JP7173115B2 - Static Blow Control Method, Temperature Correction Term Estimation Device, and Converter Control Device - Google Patents
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Description
本発明は、転炉吹錬における溶鋼温度および溶鋼成分濃度を目標値とするのに必要となる供給酸素量と、冷材または昇熱材の投入量の予測を吹錬開始時点で行なうスタティック吹錬制御方法、温度補正項推定装置および転炉制御装置に関する。 The present invention is a static blowing method that predicts, at the start of blowing, the amount of oxygen to be supplied and the amount of cold material or heating material required to set the molten steel temperature and molten steel component concentration to target values in converter blowing. The present invention relates to a smelting control method, a temperature correction term estimation device, and a converter control device.
転炉操業は、溶銑やスクラップなどからなる主原料に酸素を供給して酸化精錬(吹錬)を行ない、溶鋼を得る製鋼工程である。転炉操業では、吹錬終点(吹止め)における溶鋼温度や溶鋼中炭素濃度等の成分濃度を目標値に適中させるため、スタティック制御とダイナミック制御とを組み合わせた吹錬制御が行われている。スタティック制御は、物質収支、熱収支に基づいた数式モデル等にて、上記目標値の的中に必要な供給酸素量と、冷材または昇熱材投入量とを、吹錬の開始前に決定するものである。一方、ダイナミック制御は、吹錬中にサブランスで溶鋼の温度および炭素濃度を測定し、スタティック制御で決定しておいた供給酸素量や、冷材もしくは昇熱材投入量を、物質収支、熱収支と反応モデルに基づいた数式モデル等に基づき修正し、吹止めまでの酸素量、および冷材もしくは昇熱材投入量を最終的に決定するものである。 A converter operation is a steelmaking process in which oxygen is supplied to main raw materials such as molten pig iron and scraps for oxidation refining (blowing) to obtain molten steel. In converter operation, blowing control is performed by combining static control and dynamic control in order to keep the molten steel temperature at the end point of blowing (blowing end) and the concentration of components such as carbon concentration in molten steel within target values. Static control uses mathematical models based on mass balance and heat balance to determine the amount of oxygen to be supplied and the amount of cold or heating material required to achieve the above target values before the start of blow tempering. It is something to do. On the other hand, dynamic control measures the temperature and carbon concentration of molten steel with a sublance during blowing, and the amount of oxygen supplied and the amount of cold or heating material that has been determined by static control are The amount of oxygen up to the blow stop and the amount of cooling material or heating material to be charged are finally determined based on the mathematical model based on the reaction model.
スタティック制御とダイナミック制御とを組み合わせた転炉操業の制御方法では、スタティック制御における誤差が大きすぎると、ダイナミック制御での修正が困難になり、吹止めにおける溶鋼温度や溶鋼中炭素濃度等の成分濃度を目標値に適中させることができなくなる場合がある。このため、スタティック制御における誤差をなるべく小さくする必要がある。 In the control method of converter operation that combines static control and dynamic control, if the error in static control is too large, it becomes difficult to correct it with dynamic control, and the molten steel temperature at blow stop and the component concentration such as carbon concentration in molten steel may not be able to meet the target value. Therefore, it is necessary to minimize errors in static control.
スタティック制御の数式モデルは、熱収支計算と酸素収支計算の2種類から構成されている。このうち熱収支計算では、下記(1)式に示すように、炉内への入熱量の総和と出熱量の総和が等しくなるように冷材または昇熱材の投入量(Wore)を算出する。 The mathematical model of static control consists of two types of calculations: heat balance calculation and oxygen balance calculation. Among these, in the heat balance calculation, as shown in the following formula (1), the amount of cold material or heating material input (W ore ) is calculated so that the total amount of heat input into the furnace and the total amount of heat output are equal. do.
また、酸素収支計算では、下記(2)式に示すように、炉内への入酸素量の総和と、出酸素量の総和が等しくなるように吹錬酸素量(VO2)を算出する。 In addition, in the oxygen balance calculation, as shown in the following equation (2), the blowing oxygen amount (V O2 ) is calculated so that the sum of the amount of oxygen entering the furnace and the sum of the amount of oxygen leaving the furnace are equal.
熱収支計算における入熱確定項および出熱確定項は、装入される溶銑の顕熱や脱炭反応による発熱量等と、吹止め時の溶鋼顕熱やスクラップ融解、スラグ滓化などによる吸熱量等と、がそれぞれ対応し、物性値や熱力学データに基づいて定まる理論値項である。ここで、反応熱量は、溶銑成分(炭素、リン等)濃度を目標値まで除去するために必要な酸素量も算出し、その酸素量に対して発生する熱量として取り扱う。冷却もしくは昇熱項は、冷材もしくは昇熱材の単位質量当たりの冷却能もしくは昇熱能と、冷材もしくは昇熱材の投入量との積で与えられ、冷材もしくは昇熱材の投入量が熱収支計算の解となる。 The fixed heat input and the fixed heat output in the heat balance calculation are the sensible heat of the molten pig iron charged and the amount of heat generated by the decarburization reaction, the sensible heat of the molten steel at blowing stop, the melting of scrap, and the absorption of slag slag. and are theoretical value terms determined based on physical property values and thermodynamic data. Here, the amount of reaction heat is treated as the amount of heat generated with respect to the amount of oxygen after calculating the amount of oxygen required to remove the concentration of hot metal components (carbon, phosphorus, etc.) to the target value. The cooling or heating term is given by the product of the cooling capacity or heating capacity per unit mass of the cold or heating material and the amount of cold or heating material input. is the solution for the heat balance calculation.
