KR102232483B1 - 용강 중 인 농도 추정 방법, 전로 취련 제어 장치, 프로그램 및 기록 매체 - Google Patents

용강 중 인 농도 추정 방법, 전로 취련 제어 장치, 프로그램 및 기록 매체 Download PDF

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Abstract

탈탄 처리 시의 용강 중 인 농도를 정밀도 높게 추정한다.
본 발명에 관한 용강 중 인 농도 추정 방법은, 전로를 사용한 탈탄 처리 전에, 탈인 처리를 행하지 않는 경우, 또는 탈탄 처리에서 사용하는 전로와는 다른 설비에 의해 탈인 처리를 행하는 경우에 있어서의, 탈탄 처리 시의 용강 중 인 농도를 추정하기 위한 것이고, 배기 가스 성분 및 배기 가스 유량을 취득하는 배기 가스 데이터 취득 스텝과, 서브 랜스 측정에 의해 용강 온도 및 용강 중의 탄소 농도를 취득하는 용강 데이터 취득 스텝과, 배기 가스 성분 및 배기 가스 유량을 사용하여 얻어지는 탈탄 산소 효율에 관한 데이터, 배기 가스 성분, 배기 가스 유량, 용강 온도 및 탄소 농도에 관한 데이터, 그리고 탈탄 처리에 관한 조업 조건을 사용하여 탈인 속도 상수를 산출하고, 산출된 탈인 속도 상수와, 탈탄 처리 개시 시의 용강 중의 인 농도를 사용하여, 서브 랜스 측정 이후에 있어서의 용강 중의 인 농도를 추정하는 인 농도 추정 스텝을 포함한다.

Description

용강 중 인 농도 추정 방법, 전로 취련 제어 장치, 프로그램 및 기록 매체
본 발명은, 용강 중 인 농도 추정 방법, 전로 취련 제어 장치, 프로그램 및 기록 매체에 관한 것이다.
전로 취련에 있어서 취입 중지 시의 용강 중 성분의 제어(특히, 용강 중 인 농도의 제어)는 강의 품질 관리상 매우 중요하다. 용강 중 인 농도의 제어를 위해, 취입 산소량, 생석회 또는 스케일 등의 부원료의 투입량, 당해 부원료의 투입 타이밍, 상취 랜스 높이, 상취 산소 유량, 및 저취 가스 유량 등이, 일반적으로 조작량으로서 사용되고 있다. 이들 조작량은 목표 인 농도, 용선 데이터 및 과거의 조업 실적 등에 기초하여 작성된 기준 등의, 취련 개시 전에 얻어지는 정보에 의해 결정되는 경우가 많다.
그러나, 동일한 조업 조건이라도, 실제의 취련에 있어서의 탈인 거동의 재현성은 낮고, 취입 중지 시의 용강 중 인 농도의 변동이 커진다는 문제가 있었다. 그 때문에, 상기와 같은 취련 개시 전에 얻어지는 정보에만 기초하여 결정된 조작량에 의한 취련으로는, 취입 중지 시의 용강 중 인 농도의 변동을 억제하는 것은 곤란했다.
상기 문제에 대응하기 위해, 취련 시에 축차적으로 얻어지는 배기 가스 성분 및 배기 가스 유량 등의 측정값을 활용한 기술이 개발되어 있다. 예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 취련에 관한 조업 조건 및 배기 가스에 관한 측정값을 사용하여 탈인 속도 상수를 추정하고, 추정된 탈인 속도 상수를 사용하여 취련 시의 용강 중 인 농도를 추정하는 기술이 개시되어 있다. 또한, 하기 특허문헌 1에는 추정된 용강 중 인 농도와 목표 용강 중 인 농도를 비교하고, 그 비교 결과에 기초하여 취련에 관한 조업 조건을 변경함으로써 용강 중 인 농도를 제어하는 기술이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2013-23696호 공보
근년, 일차 정련에 있어서, 전로를 사용한 탈인 처리 등의 용선 예비 처리가 일반적으로 행해지고 있다. 이와 같은 일차 정련의 조업 기술로서, 탈인 처리와 탈탄 처리를 각각의 전로에서 행하는 심플·리파이닝·프로세스(Simple Refining Process: SRP)라고 불리는 기술이 존재한다. 이 SRP에 있어서는, 1기째의 전로에서는 탈인 처리가 행해지고, 2기째의 전로에서는 탈탄 처리가 행해진다. 이러한 기술로는 고효율로 인을 제거하는 것이 가능하다.
그러나, 근년에는, 용선 중 인 농도의 상승에 수반하여, 탈인 처리만으로는 탈인을 충분히 행할 수 없다는 문제가 있었다. 그 때문에, 전로를 사용한 탈탄 처리 시에 있어서도, 탈인을 고려한 취련을 행할 것이 요구된다. 이후, 전로를 사용한 탈탄 처리를, 「탈탄 처리」라고 표기한다. 또한, 레이들이나 토우 피드 카 등의 전로 이외의 설비를 사용하여 탈인 처리를 행하는 경우라도, 마찬가지로, 전로를 사용한 탈탄 처리 시에 있어서, 탈인을 고려한 취련을 행할 것이 요구된다. 또한, 탈탄 처리 전의 용선 예비 처리로서 탈인 처리를 행하지 않는 보통 선철 조업의 경우는, 일반적으로는 용선 중 인 농도가 높아, 탈탄 처리 시에 있어서 탈인을 고려한 취련을 행할 것이 요구된다.
그래서, 예를 들어 탈탄 처리의 취련 초기에 있어서, 탈탄 처리와 병행하여 가일층의 탈인 처리를 진행시키기 위해, 생석회나 소석회 등의 CaO원이 전로에 투입될 수 있다. 이러한 CaO원의 투입에 의해, 탈탄 처리에 있어서, 하기 화학식 (101)로 나타내는 탈인 반응이 촉진된다. 또한, 하기 화학식 (101)에 있어서, 「[물질 X]」라는 표기는, 물질 X가 용선 중에 존재하는 물질임을 나타내고, 「(물질 Y)」라는 표기는, 물질 Y가 슬래그 중에 존재하는 물질임을 나타낸다.
Figure 112019098940857-pct00001
상기 화학식 (101)로 표현되는 탈인 반응의 진행의 정도는, CaO원의 재화 상황과 관련된다. 예를 들어, 상기 화학식 (101)로 표현되는 탈인 반응이 촉진되면, CaO원의 재화가 진행되게 된다. 즉, CaO원의 재화 상황이, 탈탄 처리 시에 있어서의 용강 중 인 농도에 영향을 미친다고 생각된다.
상기 특허문헌 1에서는, 전로 취련의 조업 시의 조업 조건 등을 사용하여 용강 중 인 농도의 추정이 행해지고 있다. 그러나, 상기 특허문헌 1에서는, 탈탄 처리 시의 CaO원의 재화 상황에 대해서는 고려되어 있지 않다. 탈탄 처리 시에 있어서의 용강 중 인 농도가 탈탄 처리 시의 CaO원의 재화 상황에 영향을 미치는 것을 고려하면, 상기 특허문헌 1에 개시된 기술에서는, 탈탄 처리 시에 있어서의 용강 중 인 농도를 정밀도 높게 추정하는 것은 곤란하다.
그래서, 본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이고, 본 발명의 목적으로 하는 바는, 전로를 사용한 탈탄 처리 전에, 탈인 처리를 행하지 않는 경우, 또는 탈탄 처리에서 사용하는 전로와는 다른 설비에 의해 탈인 처리를 행하는 경우의, 탈탄 처리 시의 용강 중 인 농도를 정밀도 높게 추정하는 것이 가능한, 용강 중 인 농도 추정 방법, 전로 취련 제어 장치, 프로그램 및 기록 매체를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 어느 관점에 의하면, 전로를 사용한 탈탄 처리 전에, 탈인 처리를 행하지 않는 경우, 또는 상기 탈탄 처리에서 사용하는 상기 전로와는 다른 설비에 의해 상기 탈인 처리를 행하는 경우의, 상기 탈탄 처리 시의 용강 중 인 농도를 추정하기 위한 용강 중 인 농도 추정 방법이며, 배기 가스 성분 및 배기 가스 유량을 취득하는 배기 가스 데이터 취득 스텝과, 서브 랜스 측정에 의해 용강 온도 및 용강 중의 탄소 농도를 취득하는 용강 데이터 취득 스텝과, 상기 배기 가스 성분 및 상기 배기 가스 유량을 사용하여 얻어지는 탈탄 산소 효율에 관한 데이터, 상기 배기 가스 성분, 상기 배기 가스 유량, 상기 용강 온도 및 상기 탄소 농도에 관한 데이터, 그리고 탈탄 처리에 관한 조업 조건을 사용하여 탈인 속도 상수를 산출하고, 산출된 상기 탈인 속도 상수와, 상기 탈탄 처리 개시 시의 용강 중의 인 농도를 사용하여, 상기 서브 랜스 측정 이후에 있어서의 상기 용강 중의 인 농도를 추정하는 인 농도 추정 스텝을 포함하는, 용강 중 인 농도 추정 방법이 제공된다.
상기 탈인 속도 상수의 산출에 있어서, 과거의 조업에 있어서 취득된 복수의 상기 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터에 대하여 행해진 시계열 클러스터링에 의해 얻어지는 클러스터를 식별하는 카테고리 변수를 사용해도 된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 전로를 사용한 탈탄 처리 전에, 탈인 처리를 행하지 않는 경우, 또는 상기 탈탄 처리에서 사용하는 상기 전로와는 다른 설비에 의해 상기 탈인 처리를 행하는 경우의, 상기 탈탄 처리 시의 용강 중 인 농도를 추정하는 전로 취련 제어 장치이며, 배기 가스 성분 및 배기 가스 유량을 취득하는 배기 가스 데이터 취득부와, 서브 랜스 측정에 의해 용강 온도 및 용강 중의 탄소 농도를 취득하는 용강 데이터 취득부와, 상기 배기 가스 성분 및 상기 배기 가스 유량을 사용하여 얻어지는 탈탄 산소 효율에 관한 데이터, 상기 배기 가스 성분, 상기 배기 가스 유량, 상기 용강 온도 및 상기 탄소 농도에 관한 데이터, 그리고 탈탄 처리에 관한 조업 조건을 사용하여 탈인 속도 상수를 산출하고, 산출된 상기 탈인 속도 상수와, 상기 탈탄 처리 개시 시의 용강 중의 인 농도를 사용하여, 상기 서브 랜스 측정 이후에 있어서의 상기 용강 중의 인 농도를 추정하는 인 농도 추정부를 구비하는, 전로 취련 제어 장치가 제공된다.
