JP6897260B2 - Phosphorus concentration estimation method in molten steel, converter blowing control device, program and recording medium - Google Patents

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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, a converter blowing control device, a program and a recording medium in MURC operation.

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 converter smelting, control of the components in molten steel at the time of blow-off, especially control of phosphorus concentration in molten steel, is very important for quality control of steel. In order to control the phosphorus concentration in molten steel, the amount of oxygen blown, the amount of auxiliary materials such as quicklime or scale added and the timing of adding the auxiliary materials, the height of the top blown lance, the flow rate of top blown oxygen, the flow rate of bottom blown gas, etc. However, it is generally used as an operation amount. These manipulated quantities are often determined by information obtained before the start of blowing, such as the target phosphorus concentration, hot metal data, and criteria created based on past operation results.

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 the same operating conditions, there is a problem that the reproducibility of the dephosphorization behavior in actual blowing is low and the variation in the phosphorus concentration in the molten steel at the time of blowing is large. Therefore, it is difficult to suppress the variation in the phosphorus concentration in the molten steel at the time of blowing stop by the blowing with the operation amount determined only based on the information obtained before the start of the blowing as described above.

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 deal with the above problems, a technique has been developed that utilizes measured values such as exhaust gas components and exhaust gas flow rates that are sequentially obtained during smelting. For example, in Patent Document 1 below, the dephosphorization rate constant is estimated using the operating conditions related to smelting and the measured values related to exhaust gas, and the phosphorus concentration in molten steel during smelting is determined using the estimated dephosphorization rate constant. The technique of estimation is disclosed. Further, in Patent Document 1 below, the estimated phosphorus concentration in molten steel is compared with the target phosphorus concentration in molten steel, and the phosphorus concentration in molten steel is controlled by changing the operating conditions related to blowing based on the comparison result. The technology is disclosed.

特開2013−23696号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-23696

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 is generally performed. In particular, the development of a technique called MURC (MUlti Refining Converter: multifunction converter method), which enables the hot metal pretreatment and the decarburization treatment to be consistently performed by the same converter in the primary refining, is underway. Specifically, MURC charges the hot metal into a converter (first step), and performs hot metal pretreatment including addition of flux and dephosphorization by blowing oxygen with a top-blown lance (second step). , A primary consisting of an intermediate waste treatment (third step) in which the converter is tilted to discharge the slag generated in the second step (third step), and then decarburization is carried out by the converter (fourth step). It is a refining operation method. MURC has less heat loss and lead time than the conventional SRP (Simple Refining Process), which is a primary refining operation method in which dephosphorization and decarburization are performed in different converters. Because it is short, it 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 generated in the dephosphorization treatment, which is the second step described above, is discharged by the intermediate slag treatment, which is the third step. At this time, the amount of slag discharged by the intermediate slag treatment differs depending on the amount of slag generated in the dephosphorization treatment or the quality of the slag.

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。 The phosphorus contained in the hot metal after the intermediate slag treatment is desorbed from the hot metal and incorporated into the slag by the dephosphorization reaction represented by the following chemical formula (101), which may occur in parallel with the decarburization reaction during the decarburization treatment. Or, conversely, it may be separated from the slag and taken into the hot metal again. In the following chemical formula (101), "[substance X]" indicates the substance X in the hot metal, and "(substance Y)" indicates the substance Y in the slag.

Figure 0006897260
Figure 0006897260

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 depending on the amount and component of slag discharged during the intermediate slag treatment (or the amount and component of slag remaining in the converter). That is, the reaction direction and reaction rate of the dephosphorization reaction depend on the amount of slag discharged during the intermediate slag treatment. Therefore, it is considered that the amount of slag discharged during the intermediate slag treatment affects the phosphorus concentration in the molten steel during the 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 Patent Document 1, the phosphorus concentration in molten steel is estimated using the operating conditions during the operation of converter blowing, but the amount of slag discharged during the intermediate slag treatment is taken into consideration. Absent. Considering that the concentration of phosphorus in molten steel during the decarburization treatment affects the amount of slag discharged during the intermediate slag treatment, the technique disclosed in Patent Document 1 described above is used in primary refining involving the intermediate slag treatment. It is difficult to estimate the phosphorus concentration in molten steel with high accuracy.

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 that it is possible to accurately estimate the phosphorus concentration in molten steel at the time of shutting down a converter blown in a MURC operation. , To provide new and improved methods for estimating phosphorus concentration in molten steel, converter blow control equipment, programs and recording media.

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、予め重回帰分析手法により求めた、脱りん速度定数を目的変数とするモデル式に基づき、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のうち、少なくとも上記炉傾動角に係るデータ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。
上記脱りん速度定数の算出において、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を含む上記脱りん処理、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さらに用いてもよい。
In order to solve the above problems, according to a certain viewpoint of the present invention, the dephosphorization treatment, the intermediate discharge treatment for discharging the slag generated by the dephosphorization treatment, and the decarburization treatment are carried out in the same manner. A method for estimating the concentration of phosphorus in molten steel used in primary refining using a furnace, in which the furnace tilt angle acquisition step for acquiring the furnace tilt angle of the converter during the intermediate effluent treatment and the furnace tilt angle acquisition step during the decarburization treatment are performed. The exhaust gas data acquisition step for acquiring the exhaust gas component and the exhaust gas flow rate, the molten steel data acquisition step for acquiring the molten steel temperature and the carbon concentration in the molten steel by the sublance measurement at the time of the decarburization treatment, and the desorption obtained in advance by the multiple regression analysis method. Based on the model formula with the phosphorus rate constant as the objective variable, among the operating conditions related to the dephosphorization treatment, the intermediate effluent treatment, and the decarburization treatment, at least the data related to the furnace tilt angle is used to obtain the phosphorus dephosphorization rate constant. The phosphorus concentration in the molten steel at the time of the decarburization treatment after the sublance measurement is estimated by using the calculated dephosphorization rate constant and the hot metal phosphorus concentration at the start of the dephosphorization treatment. A method for estimating the concentration of phosphorus in molten steel, including a concentration estimation step, is provided.
In the calculation of the dephosphorization rate constant, the operating conditions related to the dephosphorization treatment, the intermediate slag treatment, and the decarburization treatment including the data related to the exhaust gas component, the exhaust gas flow rate, the molten steel temperature, and the carbon concentration are further added. You may use it.

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 that identifies the cluster obtained by the time series clustering performed on the time series data of the plurality of furnace tilt angles acquired in the past operation may be used.

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 the phosphorus concentration in molten steel further includes a slag level data acquisition step for acquiring the slag level during the dephosphorization treatment, and the data related to 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 that identifies the cluster obtained by the time series clustering performed on the plurality of time series data of the slag level acquired in the past operation may be used.

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 by 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 calculating the decarboxylation rate constant, a categorical variable that identifies a cluster obtained by time series clustering performed on a plurality of time series data of the decarboxylation efficiency acquired in the past operation may be used. ..

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、予め重回帰分析手法により求めた、脱りん速度定数を目的変数とするモデル式に基づき、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のうち、少なくとも上記炉傾動角に係るデータ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-mentioned problems, according to another viewpoint of the present invention, a dephosphorization treatment, an intermediate waste treatment for discharging the slag generated by the dephosphorization treatment, and a decarburization treatment are performed. It is a converter blowing control device used for primary refining performed using the same converter, and has a reactor tilt angle data acquisition unit that acquires the reactor tilt angle of the converter during the intermediate waste treatment, and a converter tilt angle data acquisition unit. An exhaust gas data acquisition unit that acquires the exhaust gas component and exhaust gas flow rate during charcoal treatment, a molten steel data acquisition unit that acquires the molten steel temperature and carbon concentration in the molten steel by sublance measurement during the decarburization treatment, and a multiple regression analysis method in advance. Based on the obtained model formula with the dephosphorization rate constant as the objective variable, at least the data related to the reactor tilt angle among the operating conditions related to the dephosphorization treatment, the intermediate effluent treatment, and the decarburization treatment are used. The phosphorus dephosphorization rate constant is calculated, and using the calculated dephosphorization rate constant and the hot metal phosphorus concentration at the start of the dephosphorization treatment, the phosphorus concentration in the molten steel during the decarburization treatment after the sublance measurement is performed. A converter blowing control device is provided, which comprises a phosphorus concentration estimation unit for estimating.

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、予め重回帰分析手法により求めた、脱りん速度定数を目的変数とするモデル式に基づき、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のうち、少なくとも上記炉傾動角に係るデータ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-mentioned problems, according to another viewpoint of the present invention, a dephosphorization treatment, an intermediate discharge treatment for discharging the slag generated by the dephosphorization treatment, and a decarburization treatment are performed. It is a program for operating a computer as a converter blowing control device used for primary refining performed using the same converter, and is a reactor tilt for acquiring the furnace tilt angle of the converter during the intermediate waste treatment. Angle data acquisition function, exhaust gas data acquisition function to acquire the exhaust gas component and exhaust gas flow rate during the decarburization process, and molten steel data acquisition function to acquire the molten steel temperature and carbon concentration in the molten steel by sublance measurement during the decarburization process. Based on the model formula with the dephosphorization rate constant as the objective variable, which was previously obtained by the multiple regression analysis method, at least the above furnace among the operating conditions related to the dephosphorization treatment, the intermediate waste treatment, and the decarburization treatment The dephosphorization rate constant is calculated using the data related to the tilt angle, and the calculated dephosphorization rate constant and the hot metal concentration at the start of the dephosphorization treatment are used to perform the decarburization treatment after the sublance measurement. A computer is provided with a phosphorus concentration estimation function for estimating the phosphorus concentration in the molten steel at that time.

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、予め重回帰分析手法により求めた、脱りん速度定数を目的変数とするモデル式に基づき、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のうち、少なくとも上記炉傾動角に係るデータ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-mentioned problems, according to another viewpoint of the present invention, a dephosphorization treatment, an intermediate discharge treatment for discharging the slag generated by the dephosphorization treatment, and a decarburization treatment are performed. It is a recording medium on which a program for operating a computer as a converter blowing control device used for primary refining using the same converter is recorded, and the reactor tilts of the converter during the intermediate waste treatment. The furnace tilt angle data acquisition function that acquires the angle, the exhaust gas data acquisition function that acquires the exhaust gas components and exhaust gas flow rate during the decarburization process, and the sublance measurement during the decarburization process are used to determine the molten steel temperature and carbon concentration in the molten steel. Based on the molten steel data acquisition function to be acquired and the model formula obtained in advance by the multiple regression analysis method with the dephosphorization rate constant as the objective variable, the operating conditions related to the dephosphorization treatment, the intermediate waste treatment, and the decarburization treatment. Of these, the dephosphorization rate constant is calculated using at least the data related to the furnace tilt angle, and the sublance measurement is performed using the calculated dephosphorization rate constant and the hot metal concentration at the start of the dephosphorization process. Provided is a recording medium in which a program for realizing a phosphorus concentration estimation function for estimating the phosphorus concentration in the molten steel at the time of the subsequent decarburization treatment and a computer for realizing the function is recorded.

