KR102660392B1 - How to predict scrap decay in the electric furnace process - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기로 공정 중 투입되어 탕면 위로 노출된 미용해 스크랩의 붕락 활성기를 예측할 수 있는 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법에 관한 것으로서, 기존 조업 실적의 조업 이벤트 데이터와, 스크랩 장입 패턴 데이터 및 아크 안정도 측정 데이터를 학습 데이터로 입력 받는 학습 데이터 입력 단계와, 상기 학습 데이터 입력 단계에서 상기 학습 데이터로 입력 받은 상기 조업 이벤트 데이터 및 상기 스크랩 장입 패턴 데이터와, 상기 아크 안정도 측정 데이터로부터 산출된 스크랩 붕락 활성기 간의 상관관계를 머신러닝 기반으로 학습하여, 붕락 예측 모델을 생성하는 붕락 예측 모델 생성 단계와, 새로운 조업의 조업 계획 데이터와, 스크랩 장입 계획 데이터를 조업 변수로 입력 받는 조업 변수 입력 단계 및 상기 조업 변수 입력 단계에서 상기 조업 변수로 입력 받은 상기 조업 계획 데이터 및 상기 스크랩 장입 계획 데이터를 상기 붕락 예측 모델에 적용하여, 상기 새로운 조업에서의 예측 스크랩 붕락 활성기를 예측하는 붕락 예측 단계를 포함할 수 있다.The present invention relates to a scrap collapse prediction method in an electric furnace process that can predict the collapse active period of undissolved scrap introduced during the electric furnace process and exposed on the molten metal surface, using operation event data from existing operation performance, scrap charging pattern data, and arc. A learning data input step of receiving stability measurement data as learning data, the operation event data and the scrap charging pattern data input as the learning data in the learning data input step, and a scrap collapse activator calculated from the arc stability measurement data. A collapse prediction model creation step in which a collapse prediction model is created by learning the correlation between the two based on machine learning, an operation variable input step in which operation plan data for a new operation and scrap charging plan data are input as operation variables, and the operation variables. It may include a collapse prediction step of predicting the predicted scrap collapse active period in the new operation by applying the operation plan data and the scrap charging plan data input as the operation variables in the input step to the collapse prediction model.
Description
본 발명은 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 전기로 공정 중 투입되어 탕면 위로 노출된 미용해 스크랩의 붕락 활성기를 예측할 수 있는 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for predicting scrap collapse in an electric furnace process, and more specifically, to a method for predicting scrap collapse in an electric furnace process that can predict the collapse active period of undissolved scrap exposed on the molten metal surface after being introduced during the electric furnace process. .
전기로(EAF, Electric Arc Furnace)는, 전기에너지를 이용하여 금속 또는 합금을 가열하여 용해한다. 일반적으로, 전기로의 내부에 스크랩(Scrap)을 장입한 후, 3개의 전극과 스크랩 사이로 아크 형태의 전류를 발생시켜 가열하여 스크랩을 용해하게 된다. 전기로 공정은, 전체 공정(제강, 연주 및 압연) 중에서, 생산원가(원료, 전력 및 유틸리티 등)의 절반 이상을 차지하고, 생산성을 좌우하며, 이차 정련의 개재물 초기 유입 수준(출강 산소)과 성분(산소, 인 및 Tramp 원소 등) 조정/제어 등 용강 품질을 확보하는 중요한 공정이다.An electric arc furnace (EAF) uses electrical energy to heat and melt metals or alloys. Generally, after charging scrap into the electric furnace, an arc-shaped current is generated between three electrodes and the scrap to heat and melt the scrap. The electric furnace process accounts for more than half of the production costs (raw materials, power and utilities, etc.) among all processes (steelmaking, casting and rolling), determines productivity, and the initial inflow level (oxygen) and composition of secondary refining inclusions. It is an important process to ensure the quality of molten steel, including adjustment/control (oxygen, phosphorus, trap elements, etc.).