誤差項とは、炉号、炉回数といった理論項では表せないが吹錬に影響する因子を重回帰項としてまとめた統計モデル項である。オペレーターによる温度補正項は、確定項でも誤差項でも表せない因子をオペレーターが定性的に評価し、スタティック計算モデルを補正するための項である。 The error term is a statistical model term that summarizes the factors that affect blowing, which cannot be expressed as theoretical terms such as the number of furnaces and the number of furnaces, as multiple regression terms. The temperature correction term by the operator is a term for the operator to qualitatively evaluate the factors that cannot be expressed as a deterministic term or an error term, and to correct the static calculation model.
スタティック制御時の温度的中率を向上させるには、誤差項や温度補正項に適切な値を与えて熱収支計算を行なう必要がある。このような技術として、特許文献1には、転炉の内張耐火物の厚さ方向温度分布を溶銑装入直前時点で求め、処理中の内張耐火物による奪熱量を測定された温度分布に基づき算出し、スタティック制御因子に組み込む方法が開示されている。特許文献2には、放射温度計によって転炉の内張耐火物の表面温度を測定し、当該測定温度と時刻情報から放冷曲線を求め、その後の吹錬での温度降下量を予測してスタティック制御における熱収支計算に取り入れる方法が開示されている。特許文献3には、転炉製鋼における操業情報を入力とし、静的吹錬制御方法における不明熱量および不明酸素量を出力とするニューラルネットワークを構築し、当該ニューラルネットワークを用いて当該不明熱量および不明酸素量を推定する静的吹錬制御方法が開示されている。 In order to improve the temperature hit rate during static control, it is necessary to perform the heat balance calculation with appropriate values given to the error term and the temperature correction term. As such a technique, in Patent Document 1, the temperature distribution in the thickness direction of the lining refractory of the converter is obtained immediately before the hot metal is charged, and the heat absorption amount by the lining refractory during processing is measured. and incorporating it into the static control factor is disclosed. In Patent Document 2, the surface temperature of the refractory lining of the converter is measured with a radiation thermometer, the cooling curve is obtained from the measured temperature and time information, and the temperature drop in the subsequent blowing is predicted. A method for incorporating heat balance calculations in static control is disclosed. In Patent Document 3, operation information in converter steelmaking is input, a neural network is constructed with an unknown heat amount and an unknown oxygen amount in a static blowing control method as an output, and the unknown heat amount and unknown amount are constructed using the neural network. A static blow control method is disclosed that estimates the amount of oxygen.
しかしながら、特許文献1に開示された方法では、温度分布測定に時間を要するという問題があった。また、温度分布や奪熱量をスタティック制御要素に組み込み計算する際、炉体の比熱等の定数を用いるが、炉体耐火物等は、時間の経過に伴い損耗が進行するなど状態が変化するため、これらを定期的に更新しなければ計算と実態の乖離が発生してしまうという課題があった。特許文献2に開示された方法では、スタティック計算の適中精度は依然として大きな誤差を生じる場合があった。 However, the method disclosed in Patent Document 1 has the problem that it takes time to measure the temperature distribution. In addition, constants such as the specific heat of the furnace body are used when calculating the temperature distribution and heat absorption amount into the static control element, but the state of the furnace body refractory, etc. changes with the passage of time, such as progressing wear and tear. , there was a problem that if these were not updated regularly, a discrepancy would occur between the calculation and the actual situation. In the method disclosed in US Pat. No. 6,200,000, the average accuracy of static calculations may still result in large errors.
特許文献3に開示された方法では、入力を転炉製鋼における操業情報として構築されたニューラルネットワークであり、後述する転炉の状態を反映した値を考慮していないので不明熱量および不明酸素量を精度よく推定できるものではなかった。本発明は、このような従来技術の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、熱収支計算における適切な温度補正項を求めることができるスタティック制御方法、温度補正項推定装置および転炉制御装置を提供することである。 In the method disclosed in Patent Document 3, the input is a neural network constructed as operation information in converter steelmaking, and the value reflecting the state of the converter, which will be described later, is not considered. It could not be estimated with high precision. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a static control method, a temperature correction term estimating device, and a transfer system capable of obtaining an appropriate temperature correction term in heat balance calculation. It is to provide a furnace control system.