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 the phosphorus concentration in molten steel, the dephosphorization rate constant is calculated using various data including the furnace tilt angle of the converter and operating conditions, and the phosphorus concentration in molten steel is estimated using the calculated dephosphorization rate constant. Will be done. As a result, in the primary refining in which the dephosphorization treatment, the intermediate slag treatment and the decarburization treatment are consistently performed in the same converter, the operating factor related to the intermediate slag waste generated in the converter is estimated as the phosphorus concentration in the molten steel. Can be reflected in.

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 blowing down the converter in the MURC operation with higher accuracy than before.

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。It is a graph which shows the 1st example of the time series data of the furnace tilt angle at the time of an intermediate slag processing. 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。It is a graph which shows the 2nd example of the time series data of the furnace tilt angle at the time of an intermediate slag processing. 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。It is a figure which shows the example of the result of the time series clustering performed on the time series data of the furnace tilt angle. 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。It is a graph which shows the example of the time series data of the slag level at the time of dephosphorization processing. 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。It is a figure which shows the example of the result of the time series clustering performed on the time series data of a slag level. 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。It is a figure which shows the example of the result of the time series clustering performed on the time series data of decarboxylation efficiency. 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。It is a figure which shows the structural example of the converter blowing system which concerns on one Embodiment of this invention. 同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。This is an example of a flowchart of a method for estimating the phosphorus concentration in molten steel by the converter blowing system according to the same embodiment. 同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。It is a graph which shows the example of various time series data acquired or estimated in the primary refining by the converter blowing system which concerns on the same embodiment. 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。It is a graph which shows the standard deviation of the estimation error with respect to the actual value of the phosphorus concentration in molten steel at the time of sublance measurement which concerns on each Example and comparative example.

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。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and the drawings, components having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals, so that duplicate 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。 Pig iron or steel may be present in the converter during the decarburization treatment depending on its carbon concentration. However, in the following description, in order to avoid complicated explanation, the hot metal or the hot metal in the converter For the sake of convenience, molten steel will be referred to as molten steel. In addition, the word hot metal is used for the dephosphorization process.

<<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 for estimating phosphorus concentration in molten steel according to this embodiment >>
Before explaining the configuration and function of the converter blowing system 1 according to the present embodiment, the method for estimating the phosphorus concentration in molten steel according to the present embodiment will be described. In the following description, unless otherwise specified, the unit of concentration of each component (mass%) is described as (%).

(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。
(Estimation method of 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 the first-order reaction formula, the first-order reaction formula is expressed as the following formula (1).

Figure 0006897260
Figure 0006897260

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 the initial value of phosphorus concentration (hot metal phosphorus concentration) (%), and k is the dephosphorization rate constant (sec -1 ). The "initial value of phosphorus concentration" referred to here means the phosphorus concentration at the start of the dephosphorization treatment.

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, in general, the dephosphorization rate constant k in actual blowing is not constant and is considered to fluctuate under the influence of various operating conditions. Therefore, for example, as disclosed in Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-23696), not only static information such as hot metal component and hot metal temperature, but also data relating to exhaust gas components to be measured sequentially. In addition, the dephosphorization rate constant k is estimated by utilizing dynamic information during blowing such as exhaust gas data such as data related to the exhaust gas flow rate. Hereinafter, a method for estimating the dephosphorization rate constant k will be described.

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 t seconds after the start of blowing (start of dephosphorization treatment) is expressed as the following formula (2).

Figure 0006897260
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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k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 obtained by using the past operation record data. For example, dephosphorization rate constant k i in the charge i is calculated using the following equation (3).

Figure 0006897260
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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 and i are the phosphorus concentrations (%) in the molten steel at the time of blowing down, and tend and i are the elapsed time (sec) from the start of the dephosphorization reaction up to the time of blowing down.

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 formula with the dephosphorization rate constant k obtained by the above formula (3) as the objective variable is created in advance. This model formula can be constructed by various statistical methods. In this embodiment, a regression equation using various operating 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 as, for example, the following equation (4). In actual blowing, the dephosphorization rate constant k is estimated by substituting the operating 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). Can estimate the phosphorus concentration in molten steel.

Figure 0006897260
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ここで、αはj番目の操業要因Xに対応する回帰係数であり、α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 operating factor X j , and α 0 is a constant. Further, specific examples of the operating factor X include the operating factors shown in Table 1 below. However, the operating factors shown in Table 1 below are merely examples, and any operating factor X may be considered in estimating the dephosphorization rate constant k. In addition, all or part of the operating factors included in Table 1 below may be used to estimate the dephosphorization rate constant k.

Figure 0006897260
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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 Patent Document 1, the basic unit of accumulated oxygen in the furnace obtained by calculating the oxygen balance from the exhaust gas flow rate during smelting, the exhaust gas component, the upper bottom blown gas flow rate, the amount of auxiliary raw material input, and the hot metal component is , It was shown that the effect on the dephosphorization rate constant is large. Therefore, the dynamic operating factors during blowing, such as the basic unit of accumulated oxygen in the furnace obtained by utilizing the exhaust gas data, the top blowing lance height, the oxygen gas flow rate, and the bottom blowing gas flow rate, are expressed by the above equation ( It is shown that the dephosphorization rate constant can be estimated more accurately by further adopting the explanatory variables of the regression equation shown in 4) in addition to the explanatory variables shown in Table 1.

(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 related to furnace tilt angle)
By the way, in the converter blowing method such as MURC described above, the dephosphorization treatment, the intermediate slag treatment and the decarburization treatment are continuously performed by the same converter. Therefore, not only the operating conditions related to the dephosphorization treatment and the decarburization treatment as disclosed in Patent Document 1 but also the operating conditions related to the intermediate slag treatment are used to estimate the dephosphorization rate constant according to the present embodiment. It is considered useful. Operating conditions related to the intermediate slag treatment include, for example, the intermediate slag treatment time and the amount of slag to be slagged.

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 present inventors have found that the amount of slag discharged in the middle is closely related to the tilt angle of the furnace during the dephosphorization treatment. For example, in the intermediate slag treatment, when the furnace tilt angle is large or the furnace tilt time is long, a large amount of slag is discharged. On the other hand, when the furnace tilt angle is small or the furnace tilt time is short, the amount of slag discharged 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。 When a large amount of slag is discharged, a large amount of phosphorus contained in the slag is discharged, which is considered to improve the phosphorus removal efficiency. On the other hand, if the amount of slag excreted is small, phosphorus will not be discharged so much, so it is considered that the phosphorus removal efficiency will not be improved so 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 tilt angle in the intermediate slag treatment is related to the magnitude of the phosphorus concentration in the molten steel. Therefore, the present inventors have come up with the idea that the accuracy of estimating the phosphorus concentration in molten steel can be further improved by adopting the furnace tilt angle during the intermediate slag treatment as an operating factor related to the estimation of the phosphorus concentration in molten steel. did. Hereinafter, data related to the tilt angle of the furnace and an example of its use 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 tilt angle during the intermediate slag treatment. Graphs A to F in FIG. 1 are graphs showing time-series data of furnace tilt angles at different charges. The data shown by each graph is the data obtained by standardizing the actually obtained furnace tilt angle (converting it so that the average = 0 and the standard deviation = 1). The time-series data is time-series data acquired from the start time of tilting of the converter in the intermediate slag treatment to the end time of tilting (that is, the time when the tilt angle of the converter returns to 0 degrees). Further, the horizontal line included in each graph is a line indicating the intermediate discharge angle in the charge corresponding to each graph. The intermediate slag angle means the angle at which slag begins 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 tilt angle from the start of tilting to reaching the intermediate slag angle is different between graphs A to F. For example, the slope of the change in the furnace tilt angle shown in Graph C is smaller than the slope of the change in the furnace tilt angle shown in Graph A. This is because, first, in the charge corresponding to Graph C, it is predicted that more slag was generated in the converter in the previous dephosphorization process, and the slag spilled out vigorously from the slag pan to receive the slag. It is probable that the converter was gradually tilted so as not to spill. On the other hand, in the charge corresponding to Graph A, it is predicted that not much slag was generated in the converter, and it is considered that the intermediate slag was reached as quickly as possible. That is, even if the intermediate slag angles are substantially the same, it is considered that the difference in the transition of the furnace tilt angle up to the intermediate slag angle indicates that the amount of slag discharged in the middle 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 during the intermediate slag treatment. Graphs A and B of FIG. 2 are graphs showing time-series data of furnace tilt angles at different charges. The standardization process of the furnace tilt angle, the acquisition period of the time series data, and the definition of the intermediate discharge angle are the same as the graph of the 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 tilt angle from the start of tilting to the arrival at the intermediate slag angle is substantially the same, the subsequent transition of the furnace tilt angle may be different. For example, the intermediate slag angle shown in Graphs A and B and the time required to reach the intermediate slag angle are substantially the same. However, the transition of the furnace tilt angle after reaching the intermediate slag angle is significantly different between Graph A and Graph B. Specifically, the time from the time when the intermediate slag angle is reached to the time when the furnace tilt angle becomes maximum is longer in Graph B than in Graph A. Such a difference in the transition of the furnace tilt angle may 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 tilt angle is controlled in an attempt to expel the slag quickly, so from the time when the intermediate discharge angle is reached to the time when the furnace tilt angle is maximized. Time will be shorter. On the other hand, when the amount of slag generated in the converter is large, the furnace tilt angle is controlled so that the slag does not flow out of the converter vigorously. Will take longer to reach the maximum.

