JP2018178199A - Phosphorus concentration estimation method in molten steel, converter blowing control device, program, and recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、MURC操業における溶鋼中りん濃度推定方法、転炉吹錬制御装置、プログラム及び記録媒体に関する。 The present invention relates to a method for estimating phosphorus concentration in molten steel in MURC operation, a converter blasting control device, a program and a recording medium.
転炉吹錬において吹止め時の溶鋼中成分の制御、特に溶鋼中りん濃度の制御は、鋼の品質管理上非常に重要である。溶鋼中りん濃度の制御のために、吹込み酸素量、生石灰またはスケール等の副原料の投入量および当該副原料の投入タイミング、上吹きランス高さ、上吹き酸素流量、および底吹きガス流量等が、一般に操作量として用いられている。これらの操作量は、目標りん濃度、溶銑データおよび過去の操業実績等に基づいて作成された基準などの吹錬開始前に得られる情報により決定されることが多い。 In blast furnace smelting, control of components in molten steel at the time of blowout, in particular control of phosphorus concentration in molten steel, is very important for quality control of steel. In order to control the phosphorus concentration in the molten steel, the injection amount of oxygen, raw material such as quick lime or scale, and the injection timing of the auxiliary material, top lance height, top blowing oxygen flow, bottom blowing gas flow etc Is generally used as an operation amount. These manipulated variables are often determined by information obtained before the start of blowing, such as a target phosphorus concentration, molten metal data, and criteria created based on past operation results and the like.
しかし、同じような操業条件であっても、実際の吹錬における脱りん挙動の再現性は低く、吹止め時の溶鋼中りん濃度のばらつきが大きくなるという問題があった。そのため、上記のような吹錬開始前に得られる情報のみに基づいて決定された操作量による吹錬では、吹止め時の溶鋼中りん濃度のばらつきを抑制することは困難であった。 However, even under similar operating conditions, the reproducibility of the dephosphorization behavior in actual blowing is low, and there is a problem that the variation in phosphorus concentration in molten steel at the time of blowout becomes large. Therefore, it was difficult to suppress the dispersion | variation in the molten steel phosphorus concentration at the time of blowout by blowing with the operation amount determined based only on the information obtained before the above start of blowing.
上記問題に対応すべく、吹錬時に逐次的に得られる排ガス成分および排ガス流量等の測定値を活用した技術が開発されている。例えば、下記特許文献1には、吹錬に係る操業条件および排ガスに関する測定値を用いて脱りん速度定数を推定し、推定された脱りん速度定数を用いて吹錬時の溶鋼中りん濃度を推定する技術が開示されている。さらに、下記特許文献1には、推定された溶鋼中りん濃度と目標溶鋼中りん濃度を比較し、その比較結果に基づいて吹錬に係る操業条件を変更することにより溶鋼中りん濃度を制御する技術が開示されている。
In order to cope with the above-mentioned problems, a technology has been developed which utilizes measured values such as exhaust gas components and exhaust gas flow rates which are obtained sequentially during blowing. For example, in
近年、一次精錬において、転炉を用いた脱りん処理等の溶銑予備処理が一般に行われている。特に、一次精錬において溶銑予備処理と脱炭処理とを同一の転炉により一貫して行うことが可能なMURC(MUlti Refining Converter:多機能転炉法)と呼ばれる技術の開発が進められている。MURCは、具体的には、溶銑を転炉に装入し(第1工程)、フラックスの添加および上吹きランスによる酸素の吹込みによる脱りん処理を含む溶銑予備処理を行い(第2工程)、当該転炉を傾動させて第2工程で生じたスラグを排滓する中間排滓処理を行い(第3工程)、その後当該転炉により脱炭処理を行う(第4工程)工程からなる一次精錬の操業法である。MURCは、従来のSRP(Simple Refining Process:シンプル・リファイニング・プロセス)のような、脱りん処理と脱炭処理とを異なる転炉で行う一次精錬の操業法よりも、熱損失が少なくリードタイムも短いため、製鋼プロセスにおける生産効率が高いという利点を有する。 In recent years, in primary refining, hot metal pretreatment such as dephosphorization using a converter has generally been performed. In particular, development of a technique called MURC (MUlti Refining Converter) capable of consistently performing hot metal pre-treatment and decarburization treatment in the same converter in primary refining has been advanced. Specifically, MURC charges hot metal to the converter (first step), performs hot metal pretreatment including addition of flux and dephosphorization treatment by oxygen blowing with a top blowing lance (second step) Primary treatment consisting of an intermediate discharge process which tilts the converter and discharges the slag generated in the second process (third process) and then performs a decarburization process by the converter (fourth process) It is the operation method of refining. MURC has less heat loss and a lead time than the primary refining operation method in which dephosphorization treatment and decarburization treatment are performed in different converters such as conventional SRP (Simple Refining Process). Also has the advantage of high production efficiency in the steelmaking process.
このMURCにおいては、上述した第2工程である脱りん処理において生じたスラグは、第3工程である中間排滓処理により排滓される。このとき、脱りん処理において生じたスラグ量またはスラグの質によっては、中間排滓処理により排滓されるスラグ量が操業ごとに異なる。 In this MURC, the slag produced in the dephosphorization treatment which is the above-mentioned second step is rejected by the middle waste treatment which is the third step. At this time, depending on the amount of slag generated in the dephosphorization treatment or the quality of the slag, the amount of slag discharged by the intermediate waste treatment differs depending on the operation.
中間排滓処理後の溶銑に含まれるりんは、脱炭処理時において、脱炭反応と並行して生じ得る、下記化学式(101)で示す脱りん反応により、溶銑から脱離してスラグに取り込まれたり、逆にスラグから脱離して溶銑に再び取り込まれたりすることがある。なお、下記化学式(101)において、「[物質X]」は溶銑中の物質Xを示し、「(物質Y)」はスラグ中の物質Yを示す。 Phosphorus contained in the hot metal after the intermediate waste treatment is desorbed from the hot metal by the dephosphorization reaction shown by the following chemical formula (101), which can occur in parallel with the decarburization reaction at the time of the decarburization treatment, Conversely, it may be desorbed from the slag and taken back into the hot metal. In the following chemical formula (101), "[substance X]" indicates substance X in hot metal and "(substance Y)" indicates substance Y in slag.
この脱りん反応の進む方向は、中間排滓処理時に排滓されたスラグの量および成分(または、転炉内に残存するスラグの量および成分)に応じて変化する。すなわち、脱りん反応の反応方向および反応速度は中間排滓処理時に排滓されるスラグの量に左右される。したがって、中間排滓処理時に排滓されるスラグの量が、脱炭処理時における溶鋼中りん濃度に影響すると考えられる。 The direction in which this dephosphorization reaction proceeds changes in accordance with the amount and composition of slag (or the amount and composition of slag remaining in the converter) which are discharged at the time of intermediate waste treatment. That is, the reaction direction and reaction rate of the dephosphorization reaction depend on the amount of slag discarded during the intermediate waste treatment. Therefore, it is considered that the amount of slag discharged at the time of intermediate waste treatment affects the phosphorus concentration in the molten steel at the time of decarburization treatment.
上記特許文献1では、転炉吹錬の操業時の操業条件等を用いて溶鋼中りん濃度の推定が行われているが、中間排滓処理時に排滓されるスラグの量については考慮されていない。脱炭処理時における溶鋼中りん濃度が中間排滓処理時に排滓されるスラグの量に影響することを考慮すると、上記特許文献1に開示された技術では、中間排滓処理を伴う一次精錬における溶鋼中りん濃度を精度高く推定することは困難である。
In the above-mentioned
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、MURC操業における転炉吹錬吹止め時の溶鋼中りん濃度を精度高く推定することが可能な、新規かつ改良された溶鋼中りん濃度推定方法、転炉吹錬制御装置、プログラムおよび記録媒体を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to be able to accurately estimate the phosphorus concentration in molten steel at the time of converter blasting blowout in MURC operation. It is an object of the present invention to provide a new and improved molten steel medium phosphorus concentration estimation method, converter blasting control device, program and recording medium.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、脱りん処理と、上記脱りん処理で生成されたスラグを排滓する中間排滓処理と、脱炭処理と、を同一の転炉を用いて行う一次精錬に用いられる溶鋼中りん濃度推定方法であって、上記中間排滓処理時の上記転炉の炉傾動角を取得する炉傾動角取得ステップと、上記脱炭処理時の排ガス成分および排ガス流量を取得する排ガスデータ取得ステップと、上記脱炭処理時におけるサブランス測定により溶鋼温度および溶鋼中の炭素濃度を取得する溶鋼データ取得ステップと、上記炉傾動角、上記排ガス成分、上記排ガス流量、上記溶鋼温度および上記炭素濃度に係るデータ、並びに、上記脱りん処理、上記中間排滓処理および上記脱炭処理に係る操業条件を用いて脱りん速度定数を算出し、算出された上記脱りん速度定数と、上記脱りん処理開始時の溶銑りん濃度とを用いて、上記サブランス測定以降の上記脱炭処理時における上記溶鋼中のりん濃度を推定するりん濃度推定ステップと、を含む、溶鋼中りん濃度推定方法が提供される。 In order to solve the above-mentioned problems, according to one aspect of the present invention, dephosphorization treatment, intermediate waste treatment for eliminating slag generated by the above-mentioned dephosphorization treatment, and decarburization treatment are identical to each other. A method for estimating phosphorus concentration in molten steel used for primary refining performed using a furnace, comprising: a furnace tilt angle acquiring step of acquiring a furnace tilt angle of the converter at the time of the intermediate waste treatment; and at the time of the decarburizing treatment An exhaust gas data acquisition step of acquiring an exhaust gas component and an exhaust gas flow rate, a molten steel data acquisition step of acquiring a molten steel temperature and a carbon concentration in molten steel by sublance measurement at the time of decarburizing treatment, the furnace inclination angle, the exhaust gas component, The dephosphorization rate constant is calculated using data relating to the exhaust gas flow rate, the molten steel temperature and the carbon concentration, and the operating conditions for the dephosphorization treatment, the intermediate waste treatment and the decarburization treatment, A phosphorus concentration estimation step of estimating the phosphorus concentration in the molten steel at the time of the decarburization treatment after the sublance measurement using the dephosphorization rate constant extracted and the molten phosphorus concentration at the start of the dephosphorization treatment; A method for estimating the phosphorus concentration in molten steel is provided.
上記脱りん速度定数の算出において、過去の操業において取得された複数の上記炉傾動角の時系列データに対して行われた時系列クラスタリングにより得られるクラスタを識別するカテゴリ変数を用いてもよい。 In the calculation of the dephosphorization rate constant, a categorical variable may be used which identifies a cluster obtained by time series clustering performed on time series data of a plurality of the furnace inclination angles acquired in the past operation.
上記溶鋼中りん濃度推定方法は、上記脱りん処理時のスラグレベルを取得するスラグレベルデータ取得ステップをさらに含み、上記脱りん速度定数の算出において、上記スラグレベルに係るデータをさらに用いてもよい。 The method for estimating phosphorus concentration in molten steel may further include a slag level data acquisition step of acquiring a slag level at the time of the dephosphorization treatment, and data on the slag level may be further used in the calculation of the dephosphorization rate constant .
上記脱りん速度定数の算出において、過去の操業において取得された複数の上記スラグレベルの時系列データに対して行われた時系列クラスタリングにより得られるクラスタを識別するカテゴリ変数を用いてもよい。 In the calculation of the dephosphorization rate constant, a categorical variable may be used to identify clusters obtained by time series clustering performed on time series data of a plurality of the slag levels acquired in the past operation.
上記脱りん速度定数の算出において、上記脱炭処理時における上記排ガス成分および上記排ガス流量を用いて得られる脱炭酸素効率に係るデータをさらに用いてもよい。 In the calculation of the dephosphorization rate constant, data relating to the decarboxylation efficiency obtained using the exhaust gas component and the exhaust gas flow rate at the time of the decarburization treatment may be further used.
上記脱りん速度定数の算出において、過去の操業において取得された複数の上記脱炭酸素効率の時系列データに対して行われた時系列クラスタリングにより得られるクラスタを識別するカテゴリ変数を用いてもよい。 In the calculation of the dephosphorization rate constant, a categorical variable may be used which identifies clusters obtained by time series clustering performed on time series data of a plurality of the decarboxylation efficiencies obtained in past operations. .
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、脱りん処理と、上記脱りん処理で生成されたスラグを排滓する中間排滓処理と、脱炭処理と、を同一の転炉を用いて行う一次精錬に用いられる転炉吹錬制御装置であって、上記中間排滓処理時の上記転炉の炉傾動角を取得する炉傾動角データ取得部と、上記脱炭処理時の排ガス成分および排ガス流量を取得する排ガスデータ取得部と、上記脱炭処理時におけるサブランス測定により溶鋼温度および溶鋼中の炭素濃度を取得する溶鋼データ取得部と、上記炉傾動角、上記排ガス成分、上記排ガス流量、上記溶鋼温度および上記炭素濃度に係るデータ、並びに、上記脱りん処理、上記中間排滓処理および上記脱炭処理に係る操業条件を用いて脱りん速度定数を算出し、算出された上記脱りん速度定数と、上記脱りん処理開始時の溶銑りん濃度とを用いて、上記サブランス測定以降の上記脱炭処理時における上記溶鋼中のりん濃度を推定するりん濃度推定部と、を備える、転炉吹錬制御装置が提供される。 Further, in order to solve the above problems, according to another aspect of the present invention, there are provided a dephosphorizing treatment, an intermediate waste treatment for eliminating the slag generated by the above dephosphorization treatment, and a decarburizing treatment. A furnace blow angle control device used for primary refining performed using the same converter, the furnace tilt angle data acquisition unit acquiring a furnace tilt angle of the converter at the time of the intermediate waste treatment, and An exhaust gas data acquisition unit for acquiring an exhaust gas component and an exhaust gas flow rate at the time of charcoal treatment, a molten steel data acquisition unit for acquiring molten steel temperature and carbon concentration in molten steel by sublance measurement at the time of decarburization treatment, the furnace tilting angle, The dephosphorization rate constant is calculated using the exhaust gas component, the exhaust gas flow rate, the molten steel temperature, and data relating to the carbon concentration, and the operating conditions for the dephosphorizing treatment, the intermediate waste treatment and the decarburizing treatment; Calculated above And a phosphorus concentration estimation unit for estimating the phosphorus concentration in the molten steel at the time of the decarburization treatment after the sublance measurement using the dephosphorization rate constant and the molten phosphorus concentration at the start of the dephosphorization treatment, A converter blowing controller is provided.
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、脱りん処理と、上記脱りん処理で生成されたスラグを排滓する中間排滓処理と、脱炭処理と、を同一の転炉を用いて行う一次精錬に用いられる転炉吹錬制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、上記中間排滓処理時の上記転炉の炉傾動角を取得する炉傾動角データ取得機能と、上記脱炭処理時の排ガス成分および排ガス流量を取得する排ガスデータ取得機能と、上記脱炭処理時におけるサブランス測定により溶鋼温度および溶鋼中の炭素濃度を取得する溶鋼データ取得機能と、上記炉傾動角、上記排ガス成分、上記排ガス流量、上記溶鋼温度および上記炭素濃度に係るデータ、並びに、上記脱りん処理、上記中間排滓処理および上記脱炭処理に係る操業条件を用いて脱りん速度定数を算出し、算出された上記脱りん速度定数と、上記脱りん処理開始時の溶銑りん濃度とを用いて、上記サブランス測定以降の上記脱炭処理時における上記溶鋼中のりん濃度を推定するりん濃度推定機能と、をコンピュータに実現させるためのプログラムが提供される。 Further, in order to solve the above problems, according to another aspect of the present invention, there are provided a dephosphorizing treatment, an intermediate waste treatment for eliminating the slag generated by the above dephosphorization treatment, and a decarburizing treatment. A program for causing a computer to function as a converter blowout control device used for primary refining performed using the same converter, wherein the furnace is tilted to acquire the furnace tilt angle of the converter at the time of the intermediate waste treatment Corner data acquisition function, exhaust gas data acquisition function to acquire exhaust gas component and exhaust gas flow rate at the time of decarburization processing, molten steel data acquisition function to acquire molten steel temperature and carbon concentration in molten steel by sublance measurement at the time of decarburization processing Data pertaining to the furnace tilting angle, the exhaust gas component, the exhaust gas flow rate, the molten steel temperature and the carbon concentration, and the dephosphorization treatment, the intermediate waste treatment, and the decarburization treatment The dephosphorization rate constant is calculated using the industrial conditions, and using the calculated dephosphorization rate constant and the molten phosphorus concentration at the start of the A program for causing a computer to realize a phosphorus concentration estimation function of estimating a phosphorus concentration in molten steel is provided.
