JP5822053B2 - Control device and control method for converter blowing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、吹錬処理終了時の溶鋼中炭素濃度が目標炭素濃度になるように吹錬処理途中サンプリング時点以後のチャージの送酸量を制御する転炉吹錬設備の制御装置及び制御方法に関する。 The present invention relates to a control device and a control method for a converter blowing equipment that controls the amount of acid sent to the charge after the sampling point during the blowing process so that the carbon concentration in the molten steel at the end of the blowing process becomes the target carbon concentration. .
製鉄所で使用される転炉吹錬設備では、溶鋼に酸素を吹き込む吹錬処理によって溶鋼中の不純物の除去と昇温とを行うことにより、吹錬処理終了時の溶鋼の成分及び温度が指定された範囲内に収まるように制御が行われている。しかしながら、吹錬処理の際には、溶鋼中での酸化反応が激しくなり、溶鋼が高温になるため、溶鋼の成分及び温度を時々刻々計測することは困難である。 In the converter blowing equipment used at steelworks, the components and temperature of the molten steel at the end of the blowing process are specified by removing impurities in the molten steel and raising the temperature by blowing the oxygen into the molten steel. Control is performed so as to be within the specified range. However, during the blow smelting treatment, the oxidation reaction in the molten steel becomes intense and the molten steel becomes high temperature, so it is difficult to measure the components and temperature of the molten steel every moment.
このため、現実の操業では、サンプリングした吹錬処理途中の溶鋼の成分分析結果からサンプリング時点の溶鋼中炭素濃度を推定し、推定された溶鋼中炭素濃度と脱炭酸素効率モデル式とから溶鋼の成分及び温度を指定された範囲内に収めるためにサンプリング時点以後に必要な送酸量(以下、必要送酸量と表記)を算出している。なお、上記脱炭酸素効率モデル式は、溶鋼中炭素濃度から脱炭酸素効率を算出する式である。脱炭酸素効率は、転炉内に吹き込んだ単位酸素量当たりの転炉外に出ていった炭素量を意味する。一般に、溶鋼中炭素濃度が高いと脱炭酸素効率は高くなる。 Therefore, in actual operation, the carbon concentration in the molten steel at the time of sampling is estimated from the component analysis results of the sampled molten steel during the blowing process, and the molten steel is estimated from the estimated carbon concentration in the molten steel and the decarbonation efficiency model formula. In order to keep the components and temperature within the specified range, the amount of acid sent after the sampling time (hereinafter referred to as the required amount of acid sent) is calculated. The decarbonation efficiency model equation is an equation for calculating the decarbonation efficiency from the carbon concentration in the molten steel. The decarbonation efficiency means the amount of carbon that has gone out of the converter per unit oxygen amount blown into the converter. In general, when the carbon concentration in molten steel is high, the decarbonation efficiency increases.
ところで、上記脱炭酸素効率モデル式には設定パラメータがあり、操業の際には操業条件に応じて設定パラメータの値を変更し、設定パラメータの値が変更された脱炭酸素効率モデル式から脱炭酸素効率を算出している。しかしながら、脱炭酸素効率モデル式が表す溶鋼中炭素濃度と脱炭酸素効率との関係は、操業条件だけでなく時間変化や季節変化を含む様々な要因によって複雑に変化する。このため、脱炭酸素効率モデル式の設定パラメータを適切に変更し、脱炭酸素効率を精度高く算出することは一般的に難しい。 By the way, the decarbonation efficiency model equation has a setting parameter. During operation, the value of the setting parameter is changed in accordance with the operation conditions, and the decarbonization efficiency model equation is changed from the changed decarbonation efficiency model equation. Carbon dioxide efficiency is calculated. However, the relationship between the carbon concentration in molten steel and the decarbonation efficiency represented by the decarbonation efficiency model equation varies in a complex manner not only due to operating conditions but also due to various factors including time changes and seasonal changes. For this reason, it is generally difficult to calculate the decarbonation efficiency with high accuracy by appropriately changing the setting parameters of the decarbonation efficiency model formula.
このような背景から、脱炭酸素効率モデル式の設定パラメータを適切に設定するための方法が提案されている。具体的には、特許文献1には、次回チャージと操業条件が近い過去チャージを選択し、選択された過去チャージの吹錬処理途中溶鋼中炭素濃度及び脱炭酸素効率モデル式から算出される吹錬処理終了時溶鋼中炭素濃度と実績値との誤差の合計値が最小になるように脱炭酸素効率モデル式の設定パラメータを決定する方法が記載されている。また、特許文献2には、脱炭酸素効率モデル式の設定パラメータである最大脱炭酸素効率と脱炭酸素効率低減係数とを操業条件の回帰式で決定する方法が記載され、回帰式の係数決定に排ガス計測情報の利用が有効であることが示されている。
Against this background, a method for appropriately setting the setting parameters of the decarbonation efficiency model formula has been proposed. Specifically, in
しかしながら、特許文献1記載の方法は、操業条件及びサンプリングした溶鋼の成分分析値のみを用いて脱炭酸素効率モデル式の設定パラメータを決定する。そのため、各種外乱や未計測情報が原因で発生する吹錬処理反応の推移の変化を考慮できず、精度の向上に限界があった。なお、上記の外乱や未計測情報としては、溶鋼に投入する副原料の成分や歩留まり、計測誤差等を例示することができる。また、吹錬処理反応の推移の変化をリアルタイムで把握する1つの指標としては、排ガス流量や成分分析値があるが、特許文献1にはこれらの情報の利用については言及されていない。
However, the method described in
一方、特許文献2記載の方法では、排ガス計測情報から算出される炉内蓄積酸素量を1次の回帰式の説明変数に含めることによって吹錬処理反応の推移の変化が考慮されている。しかしながら、非線形な数式で表される脱炭酸素効率モデル式の設定パラメータを1次の回帰式で精度よく表現することは困難である。このため、特許文献2記載の方法によれば、脱炭酸素効率モデル式による脱炭酸素効率の算出精度が低下する可能性がある。 On the other hand, in the method described in Patent Document 2, the change in the transition of the blowing treatment reaction is taken into account by including the amount of oxygen stored in the furnace calculated from the exhaust gas measurement information in the explanatory variable of the primary regression equation. However, it is difficult to accurately express the setting parameter of the decarbonation efficiency model expressed by a non-linear mathematical expression using a linear regression equation. For this reason, according to the method described in Patent Document 2, there is a possibility that the calculation accuracy of the decarbonation efficiency by the decarbonation efficiency model equation is lowered.
なお、排ガス計測情報に加工を加えれば設定パラメータを精度よく表現可能な場合もあると考えられるが、特許文献2には排ガス計測情報の加工方法に関する具体的な記述はない。また、回帰計算を行うためには、過去のチャージについて最適な最大脱炭酸素効率と脱炭酸素効率低減係数とを事前に算出しておく必要があるが、特許文献2にはその算出方法に関する具体的な記述はない。 Although it may be possible to express the set parameters with high accuracy by adding processing to the exhaust gas measurement information, Patent Document 2 does not have a specific description regarding the processing method of the exhaust gas measurement information. Further, in order to perform regression calculation, it is necessary to calculate in advance the optimum maximum decarbonation efficiency and decarbonation efficiency reduction coefficient for the past charge, but Patent Document 2 relates to the calculation method. There is no specific description.