上記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
(1)吹錬終了時の溶鋼成分および溶鋼温度を目標値にするための供給酸素量と、冷材または昇熱材の投入量と、を熱収支計算および物質収支計算を用いて算出するスタティック吹錬制御方法であって、前記熱収支計算は温度補正項を含み、吹錬の操業条件と転炉の状態を反映した値とから前記温度補正項を出力する学習済の学習モデルに、前記算出を行う吹錬の操業条件と転炉の状態を反映した値とを入力して前記温度補正項を出力する、スタティック吹錬制御方法。
(2)前記転炉の状態を反映した値は、炉口地金の付着量および底吹羽口の状態を示す値から選ばれる1種以上である、(1)に記載のスタティック吹錬制御方法。
(3)前記転炉の状態を反映した値は、炉内耐火物の温度および炉内耐火物の残厚から選ばれる1種以上をさらに含む、(2)に記載のスタティック吹錬制御方法。
(4)前記炉口地金の付着量は、前記付着量を複数の段階で示す指数で表される、(2)または(3)に記載のスタティック吹錬制御方法。
(5)前記炉口地金の付着量は、主原料装入前における前記転炉の炉口部を撮像して生成された画像データから算出される、(2)から(4)の何れか1つに記載のスタティック吹錬制御方法。
(6)前記炉内耐火物の温度は、主原料装入前における前記転炉の出鋼口下方の炉内耐火物の表面温度である、(3)に記載のスタティック吹錬制御方法。
(7)前記表面温度は放射温度計で測定される、(6)に記載のスタティック吹錬制御方法。
(8)吹錬の操業条件と、転炉の状態を反映した値と、吹錬終了後に算出される実績温度補正項とを用いて前記学習モデルを機械学習する、(1)から(7)のいずれか1つに記載のスタティック吹錬制御方法。
(9)吹錬終了時の溶鋼成分および溶鋼温度を目標値にするための供給酸素量と、冷材または昇熱材の投入量とを算出するスタティック吹錬制御における温度補正項を出力する温度補正項推定装置であって、吹錬の操業条件と転炉の状態を反映した値とを学習済の学習モデルに入力して温度補正項を出力する温度補正項推定部を有する、温度補正項推定装置。
(10)前記学習済の学習モデルを更新する更新部をさらに有し、吹錬終了後に、前記更新部は、前記吹錬の操業条件と、前記転炉の状態を反映した値と、実績温度補正項とを用いて前記学習モデルを機械学習する、(9)に記載の温度補正項推定装置。
(11)前記転炉の状態を反映した値は、炉口地金の付着量および底吹羽口の状態を示す値から選ばれる1種以上である、(9)または(10)に記載の温度補正項推定装置。
(12)前記転炉の状態を反映した値は、炉内耐火物の温度および炉内耐火物の残厚から選ばれる1種以上をさらに含む、(11)に記載の温度補正項推定装置。
(13)(9)から(12)の何れか1つに記載の温度補正項推定装置と、前記温度補正項推定装置によって出力された温度補正項を含む熱収支計算と物質収支計算とを実施して、前記供給酸素量と前記冷材または昇熱材の投入量とを算出するプロセスコンピュータと、を有する、転炉制御装置。
(14)転炉の炉口部を撮像して画像データを生成するカメラと、前記画像データを用いて前記炉口部の地金付着量を算出する地金付着量算出装置と、をさらに有する、(13)に記載の転炉制御装置。
(15)転炉の出鋼口下方の炉内耐火物の表面温度を測定する放射温度計をさらに有する、(13)または(14)に記載の転炉制御装置。
Means for solving the above problems are as follows.
(1) Static calculation of the amount of supplied oxygen and the amount of cold material or heating material input for setting the molten steel composition and molten steel temperature at the end of blowing to the target values using heat balance calculation and material balance calculation In the blowing control method, the heat balance calculation includes a temperature correction term, and a learned learning model that outputs the temperature correction term from values reflecting the operating conditions of blowing and the state of the converter, A static blowing control method for inputting operating conditions for blowing to be calculated and a value reflecting the state of the converter and outputting the temperature correction term.
(2) The static blowing control according to (1), wherein the value reflecting the state of the converter is one or more selected from values indicating the amount of base metal deposited on the furnace throat and the state of the bottom blowing tuyere. Method.
(3) The static blow blow control method according to (2), wherein the value reflecting the state of the converter further includes one or more selected from the temperature of the refractory in the furnace and the remaining thickness of the refractory in the furnace.
(4) The static blow blow control method according to (2) or (3), wherein the deposit amount of the furnace throat base metal is represented by an index indicating the deposit amount in a plurality of stages.
(5) Any one of (2) to (4), wherein the adhesion amount of the furnace throat base metal is calculated from image data generated by imaging the furnace throat of the converter before the main raw material is charged. 1. Static blow control method according to one.
(6) The static blow blow control method according to (3), wherein the temperature of the in-furnace refractories is the surface temperature of the in-furnace refractories below the outlet of the converter before the main raw material is charged.
(7) The static blow control method according to (6), wherein the surface temperature is measured with a radiation thermometer.
(8) Machine learning of the learning model using the operating conditions of blowing, the value reflecting the state of the converter, and the actual temperature correction term calculated after the end of blowing, (1) to (7) Static blow control method according to any one of.
(9) Temperature for outputting a temperature correction term in static blowing control for calculating the supplied oxygen amount and the input amount of cold material or heating material for setting the molten steel composition and molten steel temperature at the end of blowing to the target values A temperature correction term estimating device having a temperature correction term estimating unit that inputs values reflecting the operating conditions of blowing and the state of the converter into a learned learning model and outputs the temperature correction term. estimation device.
(10) It further has an updating unit that updates the learned learning model, and after blowing is completed, the updating unit updates the operating conditions of the blowing, the value reflecting the state of the converter, and the actual temperature The temperature correction term estimating device according to (9), wherein the learning model is machine-learned using the correction term.
(11) According to (9) or (10), the value reflecting the state of the converter is one or more selected from values indicating the amount of deposit of the furnace throat base metal and the state of the bottom blowing tuyere. Temperature correction term estimator.
(12) The temperature correction term estimation device according to (11), wherein the value reflecting the state of the converter further includes one or more selected from the temperature of the refractories in the furnace and the residual thickness of the refractories in the furnace.
(13) The temperature correction term estimating device according to any one of (9) to (12), and performing heat balance calculation and material balance calculation including the temperature correction term output by the temperature correction term estimating device. and a process computer for calculating the supplied oxygen amount and the input amount of the cooling material or the heating material.
(14) Further comprising: a camera for capturing an image of the throat of the converter to generate image data; , (13).
