JPH07316628A - 取鍋および脱ガス精錬における成分調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 目標成分値から外れることを防止し、準備と
長時間に及ぶ面倒な計算を不要とし、熟練オペレータ以
外の操業を可能にすること。 【構成】 設定された目標成分に基づき使用する合金種
類（合金銘柄）を決定する第１ステップ１Ｓと、目標成
分値および溶鋼の分析値に基づき合金銘柄別の投入量を
決定する第２ステップ２Ｓと、溶鋼の分析値とスラグ成
分との関係より現在のスラグ成分を推定する第３のステ
ップ３Ｓと、前記推定したスラグ成分を用いて前記決定
された複数の合金がその投入量だけ投入された後の溶鋼
成分を予測する第４ステップ４Ｓを経て、前記予測され
た溶鋼成分と前記目標成分値とを比較して、予測された
溶鋼成分が目標成分値に到達した時の合金の投入量に基
づき成分調整する取鍋および脱ガス精錬における成分調
整方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶鋼の分析値とスラグ
成分との関係より推定したスラグ成分を用いて、目標成
分値および溶鋼の分析値に基づき決定された合金投入量
が投入された後の溶鋼成分を予測し、前記予測された溶
鋼成分が前記目標成分に到達したら、前記決定された合
金の投入量に基づき成分調整を行う取鍋および脱ガス精
錬における成分調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の取鍋および脱ガス精錬における成
分調整方法は、熟練オペレータが長年の経験から得た知
識、情報および勘に基づきスラグによる成分変動量を考
慮して、計算を行い合金の投入量を決定していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の成分調整方
法は、熟練オペレータしか操業出来ないとともに、熟練
オペレータでも万全の準備と面倒な計算を長時間行う必
要が有り、しかもある割合で成分が目標成分値から外れ
ることが有るという問題が有った。

【０００４】そこで本発明者らは、熟練オペレータが長
年の経験の中で得た知識および勘を整理して知識ベース
化し、この知識ベースを利用して溶鋼の分析値とスラグ
成分との関係より推定したスラグ成分を用いて、目標成
分値および溶鋼の分析値に基づき決定された合金投入量
が投入された後の溶鋼成分を予測し、前記予測した溶鋼
成分が前記目標成分に到達した時の合金投入量に基づき
成分調整を行うという本発明の第１の技術的思想に着眼
し、ルール型知識ベースを用いて合金の種類および合金
の投入量を決定するとともに、オブジェクト型知識ベー
スを用いてスラグ成分の推定および投入後の溶鋼成分の
予測を行うという本発明の第２の技術的思想に着眼し、
さらに研究開発を重ねた結果、熟練オペレータ以外の操
業を可能にし、準備と長時間に及ぶ面倒な計算を不要と
し、目標成分値から外れることを防止するという目的を
達成する本発明に到達した。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の取鍋および脱ガ
ス精錬における成分調整方法は、設定された目標成分に
基づき使用する合金種類を決定し、目標成分値および溶
鋼の分析値に基づき複数の合金の投入量を決定し、溶鋼
の分析値とスラグ成分との関係より現在のスラグ成分を
推定し、前記推定したスラグ成分を用いて前記決定され
た複数の合金がその投入量だけ投入された後の溶鋼成分
を予測し、前記予測された溶鋼成分が前記目標成分に到
達したら、前記決定された合金の投入量に基づき成分調
整を行うものである。

【０００６】

【作用】上記構成より成る本発明の取鍋および脱ガス精
錬における成分調整方法は、設定された目標成分に基づ
き使用する合金種類を決定するとともに、目標成分値お
よび溶鋼の分析値に基づき複数の合金の投入量を決定
し、さらに溶鋼の分析値とスラグ成分との関係より現在
のスラグ成分を推定し、この推定したスラグ成分を用い
て前記決定された合金投入量が投入された後の溶鋼成分
を予測して、この予測された溶鋼成分と前記目標成分値
とを比較し、目標成分値に到達したらその時の合金の投
入量に基づき成分調整を行うものである。

【０００７】

【発明の効果】上記作用を奏する本発明の取鍋および脱
ガス精錬における成分調整方法は、推定したスラグ成分
を用いて前記決定された合金投入量が投入された後の溶
鋼成分を予測して、この予測された溶鋼成分が前記目標
成分値に到達した時の合金の投入量に基づき成分調整を
行うので、成分調整後の溶鋼成分が目標成分値から外れ
ることを防止するとともに、熟練オペレータ以外の操業
を可能にし、準備と長時間に及ぶ面倒な計算を不要にす
るという効果を奏する。