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、脱りん処理と、上記脱りん処理で生成されたスラグを排滓する中間排滓処理と、脱炭処理と、を同一の転炉を用いて行う一次精錬に用いられる転炉吹錬制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムが記録された記録媒体であって、上記中間排滓処理時の上記転炉の炉傾動角を取得する炉傾動角データ取得機能と、上記脱炭処理時の排ガス成分および排ガス流量を取得する排ガスデータ取得機能と、上記脱炭処理時におけるサブランス測定により溶鋼温度および溶鋼中の炭素濃度を取得する溶鋼データ取得機能と、上記炉傾動角、上記排ガス成分、上記排ガス流量、上記溶鋼温度および上記炭素濃度に係るデータ、並びに、上記脱りん処理、上記中間排滓処理および上記脱炭処理に係る操業条件を用いて脱りん速度定数を算出し、算出された上記脱りん速度定数と、上記脱りん処理開始時の溶銑りん濃度とを用いて、上記サブランス測定以降の上記脱炭処理時における上記溶鋼中のりん濃度を推定するりん濃度推定機能と、をコンピュータに実現させるためのプログラムが記録された記録媒体が提供される。 Further, in order to solve the above problems, according to another aspect of the present invention, there are provided a dephosphorizing treatment, an intermediate waste treatment for eliminating the slag generated by the above dephosphorization treatment, and a decarburizing treatment. A recording medium on which a program for causing a computer to function as a converter blowing controller used for primary refining performed by using the same converter is recorded, the furnace tilting of the converter at the time of the intermediate waste treatment The furnace tilt angle data acquisition function to acquire the angle, the exhaust gas data acquisition function to acquire the exhaust gas component and exhaust gas flow rate at the time of the above decarburization processing, the molten steel temperature and carbon concentration in molten steel by sublance measurement at the time of the above decarburization processing Molten steel data acquisition function to be acquired, data on the furnace inclination angle, the exhaust gas component, the exhaust gas flow rate, the molten steel temperature and the carbon concentration, and the dephosphorization treatment, the intermediate waste treatment, The dephosphorization rate constant is calculated using the operating conditions for the decarburization treatment, and the calculated dephosphorization rate constant and the molten phosphorus concentration at the start of the dephosphorization treatment are used as described above after the sublance measurement. There is provided a recording medium recording a program for causing a computer to realize a phosphorus concentration estimating function of estimating the phosphorus concentration in the molten steel at the time of decarburizing treatment.
上記溶鋼中りん濃度推定方法では、転炉の炉傾動角を含む種々のデータおよび操業条件を用いて脱りん速度定数が算出され、算出された脱りん速度定数を用いて溶鋼中りん濃度が推定される。これにより、脱りん処理、中間排滓処理および脱炭処理を同一転炉により一貫して行う一次精錬において当該転炉内で生じるスラグの中間排滓に係る操業要因を、溶鋼中りん濃度の推定に反映させることができる。 In the above method for estimating phosphorus concentration in molten steel, the dephosphorization rate constant is calculated using various data including the furnace tilt angle of the converter and the operating conditions, and the phosphorus concentration in molten steel is estimated using the calculated dephosphorization rate constant Be done. By this, in the primary refining where dephosphorization treatment, intermediate waste treatment and decarburization treatment are consistently performed by the same converter, the operation factor relating to intermediate waste of slag generated in the converter is estimated the phosphorus concentration in molten steel Can be reflected.
したがって、MURC操業における転炉吹錬吹止め時の溶鋼中りん濃度を従来よりも精度高く推定することが可能である。 Therefore, it is possible to estimate the phosphorus concentration in the molten steel at the time of converter blasting blowout in MURC operation with higher accuracy than before.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 The present invention will now be described more fully with reference to the accompanying drawings, in which exemplary embodiments of the invention are shown. In the present specification and the drawings, components having substantially the same functional configuration will be assigned the same reference numerals and redundant description will be omitted.
なお、脱炭処理時の転炉内には、その炭素濃度に応じて銑鉄又は鋼が存在し得るが、以下の説明では、説明が煩雑になることを避けるために、転炉内の溶銑又は溶鋼のことを、便宜的に、いずれも溶鋼と呼称することとする。また、脱りん処理時については溶銑という単語を用いる。 In addition, although pig iron or steel may exist in the converter at the time of decarburization processing according to the carbon concentration, in the following explanation, in order to avoid that explanation becomes complicated, molten iron in the converter or Molten steel will be referred to as molten steel for convenience. In addition, the word hot metal is used for dephosphorizing treatment.
<<1.本実施形態に係る溶鋼中りん濃度の推定方法>>
本実施形態に係る転炉吹錬システム1の構成および機能について説明する前に、本実施形態に係る溶鋼中りん濃度の推定方法について説明する。なお、以下の説明においては、特に説明がない限り、各成分の濃度の単位である(質量%)は、(%)と記載する。
<< 1. Method of estimating phosphorus concentration in molten steel according to the present embodiment >>
Before describing the configuration and the function of the
(操業条件、操業要因を用いた溶鋼中りん濃度の推定方法)
吹錬中の溶鋼中りん濃度[P](%)の時間変化が1次反応式で表されると仮定すると、当該1次反応式は下記式(1)のように示される。
(How to estimate phosphorus concentration in molten steel using operating conditions and operating factors)
Assuming that the time change of the phosphorus concentration [P] (%) in molten steel during blowing is represented by a first-order reaction formula, the first-order reaction formula is represented by the following formula (1).
ここで、[P]iniはりん濃度初期値(溶銑りん濃度)(%)であり、kは脱りん速度定数(sec−1)である。なお、ここで言う「りん濃度初期値」とは、脱りん処理開始時におけるりん濃度を意味する。 Here, [P] ini is a phosphorus concentration initial value (phosphorus phosphorus concentration) (%), and k is a dephosphorization rate constant (sec −1 ). In addition, the "phosphorus concentration initial value" said here means the phosphorus concentration at the time of the start of a dephosphorization process.
正確な脱りん速度定数kが得られれば、溶鋼中りん濃度を高精度に推定することができる。ただし、一般に実際の吹錬における脱りん速度定数kは一定ではなく、様々な操業条件の影響を受けて変動すると考えられる。そのため、例えば上記特許文献1(特開2013−23696号公報)に開示されているように、溶銑成分および溶銑温度のようなスタティックな情報だけではなく、逐次的に測定される排ガス成分に係るデータおよび排ガス流量に係るデータ等の排ガスデータのような吹錬中のダイナミックな情報を活用して、脱りん速度定数kを推定することが行われる。以下、脱りん速度定数kの推定方法について説明する。 If an accurate dephosphorization rate constant k is obtained, the phosphorus concentration in molten steel can be estimated with high accuracy. However, it is generally considered that the dephosphorization rate constant k in actual blowing is not constant, and fluctuates under the influence of various operating conditions. Therefore, as disclosed in, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-23696), not only static information such as hot metal components and hot metal temperature but also data on exhaust gas components measured sequentially The dephosphorization rate constant k is estimated by utilizing dynamic information during blowing such as exhaust gas data such as data concerning exhaust gas flow rate and the like. The method of estimating the dephosphorization rate constant k will be described below.
上記式(1)より、吹錬開始(脱りん処理開始)からt秒後における溶鋼中りん濃度は、下記式(2)のように示される。 From the above formula (1), the phosphorus concentration in the molten steel at t seconds after the start of blowing (the start of dephosphorization treatment) is expressed as the following formula (2).
そうすると、過去の操業実績データを用いて、チャージ毎の脱りん速度定数kを求めることができる。例えば、チャージiにおける脱りん速度定数kiは、下記式(3)を用いて算出される。 Then, the dephosphorization rate constant k for each charge can be determined using the past operation result data. For example, dephosphorization rate constant k i in the charge i is calculated using the following equation (3).
ここで、[P]end,iは吹止め時の溶鋼中りん濃度(%)であり、tend,iは吹止め時点までの脱りん反応開始からの経過時間(sec)である。 Here, [P] end, i is the phosphorus concentration (%) in the molten steel at the time of blow stop, and t end, i is an elapsed time (sec) from the start of the dephosphorization reaction until the time of the blow stop.
そして、上記式(3)により得られた脱りん速度定数kを目的変数とするモデル式を予め作成しておく。このモデル式は、種々の統計的手法により構築可能である。本実施形態では、当該モデル式として、種々の操業要因Xを説明変数とする回帰式が用いられる。当該回帰式は、周知の重回帰分析手法によって得られ、例えば下記式(4)のように構築される。実際の吹錬では、当該吹錬時における操業要因Xを下記式(4)に代入することにより脱りん速度定数kが推定され、当該脱りん速度定数kを上記式(2)に適用することにより溶鋼中りん濃度が推定され得る。 Then, a model equation having the dephosphorization rate constant k obtained by the equation (3) as an objective variable is prepared in advance. This model equation can be constructed by various statistical methods. In the present embodiment, a regression equation using various operation factors X as explanatory variables is used as the model equation. The regression equation is obtained by a well-known multiple regression analysis method, and is constructed, for example, as the following equation (4). In actual blowing, the dephosphorization rate constant k is estimated by substituting the operation factor X at the time of the blowing into the following equation (4), and the dephosphorization rate constant k is applied to the above equation (2) The phosphorus concentration in molten steel can be estimated by
ここで、αjはj番目の操業要因Xjに対応する回帰係数であり、α0は定数である。また、操業要因Xの具体例としては、下記表1に示す操業要因が挙げられる。ただし、下記表1に示す操業要因はあくまで一例であって、脱りん速度定数kの推定においては、あらゆる操業要因Xが考慮されてよい。また、脱りん速度定数kの推定には、下記表1に含まれる操業要因の全部または一部が用いられてもよい。 Here, α j is a regression coefficient corresponding to the j-th operation factor X j , and α 0 is a constant. Moreover, as a specific example of the operation factor X, the operation factors shown in the following Table 1 can be mentioned. However, the operation factors shown in Table 1 below are merely an example, and any operation factor X may be considered in the estimation of the dephosphorization rate constant k. In addition, all or part of the operation factors included in Table 1 below may be used to estimate the dephosphorization rate constant k.
また、上記特許文献1によれば、吹錬中の排ガス流量、排ガス成分、上底吹きガス流量、副原料投入量および溶銑成分から酸素収支を計算して得られる炉内蓄積酸素量原単位が、脱りん速度定数に及ぼす影響が大きいことが示された。したがって、排ガスデータ等を活用して得られる炉内蓄積酸素量原単位、並びに、上吹きランス高さ、酸素ガス流量および底吹きガス流量等の吹錬中のダイナミックな操業要因を、上記式(4)に示される回帰式の説明変数として、表1に記載の説明変数に加えてさらに採用することにより、より精度よく脱りん速度定数の推定が可能であると示されている。
Further, according to
(炉傾動角に係るデータの利用)
ところで、上述したMURCのような転炉吹錬方式では、脱りん処理、中間排滓処理および脱炭処理が同一転炉により連続的に行われる。そのため、上記特許文献1に開示されたような、脱りん処理および脱炭処理に係る操業条件だけではなく、中間排滓処理に係る操業条件も、本実施形態に係る脱りん速度定数の推定に有用であると考えられる。中間排滓処理に係る操業条件として、例えば、中間排滓処理時間および中間排滓されるスラグ量が挙げられる。
(Use of data pertaining to furnace tilting angle)
By the way, in the converter blasting system like MURC mentioned above, the dephosphorization process, the middle waste treatment, and the decarburization process are continuously performed by the same converter. Therefore, not only the operating conditions for dephosphorizing treatment and decarburizing treatment as disclosed in the above-mentioned
本発明者らは、中間排滓されるスラグ量が、脱りん処理時における炉傾動角と関係が深いことを見出した。例えば、中間排滓処理においては、炉傾動角が大きく、または炉傾動の時間が長い場合にはスラグが多く排滓される。一方で、炉傾動角が小さく、または炉傾動の時間が短い場合にはスラグの排滓は少ない。 The inventors of the present invention found that the amount of slag discharged midway is closely related to the furnace inclination angle at the time of the dephosphorization treatment. For example, in the middle waste treatment, when the furnace tilting angle is large or the time of the furnace tilting is long, a large amount of slag is discharged. On the other hand, when the furnace tilting angle is small or the time of the furnace tilting is short, the slag discharge is small.
スラグが多く排滓されると、当該スラグに含まれるりんがより多く排出されることになるので、脱りん効率が向上すると考えられる。一方で、スラグの排滓量が少ないと、りんはあまり排出されないことになるので、脱りん効率はあまり向上しないと考えられる。 If a large amount of slag is removed, it is considered that the dephosphorization efficiency is improved because more phosphorus contained in the slag is discharged. On the other hand, if the amount of slag discharge is small, phosphorus will not be discharged very much, so it is considered that the dephosphorization efficiency does not improve much.
このことから、中間排滓処理における炉傾動角は、溶鋼中りん濃度の大小に関連があると考えられる。そこで、本発明者らは、中間排滓処理時における炉傾動角を溶鋼中りん濃度の推定に係る操業要因として採用することにより、溶鋼中りん濃度の推定精度をより向上させることができることに想到した。以下、炉傾動角に係るデータ、およびその利用例について説明する。 From this, it is considered that the furnace inclination angle in the intermediate waste treatment is related to the magnitude of the phosphorus concentration in the molten steel. Therefore, the present inventors have conceived that it is possible to further improve the estimation accuracy of phosphorus concentration in molten steel by adopting the furnace inclination angle at the time of intermediate waste treatment as the operation factor for estimation of phosphorus concentration in molten steel. did. Hereinafter, data relating to the furnace tilt angle and an application example thereof will be described.
図1は、中間排滓処理時における炉傾動角の時系列データの第1の例を示すグラフである。図1のグラフA〜Fは、それぞれ異なるチャージにおける炉傾動角の時系列データを示すグラフである。なお、各グラフにより示されるデータは、実際に得られた炉傾動角を標準化処理(平均=0、標準偏差=1となるように変換すること)することにより得られたデータである。当該時系列データは、中間排滓処理における転炉の傾動の開始時点から傾動の終了時点(すなわち転炉の傾動角が0度に戻った時点)まで取得された時系列データである。また、各グラフに含まれる横線は、各グラフに対応するチャージにおける中間排滓角度を示す線である。中間排滓角度とは、転炉を傾動させたときにスラグが排出され始める角度を意味する。 FIG. 1 is a graph showing a first example of time-series data of the furnace inclination angle at the time of intermediate displacement processing. Graphs A to F in FIG. 1 are graphs showing time-series data of the furnace tilt angle at different charges. The data shown by each graph is data obtained by performing standardizing processing (mean = 0, standard deviation = 1) of the furnace tilt angle actually obtained. The time-series data is time-series data acquired from the start of the tilting of the converter in the middle waste treatment to the end of tilting (that is, when the tilting angle of the converter returns to 0 degrees). In addition, horizontal lines included in each graph are lines indicating intermediate displacement angles in the charge corresponding to each graph. The middle displacement angle means an angle at which slag starts to be discharged when the converter is tilted.