이러한, 전기로 공정의 전력 효율을 높이기 위해서는 전극에서 발생하는 아크 효율 관리가 중요할 수 있다. 예컨대, 아크 에너지가 용강으로 온전히 전달되지 못하고 다른 방향으로 소실되는 경우 전체 투입 에너지 중 유효 에너지 비율이 감소할 뿐 아니라, 내화재 등 로체 손상도 유발시킬 수 있다. 이에 따라, 전기로 공정에서는 액상 슬래그를 포밍시켜 전극을 침적시킴에 따라, 전극을 슬래그에 침적된 상태로 아크의 안정도 및 에너지 효율을 높이고 있다.In order to increase the power efficiency of the electric furnace process, managing the arc efficiency generated at the electrode may be important. For example, if the arc energy is not completely transmitted to the molten steel and is lost in another direction, not only does the ratio of effective energy to the total input energy decrease, but it can also cause damage to the furnace body, such as refractory materials. Accordingly, in the electric furnace process, the electrode is deposited by forming liquid slag, thereby increasing the stability and energy efficiency of the arc while the electrode is immersed in the slag.
이와 같이, 전기로 공정 중 전극을 액상 슬래그에 침적시키기 위해서는 장입물이 충분히 녹고 탕면이 상부로 드러나야 하는데(이러한 상태를 Flat-bath라고 함), 스크랩을 장입한 초기 상태에서는 미용해된 스크랩이 탕면 위로 쌓여 있어, Flat-bath 상태가 될 수 없으며, 스크랩을 빨리 용해시키고 붕락(쌓여 있던 스크랩이 무너져 내려 용탕 속으로 빠져들어감)시켜 Flat-bath 상태를 빨리 달성하는 것이 전기로 공정의 핵심 관리 인자가 될 수 있다. 이때, 스크랩의 붕락 전후로 에너지 효율 뿐만 아니라 조업 운영 파라미터(Parameter) 역시 크게 변화하므로, 스크랩의 붕락 시점을 인지하고 조업을 관리하는 것이 매우 중요할 수 있다.Likewise, in order to immerse the electrode in the liquid slag during the electric furnace process, the charge must be sufficiently melted and the molten metal surface exposed to the top (this state is called a flat-bath), but in the initial state after charging the scrap, the undissolved scrap is on the molten metal surface. Since it is piled up, it cannot be in a flat-bath state, and the key management factor in the electric furnace process is to quickly melt the scrap and make it collapse (the accumulated scrap collapses and falls into the molten metal) to quickly achieve a flat-bath state. It can be. At this time, not only energy efficiency but also operation operation parameters change significantly before and after the collapse of the scrap, so it can be very important to recognize the point of collapse of the scrap and manage the operation.
그러나, 종래의 전기로 공정은 스크랩 붕락 시점을 정량적으로 예측할 수 있는 방법에 없어, 조업자의 숙련도(조업 중 전기적 신호 또는 소리 확인 등)에 의존하여 이를 판단하고 있는 실정으로, 조업의 편차가 큰 문제점이 있었다.However, the conventional electric furnace process does not have a method for quantitatively predicting the point at which scrap collapses, so it relies on the operator's skill level (checking electrical signals or sounds during operation, etc.) to determine this, which is a problem with large differences in operation. There was this.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 전기로 공정 중 투입되어 탕면 위로 노출된 스크랩의 붕락 활성기를 예측할 수 있는 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention is intended to solve various problems including the problems described above. The purpose of the present invention is to provide a method for predicting the collapse of scrap in the electric furnace process that can predict the collapse active period of the scrap exposed on the molten metal surface after being introduced during the electric furnace process. do. However, these tasks are illustrative and do not limit the scope of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법이 제공된다. 상기 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법은, 전기로 공정 중 투입되어 탕면 위로 노출된 스크랩의 붕락 활성기를 예측할 수 있는 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법에 있어서, 기존 조업 실적의 조업 이벤트 데이터와, 스크랩 장입 패턴 데이터 및 아크 안정도 측정 데이터를 학습 데이터로 입력 받는 학습 데이터 입력 단계; 상기 학습 데이터 입력 단계에서 상기 학습 데이터로 입력 받은 상기 조업 이벤트 데이터 및 상기 스크랩 장입 패턴 데이터와, 상기 아크 안정도 측정 데이터로부터 산출된 스크랩 붕락 활성기 간의 상관관계를 머신러닝 기반으로 학습하여, 붕락 예측 모델을 생성하는 붕락 예측 모델 생성 단계; 새로운 조업의 조업 계획 데이터와, 스크랩 장입 계획 데이터를 조업 변수로 입력 받는 조업 변수 입력 단계; 및 상기 조업 변수 입력 단계에서 상기 조업 변수로 입력 받은 상기 조업 계획 데이터 및 상기 스크랩 장입 계획 데이터를 상기 붕락 예측 모델에 적용하여, 상기 새로운 조업에서의 예측 스크랩 붕락 활성기를 예측하는 붕락 예측 