(15) The converter control device according to (13) or (14), further comprising a radiation thermometer for measuring the surface temperature of the in-furnace refractories below the tapping port of the converter.
本発明に係るスタティック吹錬制御方法では、吹錬の操業条件に加え、転炉の状態を反映した値を用いて機械学習を行った学習済の学習モデルを用いて、熱収支計算に含まれる温度補正項を推定するので、オペレーターの経験年数や能力に依らず、適切な温度補正項を設定できる。このようにして設定された温度補正項を用いてスタティック吹錬制御を実施することで、溶鋼温度および溶鋼成分濃度を目標値により近づけられる供給酸素量と、冷材または昇熱材の投入量とが算出できる。 In the static blowing control method according to the present invention, in addition to the operating conditions of blowing, a learned learning model that has been machine-learned using values that reflect the state of the converter is used to calculate the heat balance. Since the temperature correction term is estimated, an appropriate temperature correction term can be set regardless of the operator's years of experience or ability. By performing static blowing control using the temperature correction term set in this way, the amount of supplied oxygen that makes the molten steel temperature and molten steel component concentration closer to the target values, and the amount of cold material or heating material input can be calculated.
スタティック吹錬制御方法は、吹錬終了時の溶鋼成分および溶鋼温度を目標値にするための供給酸素量と、冷材または昇熱材の投入量と算出するために用いられる。スタティック吹錬制御方法では、供給酸素量と、冷材または昇熱材(以後、「冷材等」と記載する)の投入量を熱収支計算および物質収支計算を用いて算出する。 The static blowing control method is used to calculate the supplied oxygen amount and the input amount of cold material or heating material for setting the molten steel composition and molten steel temperature at the end of blowing to the target values. In the static blowing control method, the amount of supplied oxygen and the input amount of cold material or heating material (hereinafter referred to as "cold material, etc.") are calculated using heat balance calculation and material balance calculation.
熱収支計算では、例えば、入熱確定項、出熱確定項、冷却もしくは昇温項、誤差項、誤差項およびオペレーターによる温度補正項により構成される。このうち、温度補正項は、熱収支に対する影響を定量的に測定できない、もしくは、熱収支に対する影響を定量的に把握することが現実的ではない因子をまとめて熱収支計算に反映させる項として、オペレーターが設定している項である。このように、温度補正項は定量的に把握することが現実的でない因子を含むことから、オペレーターの経験年数や能力に依るところが大きく、吹錬を担当するオペレーターによってばらつきが生じる場合があった。 The heat balance calculation is composed of, for example, a fixed heat input term, a fixed heat output term, a cooling or heating term, an error term, an error term, and a temperature correction term by an operator. Of these, the temperature correction term is a term that summarizes factors that cannot quantitatively measure the influence on the heat balance or that it is not realistic to quantitatively grasp the influence on the heat balance. This is the term set by the operator. In this way, since the temperature correction term includes factors that are not realistic to grasp quantitatively, it largely depends on the years of experience and ability of the operator, and there were cases where variations occurred depending on the operator in charge of blowing.
これに対し、本発明に係るスタティック吹錬制御方法では、過去の吹錬の操業条件と、転炉の状態を反映した値と、実績温度補正項とを用いて機械学習した学習済の学習モデルを用いて温度補正項を推定するので、オペレーターの経験年数や能力によらず、適切な温度補正項を推定できる。以下、本発明に係るスタティック吹錬制御方法をその実施形態を通じて説明する。なお、以下の実施形態では、転炉の状態を反映した値として炉口地金の付着量を用いた例で説明するが、転炉の状態を反映した値はこれに限らず、炉口地金の付着量、炉内耐火物の温度、炉内耐火物の残厚および底吹羽口の状態を示す値から選ばれる1種以上を用いてよい。 On the other hand, in the static blowing control method according to the present invention, a learning model that has been machine-learned using past operating conditions of blowing, a value reflecting the state of the converter, and an actual temperature correction term is used to estimate the temperature correction term, an appropriate temperature correction term can be estimated regardless of the operator's years of experience or ability. Hereinafter, the static blowing control method according to the present invention will be described through its embodiments. In the following embodiments, an example will be described in which the adhesion amount of furnace throat base metal is used as a value reflecting the state of the converter, but the value reflecting the state of the converter is not limited to this. At least one value selected from the amount of gold deposited, the temperature of the refractories in the furnace, the remaining thickness of the refractories in the furnace, and the state of the bottom blowing tuyere may be used.