図1に示すように、傾動の開始時点から中間排滓角度に到達するまでの炉傾動角の推移が、グラフA〜Fの間で異なっている。例えば、グラフCに示す炉傾動角の変化の傾きは、グラフAに示す炉傾動角の変化の傾きよりも小さい。これは、まず、グラフCに対応するチャージでは、先の脱りん処理においてより多くのスラグが転炉内で生成したと予測され、当該スラグが勢いよく流出して当該スラグを受ける排滓鍋からこぼれないよう転炉を徐々に傾動させたと考えられる。一方で、グラフAに対応するチャージでは、スラグが転炉内であまり多く生成されていないと予測され、中間排滓角度にできるだけ迅速に到達させたためと考えられる。すなわち、中間排滓角度が略同一であっても、中間排滓角度に至るまでの炉傾動角の推移のしかたの違いが中間排滓されるスラグ量が異なることを示すものと考えられる。 As shown in FIG. 1, the transition of the furnace tilting angle from the start of tilting to the reaching of the middle displacement angle differs among the graphs A to F. For example, the inclination of the change of the furnace tilting angle shown in graph C is smaller than the inclination of the change of the furnace tilting angle shown in graph A. First, in the charge corresponding to graph C, it is predicted that more slag was generated in the converter in the previous dephosphorization treatment, and the slag flows out vigorously and receives the slag from the waste pan to receive the slag It is thought that the converter was gradually tilted so as not to spill. On the other hand, in the charge corresponding to the graph A, it is predicted that slag is not generated much in the converter, and it is considered that the intermediate displacement angle is reached as quickly as possible. That is, even if the middle displacement angle is substantially the same, it is considered that the difference in the transition of the furnace tilt angle up to the middle displacement angle indicates that the amount of slag to be discharged is different.
図2は、中間排滓処理時における炉傾動角の時系列データの第2の例を示すグラフである。図2のグラフAおよびBは、それぞれ異なるチャージにおける炉傾動角の時系列データを示すグラフである。炉傾動角の標準化処理、時系列データの取得期間および中間排滓角度の定義は、図1に示した時系列データのグラフと同様である。 FIG. 2 is a graph showing a second example of time-series data of the furnace tilt angle at the time of intermediate discharge processing. Graphs A and B in FIG. 2 are graphs showing time-series data of the furnace tilt angle at different charges. The standardization process of the furnace tilt angle, the acquisition period of time-series data, and the definition of the intermediate displacement angle are the same as the graph of time-series data shown in FIG.
図2に示すように、傾動の開始時点から中間排滓角度に到達するまでの炉傾動角の推移が略同一であっても、その後の炉傾動角の推移が異なる場合もある。例えば、グラフAおよびグラフBに示す中間排滓角度、および中間排滓角度に到達するまでの時間は略同一である。しかしながら、中間排滓角度に到達した時点以降における炉傾動角の推移は、グラフAとグラフBとの間で大きく異なっている。具体的には、中間排滓角度に到達した時点から炉傾動角が最大となる時点までの時間が、グラフAよりもグラフBの方が長い。このような炉傾動角の推移の違いは、転炉から排滓されるスラグの排滓量と関係し得る。例えば、転炉内に生成されるスラグの量が少ない場合は、早くスラグを排滓しようと炉傾動角が制御されるので、中間排滓角度の到達時点から炉傾動角が最大となる時点までの時間は短くなる。一方で、転炉内に生成されるスラグの量が多い場合は、スラグが勢いよく転炉外に流出しないように炉傾動角が制御されるので、中間排滓角度の到達時点から炉傾動角が最大となる時点までの時間が長くなる。 As shown in FIG. 2, even if the transition of the furnace tilting angle from the start of tilting to the arrival of the intermediate displacement angle is substantially the same, the transition of the subsequent furnace tilting angle may be different. For example, the middle displacement angles shown in graph A and graph B and the time to reach the middle displacement angle are substantially the same. However, the transition of the furnace tilt angle after reaching the intermediate displacement angle is largely different between the graph A and the graph B. Specifically, in the graph B, the time from the time when the intermediate displacement angle is reached to the time when the furnace tilt angle becomes maximum is longer in the graph B than in the graph A. Such differences in the transition of the furnace inclination angle can be related to the amount of slag discharged from the converter. For example, when the amount of slag generated in the converter is small, the furnace tilting angle is controlled to quickly discharge the slag, so from the time when the intermediate drainage angle is reached to the time when the furnace tilting angle becomes maximum Time will be shortened. On the other hand, when the amount of slag generated in the converter is large, the furnace tilting angle is controlled so that the slag does not rush out of the converter, so the furnace tilting angle is reached from the time when the intermediate discharge angle is reached. It takes a long time to reach the point where
図1および図2に示すように、中間排滓処理における炉傾動角の推移は、脱りん処理において生成されたスラグ量と大きく関係するものと考えられる。したがって、中間排滓処理における炉傾動角に係るデータを、上記式(4)の説明変数である操業要因Xjの一つとして用いることができる。 As shown in FIGS. 1 and 2, it is considered that the transition of the furnace tilt angle in the intermediate waste treatment is greatly related to the amount of slag generated in the dephosphorization treatment. Therefore, data relating to the furnace inclination angle in the middle exhaust treatment can be used as one of operation factors X j which is an explanatory variable of the above-mentioned equation (4).
例えば、中間排滓処理における炉傾動角の時系列データの平均値が、脱りん速度定数kを推定するための回帰式である上記式(4)の説明変数である操業要因Xjとして用いられてもよい。これにより、炉傾動角に係るデータを、脱りん速度定数kの推定に反映させることができる。 For example, the average value of the time-series data of the furnace inclination angle in the middle exhaust treatment is used as the operation factor X j which is an explanatory variable of the above equation (4) which is a regression equation for estimating the dephosphorization rate constant k. May be Thus, data relating to the furnace tilt angle can be reflected in the estimation of the dephosphorization rate constant k.
また、例えば、炉傾動角の最大角、または炉傾動開始から当該最大角に到達するまでの時間等、炉傾動角の時系列データに基づく変数が、説明変数として用いられてもよい。 Further, for example, a variable based on time-series data of the furnace tilting angle, such as the maximum angle of the furnace tilting angle or the time from the start of the furnace tilting to reaching the maximum angle, may be used as an explanatory variable.
また、例えば、炉傾動角の時系列データに対して時系列クラスタリングを施して得られるクラスタを識別するカテゴリ変数が、説明変数として用いられてもよい。時系列クラスタリングとは、時系列データ同士の距離を求め、当該距離に基づいてクラスタリングを行う手法である。 Also, for example, a categorical variable that identifies a cluster obtained by performing time-series clustering on time-series data of the furnace inclination angle may be used as an explanatory variable. Time-series clustering is a method of obtaining a distance between time-series data and performing clustering based on the distance.
本実施形態では、まず、過去の操業データから取得される中間排滓処理の始期における炉傾動角の時系列データに対して予め時系列クラスタリングが行われる。なお、本実施形態では、時系列クラスタリングの手法として、階層クラスタリングの最近隣法が用いられる。時系列クラスタリングの手法としては、本手法に限定されるものではなく、例えば非階層クラスタリングのk−means法などでもよい。また、本実施形態では、これらの時系列データに対して4つのクラスタに分類されるよう時系列クラスタリングが行われるが、クラスタの数については特に限定されない。クラスタの数については、クラスタリングの結果に応じて適宜設定される。 In the present embodiment, first, time-series clustering is performed in advance on time-series data of the furnace inclination angle at the start of the intermediate displacement processing acquired from past operation data. In the present embodiment, the nearest neighbor method of hierarchical clustering is used as a method of time series clustering. The method of time series clustering is not limited to the present method, and may be, for example, the k-means method of non-hierarchical clustering. Further, in the present embodiment, time-series clustering is performed such that these time-series data are classified into four clusters, but the number of clusters is not particularly limited. The number of clusters is appropriately set according to the result of clustering.
図3は、炉傾動角の時系列データに対して行われた時系列クラスタリングの結果の例を示す図である。図3の(a)〜(d)のグラフは、各カテゴリ変数(No.1〜4)に対応するクラスタについての時系列クラスタリングの結果をそれぞれ示すグラフである。なお、各図に示される炉傾動角に係るデータは、実際に得られた炉傾動角を標準化処理(平均=0、標準偏差=1となるように変換すること)することにより得られたデータである。また、本実施形態に係る時系列クラスタリングに用いられた炉傾動角の時系列データは、それぞれ炉傾動開始時から50秒経過した時点までの炉傾動角から得られるデータである。この時系列クラスタリングに用いられる炉傾動角の時系列データを選択する時間範囲は特に限定されず、例えば、当該時間範囲は、複数のチャージ間における実際に得られる炉傾動角の時系列データのトレンド、または転炉吹錬設備の操業状態等に基づいて、適宜設定され得る。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the result of time-series clustering performed on time-series data of the furnace tilt angle. The graphs of (a) to (d) of FIG. 3 are graphs showing the results of time series clustering of clusters corresponding to the respective categorical variables (No. 1 to 4). In addition, the data concerning the furnace tilting angle shown in each figure is the data obtained by standardizing processing (mean = 0, standard deviation = 1) of the furnace tilting angle actually obtained. It is. Moreover, the time-series data of the furnace tilting angle used for the time-series clustering according to the present embodiment is data obtained from the furnace tilting angle up to the point when 50 seconds have elapsed from the start of the furnace tilting. The time range for selecting the time series data of the furnace tilt angle used for this time series clustering is not particularly limited. For example, the time range is a trend of time series data of the furnace tilt angle actually obtained between a plurality of charges. Or based on the operation state of a converter blasting installation, etc., it may set suitably.
図3の(a)〜(d)のグラフに示すように、炉傾動角の時系列データの類似性が高いデータ同士がそれぞれ同一のクラスタに分類されている。例えば、(b)のグラフに示すように、クラスタNo.2には、中間排滓角度までの炉傾動角の変化率が相対的に低く、かつ中間排滓角度以降も炉傾動角の変化率が相対的に低い時系列データが分類されている。一方、(c)のグラフに示すように、クラスタNo.3には、中間排滓角度までの炉傾動角の変化率が相対的に高く、かつ中間排滓角度以降も炉傾動角の変化率が相対的に高い時系列データが分類されている。 As shown in the graphs of (a) to (d) of FIG. 3, data with high similarity of time-series data of the furnace inclination angle are classified into the same cluster. For example, as shown in the graph of (b), cluster no. Time series data in which the rate of change of the furnace tilt angle to the middle displacement angle is relatively low and the rate of change of the furnace tilt angle is relatively low after the middle displacement angle are classified in 2. On the other hand, as shown in the graph of FIG. Time series data in which the rate of change of the furnace tilt angle to the middle displacement angle is relatively high and the rate of change of the furnace tilt angle is relatively high after the middle displacement angle are classified in 3.
このように、予め実行されたクラスタリングにより分類される各クラスタと、中間排滓処理における炉傾動角の時系列データとを比較して、最も類似度の高いクラスタを選択し、当該クラスタに対応するカテゴリ変数を、上記式(4)の説明変数である操業要因Xjとして採用することができる。これにより、中間排滓処理におけるスラグ排滓の状況を、溶鋼中りん濃度の推定に反映させることができる。かかるスラグ排滓の状況の違いは、その後の脱炭処理における脱りん効率に影響を及ぼす。したがって、中間排滓処理におけるスラグ排滓の状況の違いが溶鋼中りん濃度の推定に対して加味されるので、溶鋼中りん濃度の推定精度をさらに向上させることが可能となる。 In this manner, each cluster classified by clustering executed in advance is compared with time-series data of the furnace inclination angle in the middle exhaust processing to select the cluster having the highest similarity, and corresponds to the cluster The categorical variable can be adopted as the operation factor X j which is the explanatory variable of the above equation (4). This makes it possible to reflect the state of slag displacement in the intermediate displacement treatment in the estimation of the phosphorus concentration in molten steel. The difference in the situation of the slag discharge affects the dephosphorization efficiency in the subsequent decarburization treatment. Therefore, since the difference in the condition of slag discharge in the intermediate discharge process is added to the estimation of the phosphorus concentration in the molten steel, it is possible to further improve the estimation accuracy of the phosphorus concentration in the molten steel.
(スラグレベルに係るデータの利用)
また、本発明の一実施形態に係る溶鋼中りん濃度の推定方法では、上記の炉傾動角に係るデータに加えて、スラグレベルに係るデータが利用され得る。上述したように、中間排滓されるスラグ量は、脱炭処理時における溶鋼中りん濃度に大きく影響すると考えられる。
(Use of data related to slag level)
Moreover, in addition to the data which concern on said furnace inclination angle, the data which concern on a slag level may be utilized in the estimation method of the molten steel phosphorus concentration which concerns on one Embodiment of this invention. As described above, it is considered that the amount of slag discharged between the intermediates greatly affects the phosphorus concentration in the molten steel at the time of the decarburization treatment.
本発明者らは、中間排滓されるスラグ量が、脱りん処理時におけるスラグレベル(スラグ高さ)と関係が深いことを見出した。例えば、中間排滓処理において、スラグレベルが高い場合にはスラグが排滓されやすい。この場合、当該スラグに含まれるりんがより多く排出されることになるので、脱りん効率が向上すると考えられる。一方、スラグレベルが低い場合にはスラグが排滓されにくい。この場合、りんはあまり排出されないことになるので、脱りん効率はあまり向上しないと考えられる。 The inventors of the present invention found that the amount of slag discharged during the intermediate removal was closely related to the slag level (slag height) at the time of the dephosphorization treatment. For example, in the middle waste treatment, when the slag level is high, the slag is easily discharged. In this case, it is considered that the dephosphorization efficiency is improved because more phosphorus contained in the slag is discharged. On the other hand, when the slag level is low, the slag is difficult to be discharged. In this case, it is considered that the dephosphorization efficiency does not improve so much because phosphorus is not discharged so much.
このことから、中間排滓処理におけるスラグレベルは、溶鋼中りん濃度の大小に関連があると考えられる。そこで、本発明者らは、脱りん処理時の吹錬において転炉内に生じ得るスラグのスラグレベルを溶鋼中りん濃度の推定に係る操業要因として採用することにより、溶鋼中りん濃度の推定精度をより向上させることができることに想到した。以下、スラグレベルに係るデータ、およびその利用例について説明する。 From this, it is considered that the slag level in the intermediate waste treatment is related to the magnitude of the phosphorus concentration in the molten steel. Therefore, the present inventors adopt the slag level of slag that can be generated in the converter during blowing at the time of dephosphorization as an operation factor for estimating the phosphorus concentration in molten steel, thereby estimating the phosphorus concentration in molten steel. We thought that we could improve more. Hereinafter, the data concerning a slag level and its example of use are explained.
図4は、脱りん処理時におけるスラグレベルの時系列データの例を示すグラフである。なお、当該グラフにより示されるデータは、実際に得られたスラグレベルを標準化処理(平均=0、標準偏差=1となるように変換すること)することにより得られたデータである。当該時系列データは、脱りん処理における吹錬の開始時から吹止め時までに取得された時系列データである。 FIG. 4 is a graph showing an example of time-series data of slag level at the time of dephosphorization treatment. In addition, the data shown by the said graph are data obtained by carrying out the normalization process (conversion so that it may become average = 0, standard deviation = 1) of the slag level actually obtained. The said time series data are time series data acquired from the start time of the blowing in the dephosphorization process to the time of a blowout.
図4を参照すると、脱りん処理の末期において、スラグレベルが上昇していることが分かる。つまり、スラグの生成(スラグフォーミング)が進行しているのは脱りん処理末期においてである。したがって、本実施形態では、脱りん処理の末期におけるスラグレベルに係るデータを、上記式(4)の説明変数である操業要因Xjの一つとして用いることができる。 Referring to FIG. 4, it can be seen that the slag level is rising at the end of the dephosphorization treatment. That is, the formation of slag (slag forming) is in progress at the end of the dephosphorization treatment. Therefore, in the present embodiment, data relating to the slag level at the end of the dephosphorization treatment can be used as one of the operation factors X j which is an explanatory variable of the above equation (4).
例えば、脱りん処理末期におけるスラグレベルの時系列データの平均値が、脱りん速度定数kを推定するための回帰式である上記式(4)の説明変数である操業要因Xjとして用いられてもよい。これにより、脱りん処理により生じたスラグ量を、脱りん速度定数kの推定に反映させることができる。 For example, an average value of time-series data of slag levels at the end of dephosphorization treatment is used as an operation factor X j which is an explanatory variable of the above equation (4) which is a regression equation for estimating dephosphorization rate constant k It is also good. Thereby, the amount of slag generated by the dephosphorization treatment can be reflected in the estimation of the dephosphorization rate constant k.
また、例えば、脱りん処理における吹錬の吹止め時におけるスラグレベル、または吹錬末期におけるスラグレベルの時系列データの中間値(具体的には、測定対象期間の中央の時刻におけるスラグレベル)もしくは当該時系列データの変化率(具体的には、測定対象期間におけるスラグレベルの変化速度)等、スラグレベルの時系列データに基づく変数が、説明変数として用いられてもよい。 Also, for example, the slag level at the time of blowing stop in the dephosphorization treatment, or an intermediate value of time series data of the slag level at the end of blowing (specifically, the slag level at the middle time of the measurement period) or A variable based on time-series data of slag level, such as a change rate of the time-series data (specifically, a change rate of the slag level in the measurement target period) may be used as an explanatory variable.