단계;를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a method for predicting scrap collapse in an electric furnace process is provided. The scrap collapse prediction method in the electric furnace process is a scrap collapse prediction method in the electric furnace process that can predict the collapse active period of scrap inputted during the electric furnace process and exposed above the molten metal surface, using operation event data of existing operation performance and scrap A learning data input step of receiving charging pattern data and arc stability measurement data as learning data; In the learning data input step, the correlation between the operation event data and the scrap charging pattern data input as the learning data and the scrap collapse activator calculated from the arc stability measurement data is learned based on machine learning to create a collapse prediction model. A collapse prediction model generation step; An operation variable input step in which operation plan data of a new operation and scrap charging plan data are input as operation variables; And a collapse prediction step of applying the operation plan data and the scrap charging plan data input as the operation variables in the operation variable input step to the collapse prediction model to predict the predicted scrap collapse active period in the new operation. can do.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 학습 데이터 입력 단계에서, 상기 조업 이벤트 데이터는, 전기로 공정의 시점별 전력 사용 패턴, 시점별 산소/LNG 사용 패턴, 부원료 투입 시기 및 부원료 투입량 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 스크랩 장입 패턴 데이터는, 전기로 공정에 투입되는 스크랩 종류, 스크랩 배합비 및 스크랩 적층구조 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the learning data input step, the operation event data is at least one of the power use pattern by time point of the electric furnace process, oxygen/LNG use pattern by time point, auxiliary material input time, and auxiliary material input amount. Including the above, the scrap charging pattern data may include at least one of the type of scrap input into the electric furnace process, the scrap mixing ratio, and the scrap stacking structure.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 학습 데이터 입력 단계는, 상기 기존 조업 실적의 상기 아크 안정도 측정 데이터의 아크 안정도값의 변화 패턴에 따른 극점으로부터 상기 기존 조업 실적의 스크랩 붕락 활성기를 산출하는 스크랩 붕락 활성기 산출 단계;를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the learning data input step calculates the scrap collapse activator of the existing operation performance from the pole according to the change pattern of the arc stability value of the arc stability measurement data of the existing operation performance. It may include an activator calculation step.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 스크랩 붕락 활성기 산출 단계는, 기존 조업의 전기로 공정 중, 공정 시간의 흐름에 따른 아크 안정도값의 변화를 그래프 형태의 신호로 출력하는 아크 안정도값 출력 단계; 및 상기 아크 안정도값 출력 단계에서 파형(Wave)으로 출력된 상기 그래프 형태의 신호에서의 극소점 및 극대점을 기준으로 스크랩 붕락 활성기의 스크랩 붕락 활성화 구간과 스크랩 붕락 안정화 구간을 검출하는 붕락 활성기 구간 검출 단계;를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the step of calculating the scrap collapse activator includes: an arc stability value output step of outputting the change in arc stability value over process time as a signal in the form of a graph during the electric furnace process of existing operation; And a collapse activator section detection step of detecting a scrap collapse activation section and a scrap collapse stabilization section of the scrap collapse activator based on the minimum and maximum points of the signal in the form of a graph output as a wave in the arc stability value output step. May include ;.