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Xの一つとして用いることができる。 As shown in FIGS. 1 and 2, the transition of the furnace tilt angle in the intermediate slag treatment is considered to be largely related to the amount of slag generated in the dephosphorization treatment. Therefore, the data related to the furnace tilt angle in the intermediate slag treatment can be used as one of the operating factors Xj, which is the explanatory variable of the above 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X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 tilt angle in the intermediate slag treatment is used as the operating factor Xj, which is an explanatory variable of the above equation (4), which is a regression equation for estimating the dephosphorization rate constant k. You may. As a result, the data related 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 the time series data of the furnace tilt angle, such as the maximum angle of the furnace tilt angle or the time from the start of the furnace tilt to the arrival at 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。 Further, for example, a categorical variable that identifies a cluster obtained by performing time series clustering on the time series data of the furnace tilt angle may be used as an explanatory variable. Time-series clustering is a method of finding the 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 the time-series data of the furnace tilt angle at the beginning of the intermediate slag processing acquired from the past operation data. In this embodiment, the nearest neighbor method of hierarchical clustering is used as the method of time series clustering. The method of time-series clustering is not limited to this method, and may be, for example, the k-means method of non-hierarchical clustering. Further, in the present embodiment, time-series clustering is performed so 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 the time series data of the furnace tilt angle. The graphs (a) to (d) of FIG. 3 are graphs showing the results of time-series clustering for the clusters corresponding to the respective categorical variables (No. 1 to 4). The data related to the furnace tilt angle shown in each figure is the data obtained by standardizing the actually obtained furnace tilt angle (converting it so that the average = 0 and the standard deviation = 1). Is. Further, the time-series data of the furnace tilt angle used for the time-series clustering according to the present embodiment is the data obtained from the furnace tilt angle from the start of the furnace tilt to the time when 50 seconds have passed. 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 the trend of the time-series data of the furnace tilt angle actually obtained between a plurality of charges. , Or it can be set as appropriate based on the operating condition of the converter smelting equipment.

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 (a) to (d) of FIG. 3, the data having high similarity of the time series data of the furnace tilt angle are classified into the same cluster. For example, as shown in the graph of (b), the cluster No. In No. 2, time series data in which the rate of change of the furnace tilt angle up to the intermediate slag angle is relatively low and the rate of change of the furnace tilt angle after the intermediate slag angle is relatively low are classified. On the other hand, as shown in the graph of (c), the cluster No. In No. 3, time-series data in which the rate of change of the furnace tilt angle up to the intermediate slag angle is relatively high and the rate of change of the furnace tilt angle after the intermediate slag angle is relatively high are classified.

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X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 way, each cluster classified by the clustering executed in advance is compared with the time series data of the furnace tilt angle in the intermediate slag treatment, the cluster with the highest similarity is selected, and the cluster corresponds to the cluster. The categorical variable can be adopted as the operating factor Xj, which is the explanatory variable of the above equation (4). As a result, the state of slag slag in the intermediate slag treatment can be reflected in the estimation of the phosphorus concentration in the molten steel. Such a difference in the slag slag discharge situation affects the dephosphorization efficiency in the subsequent decarburization treatment. Therefore, since the difference in the state of slag slag discharge in the intermediate slag treatment 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)
Further, in the method for estimating the phosphorus concentration in molten steel according to the embodiment of the present invention, data related to the slag level can be used in addition to the data related to the above-mentioned furnace tilt angle. As described above, the amount of slag discharged in the middle is considered to have a great influence on the phosphorus concentration in the molten steel during 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 present inventors have found that the amount of slag discharged in the middle is closely related to the slag level (slag height) during the dephosphorization treatment. For example, in the intermediate slag treatment, when the slag level is high, the slag is likely to be slag. In this case, since a larger amount of phosphorus contained in the slag is discharged, it is considered that the dephosphorization efficiency is improved. On the other hand, when the slag level is low, the slag is less likely to be discharged. In this case, phosphorus is not discharged so much, so it is considered that the phosphorus removal efficiency is not improved 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 slag treatment is related to the magnitude of the phosphorus concentration in the molten steel. Therefore, the present inventors have adopted the slag level of slag that may occur in the converter during blowing during the dephosphorization process as an operating factor for estimating the phosphorus concentration in molten steel, thereby estimating the phosphorus concentration in molten steel. I came up with the idea that it can be improved. Hereinafter, data related to the slag level and an example of its use will be described.

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 the slag level during the dephosphorization process. The data shown by the graph is data obtained by standardizing the actually obtained slag level (converting it so that the average = 0 and the standard deviation = 1). The time-series data is time-series data acquired from the start of blowing in the dephosphorization process to the time of stopping.

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Xの一つとして用いることができる。 With reference to FIG. 4, it can be seen that the slag level is increased at the final stage of the dephosphorization treatment. That is, the formation of slag (slag forming) is progressing at the final stage of the dephosphorization treatment. Therefore, in the present embodiment, the data related to the slag level at the final stage of the dephosphorization treatment can be used as one of the operating factors Xj, which is the 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X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, the average value of the time-series data of the slag level at the end of the dephosphorization process is used as the operating factor Xj, which is an explanatory variable of the above equation (4), which is a regression equation for estimating the dephosphorization rate constant k. May be good. As a result, 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。 Further, for example, the intermediate value of the time-series data of the slag level at the time of stopping the blowing in the dephosphorization treatment or the slag level at the end of the blowing (specifically, the slag level at the central time of the measurement target period) or Variables based on the slag level time series data, such as the rate of change of the time series data (specifically, the rate of change of the slag level during the measurement target period), may be used as the explanatory variables.

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。 Further, for example, a categorical variable that identifies a cluster obtained by performing the above-mentioned 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 the slag-level time-series data at the end of the dephosphorization process acquired from the past operation data. Further, in the present embodiment, time-series clustering is performed so 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 the result of time series clustering performed on the slag level time series data. The graphs (a) to (f) of FIG. 5 are graphs showing the results of time-series clustering for the clusters corresponding to each categorical variable (No. 1 to 6). The data related to the slag level shown in each figure is the data obtained by standardizing the actually obtained slag level (converting it so that the average = 0 and the standard deviation = 1). .. Further, the time-series data of the slag level used for the time-series clustering according to the present embodiment is the data obtained from the slag level from the time of blowing down to the time of 50 seconds before each other. 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 is the trend of the slag level time series data actually obtained by the level meter, or the converter. It can be set as appropriate based on the operating condition of the slag facility.

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 (a) to (f) of FIG. 5, the data having high similarity of the slag level time series data are classified into the same cluster. For example, as shown in the graph of (b), the cluster No. In No. 2, time-series data having a high rate of increase in slag level and having a high slag level over the entire time-series data are classified. On the other hand, as shown in the graph of (e), the cluster No. Time series data in which the change in the transition of the slag level is small is classified into 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X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。 In this way, the categorical variable that identifies the cluster obtained by the time series clustering performed on the slag level time series data can be adopted as the operating factor Xj which is the explanatory variable of the above equation (4). As a result, not only the amount of slag generated in the dephosphorization treatment but also the tendency of slag forming at the final stage 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 the slag properties such as the slag component. Therefore, the influence of the slag property on the dephosphorization reaction 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.

(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 related to decarboxylation efficiency)
Further, in the method for estimating the phosphorus concentration in molten steel according to the embodiment of the present invention, in addition to the above data on the furnace tilt angle, data on the decarboxylation efficiency in the decarburization treatment can be used. Decarboxylation efficiency is an index showing the efficiency of the reaction between oxygen blown into the converter and carbon in molten steel in the decarboxylation treatment.

脱炭酸素効率k[i](%/(Nm/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 formula (5) based on the exhaust gas flow rate measured at regular intervals and the exhaust gas information including the exhaust gas components. To.

Figure 0006897260
Figure 0006897260

ここで、CO[i+N](%)は排ガス中のCO濃度、CO[i+N](%)は排ガス中のCO濃度、Voffgas[i](Nm/hr(NTP))は総排ガス流量、FO2[i](Nm/hr(NTP))は、吹錬開始から脱炭酸素効率k[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 the CO concentration in the exhaust gas, CO 2 [i + N] (%) is the CO 2 concentration in the exhaust gas, and Voffgas [i] (Nm 3 / hr (NTP)) is the total exhaust gas. flow rate, F O2 [i] (Nm 3 / hr (NTP)) is an input amount of oxygen into the converter furnace until decarboxylation oxygen efficiency k 0 [i] calculated from the blowing begin. Incidentally, F O2 [i] can be calculated from the blowing amount of oxygen by a static control may be determined before blowing start. Further, i in square brackets [] represents the sampling period in the measurement of the exhaust gas flow rate and the exhaust gas component. Further, 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 according to the installation position of the exhaust gas component analyzer in the flue and the like. In addition, "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 formula (6).

Figure 0006897260
Figure 0006897260

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, the reason why Voffgas [i] is divided by 1000 × 3600 is to convert the unit to (L / sec). Moreover, the reason why it is divided by 22.4 (L / mol) is to convert it into the number of moles. Further, 12 is the atomic weight of carbon.

脱炭酸素効率k[i]は、脱炭量(重量%)を酸素原単位(Nm/ton)で割ったものとして定義されるため、脱炭酸素効率k[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 decarboxylation amount (% by weight ) divided by the oxygen intensity (Nm 3 / ton), the decarboxylation efficiency k 0 [i] is as follows. It is expressed by the mathematical formula (7). Here, Wst is the weight of molten steel (ton). By substituting the following equation (7) into the above equation (6), the above equation (5) can be obtained.