また、例えば、スラグレベルの時系列データに対して上述した時系列クラスタリングを施して得られるクラスタを識別するカテゴリ変数が、説明変数として用いられてもよい。本実施形態では、まず、過去の操業データから取得される脱りん処理末期におけるスラグレベルの時系列データに対して予め時系列クラスタリングが行われる。また、本実施形態では、これらの時系列データに対して6つのクラスタに分類されるよう時系列クラスタリングが行われる。クラスタの数については特に限定されず、クラスタリングの結果に応じて適宜設定される。 Also, for example, a categorical variable that identifies a cluster obtained by performing the above-described time-series clustering on slag-level time-series data may be used as an explanatory variable. In the present embodiment, first, time-series clustering is performed in advance on time-series data of slag level at the final stage of the dephosphorization process acquired from past operation data. Further, in the present embodiment, time-series clustering is performed such that these time-series data are classified into six clusters. The number of clusters is not particularly limited, and is appropriately set according to the result of clustering.
図5は、スラグレベルの時系列データに対して行われた時系列クラスタリングの結果の例を示す図である。図5の(a)〜(f)のグラフは、各カテゴリ変数(No.1〜6)に対応するクラスタについての時系列クラスタリングの結果をそれぞれ示すグラフである。なお、各図に示されるスラグレベルに係るデータは、実際に得られたスラグレベルを標準化処理(平均=0、標準偏差=1となるように変換すること)することにより得られたデータである。また、本実施形態に係る時系列クラスタリングに用いられたスラグレベルの時系列データは、それぞれ吹止め時から50秒遡った時点までのスラグレベルから得られるデータである。この時系列クラスタリングに用いられるスラグレベルの時系列データを選択する時間範囲は特に限定されず、例えば、当該時間範囲は、実際にレベル計により得られるスラグレベルの時系列データのトレンド、または転炉吹錬設備の操業状態等に基づいて、適宜設定され得る。 FIG. 5 is a diagram showing an example of a result of time series clustering performed on time series data at the slag level. The graphs of (a) to (f) of FIG. 5 are graphs respectively showing results of time series clustering of clusters corresponding to the respective categorical variables (Nos. 1 to 6). The data on the slag level shown in each figure is data obtained by performing standardizing processing (mean = 0, standard deviation = 1) on the actually obtained slag level. . Moreover, the time-series data of the slag level used for the time-series clustering according to the present embodiment is data obtained from the slag level up to the point of 50 seconds before the blow-off time. The time range for selecting the slag level time series data used for this time series clustering is not particularly limited. For example, the time range corresponds to the trend of slag level time series data actually obtained by the level meter, or the converter It may be set as appropriate based on the operation state of the blowing facility and the like.
図5の(a)〜(f)のグラフに示すように、スラグレベルの時系列データの類似性が高いデータ同士がそれぞれ同一のクラスタに分類されている。例えば、(b)のグラフに示すように、クラスタNo.2には、スラグレベルの上昇率が高く、かつ時系列データ全体に亘ってスラグレベルが高い時系列データが分類されている。一方、(e)のグラフに示すように、クラスタNo.5には、スラグレベルの推移の変化が小さい時系列データが分類されている。 As shown in the graphs of (a) to (f) of FIG. 5, data with high similarity of time-series data at the slag level are classified into the same cluster. For example, as shown in the graph of (b), cluster no. Time series data in which the rising rate of the slag level is high and the slag level is high throughout the time series data is classified in 2. On the other hand, as shown in the graph of (e), cluster number. Time series data in which the change in transition of the slag level is small are classified in No.5.
このように、スラグレベルの時系列データに対して行われた時系列クラスタリングにより得られるクラスタを識別するカテゴリ変数を上記式(4)の説明変数である操業要因Xjとして採用することができる。これにより、単に脱りん処理において生じたスラグ量だけではなく、脱りん処理の吹錬末期におけるスラグフォーミングの傾向を、溶鋼中りん濃度の推定に反映させることができる。スラグフォーミングの傾向の違いは、スラグ成分等のスラグ性状に基づくものと考えられる。したがって、脱りん反応におけるスラグ性状による影響もさらに溶鋼中りん濃度の推定に対して加味されるので、溶鋼中りん濃度の推定精度をさらに向上させることが可能となる。 Thus, a categorical variable that identifies a cluster obtained by time-series clustering performed on time-series data at the slag level can be adopted as the operation factor X j, which is an explanatory variable of the equation (4). Thus, not only the amount of slag generated in the dephosphorization treatment but also the tendency of slag forming at the end of blowing of the dephosphorization treatment can be reflected in the estimation of the phosphorus concentration in the molten steel. The difference in the tendency of slag forming is considered to be based on slag properties such as slag components. Therefore, since the influence of slag properties in the dephosphorization reaction is also added to the estimation of the phosphorus concentration in the molten steel, it is possible to further improve the estimation accuracy of the phosphorus concentration in the molten steel.
(脱炭酸素効率に係るデータの利用)
さらに、本発明の一実施形態に係る溶鋼中りん濃度の推定方法では、上記の炉傾動角に係るデータに加えて、脱炭処理における脱炭酸素効率に係るデータが利用され得る。脱炭酸素効率は、転炉内に吹込まれる酸素と、脱炭処理における溶鋼中の炭素との反応の効率を示す指標である。
(Use of data pertaining to decarboxylation efficiency)
Further, in the method of estimating the phosphorus concentration in molten steel according to an embodiment of the present invention, in addition to the data relating to the furnace inclination angle described above, data relating to the decarboxylation efficiency in the decarburizing treatment can be utilized. The decarbonation efficiency is an index indicating the efficiency of the reaction between oxygen blown into the converter and carbon in molten steel in the decarburization process.
脱炭酸素効率k0[i](%/(Nm3/ton))は、定周期で測定される排ガス流量および排ガス成分を含む排ガス情報に基づいて、下記式(5)を用いて算出される。 The decarboxylation efficiency k 0 [i] (% / (Nm 3 / ton)) is calculated using the following equation (5) based on the exhaust gas flow rate measured in a constant cycle and the exhaust gas information including exhaust gas components Ru.
ここで、CO[i+N](%)は排ガス中のCO濃度、CO2[i+N](%)は排ガス中のCO2濃度、Voffgas[i](Nm3/hr(NTP))は総排ガス流量、FO2[i](Nm3/hr(NTP))は、吹錬開始から脱炭酸素効率k0[i]算出時までの転炉内への入力酸素量である。なお、FO2[i]は、スタティック制御により吹錬開始前に決定され得る吹込酸素量から算出され得る。また、角括弧[]内のiは、排ガス流量および排ガス成分の測定におけるサンプリング周期を表している。また、角括弧[]内のNは、排ガス成分分析計による分析遅れ(排ガスが排ガス成分分析計の設置位置に至るまでの時間的な遅れ)に対応する。分析遅れNの具体的な値は、煙道における排ガス成分分析計の設置位置等に応じて、適宜決定されてよい。また、「NTP」はNormal Temperature Pressureを意味する。 Here, CO [i + N] (%) is CO concentration in exhaust gas, CO 2 [i + N] (%) is CO 2 concentration in exhaust gas, V offgas [i] (Nm 3 / hr (NTP)) is total exhaust gas The flow rate F O2 [i] (Nm 3 / hr (NTP)) is the amount of oxygen input into the converter from the start of blowing to the calculation of the decarboxylation efficiency k 0 [i]. It should be noted that F O2 [i] can be calculated from the blown oxygen amount that can be determined before the start of blowing by static control. In addition, i in square brackets [] represents a sampling cycle in the measurement of the exhaust gas flow rate and the exhaust gas component. Moreover, N in square brackets [] corresponds to the analysis delay by the exhaust gas component analyzer (the time delay until the exhaust gas reaches the installation position of the exhaust gas component analyzer). The specific value of the analysis delay N may be appropriately determined in accordance with the installation position of the exhaust gas component analyzer in the flue or the like. Also, "NTP" means Normal Temperature Pressure.
なお、上記式(5)は、以下のように導出される。排ガス情報から求められる単位時間当たりの脱炭量wc[i](g/sec)は、下記式(6)によって算出される。 The above equation (5) is derived as follows. The decarburized amount wc [i] (g / sec) per unit time obtained from the exhaust gas information is calculated by the following equation (6).
ここで、Voffgas[i]を1000×3600で除しているのは、単位を(L/sec)に変換するためである。また、22.4(L/mol)で除しているのは、モル数に換算するためである。また、12は炭素の原子量である。 Here, V offgas [i] is divided by 1000 × 3600 to convert the unit into (L / sec). Moreover, it divides in 22.4 (L / mol) in order to convert into the number of moles. Also, 12 is the atomic weight of carbon.
脱炭酸素効率k0[i]は、脱炭量(重量%)を酸素原単位(Nm3/ton)で割ったものとして定義されるため、脱炭酸素効率k0[i]は、下記数式(7)によって表現される。ここで、Wstは溶鋼重量(ton)である。下記式(7)を上記式(6)に代入すれば、上記式(5)が得られる。 Since the decarboxylation efficiency k 0 [i] is defined as the decarburized amount (% by weight) divided by the oxygen unit (Nm 3 / ton), the decarboxylation efficiency k 0 [i] is It is expressed by equation (7). Here, Wst is the molten steel weight (ton). By substituting the following equation (7) into the above equation (6), the above equation (5) is obtained.
脱炭処理においては、脱炭処理と並行して更なる脱りん処理を進めるために、生石灰や消石灰等のCaO源が転炉に投入され得る。かかるCaO源の投入により、脱炭処理においても、上記式(101)に示す脱りん反応が促進され、溶鋼中りん濃度をさらに低減させることが可能となる。かかる脱りん反応の進行の程度はCaO源の滓化状況と関連する。例えば、脱りん反応が促進されれば、CaO源の滓化が進行することとなる。 In the decarburization treatment, CaO sources such as quick lime and slaked lime may be introduced into the converter to advance further dephosphorization treatment in parallel with the decarburization treatment. By the addition of such a CaO source, the dephosphorization reaction represented by the above formula (101) is promoted also in the decarburization treatment, and it is possible to further reduce the phosphorus concentration in the molten steel. The degree of progress of such dephosphorylation is related to the hatching status of the CaO source. For example, if the dephosphorization reaction is promoted, the hatching of the CaO source will proceed.
CaO源の滓化は、転炉内に吹込まれた酸素が溶鋼中のFeと反応し、FeOが多く生成されることにより進行しやすくなると考えられる。この場合、転炉内に吹込まれた酸素が溶鋼中の炭素と反応する割合が低下し得る。すなわち、脱炭酸素効率が低くなり得る。このことから、脱炭酸素効率が低ければ、転炉内でFeOがより多く生成され、CaOの滓化が進行し、脱りん反応がより進行するものと考えらえる。したがって、脱炭酸素効率は溶鋼中りん濃度を反映し得る指標となり得る。 It is thought that the oxygenation of the CaO source is facilitated by the reaction of the oxygen blown into the converter with the Fe in the molten steel and the formation of a large amount of FeO. In this case, the rate at which oxygen blown into the converter reacts with carbon in the molten steel can be reduced. That is, the decarboxylation efficiency can be low. From this, it can be considered that, if the decarboxylation efficiency is low, more FeO is generated in the converter, and the crystallization of CaO proceeds, and the dephosphorization reaction proceeds more. Therefore, the decarboxylation efficiency can be an index that can reflect the phosphorus concentration in molten steel.
そこで、本発明者らは、脱炭処理時の吹錬におけるスラグ中のCaO濃度を反映する脱炭酸素効率を溶鋼中りん濃度の推定に係る操業要因として採用することにより、溶鋼中りん濃度の推定精度をより向上させることができることに想到した。以下、脱炭酸素効率に係るデータ、およびその利用例について説明する。 Therefore, the present inventors adopt the decarboxylation efficiency, which reflects the CaO concentration in the slag during blowing at the time of decarburizing treatment, as an operation factor for estimating the phosphorus concentration in molten steel, It was conceived that the estimation accuracy could be further improved. Hereinafter, data relating to the decarboxylation efficiency and examples of use thereof will be described.
脱炭酸素効率は、脱炭処理の始期において大きく変動し、その後徐々に略一定の値に収束していく。当該始期における脱炭酸素効率の変動は、転炉表面における脱りん反応の進行によるCaO源の滓化に伴うものであると考えられる。したがって、本実施形態では、脱炭処理の始期における脱炭酸素効率に係るデータを、上記式(4)の説明変数である操業要因Xjの一つとして用いることができる。 The decarbonation efficiency largely fluctuates at the beginning of the decarburization treatment, and then gradually converges to a substantially constant value. It is considered that the change in the decarbonation efficiency at the start is due to the aging of the CaO source due to the progress of the dephosphorization reaction on the converter surface. Therefore, in the present embodiment, data relating to the decarbonation efficiency at the start of the decarburization process can be used as one of the operation factors X j that is an explanatory variable of the above equation (4).
例えば、脱炭処理始期における脱炭酸素効率の時系列データの平均値が、脱りん速度定数kを推定するための回帰式である上記式(4)の説明変数である操業要因Xjとして用いられてもよい。これにより、脱りん反応の進行によるCaO源の滓化の進行の程度を、脱りん速度定数kの推定に反映させることができる。 For example, an average value of time series data of decarboxylation efficiency at the start of decarburization treatment is used as an operation factor X j which is an explanatory variable of the above equation (4) which is a regression equation for estimating the dephosphorization rate constant k. It may be done. In this way, the degree of progression of the incubation of the CaO source due to the progress of the dephosphorization reaction can be reflected in the estimation of the dephosphorization rate constant k.
また、例えば、脱炭処理始期における脱炭酸素効率の時系列データの最大値、最小値、もしくは中間値(具体的には、測定対象期間の中央の時刻における脱炭酸素効率)または当該時系列データの変化率(具体的には、測定対象期間における脱炭酸素効率の変化速度)等、脱炭酸素効率の時系列データに基づく変数が、説明変数として用いられてもよい。 Also, for example, the maximum value, minimum value, or median value of time series data of decarboxylation efficiency at the start of decarburization treatment (specifically, the decarboxylation efficiency at the middle time of the measurement target period) or the time series A variable based on time-series data of the decarboxylation efficiency, such as a change rate of data (specifically, a change rate of the decarboxylation efficiency during a measurement target period) may be used as an explanatory variable.
また、例えば、脱炭酸素効率の時系列データに対して上述した時系列クラスタリングを施して得られるクラスタを識別するカテゴリ変数が、説明変数として用いられてもよい。本実施形態では、まず、過去の操業データから取得される脱炭処理始期における脱炭酸素効率の時系列データに対して予め時系列クラスタリングが行われる。また、本実施形態では、これらの時系列データに対して6つのクラスタに分類されるよう時系列クラスタリングが行われる。クラスタの数については特に限定されず、クラスタリングの結果に応じて適宜設定される。 Also, for example, a categorical variable that identifies a cluster obtained by performing the above-described time-series clustering on time-series data of decarboxylation efficiency may be used as an explanatory variable. In the present embodiment, first, time series clustering is performed in advance on time series data of the decarbonation efficiency at the start of the decarburization process acquired from past operation data. Further, in the present embodiment, time-series clustering is performed such that these time-series data are classified into six clusters. The number of clusters is not particularly limited, and is appropriately set according to the result of clustering.