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 붕락 활성기 구간 검출 단계에서, 상기 아크 안정도값 출력 단계를 통해 출력된 상기 그래프 형태의 신호에서, 상기 공정 시간의 흐름을 기준으로, 상기 아크 안정도값이 감소하다가 증가하기 시작하는 부분의 만곡점을 제 1 극소점으로 검출하고, 상기 제 1 극소점 이후 상기 아크 안정도값이 증가하다가 감소하기 시작하는 부분의 만곡점을 극대점으로 검출하여, 상기 제 1 극소점과 상기 극대점 사이의 구간을 상기 스크랩 붕락 활성화 구간으로 검출할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in the collapse activator section detection step, in the signal in the form of a graph output through the arc stability value output step, based on the passage of the process time, the arc stability value decreases and then decreases. The curved point of the part where it starts to increase is detected as the first minimum point, and the curved point of the part where the arc stability value increases and then starts to decrease after the first minimum point is detected as the maximum point, and the first minimum point and The section between the maximum points can be detected as the scrap collapse activation section.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 붕락 활성기 구간 검출 단계에서, 상기 아크 안정도값 출력 단계를 통해 출력된 상기 그래프 형태의 신호에서, 상기 공정 시간의 흐름을 기준으로, 상기 극대점 이후 상기 아크 안정도값이 감소하다가 증가하기 시작하는 부분의 만곡점 또는 상기 아크 안정도값이 감소하다가 일정한 값으로 수렴하기 시작하는 부분의 만곡점을 상기 제 2 극소점으로 검출하여, 상기 극대점과 상기 제 2 극소점 사이의 구간을 상기 스크랩 붕락 안정화 구간으로 검출할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the collapse activator section detection step, in the graph-shaped signal output through the arc stability value output step, based on the passage of the process time, the arc stability value after the maximum point The curved point of the portion where the arc stability value decreases and then begins to increase or the curved point of the portion where the arc stability value decreases and then begins to converge to a constant value is detected as the second minimum point, and the curve between the maximum point and the second minimum point is detected. The section can be detected as the scrap collapse stabilization section.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 학습 데이터 입력 단계는, 상기 학습 데이터에서 결측치와 이상치를 처리하는 데이터 전처리 단계; 및 상기 학습 데이터에서 상기 조업 이벤트 데이터와 상기 스크랩 장입 패턴 데이터와 관련된 복수의 파생 변수를 생성하고, 파생 변수 별 유효 구간을 설정하는 데이터 마트 생성 단계;를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the training data input step includes a data pre-processing step of processing missing values and outliers in the training data; and a data mart creation step of generating a plurality of derived variables related to the operation event data and the scrap charging pattern data from the learning data and setting a valid section for each derived variable.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 붕락 예측 모델 생성 단계는, 상기 데이터 마트 생성 단계에서 생성된 상기 복수의 파생 변수 및 상기 스크랩 붕락 활성기 산출 단계에서 산출된 상기 기존 조업 실적의 스크랩 붕락 활성기를 상기 학습 데이터로 저장하는 학습 데이터 저장 단계; 상기 학습 데이터로 저장된 상기 복수의 파생 변수의 변화에 따른 상기 기존 조업 실적의 스크랩 붕락 활성기의 변화 트렌드(Trend)나, 상기 복수의 파생 변수와 상기 기존 조업 실적의 스크랩 붕락 활성기 간의 상관관계를 머신러닝 기반으로 기계적으로 학습하는 학습 단계; 및 상기 학습 단계의 학습 결과로 상기 붕락 예측 모델을 생성하는 학습 모델 생성 단계;를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the collapse prediction model generation step includes the plurality of derived variables generated in the data mart generation step and the scrap collapse activator of the existing operation performance calculated in the scrap collapse activator calculation step. A learning data storage step of storing learning data as learning data; Machine learning the trend of change in the scrap collapse activator period of the existing operation performance according to the change in the plurality of derived variables stored as the learning data, or the correlation between the plurality of derived variables and the scrap collapse activator period of the existing operation performance A learning phase based on rote learning; and a learning model generation step of generating the collapse prediction model using the learning results of the learning step.