図1は、本実施形態に係るスタティック吹錬制御方法を実施できる転炉制御装置10の構成を説明する機能ブロック図である。転炉制御装置10は、プロセスコンピュータ12と、温度補正項推定装置14と、を有する。
FIG. 1 is a functional block diagram illustrating the configuration of a
プロセスコンピュータ12は、転炉設備100における吹錬の操業制御やデータ処理・蓄積を行う装置である。スタティック吹錬制御方法における熱収支計算および酸素収支計算はプロセスコンピュータ12で実施され、これにより、供給酸素量と、冷材または昇熱材の投入量とが算出される。
The
温度補正項推定装置14は、吹錬の操業条件、炉口地金の付着量とから熱収支計算における温度補正項を出力する装置である。温度補正項推定装置14は、制御部20と、格納部30と、入力部40とを有する。制御部20は、温度補正項推定部22と更新部24とを有する。制御部20は、例えば、CPU等であって、格納部30に保存されたプログラムやデータを用いて、温度補正項推定部22および更新部24における所定の処理を実行する。
The temperature correction
格納部30は、例えば、更新記録可能なフラッシュメモリ、内蔵あるいはデータ通信端子で接続されたハードディスク、メモリーカード等の情報記録媒体およびその読み書き装置である。格納部30には、温度補正項推定部22および更新部24における所定の処理を実現するためのプログラムや、当該プログラムを実行中に使用するデータ等が予め格納されている。さらに、格納部30には、吹錬の操業条件および炉口地金の付着量を入力として温度補正項を出力する学習済の学習モデル32と、データベース34が格納されている。本実施形態では学習モデル32の構築に「DataRobot」というDataRobot社製の機械学習ツールを用いた。
The
データベース34には、過去に実施した吹錬の操業条件、炉口地金の付着量および実績温度補正項のデータが、例えば、出鋼ヒートごとに割り当てられる通し番号に対応つけられて所定数格納されている。ここで、データベース34に格納される実績温度補正項とは、吹錬終了後に確定した供給酸素量および冷材等の投入量の実績値と熱収支計算とから逆算される温度補正項である。実績温度補正項は、プロセスコンピュータ12により算出される。学習モデル32は、データベース34に格納されているこれらのデータを教師データとして機械学習されることで学習済の学習モデルとされ、格納部30に格納されている。本実施形態において、学習モデルの構築に用いた吹錬の操業条件を下記表1に示す。
In the
炉口地金の付着量は、吹錬の主原料装入前にオペレーター50が転炉の炉口を目視することによって推定した値を用いる。本実施形態では、炉口地金の付着量として、例えば、3つの段階(早急に地金落としを実施する必要がある付着量:3、転炉の空きがあれば地金落としを実施する付着量:2、地金落としを実施する必要がない付着量:1)で示した指数(1~3)を用いる。なお、炉口地金の付着量を示す指数は3つに限らず、2以上の複数であればよい。
A value estimated by the
炉口地金は、吹錬中に発生した溶鋼の飛沫が炉口耐火物に付着し、凝固して成長したものである。この炉口地金の付着量が少ないと炉口部への熱放散が大きくなる。また、炉口地金の付着量が多いと吹錬中に落下した地金が溶解するので溶鋼温度が上昇しにくくなる。このように、炉口地金の付着量は吹錬の熱収支に影響を及ぼすことから、熱収支計算で考慮すべき因子である。しかしながら、熱収支への影響を定量化することが困難であることから、炉口地金の付着量を熱収支計算に反映できていなかった。 The furnace throat ingot is formed by droplets of molten steel generated during blowing adhering to the refractory at the throat, solidifying and growing. If the amount of the furnace throat base metal deposited is small, the heat dissipation to the furnace throat increases. Also, if the amount of the furnace throat base metal deposited is large, the base metal that falls during the blow melts, making it difficult for the temperature of the molten steel to rise. As described above, the deposit amount of the furnace throat base metal affects the heat balance of blowing, so it is a factor to be considered in the heat balance calculation. However, since it is difficult to quantify the effect on the heat balance, the amount of deposit of the furnace throat base metal has not been reflected in the heat balance calculation.
これに対し、本実施形態に係るスタティック吹錬制御方法では、吹錬の操業条件に加え、炉口地金の付着量を指数化し、当該指数を含む教師データで機械学習させた学習済の学習モデルを用いて温度補正項を推定する。これにより、推定される温度補正項には炉口地金の付着量の影響が反映されるので、推定される温度補正項の精度が高くなる。 On the other hand, in the static blowing control method according to the present embodiment, in addition to the operating conditions of blowing, the amount of adhesion of the furnace throat base metal is indexed, and learned learning is performed by machine learning with teacher data including the index. Estimate the temperature correction term using the model. As a result, the estimated temperature correction term reflects the influence of the adhesion amount of the furnace throat base metal, so the accuracy of the estimated temperature correction term is increased.