さらに、脱炭酸素効率モデル式の設定パラメータの値は必ずしも1チャージ分の吹錬処理中に変化しないとは限らない。特に転炉内に吹き込まれる攪拌ガスの流量がチャージ中に変化すると、脱炭酸素効率モデル式の設定パラメータが攪拌ガスの流量の影響を受けて変化することが発明者らによるデータ分析から知見として得られている。しかしながら、特許文献1及び特許文献2記載の方法は、1チャージ分の吹錬処理中における設定パラメータの値の変化を考慮していない。このため、特許文献1,2記載の方法によれば、脱炭酸素効率モデル式による脱炭酸素効率の算出精度が低下する可能性がある。
Furthermore, the value of the setting parameter of the decarbonation efficiency model formula does not necessarily change during the blowing process for one charge. As a result of data analysis by the inventors, especially when the flow rate of the stirring gas blown into the converter changes during charging, the setting parameter of the decarbonation efficiency model equation changes under the influence of the flow rate of the stirring gas. Has been obtained. However, the methods described in
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、脱炭酸素効率を精度よく算出することによって吹錬処理終了時の溶鋼中炭素濃度を精度よく目標炭素濃度に制御可能な転炉吹錬設備の制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and by accurately calculating the decarbonation efficiency, the carbon concentration in the molten steel at the end of the blowing process can be accurately controlled to the target carbon concentration. An object of the present invention is to provide a control device and a control method for a simple converter blowing facility.
上記した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る転炉吹錬設備の制御装置は、吹錬処理終了時の溶鋼中炭素濃度が目標炭素濃度になるように吹錬処理途中サンプリング時点以後のチャージの送酸量を制御する転炉吹錬設備の制御装置であって、少なくとも溶鋼中炭素濃度及び攪拌ガス流量を入力変数、脱炭酸素効率を出力変数とする、1つ以上の設定パラメータを有するモデル式を利用して脱炭酸素効率を算出するモデル式計算部と、吹錬処理が終了した複数の過去チャージについて、吹錬処理途中サンプリング時点及び吹錬処理終了時における溶鋼中炭素濃度、排ガスの流量、及び排ガスの成分濃度を用いて前記設定パラメータの少なくとも1つを修正するモデルパラメータ修正部と、吹錬処理が終了した複数の過去チャージの操業条件と吹錬処理中のチャージの操業条件との差異と吹錬処理途中サンプリング時点における過去チャージのモデル式に対する吹錬処理途中のチャージの類似度とに基づいて各過去チャージの重みを算出する過去処理重み計算部と、前記モデルパラメータ修正部によって修正された各過去チャージの設定パラメータと前記過去処理重み計算部によって算出された各過去チャージの重みとを用いて、吹錬処理中のチャージの設定パラメータを算出する吹錬中モデルパラメータ生成部と、吹錬処理途中サンプリング時点で計測された溶鋼中炭素濃度、目標炭素濃度、及び前記吹錬中モデルパラメータ生成部によって算出された設定パラメータを用いて前記モデル式計算部が算出した脱炭酸素効率を用いて、吹錬処理途中サンプリング時点以後の吹錬処理途中のチャージの送酸量を算出する送酸量計算部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the control device for the converter blowing equipment according to the present invention performs sampling during the blowing process so that the carbon concentration in the molten steel at the end of the blowing process becomes the target carbon concentration. A control device for converter blowing equipment that controls the amount of acid sent after charging, wherein at least one carbon concentration in molten steel and a stirring gas flow rate are input variables, and decarbonation efficiency is an output variable. A model formula calculation unit that calculates decarbonation efficiency using a model formula having setting parameters, and a plurality of past charges that have been subjected to the blowing process, and in the molten steel at the sampling point during the blowing process and at the end of the blowing process A model parameter correction unit that corrects at least one of the setting parameters using the carbon concentration, the exhaust gas flow rate, and the exhaust gas component concentration, and a plurality of past charges that have been blown. Calculate the weight of each past charge based on the difference between the operating condition and the operating condition of the charge during the blowing process and the similarity of the charge during the blowing process to the model formula of the past charge at the sampling point during the blowing process Using the past processing weight calculation unit, the setting parameter of each past charge corrected by the model parameter correction unit, and the weight of each past charge calculated by the past processing weight calculation unit, Using the model parameter generating unit for calculating setting parameters, the carbon concentration in the molten steel measured at the sampling point during the blowing process, the target carbon concentration, and the setting parameters calculated by the model parameter generating unit during blowing Using the decarbonation efficiency calculated by the model formula calculation unit, And oxygen-flow amount calculating unit which calculates the oxygen-flow amount of smelting of being processed charge, characterized in that it comprises a.
本発明に係る転炉吹錬設備の制御装置は、上記発明において、前記モデルパラメータ修正部は、吹錬処理途中サンプリング時点で計測された溶鋼中炭素濃度と前記モデル式を成立させる吹錬処理途中サンプリング時点の溶鋼中炭素濃度との差、吹錬処理終了時に計測された溶鋼中炭素濃度と前記モデル式を成立させる吹錬処理終了時の溶鋼中炭素濃度との差、及び各設定パラメータの標準値からの差の重み付き二乗和を最小化するように設定パラメータを修正することを特徴とする。 The control device for a converter blowing facility according to the present invention is the above-described invention, wherein the model parameter correcting unit is in the middle of the blowing process that establishes the carbon concentration in the molten steel and the model formula measured at the sampling point during the blowing process. Difference between carbon concentration in molten steel at the time of sampling, difference between carbon concentration in molten steel measured at the end of the blowing process and carbon concentration in the molten steel at the end of the blowing process that establishes the above model formula, and standard of each setting parameter The setting parameter is modified so as to minimize the weighted square sum of the difference from the value.
本発明に係る転炉吹錬設備の制御装置は、上記発明において、前記過去処理重み計算部は、吹錬処理途中サンプリング時点及び吹錬処理終了時直前における単位溶鋼重量当たりの攪拌ガス流量を前記操業条件に含めることを特徴とする。 In the above invention, the control unit for the converter blowing equipment according to the present invention is characterized in that the past processing weight calculation unit calculates the stirring gas flow rate per unit molten steel weight at the sampling time during the blowing process and immediately before the end of the blowing process. It is included in the operating conditions.
上記した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る転炉吹錬設備の制御方法は、吹錬処理終了時の溶鋼中炭素濃度が目標炭素濃度になるように吹錬処理途中サンプリング時点以後のチャージの送酸量を制御する転炉吹錬設備の制御方法であって、吹錬処理が終了した複数の過去チャージについて、吹錬処理途中サンプリング時点及び吹錬処理終了時における溶鋼中炭素濃度、排ガスの流量、及び排ガスの成分濃度を用いて、少なくとも溶鋼中炭素濃度及び攪拌ガス流量を入力変数、脱炭酸素効率を出力変数とするモデル式の設定パラメータの少なくとも1つを修正する修正ステップと、吹錬処理が終了した複数の過去チャージの操業条件と吹錬処理中のチャージの操業条件との差異と吹錬処理途中サンプリング時点における過去チャージのモデル式に対する吹錬処理途中のチャージの類似度とに基づいて各過去チャージの重みを算出する重み算出ステップと、前記修正ステップにおいて修正された各過去チャージの設定パラメータと前記重み算出ステップにおいて算出された各過去チャージの重みとを用いて、吹錬処理中のチャージの設定パラメータを算出するパラメータ算出ステップと、吹錬処理途中サンプリング時点で計測された溶鋼中炭素濃度、目標炭素濃度、及び前記パラメータ算出ステップにおいて算出された設定パラメータを利用して前記モデル式から算出される脱炭酸素効率を用いて、吹錬処理途中サンプリング時点以後の吹錬処理途中のチャージの送酸量を算出するステップと、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the method for controlling a converter blowing facility according to the present invention is a sampling in the middle of the blowing process so that the carbon concentration in the molten steel at the end of the blowing process becomes the target carbon concentration. This is a method for controlling converter blowing equipment that controls the amount of acid sent to the charge after the time point, and for a plurality of past charges that have been blown, the molten steel is being sampled during the blowing process and at the end of the blowing process. Using the carbon concentration, the exhaust gas flow rate, and the exhaust gas component concentration, at least one of the setting parameters of the model equation with at least the carbon concentration in molten steel and the stirring gas flow rate as input variables and decarbonation efficiency as the output variable is corrected. The difference between the correction step, the operating conditions of multiple past charges that have been blown, and the operating conditions of the charges that are being blown, and the past A weight calculation step for calculating the weight of each past charge based on the similarity of the charge in the middle of the blowing process with respect to the model formula, and a setting parameter for each past charge corrected in the correction step and the weight calculation step Using the calculated weight of each past charge, a parameter calculation step for calculating a setting parameter for the charge during the blowing process, a carbon concentration in the molten steel measured at the sampling point during the blowing process, a target carbon concentration, and Using the decarbonation efficiency calculated from the model formula using the setting parameter calculated in the parameter calculation step, the amount of acid sent in the charge during the blowing process after the sampling point during the blowing process is calculated. And a step.