Figure 0006897260
Figure 0006897260

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, a CaO source such as quicklime or slaked lime can be put into the converter in order to proceed with the further dephosphorization treatment in parallel with the decarburization treatment. By adding the CaO source, the dephosphorization reaction represented by the above formula (101) is promoted even in the decarburization treatment, and the phosphorus concentration in the molten steel can be further reduced. The degree of progression of such dephosphorization reaction is related to the slagging status of the CaO source. For example, if the dephosphorization reaction is promoted, the slagging 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 considered that the slagging of the CaO source is facilitated by the oxygen blown into the converter reacting with Fe in the molten steel to generate a large amount of FeO. In this case, the rate at which oxygen blown into the converter reacts with carbon in the molten steel may decrease. That is, the decarboxylation efficiency can be low. From this, it can be considered that if the decarboxylation efficiency is low, more FeO is produced in the converter, CaO slagging progresses, and the dephosphorylation reaction proceeds more. Therefore, the decarboxylation efficiency can be an index that can reflect the phosphorus concentration in the 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 adopted the decarboxylation efficiency, which reflects the CaO concentration in the slag during the decarburization treatment, as an operating factor for estimating the phosphorus concentration in the molten steel, thereby increasing the phosphorus concentration in the molten steel. I came up with the idea that the estimation accuracy can be further improved. Hereinafter, data on decarboxylation efficiency and examples of its use 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Xの一つとして用いることができる。 The decarboxylation efficiency fluctuates greatly at the beginning of the decarboxylation treatment, and then gradually converges to a substantially constant value. The fluctuation in decarboxylation efficiency at the beginning is considered to be due to the slagging of the CaO source due to the progress of the decarboxylation reaction on the surface of the converter. Therefore, in the present embodiment, the data related to the decarboxylation efficiency at the beginning of the decarburization treatment can be used as one of the operating factors Xj, which is the explanatory variable of the above formula (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X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, the average value of the time-series data of the decarboxylation efficiency at the beginning of the decarboxylation treatment is used as the operating factor Xj, which is an explanatory variable of the above equation (4), which is a regression equation for estimating the decarboxylation rate constant k. May be done. Thereby, the degree of progress of slagging 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。 Further, for example, the maximum value, the minimum value, or the intermediate value (specifically, the decarboxylation efficiency at the time in the middle of the measurement target period) or the time series of the time series data of the decarboxylation efficiency at the beginning of the decarboxylation treatment. Variables based on time-series data of decarboxylation efficiency, such as the rate of change of data (specifically, the rate of change of decarboxylation efficiency during the measurement target period), may be used as explanatory variables.

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。 Further, for example, a categorical variable that identifies a cluster obtained by performing the above-mentioned time series clustering on the 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 the time-series data of the decarboxylation efficiency at the beginning of the decarburization treatment acquired from the past operation data. Further, in the present embodiment, time-series clustering is performed so 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 the result of time series clustering performed on the time series data of decarboxylation efficiency. The graphs (a) to (f) of FIG. 6 are graphs showing the results of time-series clustering for the clusters corresponding to each categorical variable (No. 1 to 6). The data related to the decarboxylation efficiency shown in each figure can be obtained by standardizing the actually calculated decarboxylation efficiency (converting the data so that the average = 0 and the standard deviation = 1). Data. Further, the time-series data of the decarboxylation efficiency used for the time-series clustering according to the present embodiment is the data obtained from the decarboxylation efficiency from the start of the decarboxylation treatment to the time when 50 seconds have passed. is there. The time range for selecting the time-series data of the decarboxylation efficiency used for this time-series clustering is not particularly limited. For example, the time range is the trend or change of the time-series data of the decarboxylation efficiency actually obtained. It can be set as appropriate based on the operating conditions of the furnace smelting equipment.

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 (a) to (f) of FIG. 6, the data having high similarity of the time series data of the decarboxylation efficiency are classified into the same cluster. For example, as shown in the graph of (b), the cluster No. Time series data in which the decarboxylation efficiency is gradually increasing is classified into 2. On the other hand, cluster No. In No. 4, time series data in which the decarboxylation efficiency hardly changes are classified.

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X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。 In this way, the categorical variable that identifies the cluster obtained by the time-series clustering performed on the time-series data of the decarboxylation efficiency can be adopted as the operating factor Xj which is the explanatory variable of the above equation (4). it can. As a result, the degree of progress of slagging of the CaO source input during the decarburization treatment can be reflected in the estimation of the phosphorus concentration in the molten steel. The degree of progress of slagging of CaO sources is closely related to the degree of progress of dephosphorization reaction. Therefore, since 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, it is possible to further improve the estimation accuracy of the phosphorus concentration in the molten steel.

(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, a method of using the above-mentioned clustering result of each time series data for estimating the dephosphorization rate constant k during actual operation will be described. Here, an example using time-series data of the furnace tilt 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 the time-series data of the furnace tilt angle at the beginning of the intermediate waste treatment acquired from the past operation data, and the time-series data is classified into a plurality of clusters. Then, a regression equation (the above equation (4)) in which the categorical variable for each cluster is one of the 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, the average values β ave and j at the measurement points j (j = 1 to n) of the plurality of time series data of the furnace tilt angles classified into each cluster are calculated for each measurement point. The measurement point means the time point at which the furnace tilt angle is measured in the target range of the time series data. For example, in each cluster shown in FIG. 3, each time series data from the start of tilting the furnace to the time when 50 seconds have passed is classified. If the furnace tilt angle is measured every second, the number of measurement points will be 50 points.

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(S)を取得し、当該時系列データS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(S)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, the time-series data (S j ) of the furnace tilt angle at the time of the actual intermediate waste treatment, which is the target for estimating the dephosphorization rate constant k, is acquired, and the time-series data S j and the above average value β ave are acquired. Find the difference from, j for each cluster. The cluster with the smallest difference is determined to be the cluster to which the time series data ( Sj ) belongs, and the categorical variables corresponding to this cluster are used as explanatory variables related to the operating factors. The difference may be, for example, the sum of squared differences represented by the following equation (8). The difference is appropriately obtained by a 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.

Figure 0006897260
Figure 0006897260

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。 Further, the clustering result of the time series data of the slag level and the time series data of the decarboxylation efficiency can also be used for estimating the decarboxylation rate constant k by the above-mentioned method. It is also possible to estimate the decarboxylation rate constant k using the time-series data of the furnace tilt angle, the time-series data of the slag level, and / or the time-series data of the decarboxylation efficiency. That is, if time-series clustering is performed for each type of time-series data in advance and a regression equation is constructed in which the categorical variable corresponding to the clustering result is one of the explanatory variables, the dephosphorization rate of a plurality of time-series data can be obtained. 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。 The method for estimating the phosphorus concentration in molten steel according to the present embodiment has been described above.

<<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 blowing system according to this embodiment >>
<2.1. Configuration of converter blowing system>
Subsequently, an example of a system for realizing the method for estimating the phosphorus concentration in molten steel according to the present embodiment shown above will be described. FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of a converter blowing system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, the converter smelting system 1 according to the present embodiment includes a converter smelting facility 10, a converter smelting control device 20, a measurement control device 30, and an operation database 40.

(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。
(Conversion furnace blowing equipment)
The converter blowing equipment 10 includes a converter 11, a flue 12, a top blowing lance 13, a sub lance 14, an exhaust gas component analyzer 101, an exhaust gas flow meter 102, a level meter 103, and an angle meter 104. The converter blowing facility 10 starts and stops the supply of oxygen to the hot metal by the top blowing lance 13 based on the control signal output from the measurement control device 30, for example, the component concentration in the molten steel by the sublance 14 and the molten steel. The temperature is measured, cold materials and auxiliary raw materials (for example, quicklime, etc.) are added, and the hot metal and slag slag are discharged by the converter 11. The converter blowing facility 10 includes an acid feeder for supplying oxygen to the top blowing lance 13, a cold material charging device having a drive system for charging cold material to the converter 11, and a converter. Various devices used for blowing by a general converter, such as an auxiliary raw material charging device having a drive system for charging the auxiliary raw material into the furnace 11, may be provided.

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。 A top-blown lance 13 used for blowing is inserted from the furnace mouth of the converter 11, and oxygen 15 sent from the acid feeder is supplied to the hot metal in the furnace through the top-blown lance 13. Further, for stirring the hot metal, an inert gas such as nitrogen gas or argon gas may be introduced from the bottom of the converter 11 as a bottom-blown gas 16. In the converter 11, hot metal from the blast furnace, a small amount of iron scrap, a cold material for adjusting the hot metal (molten steel) temperature, and auxiliary raw materials for forming slag such as quicklime, which is a CaO source, are input. Will be done. When the auxiliary material is powder, it may be supplied into the converter 11 together with oxygen 15 through the top-blown lance 13.

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 the primary refining, as shown in the chemical formula (101), phosphorus contained in the hot metal chemically reacts with FeO contained in the slag in the converter and auxiliary raw materials containing CaO-containing substances (phosphorus 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 proceed mainly during the dephosphorization treatment, but it can also occur during 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CO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 hot metal undergoes an oxidation reaction with oxygen supplied from the top-blown lance 13 (decarburization reaction). As a result, CO or CO 2 exhaust gas is generated. These exhaust gases are discharged from the converter 11 to the flue 12.

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。 As described above, in the converter blowing, the blown oxygen reacts with carbon, phosphorus, silicon or the like in the hot metal to generate an oxide. The oxide produced here is discharged as exhaust gas or stabilized as slag. Carbon is removed by the oxidation reaction in blowing, and phosphorus and the like are taken into the slag and removed to produce steel with low carbon content and 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 sublance 14 inserted from the furnace opening of the converter 11 has its tip immersed in molten steel at a predetermined timing during decarburization treatment to measure the component concentration in the molten steel including the carbon concentration, the molten steel temperature, and the like. Used for. The measurement of molten steel data such as component concentration and / or molten steel temperature by the sublance 14 is called sublance measurement. The molten steel data obtained by the sublance measurement is transmitted to the converter blowing control device 20 via the measurement control device 30.

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CO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 blowing flows into the flue 12 provided outside the converter 11. The flue 12 is provided with an exhaust gas component analyzer 101 and an exhaust gas flow meter 102. The exhaust gas component analyzer 101 analyzes the components contained in the exhaust gas. The exhaust gas component analyzer 101 analyzes, for example, the concentrations of CO and CO 2 contained in the exhaust gas. The exhaust gas flow meter 102 measures the flow rate of the exhaust gas. The exhaust gas component analyzer 101 and the exhaust gas flow meter 102 sequentially perform component analysis and flow rate measurement of the exhaust gas in a predetermined sampling cycle (for example, 5 to 10 (sec) cycle). The component analysis and flow rate measurement of the exhaust gas are preferably performed at least during the decarburization treatment, and are converted to the calculation of the oxygen accumulated oxygen intensity in the furnace used as the explanatory variable of the regression equation shown in the above equation (4). It is preferably carried out throughout the furnace smelting. The data related to the exhaust gas component analyzed by the exhaust gas component analyzer 101 and the data related to the exhaust gas flow rate measured by the exhaust gas flow meter 102 (hereinafter, these data are referred to as "exhaust gas data") are the measurement control device 30. It is output as time-series data to the converter smelting control device 20 via the above. In order for the converter smelting control device 20 to sequentially estimate the phosphorus concentration in molten steel, it is preferable that the exhaust gas data is sequentially output to the converter smelting control device 20.