入力部40は、オペレーター50からの入力を受け付ける。入力部40はオペレーター50からの入力を受け付けると当該入力値を制御部20に出力する。入力部40は、例えば、キーボードやマウス等の入力装置である。
The
次に、温度補正項の算出方法について説明する。供給酸素量や冷材等の投入量を算出するスタティック計算を実施するタイミングは吹錬直前である。オペレーター50は、このタイミングで入力部40から炉口地金の付着量を示す指数を入力するとともに、プロセスコンピュータ12から当該吹錬の操業条件を温度補正項推定部22に伝送させる。入力部40は当該指数を温度補正項推定部22に出力する。
Next, a method for calculating the temperature correction term will be described. The timing to perform the static calculation for calculating the amount of supplied oxygen and the amount of cold material input is immediately before the blow temper. At this timing, the
温度補正項推定部22は、吹錬の操業条件と、炉口地金の付着量を示す指数を受け付けると、格納部30から学習済の学習モデル32を読み出す。温度補正項推定部22は、学習モデル32に操業条件と炉口地金付着量の指数を入力して温度補正項を出力させる。このようにして、温度補正項推定部22は、熱収支計算に用いられる温度補正項を推定する。
The temperature correction
温度補正項推定部22は、推定した温度補正項をプロセスコンピュータ12へ出力する。プロセスコンピュータ12は、当該温度補正項を含む熱収支計算と物質収支計算とを実施し、供給酸素量と、冷材または昇熱材の投入量とを算出する。
The temperature
温度補正項推定部22で推定された温度補正項は、転炉操業の熱収支に影響を及ぼす炉口地金の付着量の影響が考慮された精度の高い温度補正項となる。このため、当該温度補正項を用いてスタティック吹錬制御を実施することで、吹錬終了時の溶鋼温度および溶鋼成分濃度をより目標値に近づけることができる。
The temperature correction term estimated by the temperature correction
次に、学習モデル32の更新について説明する。本実施形態に係るスタティック吹錬制御方法において、学習済の学習モデル32は吹錬終了後に更新されてもよい。学習済の学習モデル32は、吹錬終了後に当該吹錬の操業条件、炉口地金の付着量を示す指数および実績温度補正項を用いて更新部24により更新される。
Next, updating of the
吹錬終了後、プロセスコンピュータ12は、確定供給酸素量、冷材等の確定投入量および誤差項を用いて実績温度補正項を算出する。プロセスコンピュータ12は、更新部24に操業条件および実績温度補正項を出力する。炉口地金の付着量を示す指数は、温度補正項推定部22から更新部24に出力される。なお、操業条件は、温度補正項推定部22から更新部24に出力されてもよい。
After the blow temper is completed, the
更新部24は、操業条件、炉口地金付着量の指数および実績温度補正項を取得すると、これらデータを出鋼ヒートごとに割り当てられる通し番号に対応つけてデータベース34に記録する。なお、これらデータを記録する際、更新部24は、データベース34に格納されている通し番号の内、最も小さい通し番号のデータを特定して当該データを消去してもよい。更新部24は、データをデータベース34に記録した後、データベース34に格納されているデータを教師データとして学習モデル32に入力して機械学習させる。このようにして、学習済の学習モデル32は、更新部24によって吹錬終了後に更新される。
When the
次に、温度補正項推定部によって推定される温度補正項の精度について確認した結果を説明する。学習モデル32に入力する教師データとして表1に示した操業条件、炉口地金付着量および実績温度補正項を用いた場合を発明例1とする。教師データとして表1に示した操業条件、炉内耐火物温度および実績温度補正項を用いた場合を発明例2とする。教師データとして操業条件、炉内耐火物の残厚および実績温度補正項を用いた場合を発明例3とする。教師データとして表1に示した操業条件、底吹羽口の状態および実績温度補正項を用いた場合を発明例4とする。また、教師データとして表1に示した操業条件、炉口地金付着量、炉内耐火物温度および実績温度補正項を用いた場合を発明例5とする。一方、教師データとして操業条件および実績温度補正項を用いた場合を比較例1とする。
Next, the result of confirming the accuracy of the temperature correction term estimated by the temperature correction term estimator will be described. Inventive example 1 is a case in which the operating conditions, the amount of deposited metal on the furnace throat, and the actual temperature correction term shown in Table 1 are used as teacher data to be input to the
炉内耐火物温度としては、主原料の装入直前にサーモビューアーで出鋼口下方の耐火物の表面温度を測定した値を用いた。なお、サーモビューアーは放射温度計の一例である。また、耐火物温度は、主原料の装入直前に毎回測定しなくてもよく、同一の転炉に対しては1つの耐火物温度の測定値を複数の吹錬の温度補正項の算出に用いてもよい。耐火物温度の測定値を複数の吹錬で用いる場合には、格納部30に格納されたデータのうち最も近いタイミングで測定された、通し番号が近い耐火物温度の測定値を用いることが好ましい。
As the in-furnace refractory temperature, the value obtained by measuring the surface temperature of the refractory below the tapping port with a thermoviewer immediately before charging the main raw material was used. A thermoviewer is an example of a radiation thermometer. In addition, the refractory temperature does not have to be measured every time immediately before charging the main raw material. may be used. When using the measured value of the refractory temperature in a plurality of blows, it is preferable to use the measured value of the refractory temperature with the closest serial number, which is measured at the closest timing among the data stored in the
炉内耐火物の残厚としては、主原料の装入直前の炉内全周のレーザープロフィールデータを測定し、炉修直後の基準プロフィールデータから測定されたプロフィールデータを減じた差分値を用いた。炉内耐火物のプロフィール測定も当該吹錬の直前に毎回測定しなくてもよく、同一の転炉に対しては1つの炉内耐火物の残厚の値を複数の吹錬の温度補正項の算出に用いてもよい。炉内耐火物の残厚の値を複数の吹錬で用いる場合には、格納部30に格納されたデータのうち最も近いタイミングで測定された、炉回数(直近の炉修後、当該転炉で吹錬を行なった回数)が近い炉内耐火物の残厚の値を用いることが好ましい。耐火物温度および炉内耐火物の残厚は転炉からの放熱に影響するので、転炉の熱収支に影響を及ぼすと考えられる。このため、これらを教師データとして用いることで、終点温度を的中できる温度補正項の算出精度が向上する。また、炉底羽口の状態を示す値としては、下記(3)式で算出されるノズル定数を用いた。 As the residual thickness of the refractories in the furnace, the difference value obtained by measuring the laser profile data of the entire circumference of the furnace immediately before charging the main raw material and subtracting the measured profile data from the reference profile data immediately after the furnace repair was used. . The profile measurement of the in-furnace refractory does not have to be measured every time immediately before the blow, and for the same converter, the value of the remaining thickness of one in-furnace refractory is used as a temperature correction term for a plurality of blows. may be used for the calculation of When the value of the remaining thickness of the refractory in the furnace is used for a plurality of blows, the number of furnace times measured at the closest timing among the data stored in the storage unit 30 (after the latest furnace repair, the converter It is preferable to use the value of the remaining thickness of the in-furnace refractory that is close to the number of times of blowing in . Since the temperature of the refractories and the residual thickness of the refractories in the furnace affect the heat radiation from the converter, it is considered that they affect the heat balance of the converter. Therefore, by using these as teaching data, the calculation accuracy of the temperature correction term that can hit the end point temperature is improved. As a value indicating the state of the hearth tuyeres, a nozzle constant calculated by the following equation (3) was used.