상기 인 농도 추정부는, 상기 탈인 속도 상수의 산출에 있어서, 과거의 조업에 있어서 취득된 복수의 상기 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터에 대하여 행해진 시계열 클러스터링에 의해 얻어지는 클러스터를 식별하는 카테고리 변수를 사용해도 된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 전로를 사용한 탈탄 처리 전에, 탈인 처리를 행하지 않는 경우, 또는 상기 탈탄 처리에서 사용하는 상기 전로와는 다른 설비에 의해 상기 탈인 처리를 행하는 경우의, 상기 탈탄 처리 시의 용강 중 인 농도를 추정하는 전로 취련 제어 장치로서 컴퓨터를 기능시키기 위한 프로그램이며, 배기 가스 성분 및 배기 가스 유량을 취득하는 배기 가스 데이터 취득 기능과, 서브 랜스 측정에 의해 용강 온도 및 용강 중의 탄소 농도를 취득하는 용강 데이터 취득 기능과, 상기 배기 가스 성분 및 상기 배기 가스 유량을 사용하여 얻어지는 탈탄 산소 효율에 관한 데이터, 상기 배기 가스 성분, 상기 배기 가스 유량, 상기 용강 온도 및 상기 탄소 농도에 관한 데이터, 그리고 탈탄 처리에 관한 조업 조건을 사용하여 탈인 속도 상수를 산출하고, 산출된 상기 탈인 속도 상수와, 상기 탈탄 처리 개시 시의 용강 중의 인 농도를 사용하여, 상기 서브 랜스 측정 이후에 있어서의 상기 용강 중의 인 농도를 추정하는 인 농도 추정 기능을 컴퓨터에 실현시키기 위한 프로그램이 제공된다.
상기 인 농도 추정 기능은, 상기 탈인 속도 상수의 산출에 있어서, 과거의 조업에 있어서 취득된 복수의 상기 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터에 대하여 행해진 시계열 클러스터링에 의해 얻어지는 클러스터를 식별하는 카테고리 변수를 사용해도 된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 전로를 사용한 탈탄 처리 전에, 탈인 처리를 행하지 않는 경우, 또는 상기 탈탄 처리에서 사용하는 상기 전로와는 다른 설비에 의해 상기 탈인 처리를 행하는 경우의, 상기 탈탄 처리 시의 용강 중 인 농도를 추정하는 전로 취련 제어 장치로서 컴퓨터를 기능시키기 위한 프로그램이 기록된 기록 매체이며, 배기 가스 성분 및 배기 가스 유량을 취득하는 배기 가스 데이터 취득 기능과, 서브 랜스 측정에 의해 용강 온도 및 용강 중의 탄소 농도를 취득하는 용강 데이터 취득 기능과, 상기 배기 가스 성분 및 상기 배기 가스 유량을 사용하여 얻어지는 탈탄 산소 효율에 관한 데이터, 상기 배기 가스 성분, 상기 배기 가스 유량, 상기 용강 온도 및 상기 탄소 농도에 관한 데이터, 그리고 탈탄 처리에 관한 조업 조건을 사용하여 탈인 속도 상수를 산출하고, 산출된 상기 탈인 속도 상수와, 상기 탈탄 처리 개시 시의 용강 중의 인 농도를 사용하여, 상기 서브 랜스 측정 이후에 있어서의 상기 용강 중의 인 농도를 추정하는 인 농도 추정 기능을 컴퓨터에 실현시키기 위한 프로그램이 기록된 기록 매체가 제공된다.
상기 인 농도 추정 기능은, 상기 탈인 속도 상수의 산출에 있어서, 과거의 조업에 있어서 취득된 복수의 상기 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터에 대하여 행해진 시계열 클러스터링에 의해 얻어지는 클러스터를 식별하는 카테고리 변수를 사용해도 된다.
상기 용강 중 인 농도 추정 방법 및 상기 전로 취련 제어 장치에서는, 탈탄 산소 효율을 포함하는 다양한 데이터 및 조업 조건을 사용하여 탈인 속도 상수가 산출되고, 산출된 탈인 속도 상수를 사용하여 용강 중 인 농도가 추정된다. 이에 의해, 일차 정련의 탈탄 처리 시에 있어서의 CaO원의 재화 상황에 관한 조업 요인을, 용강 중 인 농도의 추정에 반영시킬 수 있다.
따라서, 전로를 사용한 탈탄 처리 전에, 탈인 처리를 행하지 않는 경우, 또는 탈탄 처리에서 사용하는 전로와는 다른 설비에 의해 탈인 처리를 행하는 경우의, 탈탄 처리 시의 용강 중 인 농도를, 종래보다도 한층 정밀도 높게 추정하는 것이 가능하다.
도 1은 탈탄 처리 시에 있어서의 탈탄 산소 효율 k0[i]의 시계열 데이터의 예를 도시하는 그래프이다.
도 2는 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터에 대하여 행해진 시계열 클러스터링의 결과의 예를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 전로 취련 시스템의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 4는 동 실시 형태에 관한 전로 취련 시스템에 의한 용강 중 인 농도 추정 방법의 흐름도의 일례이다.
도 5는 실시예 및 비교예에 관한, 서브 랜스 측정 시의 용강 중 인 농도의 실적값에 대한 추정 오차의 표준 편차를 도시하는 그래프이다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
또한, 탈탄 처리 시의 전로 내에는, 그 탄소 농도에 따라 선철 또는 강이 존재할 수 있지만, 이하의 설명에서는, 설명이 번잡해지는 것을 피하기 위해, 「전로 내의 용선 또는 용강」을, 편의적으로, 모두 「용강」이라고 호칭하기로 한다. 또한, 탈탄 처리 개시 시에 있어서 전로에 장입되는 용선에 대해서는, 그대로 「용선」이라는 단어를 사용한다.
<<1. 본 실시 형태에 관한 용강 중 인 농도의 추정 방법>>
본 실시 형태에 관한 전로 취련 시스템(1)의 구성 및 기능에 대하여 설명하기 전에, 본 실시 형태에 관한 용강 중 인 농도의 추정 방법에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 특별히 설명이 없는 한, 각 성분의 농도의 단위인 (질량％)는 (％)라고 기재한다.
(조업 조건, 조업 요인을 사용한 용강 중 인 농도의 추정 방법)
취련 중의 용강 중 인 농도[P](％)의 시간 변화가 1차 반응식으로 표현된다고 가정하면, 당해 1차 반응식은 하기 식 (1)과 같이 나타난다.
Figure 112019098940857-pct00002
여기서, 상기 식 (1)에 있어서, [P]ini는, 인 농도 초기값(용선 인 농도)(％)이고, k는 탈인 속도 상수(sec-1)이다. 또한, 여기서 말하는 「인 농도 초기값」이란, 탈탄 처리의 직전에 실측된 인 농도의 실적값(즉, 탈탄 처리 개시 시에 있어서의 인 농도)을 의미한다. 이러한 인 농도의 실적값은, 예를 들어 전공정인 용선 예비 처리 후(탈인 처리 후)에 실측된 인 농도이다.
정확한 탈인 속도 상수 k가 얻어지면, 용강 중 인 농도를 고정밀도로 추정 할 수 있다. 단, 일반적으로 실제의 취련에 있어서의 탈인 속도 상수 k는 일정하지 않고, 다양한 조업 조건의 영향을 받아 변동된다고 생각된다. 그 때문에, 예를 들어 상기 특허문헌 1(일본 특허 공개 제2013-23696호 공보)에 개시되어 있는 바와 같이, 용선 성분 및 용선 온도와 같은 정적인 정보뿐만 아니라, 축차적으로 측정되는 배기 가스 성분에 관한 데이터 및 배기 가스 유량에 관한 데이터 등의 배기 가스 데이터와 같은 취련 중의 다이내믹한 정보를 활용하여, 탈인 속도 상수 k를 추정하는 일이 행해진다. 이하, 탈인 속도 상수 k의 추정 방법에 대하여 설명한다.
상기 식 (1)로부터, 취련 개시(탈탄 처리 개시)로부터 t초 후에 있어서의 용강 중 인 농도는 하기 식 (2)와 같이 나타난다.
Figure 112019098940857-pct00003
그렇게 하면, 과거의 조업 실적 데이터를 사용하여, 차지별 탈인 속도 상수 k를 구할 수 있다. 예를 들어, 차지 i에 있어서의 탈인 속도 상수 ki는 하기 식 (3)을 사용하여 산출된다.
Figure 112019098940857-pct00004
여기서, 상기 식 (3)에 있어서, [P]end,i는, 취입 중지 시의 용강 중 인 농도(％)이고, tend,i는 탈탄 처리 개시부터 취입 중지 시점까지의 경과 시간(sec)이다.
그리고, 상기 식 (3)에 의해 얻어진 탈인 속도 상수 k를 목적 변수로 하는 모델식을 미리 작성해 둔다. 이 모델식은 다양한 통계적 방법에 의해 적절히 구축 가능하다. 본 실시 형태에서는, 당해 모델식으로서, 다양한 조업 요인 X를 설명 변수로 하는 회귀식이 사용된다. 당해 회귀식은 주지의 다중 회귀 분석 방법에 의해 얻어지고, 예를 들어 하기 식 (4)와 같이 구축된다. 실제의 취련에서는, 당해 취련 시에 있어서의 조업 요인 X를 하기 식 (4)에 대입함으로써, 탈인 속도 상수 k가 추정되고, 당해 탈인 속도 상수 k를 상기 식 (2)에 적용함으로써, 용강 중 인 농도가 추정될 수 있다.
Figure 112019098940857-pct00005
여기서, 상기 식 (4)에 있어서, αj는 j번째의 조업 요인 Xj에 대응하는 회귀 계수이고, α0은 상수이다. 또한, 조업 요인 X의 구체예로서는, 하기 표 1에 나타내는 조업 요인을 들 수 있다. 단, 하기 표 1에 나타내는 조업 요인은 어디까지나 일례이며, 탈인 속도 상수 k의 추정에 있어서는, 모든 조업 요인 X가 고려되어도 된다. 또한, 탈인 속도 상수 k의 추정에는 하기 표 1에 포함되는 조업 요인의 전부 또는 일부가 사용되어도 된다.