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。 Further, the converter blowing facility 10 may include a level meter 103 in the vicinity of the opening of the converter 11. The level meter 103 is a device for measuring the bath surface level of hot metal (molten steel), slag, etc. in the converter 11 at the time of blowing the converter. In this specification, this bath surface level is referred to as a slag level.

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 level meter 103 is information that reflects the slag slag status, and is used directly or indirectly as an explanatory variable of the regression equation shown in the equation (4). The level meter 103 sequentially measures the slag level in a predetermined sampling cycle (for example, a 1-second cycle). The data related to the slag level obtained by the level meter 103 is output as time series data to the converter blowing control device 20 via the measurement control device 30.

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。 This level meter 103 can be realized by, for example, a microwave emitting device, an antenna, an arithmetic device, or the like as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-110817. In the level meter disclosed in the above document, the microwave emitting device emits microwaves into the inside of the converter, the antenna detects the reflected waves reflected on the bath surface, and the arithmetic device detects the emitted microwaves and the emitted microwaves. The bath surface level is measured based on the detected reflected wave.

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。 When the data related to the slag level is not used for estimating the dephosphorization rate constant k in the present embodiment, the level meter 103 may not be provided in the converter blowing facility 10.

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。 Further, the converter blowing facility 10 includes an angle meter 104 attached to the tilt shaft of the converter 11. The angle meter 104 is a device for detecting the tilt angle of the converter 11 in the intermediate slag treatment.

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 angle meter 104 is information that reflects the slag slag discharge status in the intermediate slag treatment, and is directly or indirectly as an explanatory variable of the regression equation shown in the above equation (4). Used. The angle meter 104 detects the tilt angle of the furnace sequentially at a predetermined sampling cycle (for example, a cycle of 1 second). The data related to the furnace tilt angle obtained by the angle meter 104 is output as time series data to the converter blowing control device 20 via the measurement control device 30.

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 angle meter 104 can be realized by, for example, an absolute coder. In addition, the angle meter 104 can be realized by a known measuring device such as a gyroscope or an inclinometer that can detect the rotation angle of the tilt axis of the converter 11.

(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。
(Conversion furnace blowing control device)
The converter smelting control device 20 includes a data acquisition unit 201, a cluster determination unit 202, a clustering execution unit 203, a phosphorus concentration estimation unit 204, a converter smelting database 21 and an input / output unit 22. The rotary furnace blowing control device 20 includes hardware configurations such as a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a storage and a communication device, and data is obtained by these hardware configurations. The functions of the acquisition unit 201, the cluster determination unit 202, the clustering execution unit 203, and the phosphorus concentration estimation unit 204 are realized. Further, the converter smelting database 21 is a database for storing various data used in the converter smelting control device 20, and is realized by a storage device such as storage. Further, the input / output unit 22 is realized by an input device such as a keyboard, a mouse or a touch panel, an output device such as a display or a printer, and a communication device.

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 converter smelting control device 20 has various data stored in the converter smelting database 21, exhaust gas data acquired from the exhaust gas component analyzer 101 and the exhaust gas flow meter 102, molten steel data acquired from the sublance 14, and levels. The phosphorus concentration in molten steel is estimated using the data related to the slag level acquired from the total 103 and the data related to the reactor tilt angle acquired from the angle meter 104 as input values. The phosphorus concentration in molten steel is estimated by the function of each functional unit of the converter blowing control device 20. Further, the converter smelting control device 20 may use the estimated phosphorus concentration in molten steel to control the operation in the converter smelting. For example, when it is determined that the estimated phosphorus concentration in molten steel exceeds the target phosphorus concentration in molten steel (stored in the target data 212), the converter blown control device 20 targets the phosphorus concentration in molten steel. The operating conditions of converter blowing can be changed so that the concentration is lower than the phosphorus concentration in molten steel. If the phosphorus concentration in the molten steel can be estimated with high accuracy in this way, the quality of the molten steel obtained by the primary refining can be maintained high.

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。 The specific functions of each functional unit of the converter blowing control device 20 according to the present embodiment will be described later.

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。 Further, the converter blowing control device 20 has a function of controlling the entire process related to converter blowing such as blowing oxygen into the converter 11 and charging cold materials and auxiliary raw materials. Further, for example, the converter blowing control device 20 uses a predetermined mathematical model or the like before the start of blowing, which is performed in general static control, to blow oxygen into the converter 11 and to reduce the amount of cold material. It has a function of determining the input amount (hereinafter referred to as the cold material amount) and the input amount of auxiliary raw materials. Further, for example, the converter blowing control device 20 has a function of controlling the measurement target, the measurement timing, and the like of the sublance measurement performed in general dynamic control.

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。 Specific treatments for each function (not shown) (for example, the above-mentioned control method for inputting cold materials and auxiliary materials, static control determines the amount of oxygen blown and the amount of input of various cold materials and auxiliary materials before the start of blowing. Since various known methods can be applied as the method of performing the sublance measurement and the method of controlling the sublance measurement), detailed description thereof 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。 The converter blowing database 21 stores, for example, hot metal data 211, target data 212, parameter 213, and the like, as shown in FIG. These data may be added, updated, modified, or deleted via an input device or communication device (not shown). For example, among various data stored in the operation database 40 described later, data used for converter blowing may be added to the converter blowing database 21. Various data stored in the converter blowing database 21 are read out by the data acquisition unit 201. The storage device having the converter blowing database 21 according to the present embodiment is configured integrally with the converter blowing control device 20 as shown in FIG. 7, but in other embodiments, it is configured. The storage device having the converter blowing database 21 may have a configuration separated from the converter blowing control device 20.

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 hot metal data 211 is various data related to hot metal in the converter 11. For example, the hot metal data 211 includes information about hot metal (initial hot metal weight for each charge, concentration of hot metal components (carbon, phosphorus, silicon, iron, manganese, etc.), hot metal temperature, hot metal ratio, etc.). In addition to the hot metal data 211, various information generally used in the hot metal pretreatment and the decarburization treatment (for example, information on the input of auxiliary raw materials and cold materials (information on the amount of auxiliary raw materials and cold materials)). , Information about sublance measurement (information about measurement target, measurement timing, etc.), information about blown oxygen amount, etc.) may be included. The target data 212 includes data such as a target component concentration and a target temperature in hot metal (in molten steel) after dephosphorization treatment, after decarburization treatment, and during sublance measurement. Parameter 213 is various parameters used in the cluster determination unit 202 and the phosphorus concentration estimation unit 204. For example, the parameter 213 includes a parameter in the regression equation using the operating factor as an explanatory variable, and a parameter for estimating the phosphorus concentration (such as the dephosphorization rate constant).

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 / output unit 22 has a function of acquiring, for example, the estimation result of the phosphorus concentration in molten steel by the phosphorus concentration estimation unit 204 and outputting it to various output devices. For example, the input / output unit 22 may display the estimated phosphorus concentration in molten steel to the operator. Further, when the converter blowing control device 20 performs converter blowing control based on the estimated phosphorus concentration in molten steel, the input / output unit 22 relates to converter blowing based on the estimated phosphorus concentration in molten steel. The instruction may be output to the measurement control device 30. In this case, the instruction may be an instruction automatically generated by the function related to the converter smelting control of the converter smelting control device 20, or the indicated phosphorus concentration in molten steel (estimated value). It may be an instruction input by the operation of the operator who browses the information related to. Further, the input / output unit 22 may have an input interface function for adding, updating, changing, or deleting various data stored in the converter blowing database 21. Further, the input / output unit 22 may output various data acquired by the data acquisition unit 201, the determination result by the cluster determination unit 202, and the estimation result by the phosphorus concentration estimation unit 204 to the operation database 40.

(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 measurement control device 30 includes a hardware configuration such as a CPU, ROM, RAM, storage, and a communication device. The measurement control device 30 has a function of communicating with each device provided in the converter blowing facility 10 and controlling the overall operation of the converter blowing facility 10. For example, the measurement control device 30 tilts the converter 11 for intermediate waste treatment, inputs cold materials and auxiliary raw materials to the converter 11, and top blows in response to an instruction from the converter blowing control device 20. It controls the operations related to the blowing of oxygen 15 of the lance 13, the immersion of the sub lance 14 in the molten steel, the measurement of the sub lance, and the like. Further, the measurement control device 30 acquires data obtained from each device of the converter blowing equipment 10 such as the exhaust gas component analyzer 101, the exhaust gas flow meter 102, the level meter 103, the angle meter 104, and the sublance 14. It is transmitted to the converter smelting control device 20.

(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 operation database 40 is a database realized by a storage device such as storage, and is a database for storing various data related to the operation of converter blowing. The various data include data obtained from each device of the converter blowing facility 10 acquired by the data acquisition unit 201, a determination result by the cluster determination unit 202, and an estimation result by the phosphorus concentration estimation unit 204.

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 operation database 40 according to the present embodiment accumulates data related to the furnace tilt angle measured by the angle meter 104 for each operation. Further, the operation database 40 according to the present embodiment can accumulate data related to the slag level measured by the level meter 103 for each operation. In addition, the operation database 40 according to the present embodiment can accumulate data related to decarboxylation efficiency obtained from exhaust gas data measured by the exhaust gas component analyzer 101 and the exhaust gas flow meter 102 for each operation.

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 operation database 40 according to the present embodiment outputs data related to the furnace tilt angle for each operation to the clustering execution unit 203. Further, the operation database 40 according to the present embodiment can output data related to the slag level for each operation and / or data related to the decarboxylation efficiency for each operation to the clustering execution unit 203. The storage device having the operation database 40 according to the present embodiment is configured separately from the converter blowing control device 20 as shown in FIG. 7, but in other embodiments, the operation database 40 The storage device having the above may be configured to be integrated with the converter blowing control device 20.

<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 functions of each functional part>
Next, the configuration and function of each functional unit of the converter blowing control device 20 according to the present embodiment will be described.

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 to FIG. 7 again, the converter blowing control device 20 according to the present embodiment is provided with each functional unit of the data acquisition unit 201, the cluster determination unit 202, the clustering execution unit 203, and the phosphorus concentration estimation unit 204.

(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 department)
The data acquisition unit 201 acquires various data for estimating the phosphorus concentration in the molten steel. For example, the data acquisition unit 201 acquires the hot metal data 211, the target data 212, and the parameter 213 stored in the converter blowing database 21. That is, the data acquisition unit 201 has a function as a hot metal data acquisition unit. These data are acquired at the latest before the process of estimating the phosphorus concentration in molten steel by the phosphorus concentration estimation unit 204 is started. The data acquisition unit 201 according to the present embodiment acquires various data stored in the converter blowing database 21 before the start of converter blowing.