【０００８】

【実施例】以下本発明の実施例につき、図面を用いて説
明する。

【０００９】（第１実施例）本第１実施例の取鍋および
脱ガス精錬における成分調整方法は、図１に示すように
設定された目標成分に基づき使用する合金種類（合金銘
柄）を決定する第１ステップ１Ｓと、目標成分値および
溶鋼の分析値に基づき合金銘柄別の投入量を決定する第
２ステップ２Ｓと、溶鋼の分析値とスラグ成分との関係
より現在のスラグ成分を推定する第３のステップ３Ｓ
と、前記推定したスラグ成分を用いて前記決定された複
数の合金がその投入量だけ投入された後の溶鋼成分を予
測する第４ステップ４Ｓを経て、前記予測された溶鋼成
分と前記目標成分値とを比較して、予測された溶鋼成分
が目標成分値に到達した時の合金の投入量に基づき成分
調整するものである。

【００１０】本第１実施例の成分調整方法が適用される
システムは、図２に示すように取鍋精錬炉１および脱ガ
ス精錬炉２に合金を投入する合金投入装置３と、前記合
金投入装置３に合金鉄の投入指示をする合金投入制御シ
ーケンサ４と、前記合金投入制御シーケンサ４に指令を
出力するホストＣＰＵ５と、上記本第１実施例の成分調
整演算を実行するエキスパートシステム用ワークステー
ション６とから成るものである。

【００１１】したがって、前記本第１実施例の成分調整
方法によって決定された合金投入量が、前記エキスパー
トシステム用ワークステーション６より前記ホストＣＰ
Ｕ５に出力されると、前記合金投入制御シーケンサ４が
前記合金投入装置３に合金鉄投入指示をして、前記合金
投入装置３が前記溶鋼成分を調整し得る構成より成るも
のである。

【００１２】前記ホストＣＰＵ５は、図１に示すように
製鋼計画、鋼種コードデータ、操業記録、合金鉄投入実
績、製鋼実績、成分分析値、作業標準、造滓投入基準、
合金鉄含有量、合金鉄歩留り、ジェミニ規格、スラグ厚
等のデータを前記エキスパートシステム用ワークステー
ション６に入力する。

【００１３】前記エキスパートシステム用ワークステー
ション６は、図３に示すように推論制御部６３と、知識
ベース６４と、作業記憶６５と、データベース６６とか
ら成り、機能的にルール型知識ベースの投入量決定モジ
ュール６１とオブジェクト型知識ベースのオブジェクト
指向シミュレータ６２とに大別される。成分および合金
をオブジェクト表現すると、図４および図５に示すよう
になる。本エキスパートシステム用ワークステーション
６において、合金の種類の決定および合金の投入量の決
定は前記ホストＣＰＵ５からの情報に基づき投入量決定
モジュール６１が行い、スラグ成分の推定および合金投
入後の溶鋼成分の予測は前記ホストＣＰＵ５からの情報
に基づきオブジェクト指向シミュレータ６２が行う。

【００１４】上記第１実施例の取鍋および脱ガス精錬に
おける成分調整方法は、予測された溶鋼成分が前記目標
成分値に到達した時の合金の投入量に基づき成分調整を
行うので、成分調整後の溶鋼成分が目標成分値から外れ
ることを防止するとともに、熟練オペレータ以外の操業
を可能にし、準備と長時間に及ぶ面倒な計算を不要にす
るという効果を奏する。

【００１５】また本第１実施例の成分調整方法において
は、合金の種類の決定および合金の投入量の決定は前記
ホストＣＰＵ５からの情報に基づき投入量決定モジュー
ル６１が行い、スラグ成分の推定および合金投入後の溶
鋼成分の予測は前記ホストＣＰＵ５からの情報に基づき
複数のルールに従いオブジェクト指向シミュレータ６２
が行うので、作業内容に応じた最適な知識ベースを利用
して作業を実行するので、正確な合金投入量の決定およ
び正確な成分調整を実現するという効果を奏する。

【００１６】（第２実施例）第２実施例の取鍋および脱
ガス精錬における成分調整方法は、上記第１実施例成分
調整方法をさらに具体化したもので、以下の各詳細ステ
ップより成り、図６ないし図１０を用いて相違点のみ説
明する。

【００１７】合金種類決定ステップ（前記第１ステッ
プ）は、図６に示すようにステップ１０１において、分
析時期を確認し、ステップ１０２において、使用可能な
合金種類を確認し、ステップ１０３において、鋼種を確
認して分類する。