Figure 112019098940857-pct00006
또한, 상기 특허문헌 1에 따르면, 취련 중의 배기 가스 유량, 배기 가스 성분, 상취 가스 유량, 부원료 투입량 및 용선 성분으로부터 산소 수지를 계산하여 얻어지는 노 내 축적 산소량 원단위가, 탈인 속도 상수에 미치는 영향이 큰 것이 나타났다. 따라서, 상기 특허문헌 1에서는, 배기 가스 데이터 등을 활용하여 얻어지는 노 내 축적 산소량 원단위, 그리고 상취 랜스 높이, 산소 가스 유량 및 저취 가스 유량 등의 취련 중의 다이내믹한 조업 요인을, 상기 식 (4)에 나타나는 회귀식의 설명 변수로서, 표 1에 기재된 설명 변수에 추가하여 더 채용함으로써, 보다 고정밀도로 탈인 속도 상수의 추정이 가능하다고 기재되어 있다.
(탈탄 산소 효율에 관한 데이터의 이용)
CaO원의 재화는 전로 내에 취입된 산소가 용강 중의 Fe와 반응하여, FeO가 많이 생성됨으로써, 진행되기 쉬워진다고 생각된다. 이 경우, 전로 내에 취입된 산소가 용강 중의 탄소와 반응하는 비율이 저하될 수 있다. 그래서, 전로 내에 취입된 산소의, 용강 중의 탄소와의 반응 상황을 파악함으로써, CaO원의 재화 상황을 파악할 수 있겠다는 취지에 본 발명자들은 상도했다.
전로 내에 취입된 산소의, 용강 중의 탄소와의 반응 상황을 나타내는 지표의 예로서, 탈탄 산소 효율이 있다. 탈탄 처리에 있어서의 탈탄 산소 효율이란, 전로 내에 취입되는 산소와, 탈탄 처리에 있어서의 용강 중의 탄소의 반응의 효율을 나타내는 지표이다. 본 발명자들은 탈탄 처리 시의 취련에 있어서의 슬래그 중의 CaO 농도를 반영하는 탈탄 산소 효율을, 용강 중 인 농도의 추정에 관한 조업 요인으로서 채용함으로써, 용강 중 인 농도의 추정 정밀도를 더 향상시킬 수 있겠다는 취지에 상도했다. 이하, 탈탄 산소 효율에 관한 데이터, 및 그 이용예에 대하여 설명한다. 이러한 탈탄 산소 효율은, 이하에 나타내는 바와 같이, 전로로부터 배출되는 배기 가스 정보로부터 취득할 수 있다.
탈탄 산소 효율 k0[i](％/(Nm3/ton))는 정주기로 측정되는 배기 가스 유량 및 배기 가스 성분을 포함하는 배기 가스 정보에 기초하여, 하기 식 (5)를 사용하여 산출된다.
Figure 112019098940857-pct00007
여기서, 상기 식 (5)에 있어서, CO[i＋N](％)는 배기 가스 중의 CO 농도이고, CO2[i＋N](％)는 배기 가스 중의 CO2 농도이고, Voffgas[i](Nm3/hr(NTP))는 총 배기 가스 유량이고, FO2[i](Nm3/hr(NTP))는 취련 개시부터 탈탄 산소 효율 k0[i] 산출시까지의 전로 내로의 입력 산소량이다. 또한, FO2[i]는 스태틱 제어에 의해 취련 개시 전에 결정될 수 있는 취입 산소량으로부터 산출될 수 있다. 또한, 각괄호 [] 내의 i는 배기 가스 유량 및 배기 가스 성분의 측정에 있어서의 샘플링 주기를 나타내고 있다. 또한, 각괄호 [] 내의 N은 배기 가스 성분 분석계에 의한 분석 지연(배기 가스가 배기 가스 성분 분석계의 설치 위치에 이르기까지의 시간적인 지연)에 대응한다. 분석 지연 N의 구체적인 값은, 연도에 있어서의 배기 가스 성분 분석계의 설치 위치 등에 따라 적절히 결정되어도 된다. 또한, 「NTP」는 Normal Temperature Pressure를 의미한다.
또한, 상기 식 (5)는 이하와 같이 도출된다. 배기 가스 정보로부터 구해지는 단위 시간당 탈탄량 wc[i](g/sec)는 하기 식 (6)에 의해 산출된다.
Figure 112019098940857-pct00008
여기서, 상기 식 (6)에 있어서, Voffgas[i]를 1000×3600으로 나누는 것은, 단위를 (L/sec)로 변환하기 위해서이다. 또한, 22.4(L/mol)로 나누는 것은 몰수로 환산하기 위해서이다. 또한, 12는 탄소의 원자량이다.
탈탄 산소 효율 k0[i]는 탈탄량(중량％)을 산소 원단위(Nm3/ton)로 나눈 것으로서 정의되기 때문에, 탈탄 산소 효율 k0[i]는 하기 수식 (7)에 의해 표현된다. 여기서, Wst는 용강(용선) 중량(ton)이다. 하기 식 (7)을 상기 식 (6)에 대입하면, 상기 식 (5)가 얻어진다.
Figure 112019098940857-pct00009
도 1은 탈탄 처리 시에 있어서의 탈탄 산소 효율 k0[i]의 시계열 데이터의 예를 도시하는 그래프이다. 또한, 당해 그래프에 의해 나타나는 데이터는, 실제로 얻어진 탈탄 산소 효율 k0[i]의 데이터에 대하여, 평균＝0으로 되고, 또한 표준 편차＝1로 되도록 표준화 처리를 실시함으로써 얻어진 데이터이다. 당해 시계열 데이터는 탈탄 처리 시기에 있어서의 탈탄 처리 개시 시점부터의 시계열 데이터이다.
도 1의 그래프에 도시한 예에서는, 탈탄 산소 효율 k0[i]는 상승과 하강을 반복하고 있다. 탈탄 산소 효율 k0[i]가 상대적으로 높을 때는, 전로 내에 취입된 산소가 용강 중의 Fe보다 탄소와 더 많이 반응하고 있음을 나타내고 있다. 이 경우, FeO가 별로 생성되지 않기 때문에, CaO원의 재화는 진행되기 어렵다. 그 때문에, 탈탄 산소 효율 k0[i]가 상대적으로 높은 상태는, 탈인 반응도 촉진되고 있지 않은 상태라고 할 수 있다. 한편, 탈탄 산소 효율 k0[i]가 상대적으로 낮을 때는, 전로 내에 취입된 산소가 탄소보다도 용강 중의 Fe와 더 많이 반응하고 있음을 나타내고 있다. 이 경우, FeO가 더 많이 생성되기 때문에, CaO원의 재화가 진행되고 있는 상황이다. 그 때문에, 탈탄 산소 효율 k0[i]가 상대적으로 낮은 상태는, 탈인 반응이 촉진되고 있는 상태라고 할 수 있다. 이와 같이, 탈탄 산소 효율은 용강 중 인 농도를 반영할 수 있는 지표로 될 수 있다.
탈탄 산소 효율 k0[i]는 탈탄 처리의 시기에 있어서 크게 변동되고, 그 후 조금씩 대략 일정한 값으로 수렴해 가는 경우가 많다. 당해 시기에 있어서의 탈탄 산소 효율의 변동은 전로 표면에 있어서의 탈인 반응의 진행에 의한 CaO원의 재화에 수반하는 것이라고 생각된다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 탈탄 처리의 시기에 있어서의 탈탄 산소 효율에 관한 데이터를, 상기 식 (4)의 설명 변수인 조업 요인 Xj의 하나로서 사용할 수 있다. 여기서, 「탈탄 처리의 시기」란, 탈탄 처리의 개시 시부터, 탈탄 처리에서의 전체 경과 시간의 3분의 1 정도 경과할 때까지의 기간에 대응한다.
본 실시 형태에서는, 예를 들어 탈탄 처리 시기에 있어서의 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터의 평균값이, 탈인 속도 상수 k를 추정하기 위한 회귀식인 상기 식 (4)의 설명 변수인 조업 요인 Xj로서 사용되어도 된다. 이에 의해, 탈인 반응의 진행에 의한 CaO원의 재화의 진행의 정도를, 탈인 속도 상수 k의 추정에 반영시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 탈탄 처리 시기에 있어서의 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터의 최댓값, 최솟값, 혹은 중간값(구체적으로는, 측정 대상 기간의 중앙의 시각에 있어서의 탈탄 산소 효율) 또는 당해 시계열 데이터의 변화율(구체적으로는, 측정 대상 기간에 있어서의 탈탄 산소 효율의 변화 속도) 등, 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터에 기초하는 변수가, 설명 변수로서 사용되어도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터에 대하여 시계열 클러스터링을 실시하여 얻어지는 클러스터를 식별하는 카테고리 변수가, 설명 변수로서 사용되어도 된다. 시계열 클러스터링이란, 시계열 데이터끼리의 거리를 구하고, 당해 거리에 기초하여 클러스터링을 행하는 방법이다. 탈탄 산소 효율의 추이를 시계열 데이터로서 취급함으로써, 단순한 평균값으로는 표현할 수 없는 탈탄 산소 효율의 복잡한 거동(환언하면, 평균값을 산출하는 과정에서 평균화되어 버리는, 탈탄 산소 효율의 시간적인 거동 변화)을 유의미한 것으로서 파악하고, 이와 같은 탈탄 산소 효율의 복잡한 거동을, 보다 고정밀도로 반영시키는 것이 가능해진다.
이하에는, 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터에 대하여 시계열 클러스터링을 실시하여 얻어지는 클러스터를 식별하는 카테고리 변수를, 설명 변수로서 사용하는 경우에 대하여, 상세하게 설명한다.
본 실시 형태에서는, 먼저, 과거의 조업 데이터로부터 취득되는 탈탄 처리의 시기에 있어서의 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터에 대하여, 미리 시계열 클러스터링이 행해진다. 또한, 본 실시 형태에서는, 시계열 클러스터링의 방법으로서, 계층 클러스터링의 최근린법이 사용된다. 시계열 클러스터링의 방법으로서는, 본 방법에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 비계층 클러스터링의 k-means법 등이어도 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 이들 시계열 데이터에 대하여 4개의 클러스터로 분류되도록 시계열 클러스터링이 행해지지만, 클러스터의 수에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 클러스터의 수에 대해서는, 클러스터링의 결과에 따라 적절히 설정된다.
도 2는 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터에 대하여 행해진 시계열 클러스터링의 결과의 예를 도시하는 도면이다. 도 2의 각 그래프는 각 카테고리 변수(No.1 내지 8)에 대응하는 클러스터에 대한 시계열 클러스터링의 결과를 각각 도시하는 그래프이다. 또한, 각 그래프에 나타나는 탈탄 산소 효율에 관한 데이터는, 실제로 산출된 탈탄 산소 효율의 데이터에 대하여, 평균＝0으로 되고, 또한 표준 편차＝1로 되도록 표준화 처리를 실시함으로써 얻어진 데이터이다. 또한, 본 실시 형태에 관한 시계열 클러스터링에 사용된 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터는, 각각 탈탄 처리의 취련 개시 시부터 50초 경과한 시점까지의 탈탄 산소 효율로부터 얻어지는 데이터이다. 이 시계열 클러스터링에 사용되는 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터를 선택하는 시간 범위는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 당해 시간 범위는, 실제로 얻어지는 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터의 트렌드, 또는 전로 취련 설비의 조업 상태 등에 기초하여, 적절히 설정될 수 있다.