比較例1および発明例1~5で教師データとした用いたデータ数および推定用に用いたたデータ数を下記表2に示す。表2に示すように、全データのうち8割のデータを学習モデルの教師用データとして用い、2割のデータを検証用として用いた。 Table 2 below shows the number of data used as teacher data and the number of data used for estimation in Comparative Example 1 and Invention Examples 1 to 5. As shown in Table 2, 80% of the total data was used as teacher data for the learning model, and 20% of the data was used for verification.
吹錬における溶鋼の終点温度が的中したか否かは、「実績温度-目標温度」の絶対値が10℃未満であるか否かで判断した。操業条件を用いて10℃を熱量に換算すると46.8×104kcalとなる。このため、本実施形態では、温度補正項推定部22によって推定された温度補正項と実績温度補正項との差の絶対値が46.8×104kcal以下となった場合に温度補正項が許容誤差内であるとした。一方、温度補正項推定部22によって推定された温度補正項と実績温度補正項との差の絶対値が46.8×104kcalより大きくなった場合に温度補正項は許容誤差範囲内ではないとした。比較例1および発明例1~5について、予測用のデータを用いて推定された全温度補正項のうち許容誤差範囲内となった温度補正項の割合を算出した。結果を図2に示す。
Whether or not the end point temperature of the molten steel in the blowing was on target was determined by whether or not the absolute value of "actual temperature - target temperature" was less than 10°C. When 10°C is converted into heat quantity using the operating conditions, it becomes 46.8 x 104 kcal. Therefore, in the present embodiment, when the absolute value of the difference between the temperature correction term estimated by the temperature correction
図2は、比較例1および発明例1~5の温度補正項が許容誤差範囲内となる割合を示すグラフである。図2に示すように、発明例1~5の温度補正項が許容誤差内となる割合は比較例1よりも高くなった。この結果から、操業条件に炉口地金付着量、炉内耐火物温度、炉内耐火物の残厚および底吹羽口の状態を示す値から選ばれる1種以上を加えた教師データを用いて機械学習させた学習済みの学習モデルを用いることで、許容誤差内となる温度補正項を高い割合で算出できる、すなわち、吹錬における溶鋼の終点温度を的中できる温度補正項を精度よく算出できることが確認された。 FIG. 2 is a graph showing the proportion of the temperature correction terms of Comparative Example 1 and Invention Examples 1 to 5 falling within the allowable error range. As shown in FIG. 2, the ratio of the temperature correction terms of Inventive Examples 1 to 5 within the allowable error range was higher than that of Comparative Example 1. Based on these results, we used teaching data obtained by adding one or more values selected from the operating conditions to the amount of metal deposited on the furnace throat, the temperature of the refractory in the furnace, the remaining thickness of the refractory in the furnace, and the state of the bottom blowing tuyere. By using a learned model that has been machine-learned by machine learning, it is possible to calculate a temperature correction term that is within the allowable error at a high rate. confirmed to be possible.
このように、本実施形態に係るスタティック吹錬制御方法では、吹錬の操業条件に加え、転炉の状態を反映した値を用いて機械学習を行った学習済の学習モデルを用いて、熱収支計算に含まれる温度補正項を推定するので、オペレーターの経験年数や能力に依らず、且つ、適切な温度補正項を設定できる。このようにして設定された温度補正項を用いてスタティック吹錬制御を実施することで、溶鋼温度および溶鋼成分濃度を目標値により近づけられる供給酸素量と、冷材または昇熱材の投入量とが算出できる。 Thus, in the static blowing control method according to the present embodiment, in addition to the operating conditions of blowing, using a learned learning model that has been machine-learned using values that reflect the state of the converter, heat Since the temperature correction term included in the balance calculation is estimated, an appropriate temperature correction term can be set regardless of the operator's years of experience and ability. By performing static blowing control using the temperature correction term set in this way, the amount of supplied oxygen that makes the molten steel temperature and molten steel component concentration closer to the target values, and the amount of cold material or heating material input can be calculated.