【００１８】次にステップ１０４において、成分毎の目
標値を確認し、ステップ１０５において、成分毎の現在
分析値を確認して、ステップ１０６において、不足して
いる成分を確認し、ステップ１０７において、不足して
いる成分を含む合金を選ぶ。

【００１９】合金投入量決定ステップ（前記第２ステッ
プ）は、図７に示すようにステップ２０１において、現
在の溶鋼量を確認し、ステップ２０２において、目標値
と分析値とから不足している成分の調整量を計算する。

【００２０】ステップ２０３において、合金含有量、合
金投入量、成分調整量、残差に関する数１の最小自乗問
題を解くことにより合金毎の投入量を算出する。残差の
平方の和が最小になるように前記合金の投入量が決定さ
れる。

【数１】

【００２１】すなわち特異値分解により、数２に示す連
立方程式を解くことにより、前記最小自乗問題を解く。

【数２】

【００２２】数２においてΣ、ｚ、ｄは数３に示すもの
で、数３においてＵ、Ｖはともに直交行列である。

【数３】

【００２３】また残差ｒは、数４で表現され、数５に示
すように展開することが出来、したがって残差最小の解
を求めるにはΣｚ−ｄが最小になるようにすれば良い。

【数４】

【数５】

【００２４】一意的でないときは、長さが最小となる解
をとる。ｒの長さであるｎｏｒｍ（ｒ）を最小にするベ
クトルｚは、数６に示すものである。

【数６】

【００２５】スラグ成分推定ステップ（前記第３ステッ
プ）は、図８に示すように３０１ステップにおいて、酸
末Ｃ＋Ｍｎを確認し、ステップ３０２において、溶解酸
化度を判断する。前記酸末Ｃ＋Ｍｎは、電気炉出鋼前カ
ーボン分析値とマンガン分析値の和を示す。

【００２６】次にステップ３０３において、数７に示さ
れる過去の操業から鋼種、および成分毎に作成された溶
鋼現在成分値とスラグ成分の関係式により、現在のスラ
グ成分を推定する。

【数７】

【００２７】合金投入後の溶鋼成分の予測ステップ（前
記第４のステップ）は、図９に示すようにステップ４０
１において、スラグ厚を確認し、ステップ４０２におい
て、スラグ量を計算して、ステップ４０３において、ス
ラグ中の成分別含有量を計算する。

【００２８】次にステップ４０４において、決定した合
金投入量を投入した後の成分値を求め、ステップ４０５
において、溶鋼酸化度と鋼種で分類されたデータベース
により、図１０に示すようにスラグから溶鋼への成分戻
り量および溶鋼からスラグへの成分吸収量を求め、合金
投入後の成分値に加減する。

【００２９】上記第２実施例の成分調整方法は、オペレ
ータがスラグの厚さを入力するだけで、合金投入に必要
なデータを自動的且つ高速に処理し合金投入量を正確に
算出するという効果を奏する。

【００３０】また第２実施例の成分調整方法は、オペレ
ータのミスによる条件外れが無くなるとともに、オペレ
ータ毎の成分値のバラツキが無くなり、安定した成分の
製品造りが可能になるという効果を奏する。

【００３１】（第３実施例）第３実施例の取鍋および脱
ガス精錬における成分調整方法は、上記第２実施例成分
調整方法をさらに具体化したもので、以下の各詳細ステ
ップより成り、図１１ないし図１４を用いて相違点のみ
説明する。

【００３２】図１１に示すようにステップ５０１におい
て、各成分元素に対して調整が必要かどうかを調べ、ス
テップ５０２において、調整が必要な各成分元素に対し
て、適当な番号付けを行い、前記目標値と前記分析値と
から各成分の調整量を求める。

【００３３】次にステップ５０３において、投入可能な
合金と、調整が必要な成分との関係式を解いて、各合金
投入量を求め、ステップ５０４において、求めた投入量
の合金を投入したとして次の時点での成分分析値を予測
し、ステップ５０５において、成分予測分析値が目標成
分値に到達するかどうかを判定する。

【００３４】到達しない場合はステップ５０６におい
て、予測分析値と目標値との差から各成分の調整量を補
正し、到達する場合はステップ５０７において、その予
測した合金投入量を出力する。

【００３５】次に前記合金投入量の決定および成分予測
の例として炭素Ｃ、ＳｉおよびＳについてオブジェクト
指向の動作原理について、図１２ないし図１４を用いて
以下概略を述べる。先ず合金鉄Ｃの投入量は、図１２に
示すように合金鉄Ｈ−Ｍｎ投入見込量と合金鉄Ｈ−Ｃｒ
投入見込量によって決定される。