도 2에 있어서, 각 그래프 중에 존재하는 꺾은선의 각각이, 어느 1회의 탈탄 처리에 있어서의 탈탄 산소 효율의 경시 변화를 나타내고 있다. 도 2의 각 그래프에 도시한 바와 같이, 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터의 유사성이 높은 데이터끼리가, 각각 동일한 클러스터로 분류되어 있다. 예를 들어, 클러스터 No.1에 관한 그래프에 도시한 바와 같이, 클러스터 No.1에는 탈탄 산소 효율이 점증하고 있는 시계열 데이터가 분류되어 있다. 한편, 클러스터 No.2에 관한 그래프에 도시한 바와 같이, 클러스터 No.2에는 탈탄 산소 효율이 거의 변화되지 않은 시계열 데이터가 분류되어 있다.
이와 같이, 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터에 대하여 행해진 시계열 클러스터링에 의해 얻어지는 클러스터를 식별하는 카테고리 변수를, 상기 식 (4)의 설명 변수인 조업 요인 Xj로서 채용할 수 있다. 이에 의해, 단순히 탈탄 처리 시에 투입된 CaO원의 재화의 진행의 정도를, 용강 중 인 농도의 추정에 반영시킬 수 있다. CaO원의 재화의 진행의 정도는, 탈인 반응의 진행의 정도와 크게 관련된다. 따라서, 탈탄 처리에 있어서의 탈인 반응의 진행의 정도가 추가로 용강 중 인 농도의 추정에 대하여 가미되므로, 용강 중 인 농도의 추정 정밀도를 더욱 향상시키는 것이 가능해진다.
(실제의 조업 시에 있어서의 클러스터링 결과의 이용)
이어서, 실제의 조업 시에 있어서, 상술한 각 시계열 데이터의 클러스터링 결과를 탈인 속도 상수 k의 추정에 사용하는 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 과거의 조업 데이터로부터 취득되는 탈탄 처리의 시기에 있어서의 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터에 대하여, 미리 시계열 클러스터링을 행하여, 당해 시계열 데이터를 복수의 클러스터로 분류해 둔다. 그리고, 이들 클러스터별 카테고리 변수를 설명 변수의 하나로 하는 회귀식(상기 식 (4))을, 클러스터마다 미리 구축해 둔다.
이어서, 각 클러스터로 분류되는 탈탄 산소 효율의 복수의 시계열 데이터의, 측정점 j(j＝1 내지 n)에 있어서의 평균값 βave,j를, 측정점마다 산출한다. 측정점이란, 당해 시계열 데이터의 대상 범위에 있어서의, 탈탄 산소 효율의 측정 시점을 의미한다. 예를 들어, 도 2에 도시한 각 클러스터에는 탈탄 처리 개시 시부터 50초 경과한 시점까지의 각 시계열 데이터가 분류되어 있다. 탈탄 산소 효율이 1초마다 측정되고 있는 경우, 측정 점수는 50점으로 된다.
이어서, 탈인 속도 상수 k를 추정하는 대상인, 실제의 탈탄 처리 시에 있어서의 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터(Sj)를 취득하고, 취득한 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터와 각 클러스터의 유사도로서, 예를 들어 당해 시계열 데이터 Sj와 상기한 평균값 βave,j의 차분을, 클러스터마다 구한다. 당해 차분이 가장 작은 클러스터를, 시계열 데이터(Sj)가 속하는 클러스터라고 판단하고, 이 클러스터에 대응하는 카테고리 변수가, 조업 요인에 관한 설명 변수로서 사용된다. 당해 차분으로서는, 공지의 임의의 것을 사용하는 것이 가능하지만, 당해 차분은, 예를 들어 하기 식 (8)로 나타내는 차분 제곱합(Sum of Squared Difference: SSD)이어도 된다. 당해 차분은 공지의 통계적 방법에 의해 적절히 구해진다. 탈인 속도 상수 k는 얻어진 카테고리 변수를 구축된 회귀식에 다른 설명 변수와 함께 대입함으로써 산출될 수 있다.
Figure 112019098940857-pct00010
이상, 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터에 대하여 시계열 클러스터링을 실시하여 얻어지는 클러스터를 식별하는 카테고리 변수를, 설명 변수로서 사용하는 경우에 대하여 상세하게 설명했다.
또한, 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터에 기초하는 설명 변수는, 상술한 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 탈탄 처리 시기에 있어서의 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터의 평균값 혹은 중간값, 또는 당해 시계열 데이터의 변화율 등이, 설명 변수로서 사용되어도 된다.
이상, 본 실시 형태에 관한 용강 중 인 농도의 추정 방법에 대하여 설명했다.
<<2. 본 실시 형태에 관한 전로 취련 시스템>>
<2.1. 전로 취련 시스템의 구성>
계속해서, 상기에 나타낸 본 실시 형태에 관한 용강 중 인 농도의 추정 방법을 실현하기 위한 시스템의 일례에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 전로 취련 시스템(1)의 구성예를 도시하는 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 실시 형태에 관한 전로 취련 시스템(1)은, 전로 취련 설비(10), 전로 취련 제어 장치(20), 계측 제어 장치(30) 및 조업 데이터베이스(40)를 구비한다.
(전로 취련 설비)
전로 취련 설비(10)는 전로(11), 연도(12), 상취 랜스(13), 서브 랜스(14), 배기 가스 성분 분석계(101) 및 배기 가스 유량계(102)를 구비한다. 전로 취련 설비(10)는, 예를 들어 계측 제어 장치(30)로부터 출력된 제어 신호에 기초하여, 상취 랜스(13)에 의한 용선으로의 산소의 공급의 개시 및 정지, 서브 랜스(14)에 의한 용강 중의 성분 농도 및 용강 온도의 측정, 냉재 및 부원료(예를 들어, 생석회 등)의 투입, 그리고 전로(11)에 의한 용강 및 슬래그의 찌꺼기 배출에 관한 처리를 행한다. 전로 취련 설비(10)에는 상취 랜스(13)에 대하여 산소를 공급하기 위한 송산 장치, 전로(11)에 대하여 냉재를 투입하기 위한 구동계를 갖는 냉재 투입 장치, 그리고 전로(11)에 대하여 부원료를 투입하기 위한 구동계를 갖는 부원료 투입 장치 등, 일반적인 전로에 의한 취련에 사용되는 각종 장치가 마련될 수 있다.
전로(11)의 노구로부터는 취련에 사용되는 상취 랜스(13)가 삽입되어 있고, 송산 장치로부터 보내진 산소(15)가 상취 랜스(13)를 통해 노 내의 용선에 공급된다. 또한, 용선의 교반을 위해, 질소 가스나 아르곤 가스 등의 불활성 가스 등이 저취 가스(16)로서 전로(11)의 저부로부터 도입될 수 있다. 전로(11) 내에는 용선, 용선(용강) 온도를 조정하기 위한 냉재, 및 CaO원인 생석회 등의 슬래그 형성을 위한 부원료가 투입된다. 또한, 부원료가 분체인 경우, 분체의 부원료는, 상취 랜스(13)를 통해 산소(15)와 함께 전로(11) 내에 공급되어도 된다.
일차 정련의 탈탄 처리에서는, 용선 중의 탄소가, 상취 랜스(13)로부터 공급된 산소와 산화 반응한다(탈탄 반응). 이에 의해, CO 또는 CO2의 배기 가스가 생성된다. 이들 배기 가스는 전로(11)로부터 연도(12)로 배출된다.
또한, 일차 정련의 탈탄 처리에서는, 상기 화학식 (101)에 나타난 바와 같이, 용선에 포함되는 인이, 전로 내의 슬래그에 포함되는 FeO, 및 CaO 함유 물질을 포함하는 부원료와 화학 반응함으로써(탈인 반응), 슬래그에 도입된다. 즉, 취련에 의해 슬래그의 산화철의 농도를 증가시킴으로써, 탈인 반응이 촉진된다.
이와 같이, 전로 취련에서는, 취입된 산소와, 용선 중의 탄소, 인, 또는 규소 등이 반응하여, 산화물이 발생한다. 취련에 의해 발생한 산화물은 배기 가스로서 배출되거나, 또는 슬래그로서 안정화된다. 취련에 있어서의 산화 반응에 의해 탄소가 제거됨과 함께, 인 등이 슬래그에 도입되어 제거됨으로써, 저탄소이고 불순물이 적은 강이 생성된다.
또한, 전로(11)의 노구로부터 삽입되는 서브 랜스(14)는 탈탄 처리 시에, 그 선단이 소정의 타이밍에 용강에 침지되어, 탄소 농도를 포함하는 용강 중의 성분 농도, 및 용강 온도 등을 측정하기 위해 사용된다. 이 서브 랜스(14)에 의한 성분 농도 및/또는 용강 온도 등의 용강 데이터의 측정을, 이하에는, 「서브 랜스 측정」이라고 칭한다. 서브 랜스 측정에 의해 얻어진 용강 데이터는, 계측 제어 장치(30)를 통해 전로 취련 제어 장치(20)로 송신된다.
취련에 의해 발생한 배기 가스는 전로(11)밖에 마련되는 연도(12)로 흐른다. 연도(12)에는 배기 가스 성분 분석계(101) 및 배기 가스 유량계(102)가 마련된다. 배기 가스 성분 분석계(101)는 배기 가스에 포함되는 성분을 분석한다. 배기 가스 성분 분석계(101)는, 예를 들어 배기 가스에 포함되는 CO 및 CO2의 농도를 분석한다. 배기 가스 유량계(102)는 배기 가스의 유량을 측정한다. 배기 가스 성분 분석계(101) 및 배기 가스 유량계(102)는 소정의 샘플링 주기(예를 들어, 5 내지 10(sec) 주기)로, 축차적으로, 배기 가스의 성분 분석 및 유량 측정을 행한다. 배기 가스의 성분 분석 및 유량 측정은, 상기 식 (4)에 나타낸 회귀식의 설명 변수로서 사용되는 노 내 축적 산소량 원단위의 산출을 위해, 탈탄 처리 개시 시부터 행해진다. 배기 가스 성분 분석계(101)에 의해 분석된 배기 가스 성분에 관한 데이터, 및 배기 가스 유량계(102)에 의해 측정된 배기 가스 유량에 관한 데이터(이하, 이들 데이터를 「배기 가스 데이터」라고 호칭한다.)는, 계측 제어 장치(30)를 통해 전로 취련 제어 장치(20)에, 시계열 데이터로서 출력된다. 또한, 전로 취련 제어 장치(20)가 용강 중 인 농도를 축차적으로 추정하기 위해서는, 이 배기 가스 데이터는, 축차, 전로 취련 제어 장치(20)에 출력되는 것이 바람직하다.