本発明に係る転炉吹錬設備の制御装置及び制御方法によれば、脱炭酸素効率を精度よく算出することによって吹錬処理終了時の溶鋼中炭素濃度を精度よく目標炭素濃度に制御することができる。 According to the control device and the control method for the converter blowing equipment according to the present invention, the carbon concentration in the molten steel at the end of the blowing process is accurately controlled to the target carbon concentration by accurately calculating the decarbonation efficiency. Can do.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である転炉吹錬設備の制御装置及び制御方法について説明する。 Hereinafter, with reference to drawings, a control device and a control method of a converter blowing equipment which is one embodiment of the present invention are explained.
〔転炉吹錬設備の構成〕
始めに、図1を参照して、本発明の一実施形態である転炉吹錬設備の制御装置及び制御方法が適用される転炉吹錬設備の構成について説明する。[Configuration of converter blowing equipment]
First, with reference to FIG. 1, the structure of the converter blowing equipment to which the control apparatus and control method of the converter blowing equipment which are one Embodiment of this invention are applied is demonstrated.
図1は、本発明の一実施形態である転炉吹錬設備の制御装置及び制御方法が適用される転炉吹錬設備及びその制御システムの構成を示す模式図である。図1に示すように、本発明の一実施形態である転炉吹錬設備の制御装置及び制御方法が適用される転炉吹錬設備では、転炉100内の溶鋼101上にランス102が配置され、ランス102の先端部から溶鋼101に向かって高圧酸素が噴出される。ランス102から噴出された高圧酸素によって溶鋼101内の不純物成分は酸化されてスラグ103内に取り込まれる(吹錬処理)。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a converter blowing equipment and a control system thereof to which a control device and a control method for a converter blowing equipment according to an embodiment of the present invention are applied. As shown in FIG. 1, in a converter blowing equipment to which a control device and a control method for a converter blowing equipment according to an embodiment of the present invention are applied, a
転炉100の上部には、排ガス導煙用のダクト104が設置されており、ダクト104の内部には吹錬処理に伴い排出される排ガスの各成分(例えばCO,CO2,O2,N2,H2O,Ar等)の濃度を検出するための排ガス検出部105と排ガスの流量を計測するための排ガス流量計106とが設けられている。排ガスの流量は、ベンチュリ管やオリフィスの上下流の差圧を計測し、計測値に基づいて計算によって求められる。排ガスは気体であり、温度や圧力によって体積が変化するため、計算値は標準状態(例えば温度0℃、圧力1気圧)のガス流量に換算される。An exhaust
転炉100内の溶鋼101には、転炉100の底部に形成された通気孔107を介して不活性ガスであるArガスが吹き込まれ、Arガスによって溶鋼101を攪拌することにより、高圧酸素と溶鋼101との反応が促進されるようになっている。溶鋼101に吹き込まれたArガスの流量(攪拌ガス流量)は流量計108を利用して計測されている。溶鋼101の温度や成分は吹錬処理途中で一度計測され、計測された情報に基づいて高圧酸素の供給量(送酸量)及び供給速度(送酸速度)や攪拌ガス流量等が決められる。また、吹錬処理開始直前と吹錬処理終了後には、溶鋼101の温度及び成分の分析が行われる。一般に、吹錬処理の操作量は、吹錬処理開始前に一度設定され、吹錬処理途中の溶鋼の温度及び成分の計測値を取得後に修正される。本発明は、後者の送酸量決定に関するものである。
Ar gas, which is an inert gas, is blown into the
〔制御システムの構成〕
次に、図1を参照して、本発明の一実施形態である転炉吹錬設備の制御装置及び制御方法が適用される転炉吹錬設備の制御システムの構成について説明する。[Configuration of control system]
Next, with reference to FIG. 1, the structure of the control system of the converter blowing equipment to which the control apparatus and control method of the converter blowing equipment which are one Embodiment of this invention is applied is demonstrated.
図1に示すように、本発明の一実施形態である転炉吹錬設備の制御装置及び制御方法が適用される転炉吹錬設備の制御システムは、制御端末10、データベースサーバ(DBサーバ)20、制御装置30、入力装置40、及び表示装置50を主な構成要素として備えている。
As shown in FIG. 1, a control system for a converter blowing facility to which a control apparatus and a control method for a converter blowing facility according to an embodiment of the present invention are applied includes a control terminal 10, a database server (DB server). 20, a
制御端末10は、パーソナルコンピュータやワークステーション等の情報処理装置によって構成されている。制御端末10は、溶鋼101の成分濃度が所望の範囲内になるように送酸量、送酸速度、攪拌ガス流量、ランス102の高さ、及び副原料投入量を制御すると共に、送酸量、送酸速度、攪拌ガス流量、ランス高さ、及び副原料投入量の実績値のデータを操作量実績として収集する。
The control terminal 10 is configured by an information processing apparatus such as a personal computer or a workstation. The control terminal 10 controls the acid supply amount, the acid supply speed, the stirring gas flow rate, the height of the
DBサーバ20は、操業データベース(操業DB)20a、マスタ情報データベース(マスタ情報DB)20b、及びパラメータデータベース(パラメータDB)20cを備えている。
The
操業DB20aは、吹錬処理が完了した過去チャージに関する時系列及び時系列以外の操業実績情報と吹錬処理を実行中のチャージに関する時系列及び時系列以外の操業実績情報を格納している。時系列の操業実績情報は、操作量実績に関するデータ(送酸量、送酸速度、攪拌ガス流量、ランス高さ、及び副原料投入量の時系列情報)、操作量計画に関するデータ(予定送酸量、予定送酸速度、予定攪拌ガス流量、予定ランス高さ、及び予定副原料投入量の時系列情報)、及び排ガス実績に関するデータ(排ガスの成分濃度及び流量の時系列情報)を含む。時系列以外の操業実績情報は、仕様情報(溶銑情報(鋼種)、製造仕様(目標炭素濃度、目標温度))、操作量の計画に関するデータ(予定総送酸量、予定副原料総投入量、予定攪拌ガス総量)、及び総送酸量の実績値と吹錬処理前後及び吹錬処理中の溶鋼の成分濃度及び温度に関するデータとを含む。
The
マスタ情報DB20bは、後述するモデルパラメータ修正処理及び送酸量算出処理を実行するために必要な物理定数、閾値、設定パラメータ等のデータを格納している。
The
パラメータDB20cは、後述するモデルパラメータ修正処理において各過去チャージについて修正された脱炭酸素効率モデル式の設定パラメータを格納している。
The
制御装置30は、制御端末10によって収集された操作量実績と排ガス検出部105及び排ガス流量計106によって計測された排ガスの成分濃度及び流量(排ガス実績)とを吹錬中チャージ情報として、吹錬中チャージ情報に基づいて必要送酸量を算出し、算出結果を制御端末10や表示装置50に出力する。制御装置30の詳細な構成については後述する。
The
入力装置40は、キーボードやマウスポインタ等の入力装置によって構成され、後述する処理に関する各種情報を入力する際に操作される。表示装置50は、CRTや液晶ディスプレイ等の表示装置によって構成され、制御装置30の各種処理結果を表示する。
The input device 40 is configured by an input device such as a keyboard and a mouse pointer, and is operated when inputting various information related to processing to be described later. The
〔制御装置の構成〕
次に、図2を参照して、制御装置30の構成について説明する。[Configuration of control device]
Next, the configuration of the
図2は、本発明の一実施形態である制御装置30の構成を示すブロック図である。図2に示すように、本発明の一実施形態である制御装置30は、入出力部31、第1処理部32、第2処理部33、及びモデル式計算部34を備えている。入出力部31は、制御装置30と外部装置との間の情報の送受信を制御する。第1処理部32、第2処理部33、及びモデル式計算部34は、制御装置30内の演算処理装置がコンピュータプログラムを実行することによって実現される。第1処理部32は、モデルパラメータ修正部32aを備えている。第2処理部33は、過去処理重み計算部33a、吹錬中モデルパラメータ生成部33b、及び送酸量計算部33cを備えている。これら各部の機能については後述する。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the
