転制御システム１００の終了条件が満足されていないと判断した場合（ステップＳ２０７：Ｎｏ）、処理をステップＳ２０１に戻して、再び目標値を取得するまで待機する。

図５に示した処理が実行されることで、電気炉の運転制御システム１００は、電気炉１０の操業データを用いて、ベイジアンネットワークを更新できる。これにより、仮に電気炉１０がチャージ数によって状態が変化したとしても、当該変化に追従してベイジアンネットワークを更新できる。

図６は、電気炉の運転制御システムによるベイジアンネットワークの他の更新処理を説明するフロー図である。図６に示した処理も、電気炉の運転制御システム１００が立ち上げられた場合に開始される。なお、図６に示した処理におけるステップＳ３０１からステップＳ３０５までの処理は、図５に示した処理におけるステップＳ２０１からステップＳ２０５までと同じ処理が実行されるので、その説明を省略する。

ステップＳ３０６において、結果推定値算出部１２２は、ベイジアンネットワーク１２６を用いて、結果値に対応した設定項目の推定値を出力させ、当該結果値と推定値とを目目標設定値算出部１２０に出力する。目標設定値算出部１２０は、入力値と推定値との差が予め定められた閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ３０７）。目標設定値算出部１２０は、入力値と推定値との差が予め定められた閾値以下であると判断した場合（ステップＳ３０７：Ｙｅｓ）、目標設定値算出部１２０は、入力値と結果値を格納部１２４に格納されているベイジアンネットワーク１２６に電気炉１０の実績データとして追加して記録し、追加された実績データを含む全ての実績データに基づいてベイジアンネットワーク１２６における各ノードの確率テーブルを再計算させて、ベイジアンネットワーク１２６を更新する（ステップＳ３０８）。

一方、目標設定値算出部１２０は、入力値と推定値との差が予め定められた閾値より大きいと判断した場合（ステップＳ３０７：Ｎｏ）、目標設定値算出部１２０は、電気炉１０の操業が正常に行なわれず、異常であったと判断する。この場合に、目標設定値算出部１２０は、警告部１０６に警告を表示させる（ステップＳ３０９）。

目標設定値算出部１２０は、電気炉の運転制御システム１００の終了条件が満足されているか否かを判断する（ステップＳ３１０）。目標設定値算出部１２０は、電気炉の運転制御システム１００の終了条件が満足されていると判断した場合（ステップＳ３１０：Ｙｅｓ）、当該処理を終了する。一方、目標設定値算出部１２０は、電気炉の運転制御システム１００の終了条件が満足されていないと判断した場合（ステップＳ３１０：Ｎｏ）、処理をステップＳ３０１に戻して、再び目標値を取得するまで待機する。

図６に示した処理が実行されることで、電気炉の運転制御システム１００は、電気炉１０の操業が正常に行なわれたか否かを判断し、正常に行われた場合に限って、ベイジアンネットワークを更新するようになる。これにより、何らかの問題により、電気炉１０の操業が正常に行なわれなかった場合に、当該操業の結果値でベイジアンネットワーク１２６が更新されることを防ぐことができる。

なお、本実施形態において、センサ１１４および１１６は、電気炉１０の操業後に操業結果である結果値を算出するために必要な情報を測定する例を示したが、これに限られない。センサ１１４および１１６は、電気炉１０の操業中においても目標値に対する結果値を算出するために必要な情報を測定してもよい。

その場合に、予め、格納部１２４に、電気炉精錬の各途中段階における目標値に対する設定値を出力できる複数のベイジアンネットワークを格納してよい。例えば、初期鉄源が溶解されるまでの目標値を子ノードとし初期の設定値を親ノードとするベイジアンネットワークを格納してよく、さらに、全ての鉄源が溶解されるまでの目標値を子ノードとし初期の設定値を親ノードとするベイジアンネットワークを格納してよく、酸化精錬が終了するまでの目標値を子ノードとし初期の設定値を親ノードとするベイジアンネットワークを格納してよく、さらには、還元精錬が終了するまでの目標値を子ノードとし初期の設定値を親ノードとするベイジアンネットワークを格納部１２４に格納してよい。そして、各途中段階においてセンサ１１４および１１６によって測定された情報を用いて、結果推定値算出部１２２は、各途中段階における目標値に対する結果値を算出する。結果推定値算出部１２２は、各途中段階に対応したベイジアンネットワークを用いて、結果値に対応した設定項目の推定値を出力させる。そして、目標設定値算出部１２０は、当該推定値と入力値との差を用いて、途中段階における電気炉１０の操業が異常であるか否かを判断し、異常と判断した場合に、警告部１０６に警告を表示させてもよい。これにより、電気炉１０の操業の異常を早期に発見でき、早期に対処できる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