(전로 취련 제어 장치)
전로 취련 제어 장치(20)는 데이터 취득부(201), 클러스터 결정부(202), 클러스터링 실행부(203), 인 농도 추정부(204), 전로 취련 데이터베이스(21) 및 입출력부(22)를 구비한다. 전로 취련 제어 장치(20)는, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 스토리지 및 통신 장치 등의 하드웨어 구성을 구비한다. 전로 취련 제어 장치(20)에서는, 이들 하드웨어 구성에 의해, 데이터 취득부(201), 클러스터 결정부(202), 클러스터링 실행부(203) 및 인 농도 추정부(204)의 각 기능이 실현된다. 또한, 전로 취련 데이터베이스(21)는 전로 취련 제어 장치(20)에 있어서 사용되는 각종 데이터를 저장하는 데이터베이스이고, 스토리지 등의 기억 장치에 의해 실현된다. 또한, 입출력부(22)는 키보드, 마우스 또는 터치 패널 등의 입력 장치, 디스플레이 또는 프린터 등의 출력 장치, 그리고 통신 장치에 의해 실현된다.
전로 취련 제어 장치(20)는 전로 취련 데이터베이스(21)에 저장되어 있는 각종 데이터, 배기 가스 성분 분석계(101) 및 배기 가스 유량계(102)로부터 취득되는 배기 가스 데이터, 및 서브 랜스(14)로부터 취득되는 용강 데이터를 입력값으로 하여, 용강 중 인 농도를 추정한다. 용강 중 인 농도는 전로 취련 제어 장치(20)의 각 기능부가 갖는 기능에 의해 추정된다. 또한, 전로 취련 제어 장치(20)는 추정된 용강 중 인 농도를, 전로 취련에 있어서의 조업의 제어에 사용해도 된다. 예를 들어, 추정된 용강 중 인 농도가, 목표 데이터(212)의 하나로서 저장되어 있는 목표 용강 중 인 농도를 초과하였다고 판단된 경우, 전로 취련 제어 장치(20)는 용강 중 인 농도가 목표 용강 중 인 농도를 하회하도록, 전로 취련의 조업 조건을 변경할 수 있다. 이와 같이, 용강 중 인 농도를 고정밀도로 추정할 수 있으면, 일차 정련에 의해 얻어지는 용강의 품질을 높게 유지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 전로 취련 제어 장치(20)의 각 기능부가 갖는 구체적인 기능에 대해서는 후술한다.
또한, 전로 취련 제어 장치(20)는, 예를 들어 전로(11)로의 산소의 취입, 그리고 냉재 및 부원료의 투입 등의 전로 취련에 관한 프로세스 전체를 제어하는 기능을 갖는다. 또한, 예를 들어 전로 취련 제어 장치(20)는 일반적인 스태틱 제어에 있어서 행해지고 있는, 취련 개시 전에 소정의 수식 모델 등을 사용하여 전로(11)로의 취입 산소량, 냉재의 투입량(이후, 「냉재량」이라고 호칭함) 및 부원료의 투입량 등을 결정하는 기능 등을 갖는다. 또한, 예를 들어 전로 취련 제어 장치(20)는, 일반적인 다이내믹 제어에 있어서 행해지고 있는 서브 랜스 측정에 대하여, 그 측정 대상이나 측정 타이밍 등을 제어하는 기능을 갖는다.
도시하지 않은 각 기능에 있어서의 구체적인 처리(예를 들어, 상술한, 냉재 및 부원료 투입의 제어 방법, 스태틱 제어에 있어서 취련 개시 전에 취입 산소량이나 각종 냉재 및 부원료의 투입량 등을 결정하는 방법, 그리고 서브 랜스 측정의 제어 방법)로서는, 각종 공지의 방법이 적용될 수 있기 때문에, 여기서는 상세한 설명은 생략한다.
전로 취련 데이터베이스(21)는, 예를 들어 도 3에 도시한 바와 같이, 용선 데이터(211), 목표 데이터(212) 및 파라미터(213) 등을 저장한다. 이들 데이터는, 도시하지 않은 입력 장치나 통신 장치를 통해 추가, 갱신, 변경 또는 삭제되어도 된다. 예를 들어, 후술하는 조업 데이터베이스(40)에 저장되어 있는 각종 데이터 중 전로 취련에 사용되는 데이터가, 전로 취련 데이터베이스(21)에 추가되어도 된다. 전로 취련 데이터베이스(21)에 기억되어 있는 각종 데이터는 데이터 취득부(201)에 의해 판독된다. 또한, 본 실시 형태에 관한 전로 취련 데이터베이스(21)를 갖는 기억 장치는, 도 3에 도시한 바와 같이 전로 취련 제어 장치(20)와 일체로 되어 구성되어 있지만, 다른 실시 형태에 있어서는, 전로 취련 데이터베이스(21)를 갖는 기억 장치는, 전로 취련 제어 장치(20)와는 분리된 구성이어도 된다.
용선 데이터(211)는 전로(11) 내의 용선에 관한 각종 데이터이다. 예를 들어, 용선 데이터(211)에는 용선에 대한 정보(차지별 초기 용선 중량, 용선 성분(탄소, 인, 규소, 철, 망간 등)의 농도, 용선 온도, 용선율 등)가 포함된다. 용선 데이터(211)에는 그 밖에도, 일반적으로 탈탄 처리에 있어서 사용되는 각종 정보(예를 들어, 부원료 및 냉재의 투입에 대한 정보(부원료 및 냉재량에 대한 정보), 서브 랜스 측정에 대한 정보(측정 대상이나 측정 타이밍 등에 대한 정보), 취입 산소량에 대한 정보 등)가 포함될 수 있다. 목표 데이터(212)에는, 탈탄 처리 후, 및 서브 랜스 측정 시 등에 있어서의 용선 중(용강 중)의 목표 성분 농도 및 목표 온도 등의 데이터가 포함된다. 파라미터(213)는 클러스터 결정부(202) 및 인 농도 추정부(204)에 있어서 사용되는 각종 파라미터이다. 예를 들어, 파라미터(213)에는 조업 요인을 설명 변수로 하는 회귀식에 있어서의 파라미터, 및 인 농도를 추정하기 위한 파라미터(탈인 속도 상수 등)가 포함된다.
입출력부(22)는, 예를 들어 인 농도 추정부(204)에 의한 용강 중 인 농도의 추정 결과 등을 취득하여, 각종 출력 장치에 출력하는 기능을 갖는다. 예를 들어, 입출력부(22)는 추정된 용강 중 인 농도를 오퍼레이터에 표시시켜도 된다. 또한, 전로 취련 제어 장치(20)가 추정된 용강 중 인 농도에 기초하여 전로 취련 제어를 행하는 경우, 입출력부(22)는 추정된 용강 중 인 농도에 기초하는 전로 취련에 관한 지시를, 계측 제어 장치(30)에 출력해도 된다. 이 경우, 당해 지시는, 전로 취련 제어 장치(20)가 갖는 전로 취련 제어에 관한 기능에 의해 자동적으로 생성되는 지시여도 되고, 표시된 용강 중 인 농도(추정값)에 관한 정보를 열람한 오퍼레이터의 조작에 의해 입력되는 지시여도 된다. 또한, 입출력부(22)는 전로 취련 데이터베이스(21)에 저장되어 있는 각종 데이터를 추가, 갱신, 변경 또는 삭제하기 위한 입력 인터페이스의 기능을 가져도 된다. 또한, 입출력부(22)는 데이터 취득부(201)에 의해 취득된 각종 데이터, 클러스터 결정부(202)에 의한 결정 결과, 및 인 농도 추정부(204)에 의한 추정 결과를, 조업 데이터베이스(40)에 출력해도 된다.
(계측 제어 장치)
계측 제어 장치(30)는 CPU, ROM, RAM, 스토리지 및 통신 장치 등의 하드웨어 구성을 구비한다. 계측 제어 장치(30)는 전로 취련 설비(10)가 구비하는 각 장치와 통신하여, 전로 취련 설비(10)의 전체의 동작을 제어하는 기능을 갖는다. 예를 들어, 계측 제어 장치(30)는 전로 취련 제어 장치(20)로부터의 지시에 따라, 전로(11)로의 냉재 및 부원료의 투입, 상취 랜스(13)의 산소(15)의 취입, 그리고 서브 랜스(14)의 용강으로의 침지 및 서브 랜스 측정 등에 관한 조작을 제어한다. 또한, 계측 제어 장치(30)는 배기 가스 성분 분석계(101), 배기 가스 유량계(102) 및 서브 랜스(14) 등의 전로 취련 설비(10)의 각 장치로부터 얻어진 데이터를 취득하여, 전로 취련 제어 장치(20)로 송신한다.
(조업 데이터베이스)
조업 데이터베이스(40)는 스토리지 등의 기억 장치에 의해 실현되는 데이터베이스이고, 전로 취련의 조업에 관한 각종 데이터를 저장하는 데이터베이스이다. 당해 각종 데이터는 데이터 취득부(201)에 의해 취득된 전로 취련 설비(10)의 각 장치로부터 얻어지는 데이터, 그리고 클러스터 결정부(202)에 의한 결정 결과, 및 인 농도 추정부(204)에 의한 추정 결과를 포함한다.
예를 들어, 본 실시 형태에 관한 조업 데이터베이스(40)는 배기 가스 성분 분석계(101) 및 배기 가스 유량계(102)에 의해 측정된 배기 가스 데이터로부터 얻어지는 탈탄 산소 효율에 관한 데이터(즉, 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터)를 조업마다 축적한다.
본 실시 형태에 관한 조업 데이터베이스(40)는 조업별 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터를 클러스터링 실행부(203)에 출력한다. 또한, 본 실시 형태에 관한 조업 데이터베이스(40)를 갖는 기억 장치는, 도 3에 도시한 바와 같이 전로 취련 제어 장치(20)와는 분리되어 구성되어 있지만, 다른 실시 형태에 있어서는, 조업 데이터베이스(40)를 갖는 기억 장치는, 전로 취련 제어 장치(20)와 일체로 된 구성이어도 된다.