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 붕락 예측 모델 생성 단계에서 머신러닝 기반으로 학습되어 생성된 상기 붕락 예측 모델의 오류 발생을 최소화시킬 수 있도록, 상기 붕락 예측 모델을 최적화시키는 최적화 단계;를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an optimization step of optimizing the collapse prediction model to minimize the occurrence of errors in the collapse prediction model generated by learning based on machine learning in the collapse prediction model generation step; further comprising: can do.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 최적화 단계는, 상기 붕락 예측 단계에서 예측된 상기 새로운 조업에서의 상기 예측 스크랩 붕락 활성기와, 상기 새로운 조업의 공정 중 확인된 실제 스크랩 붕락 활성기를 비교하여, 상기 실제 스크랩 붕락 활성기 대비 상기 예측 스크랩 붕락 활성기의 오차의 합을 손실 함수(Loss function)로 도출하는 비교 학습 단계; 및 상기 비교 학습 단계에서 도출된 상기 손실 함수를 고려하여 상기 붕락 예측 모델의 오차를 최소화하기 위한 최적화 결과를 상기 붕락 예측 모델 생성 단계의 머신러닝 기반의 학습에 반영하는 보정 단계;를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the optimization step compares the predicted scrap collapse activator in the new operation predicted in the collapse prediction step with the actual scrap collapse activator confirmed during the process of the new operation, A comparative learning step of deriving the sum of errors of the predicted scrap collapse activator compared to the actual scrap collapse activator as a loss function; And a correction step of reflecting the optimization result for minimizing the error of the collapse prediction model in consideration of the loss function derived in the comparison learning step to the machine learning-based learning of the collapse prediction model generation step. .
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기존 전기로 공정의 조업 변수들과 스크랩 붕락 활성기 간의 상관관계를 머신러닝 기반으로 사전에 학습하여 도출한 붕락 예측 모델을 이용하여, 새로운 전기로 공정 진행 시, 새로운 조업 변수들을 입력만으로, 새로운 조업에서의 스크랩 붕락 활성기를 예측할 수 있다.According to an embodiment of the present invention made as described above, a collapse prediction model derived by learning in advance the correlation between the operation variables of the existing electric furnace process and the scrap collapse activator based on machine learning is used to develop a new electric furnace. As the process progresses, the scrap collapse activation period in a new operation can be predicted just by entering new operation variables.
이와 같이, 사전에 머신러닝에 의해 학습된 붕락 예측 모델을 이용하여, 전기로 공정 중 스크랩 붕락 활성기를 정량적으로 예측함으로써, 작업자가 스크랩의 붕락 시기를 사전에 인지하여 전기로 공정의 조업 안정화 및 효율 개선이 가능할 수 있으며, 새로운 전기로 공정의 연구 개발 시 조업 변화 예측의 정합성을 향상시킬 수 있는 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.In this way, by using a collapse prediction model learned in advance through machine learning to quantitatively predict the active period of scrap collapse during the electric furnace process, operators can recognize the collapse period of scrap in advance, thereby stabilizing and improving the operation efficiency of the electric furnace process. Improvements may be possible, and a scrap collapse prediction method for the electric furnace process can be implemented that can improve the consistency of prediction of operational changes during research and development of a new electric furnace process. Of course, the scope of the present invention is not limited by this effect.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법을 순서대로 나타내는 순서도이다.
도 3은 도 2의 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법의 스크랩 붕락 활성기 산출 단계를 순서대로 나타내는 순서도이다.
도 4는 도 3의 스크랩 붕락 활성기 산출 단계에서 출력되는 아크 안정도값의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법을 순서대로 나타내는 순서도이다.Figure 1 is a block diagram schematically showing a method for predicting scrap collapse in an electric furnace process according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flow chart sequentially showing a method for predicting scrap collapse in an electric furnace process according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart sequentially showing the scrap collapse activator calculation steps of the scrap collapse prediction method of the electric furnace process of FIG. 2.
Figure 4 is a graph showing the change in arc stability value output in the scrap collapse activator calculation step of Figure 3.