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。 Further, the data acquisition unit 201 acquires exhaust gas data output from the exhaust gas component analyzer 101 and the exhaust gas flow meter 102. That is, the data acquisition unit 201 has a function as an exhaust gas data acquisition unit. The acquired exhaust gas data is time series data. The acquisition of exhaust gas data is carried out throughout the primary refining. The data acquisition unit 201 according to the present embodiment sequentially acquires exhaust gas data sequentially measured by the exhaust gas component analyzer 101 and the exhaust gas flow meter 102. In another embodiment, the data acquisition unit 201 may collectively acquire the exhaust gas data during the dephosphorization treatment after the dephosphorization treatment.

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。 In addition, the data acquisition unit 201 can calculate the decarboxylation efficiency from the acquired exhaust gas data. That is, the data acquisition unit 201 has a function as a decarboxylation efficiency calculation unit. The decarboxylation efficiency is time-series data obtained by using the above formula (5) from the acquired time-series data of the exhaust gas flow rate and the exhaust gas component. The data acquisition unit 201 according to the present embodiment calculates at least time-series data of the decarboxylation efficiency from the start time of the decarburization treatment to the elapse of a predetermined time from the exhaust gas data measured sequentially. In another embodiment, the data acquisition unit 201 collectively acquires the exhaust gas data from the start time of the decarboxylation process to the elapse of a predetermined time before the intermediate sublance measurement, and removes the exhaust gas data from the acquired exhaust gas data. Time series data of carbonate efficiency may be calculated.

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 data acquisition unit 201 acquires data related to the slag level output from the level total 103. That is, the data acquisition unit 201 has a function as a slag level data acquisition unit. The data related to the acquired slag level is time series data. The acquisition of the slag level is performed during the dephosphorization process. The data acquisition unit 201 according to the present embodiment sequentially acquires data related to the slag level, which is sequentially measured by the level meter 103 during the dephosphorization process. In another embodiment, the data acquisition unit 201 may collectively acquire the data related to the slag level during the dephosphorization process after the dephosphorization process.

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 data acquisition unit 201 acquires data related to the furnace tilt angle output from the angle meter 104. That is, the data acquisition unit 201 has a function as a furnace tilt angle data acquisition unit. The acquired data related to the tilt angle of the furnace is time series data. The acquisition of the furnace tilt angle is performed during the intermediate slag treatment. The data acquisition unit 201 according to the present embodiment sequentially acquires data related to the furnace tilt angle of the converter 11 which is sequentially measured by the angle meter 104 during the intermediate slag processing. In another embodiment, the data acquisition unit 201 may collectively acquire the data related to the furnace tilt angle during the intermediate slag processing after the intermediate slag processing.

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。 In addition, the data acquisition unit 201 acquires molten steel data obtained by sublance measurement by the sublance 14 during the decarburization process. That is, the data acquisition unit 201 has a function as a molten steel data acquisition unit.

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 data acquisition unit 201 acquires data related to the dephosphorization process, the intermediate slag removal process, and the decarburization process. The data acquisition unit 201 acquires data output from various devices provided in the converter blowing facility 10 via the measurement control device 30.

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 data acquisition unit 201 outputs the acquired data to the cluster determination unit 202 and the phosphorus concentration estimation unit 204. Further, the data acquired by the data acquisition unit 201 is stored in the operation database 40.

(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Xとして用いられる。
(Cluster determination unit, clustering execution unit)
The cluster determination unit 202 determines the cluster having the highest degree of similarity with respect to the time-series data of the furnace tilt angle acquired from the data acquisition unit 201 among the plurality of clusters fetched by the clustering execution unit 203. The categorical variables corresponding to the clusters determined by the cluster determination unit 202 are output to the phosphorus concentration estimation unit 204. The categorical variable is used as an operating factor Xj, which is an explanatory variable of the regression equation shown in the equation (4) used for estimation by the phosphorus concentration estimation unit 204.

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。 Further, the clustering execution unit 203 clusters the time-series data of the furnace tilt angle in the past operation acquired from the operation database 40 to obtain a plurality of clusters. The information related to the cluster obtained by the clustering execution unit 203 is output to the cluster determination unit 202. Further, the information related to the cluster may be output to the operation database 40. Further, the clustering execution unit 203 may appropriately perform clustering when the time series data of the furnace tilt angle in the past operation stored in the operation database 40 is updated.

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。 The slag level time series data and the decarboxylation efficiency time series data can also be processed by the cluster determination unit 202 and the clustering execution unit 203 according to the present embodiment. For example, the clustering execution unit 203 may perform clustering on the slag level time series data in the past operation acquired from the operation database 40 to obtain a plurality of clusters. In this case, the cluster determination unit 202 may determine the cluster having the highest degree of similarity with respect to the slag level time series data acquired by the data acquisition unit 201 among the plurality of clusters.

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 clustering execution unit 203 may perform clustering on the time series data of the decarboxylation efficiency in the past operation acquired from the operation database 40 to obtain a plurality of clusters. In this case, the cluster determination unit 202 may determine the cluster having the highest degree of similarity with respect to the time series data of the decarboxylation efficiency acquired by the data acquisition unit 201 among the plurality of clusters.

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。 When the above categorical variables are not used as explanatory variables in other embodiments, the cluster determination unit 202 and the clustering execution unit 203 may not be included in the converter blowing control device 20.

(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。
(Rin concentration estimation unit)
The phosphorus concentration estimation unit 204 according to the present embodiment uses various data output from the data acquisition unit 201 and a categorical variable output from the cluster determination unit 202 to identify the cluster, and uses the phosphorus dephosphorization rate constant k. And estimate the phosphorus concentration in the molten steel. Specifically, the phosphorus concentration estimation unit 204 first calculates the dephosphorization rate constant k by substituting the above-mentioned various data and categorical variables into the regression equation shown in the above equation (4) as explanatory variables. Then, the phosphorus concentration estimation unit 204 estimates the phosphorus concentration in the molten steel by substituting the calculated dephosphorization rate constant k into the above equation (2). The phosphorus concentration estimation unit 204 sequentially estimates the dephosphorization rate constant k and the phosphorus concentration in the molten steel after the sublance measurement by the sublance 14 (that is, after the start of acquisition of molten steel data by the data acquisition unit 201). That is, the phosphorus concentration estimation unit 204 estimates the dephosphorization rate constant k and the phosphorus concentration in the molten steel in the range from the sublance measurement to the time when the decarburization process is stopped (at the end point).

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。 When the above categorical variable is not used as an explanatory variable in another embodiment, a variable based on the time series data of the furnace tilt angle (for example, an average value or the like) can be used as the explanatory variable. Similarly, variables based on slag level time series data and / or variables based on decarboxylation efficiency time series data can also be used as the explanatory variables.

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。 As described above, the configuration and function of each functional unit of the converter blowing control device 20 according to the present embodiment have been described with reference to FIG. 7. Although not shown in FIG. 7, the converter blowing control device 20 may further include an operation amount calculation unit. The operation amount calculation unit calculates the operation amount such as the amount of oxygen blown or the amount of cold material in the decarburization treatment or the height of the top blown lance based on the phosphorus concentration in the molten steel estimated by the phosphorus concentration estimation unit 204. May be good. The function of the manipulated variable calculation unit may be, for example, the same as the function disclosed in Patent Document 1. The phosphorus concentration in molten steel estimated by the phosphorus concentration estimation unit 204 according to the present embodiment is higher in accuracy than the phosphorus concentration in molten steel estimated by the technique disclosed in Patent Document 1. Therefore, since the reliability of the manipulated variable calculated by the manipulated variable calculation unit is high, it is possible to bring the actual phosphorus concentration in molten steel closer to the target phosphorus concentration in molten steel.

<<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 method for estimating phosphorus concentration in molten steel >>
FIG. 8 is an example of a flowchart of a method for estimating the phosphorus concentration in molten steel by the converter blowing system according to the present embodiment. Further, FIG. 9 is a graph showing examples of various time series data acquired or estimated in the primary refining by the converter blowing system according to the present embodiment. The flow of the method for estimating the phosphorus concentration in molten steel by the converter blowing system 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 8 and 9. Each process shown in FIG. 8 corresponds to each process executed by the converter blowing control device 20 shown in FIG. 7. Therefore, the details of each process shown in FIG. 8 will be omitted, and the outline of each process will be described.

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 method for estimating the phosphorus concentration in molten steel according to the present embodiment, first, the data acquisition unit 201 acquires various data such as data stored in the converter smelting database 21 before the start of converter smelting (step S101). ). Specifically, the data acquisition unit 201 acquires the hot metal data 211, the target data 212, and the parameter 213.

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 data acquisition unit 201 acquires data related to the dephosphorization process and the intermediate slag process during the dephosphorization process and the intermediate slag process (step S103). Specifically, the data acquisition unit 201 sequentially acquires data related to the furnace tilt angle measured by the angle meter 104 from the angle meter 104. Further, the data acquisition unit 201 sequentially acquires data related to the slag level measured by the level meter 103 from the level meter 103.

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 cluster determination unit 202 determines the cluster to be used as an operating factor based on the time-series data of the furnace tilt angle acquired in step S103 and the time-series data of the slag level during the dephosphorization process (step S105). ). Specifically, as shown in FIG. 8, the cluster determination unit 202 obtains time-series data of the furnace tilt angle at the beginning of the intermediate slag treatment of the main charge and time-series data of the slag level at the end of the dephosphorization treatment. , The cluster having the highest degree of similarity among the clusters fetched by the clustering execution unit 203 is determined. The cluster determination unit 202 outputs each of the categorical variables corresponding to the cluster determined here to the phosphorus concentration estimation unit 204.

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 data acquisition unit 201 acquires data related to the decarburization process from the start of the decarburization process (step S107). Specifically, the data acquisition unit 201 sequentially acquires the exhaust gas data measured by the exhaust gas component analyzer 101 and the exhaust gas flow meter 102 from the exhaust gas component analyzer 101 and the exhaust gas flow meter 102. The exhaust gas data is continuously acquired from the start time to the end time of the decarburization treatment. The data acquisition process related to the decarburization process according to step S107 is a process that is repeatedly performed from the start time of the decarburization process to the time point when a predetermined time elapses (step S109). Such a predetermined time corresponds to the time range of the time series data of the decarboxylation efficiency used for the determination process by the cluster determination unit 202 in the subsequent stage.