<2.2. 각 기능부의 구성 및 기능>
이어서, 본 실시 형태에 관한 전로 취련 제어 장치(20)의 각 기능부의 구성 및 기능에 대하여 설명한다.
다시 도 3을 참조하면, 본 실시 형태에 관한 전로 취련 제어 장치(20)에는, 데이터 취득부(201), 클러스터 결정부(202), 클러스터링 실행부(203) 및 인 농도 추정부(204)의 각 기능부가 구비된다.
(데이터 취득부)
데이터 취득부(201)는 용강 중 인 농도를 추정하기 위한 각종 데이터를 취득한다. 예를 들어, 데이터 취득부(201)는 전로 취련 데이터베이스(21)에 기억되어 있는 용선 데이터(211), 목표 데이터(212) 및 파라미터(213)를 취득한다. 즉, 데이터 취득부(201)는 용선 데이터 취득부로서의 기능을 갖는다. 이들 데이터는, 늦어도, 인 농도 추정부(204)에 의한 용강 중 인 농도의 추정 처리가 개시되기 전에 취득된다. 본 실시 형태에 관한 데이터 취득부(201)는 전로 취련 데이터베이스(21)에 기억되어 있는 각종 데이터를, 탈탄 처리 개시 전에 취득한다.
또한, 데이터 취득부(201)는 배기 가스 성분 분석계(101) 및 배기 가스 유량계(102)로부터 출력되는 배기 가스 데이터를 취득한다. 즉, 데이터 취득부(201)는 배기 가스 데이터 취득부로서의 기능을 갖는다. 취득되는 배기 가스 데이터는 시계열 데이터이다. 배기 가스 데이터의 취득은 일차 정련의 전반에 걸쳐서 행해진다. 본 실시 형태에 관한 데이터 취득부(201)는 배기 가스 성분 분석계(101) 및 배기 가스 유량계(102)가 축차적으로 측정하는 배기 가스 데이터를 축차적으로 취득한다.
또한, 데이터 취득부(201)는 취득한 배기 가스 데이터로부터 탈탄 산소 효율을 산출할 수 있다. 즉, 데이터 취득부(201)는 탈탄 산소 효율 산출부로서의 기능을 갖는다. 탈탄 산소 효율은 취득한 배기 가스 유량 및 배기 가스 성분의 시계열 데이터로부터, 상기 식 (5)를 사용하여 얻어지는 시계열 데이터이다. 본 실시 형태에 관한 데이터 취득부(201)는 적어도 탈탄 처리의 개시 시점부터 소정 시간을 경과할 때까지의 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터를, 축차적으로 측정되는 배기 가스 데이터로부터 산출한다. 또한, 다른 실시 형태에 있어서는, 데이터 취득부(201)는 탈탄 처리의 개시 시점부터 소정 시간을 경과할 때까지의 배기 가스 데이터를 중간 서브 랜스 측정 전에 일괄하여 취득하고, 취득된 배기 가스 데이터로부터 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터를 산출해도 된다.
또한, 데이터 취득부(201)는 탈탄 처리 시에 서브 랜스(14)에 의한 서브 랜스 측정에 의해 얻어지는 용강 데이터를 취득한다. 즉, 데이터 취득부(201)는 용강 데이터 취득부로서의 기능을 갖는다.
또한, 데이터 취득부(201)는 상술한 각종 데이터 이외에도, 탈탄 처리에 관한 데이터를 취득한다. 데이터 취득부(201)는 전로 취련 설비(10)에 구비되는 각종 장치로부터 출력되는 데이터를, 계측 제어 장치(30)를 통해 취득한다.
데이터 취득부(201)는 취득한 데이터를 클러스터 결정부(202) 및 인 농도 추정부(204)에 출력한다. 또한, 데이터 취득부(201)에서 취득된 데이터는 조업 데이터베이스(40)에 저장된다.
(클러스터 결정부, 클러스터링 실행부)
클러스터 결정부(202)는 클러스터링 실행부(203)에 의해 취출되는 복수의 클러스터 중, 데이터 취득부(201)로부터 취득한 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터에 대하여 가장 유사도가 높은 클러스터를 결정한다. 여기서, 유사도의 산출 방법에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 공지의 각종 방법을 적절히 이용할 수 있다. 이러한 유사도로서, 예를 들어 상기 같이 주목하고 있는 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터와, 각 클러스터의 차분 제곱합을 사용할 수 있다. 클러스터 결정부(202)에 의해 결정된 클러스터에 대응하는 카테고리 변수는 인 농도 추정부(204)에 출력된다. 당해 카테고리 변수는 인 농도 추정부(204)에 의한 추정에 사용되는 상기 식 (4)에 나타낸 회귀식의 설명 변수인 조업 요인 Xj로서 사용된다.
또한, 클러스터링 실행부(203)는 조업 데이터베이스(40)로부터 취득한 과거의 조업에 있어서의 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터에 대하여 클러스터링을 행하여, 복수의 클러스터를 얻는다. 클러스터링 실행부(203)에 의해 얻어진 클러스터에 관한 정보는 클러스터 결정부(202)에 출력된다. 또한, 당해 클러스터에 관한 정보는 조업 데이터베이스(40)에 출력되어도 된다. 또한, 클러스터링 실행부(203)는 조업 데이터베이스(40)에 저장되어 있는 과거의 조업에 있어서의 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터가 갱신된 경우에, 적절히 클러스터링을 실행해도 된다.
또한, 다른 실시 형태에 있어서 상기 카테고리 변수를 설명 변수로서 사용하지 않는 경우, 클러스터 결정부(202) 및 클러스터링 실행부(203)는 전로 취련 제어 장치(20)에 포함되지 않아도 된다.
(인 농도 추정부)
본 실시 형태에 관한 인 농도 추정부(204)는 데이터 취득부(201)로부터 출력된 각종 데이터 및 클러스터 결정부(202)로부터 출력된 클러스터를 식별하는 변수인 카테고리 변수를 사용하여, 탈인 속도 상수 k 및 용강 중 인 농도를 추정한다. 구체적으로는, 인 농도 추정부(204)는 먼저, 상기한 각종 데이터 및 카테고리 변수를 설명 변수로서, 상기 식 (4)에 나타내는 회귀식에 대입함으로써, 탈인 속도 상수 k를 산출한다. 그리고, 인 농도 추정부(204)는 상기 식 (2)에 산출한 탈인 속도 상수 k를 대입함으로써, 용강 중 인 농도를 추정한다. 인 농도 추정부(204)는 서브 랜스(14)에 의한 서브 랜스 측정 이후(즉, 데이터 취득부(201)에 의한 용강 데이터의 취득의 개시 이후), 축차적으로 탈인 속도 상수 k 및 용강 중 인 농도를 추정한다. 즉, 서브 랜스 측정 이후, 탈탄 처리의 취입 중지 시(종점 시)까지의 범위에 있어서의 탈인 속도 상수 k 및 용강 중 인 농도가, 인 농도 추정부(204)에 의해 추정된다.
또한, 다른 실시 형태에 있어서 상기 카테고리 변수를 설명 변수로서 사용하지 않는 경우, 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터에 기초하는 변수(예를 들어, 평균값 등)가, 당해 설명 변수로서 사용될 수 있다.
이상, 도 3을 참조하여, 본 실시 형태에 관한 전로 취련 제어 장치(20)의 각 기능부의 구성 및 기능에 대하여 설명했다. 또한, 도 3에는 도시되어 있지 않지만, 전로 취련 제어 장치(20)는 조작량 산출부를 더 구비해도 된다. 조작량 산출부는 인 농도 추정부(204)에 의해 추정된 용강 중 인 농도에 기초하여, 탈탄 처리에 있어서의 취입 산소량 혹은 냉재량 또는 상취 랜스 높이 등의 조작량을 산출해도 된다. 조작량 산출부의 기능은, 예를 들어 상기 특허문헌 1에 개시되어 있는 기능과 동일해도 된다. 본 실시 형태에 관한 인 농도 추정부(204)에 의해 추정되는 용강 중 인 농도는, 상기 특허문헌 1에 개시된 기술에 의해 추정되는 용강 중 인 농도보다도 정밀도가 높다. 그 때문에, 조작량 산출부에 의해 산출되는 조작량의 신뢰도도 높으므로, 실제의 용강 중 인 농도를, 목표 용강 중 인 농도에 의해 가깝게 하는 것이 가능해진다.
<<3. 용강 중 인 농도 추정 방법의 플로우>>
도 4는 본 실시 형태에 관한 전로 취련 시스템(1)에 의한 용강 중 인 농도 추정 방법의 흐름도의 일례이다. 도 4를 참조하면서, 본 실시 형태에 관한 전로 취련 시스템(1)에 의한 용강 중 인 농도 추정 방법의 플로우에 대하여 설명한다. 또한, 도 4에 도시하는 각 처리는, 도 3에 도시하는 전로 취련 제어 장치(20)에 의해 실행되는 각 처리에 대응하고 있다. 그 때문에, 도 4에 도시하는 각 처리의 상세에 대해서는 생략하고, 각 처리의 개요를 설명하는 데 그친다.
본 실시 형태에 관한 용강 중 인 농도 추정 방법에서는, 먼저, 데이터 취득부(201)는 전로 취련 개시 전에, 전로 취련 데이터베이스(21)에 저장된 데이터 등의 각종 데이터를 취득한다(스텝 S101). 구체적으로는, 데이터 취득부(201)는 용선 데이터(211), 목표 데이터(212) 및 파라미터(213)를 취득한다.
이어서, 데이터 취득부(201)는 탈탄 처리의 개시 시점부터, 탈탄 처리에 관한 데이터를 취득한다(스텝 S103). 구체적으로는, 데이터 취득부(201)는 배기 가스 성분 분석계(101) 및 배기 가스 유량계(102)에 의해 측정된 배기 가스 데이터를, 배기 가스 성분 분석계(101) 및 배기 가스 유량계(102)로부터 축차적으로 취득한다. 또한, 배기 가스 데이터의 취득은 탈탄 처리의 개시 시점부터 종료 시점까지 연속적으로 행해진다. 스텝 S103에 관한 탈탄 처리에 관한 데이터의 취득 처리는 탈탄 처리의 개시 시점부터 소정 시간이 경과하는 시점(스텝 S105)까지 반복해서 실시되는 처리이다. 이러한 소정 시간은 후단에 있어서의 클러스터 결정부(202)에 의한 결정 처리에 사용되는 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터의 시간 범위에 상당한다.