Figure 5 is a flow chart sequentially showing a method for predicting scrap collapse in an electric furnace process according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, various preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is as follows. It is not limited to the examples. Rather, these embodiments are provided to make the present disclosure more faithful and complete and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Additionally, the thickness and size of each layer in the drawings are exaggerated for convenience and clarity of explanation.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will now be described with reference to drawings that schematically show ideal embodiments of the present invention. In the drawings, variations of the depicted shape may be expected, for example, depending on manufacturing technology and/or tolerances. Accordingly, embodiments of the present invention should not be construed as being limited to the specific shape of the area shown in this specification, but should include, for example, changes in shape resulting from manufacturing.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법을 개략적으로 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법을 순서대로 나타내는 순서도이며, 도 3은 도 2의 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법의 스크랩 붕락 활성기 산출 단계를 순서대로 나타내는 순서도이고, 도 4는 도 3의 스크랩 붕락 활성기 산출 단계에서 출력되는 아크 안정도값의 변화를 나타내는 그래프이다. 그리고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법을 순서대로 나타내는 순서도이다.1 is a block diagram schematically showing a method for predicting scrap collapse in an electric furnace process according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 sequentially shows a method for predicting scrap collapse in an electric furnace process according to an embodiment of the present invention. It is a flow chart, and FIG. 3 is a flow chart sequentially showing the scrap collapse activator calculation step of the scrap collapse prediction method of the electric furnace process of FIG. 2, and FIG. 4 shows the change in arc stability value output from the scrap collapse activator calculation step of FIG. 3. This is a graph that represents And, Figure 5 is a flowchart sequentially showing a method for predicting scrap collapse in an electric furnace process according to another embodiment of the present invention.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법은, 전기로 공정 중 투입되어 탕면 위로 노출된 스크랩의 붕락 활성기를 예측할 수 있는 방법으로서, 크게, 학습 데이터 입력 단계(S100)와, 붕락 예측 모델 생성 단계(S200)와, 조업 변수 입력 단계(S300) 및 붕락 예측 단계(S400)를 포함할 수 있다.First, as shown in FIG. 1, the scrap collapse prediction method in the electric furnace process according to an embodiment of the present invention is a method that can predict the collapse active period of scrap exposed on the molten metal surface after being input during the electric furnace process. , It may include a learning data input step (S100), a collapse prediction model creation step (S200), an operation variable input step (S300), and a collapse prediction step (S400).
도 1에 도시된 바와 같이, 학습 데이터 입력 단계(S100)에서, 기존 조업 실적의 조업 이벤트 데이터와, 스크랩 장입 패턴 데이터 및 아크 안정도 측정 데이터를 학습 데이터로 입력받을 수 있다.As shown in FIG. 1, in the learning data input step (S100), operation event data of existing operation performance, scrap charging pattern data, and arc stability measurement data can be input as learning data.
더욱 구체적으로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 학습 데이터 입력 단계(S100)는, 전기로 공정의 기존 조업 실적에서, 시점별 전력 사용 패턴, 시점별 산소/LNG 사용 패턴, 부원료(석회석, 백운석, 괴탄 등) 투입 시기 및 부원료 투입량 중 적어도 어느 하나 이상을 상기 조업 이벤트 데이터로 입력받을 수 있으며, 전기로 공정에 투입되는 스크랩 종류, 스크랩 배합비 및 스크랩 적층구조 중 적어도 어느 하나 이상을 상기 스크랩 장입 패턴 데이터로 입력받을 수 있다.More specifically, as shown in Figures 1 and 2, the learning data input step (S100) is a power use pattern by time point, oxygen/LNG use pattern by time point, and auxiliary raw material (limestone) from the existing operation performance of the electric furnace process. , dolomite, lump coal, etc.), at least one of the input time and amount of secondary raw materials can be input as the operation event data, and at least one of the type of scrap input into the electric furnace process, scrap mixing ratio, and scrap stacking structure can be inputted as the operation event data. Charging pattern data can be input.