【００３６】前記Ｈ−Ｍｎ投入見込量は、出鋼前の成分
分析値とＥＦ流出スラグのＭｎＯ％とＥＦ流出スラグ量
とから決まるスラグからのＭｎアップ量と、Ｈ−Ｍｎ前
回投入量と、溶鋼量と、Ｍｎ目標値と、Ｍｎ分析値とか
ら決まる。前記ＥＦ流出スラグは、電気炉から取鍋精錬
炉あるいは脱ガス精錬炉へ出鋼されたスラグのことであ
り、成分調整前の初期スラグを意味する。

【００３７】前記Ｈ−Ｃｒ投入見込量は、出鋼前の成分
分析値とＥＦ流出スラグＣｒ₂ Ｏ₃％とＥＦ流出スラグ
量とから決まるスラグからのＣｒアップ量と、合金鉄Ｈ
−Ｃｒ前回投入量と、溶鋼量と、Ｃｒ目標値と、Ｃｒ分
析値とから決まる。

【００３８】Ｃの予測値は、出鋼後のＣ分析値と、溶鋼
量と、目標値と分析値と溶鋼量と前記合金鉄Ｃ投入量と
から決まるＣ粒今回投入量と、ＥＦ流出スラグ状態とに
よって予測される。前記ＥＦ流出スラグ状態は、精錬時
期と、出鋼前の成分分析値によるＥＦ流出スラグのＦｅ
Ｏ＋ＭｎＯ％と、ＥＦ流出スラグ量によって決まる。前
記精錬時期は、取鍋精錬あるいは脱ガス精錬のいずれか
の時期である。

【００３９】つぎに合金鉄Ｆｅ−Ｓｉおよび合金鉄Ｓｉ
−Ｍｎの今回投入量および合金鉄Ｃａ−Ｓｉの最終時期
予定投入量は、図１３に示すようにＥＦ流出スラグ状
態、最小自乗計算結果のＦｅ−Ｓｉの量、最小自乗計算
結果のＳｉ−Ｍｎの量および定量投入Ｃａ−Ｓｉの量に
よって決定される。前記ＥＦ流出スラグ状態は、精錬時
期と、出鋼前の成分分析値によるＥＦ流出スラグＦｅＯ
＋ＭｎＯ％と、ＥＦ流出スラグ量によって決まる。

【００４０】Ｓｉの成分予測値は、Ｓｉ分析値と、Ｓｉ
前回投入量と、溶鋼量と、合金鉄Ｆｅ−ＳｉおよびＳｉ
−Ｍｎの今回投入量およびＣａ−Ｓｉの最終時期予定投
入量によって決まるＳｉ今回投入量とに基づき予測され
る。

【００４１】つぎに合金鉄Ｆｅ−Ｓの今回投入量は、図
１４に示すようにＳ分析値とＳ目標値とＳ減少推定量と
によって決定される。Ｓ減少推定量は、ＥＦ流出スラグ
組成とＥＦ流出スラグ量と造滓材投入量と投入Ｆｅ−Ｓ
ｉ歩留とで決まるスラグ塩基度と、投入Ｓｉ量とＳｉ分
析値とから決定される投入Ｆｅ−Ｓｉ歩留と造滓材投入
量と、ＥＦ流出スラグ量とで決まるスラグ量とによって
決定される。

【００４２】Ｓの予測値は、Ｓ分析値とＳ前回投入量と
前記合金鉄Ｆｅ−Ｓ投入量で決まるＳ今回投入量と前記
Ｓ減少推定量と溶鋼量とに基づき予測される。

【００４３】その他Ｍｎ、Ｃｒ等についても同様に推論
内容が構築され、またＡｌ等、Ｃａ等については必要に
応じて推論内容が構築され、夫々実行される。

【００４４】本第３実施例における成分分析値、合金投
入量案、成分推定値、および成分規格の一例を表１に示
す。

【表１】

【００４５】上記第３実施例の成分調整方法は、前記合
金鉄Ｃの投入量および合金鉄Ｆｅ−Ｓ投入量の決定およ
び各成分値の予測において代表的に説明した推論内容と
同様の推論内容に従い、成分調整に必要な各合金につい
て同様に実行するので、成分調整を簡単に且つ精度良く
行うことが出来るという効果を奏する。