このような構成を有する制御装置30は、以下に示すモデルパラメータ修正処理及び送酸量算出処理を実行することによって、脱炭酸素効率を精度よく算出し、吹錬処理終了時の溶鋼中炭素濃度を精度よく目標炭素濃度に制御する。以下、モデルパラメータ修正処理及び送酸量算出処理を実行する際の制御装置30の動作について説明する。
The
〔モデルパラメータ修正処理〕
始めに、図3乃至図5を参照して、本発明の一実施形態であるモデルパラメータ修正処理の流れについて説明する。[Model parameter correction processing]
First, the flow of model parameter correction processing according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本発明の一実施形態である制御装置30では、モデルパラメータ修正部32aが、入出力部31を介して吹錬処理が終了したチャージの操業実績情報を取得すると、操業の際に用いた脱炭酸素効率モデル式の設定パラメータを操業実績情報に合うように修正する。
In the
本実施形態では、脱炭酸素効率モデル式は、非線形関数又は区間線形関数によって記述され、例えば以下に示す数式(1),(2)のように表される。以下に示す数式(1)は、送酸量原単位(Nm3/ton:送酸量[Nm3]を処理対象の溶鋼重量[ton]で割ったもの)に対する溶鋼中炭素濃度減少量(%)を計算するための式である。数式(1)中、パラメータCは溶鋼中炭素濃度、k,q,pは設定パラメータである。また、パラメータαは攪拌ガス(Arガス)の影響係数であり、以下の数式(2)で示す通り攪拌ガス流量原単位(Nm3/Hr/ton:攪拌ガス流量を処理対象の溶鋼重量で割ったもの)Vbで決定される値になっている。攪拌ガス影響係数αの値はテーブルで与えてもよいし、連続関数で与えてもよい。攪拌ガス影響係数αの関数例を図3に示す。この場合、モデルパラメータ修正部32aは、マスタ情報DB20bから関数の設定パラメータを読み込む。In the present embodiment, the decarbonation efficiency model formula is described by a non-linear function or an interval linear function, and is represented by, for example, the following formulas (1) and (2). Equation (1) below shows the amount of decrease in carbon concentration in molten steel relative to the basic unit of acid delivery (Nm 3 / ton: acid delivery [Nm 3 ] divided by the weight of molten steel to be treated [ton]) (% ). In Equation (1), parameter C is the carbon concentration in the molten steel, and k, q, and p are set parameters. The parameter α is an influence coefficient of the stirring gas (Ar gas). As shown in the following formula (2), the basic unit of stirring gas flow rate (Nm 3 / Hr / ton: dividing the stirring gas flow rate by the molten steel weight to be processed) The value is determined by Vb . The value of the agitation gas influence coefficient α may be given in a table or a continuous function. An example of the function of the stirring gas influence coefficient α is shown in FIG. In this case, the model
図4に攪拌ガス影響係数αが一定である場合における数式(1)のグラフを示す。図4に示すように、溶鋼中炭素濃度Cの値が増加するに従って脱炭酸素効率dC/dO2は上昇する。しかしながら、脱炭酸素効率dC/dO2は設定パラメータkを超えることはない。この理由は、溶鋼中炭素濃度Cが十分にある状態では吹き込まれた酸素量の方が脱炭量の制約となるためである。また、溶鋼中炭素濃度Cが設定パラメータqを下回ると脱炭酸素効率が0になることは、溶鋼中炭素濃度Cが設定パラメータq以上の値にならないと脱炭反応自体が起こらないことを意味している。また、設定パラメータpを変化させると、図4に示すように脱炭反応速度が変化する。FIG. 4 shows a graph of Equation (1) when the stirring gas influence coefficient α is constant. As shown in FIG. 4, the decarbonation efficiency dC / dO 2 increases as the value of the carbon concentration C in the molten steel increases. However, the decarbonation efficiency dC / dO 2 does not exceed the set parameter k. The reason for this is that the amount of oxygen that is blown in the state in which the carbon concentration C in the molten steel is sufficient is more restrictive of the amount of decarburization. Further, when the carbon concentration C in the molten steel is lower than the setting parameter q, the decarbonation efficiency becomes zero, meaning that the decarburization reaction itself does not occur unless the carbon concentration C in the molten steel becomes a value equal to or higher than the setting parameter q. doing. Further, when the setting parameter p is changed, the decarburization reaction rate changes as shown in FIG.
数式(1)に示す脱炭酸素効率モデル式の中で設定パラメータpには攪拌ガス影響係数αがかけられているので、攪拌ガス影響係数αの値が小さくなると脱炭反応速度は増加する。本発明では、攪拌ガス影響係数αを脱炭酸素効率モデル式の中に導入することによってモデル精度の向上を狙っている。設定パラメータは以上に示した通りk、p、qの3つがあるが、どの設定パラメータをチャージ毎に補正するかは、対象とする転炉吹錬設備の特性に応じて決めればよい。本実施形態では設定パラメータkの値は固定し、設定パラメータp,qのみ修正する。すなわち、設定パラメータp、qの標準値をP,Q、修正量をδp,δqとし、標準値P,Qを以下の数式(3),(4)に示す和の形式で修正する。 In the decarbonation efficiency model formula shown in the mathematical formula (1), the setting parameter p is multiplied by the stirring gas influence coefficient α. Therefore, when the value of the stirring gas influence coefficient α decreases, the decarburization reaction rate increases. The present invention aims to improve model accuracy by introducing the stirring gas influence coefficient α into the decarbonation efficiency model. There are three setting parameters, k, p, and q, as described above. Which setting parameter is to be corrected for each charge may be determined according to the characteristics of the target converter blowing equipment. In this embodiment, the value of the setting parameter k is fixed and only the setting parameters p and q are corrected. That is, the standard values of the setting parameters p and q are P and Q, the correction amounts are δp and δq, and the standard values P and Q are corrected in the sum form shown in the following equations (3) and (4).
以下、図5を参照して、本発明の一実施形態であるモデルパラメータ修正処理の流れについて具体的に説明する。 Hereinafter, with reference to FIG. 5, the flow of the model parameter correction process according to the embodiment of the present invention will be described in detail.
図5は、本発明の一実施形態であるモデルパラメータ修正処理の流れを示すフローチャートである。図5に示すフローチャートは、吹錬処理が終了したタイミングで開始となり、モデルパラメータ修正処理はステップS1の処理に進む。 FIG. 5 is a flowchart showing a flow of model parameter correction processing according to an embodiment of the present invention. The flowchart shown in FIG. 5 starts at the timing when the blowing process is completed, and the model parameter correction process proceeds to the process of step S1.