図6は、脱炭酸素効率の時系列データに対して行われた時系列クラスタリングの結果の例を示す図である。図6の(a)〜(f)のグラフは、各カテゴリ変数(No.1〜6)に対応するクラスタについての時系列クラスタリングの結果をそれぞれ示すグラフである。なお、各図に示される脱炭酸素効率に係るデータは、実際に算出された脱炭酸素効率を標準化処理(平均=0、標準偏差=1となるように変換すること)することにより得られたデータである。また、本実施形態に係る時系列クラスタリングに用いられた脱炭酸素効率の時系列データは、それぞれ脱炭処理の吹錬開始時から50秒経過した時点までの脱炭酸素効率から得られるデータである。この時系列クラスタリングに用いられる脱炭酸素効率の時系列データを選択する時間範囲は特に限定されず、例えば、当該時間範囲は、実際に得られる脱炭酸素効率の時系列データのトレンド、または転炉吹錬設備の操業状態等に基づいて、適宜設定され得る。 FIG. 6 is a diagram showing an example of a result of time series clustering performed on time series data of decarboxylation efficiency. The graphs of (a) to (f) in FIG. 6 are graphs showing the results of time-series clustering of clusters corresponding to the respective categorical variables (Nos. 1 to 6). The data on the decarboxylation efficiency shown in each figure can be obtained by standardizing the actually calculated decarboxylation efficiency (converting so that the average = 0 and the standard deviation = 1). Data. Moreover, the time-series data of the decarbonation efficiency used for time-series clustering according to the present embodiment is data obtained from the decarbonation efficiency up to 50 seconds after the start of blowing of the decarburization treatment. is there. The time range for selecting time series data of decarboxylation efficiency used for this time series clustering is not particularly limited. For example, the time range corresponds to the trend of time series data of decarboxylation efficiency actually obtained, or It may be appropriately set based on the operation state of the furnace blowing facility and the like.
図6の(a)〜(f)のグラフに示すように、脱炭酸素効率の時系列データの類似性が高いデータ同士がそれぞれ同一のクラスタに分類されている。例えば、(b)のグラフに示すように、クラスタNo.2には、脱炭酸素効率が漸増している時系列データが分類されている。一方、クラスタNo.4には、脱炭酸素効率がほとんど変化していない時系列データが分類されている。 As shown in the graphs of (a) to (f) of FIG. 6, pieces of data with high similarity of time series data of decarboxylation efficiency are classified into the same cluster. For example, as shown in the graph of (b), cluster no. In 2, the time-series data in which the decarbonation efficiency is gradually increased are classified. On the other hand, cluster No. Time series data in which the decarboxylation efficiency hardly changes are classified in No.4.
このように、脱炭酸素効率の時系列データに対して行われた時系列クラスタリングにより得られるクラスタを識別するカテゴリ変数を上記式(4)の説明変数である操業要因Xjとして採用することができる。これにより、単に脱炭処理時に投入されたCaO源の滓化の進行の程度を、溶鋼中りん濃度の推定に反映させることができる。CaO源の滓化の進行の程度は、脱りん反応の進行の程度と大きく関連する。したがって、脱炭処理における脱りん反応の進行の程度がさらに溶鋼中りん濃度の推定に対して加味されるので、溶鋼中りん濃度の推定精度をさらに向上させることが可能となる。 Thus, adopting a categorical variable that identifies a cluster obtained by time-series clustering performed on time-series data of decarboxylation efficiency as the operation factor X j which is the explanatory variable of the equation (4). it can. Thus, it is possible to reflect the degree of progress of the aging of the CaO source merely introduced at the time of the decarburization treatment in the estimation of the phosphorus concentration in the molten steel. The degree of progress of the hatching of the CaO source is closely related to the degree of progress of the dephosphorization reaction. Therefore, the degree of progress of the dephosphorization reaction in the decarburization treatment is further added to the estimation of the phosphorus concentration in the molten steel, so that the estimation accuracy of the phosphorus concentration in the molten steel can be further improved.
(実際の操業時におけるクラスタリング結果の利用)
次に、実際の操業時において、上述した各時系列データのクラスタリング結果を脱りん速度定数kの推定に用いる方法について説明する。ここでは、炉傾動角の時系列データを用いた例について説明する。
(Use of clustering results during actual operation)
Next, the method of using the clustering result of each time-series data described above for estimation of the dephosphorization rate constant k in actual operation will be described. Here, an example using time-series data of the furnace inclination angle will be described.
まず、過去の操業データから取得される中間排滓処理の始期における炉傾動角の時系列データに対して予め時系列クラスタリングを行い、当該時系列データを複数のクラスタに分類しておく。そして、これらのクラスタごとのカテゴリ変数を説明変数の一つとする回帰式(上記式(4))を構築しておく。 First, time-series clustering is performed in advance on time-series data of the furnace inclination angle at the start of the intermediate discharge process acquired from past operation data, and the time-series data is classified into a plurality of clusters. Then, a regression equation (equation (4) above) in which the categorical variable for each cluster is one of explanatory variables is constructed.
次に、各クラスタに分類される炉傾動角の複数の時系列データの、測定点j(j=1〜n)における平均値βave,jを、測定点ごとに算出する。測定点とは、当該時系列データの対象範囲における、炉傾動角の測定時点を意味する。例えば、図3に示した各クラスタには、炉傾動開始時から50秒経過した時点までの各時系列データが分類されている。炉傾動角が1秒ごとに測定されている場合、測定点数は50点となる。 Next, an average value β ave, j at measurement points j (j = 1 to n) of the plurality of time series data of the furnace tilt angle classified into each cluster is calculated for each measurement point. The measurement point means the measurement time point of the furnace tilt angle in the target range of the time series data. For example, in each cluster shown in FIG. 3, each time-series data up to a point when 50 seconds have elapsed from the start of the furnace tilting are classified. If the furnace tilt angle is measured every second, the number of measurement points is 50.
次いで、脱りん速度定数kを推定する対象である、実際の中間排滓処理時における炉傾動角の時系列データ(Sj)を取得し、当該時系列データSjと上記の平均値βave,jとの差分をクラスタごとに求める。当該差分の最も小さいクラスタを、時系列データ(Sj)が属するクラスタであると判断して、このクラスタに対応するカテゴリ変数が、操業要因に係る説明変数として用いられる。当該差分は、例えば、下記式(8)で示す差分二乗和であってもよい。当該差分は、公知の統計的手法により適宜求められる。脱りん速度定数kは、得られたカテゴリ変数を構築された回帰式に他の説明変数とともに代入することにより算出され得る。 Next, time series data (S j ) of the furnace inclination angle at the time of actual middle displacement processing, which is an object to estimate the dephosphorization rate constant k, is acquired, and the time series data S j and the above average value β ave , J is determined for each cluster. The cluster having the smallest difference is determined to be the cluster to which the time series data (S j ) belongs, and the categorical variable corresponding to this cluster is used as an explanatory variable relating to the operation factor. The difference may be, for example, the sum of squared differences shown in the following equation (8). The said difference is suitably calculated | required by the well-known statistical method. The dephosphorization rate constant k can be calculated by substituting the obtained categorical variable into the constructed regression equation together with other explanatory variables.
また、スラグレベルの時系列データおよび脱炭酸素効率の時系列データのクラスタリング結果も、上述した方法により、脱りん速度定数kの推定に用いることができる。また、炉傾動角の時系列データとともに、スラグレベルの時系列データおよび/または脱炭酸素効率の時系列データを用いて脱りん速度定数kの推定を行うことも可能である。すなわち、各種類の時系列データのそれぞれについて予め時系列クラスタリングを行い、クラスタリング結果に対応するカテゴリ変数を説明変数の一つとする回帰式を構築しておけば、複数の時系列データを脱りん速度定数kの推定に利用することができる。これにより、脱りん速度定数kの推定精度をさらに向上させることができる。 In addition, clustering results of time-series data of slag level and time-series data of decarboxylation efficiency can also be used to estimate the dephosphorization rate constant k by the method described above. It is also possible to estimate the dephosphorization rate constant k using slag level time series data and / or time series data of decarbonation efficiency together with time series data of furnace inclination angle. That is, if time-series clustering is performed in advance for each type of time-series data, and a regression equation that uses a categorical variable corresponding to the clustering result as one of explanatory variables is constructed, the plurality of time-series data can be dephosphorized It can be used to estimate the constant k. Thereby, the estimation accuracy of the dephosphorization rate constant k can be further improved.
以上、本実施形態に係る溶鋼中りん濃度の推定方法について説明した。 In the above, the estimation method of the phosphorus concentration in molten steel which concerns on this embodiment was demonstrated.
<<2.本実施形態に係る転炉吹錬システム>>
<2.1.転炉吹錬システムの構成>
続いて、上記に示した本実施形態に係る溶鋼中りん濃度の推定方法を実現するためのシステムの一例について説明する。図7は、本発明の一実施形態に係る転炉吹錬システムの構成例を示す図である。図7を参照すると、本実施形態に係る転炉吹錬システム1は、転炉吹錬設備10、転炉吹錬制御装置20、計測制御装置30および操業データベース40を備える。
<< 2. Converter blasting system according to the present embodiment >>
<2.1. Configuration of converter blasting system>
Subsequently, an example of a system for realizing the method of estimating the phosphorus concentration in molten steel according to the present embodiment described above will be described. Drawing 7 is a figure showing an example of composition of a converter blasting system concerning one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, the
(転炉吹錬設備)
転炉吹錬設備10は、転炉11、煙道12、上吹きランス13、サブランス14、排ガス成分分析計101、排ガス流量計102、レベル計103および角度計104を備える。転炉吹錬設備10は、例えば、計測制御装置30より出力された制御信号に基づいて、上吹きランス13による溶銑への酸素の供給の開始および停止、サブランス14による溶鋼中の成分濃度および溶鋼温度の測定、冷材および副原料(例えば生石灰等)の投入、並びに、転炉11による溶銑およびスラグの排滓に関する処理を行う。転炉吹錬設備10には、上吹きランス13に対して酸素を供給するための送酸装置、転炉11に対して冷材を投入するための駆動系を有する冷材投入装置、並びに転炉11に対して副原料を投入するための駆動系を有する副原料投入装置等、一般的な転炉による吹錬に用いられる各種装置が設けられ得る。
(Blower blowing equipment)
The
転炉11の炉口からは吹錬に用いられる上吹きランス13が挿入されており、送酸装置から送られた酸素15が上吹きランス13を通じて炉内の溶銑に供給される。また、溶銑の撹拌のために、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス等が底吹きガス16として転炉11の底部から導入され得る。転炉11内には、高炉から出銑された溶銑、少量の鉄スクラップ、溶銑(溶鋼)温度を調整するための冷材、およびCaO源である生石灰等のスラグ形成のための副原料が投入される。なお、副原料が粉体である場合は、上吹きランス13を通じて酸素15とともに転炉11内に供給されてもよい。
An
一次精錬では、前記化学式(101)に示されるように、溶銑に含まれるりんが転炉内のスラグに含まれるFeO、およびCaO含有物質を含む副原料と化学反応することにより(脱りん反応)りんがスラグに取り込まれる。つまり、吹錬によりスラグの酸化鉄の濃度を増加させることにより、脱りん反応が促進される。なお、脱りん反応は主に脱りん処理時に進行し得るが、脱炭処理時においても生じ得る。 In primary refining, as shown in the chemical formula (101), the phosphorus contained in the hot metal chemically reacts with the FeO contained in the slag in the converter and the auxiliary material containing the CaO-containing substance (dephosphorization reaction) Phosphorus is taken into the slag. That is, the dephosphorization reaction is promoted by increasing the concentration of iron oxide in the slag by blowing. The dephosphorization reaction can mainly proceed at the dephosphorization treatment, but can also occur at the decarburization treatment.
また、一次精錬では、溶銑中の炭素が上吹きランス13から供給された酸素と酸化反応する(脱炭反応)。これにより、COまたはCO2の排ガスが生成される。これらの排ガスは、転炉11から煙道12へ排出される。
Further, in the primary refining, carbon in the molten metal undergoes an oxidation reaction with oxygen supplied from the upper blow lance 13 (decarburization reaction). Thus, the exhaust gas of the CO or CO 2 is produced. These exhaust gases are discharged from the
このように、転炉吹錬では、吹込まれた酸素と、溶銑中の炭素、りん、または珪素等とが反応し、酸化物が生じる。ここで生じた酸化物は、排ガスとして排出されるか、またはスラグとして安定化する。吹錬における酸化反応によって炭素が除去されるとともに、りん等がスラグに取り込まれて除去されることにより、低炭素で不純物の少ない鋼が生成される。 Thus, in the converter blasting, oxygen injected and carbon, phosphorus, silicon or the like in the hot metal react to form an oxide. The oxide produced here is discharged as exhaust gas or stabilized as slag. Carbon is removed by oxidation reaction in blowing and phosphorus and the like are taken into slag and removed, thereby producing a low carbon steel with few impurities.
また、転炉11の炉口から挿入されるサブランス14は、脱炭処理時に、先端を所定のタイミングで溶鋼に浸漬され、炭素濃度を含む溶鋼中の成分濃度、および溶鋼温度等を測定するために用いられる。このサブランス14による成分濃度および/または溶鋼温度等の溶鋼データの測定のことを、サブランス測定と呼ぶ。サブランス測定により得られた溶鋼データは、計測制御装置30を介して転炉吹錬制御装置20に送信される。
Further, the
吹錬により発生した排ガスは、転炉11外に設けられる煙道12へと流れる。煙道12には、排ガス成分分析計101、および排ガス流量計102が設けられる。排ガス成分分析計101は、排ガスに含まれる成分を分析する。排ガス成分分析計101は、例えば、排ガスに含まれるCOおよびCO2の濃度を分析する。排ガス流量計102は、排ガスの流量を測定する。排ガス成分分析計101および排ガス流量計102は、所定のサンプリング周期(例えば5〜10(sec)周期)で、逐次的に、排ガスの成分分析および流量測定を行う。排ガスの成分分析および流量測定は、少なくとも脱炭処理時に行われることが好ましく、前記式(4)に示した回帰式の説明変数として用いられる炉内蓄積酸素量原単位の算出のために、転炉吹錬全体を通して行われることが好ましい。排ガス成分分析計101によって分析された排ガス成分に係るデータ、および排ガス流量計102によって測定された排ガス流量に係るデータ(以下、これらのデータを「排ガスデータ」と呼称する)は、計測制御装置30を介して転炉吹錬制御装置20に、時系列データとして出力される。なお、転炉吹錬制御装置20が溶鋼中りん濃度を逐次的に推定するためには、この排ガスデータは、逐次、転炉吹錬制御装置20に出力されることが好ましい。
The exhaust gas generated by the blowing flows to a
また、転炉吹錬設備10は、転炉11の開口の近傍において、レベル計103を備え得る。レベル計103は、転炉吹錬時における転炉11内の溶銑(溶鋼)およびスラグ等の浴面レベルを測定する装置である。なお、本明細書においては、この浴面レベルのことをスラグレベルと称する。
In addition, the
レベル計103により得られるスラグレベルは、スラグの滓化状況を反映する情報であり、前記式(4)に示した回帰式の説明変数として直接的に、または間接的に用いられる。レベル計103は、所定のサンプリング周期(例えば1秒周期)で、逐次スラグレベルの測定を行う。レベル計103により得られたスラグレベルに係るデータは、計測制御装置30を介して転炉吹錬制御装置20に、時系列データとして出力される。
The slag level obtained by the
このレベル計103は、例えば、特開2015−110817号公報に開示されているような、マイクロ波射出装置、アンテナ、および演算装置等により実現され得る。上記文献に開示されたレベル計では、マイクロ波射出装置が転炉の内部へマイクロ波を射出し、アンテナが浴面で反射された反射波を検出し、演算装置が、射出されたマイクロ波および検出された反射波に基づいて、浴面レベルを計測する。
The
なお、本実施形態においてスラグレベルに係るデータが脱りん速度定数kの推定に用いられない場合、レベル計103は転炉吹錬設備10に備えられなくてもよい。
In the present embodiment, when the data relating to the slag level is not used to estimate the dephosphorization rate constant k, the
また、転炉吹錬設備10は、転炉11の傾動軸に取り付けられる角度計104を備える。角度計104は、中間排滓処理における転炉11の炉傾動角を検出する装置である。
The
角度計104により得られる炉傾動角は、中間排滓処理におけるスラグの排滓状況を反映する情報であり、前記式(4)に示した回帰式の説明変数として直接的に、または間接的に用いられる。角度計104は、所定のサンプリング周期(例えば1秒周期)で、逐次炉傾動角の検出を行う。角度計104により得られた炉傾動角に係るデータは、計測制御装置30を介して転炉吹錬制御装置20に、時系列データとして出力される。
The furnace tilt angle obtained by the
この角度計104は、例えばアブソコーダにより実現され得る。他にも、角度計104は、ジャイロスコープや傾斜計等、転炉11の傾動軸の回転角度を検出可能である公知の測定機器により実現され得る。
The
(転炉吹錬制御装置)
転炉吹錬制御装置20は、データ取得部201、クラスタ決定部202、クラスタリング実行部203、りん濃度推定部204、転炉吹錬データベース21および入出力部22を備える。転炉吹錬制御装置20は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、ストレージおよび通信装置等のハードウェア構成を備え、これらのハードウェア構成によって、データ取得部201、クラスタ決定部202、クラスタリング実行部203およびりん濃度推定部204の各機能が実現される。また、転炉吹錬データベース21は、転炉吹錬制御装置20において用いられる各種データを格納するデータベースであり、ストレージ等の記憶装置により実現される。また、入出力部22は、キーボード、マウス、またはタッチパネル等の入力装置、ディスプレイ、またはプリンタ等の出力装置、および通信装置により実現される。
(Blower blowing controller)
The converter blow-blowing
転炉吹錬制御装置20は、転炉吹錬データベース21に格納されている各種データ、排ガス成分分析計101および排ガス流量計102から取得される排ガスデータ、サブランス14から取得される溶鋼データ、レベル計103から取得されるスラグレベルに係るデータ、並びに角度計104から取得される炉傾動角に係るデータを入力値として、溶鋼中りん濃度を推定する。溶鋼中りん濃度は、転炉吹錬制御装置20の各機能部が有する機能により推定される。また、転炉吹錬制御装置20は、推定された溶鋼中りん濃度を、転炉吹錬における操業の制御に用いてもよい。例えば、推定された溶鋼中りん濃度が目標溶鋼中りん濃度(目標データ212に格納されている)を超えていると判断された場合、転炉吹錬制御装置20は、溶鋼中りん濃度が目標溶鋼中りん濃度よりも下回るように、転炉吹錬の操業条件を変更し得る。このように、溶鋼中りん濃度を高精度で推定することができれば、一次精錬により得られる溶鋼の品質を高く維持することができる。
The
なお、本実施形態に係る転炉吹錬制御装置20の各機能部が有する具体的な機能については後述する。
In addition, the specific function which each function part of the converter
また、転炉吹錬制御装置20は、例えば、転炉11への酸素の吹込み、並びに冷材および副原料の投入等の転炉吹錬に関するプロセス全体を制御する機能を有する。また、例えば、転炉吹錬制御装置20は、一般的なスタティック制御において行われている、吹錬開始前に所定の数式モデル等を用いて転炉11への吹込み酸素量、冷材の投入量(以降、冷材量と呼称する)および副原料の投入量等を決定する機能等を有する。また、例えば、転炉吹錬制御装置20は、一般的なダイナミック制御において行われているサブランス測定について、その測定対象や測定タイミング等を制御する機能を有する。
Moreover, the
図示しない各機能における具体的な処理(例えば、上述した、冷材および副原料投入の制御方法、スタティック制御において吹錬開始前に吹込み酸素量や各種冷材および副原料の投入量等を決定する方法、並びにサブランス測定の制御方法)としては、各種の公知の方法が適用され得るため、ここでは詳細な説明は省略する。 Concrete treatment in each function (not shown) (For example, the control method of cooling material and auxiliary material input mentioned above, the amount of blowing oxygen and the input amount of various cooling materials and auxiliary materials etc before blowing start in static control) Since various known methods can be applied as the method of controlling and the method of controlling the sublance, detailed description will be omitted here.