【００４６】また第３実施例の成分調整方法は、上記実
施例と同様の効果を奏する他、精度向上あるいは操業条
件の変更に対応するためには、表２に示すオブジェクト
名、オブジェクトの変数であるスロット名、および参照
スロット名等を書き換えることにより、容易に前記図１
２ないし図１４に示したような推論内容を変更すること
が出来て、フレキシブルであるという効果を奏する。

【表２】

【００４７】また本第３実施例の成分調整方法は、これ
まで熟練者しか操業出来なかった取鍋精錬および脱ガス
精錬において、初心者でも操業を行うことが出来るとい
う効果を奏する。

【００４８】上述の実施例は、説明のために例示したも
ので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無
く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記
載から当業者が認識することができる本発明の技術的思
想に反しない限り、変更および付加が可能である。

【００４９】上述の第１実施例においては、スラグ塩基
度を計算しないで溶鋼成分を予測する例について説明し
たが、本発明はそれに限定するもので無く、図１５に示
すように必要に応じて第３実施例において説明したスラ
グ塩基度を計算して溶鋼成分を予測して、より正確な成
分調整を可能にする態様も採用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の成分調整方法を示す機能
ブロック図である。

【図２】本第１実施例を適用するシステムを示すブロッ
ク図である。

【図３】本第１実施例のエキスパートシステム用ワーク
ステーションの基本的構成を説明するブロック図であ
る。

【図４】成分のオブジェクト表現の形態を示す説明図で
ある。

【図５】合金のオブジェクト表現の形態を示す説明図で
ある。

【図６】本発明の第２実施例の合金種類の決定手順を示
すチャート図である。

【図７】本第２実施例の合金投入量の決定手順を示すチ
ャート図である。

【図８】本第２実施例のスラグ成分の推定手順を示すチ
ャート図である。

【図９】本第２実施例の投入後の溶鋼成分の予測手順を
示すチャート図である。

【図１０】溶鋼におけるスラグの挙動を説明するための
断面図である。

【図１１】本発明の第３実施例の成分調整の手順を示す
チャート図である。

【図１２】本第３実施例における合金鉄Ｃの投入量決定
およびＣの成分値の予測の推論内容を示すチャート図で
ある。

【図１３】本第３実施例における合金鉄Ｆｅ−Ｓｉ他の
投入量決定およびＳｉの成分値の予測の推論内容を示す
チャート図である。

【図１４】本第３実施例における合金鉄Ｆｅ−Ｓの投入
量決定およびＳの成分値の予測の推論内容を示すチャー
ト図である。

【図１５】本第１実施例の変形例の成分調整方法を示す
機能ブロック図である。

【符号の説明】

１ 取鍋精錬炉 ２ 脱ガス精錬炉 ３ 合金投入装置 ４ 合金投入制御シーケンサ ５ ホストＣＰＵ ６ エキスパートシステム用ワークステーション １Ｓ 合金種類決定ステップ ２Ｓ 合金投入量決定ステップ ３Ｓ スラグ推定ステップ ４Ｓ 合金投入後の溶鋼成分予測ステップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 忠政 愛知県東海市荒尾町ワノ割１番地 愛知製 鋼株式会社内 (72)発明者 木村 龍己 愛知県東海市荒尾町ワノ割１番地 愛知製 鋼株式会社内 (72)発明者 福永 光成 愛知県東海市荒尾町ワノ割１番地 愛知製 鋼株式会社内 (72)発明者 古寺 実 愛知県東海市荒尾町ワノ割１番地 愛知製 鋼株式会社内 (72)発明者 長屋 隆之 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 設定された目標成分に基づき使用する合
   金種類を決定し、 目標成分値および溶鋼の分析値に基づき複数の合金の投
   入量を決定し、 溶鋼の分析値とスラグ成分との関係より現在のスラグ成
   分を推定し、 前記推定したスラグ成分を用いて前記決定された複数の
   合金がその投入量だけ投入された後の溶鋼成分を予測
   し、 前記予測された溶鋼成分が前記目標成分値に到達した
   ら、その時の合金の投入量に基づき成分調整を行うこと
   を特徴とする取鍋および脱ガス精錬における成分調整方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記合金種類の決定
   と合金投入量の決定をルール型知識ベースを用いて実行
   し、前記スラグ成分の推定および溶鋼成分の予測をオブ
   ジェクト型知識ベースを用いて行うことを特徴とする取
   鍋および脱ガス精錬における成分調整方法。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記溶鋼成分の予測
   をスラグの塩基度を考慮して行うことを特徴とする取鍋
   および脱ガス精錬における成分調整方法。