ステップS1の処理では、モデルパラメータ修正部32aが、入出力部31を介して吹錬処理が終了したチャージの操業実績情報を取得する。これにより、ステップS1の処理は完了し、モデルパラメータ修正処理はステップS2の処理に進む。
In the process of step S <b> 1, the model
ステップS2の処理では、モデルパラメータ修正部32aが、ステップS1の処理において取得した操業実績情報を用いて吹錬処理途中サンプリング時点及び吹錬処理終了時の溶鋼中炭素濃度(分析値)Cs,Ce、脱炭酸素効率dCs/dO2,dCe/dO2、及び攪拌ガス影響係数αs,αeを算出する。In the process of step S2, the model
具体的には、吹錬処理途中サンプリング時点及び吹錬処理終了時の溶鋼中炭素濃度をそれぞれCs,Ceとすると、吹錬処理途中サンプリング時点及び吹錬処理終了時の脱炭酸素効率dCs/dO2,dCe/dO2は、吹錬処理途中サンプリング時点及び吹錬終了時の排ガス実績を用いて以下に示す数式(5)に従って計算することができる。Specifically, the blow being processed sampling point and blowing process at the end of the molten steel carbon concentration respectively C s, when the C e, blowing being processed sampling point and blowing process at the end of decarboxylation oxygen efficiency dC s / dO 2 and dC e / dO 2 can be calculated according to the following formula (5) using the exhaust gas performance at the time of sampling during the blowing process and at the end of blowing.
但し、排ガスの流量や成分濃度の分析に伴う時間遅れは考慮済であるとする。また、吹錬処理途中サンプリング時点及び吹錬処理終了時の攪拌ガス影響係数αs,αeはそれぞれ、吹錬処理途中サンプリング時点及び吹錬処理終了時の攪拌ガス流量原単位Vbを数式(2)に代入することによって算出できる。これにより、ステップS2の処理は完了し、モデルパラメータ修正処理はステップS3の処理に進む。However, it is assumed that the time delay associated with the analysis of the exhaust gas flow rate and component concentration has been taken into account. Further, blowing being processed sampling point and blowing process at the end of the stirring gas effect coefficient alpha s, alpha e respectively, formulas stirring gas flow per unit V b during blowing process middle sampling point and blowing process ends ( It can be calculated by substituting in 2). Thereby, the process of step S2 is completed, and the model parameter correction process proceeds to the process of step S3.
ここで、数式(5)中、パラメータVex,Vo,ρcはそれぞれ、溶鋼分析時の排ガス流量[Nm3/Hr]、送酸流量[Nm3/Hr]、排ガス中のCOガス及びCO2ガスの濃度の和[%]を示している。これらの計測値にノイズが多く含まれる場合には移動平均値等のフィルタ処理を加えた値で代用してもよいし、バイアス誤差の補正を行った値で代用してもよい。Here, in Equation (5), the parameters V ex , V o , and ρ c are the exhaust gas flow rate [Nm 3 / Hr], the acid feed flow rate [Nm 3 / Hr], the CO gas in the exhaust gas, and The sum of the concentration of CO 2 gas [%] is shown. If these measured values contain a lot of noise, a value obtained by adding a filtering process such as a moving average value may be substituted, or a value obtained by correcting a bias error may be substituted.
ステップS3の処理では、モデルパラメータ修正部32aが、ステップS2の処理において算出された値を用いて、吹錬処理途中サンプリング時点及び吹錬処理終了時において脱炭酸素効率モデル式から算出される脱炭酸素効率の実績値に対する誤差ができるだけ小さくなるように設定パラメータp,qを修正する。但し、設定パラメータp,qを修正する際は、設定パラメータp,qが標準値P,Qから大きく乖離しないようにする。本実施形態では、計算処理の簡易さから以下の数式(6)に示す誤差関数Jを用いて設定パラメータp,qを修正する。
In the process of step S3, the model
ここで、数式(6)中の第1項及び第2項はそれぞれ吹錬処理途中サンプリング時点及び吹錬処理終了時の脱炭酸素効率モデル式から算出される脱炭酸素効率の誤差を示す。数式(1)にステップS2の処理結果を代入し、移項、両辺の対数を計算した等式の両辺の差をとったものが数式(6)式の第1、2項になっている。また、数式(6)の第3項及び第4項は標準値P,Qから設定パラメータp,qが大きく外れないようにするために加えられている。数式(6)中のパラメータσs,σe,σp,σqは本装置のユーザーが設定する値であり、パラメータ値を小さく設定すると数式(6)中の対応する項の分母の誤差を小さくすることができる。当該パラメータの設定方法の例としては、多数の過去チャージに対して数式(6)の各項の分母値を計算し、それぞれについての標準偏差を計算してこれらの値を前記パラメータの設定値とする方法がある。Here, the first term and the second term in Equation (6) indicate the decarbonation efficiency error calculated from the decarbonation efficiency model equation at the sampling time during the blowing process and at the end of the blowing process, respectively. Substituting the processing result of step S2 into Equation (1), and taking the difference between both sides of the equation for calculating the shift and the logarithm of both sides are the first and second terms of Equation (6). Further, the third and fourth terms of the formula (6) are added to prevent the setting parameters p and q from deviating greatly from the standard values P and Q. The parameters σ s , σ e , σ p , and σ q in the equation (6) are values set by the user of this apparatus. If the parameter value is set small, the denominator error of the corresponding term in the equation (6) is reduced. Can be small. As an example of the parameter setting method, the denominator value of each term of Equation (6) is calculated for a large number of past charges, the standard deviation for each is calculated, and these values are used as the parameter setting values. There is a way to do it.
この処理では、誤差関数Jを最小化するように設定パラメータp,qの修正量δp,δqを決定するが、誤差関数Jは修正量δp,δqの二次多項式になっているので最小解は逆行列計算によって算出することができる。具体的には、まず誤差関数Jを以下に示す数式(7)で表現する。ここで、数式(7)中、xは修正量δp,δqを要素とする2次元縦ベクトル、Dは2×2の定数行列、Eは2次元定数縦ベクトル、Fは定数スカラー項である。ベクトルの右肩についているTは転置を意味する。 In this process, the correction amounts δp and δq of the setting parameters p and q are determined so as to minimize the error function J. Since the error function J is a quadratic polynomial of the correction amounts δp and δq, the minimum solution is It can be calculated by inverse matrix calculation. Specifically, first, the error function J is expressed by the following formula (7). Here, in Equation (7), x is a two-dimensional vertical vector whose elements are correction amounts δp and δq, D is a 2 × 2 constant matrix, E is a two-dimensional constant vertical vector, and F is a constant scalar term. T on the right shoulder of the vector means transposition.
誤差関数Jが上記数式(7)により表現される場合、以下に示す数式(8)が成り立つ時に誤差関数Jは最小値を取る。 When the error function J is expressed by the above equation (7), the error function J takes the minimum value when the following equation (8) holds.
この数式(8)を変形すると以下に示す数式(9)が得られる。 When this formula (8) is modified, the following formula (9) is obtained.
この計算により誤差関数Jを最小にする修正量δp,δqが計算されるので、これを用いて数式(3),(4)により設定パラメータp,qを修正する。なお、数式(7)とは異なる誤差関数Jを用いる場合でも、非線形最適化法等を利用すれば設定パラメータp,qの修正計算は可能である。これにより、ステップS3の処理は完了し、モデルパラメータ修正処理はステップS4の処理に進む。 Since the correction amounts δp and δq that minimize the error function J are calculated by this calculation, the setting parameters p and q are corrected by using the equations (3) and (4). Even when an error function J different from Equation (7) is used, correction calculation of the setting parameters p and q is possible by using a nonlinear optimization method or the like. Thereby, the process of step S3 is completed, and the model parameter correction process proceeds to the process of step S4.