なお、本実施形態では、オペレーター50が転炉の炉口を目視して炉口地金の付着量を1~3の指数で入力する例を示したが、これに限らない。例えば、炉口部をカメラで撮像して生成された画像データを用いて炉口地金の付着量を測定してもよい。この場合において、転炉制御装置10は、カメラと地金付着量算出装置をさらに有する。カメラは、転炉の炉口部を撮像して画像データを生成する。地金付着量算出装置は、カメラから取得した画像データを、転炉の改修後であって炉口に地金が付着していない状態で撮像された画像データと比較することで炉口に付着した地金の画像領域を特定し、特定された地金の画像領域の大きさに基づいて炉口地金の付着量を測定する。地金付着量算出装置は、測定した炉口地金の付着量を温度補正項推定部22に出力する。
In this embodiment, an example is shown in which the
転炉の状態を反映した値として炉内耐火物の温度を用いる場合、当該温度をサーモビューアーで測定してもよい。この場合において、転炉制御装置10は、当該サーモビューアーをさらに有する。サーモビューアーは、転炉の出鋼口下方の炉内耐火物の表面温度を測定し、当該測定値を温度補正項推定部22に出力する。
When the temperature of the in-furnace refractories is used as the value reflecting the state of the converter, the temperature may be measured with a thermoviewer. In this case, the
本実施形態では、学習済みの学習モデルが格納部30に格納される例を示したが、これに限らない。格納部30には学習モデルが格納されており、温度補正項推定部22が、温度補正項を推定する都度、格納部30に格納されているデータベース34のデータを教師データとして学習モデルを機械学習させるとしてもよい。さらに、温度補正項推定装置14が更新部24を有する例を示したが、学習済の学習モデル32を更新しない場合は、更新部24を有しなくてもよい。
In this embodiment, an example in which a trained learning model is stored in the
本実施形態では、データベース34が格納部30に格納されている例を示したが、これに限らない。データベース34はプロセスコンピュータ12に格納されていてもよい。この場合において、学習モデル32の更新は、吹錬終了後にプロセスコンピュータ12からデータベース34に格納されているデータを更新部24に伝送し、更新部24は当該データを学習モデル32に入力し機械学習させることで実施される。
Although the example in which the
本実施形態では、プロセスコンピュータ12から吹錬の操業条件を温度補正項推定部22に伝送させる例を示したが、これに限らない。例えば、吹錬の操業条件は、オペレーター50によって入力部40から温度補正項推定部22に入力されてもよい。さらに、温度補正項推定部22によって出力された温度補正項をプロセスコンピュータ12に出力する例を示したが、これに限らない。例えば、温度補正項推定部22によって出力された温度補正項をディスプレイ等の表示部に表示させてもよい。この場合において、温度補正項推定装置14は、ディスプレイ等の表示部をさらに有する。
In the present embodiment, an example in which the operating conditions for blowing are transmitted from the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It is obvious to those skilled in the art that various modifications and improvements can be made to the above embodiments. It is clear from the description of the scope of claims that forms with such modifications or improvements can also be included in the technical scope of the present invention.
また、特許請求の範囲、明細書、および図面中に示した装置における動作、手順およびステップの各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるものでない限り、任意の順序で実現し得る。 In addition, the execution order of each process of the operations, procedures, and steps in the apparatus shown in the claims, the specification, and the drawings is not specified as "before", "before", etc. Also, as long as the output of the previous process is not used in the subsequent process, it can be implemented in any order.
10 転炉制御装置
12 プロセスコンピュータ
14 温度補正項推定装置
20 制御部
22 温度補正項推定部
24 更新部
30 格納部
32 学習モデル
34 データベース
40 入力部
50 オペレーター
100 転炉設備
REFERENCE SIGNS
Claims (13)
前記熱収支計算は温度補正項を含み、
吹錬の操業条件と転炉の状態を反映した値とから前記温度補正項を出力する学習済の学習モデルに、前記算出を行う吹錬の操業条件と転炉の状態を反映した値とを入力して前記温度補正項を出力し、
前記転炉の状態を反映した値は、炉口地金の付着量および下記(3)式で算出されるノズル定数から選ばれる1種以上である、スタティック吹錬制御方法。
the heat balance calculation includes a temperature correction term;
A learning model that outputs the temperature correction term from the operating conditions of blowing and the value reflecting the state of the converter is added with the operating conditions of blowing for performing the calculation and the value reflecting the state of the converter. input and output the temperature correction term ;
The static blow control method , wherein the value reflecting the state of the converter is one or more selected from the amount of base metal deposited on the furnace throat and the nozzle constant calculated by the following equation (3) .
吹錬の操業条件と転炉の状態を反映した値とを学習済の学習モデルに入力して温度補正項を出力する温度補正項推定部を有し、
前記転炉の状態を反映した値は、炉口地金の付着量および下記(3)式で算出されるノズル定数から選ばれる1種以上である、温度補正項推定装置。
A temperature correction term estimating unit that inputs values reflecting the operating conditions of blowing and the state of the converter into a learned learning model and outputs a temperature correction term ,
The temperature correction term estimating device , wherein the value reflecting the state of the converter is one or more selected from the adhesion amount of furnace throat base metal and the nozzle constant calculated by the following equation (3) .
吹錬終了後に、前記更新部は、前記吹錬の操業条件と、前記転炉の状態を反映した値と、実績温度補正項とを用いて前記学習モデルを機械学習する、請求項8に記載の温度補正項推定装置。 further comprising an updating unit that updates the learned learning model;
The updating unit performs machine learning on the learning model using operating conditions of the blow temper, a value reflecting the state of the converter, and an actual temperature correction term after the blow temper is finished. temperature correction term estimator.
前記温度補正項推定装置によって出力された温度補正項を含む熱収支計算と物質収支計算とを実施して、前記供給酸素量と前記冷材または昇熱材の投入量とを算出するプロセスコンピュータと、
を有する、転炉制御装置。 a temperature correction term estimating device according to any one of claims 8 to 10;
a process computer that performs heat balance calculation and material balance calculation including the temperature correction term output by the temperature correction term estimating device, and calculates the supplied oxygen amount and the input amount of the cold material or heating material; ,
A converter controller.
前記画像データを用いて前記炉口部の地金付着量を算出する地金付着量算出装置と、をさらに有する、請求項11に記載の転炉制御装置。 a camera that captures an image of the throat of the converter and generates image data;
12. The converter control apparatus according to claim 11 , further comprising a base metal deposit amount calculation device that calculates the base metal deposit amount of the furnace throat using the image data.
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