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 data acquisition unit 201 determines whether or not a predetermined time (predetermined time range) has elapsed from the start time of the decarburization process (step S109). When the predetermined time has not elapsed from the start time of the decarburization process (step S109 / NO), the data acquisition unit 201 acquires the data related to the decarboxylation efficiency (step S111). Specifically, the data acquisition unit 201 sequentially calculates the decarboxylation efficiency from the sequentially acquired exhaust gas data from the start time of the decarboxylation treatment to the time when a predetermined time elapses, and decarboxylates the data. Acquire time-series data of elementary efficiency.

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 time of the decarburization process (step S109 / YES), the cluster determination unit 202 sets the operation factor as an operation factor based on the time series data of the decarboxylation efficiency acquired in step S111. The cluster to be used is determined (step S113). Specifically, as shown in FIG. 8, the cluster determination unit 202 is most similar among the clusters extracted by the clustering execution unit 203 with respect to the time series data of the decarboxylation efficiency at the beginning of the decarburization process of this charge. Determine the cluster with the highest degree. The cluster determination unit 202 outputs the categorical variables corresponding to the cluster determined here to the phosphorus concentration estimation unit 204.

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 data acquisition unit 201 continues to acquire data related to the decarburization process (step S115). The data acquisition process related to the decarburization process according to step S115 is a process that is repeatedly performed from the time when a predetermined time elapses from the start time of the decarburization process to the end point of the decarburization process (step S121). The process according to step S115 is the same as the process according to step S107. Further, at the timing when the sublance measurement is performed, the data acquisition unit 201 acquires molten steel data.

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, the phosphorus concentration estimation unit 204 determines whether or not the sublance measurement has already been performed in the method for estimating the phosphorus concentration in molten steel according to the present embodiment (step S117). If the sublance measurement has not been performed yet (step S117 / NO), the phosphorus concentration estimation unit 204 does not estimate the phosphorus concentration in the molten steel, and the data acquisition unit 201 repeatedly obtains data related to decarburization such as exhaust gas data. Acquire (step S115). On the other hand, when the sublance measurement has already been performed (step S117 / YES), the phosphorus concentration estimation unit 204 estimates the phosphorus concentration in the molten steel (step S119). Specifically, the phosphorus concentration estimation unit 204 first estimates the phosphorus dephosphorization rate constant k and the phosphorus concentration in molten steel at the time of sublance measurement using various data acquired by the data acquisition unit 201. This is because the actual molten steel temperature value and the actual carbon concentration value in the molten steel obtained by the sublance measurement are effective by improving the accuracy of the estimation of the dephosphorization rate constant k. More specifically, first, by substituting the explanatory variables based on various data including the actual molten steel temperature value and the actual carbon concentration value in the molten steel obtained by the sublance measurement into the regression equation of the above equation (4), the dephosphorization rate constant. get k. Next, assuming that the obtained dephosphorization rate constant k is the same value from the start of the dephosphorization treatment to the time of sublance measurement, the hot metal phosphorus concentration is set to the initial phosphorus concentration value [P] ini , and the dephosphorization treatment is performed. By substituting the elapsed time from the start to the time of sublance measurement into the above equation (2) as t, the phosphorus concentration [P] at the time of sublance measurement is obtained. In this way, even if the phosphorus concentration at the time of sublance measurement is estimated from the start of the dephosphorization process using the dephosphorization rate constant k estimated at the time of sublance measurement, the phosphorus concentration can be estimated with sufficient accuracy as shown in the following examples. Since it can be estimated, there is no practical problem.

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 concentration estimation unit 204 determines whether or not the decarburization treatment is completed (step S121). When the decarburization treatment is not completed (step S121 / NO), the phosphorus concentration estimation unit 204 uses the estimated value of phosphorus concentration in molten steel at the time of the above sublance measurement as an initial value until the time when the decarburization treatment is completed. The estimation of the dephosphorization rate constant k according to the equation (4) and the estimation of the phosphorus concentration in the molten steel according to the equation (2) using the estimated k are repeated (process according to steps S115 to S119). On the other hand, when the decarburization treatment is completed (step S121 / YES), the phosphorus concentration estimation unit 204 ends the phosphorus concentration estimation process in the molten steel according to the present embodiment.

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。 As described above, the flow of the method for estimating the phosphorus concentration in molten steel according to the present embodiment has been described 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 examples.

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 timing at which the processes according to steps S101 to S105 and the processes according to steps S111 and S113 are executed is not particularly limited as long as it is before the process for estimating the phosphorus concentration in molten steel in step S119 is started. Specifically, in another embodiment, when the data acquisition unit 201 collectively acquires the data related to the furnace tilt angle, the data related to the slag level, and the data related to the decarboxylation efficiency from various devices, step S101, The data acquisition process in steps S103 and S111, and the cluster determination process in steps S105 and S113 may be completed before the process for estimating the phosphorus concentration in molten steel in step S119 is started. This is because it is sufficient to have all the data used for estimating the phosphorus concentration in molten steel at the start of the process for estimating the phosphorus concentration in molten steel in step S119.

<<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 intermediate slag treatment affects the reaction direction and reaction rate of the dephosphorization reaction, which affects the phosphorus concentration in the molten steel. Further, it is said that the furnace tilt angle of the converter is related to the amount of slag discharged in the intermediate waste treatment. According to this embodiment, as one of the operating factors used as an explanatory variable for calculating the dephosphorization rate constant k, time-series data (or its average value) of the furnace tilt angle of the converter in the intermediate waste treatment is used. Is used. That is, the amount of slag discharged during the intermediate slag treatment, which is related to the furnace tilt angle, is applied to the estimation of the phosphorus concentration in the molten steel. Therefore, it is possible to improve the estimation accuracy of the phosphorus concentration in the molten steel in the converter smelting in which the intermediate slag 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, the categorical variable that identifies the cluster obtained by the time series clustering performed on the time series data of the furnace tilt angle at the time of the past operation is used as the explanatory variable related to the operation factor. Then, a cluster similar to the tendency shown by the time-series data of the furnace tilt angle obtained during actual operation is determined, and the categorical variable corresponding to the determined cluster is a regression equation as an explanatory variable related to the operation factor of the charge. Is assigned to. As a result, not only the amount of slag generated in the dephosphorization treatment but also the degree of slag discharge in the intermediate slag treatment can be reflected in the estimation of the dephosphorization rate constant k. That is, it is possible to further improve the estimation accuracy of the phosphorus concentration in the molten steel in the converter smelting in which the intermediate slag 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 to the tilt angle of the furnace, the slag level in the converter, which is said to be related to the amount of slag discharged in the intermediate slag treatment, and the decarbonization, which is said to be related to the progress of the dephosphorization reaction during the decarburization treatment. By using the data related to the elementary efficiency as one of the operating factors, the estimation accuracy of the phosphorus concentration in the molten steel can be further improved. Furthermore, by applying the time-series clustering method to the time-series data of slag level and decarboxylation efficiency, the tendency of slag forming at the end of blowing during the decarboxylation treatment and the decarboxylation reaction during the decarboxylation treatment The degree of progress can be reflected in the estimation of the decarboxylation rate constant k. That is, the accuracy of estimating the phosphorus concentration in molten steel can be further improved.

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。 The configuration shown in FIG. 7 is merely an example of the converter blowing system 1 according to the present embodiment, and the specific configuration of the converter blowing system 1 is not limited to such an example. The converter blowing system 1 may be configured so as to be able to realize the functions described above, and can take any generally conceivable configuration.

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 included in the converter blowing control device 20 may not be all executed by one device, or may be executed by the cooperation of a plurality of devices. For example, one device having only one or a plurality of functions of the data acquisition unit 201, the cluster determination unit 202, the clustering execution unit 203, and the phosphorus concentration estimation unit 204 is combined with another device having other functions. By being communicatively connected, the same function as the illustrated converter blowing control device 20 may be realized.

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。 Further, it is possible to create a computer program for realizing each function of the converter blowing control device 20 according to the present embodiment shown in FIG. 7 and mount it on a processing device such as a PC. It is also possible to provide a computer-readable recording medium on which such a computer program is recorded. The recording medium is, for example, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a flash memory, or the like. Further, the above computer program may be distributed via, for example, a network without using a recording medium.

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 phosphorus concentration estimation method in molten steel according to the present embodiment was verified. The following examples are merely for verifying the effect 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。 For each Example and Comparative Example, the phosphorus concentration in the molten steel at the time of sublance measurement was calculated. The phosphorus concentration in the molten steel was obtained by substituting the dephosphorization rate constant k obtained by the above formula (4) into the above formula (2). The calculated phosphorus concentration in molten steel is hereinafter referred to as an "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 order to verify the estimation accuracy of the phosphorus concentration in molten steel according to each example and comparative example, the actual value of the phosphorus concentration in molten steel at the time of sublance measurement was measured. The error (estimation error) between the estimated value and the actual value of the phosphorus concentration in molten steel according to each Example and Comparative Example was calculated, and the standard deviation (%) of the estimated error was obtained. It can be said that the smaller the standard deviation, the smaller the estimation error, that is, 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 in the regression equation represented by the equation (4) are as shown in Table 2 below. Specifically, in the comparative example, the conventional operating factors shown in Table 1 were used as explanatory variables. On the other hand, in the first embodiment, as explanatory variables, in addition to the operating factors shown in Table 1, the categorical variables corresponding to the clusters determined by the cluster determination unit 202 for the time series data of the furnace tilt angle (category related to the furnace tilt angle). (Called a variable) was used. In the second embodiment, as explanatory variables, in addition to the operating factors shown in Table 1 and the categorical variables related to the furnace tilt angle, the categorical variables corresponding to the clusters determined by the cluster determination unit 202 for the slag level time-series data ( (Called a categorical variable related to the slag level) was used. In Example 3, as explanatory variables, in addition to the operating factors shown in Table 1 and the category variables related to the furnace tilt angle, the category corresponding to the cluster determined by the cluster determination unit 202 for the time-series data of decarboxylation efficiency. Variables (referred to as categorical variables related to decarboxylation efficiency) were used. Further, in Example 4, the operating factors shown in Table 1, the categorical variables related to the furnace tilt angle, the categorical variables related to the slag level, and the categorical variables related to the decarboxylation efficiency were used as explanatory variables.