ステップS4の処理では、モデルパラメータ修正部32aが、入出力部31を介してステップS3の処理によって修正された設定パラメータp,qをパラメータDB20cに格納する。これにより、ステップS4の処理は完了し、一連のモデルパラメータ修正処理は終了する。
In the process of step S4, the model
〔送酸量算出処理〕
次に、図6、図7を参照して、本発明の一実施形態である送酸量算出処理の流れについて説明する。[Oxidation amount calculation processing]
Next, with reference to FIG. 6, FIG. 7, the flow of the amount calculation process of oxygen transmission which is one Embodiment of this invention is demonstrated.
図6は、本発明の一実施形態である送酸量算出処理の流れを示すフローチャートである。図6に示すフローチャートは、制御装置30が吹錬処理途中サンプリング時点の溶鋼分析結果を取得したタイミングで開始となり、送酸量算出処理はステップS11の処理に進む。
FIG. 6 is a flowchart showing the flow of the amount of oxygen supply calculation process according to the embodiment of the present invention. The flowchart shown in FIG. 6 starts at the timing when the
ステップS11の処理では、過去処理重み計算部33aが、操業DB20a及びマスタ情報DB20bからそれぞれ過去チャージの操業実績情報及び各種設定値を読み込む。これにより、ステップS11の処理は完了し、送酸量算出処理はステップS12の処理に進む。
In the process of step S11, the past process
ステップS12の処理では、過去処理重み計算部33aが、吹錬処理途中のチャージと同じ種類のチャージだけを過去チャージから選択する。但し、チャージが同じ種類であるとは、例えば以下の点が同じであることを意味する。これにより、ステップS12の処理は完了し、送酸量算出処理はステップS13の処理に進む。
In the process of step S12, the past process
(1)処理目的が同じ:脱P吹錬、脱C吹錬、及び普通吹錬(脱P吹錬と脱C吹錬とを同時に行う)のいずれか
(2)終点の目標炭素濃度及び目標温度が同じ範囲に属する(範囲の閾値はマスタ情報DB20bに格納されている)
(3)吹錬処理実行日が現在から指定日数以内(1) Process purpose is the same: any one of de-P blowing, de-C blowing, and normal blowing (de-P blowing and de-C blowing are performed simultaneously) (2) target carbon concentration and target at the end point The temperature belongs to the same range (the threshold value of the range is stored in the
(3) The blowing process execution date is within the specified number of days from now
ステップS13の処理では、過去処理重み計算部33aが、ステップS12の処理において選択された過去チャージの操業条件と吹錬処理途中のチャージの操業条件との間の差異値を算出し、操業条件の差異値が小さい順に過去チャージをソートし、ソートされた過去チャージの先頭から指定数Nだけ過去チャージを選択する。なお、差異値は例えば以下に示す数式(10)により算出できる。以下の数式(10)に示すε(i)は、第i番目の過去チャージの操業条件と吹錬処理途中のチャージの操業条件との差異を示し、操業条件の差異の二乗値の重み付き和によって構成されている。
In the process of step S13, the past process
数式(10)中、パラメータxp(p=1〜n)は、吹錬処理途中のチャージのp個目の操業実績情報(吹錬処理前溶鋼の計測情報、吹錬処理途中サンプリング時点の溶鋼分析値、吹錬処理途中サンプリング時点の操作量(攪拌ガス流量等)、及び吹錬処理終了時予定操作量(攪拌ガス流量等))、パラメータx'i,pは第i番目の過去チャージのp個目の操業実績情報(吹錬処理前溶鋼の計測情報、吹錬処理途中サンプリング時点の溶鋼分析値、吹錬処理途中サンプリング時点の操作量(攪拌ガス流量等)、及び吹錬処理終了時操作量実績(攪拌ガス流量等)を用いる)、パラメータWpは重み係数を示す。ε(i)の値が小さいほど、吹錬処理途中チャージの操業条件と似た操業条件の過去チャージとなる。これにより、ステップS13の処理は完了し、送酸量算出処理はステップS14の処理に進む。In Expression (10), the parameter x p (p = 1 to n) is the p-th operation result information of the charge during the blowing process (measured information of the molten steel before the blowing process, molten steel at the time of sampling during the blowing process) Analytical value, manipulated variable at the time of sampling during blowing process (stirring gas flow rate, etc.) and scheduled operation amount at the end of blowing process (stirring gas flow rate, etc.)), parameters x ′ i, p are the i th past charge p-th operation result information (measurement information of molten steel before blowing process, analysis value of molten steel at the time of sampling during blowing process, operation amount (flow rate of stirring gas, etc.) at the time of sampling during blowing process, and at the end of blowing process) The actual operation amount (using the stirring gas flow rate, etc.) is used, and the parameter Wp represents a weighting factor. The smaller the value of ε (i), the more the past charge of the operation condition is similar to the operation condition of the charge during the blowing process. Thereby, the process of step S13 is completed, and the amount calculation process of oxygen supply progresses to the process of step S14.
ステップS14の処理では、過去処理重み計算部33aが、ステップS13の処理において選択されたN個の過去チャージのそれぞれについて、以下の数式(11)に示す値di(i=1〜N)を算出する。値diは吹錬処理途中サンプリング時点における過去チャージiの脱炭酸素効率モデル式に対する吹錬処理途中チャージの類似度(モデル類似度)を示すものである。数式(11)中、パラメータpi,qiは過去チャージiについて計算された設定パラメータp,qを示し、パラメータDB20c内に格納されている。In the process of step S14, the past process
パラメータCs,dCs/dO2,αsはそれぞれ吹錬処理途中チャージの溶鋼中炭素濃度、脱炭酸素効率、及び攪拌ガス影響係数であり、操業実績情報からモデルパラメータ修正処理におけるステップS2の処理と同様の処理によって算出される。値diが0になれば吹錬処理途中のチャージの溶鋼分析時情報が、過去チャージiの脱炭酸素効率モデル式を完全に満たしているということになる。また、値diの式に差異値ε(i)の式中の項に重みをつけて加えることも可能である。これにより、ステップS14の処理は完了し、送酸量算出処理はステップS15の処理に進む。The parameters C s , dC s / dO 2 , and α s are the carbon concentration in the molten steel, the decarbonization efficiency, and the agitation gas influence coefficient, respectively, in the middle of the blowing process. It is calculated by a process similar to the process. If the value d i becomes 0, it means that the information at the time of molten steel analysis of the charge during the blowing process completely satisfies the decarbonation efficiency model formula of the past charge i. It is also possible to add a weight to the term in the expression of the difference value ε (i) to the expression of the value d i . Thereby, the process of step S14 is completed, and the acid amount calculation process proceeds to the process of step S15.
ステップS15の処理では、過去処理重み計算部33aが、ステップS14の処理によって算出されたモデル類似度diを以下の数式(12)に代入することによって、ステップS13の処理によって選択されたN個の過去チャージの重みwi(i=1〜N)を算出する。ここで、数式(12)中のパラメータdmaxは、di(i=1〜N)の最大値を意味する。これにより、ステップS15の処理は完了し、送酸量算出処理はステップS16の処理に進む。In the process of step S15, the past process
ステップS16の処理では、吹錬中モデルパラメータ生成部33bが、以下に示す数式(13)を用いて吹錬処理途中のチャージに関する設定パラメータp,qを算出する。そして、モデル式計算部34が、算出された設定パラメータp,qを用いて脱炭酸素効率モデル式から脱炭酸素効率を算出する。これにより、ステップS16の処理は完了し、送酸量算出処理はステップS17の処理に進む。 In the process of step S16, the model parameter generating unit 33b during blowing calculates the setting parameters p and q related to the charge during the blowing process using the following formula (13). Then, the model formula calculation unit 34 calculates the decarbonation efficiency from the decarbonation efficiency model formula using the calculated setting parameters p and q. Thereby, the process of step S16 is completed, and the acid amount calculation process proceeds to the process of step S17.