転炉吹錬データベース21は、例えば、図7に示したように、溶銑データ211、目標データ212、およびパラメータ213等を格納する。これらのデータは、不図示の入力装置や通信装置を介して追加、更新、変更、または削除されてもよい。例えば、後述する操業データベース40に格納されている各種データのうち転炉吹錬に用いられるデータが、転炉吹錬データベース21に追加されてもよい。転炉吹錬データベース21に記憶されている各種データは、データ取得部201により読み出される。なお、本実施形態に係る転炉吹錬データベース21を有する記憶装置は、図7に示すように転炉吹錬制御装置20と一体となって構成されているが、他の実施形態においては、転炉吹錬データベース21を有する記憶装置は、転炉吹錬制御装置20とは分離された構成であってもよい。
For example, as shown in FIG. 7, the
溶銑データ211は、転炉11内の溶銑に関する各種のデータである。例えば、溶銑データ211には、溶銑についての情報(チャージごとの初期の溶銑重量、溶銑成分(炭素、りん、珪素、鉄、マンガン等)の濃度、溶銑温度、溶銑率等)が含まれる。溶銑データ211には、その他にも、一般的に溶銑予備処理および脱炭処理において用いられる各種の情報(例えば、副原料および冷材の投入についての情報(副原料および冷材量についての情報)、サブランス測定についての情報(測定対象や測定タイミング等についての情報)、吹込み酸素量についての情報等)が含まれ得る。目標データ212には、脱りん処理後、脱炭処理後、およびサブランス測定時等における溶銑中(溶鋼中)の目標成分濃度および目標温度などのデータが含まれる。パラメータ213は、クラスタ決定部202およびりん濃度推定部204において用いられる各種のパラメータである。例えば、パラメータ213には、操業要因を説明変数とする回帰式におけるパラメータ、およびりん濃度を推定するためのパラメータ(脱りん速度定数等)が含まれる。
The
入出力部22は、例えば、りん濃度推定部204による溶鋼中りん濃度の推定結果等を取得し、各種出力装置に出力する機能を有する。例えば、入出力部22は、推定された溶鋼中りん濃度をオペレータに表示させてもよい。また、転炉吹錬制御装置20が推定された溶鋼中りん濃度に基づいて転炉吹錬制御を行う場合、入出力部22は、推定された溶鋼中りん濃度に基づく転炉吹錬に係る指示を、計測制御装置30に出力してもよい。この場合、当該指示は、転炉吹錬制御装置20の有する転炉吹錬制御に係る機能により自動的に生成される指示であってもよいし、表示された溶鋼中りん濃度(推定値)に係る情報を閲覧したオペレータの操作により入力される指示であってもよい。また、入出力部22は、転炉吹錬データベース21に格納されている各種データを追加、更新、変更、または削除するための入力インタフェースの機能を有してもよい。また、入出力部22は、データ取得部201により取得された各種データ、クラスタ決定部202による決定結果、およびりん濃度推定部204による推定結果を、操業データベース40に出力してもよい。
The input /
(計測制御装置)
計測制御装置30は、CPU、ROM、RAM、ストレージおよび通信装置等のハードウェア構成を備える。計測制御装置30は、転炉吹錬設備10の備える各装置と通信し、転炉吹錬設備10の全体の動作を制御する機能を有する。例えば、計測制御装置30は、転炉吹錬制御装置20からの指示に応じて、中間排滓処理のための転炉11の傾動、転炉11への冷材および副原料の投入、上吹きランス13の酸素15の吹込み、並びにサブランス14の溶鋼への浸漬およびサブランス測定等に係る操作を制御する。また、計測制御装置30は、排ガス成分分析計101、排ガス流量計102、レベル計103、角度計104およびサブランス14等の転炉吹錬設備10の各装置から得られたデータを取得して、転炉吹錬制御装置20に送信する。
(Measurement control device)
The
(操業データベース)
操業データベース40は、ストレージ等の記憶装置により実現されるデータベースであり、転炉吹錬の操業に係る各種データを格納するデータベースである。当該各種データは、データ取得部201により取得された転炉吹錬設備10の各装置から得られるデータ、並びにクラスタ決定部202による決定結果、およびりん濃度推定部204による推定結果を含む。
(Operation database)
The
例えば、本実施形態に係る操業データベース40は、角度計104により測定された炉傾動角に係るデータを操業ごとに蓄積する。また、本実施形態に係る操業データベース40は、レベル計103により測定されたスラグレベルに係るデータを操業ごとに蓄積し得る。また、本実施形態に係る操業データベース40は、排ガス成分分析計101および排ガス流量計102により測定された排ガスデータから得られる脱炭酸素効率に係るデータを操業ごとに蓄積し得る。
For example, the
本実施形態に係る操業データベース40は、操業ごとの炉傾動角に係るデータをクラスタリング実行部203に出力する。また、本実施形態に係る操業データベース40は、操業ごとのスラグレベルに係るデータおよび/または操業ごとの脱炭酸素効率に係るデータをクラスタリング実行部203に出力し得る。なお、本実施形態に係る操業データベース40を有する記憶装置は、図7に示すように転炉吹錬制御装置20とは分離されて構成されているが、他の実施形態においては、操業データベース40を有する記憶装置は、転炉吹錬制御装置20と一体になった構成であってもよい。
The
<2.2.各機能部の構成および機能>
次に、本実施形態に係る転炉吹錬制御装置20の各機能部の構成および機能について説明する。
<2.2. Configuration and Function of Each Functional Unit>
Next, the configuration and function of each functional unit of the converter blow-blowing
再度図7を参照すると、本実施形態に係る転炉吹錬制御装置20には、データ取得部201、クラスタ決定部202、クラスタリング実行部203およびりん濃度推定部204の各機能部が備えられる。
Referring again to FIG. 7, the converter blow-blowing
(データ取得部)
データ取得部201は、溶鋼中りん濃度を推定するための各種データを取得する。例えば、データ取得部201は、転炉吹錬データベース21に記憶されている溶銑データ211、目標データ212およびパラメータ213を取得する。すなわち、データ取得部201は、溶銑データ取得部としての機能を有する。これらのデータは、遅くとも、りん濃度推定部204による溶鋼中りん濃度の推定処理が開始される前に取得される。本実施形態に係るデータ取得部201は、転炉吹錬データベース21に記憶されている各種データを、転炉吹錬開始前に取得する。
(Data acquisition unit)
The
また、データ取得部201は、排ガス成分分析計101および排ガス流量計102から出力される排ガスデータを取得する。すなわち、データ取得部201は、排ガスデータ取得部としての機能を有する。取得される排ガスデータは、時系列データである。排ガスデータの取得は、一次精錬の全般にわたって行われる。本実施形態に係るデータ取得部201は、排ガス成分分析計101および排ガス流量計102が逐次的に測定する排ガスデータを逐次的に取得する。なお、他の実施形態においては、データ取得部201は、脱りん処理中の排ガスデータを、脱りん処理後に一括して取得してもよい。
In addition, the
また、データ取得部201は、取得した排ガスデータから脱炭酸素効率を算出し得る。すなわち、データ取得部201は、脱炭酸素効率算出部としての機能を有する。脱炭酸素効率は、取得した排ガス流量および排ガス成分の時系列データから、前記式(5)を用いて得られる時系列データである。本実施形態に係るデータ取得部201は、少なくとも脱炭処理の開始時点から所定時間を経過するまでの脱炭酸素効率の時系列データを、逐次的に測定される排ガスデータから算出する。なお、他の実施形態においては、データ取得部201は、脱炭処理の開始時点から所定時間を経過するまでの排ガスデータを中間サブランス測定前に一括して取得し、取得された排ガスデータから脱炭酸素効率の時系列データを算出してもよい。
Further, the
また、データ取得部201は、レベル計103から出力されるスラグレベルに係るデータを取得する。すなわち、データ取得部201は、スラグレベルデータ取得部としての機能を有する。取得されるスラグレベルに係るデータは時系列データである。スラグレベルの取得は、脱りん処理時に行われる。本実施形態に係るデータ取得部201は、脱りん処理時にレベル計103が逐次的に測定するスラグレベルに係るデータを逐次的に取得する。なお、他の実施形態においては、データ取得部201は、脱りん処理中のスラグレベルに係るデータを、脱りん処理後に一括して取得してもよい。
Further, the
また、データ取得部201は、角度計104から出力される炉傾動角に係るデータを取得する。すなわち、データ取得部201は、炉傾動角データ取得部としての機能を有する。取得される炉傾動角に係るデータは時系列データである。炉傾動角の取得は、中間排滓処理時に行われる。本実施形態に係るデータ取得部201は、中間排滓処理時に角度計104が逐次的に測定する転炉11の炉傾動角に係るデータを逐次的に取得する。なお、他の実施形態においては、データ取得部201は、中間排滓処理中の炉傾動角に係るデータを、中間排滓処理後に一括して取得してもよい。
Further, the
また、データ取得部201は、脱炭処理時にサブランス14によるサブランス測定により得られる溶鋼データを取得する。すなわち、データ取得部201は、溶鋼データ取得部としての機能を有する。
Further, the
なお、データ取得部201は、上述した各種データ以外にも、脱りん処理、中間排滓処理および脱炭処理に係るデータを取得する。データ取得部201は、転炉吹錬設備10に備えられる各種装置から出力されるデータを、計測制御装置30を介して取得する。
In addition to the various data described above, the
データ取得部201は、取得したデータをクラスタ決定部202およびりん濃度推定部204に出力する。また、データ取得部201で取得されたデータは操業データベース40に格納される。
The
(クラスタ決定部、クラスタリング実行部)
クラスタ決定部202は、クラスタリング実行部203により取り出される複数のクラスタのうち、データ取得部201から取得した炉傾動角の時系列データについて最も類似度の高いクラスタを決定する。クラスタ決定部202により決定されたクラスタに対応するカテゴリ変数は、りん濃度推定部204に出力される。当該カテゴリ変数は、りん濃度推定部204による推定に用いられる前記式(4)に示した回帰式の説明変数である操業要因Xjとして用いられる。
(Cluster determination unit, clustering execution unit)
The
また、クラスタリング実行部203は、操業データベース40から取得した過去の操業における炉傾動角の時系列データに対してクラスタリングを行い、複数のクラスタを得る。クラスタリング実行部203により得られたクラスタに係る情報は、クラスタ決定部202に出力される。また、当該クラスタに係る情報は、操業データベース40に出力されてもよい。また、クラスタリング実行部203は、操業データベース40に格納されている過去の操業における炉傾動角の時系列データが更新された場合に、適宜クラスタリングを実行してもよい。
In addition, the
なお、スラグレベルの時系列データ、および脱炭酸素効率の時系列データも、本実施形態に係るクラスタ決定部202およびクラスタリング実行部203の処理対象となり得る。例えば、クラスタリング実行部203は、操業データベース40から取得した過去の操業におけるスラグレベルの時系列データに対してクラスタリングを行って複数のクラスタを得てもよい。この場合、クラスタ決定部202は、当該複数のクラスタのうちデータ取得部201が取得したスラグレベルの時系列データについて最も類似度の高いクラスタを決定してもよい。
Note that time-series data of slag level and time-series data of decarboxylation efficiency can also be processed by the
また、例えば、クラスタリング実行部203は、操業データベース40から取得した過去の操業における脱炭酸素効率の時系列データに対してクラスタリングを行って複数のクラスタを得てもよい。この場合、クラスタ決定部202は、当該複数のクラスタのうちデータ取得部201が取得した脱炭酸素効率の時系列データについて最も類似度の高いクラスタを決定してもよい。
Further, for example, the
なお、他の実施形態において上記カテゴリ変数を説明変数として用いない場合、クラスタ決定部202およびクラスタリング実行部203は、転炉吹錬制御装置20に含まれなくてもよい。
In addition, when the said categorical variable is not used as an explanatory variable in other embodiment, the
(りん濃度推定部)
本実施形態に係るりん濃度推定部204は、データ取得部201から出力された各種データ、およびクラスタ決定部202から出力されたクラスタを識別する変数であるカテゴリ変数を用いて、脱りん速度定数kおよび溶鋼中りん濃度を推定する。具体的には、りん濃度推定部204は、まず、上記の各種データおよびカテゴリ変数を説明変数として、前記式(4)に示す回帰式に代入することにより、脱りん速度定数kを算出する。そして、りん濃度推定部204は、前記式(2)に算出した脱りん速度定数kを代入することにより、溶鋼中りん濃度を推定する。りん濃度推定部204は、サブランス14によるサブランス測定以降(すなわち、データ取得部201による溶鋼データの取得の開始以降)、逐次的に脱りん速度定数kおよび溶鋼中りん濃度を推定する。すなわち、サブランス測定以降、脱炭処理の吹止め時(終点時)までの範囲における脱りん速度定数kおよび溶鋼中りん濃度が、りん濃度推定部204により推定される。
(Phosphorus concentration estimation unit)
The phosphorus
なお、他の実施形態において上記カテゴリ変数を説明変数として用いない場合、炉傾動角の時系列データに基づく変数(例えば、平均値等)が、当該説明変数として用いられ得る。同様に、スラグレベルの時系列データに基づく変数、および/または脱炭酸素効率の時系列データに基づく変数も、当該説明変数として用いられ得る。 In addition, when the said categorical variable is not used as an explanatory variable in other embodiment, the variable (for example, average value etc.) based on the time-series data of a furnace inclination angle may be used as the said explanatory variable. Similarly, a variable based on slag level time series data and / or a variable based on decarboxylation efficiency time series data may be used as the explanatory variable.