Figure 0006897260
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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, the verification results of the estimation accuracy of the phosphorus concentration in the molten steel according to each example and the comparative example are 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 the molten steel at the time of sublance measurement according to each Example and Comparative Example. With reference to FIG. 10, it can be seen that in each of the examples, the estimation accuracy of the phosphorus concentration in the molten steel is improved 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 Comparative Example. As a result of analyzing the regression result by the regression equation represented by the equation (4) for each charge, the present inventors tended to have a high dephosphorization efficiency when the furnace tilt angle remained relatively large. I found that there is. That is, the slag generated in the converter was discharged to the outside of the furnace as soon as possible (the furnace tilt angle remained relatively large), so that more phosphorus-rich slag was discharged. As a result, it is considered that the efficiency of dephosphorization has increased. Therefore, it is considered that the estimation accuracy of the phosphorus concentration in the molten steel was improved because the slag slag discharge state in the intermediate slag treatment was reflected in the calculation of the dephosphorization rate constant k by the explanatory variables based on the time series data of the furnace tilt angle. Be done.

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 Example 2 and Example 3 is even higher than the estimation accuracy according to Example 1. It was also shown that the estimated concentration according to Example 4 in which the three categorical variables were combined was even higher than the estimated accuracy according to the other examples. By using not only the categorical variable related to the furnace tilt angle but also the categorical variable related to the slag level and the categorical variable related to the decarbonate efficiency as explanatory variables, slag forming at the end of blowing during the dephosphorization process was used. It is considered that the tendency and the degree of progress of the dephosphorization reaction at the beginning of the decarburization treatment were 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。 From the above, it was shown that in each example, the phosphorus concentration in the molten steel at the time of sublance measurement can be estimated more accurately than in the comparative example. In particular, by using not only the categorical variables related to the furnace tilt angle but also the categorical variables related to the slag level and the categorical variables related to the decarboxylation efficiency, it is possible to further improve the estimated concentration of phosphorus in molten steel. 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 clear that a person having ordinary knowledge in the field of technology to which the present invention belongs can come up with various modifications or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. , These are also naturally understood to belong to 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
1 converter blowing system 10 converter blowing equipment 11 converter 12 flue 13 top blowing lance 14 sublance 20 converter blowing control device 21 converter blowing database 22 input / output unit 30 measurement control device 40 operation database 101 exhaust gas Component analyzer 102 Exhaust gas flow meter 103 Level meter 104 Angle meter 201 Data acquisition unit 202 Cluster determination unit 203 Clustering execution unit 204 Phosphorus concentration estimation unit

Claims (10)

脱りん処理と、前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、
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、
予め重回帰分析手法により求めた、脱りん速度定数を目的変数とするモデル式に基づき、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のうち、少なくとも前記炉傾動角に係るデータ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。
A method for estimating the concentration of phosphorus in molten steel used in primary refining, in which dephosphorization treatment, intermediate slag removal treatment for slag generated by the dephosphorization treatment, and decarburization treatment are performed using the same converter. There,
A furnace tilt angle data acquisition step for acquiring the furnace tilt angle of the converter during the intermediate slag treatment, and a furnace tilt angle data acquisition step.
Exhaust gas data acquisition step to acquire the exhaust gas component and exhaust gas flow rate during the decarburization process,
The molten steel data acquisition step of acquiring the molten steel temperature and the carbon concentration in the molten steel by the sublance measurement during the decarburization treatment, and
Based on a model formula with the dephosphorization rate constant as the objective variable, which was previously obtained by a multiple regression analysis method, at least the furnace tilt angle among the operating conditions related to the dephosphorization treatment, the intermediate waste treatment, and the decarburization treatment. The dephosphorization rate constant was calculated using the data related to the above, and the calculated dephosphorization rate constant and the hot metal concentration at the start of the dephosphorization treatment were used to perform the decarburization treatment after the sublance measurement. The phosphorus concentration estimation step for estimating the phosphorus concentration in the molten steel and the phosphorus concentration estimation step
A method for estimating the phosphorus concentration in molten steel, including.
前記脱りん速度定数の算出において、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を含む前記脱りん処理、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さらに用いる、請求項1に記載の溶鋼中りん濃度推定方法。In the calculation of the dephosphorization rate constant, the operating conditions related to the dephosphorization treatment, the intermediate slag treatment, and the decarburization treatment including data on the exhaust gas component, the exhaust gas flow rate, the molten steel temperature, and the carbon concentration are further added. The method for estimating the phosphorus concentration in molten steel, which is used. 前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前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る、請求項1または2に記載の溶鋼中りん濃度推定方法。 Claim 1 uses a categorical variable that identifies a cluster obtained by time-series clustering performed on a plurality of time-series data of the furnace tilt angles acquired in the past operation in the calculation of the dephosphorization rate constant. Alternatively, the method for estimating the phosphorus concentration in molten steel according to 2. 前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、
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1〜3のいずれか1項に記載の溶鋼中りん濃度推定方法。
A slag level data acquisition step for acquiring the slag level at the time of the dephosphorization process is further included.
The method for estimating the phosphorus concentration in molten steel according to any one of claims 1 to 3, further using the data related to the slag level in the calculation of the dephosphorization rate constant.
前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前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る、請求項に記載の溶鋼中りん濃度推定方法。 In claim 4 , the calculation of the dephosphorization rate constant uses a categorical variable that identifies a cluster obtained by time series clustering performed on a plurality of the slug level time series data acquired in the past operation. The method for estimating the phosphorus concentration in molten steel described. 前記脱りん速度定数の算出において、前記脱炭処理時における前記排ガス成分および前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る、請求項1〜のいずれか1項に記載の溶鋼中りん濃度推定方法。 The invention according to any one of claims 1 to 5 , further using the data relating to the decarboxylation efficiency obtained by using the exhaust gas component and the exhaust gas flow rate at the time of the decarburization treatment in the calculation of the decarboxylation rate constant. Method for estimating the phosphorus concentration in molten steel. 前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前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る、請求項に記載の溶鋼中りん濃度推定方法。 A claim that uses in the calculation of the decarboxylation rate constant to use a categorical variable that identifies a cluster obtained by time series clustering performed on a plurality of time series data of the decarboxylation efficiency acquired in the past operation. The method for estimating the phosphorus concentration in molten steel according to 6. 脱りん処理と、前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、
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、
予め重回帰分析手法により求めた、脱りん速度定数を目的変数とするモデル式に基づき、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のうち、少なくとも前記炉傾動角に係るデータ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。
A converter blowing control device used for primary refining in which the dephosphorization treatment, the intermediate waste removal treatment for discharging the slag generated by the dephosphorization treatment, and the decarburization treatment are performed using the same converter. There,
A furnace tilt angle data acquisition unit that acquires the furnace tilt angle of the converter during the intermediate slag treatment, and a furnace tilt angle data acquisition unit.
An exhaust gas data acquisition unit that acquires the exhaust gas component and exhaust gas flow rate during the decarburization process,
A molten steel data acquisition unit that acquires the molten steel temperature and carbon concentration in the molten steel by sublance measurement during the decarburization treatment, and
Based on a model formula with the dephosphorization rate constant as the objective variable, which was previously obtained by a multiple regression analysis method, at least the furnace tilt angle among the operating conditions related to the dephosphorization treatment, the intermediate waste treatment, and the decarburization treatment. The dephosphorization rate constant was calculated using the data related to the above, and the calculated dephosphorization rate constant and the hot metal concentration at the start of the dephosphorization treatment were used to perform the decarburization treatment after the sublance measurement. A phosphorus concentration estimation unit that estimates the phosphorus concentration in the molten steel, and a phosphorus concentration estimation unit.
A converter blowing control device equipped with.
脱りん処理と、前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、
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、
予め重回帰分析手法により求めた、脱りん速度定数を目的変数とするモデル式に基づき、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のうち、少なくとも前記炉傾動角に係るデータ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 blowing control device used for primary refining in which dephosphorization treatment, intermediate slag removal treatment for discharging slag generated by the dephosphorization treatment, and decarburization treatment are performed using the same converter. A program to make a computer work
A furnace tilt angle data acquisition function for acquiring the furnace tilt angle of the converter during the intermediate slag treatment, and a furnace tilt angle data acquisition function.
An exhaust gas data acquisition function that acquires the exhaust gas component and exhaust gas flow rate during the decarburization process, and
A molten steel data acquisition function that acquires the molten steel temperature and carbon concentration in the molten steel by sublance measurement during the decarburization process, and
Based on a model formula with the dephosphorization rate constant as the objective variable, which was previously obtained by a multiple regression analysis method, at least the furnace tilt angle among the operating conditions related to the dephosphorization treatment, the intermediate waste treatment, and the decarburization treatment. The dephosphorization rate constant was calculated using the data related to the above, and the calculated dephosphorization rate constant and the hot metal concentration at the start of the dephosphorization treatment were used to perform the decarburization treatment after the sublance measurement. The phosphorus concentration estimation function for estimating the phosphorus concentration in the molten steel and the phosphorus concentration estimation function
A program to realize the above on a computer.
脱りん処理と、前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、
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、
予め重回帰分析手法により求めた、脱りん速度定数を目的変数とするモデル式に基づき、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のうち、少なくとも前記炉傾動角に係るデータ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 blowing control device used for primary refining in which dephosphorization treatment, intermediate slag removal treatment for discharging slag generated by the dephosphorization treatment, and decarburization treatment are performed using the same converter. A recording medium on which programs for operating a computer are recorded.
A furnace tilt angle data acquisition function for acquiring the furnace tilt angle of the converter during the intermediate slag treatment, and a furnace tilt angle data acquisition function.
An exhaust gas data acquisition function that acquires the exhaust gas component and exhaust gas flow rate during the decarburization process, and
A molten steel data acquisition function that acquires the molten steel temperature and carbon concentration in the molten steel by sublance measurement during the decarburization process, and
Based on a model formula with the dephosphorization rate constant as the objective variable, which was previously obtained by a multiple regression analysis method, at least the furnace tilt angle among the operating conditions related to the dephosphorization treatment, the intermediate waste treatment, and the decarburization treatment. The dephosphorization rate constant was calculated using the data related to the above, and the calculated dephosphorization rate constant and the hot metal concentration at the start of the dephosphorization treatment were used to perform the decarburization treatment after the sublance measurement. The phosphorus concentration estimation function for estimating the phosphorus concentration in the molten steel and the phosphorus concentration estimation function
A recording medium on which a program for realizing a computer is recorded.
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