ステップS17の処理では、送酸量計算部33cが、ステップS16の処理によって算出された脱炭酸素効率を用いて吹錬処理途中サンプリング時点以後に必要な送酸量(必要送酸量)を算出し、算出結果を制御端末10及び表示装置50に出力する。ここで、脱炭酸素効率の逆数は、炭素濃度1%変化(減少)に必要な単位溶鋼あたりの酸素量(Nm3/ton)と等しいので、吹錬処理途中の溶鋼中炭素濃度から目標炭素濃度まで脱炭酸素効率の逆数値を積分すれば溶鋼中炭素濃度が目標炭素濃度になるために必要な送酸量(単位溶鋼あたり)を算出できる。In the process of step S17, the acid supply
具体的には、送酸量計算部33cは、操業DB20aから吹錬処理途中のチャージの予定攪拌ガス流量を読み込む。本実施形態では、図7に示すように、予定攪拌ガス流量は積算送酸量(送酸済の酸素量積算値)で決められる区間毎に設定されるものとする。ここで、VOSは吹錬処理途中サンプリング時点での積算送酸量を意味する。なお、図7では、吹錬処理途中溶鋼分析以降に単位攪拌ガス流量がVb3からVb4に変更される。このように単位攪拌ガス流量が吹錬処理途中で変更される場合には下記のように必要送酸量を計算すればよい。Specifically, the acid supply
まず送酸量計算部33cは、吹錬途中サンプリング時点の単位攪拌ガス流量Vb3と数式(2)から計算される影響係数αs、及びステップS16の処理によって算出された設定パラメータp、qを使って積算送酸量がVO3のときの溶鋼中炭素濃度C3を計算する。この溶鋼中炭素濃度C3は以下に示す数式(14)により算出できる。なお、数式(14)中のパラメータYは以下に示す数式(15)により表される。そして、送酸量計算部33cは、単位攪拌ガス流量Vb4と数式(2)とから影響係数α4を計算し、影響係数α4と設定パラメータp,qから数式(1)で示す脱炭酸素効率モデル式の逆数値を溶鋼中炭素濃度C3から目標炭素濃度Ceまで積分した値を計算する。First, the acid supply
この値は溶鋼中炭素濃度C3から目標炭素濃度Ceまで溶鋼中炭素濃度Cを下げるために必要な単位溶鋼重量あたりの酸素量なので、この値に溶鋼重量を掛けることによって必要酸素量ΔO2 fを算出できる。最終的に溶鋼中炭素濃度C3から目標炭素濃度Ceまで溶鋼中炭素濃度Cを下げるために必要な酸素量は(ΔO2+ΔO2 f)となる。本実施形態では単位攪拌ガス流量が吹錬処理途中サンプリング時点以降1回だけ変更される例を示したが、複数回変更される場合も同様な処理で計算することができる。なお、上で述べた積分計算は、繰り返し計算で行ってもよいし、解析的に計算してもよい。これにより、ステップS17の処理は完了し、一連の送酸量算出処理は終了する。This value is quantity of oxygen per unit of molten steel weight necessary to reduce the molten steel in the carbon concentration C to the target carbon concentration C e of molten steel in the carbon concentration C 3, need oxygen delta O.D. 2 by applying a molten steel weight to the value f can be calculated. Amount of oxygen required to reduce the carbon concentration C in the molten steel from the final molten steel in the carbon concentration C 3 to the target carbon concentration C e becomes (ΔO 2 + ΔO 2 f) . In the present embodiment, an example in which the unit agitation gas flow rate is changed only once after the sampling time in the middle of the blowing process is shown, but it can be calculated by the same process even when changed a plurality of times. The integral calculation described above may be performed repeatedly or may be calculated analytically. Thereby, the process of step S17 is completed and a series of acid amount calculation processes are completed.
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である転炉吹錬設備の制御装置30は、排ガスの流量や成分濃度を利用して脱炭酸素効率モデル式の設定パラメータを設定するので、吹錬処理反応の推移の変化を考慮して脱炭酸素効率を精度高く算出することができる。また、制御装置30は、脱炭酸素効率モデル式の変数に攪拌ガス流量を加え、吹錬処理中の攪拌ガス流量の変化の影響を脱炭酸素効率モデル式に反映させるようにしたので、脱炭酸素効率を精度高く算出することができる。これにより、脱炭酸素効率を精度よく算出し、吹錬処理終了時の溶鋼中炭素濃度を精度よく目標炭素濃度に制御することができる。
As is apparent from the above description, the
〔実施例〕
本発明を転炉オフライン実績データに適用してその精度検証を行った。100以上のチャージに対して吹錬処理途中サンプリング時点の溶鋼中炭素濃度から目標炭素濃度までの必要送酸量を計算し送酸量実績と比較した。その結果、従来技術(モデルパラメータを操業グループで固定するもの)と比較して平均50%以上、必要送酸量の誤差を低減できることが確認された。〔Example〕
The present invention was applied to converter offline record data and the accuracy was verified. For 100 or more charges, the required amount of acid sent from the carbon concentration in the molten steel to the target carbon concentration at the time of sampling during the blowing process was calculated and compared with the actual amount of acid sent. As a result, it was confirmed that the error in the required amount of oxygen could be reduced by an average of 50% or more compared to the conventional technique (the model parameter is fixed by the operation group).
本発明は、吹錬処理終了時の溶鋼中炭素濃度が目標炭素濃度になるように吹錬処理途中サンプリング時点以後のチャージの送酸量を制御する処理に適用することができる。 The present invention can be applied to the process of controlling the amount of acid sent to the charge after the sampling point during the blowing process so that the carbon concentration in the molten steel at the end of the blowing process becomes the target carbon concentration.
10 制御端末
20 データベースサーバ(DBサーバ)
20a 操業データベース(操業DB)
20b マスタ情報データベース(マスタ情報DB)
20c パラメータデータベース(パラメータDB)
30 制御装置
31 入出力部
32 第1処理部
32a モデルパラメータ修正部
33 第2処理部
33a 過去処理重み計算部
33b 吹錬中モデルパラメータ生成部
33c 送酸量計算部
34 モデル式計算部
40 入力装置
50 表示装置
100 転炉
101 溶鋼
102 ランス
103 スラグ
104 ダクト
105 排ガス検出部
106 排ガス流量計
107 通気孔
108 流量計10
20a Operation database (operation DB)
20b Master information database (master information DB)
20c Parameter database (parameter DB)
DESCRIPTION OF
Claims (4)
少なくとも溶鋼中炭素濃度及び攪拌ガス流量を入力変数、脱炭酸素効率を出力変数とする、1つ以上の設定パラメータを有するモデル式を利用して脱炭酸素効率を算出するモデル式計算部と、
吹錬処理が終了した複数の過去チャージについて、吹錬処理途中サンプリング時点及び吹錬処理終了時における溶鋼中炭素濃度、排ガスの流量、及び排ガスの成分濃度を用いて前記設定パラメータの少なくとも1つを修正するモデルパラメータ修正部と、
吹錬処理が終了した複数の過去チャージの操業条件と吹錬処理中のチャージの操業条件との差異と吹錬処理途中サンプリング時点における過去チャージのモデル式に対する吹錬処理途中のチャージの類似度とに基づいて各過去チャージの重みを算出する過去処理重み計算部と、
前記モデルパラメータ修正部によって修正された各過去チャージの設定パラメータと前記過去処理重み計算部によって算出された各過去チャージの重みとを用いて、吹錬処理中のチャージの設定パラメータを算出する吹錬中モデルパラメータ生成部と、
吹錬処理途中サンプリング時点で計測された溶鋼中炭素濃度、目標炭素濃度、及び前記吹錬中モデルパラメータ生成部によって算出された設定パラメータを用いて前記モデル式計算部が算出した脱炭酸素効率を用いて、吹錬処理途中サンプリング時点以後の吹錬処理途中のチャージの送酸量を算出する送酸量計算部と、
を備えることを特徴とする転炉吹錬設備の制御装置。A control device for a converter blowing equipment that controls the amount of acid sent to the charge after sampling during the blowing process so that the carbon concentration in the molten steel at the end of the blowing process becomes the target carbon concentration,
A model formula calculation unit that calculates decarbonation efficiency using a model formula having one or more setting parameters, with at least the carbon concentration in the molten steel and the stirring gas flow rate as input variables and decarbonation efficiency as output variables;
For a plurality of past charges for which the blowing process has been completed, at least one of the setting parameters is determined by using the carbon concentration in the molten steel, the flow rate of the exhaust gas, and the component concentration of the exhaust gas at the sampling point during the blowing process and at the end of the blowing process. A model parameter correction section to be corrected;
Differences between the operating conditions of multiple past charges that have been blown and the operating conditions of charges during the blowing process, and the similarity of charges during the blowing process to the model formula of the past charge at the sampling point during the blowing process A past processing weight calculator for calculating the weight of each past charge based on
Blowing that calculates the setting parameter of the charge during the blowing process using the setting parameter of each past charge corrected by the model parameter correction unit and the weight of each past charge calculated by the past processing weight calculation unit Medium model parameter generator,
Decarbonization efficiency calculated by the model formula calculation unit using the carbon concentration in the molten steel measured at the sampling point during the blowing process, the target carbon concentration, and the setting parameters calculated by the model parameter generation unit during the blowing process. And using an oxygen amount calculation unit for calculating the amount of acid sent during the blowing process after the sampling point during the blowing process,
The control apparatus of the converter blowing equipment characterized by including.