以上、図7を参照して、本実施形態に係る転炉吹錬制御装置20の各機能部の構成および機能について説明した。なお、図7には示されていないが、転炉吹錬制御装置20は、操作量算出部をさらに備えてもよい。操作量算出部は、りん濃度推定部204により推定された溶鋼中りん濃度に基づいて、脱炭処理における吹込み酸素量もしくは冷材量、または上吹きランス高さ等の操作量を算出してもよい。操作量算出部の機能は、例えば、上記特許文献1に開示されている機能と同一であってもよい。本実施形態に係るりん濃度推定部204により推定される溶鋼中りん濃度は、上記特許文献1に開示された技術により推定される溶鋼中りん濃度よりも精度が高い。そのため、操作量算出部により算出される操作量の信頼度も高いので、実際の溶鋼中りん濃度を、目標溶鋼中りん濃度により近づけることが可能となる。
In the above, with reference to FIG. 7, the structure and function of each function part of the converter
<<3.溶鋼中りん濃度推定方法のフロー>>
図8は、本実施形態に係る転炉吹錬システムによる溶鋼中りん濃度推定方法のフローチャートの一例である。また、図9は、本実施形態に係る転炉吹錬システムによる一次精錬において取得または推定される各種の時系列データの例を示すグラフである。図8および図9を参照しながら、本実施形態に係る転炉吹錬システム1による溶鋼中りん濃度推定方法のフローについて説明する。なお、図8に示す各処理は、図7に示す転炉吹錬制御装置20によって実行される各処理に対応している。そのため、図8に示す各処理の詳細については省略し、各処理の概要を説明するに留める。
<< 3. Flow of estimation method of phosphorus concentration in molten steel >>
FIG. 8: is an example of the flowchart of the molten steel phosphorus concentration estimation method by the converter blasting system which concerns on this embodiment. Moreover, FIG. 9 is a graph which shows the example of the various time series data acquired or estimated in the primary refinement by the converter blasting system which concerns on this embodiment. The flow of the method for estimating the phosphorus concentration in molten steel by the
本実施形態に係る溶鋼中りん濃度推定方法では、まず、データ取得部201は、転炉吹錬開始前に、転炉吹錬データベース21に格納されたデータ等の各種データを取得する(ステップS101)。具体的には、データ取得部201は、溶銑データ211、目標データ212、およびパラメータ213を取得する。
In the molten steel medium phosphorus concentration estimation method according to the present embodiment, first, the
次に、データ取得部201は、脱りん処理時および中間排滓処理時において、脱りん処理および中間排滓処理に係るデータを取得する(ステップS103)。具体的には、データ取得部201は、角度計104により測定された炉傾動角に係るデータを角度計104から逐次的に取得する。また、データ取得部201は、レベル計103により測定されたスラグレベルに係るデータをレベル計103から逐次的に取得する。
Next, the
次に、クラスタ決定部202は、ステップS103において取得された炉傾動角の時系列データおよび脱りん処理時のスラグレベルの時系列データに基づいて、操業要因として用いられるクラスタを決定する(ステップS105)。具体的には、図8に示すように、クラスタ決定部202は、本チャージの中間排滓処理始期における炉傾動角の時系列データ、および脱りん処理末期におけるスラグレベルの時系列データのそれぞれについて、クラスタリング実行部203により取り出された各クラスタのうち最も類似度の高いクラスタを決定する。クラスタ決定部202は、ここで決定されたクラスタに対応するカテゴリ変数の各々を、りん濃度推定部204に出力する。
Next, the
次に、データ取得部201は、脱炭処理の開始時点から、脱炭処理に係るデータを取得する(ステップS107)。具体的には、データ取得部201は、排ガス成分分析計101および排ガス流量計102によって測定された排ガスデータを排ガス成分分析計101および排ガス流量計102から逐次的に取得する。なお、排ガスデータの取得は、脱炭処理の開始時点から終了時点まで連続的に行われる。ステップS107に係る脱炭処理に係るデータの取得処理は、脱炭処理の開始時点から所定時間が経過する時点(ステップS109)まで繰り返し実施される処理である。かかる所定時間は、後段におけるクラスタ決定部202による決定処理に用いられる脱炭酸素効率の時系列データの時間範囲に相当する。
Next, the
次に、データ取得部201は、脱炭処理の開始時点から所定時間(予め定められた時間範囲)が経過したか否か判別する(ステップS109)。脱炭処理の開始時点から所定時間が経過していない場合(ステップS109/NO)、データ取得部201は、脱炭酸素効率に係るデータを取得する(ステップS111)。具体的には、データ取得部201は、逐次的に取得される排ガスデータから脱炭酸素効率を、脱炭処理の開始時点から所定時間が経過する時点までの間逐次的に算出し、脱炭酸素効率の時系列データを取得する。
Next, the
次に、脱炭処理の開始時点から所定時間が経過した場合(ステップS109/YES)、クラスタ決定部202は、ステップS111において取得された脱炭酸素効率の時系列データに基づいて、操業要因として用いられるクラスタを決定する(ステップS113)。具体的には、図8に示すように、クラスタ決定部202は、本チャージの脱炭処理始期における脱炭酸素効率の時系列データについて、クラスタリング実行部203により取り出された各クラスタのうち最も類似度の高いクラスタを決定する。クラスタ決定部202は、ここで決定されたクラスタに対応するカテゴリ変数を、りん濃度推定部204に出力する。
Next, when a predetermined time has elapsed from the start of the decarburization processing (step S109 / YES), the
次に、データ取得部201は、引き続き脱炭処理に係るデータを取得する(ステップS115)。ステップS115に係る脱炭処理に係るデータの取得処理は、脱炭処理の開始時点から所定時間が経過した時点から脱炭処理の終了時点(ステップS121)まで繰り返し実施される処理である。ステップS115に係る処理はステップS107に係る処理と同様である。また、サブランス測定が行われるタイミングにおいては、データ取得部201は、溶鋼データを取得する。
Next, the
次に、りん濃度推定部204は、本実施形態に係る溶鋼中りん濃度の推定方法において、サブランス測定が既に行われているか否か判別する(ステップS117)。サブランス測定がまだ行われていない場合(ステップS117/NO)、りん濃度推定部204による溶鋼中りん濃度の推定は行われず、データ取得部201は、繰り返し排ガスデータ等の脱炭処理に係るデータを取得する(ステップS115)。一方、サブランス測定が既に行われている場合(ステップS117/YES)、りん濃度推定部204は、溶鋼中りん濃度の推定を行う(ステップS119)。具体的には、りん濃度推定部204は、データ取得部201により取得された各種データを用いて、まず、サブランス測定時の脱りん速度定数kおよび溶鋼中りん濃度の推定を行う。これは、サブランス測定で得られる溶鋼温度実績値および溶鋼中炭素濃度実績値が、脱りん速度定数kの推定の高精度化により有効であるためである。より詳細には、まず、サブランス測定で得られる溶鋼温度実績値および溶鋼中炭素濃度実績値を含む各種データに基づく説明変数を前記式(4)の回帰式に代入することにより、脱りん速度定数kを得る。次に、得られた脱りん速度定数kが脱りん処理開始時からサブランス測定時まで同一の値であるとみなして、溶銑りん濃度をりん濃度初期値[P]iniとし、かつ、脱りん処理開始からサブランス測定時までの経過時間をtとして前記式(2)に代入することにより、サブランス測定時のりん濃度[P]を求める。このように、サブランス測定時に推定された脱りん速度定数kを用いて脱りん処理開始からサブランス測定時におけるりん濃度を推定しても、下記実施例に示すように、十分な精度でりん濃度を推定可能であるので、実用上の問題はない。
Next, in the method of estimating phosphorus concentration in molten steel according to the present embodiment, the phosphorus
サブランス測定以降、りん濃度推定部204は、脱炭処理が終了したか否か判別する(ステップS121)。脱炭処理が終了していない場合(ステップS121/NO)、りん濃度推定部204は、脱炭処理が終了する時点まで、上記のサブランス測定時の溶鋼中りん濃度推定値を初期値として、前記式(4)による脱りん速度定数kの推定と、推定されたkを用いた、前記式(2)による溶鋼中りん濃度の推定を繰り返し行う(ステップS115〜S119に係る処理)。一方、脱炭処理が終了した場合(ステップS121/YES)、りん濃度推定部204は、本実施形態に係る溶鋼中りん濃度の推定処理を終了する。
After the sublance measurement, the phosphorus
以上、図8および図9を参照して、本実施形態に係る溶鋼中りん濃度の推定方法のフローについて説明した。なお、図8に示した本実施形態に係る溶鋼中りん濃度の推定方法に係るフローチャートに示したステップは、あくまでも一例にすぎない。 The flow of the method of estimating the phosphorus concentration in molten steel according to the present embodiment has been described above with reference to FIGS. 8 and 9. The steps shown in the flowchart of the method for estimating the phosphorus concentration in molten steel according to the present embodiment shown in FIG. 8 are merely an example.
例えば、ステップS101〜ステップS105に係る処理や、ステップS111およびステップS113に係る処理が実行されるタイミングは、ステップS119における溶鋼中りん濃度の推定処理が開始される以前であれば、特に限定されない。具体的には、他の実施形態において、データ取得部201が炉傾動角に係るデータ、スラグレベルに係るデータおよび脱炭酸素効率に係るデータを一括して各種装置から取得する場合、ステップS101、ステップS103およびステップS111におけるデータの取得処理、並びにS105およびステップS113におけるクラスタの決定処理は、ステップS119における溶鋼中りん濃度の推定処理が開始される以前に完了していればよい。ステップS119における溶鋼中りん濃度の推定処理の開始時に溶鋼中りん濃度の推定に用いられるデータがそろっていれば十分だからである。
For example, the timings at which the processing according to step S101 to step S105 and the processing according to step S111 and step S113 are performed are not particularly limited as long as the estimation processing of molten steel phosphorus concentration in step S119 is started. Specifically, in another embodiment, when the
<<4.まとめ>>
中間排滓処理において排滓されるスラグ量は、溶鋼中りん濃度に影響する脱りん反応の反応方向および反応速度に影響する。また、転炉の炉傾動角は、中間排滓処理において排滓されるスラグ量に関係すると言われている。本実施形態によれば、脱りん速度定数kを算出するための説明変数に用いられる操業要因の一つとして、中間排滓処理における転炉の炉傾動角の時系列データ(またはその平均値)が用いられる。すなわち、炉傾動角と関係する中間排滓処理時のスラグの排滓量が、溶鋼中りん濃度の推定に適用される。したがって、中間排滓処理が行われる転炉吹錬における溶鋼中りん濃度の推定精度をより高くすることができる。
<< 4. Summary >>
The amount of slag discharged in the middle waste treatment affects the reaction direction and reaction rate of the dephosphorization reaction which affects the phosphorus concentration in the molten steel. Also, it is said that the furnace inclination angle of the converter is related to the amount of slag discharged in the middle exhaust treatment. According to the present embodiment, as one of operation factors used as an explanatory variable for calculating the dephosphorization rate constant k, time-series data (or an average value) of the furnace inclination angle of the converter in the intermediate waste treatment Is used. That is, the discharge amount of slag at the time of intermediate discharge processing related to the furnace inclination angle is applied to the estimation of the phosphorus concentration in the molten steel. Therefore, it is possible to further increase the estimation accuracy of the molten steel phosphorus concentration in the converter blasting in which the intermediate displacement treatment is performed.
また、本実施形態によれば、過去の操業時における炉傾動角の時系列データに対して行われる時系列クラスタリングにより得られるクラスタを識別するカテゴリ変数が操業要因に係る説明変数として用いられる。そして、実際の操業時において得られる炉傾動角の時系列データの示す傾向と類似するクラスタが決定され、決定されたクラスタに対応するカテゴリ変数が、当該チャージの操業要因に係る説明変数として回帰式に代入される。これにより、単に脱りん処理において生じたスラグ量だけではなく、中間排滓処理におけるスラグの排滓の程度を、脱りん速度定数kの推定に反映させることができる。すなわち、中間排滓処理が行われる転炉吹錬における溶鋼中りん濃度の推定精度をさらに高くすることができる。 Further, according to the present embodiment, a categorical variable identifying a cluster obtained by time-series clustering performed on time-series data of furnace inclination angles at the time of past operation is used as an explanatory variable relating to an operation factor. Then, a cluster similar to the tendency indicated by the time series data of the furnace inclination angle obtained during actual operation is determined, and the categorical variable corresponding to the determined cluster is regression equation as an explanatory variable relating to the operation factor of the charge. Assigned to As a result, not only the amount of slag generated in the dephosphorization treatment, but also the degree of slag displacement in the intermediate waste treatment can be reflected in the estimation of the dephosphorization rate constant k. That is, it is possible to further increase the estimation accuracy of the molten steel phosphorus concentration in the converter blasting where the intermediate displacement treatment is performed.
また、炉傾動角のみならず、中間排滓処理において排滓されるスラグ量に関係すると言われる転炉内のスラグレベルや、脱炭処理時の脱りん反応の進行に関係すると言われる脱炭酸素効率に係るデータを操業要因の一つとして用いることにより、溶鋼中りん濃度の推定精度をさらに高くすることができる。さらに、スラグレベルや脱炭酸素効率の時系列データに対して時系列クラスタリングの手法を適用することにより、脱りん処理時の吹錬末期におけるスラグフォーミングの傾向や脱炭処理時の脱りん反応の進行の程度を、脱りん速度定数kの推定に反映させることができる。すなわち、溶鋼中りん濃度の推定精度をさらに高くすることができる。 In addition, not only the furnace inclination angle but also the slag level in the converter which is said to be related to the amount of slag discharged in the middle exhaust treatment, and the decarbonation said to be related to the progress of the dephosphorization reaction in the decarburization treatment By using data relating to the prime efficiency as one of the operation factors, the estimation accuracy of the molten steel phosphorus concentration can be further enhanced. Furthermore, by applying a time-series clustering method to time-series data of slag level and decarboxylation efficiency, the tendency of slag forming at the final stage of blowing during dephosphorization treatment and dephosphorization reaction during decarburization treatment The degree of progression can be reflected in the estimation of the dephosphorization rate constant k. That is, the estimation accuracy of the molten steel phosphorus concentration can be further enhanced.
なお、図7に示す構成は、あくまで本実施形態に係る転炉吹錬システム1の一例であり、転炉吹錬システム1の具体的な構成はかかる例に限定されない。転炉吹錬システム1は、以上説明した機能を実現可能に構成されればよく、一般的に想定され得るあらゆる構成を取ることができる。
In addition, the structure shown in FIG. 7 is an example of the
例えば、転炉吹錬制御装置20が備える各機能は、1台の装置においてその全てが実行されなくてもよく、複数の装置の協働によって実行されてもよい。例えば、データ取得部201、クラスタ決定部202、クラスタリング実行部203およびりん濃度推定部204のうちの1又は複数のいずれかの機能のみを有する一の装置が、他の機能を有する他の装置と通信可能に接続されることにより、図示する転炉吹錬制御装置20と同等の機能が実現されてもよい。
For example, each function with which the converter
また、図7に示す本実施形態に係る転炉吹錬制御装置20の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、PC等の処理装置に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが記録された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。
Moreover, it is possible to create a computer program for realizing each function of the converter blow-blowing
次に、本発明の実施例について説明する。本発明の効果を確認するために、本実施例では、本実施形態に係る溶鋼中りん濃度推定方法により得られる溶鋼中りん濃度の推定精度について検証した。なお、以下の実施例は本発明の効果を検証するために行ったものに過ぎず、本発明が以下の実施例に限定されるものではない。 Next, examples of the present invention will be described. In order to confirm the effect of the present invention, in this example, the estimation accuracy of the phosphorus concentration in molten steel obtained by the method for estimating phosphorus concentration in molten steel according to the present embodiment was verified. The following examples are merely for verifying the effects of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.