이어서, 데이터 취득부(201)는 탈탄 처리의 개시 시점부터 소정 시간(미리 정해진 시간 범위)이 경과했는지 여부를 판별한다(스텝 S105). 탈탄 처리의 개시 시점부터 소정 시간이 경과하지 않은 경우(스텝 S105/아니오), 데이터 취득부(201)는 탈탄 산소 효율에 관한 데이터를 취득한다(스텝 S107). 구체적으로는, 데이터 취득부(201)는 축차적으로 취득되는 배기 가스 데이터로부터 탈탄 산소 효율을, 탈탄 처리의 개시 시점부터 소정 시간이 경과하는 시점까지의 동안 축차적으로 산출하여, 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터를 취득한다.
이어서, 탈탄 처리의 개시 시점부터 소정 시간이 경과한 경우(스텝 S105/예), 클러스터 결정부(202)는 스텝 S107에 있어서 취득된 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터에 기초하여, 조업 요인으로서 사용되는 클러스터를 결정한다(스텝 S109). 구체적으로는, 클러스터 결정부(202)는 본 차지의 탈탄 처리 시기에 있어서의 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터에 대하여, 클러스터링 실행부(203)에 의해 취출된 각 클러스터 중 가장 유사도가 높은 클러스터를 결정한다. 클러스터 결정부(202)는 여기서 결정된 클러스터에 대응하는 카테고리 변수를, 인 농도 추정부(204)에 출력한다.
이어서, 데이터 취득부(201)는 계속해서 탈탄 처리에 관한 데이터를 취득한다(스텝 S111). 스텝 S111에 관한 탈탄 처리에 관한 데이터의 취득 처리는, 탈탄 처리의 개시 시점부터 소정 시간이 경과한 시점부터 탈탄 처리의 종료 시점(스텝 S117)까지 반복해서 실시되는 처리이다. 스텝 S111에 관한 처리는 스텝 S103에 관한 처리와 마찬가지이다. 또한, 서브 랜스 측정이 행해지는 타이밍에 있어서는, 데이터 취득부(201)는 용강 데이터를 취득한다.
이어서, 인 농도 추정부(204)는 본 실시 형태에 관한 용강 중 인 농도의 추정 방법에 있어서, 서브 랜스 측정이 이미 행해졌는지 여부를 판별한다(스텝 S113). 서브 랜스 측정이 아직 행해지지 않은 경우(스텝 S113/아니오), 인 농도 추정부(204)에 의한 용강 중 인 농도의 추정은 행해지지 않고, 데이터 취득부(201)는 반복해서 배기 가스 데이터 등의 탈탄 처리에 관한 데이터를 취득한다(스텝 S111). 한편, 서브 랜스 측정이 이미 행해진 경우(스텝 S113/예), 인 농도 추정부(204)는 용강 중 인 농도의 추정을 행한다(스텝 S115).
구체적으로는, 인 농도 추정부(204)는 데이터 취득부(201)에 의해 취득된 각종 데이터를 사용하여, 먼저, 서브 랜스 측정 시의 탈인 속도 상수 k 및 용강 중 인 농도의 추정을 행한다. 이것은, 서브 랜스 측정에서 얻어지는 용강 온도 실적값 및 용강 중 탄소 농도 실적값이, 탈인 속도 상수 k의 추정의 고정밀도화에 보다 유효하기 때문이다. 보다 상세하게는, 먼저, 서브 랜스 측정에서 얻어지는 용강 온도 실적값 및 용강 중 탄소 농도 실적값을 포함하는 각종 데이터에 기초하는 설명 변수를 상기 식 (4)의 회귀식에 대입함으로써, 탈인 속도 상수 k를 얻는다. 이어서, 얻어진 탈인 속도 상수 k가 탈탄 처리 개시 시부터 서브 랜스 측정 시까지 동일한 값이라고 간주하고, 용선 인 농도를 인 농도 초기값 [P]ini라고 하고, 또한 탈탄 처리 개시부터 서브 랜스 측정 시까지의 경과 시간을 t라고 하여 상기 식 (2)에 대입함으로써, 서브 랜스 측정 시의 인 농도 [P]를 구한다. 이와 같이, 서브 랜스 측정 시에 추정된 탈인 속도 상수 k를 사용하여 탈탄 처리 개시부터 서브 랜스 측정 시에 있어서의 인 농도를 추정해도, 하기 실시예에 나타내는 바와 같이, 충분한 정밀도로 인 농도를 추정 가능하므로, 실용상의 문제는 없다.
서브 랜스 측정 이후, 인 농도 추정부(204)는 탈탄 처리가 종료되었는지 여부를 판별한다(스텝 S117). 탈탄 처리가 종료되지 않은 경우(스텝 S117/아니오), 인 농도 추정부(204)는 탈탄 처리가 종료되는 시점까지, 상기한 서브 랜스 측정 시의 용강 중 인 농도 추정값을 초기값으로 하여, 상기 식 (4)에 의한 탈인 속도 상수 k의 추정과, 추정된 k를 사용한, 상기 식 (2)에 의한 용강 중 인 농도의 추정을 반복해서 행한다(스텝 S111 내지 스텝 S115에 관한 처리). 한편, 탈탄 처리가 종료된 경우(스텝 S117/예), 인 농도 추정부(204)는, 본 실시 형태에 관한 용강 중 인 농도의 추정 처리를 종료한다.
이상, 도 4를 참조하여, 본 실시 형태에 관한 용강 중 인 농도의 추정 방법의 플로우에 대하여 설명했다. 또한, 도 4에 도시한 본 실시 형태에 관한 용강 중 인 농도의 추정 방법에 관한 흐름도에 도시한 스텝은 어디까지나 일례에 지나지 않는다.
예를 들어, 스텝 S101에 관한 처리나, 스텝 S107 및 스텝 S109에 관한 처리가 실행되는 타이밍은 스텝 S115에 있어서의 용강 중 인 농도의 추정 처리가 개시되기 이전이라면, 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로는, 다른 실시 형태에 있어서, 데이터 취득부(201)가 탈탄 산소 효율에 관한 데이터를 일괄하여 각종 장치로부터 취득하는 경우, 스텝 S101 및 스텝 S107에 있어서의 데이터의 취득 처리, 그리고 스텝 S109에 있어서의 클러스터의 결정 처리는, 스텝 S115에 있어서의 용강 중 인 농도의 추정 처리가 개시되기 이전에 완료되어 있으면 된다. 스텝 S115에 있어서의 용강 중 인 농도의 추정 처리의 개시 시에 용강 중 인 농도의 추정에 사용되는 데이터가 정리되어 있으면 충분하기 때문이다.
<<4. 정리>>
탈탄 처리에 있어서의 CaO원의 재화 상황은 용강 중 인 농도에 영향을 미치는 탈인 반응의 진행의 정도를 반영한다. 이 CaO원의 재화 상황은 탈탄 처리에 있어서의 탈탄 산소 효율에 관계된다. 이 점에서, 본 실시 형태에 따르면, 탈인 속도 상수 k를 산출하기 위한 설명 변수에 사용되는 조업 요인의 하나로서, 탈탄 처리의 시기에 있어서의 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터(및/또는 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터의 평균값)가 사용된다. 즉, 탈인 반응의 진행의 정도와 관계되는 CaO의 재화 상황으로서, 탈탄 처리 시에 취득되는 탈탄 산소 효율이 용강 중 인 농도의 추정에 적용된다. 이에 의해, 본 실시 형태에 따르면, 전로 취련에 있어서의 용강 중 인 농도의 추정 정밀도를 더 높일 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 과거의 조업 시에 있어서의 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터에 대하여 행해지는 시계열 클러스터링에 의해 얻어지는 클러스터를 식별하는 카테고리 변수가, 조업 요인에 관한 설명 변수로서 사용된다. 그리고, 실제의 조업 시에 있어서 얻어지는 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터가 나타내는 경향과 유사한 클러스터가 결정되고, 결정된 클러스터에 대응하는 카테고리 변수가, 당해 차지의 조업 요인에 관한 설명 변수로서 회귀식에 대입된다. 이에 의해, 단순히 탈탄 처리의 시기에 있어서의 탈탄 산소 효율의 변동의 패턴을, 탈인 속도 상수 k의 추정에 반영시킬 수 있다. 즉, 전로 취련에 있어서의 용강 중 인 농도의 추정 정밀도를 더욱 높게 할 수 있다.
또한, 도 3에 도시하는 구성은 어디까지나 본 실시 형태에 관한 전로 취련 시스템(1)의 일례이고, 전로 취련 시스템(1)의 구체적인 구성은 이러한 예에 한정되지 않는다. 전로 취련 시스템(1)은, 이상 설명한 기능을 실현 가능하게 구성되면 되고, 일반적으로 상정될 수 있는 모든 구성을 취할 수 있다.
예를 들어, 전로 취련 제어 장치(20)가 구비하는 각 기능은, 1대의 장치에 있어서 그 전부가 실행되지 않아도 되고, 복수의 장치의 협동에 의해 실행되어도 된다. 예를 들어, 데이터 취득부(201), 클러스터 결정부(202), 클러스터링 실행부(203) 및 인 농도 추정부(204) 중 하나 또는 복수의 어느 기능만을 갖는 하나의 장치가, 다른 기능을 갖는 다른 장치와 통신 가능하게 접속됨으로써, 도시하는 전로 취련 제어 장치(20)와 동등한 기능이 실현되어도 된다.
또한, 도 3에 도시하는 본 실시 형태에 관한 전로 취련 제어 장치(20)의 각 기능을 실현하기 위한 컴퓨터 프로그램을 제작하여, PC 등의 처리 장치에 실장하는 것이 가능하다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체도 제공할 수 있다. 기록 매체는, 예를 들어 자기 디스크, 광 디스크, 광자기 디스크, 플래시 메모리 등이다. 또한, 상기한 컴퓨터 프로그램은, 기록 매체를 사용하지 않고, 예를 들어 네트워크를 통해 배신해도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 전로 취련 시스템(1)을 SRP 조업에 적용한 예에 대하여 설명했지만, 본 발명의 적용 대상은 SRP 조업에만 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명에 관한 전로 취련 시스템(1)은 용선 예비 처리를 레이들이나 토우 피드 카 등의 설비를 사용하여 행한 후에 전로에 용선을 장입하여 탈탄 처리를 행하는 조업, 및 탈탄 처리를 행하는 전로와는 다른 전로를 사용하여 탈인 처리를 행하는, 복수의 전로를 사용하는 조업에 대해서도 적용하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명에 관한 전로 취련 시스템(1)은, 용선 예비 처리가 실시되지 않는 보통 선철 조업에 대해서도 적용하는 것이 가능하다. 보통 선철 조업에 적용하는 경우, 인 농도 초기값 [P]ini로서 탈탄 처리 전에 실측된 인 농도의 실적값을 사용함으로써, 용강 중 인 농도를 추정하는 것이 가능하다. 또한, 보통 선철 조업의 경우, 인 농도 초기값 [P]ini는, 예를 들어 일반적인 전공정인 탈황 처리 후에 실측된 인 농도이다.