吹錬処理が終了した複数の過去チャージについて、吹錬処理途中サンプリング時点及び吹錬処理終了時における溶鋼中炭素濃度、排ガスの流量、及び排ガスの成分濃度を用いて、少なくとも溶鋼中炭素濃度及び攪拌ガス流量を入力変数、脱炭酸素効率を出力変数とするモデル式の設定パラメータの少なくとも1つを修正する修正ステップと、
吹錬処理が終了した複数の過去チャージの操業条件と吹錬処理中のチャージの操業条件との差異と吹錬処理途中サンプリング時点における過去チャージのモデル式に対する吹錬処理途中のチャージの類似度とに基づいて各過去チャージの重みを算出する重み算出ステップと、
前記修正ステップにおいて修正された各過去チャージの設定パラメータと前記重み算出ステップにおいて算出された各過去チャージの重みとを用いて、吹錬処理中のチャージの設定パラメータを算出するパラメータ算出ステップと、
吹錬処理途中サンプリング時点で計測された溶鋼中炭素濃度、目標炭素濃度、及び前記パラメータ算出ステップにおいて算出された設定パラメータを利用して前記モデル式から算出される脱炭酸素効率を用いて、吹錬処理途中サンプリング時点以後の吹錬処理途中のチャージの送酸量を算出するステップと、
を含むことを特徴とする転炉吹錬設備の制御方法。A control method for a converter blowing equipment that controls the amount of acid sent to the charge after sampling during the blowing process so that the carbon concentration in the molten steel at the end of the blowing process becomes the target carbon concentration,
For a plurality of past charges for which the blowing process has been completed, at least the carbon concentration in the molten steel and the agitation are performed using the carbon concentration in the molten steel, the flow rate of the exhaust gas, and the component concentration of the exhaust gas at the sampling point during the blowing process and at the end of the blowing process A correction step for correcting at least one of the setting parameters of the model formula in which the gas flow rate is an input variable and the decarbonation efficiency is an output variable;
The difference between the operating conditions of multiple past charges after the blowing process and the operating conditions of the charge during the blowing process, A weight calculating step for calculating the weight of each past charge based on
A parameter calculation step for calculating a setting parameter for the charge during the blowing process using the setting parameter for each past charge corrected in the correction step and the weight for each past charge calculated in the weight calculation step;
Using the decarbonation efficiency calculated from the model equation using the carbon concentration in the molten steel measured at the sampling point during the blowing process, the target carbon concentration, and the setting parameters calculated in the parameter calculation step, Calculating the amount of acid sent during the smelting process after the sampling time during the smelting process;
The control method of the converter blowing equipment characterized by including.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180052749A (en) * | 2016-03-23 | 2018-05-18 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | Preliminary treatment method for molten iron and preliminary treatment control device for molten iron |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6376200B2 (en) * | 2015-11-02 | 2018-08-22 | Jfeスチール株式会社 | Molten state estimation device, molten state estimation method, and molten metal manufacturing method |
KR102348892B1 (en) * | 2018-03-19 | 2022-01-07 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | Molten metal component estimation apparatus, molten metal component estimation method, and molten metal manufacturing method |
TWI700373B (en) * | 2018-05-28 | 2020-08-01 | 日商日本製鐵股份有限公司 | Blowing method in converter |
CN111079537B (en) * | 2019-11-18 | 2023-09-26 | 中冶赛迪技术研究中心有限公司 | Method, system, machine-readable medium and equipment for identifying smelting working conditions of converter |
TWI697564B (en) * | 2019-12-09 | 2020-07-01 | 財團法人金屬工業研究發展中心 | Heat treatment furnace |
CN115125358B (en) * | 2021-03-25 | 2023-09-12 | 宝山钢铁股份有限公司 | Automatic weighing virtual bin control method for converter alloy |
CN116356101B (en) * | 2023-04-28 | 2024-03-22 | 福建三宝钢铁有限公司 | Smelting process with high oxygen supply strength |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004059955A (en) * | 2002-07-25 | 2004-02-26 | Jfe Steel Kk | Method for controlling converter blowing |
JP2006233324A (en) * | 2005-01-28 | 2006-09-07 | Jfe Steel Kk | Method for controlling end point of blowing in converter |
JP2009052082A (en) * | 2007-08-27 | 2009-03-12 | Jfe Steel Kk | Method for deciding oxygen feeding flow rate pattern in converter dephosphorization blowing |
JP2010007150A (en) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Jfe Steel Corp | Method for estimating carbon concentration in molten steel |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101008072B1 (en) * | 2003-09-05 | 2011-01-13 | 주식회사 포스코 | Method for Refinig Molten Pig Iron in Converter |
JP5527180B2 (en) * | 2010-11-29 | 2014-06-18 | 新日鐵住金株式会社 | Converter blowing method and converter blowing system |
CN102373310B (en) * | 2011-10-19 | 2013-06-12 | 北京科技大学 | Method for guiding converter reblowing process operation |
CN103194574B (en) * | 2012-12-17 | 2014-06-11 | 西安电子科技大学 | Dynamic regulation method of VOD refined end point carbon content prediction model |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004059955A (en) * | 2002-07-25 | 2004-02-26 | Jfe Steel Kk | Method for controlling converter blowing |
JP2006233324A (en) * | 2005-01-28 | 2006-09-07 | Jfe Steel Kk | Method for controlling end point of blowing in converter |
JP2009052082A (en) * | 2007-08-27 | 2009-03-12 | Jfe Steel Kk | Method for deciding oxygen feeding flow rate pattern in converter dephosphorization blowing |
JP2010007150A (en) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Jfe Steel Corp | Method for estimating carbon concentration in molten steel |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180052749A (en) * | 2016-03-23 | 2018-05-18 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | Preliminary treatment method for molten iron and preliminary treatment control device for molten iron |
KR102133215B1 (en) * | 2016-03-23 | 2020-07-13 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | Method for preliminary chartering and control device for chartering |
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