各実施例および比較例について、サブランス測定時の溶鋼中りん濃度がそれぞれ算出された。溶鋼中りん濃度は、前記式(4)により得られた脱りん速度定数kを前記式(2)に代入することにより得られた。算出された溶鋼中りん濃度を、以下「推定値」と称する。 The phosphorus concentration in molten steel at the time of sublance measurement was calculated for each example and comparative example. The phosphorus concentration in the molten steel was obtained by substituting the dephosphorization rate constant k obtained by the equation (4) into the equation (2). The calculated molten steel phosphorus concentration is hereinafter referred to as "estimated value".
なお、各実施例および比較例に係る溶鋼中りん濃度の推定精度の検証のため、サブランス測定時の溶鋼中りん濃度の実績値が測定された。各実施例および比較例に係る溶鋼中りん濃度の推定値と実績値との誤差(推定誤差)をそれぞれ算出し、当該推定誤差の標準偏差(%)を求めた。標準偏差が小さいほど、推定誤差が小さい、すなわち、推定精度が高いと言える。 In addition, the actual value of the molten steel phosphorus concentration at the time of a sublance measurement was measured in order to verify the estimation accuracy of the molten steel phosphorus concentration according to each example and comparative example. The error (estimated error) between the estimated value of the molten steel phosphorus concentration and the actual value according to each example and comparative example was calculated, and the standard deviation (%) of the estimated error was determined. The smaller the standard deviation, the smaller the estimation error, ie, the higher the estimation accuracy.
前記式(4)で示される回帰式に用いられる説明変数は、下記表2に示すとおりである。具体的には、比較例では、説明変数として、前記表1に示す従来の操業要因が用いられた。一方、実施例1では、説明変数として、前記表1に示す操業要因に加え、炉傾動角の時系列データについてクラスタ決定部202により決定されたクラスタに対応するカテゴリ変数(炉傾動角に係るカテゴリ変数と称する)が用いられた。実施例2では、説明変数として、前記表1に示す操業要因および上記炉傾動角に係るカテゴリ変数に加え、スラグレベルの時系列データについてクラスタ決定部202により決定されたクラスタに対応するカテゴリ変数(スラグレベルに係るカテゴリ変数と称する)が用いられた。実施例3では、説明変数として、前記表1に示す操業要因および上記炉傾動角に係るカテゴリ変数に加え、脱炭酸素効率の時系列データについてクラスタ決定部202により決定されたクラスタに対応するカテゴリ変数(脱炭酸素効率に係るカテゴリ変数と称する)が用いられた。また、実施例4では、説明変数として、前記表1に示す操業要因、上記炉傾動角に係るカテゴリ変数、上記スラグレベルに係るカテゴリ変数および上記脱炭酸素効率に係るカテゴリ変数が用いられた。
The explanatory variables used for the regression shown by said Formula (4) are as showing in following Table 2. Specifically, in the comparative example, the conventional operation factor shown in Table 1 was used as an explanatory variable. On the other hand, in the first embodiment, as the explanatory variable, in addition to the operation factors shown in Table 1, the categorical variable (the category related to the furnace inclination angle) corresponding to the cluster determined by the
次に、各実施例および比較例に係る溶鋼中りん濃度の推定精度の検証結果を示す。図10は、各実施例および比較例に係る、サブランス測定時の溶鋼中りん濃度の実績値に対する推定誤差の標準偏差を示すグラフである。図10を参照すると、各実施例では、比較例に比べて、溶鋼中りん濃度の推定精度が向上していることが分かる。 Next, verification results of estimation accuracy of phosphorus concentration in molten steel according to each example and comparative example will be shown. FIG. 10 is a graph showing the standard deviation of the estimation error with respect to the actual value of the phosphorus concentration in molten steel at the time of measuring the sublance according to each example and the comparative example. Referring to FIG. 10, it can be seen that the estimation accuracy of the molten steel phosphorus concentration is improved in each example as compared with the comparative example.
まず、実施例1に係る推定精度は、比較例に係る推定精度よりも高いことが示された。本発明者らは、各チャージに関して前記式(4)で示される回帰式による回帰結果を分析した結果、炉傾動角が比較的大きい状態で推移していた場合には脱りん効率が高い傾向にあることを見出した。すなわち、転炉内で生成されたスラグができるだけ早く炉外へ排滓された(炉傾動角が比較的大きい状態で推移していた)ことにより、りんを多く含有したスラグがより多く排滓され、その結果脱りん効率が高くなったと考えられる。したがって、中間排滓処理におけるスラグの排滓状態が、炉傾動角の時系列データに基づく説明変数により脱りん速度定数kの算出に反映されたため、溶鋼中りん濃度の推定精度が向上したと考えられる。 First, it was shown that the estimation accuracy according to Example 1 is higher than the estimation accuracy according to the comparative example. As a result of analyzing the regression result by the regression equation represented by the above-mentioned equation (4) for each charge, the present inventors tend to have a high dephosphorization efficiency when the furnace tilt angle is in a relatively large state. I found that. That is, the slag produced in the converter was discharged to the outside of the furnace as soon as possible (the furnace tilt angle remained relatively large), so that the slag containing a large amount of phosphorus was further discharged. As a result, it is thought that the dephosphorization efficiency has become high. Therefore, it is considered that the estimation accuracy of molten metal phosphorus concentration has been improved because the discharge state of slag in the middle discharge processing is reflected in the calculation of the dephosphorization rate constant k by the explanatory variable based on the time series data of the furnace inclination angle. Be
さらに、実施例2および実施例3に係る推定精度は、実施例1に係る推定精度よりもさらに高くなることが示された。また、3つのカテゴリ変数を組み合わせた実施例4に係る推定濃度は、他の実施例に係る推定精度よりもさらに高くなることが示された。説明変数として、炉傾動角に係るカテゴリ変数だけではなく、スラグレベルに係るカテゴリ変数や脱炭酸素効率に係るカテゴリ変数を組み合わせて用いたことにより、脱りん処理時の吹錬末期におけるスラグフォーミングの傾向や脱炭処理始期における脱りん反応の進行の程度が脱りん速度定数kの算出にさらに反映されたためと考えられる。 Furthermore, it was shown that the estimation accuracy according to the second embodiment and the third embodiment is higher than the estimation accuracy according to the first embodiment. Also, it was shown that the estimated concentration according to Example 4 in which three categorical variables are combined is higher than the estimation accuracy according to the other examples. Not only the categorical variable relating to the furnace inclination angle but also the categorical variable relating to the slag level and the categorical variable relating to the decarboxylation efficiency are used in combination as explanatory variables, so that slag forming at the final stage of blowing during It is considered that the tendency and the progress of the dephosphorization reaction at the start of the decarburization treatment are further reflected in the calculation of the dephosphorization rate constant k.
以上より、各実施例では、比較例に比べて、サブランス測定時の溶鋼中りん濃度を精度よく推定できることが示された。特に、炉傾動角に係るカテゴリ変数のみならず、スラグレベルに係るカテゴリ変数や脱炭酸素効率に係るカテゴリ変数を組み合わせて用いることで、溶鋼中りん濃度の推定濃度をさらに向上することが可能であることが示された。 As mentioned above, in each Example, compared with a comparative example, it was shown that phosphorus concentration in molten steel at the time of sublance measurement can be estimated correctly. In particular, it is possible to further improve the estimated concentration of phosphorus in molten steel by using not only the categorical variable relating to the furnace tilt angle but also the categorical variable relating to the slag level and the categorical variable relating to the decarboxylation efficiency It was shown to be.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such examples. It is obvious that those skilled in the art to which the present invention belongs can conceive of various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also fall within the technical scope of the present invention.
1 転炉吹錬システム
10 転炉吹錬設備
11 転炉
12 煙道
13 上吹きランス
14 サブランス
20 転炉吹錬制御装置
21 転炉吹錬データベース
22 入出力部
30 計測制御装置
40 操業データベース
101 排ガス成分分析計
102 排ガス流量計
103 レベル計
104 角度計
201 データ取得部
202 クラスタ決定部
203 クラスタリング実行部
204 りん濃度推定部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記中間排滓処理時の前記転炉の炉傾動角を取得する炉傾動角データ取得ステップと、
前記脱炭処理時の排ガス成分および排ガス流量を取得する排ガスデータ取得ステップと、
前記脱炭処理時におけるサブランス測定により溶鋼温度および溶鋼中の炭素濃度を取得する溶鋼データ取得ステップと、
前記炉傾動角、前記排ガス成分、前記排ガス流量、前記溶鋼温度および前記炭素濃度に係るデータ、並びに、前記脱りん処理、前記中間排滓処理および前記脱炭処理に係る操業条件を用いて脱りん速度定数を算出し、算出された前記脱りん速度定数と、前記脱りん処理開始時の溶銑りん濃度とを用いて、前記サブランス測定以降の前記脱炭処理時における前記溶鋼中のりん濃度を推定するりん濃度推定ステップと、
を含む、溶鋼中りん濃度推定方法。 The method for estimating phosphorus concentration in molten steel used for primary refining, in which dephosphorization treatment, intermediate waste treatment for removing slag generated by the above dephosphorization treatment, and decarburization treatment are performed using the same converter. There,
A furnace tilt angle data acquisition step of acquiring a furnace tilt angle of the converter at the time of the intermediate discharge processing;
An exhaust gas data acquisition step of acquiring an exhaust gas component and an exhaust gas flow rate at the time of the decarburization treatment;
A molten steel data acquisition step of acquiring molten steel temperature and carbon concentration in molten steel by sublance measurement at the time of the decarburizing treatment;
Data regarding the furnace inclination angle, the exhaust gas component, the exhaust gas flow rate, the molten steel temperature, and the carbon concentration, and the dephosphorization treatment, the operation condition of the intermediate waste treatment, and the decarburization treatment. The rate constant is calculated, and the phosphorus concentration in the molten steel at the time of the decarburization treatment after the sublance measurement is estimated using the calculated dephosphorization rate constant and the molten phosphorus concentration at the start of the dephosphorization treatment Phosphorus concentration estimation step,
A method of estimating phosphorus concentration in molten steel, including
前記脱りん速度定数の算出において、前記スラグレベルに係るデータをさらに用いる、請求項1または2に記載の溶鋼中りん濃度推定方法。 Further including a slag level data acquisition step of acquiring the slag level at the time of the dephosphorization treatment;
The method for estimating phosphorus concentration in molten steel according to claim 1 or 2, wherein data concerning the slag level is further used in the calculation of the dephosphorization rate constant.
前記中間排滓処理時の前記転炉の炉傾動角を取得する炉傾動角データ取得部と、
前記脱炭処理時の排ガス成分および排ガス流量を取得する排ガスデータ取得部と、
前記脱炭処理時におけるサブランス測定により溶鋼温度および溶鋼中の炭素濃度を取得する溶鋼データ取得部と、
前記炉傾動角、前記排ガス成分、前記排ガス流量、前記溶鋼温度および前記炭素濃度に係るデータ、並びに、前記脱りん処理、前記中間排滓処理および前記脱炭処理に係る操業条件を用いて脱りん速度定数を算出し、算出された前記脱りん速度定数と、前記脱りん処理開始時の溶銑りん濃度とを用いて、前記サブランス測定以降の前記脱炭処理時における前記溶鋼中のりん濃度を推定するりん濃度推定部と、
を備える、転炉吹錬制御装置。 In the converter blasting control device used for primary refining that performs dephosphorization treatment, intermediate waste treatment for removing slag generated by the above dephosphorization treatment, and decarburization treatment using the same converter. There,
A furnace tilt angle data acquisition unit that acquires a furnace tilt angle of the converter at the time of the intermediate discharge processing;
An exhaust gas data acquisition unit for acquiring an exhaust gas component and an exhaust gas flow rate at the time of the decarburization treatment,
A molten steel data acquisition unit for acquiring molten steel temperature and carbon concentration in molten steel by sublance measurement at the time of the decarburization treatment;
Data regarding the furnace inclination angle, the exhaust gas component, the exhaust gas flow rate, the molten steel temperature, and the carbon concentration, and the dephosphorization treatment, the operation condition of the intermediate waste treatment, and the decarburization treatment. The rate constant is calculated, and the phosphorus concentration in the molten steel at the time of the decarburization treatment after the sublance measurement is estimated using the calculated dephosphorization rate constant and the molten phosphorus concentration at the start of the dephosphorization treatment A phosphorus concentration estimation unit,
Equipped with a converter blast control unit.
前記中間排滓処理時の前記転炉の炉傾動角を取得する炉傾動角データ取得機能と、
前記脱炭処理時の排ガス成分および排ガス流量を取得する排ガスデータ取得機能と、
前記脱炭処理時におけるサブランス測定により溶鋼温度および溶鋼中の炭素濃度を取得する溶鋼データ取得機能と、
前記炉傾動角、前記排ガス成分、前記排ガス流量、前記溶鋼温度および前記炭素濃度に係るデータ、並びに、前記脱りん処理、前記中間排滓処理および前記脱炭処理に係る操業条件を用いて脱りん速度定数を算出し、算出された前記脱りん速度定数と、前記脱りん処理開始時の溶銑りん濃度とを用いて、前記サブランス測定以降の前記脱炭処理時における前記溶鋼中のりん濃度を推定するりん濃度推定機能と、
をコンピュータに実現させるためのプログラム。 As a converter blasting control device used for primary refining, which performs dephosphorization treatment, intermediate waste treatment for removing slag generated by the above dephosphorization treatment, and decarburization treatment using the same converter. A program to make a computer function,
A furnace tilt angle data acquisition function of acquiring a furnace tilt angle of the converter at the time of the intermediate discharge processing;
An exhaust gas data acquisition function of acquiring an exhaust gas component and an exhaust gas flow rate at the time of the decarburization treatment,
A molten steel data acquisition function of acquiring molten steel temperature and carbon concentration in molten steel by sublance measurement at the time of the decarburization processing;
Data regarding the furnace inclination angle, the exhaust gas component, the exhaust gas flow rate, the molten steel temperature, and the carbon concentration, and the dephosphorization treatment, the operation condition of the intermediate waste treatment, and the decarburization treatment. The rate constant is calculated, and the phosphorus concentration in the molten steel at the time of the decarburization treatment after the sublance measurement is estimated using the calculated dephosphorization rate constant and the molten phosphorus concentration at the start of the dephosphorization treatment Phosphorus concentration estimation function,
A program to make a computer realize.
前記中間排滓処理時の前記転炉の炉傾動角を取得する炉傾動角データ取得機能と、
前記脱炭処理時の排ガス成分および排ガス流量を取得する排ガスデータ取得機能と、
前記脱炭処理時におけるサブランス測定により溶鋼温度および溶鋼中の炭素濃度を取得する溶鋼データ取得機能と、
前記炉傾動角、前記排ガス成分、前記排ガス流量、前記溶鋼温度および前記炭素濃度に係るデータ、並びに、前記脱りん処理、前記中間排滓処理および前記脱炭処理に係る操業条件を用いて脱りん速度定数を算出し、算出された前記脱りん速度定数と、前記脱りん処理開始時の溶銑りん濃度とを用いて、前記サブランス測定以降の前記脱炭処理時における前記溶鋼中のりん濃度を推定するりん濃度推定機能と、
をコンピュータに実現させるためのプログラムが記録された記録媒体。
As a converter blasting control device used for primary refining, which performs dephosphorization treatment, intermediate waste treatment for removing slag generated by the above dephosphorization treatment, and decarburization treatment using the same converter. A recording medium having a program recorded thereon for causing a computer to function,
A furnace tilt angle data acquisition function of acquiring a furnace tilt angle of the converter at the time of the intermediate discharge processing;
An exhaust gas data acquisition function of acquiring an exhaust gas component and an exhaust gas flow rate at the time of the decarburization treatment,
A molten steel data acquisition function of acquiring molten steel temperature and carbon concentration in molten steel by sublance measurement at the time of the decarburization processing;
Data regarding the furnace inclination angle, the exhaust gas component, the exhaust gas flow rate, the molten steel temperature, and the carbon concentration, and the dephosphorization treatment, the operation condition of the intermediate waste treatment, and the decarburization treatment. The rate constant is calculated, and the phosphorus concentration in the molten steel at the time of the decarburization treatment after the sublance measurement is estimated using the calculated dephosphorization rate constant and the molten phosphorus concentration at the start of the dephosphorization treatment Phosphorus concentration estimation function,
A recording medium on which a program for making a computer realize is recorded.
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