실시예
이어서, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 본 발명의 효과를 확인하기 위해, 본 실시예에서는, 본 실시 형태에 관한 용강 중 인 농도 추정 방법에 의해 얻어지는 용강 중 인 농도의 추정 정밀도에 대하여 검증했다. 또한, 이하의 실시예는 본 발명의 효과를 검증하기 위해 행한 것에 지나지 않고, 본 발명이 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예에 대하여, 서브 랜스 측정 시의 용강 중 인 농도가 각각 산출되었다. 용강 중 인 농도는 상기 식 (4)에 의해 얻어진 탈인 속도 상수 k를 상기 식 (2)에 대입함으로써 얻어졌다. 산출된 용강 중 인 농도를, 이하 「추정값」이라고 칭한다.
또한, 실시예 및 비교예에 관한 용강 중 인 농도의 추정 정밀도의 검증을 위해, 서브 랜스 측정 시의 용강 중 인 농도의 실적값이 측정되었다. 실시예 및 비교예에 관한 용강 중 인 농도의 추정값과 실적값의 오차(추정 오차)를 각각 산출하여, 당해 추정 오차의 표준 편차(％)를 구했다. 표준 편차가 작을수록, 추정 오차가 작다고, 즉, 추정 정밀도가 높다고 할 수 있다.
상기 식 (4)로 나타나는 회귀식에 사용되는 설명 변수는, 하기 표 2에 나타내는 바와 같다. 구체적으로는, 비교예에서는, 설명 변수로서, 상기 표 1에 나타낸 종래의 조업 요인이 사용되었다. 한편, 실시예에서는, 설명 변수로서, 상기 표 1에 나타내는 조업 요인에 더하여, 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터에 대하여 클러스터 결정부(202)에 의해 결정된 클러스터에 대응하는 카테고리 변수(탈탄 산소 효율에 관한 카테고리 변수라고 칭함)가 사용되었다.
Figure 112019098940857-pct00011
이어서, 실시예 및 비교예에 관한 용강 중 인 농도의 추정 정밀도의 검증 결과를 나타낸다. 도 5는 실시예 및 비교예에 관한, 서브 랜스 측정 시의 용강 중 인 농도의 실적값에 대한 추정 오차의 표준 편차를 도시하는 그래프이다. 도 5를 참조하면, 실시예에서는, 비교예에 비해 추정 오차의 표준 편차가 작은 값으로 되어 있고, 용강 중 인 농도의 추정 정밀도가 더 향상되어 있음을 알 수 있다.
본 발명자들은 각 차지에 관하여 상기 식 (4)로 나타나는 회귀식에 의한 회귀 결과를 분석한 결과, 탈탄 산소 효율의 추이의 상황에 따라 탈인 효율이 변동되는 경향이 있음을 알아냈다. 이 경향에 착안함으로써, 탈탄 처리에 있어서의 CaO원의 재화 상황이, 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터에 기초하는 설명 변수에 의해 탈인 속도 상수 k의 산출에 반영되었기 때문에, 용강 중 인 농도의 추정 정밀도가 향상되었다고 생각된다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 자라면, 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있음은 명확하고, 이들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다.
1: 전로 취련 시스템
10: 전로 취련 설비
11: 전로
12: 연도
13: 상취 랜스
14: 서브 랜스
20: 전로 취련 제어 장치
21: 전로 취련 데이터베이스
22: 입출력부
30: 계측 제어 장치
40: 조업 데이터베이스
101: 배기 가스 성분 분석계
102: 배기 가스 유량계
201: 데이터 취득부
202: 클러스터 결정부
203: 클러스터링 실행부
204: 인 농도 추정부

Claims (8)

  1. 전로를 사용한 탈탄 처리 전에, 탈인 처리를 행하지 않는 경우, 또는 상기 탈탄 처리에서 사용하는 상기 전로와는 다른 설비에 의해 상기 탈인 처리를 행하는 경우의, 상기 탈탄 처리 시의 용강 중 인 농도를 추정하기 위한 용강 중 인 농도 추정 방법이며,
    배기 가스 성분 및 배기 가스 유량을 취득하는 배기 가스 데이터 취득 스텝과,
    서브 랜스 측정에 의해 용강 온도 및 용강 중의 탄소 농도를 취득하는 용강 데이터 취득 스텝과,
    상기 배기 가스 성분 및 상기 배기 가스 유량을 사용하여 얻어지는 탈탄 산소 효율에 관한 데이터, 상기 배기 가스 성분, 상기 배기 가스 유량, 상기 용강 온도 및 상기 탄소 농도에 관한 데이터, 그리고 상기 탈탄 처리에 관한 조업 조건을 사용하여 탈인 속도 상수를 산출하고, 산출된 상기 탈인 속도 상수와, 상기 탈탄 처리 개시 시의 용강 중의 인 농도를 사용하여, 상기 서브 랜스 측정 이후에 있어서의 상기 용강 중의 인 농도를 추정하는 인 농도 추정 스텝
    을 포함하는, 용강 중 인 농도 추정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탈인 속도 상수의 산출에 있어서, 과거의 조업에 있어서 취득된 복수의 상기 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터에 대하여 행해진 시계열 클러스터링에 의해 얻어지는 클러스터를 식별하는 카테고리 변수를 사용하는, 용강 중 인 농도 추정 방법.
  3. 전로를 사용한 탈탄 처리 전에, 탈인 처리를 행하지 않는 경우, 또는 상기 탈탄 처리에서 사용하는 상기 전로와는 다른 설비에 의해 상기 탈인 처리를 행하는 경우의, 상기 탈탄 처리 시의 용강 중 인 농도를 추정하는 전로 취련 제어 장치이며,
    배기 가스 성분 및 배기 가스 유량을 취득하는 배기 가스 데이터 취득부와,
    서브 랜스 측정에 의해 용강 온도 및 용강 중의 탄소 농도를 취득하는 용강 데이터 취득부와,
    상기 배기 가스 성분 및 상기 배기 가스 유량을 사용하여 얻어지는 탈탄 산소 효율에 관한 데이터, 상기 배기 가스 성분, 상기 배기 가스 유량, 상기 용강 온도 및 상기 탄소 농도에 관한 데이터, 그리고 상기 탈탄 처리에 관한 조업 조건을 사용하여 탈인 속도 상수를 산출하고, 산출된 상기 탈인 속도 상수와, 상기 탈탄 처리 개시 시의 용강 중의 인 농도를 사용하여, 상기 서브 랜스 측정 이후에 있어서의 상기 용강 중의 인 농도를 추정하는 인 농도 추정부
    를 구비하는, 전로 취련 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 인 농도 추정부는, 상기 탈인 속도 상수의 산출에 있어서, 과거의 조업에 있어서 취득된 복수의 상기 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터에 대하여 행해진 시계열 클러스터링에 의해 얻어지는 클러스터를 식별하는 카테고리 변수를 사용하는, 전로 취련 제어 장치.
  5. 전로를 사용한 탈탄 처리 전에, 탈인 처리를 행하지 않는 경우, 또는 상기 탈탄 처리에서 사용하는 상기 전로와는 다른 설비에 의해 상기 탈인 처리를 행하는 경우의, 상기 탈탄 처리 시의 용강 중 인 농도를 추정하는 전로 취련 제어 장치로서 컴퓨터를 기능시키기 위한, 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이며,
    배기 가스 성분 및 배기 가스 유량을 취득하는 배기 가스 데이터 취득 기능과,
    서브 랜스 측정에 의해 용강 온도 및 용강 중의 탄소 농도를 취득하는 용강 데이터 취득 기능과,
    상기 배기 가스 성분 및 상기 배기 가스 유량을 사용하여 얻어지는 탈탄 산소 효율에 관한 데이터, 상기 배기 가스 성분, 상기 배기 가스 유량, 상기 용강 온도 및 상기 탄소 농도에 관한 데이터, 그리고 상기 탈탄 처리에 관한 조업 조건을 사용하여 탈인 속도 상수를 산출하고, 산출된 상기 탈인 속도 상수와, 상기 탈탄 처리 개시 시의 용강 중의 인 농도를 사용하여, 상기 서브 랜스 측정 이후에 있어서의 상기 용강 중의 인 농도를 추정하는 인 농도 추정 기능
    을 컴퓨터에 실현시키기 위한, 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  6. 제5항에 있어서, 상기 인 농도 추정 기능은, 상기 탈인 속도 상수의 산출에 있어서, 과거의 조업에 있어서 취득된 복수의 상기 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터에 대하여 행해진 시계열 클러스터링에 의해 얻어지는 클러스터를 식별하는 카테고리 변수를 사용하는, 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  7. 전로를 사용한 탈탄 처리 전에, 탈인 처리를 행하지 않는 경우, 또는 상기 탈탄 처리에서 사용하는 상기 전로와는 다른 설비에 의해 상기 탈인 처리를 행하는 경우의, 상기 탈탄 처리 시의 용강 중 인 농도를 추정하는 전로 취련 제어 장치로서 컴퓨터를 기능시키기 위한 프로그램이 기록된 기록 매체이며,
    배기 가스 성분 및 배기 가스 유량을 취득하는 배기 가스 데이터 취득 기능과,
    서브 랜스 측정에 의해 용강 온도 및 용강 중의 탄소 농도를 취득하는 용강 데이터 취득 기능과,
    상기 배기 가스 성분 및 상기 배기 가스 유량을 사용하여 얻어지는 탈탄 산소 효율에 관한 데이터, 상기 배기 가스 성분, 상기 배기 가스 유량, 상기 용강 온도 및 상기 탄소 농도에 관한 데이터, 그리고 상기 탈탄 처리에 관한 조업 조건을 사용하여 탈인 속도 상수를 산출하고, 산출된 상기 탈인 속도 상수와, 상기 탈탄 처리 개시 시의 용강 중의 인 농도를 사용하여, 상기 서브 랜스 측정 이후에 있어서의 상기 용강 중의 인 농도를 추정하는 인 농도 추정 기능
    을 컴퓨터에 실현시키기 위한 프로그램이 기록된, 기록 매체.
  8. 제7항에 있어서, 상기 인 농도 추정 기능은, 상기 탈인 속도 상수의 산출에 있어서, 과거의 조업에 있어서 취득된 복수의 상기 탈탄 산소 효율의 시계열 데이터에 대하여 행해진 시계열 클러스터링에 의해 얻어지는 클러스터를 식별하는 카테고리 변수를 사용하는, 기록 매체.
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