また、特許請求の範囲、明細書、および図面中に示した装置、システムおよび方法における動作、手順およびステップの各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるものでない限り、任意の順序で実現し得ることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書および図面中のフローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ 電気炉
１２ 炉本体
１４ 炉蓋
１６ 水管
１８ 水冷パネル
２０ 水管
２２ 溶鋼
２４ 出鋼口
２６ 作業口
２８ 作業扉
３０ 溶融スラグ
３２ アーク電極
３４ バーナー
３６ シュート
３８ 酸素ランス
４０ 取鍋
１００ 電気炉の運転制御システム
１０２ 目標項目入力部
１０４ 運転制御部
１０６ 表示部
１０８ 警告部
１１０ 設定項目入力部
１１２ センサ群
１１４ センサ
１１６ センサ
１２０ 目標設定値算出部
１２２ 結果推定値算出部
１２４ 格納部
１２６ ベイジアンネットワーク
１２８ 操作部
１４０ 親ノード
１５０ 子ノード

Claims (7)

1. 電気炉の運転制御システムであって、
   前記電気炉の操業目標である複数の目標項目の目標値の入力を受付ける目標入力部と、
   前記目標入力部に入力された前記複数の目標項目の目標値を用いて、前記操業目標を達成する複数の設定項目の設定値を算出する目標設定値算出部と、
   を備え、
   前記目標設定値算出部は、前記複数の目標項目を子ノードとし、前記複数の設定項目を親ノードとするベイジアンネットワークに、前記複数の目標項目の目標値を入力して、前記操業目標を達成する前記複数の設定項目の設定値を出力させることを特徴とする電気炉の運転制御システム。
2. 前記ベイジアンネットワークから出力された前記複数の設定項目の設定値の少なくとも１つを表示する表示部を、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電気炉の運転制御システム。
3. 入力値を用いて前記電気炉を制御する操作部と、
   前記電気炉の操業目標である複数の目標値に対応した結果値を算出するために必要な情報を測定する複数のセンサと、
   前記複数のセンサから出力された測定値を用いて前記結果値を算出する結果推定値算出部と、
   をさらに備え、
   前記目標設定値算出部は、前記入力値と前記結果値とを用いて、前記ベイジアンネットワークを更新することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気炉の運転制御システム。
4. 結果推定値算出部は、前記結果値を前記ベイジアンネットワークに入力して、前記結果値に対応した複数の設定項目の推定値を出力させ、
   前記目標設定値算出部は、前記入力値と前記入力値に対応した前記推定値との差が予め定められた閾値以下である場合に、前記ベイジアンネットワークを更新することを特徴とする請求項３に記載の電気炉の運転制御システム。
5. 作業者に警告を報知する警告部をさらに備え、
   結果推定値算出部は、前記結果値を前記ベイジアンネットワークに入力して、前記結果値に対応した複数の設定項目の推定値を出力させ、
   前記目標設定値算出部は、前記入力値と前記入力値に対応した前記推定値との差が予め定められた閾値より大きい場合に前記ベイジアンネットワークを更新せずに、前記警告部から警告を表示することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の電気炉の運転制御システム。
6. 請求項１から請求項５の何れか一項に記載の電気炉の運転制御システムを備えることを特徴とする電気炉。
7. 電気炉の運転制御方法であって、
   前記電気炉の操業目標である複数の目標項目の目標値の入力を受付ける目標入力ステップと、
   前記目標入力ステップで入力された前記複数の目標項目の目標値を用いて、前記操業目標を達成する複数の設定項目の設定値を算出する目標設定値算出ステップと、
   を備え、
   前記目標設定値算出ステップは、前記複数の目標項目を子ノードとし、前記複数の設定項目を親ノードとするベイジアンネットワークに、前記複数の目標項目の目標値を入力して、前記操業目標を達成する前記複数の設定項目の設定値を出力させることを特徴とする電気炉の運転制御方法。

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