이에 따라, 학습 데이터 입력 단계(S100)는, 데이터 전처리 단계(S110)를 통해, 상기 학습 데이터로 입력 받은 상기 조업 이벤트 데이터와 상기 스크랩 장입 패턴 데이터에서 결측치와 이상치를 선별하여 제거하는 처리를 할 수 있으며, 이어서, 데이터 마트 생성 단계(S120)를 통해, 전처리가 완료된 상기 학습 데이터에서 상기 조업 이벤트 데이터와 상기 스크랩 장입 패턴 데이터와 관련된 복수의 파생 변수를 생성하고, 파생 변수 별로 스크랩 붕락 활성기와 상관관계가 성립될 수 있는 유효 구간을 설정할 수 있다.Accordingly, in the learning data input step (S100), through the data preprocessing step (S110), missing values and outliers can be selected and removed from the operation event data and the scrap charging pattern data input as the learning data. Subsequently, through the data mart creation step (S120), a plurality of derived variables related to the operation event data and the scrap charging pattern data are generated from the pre-processed learning data, and a correlation with the scrap collapse activator is performed for each derived variable. A valid section in which can be established can be set.
또한, 학습 데이터 입력 단계(S100)는, 스크랩 붕락 활성기 산출 단계(S130)를 통해, 상기 학습 데이터로 입력 받은 상기 아크 안정도 측정 데이터의 아크 안정도값의 변화 패턴에 따른 극점(극소점 또는 극대점)으로부터 상기 기존 조업 실적의 스크랩 붕락 활성기를 산출할 수 있다. 이때, 도 2의 순서도 상에서, 스크랩 붕락 활성기 산출 단계(S130)는, 데이터 전처리 단계(S110) 및 데이터 마트 생성 단계(S120) 이후에 진행되는 것으로 도시되었지만, 반드시 이에 국한되지 않고, 스크랩 붕락 활성기 산출 단계(S130) 이후, 데이터 전처리 단계(S110) 및 데이터 마트 생성 단계(S120) 순으로 진행될 수도 있다.In addition, the learning data input step (S100) is a scrap collapse activator calculation step (S130), from a pole (minimum point or maximum point) according to the change pattern of the arc stability value of the arc stability measurement data input as the learning data. The scrap collapse activation period can be calculated from the existing operation performance. At this time, in the flow chart of FIG. 2, the scrap collapse activator calculation step (S130) is shown to proceed after the data preprocessing step (S110) and the data mart creation step (S120), but is not necessarily limited to this, and the scrap collapse activator calculation step After step S130, the data preprocessing step (S110) and the data mart creation step (S120) may be performed in that order.
예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 스크랩 붕락 활성기 산출 단계(S130)는, 기존 조업의 전기로 공정 중, 공정 시간의 흐름에 따른 아크 안정도값의 변화를 그래프 형태의 신호로 출력하는 아크 안정도값 출력 단계(S131) 및 아크 안정도값 출력 단계(S131)에서 파형(Wave)으로 출력된 상기 그래프 형태의 신호에서의 극소점 및 극대점을 기준으로 스크랩 붕락 활성기의 스크랩 붕락 활성화 구간과 스크랩 붕락 안정화 구간을 검출하는 붕락 활성기 구간 검출 단계(S132) 순으로 진행될 수 있다.For example, as shown in FIG. 3, the scrap collapse activator calculation step (S130) is an arc stability value that outputs the change in arc stability value over process time as a signal in the form of a graph during the electric furnace process of existing operation. In the output step (S131) and the arc stability value output step (S131), the scrap collapse activation section and the scrap collapse stabilization section of the scrap collapse activator are determined based on the minimum and maximum points in the graph-shaped signal output as a wave. The process may proceed in the order of detecting the collapsing active period section (S132).
더욱 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 아크 안정도값 출력 단계(S131)에서, 상기 아크 안정도값의 변화를 공정 시간의 흐름에 따라 그래프 형태의 신호로 출력할 수 있다.More specifically, as shown in FIG. 4, in the arc stability value output step (S131), the change in the arc stability value may be output as a signal in the form of a graph according to the passage of process time.
여기서, 상기 아크 안정도값은, 스마트아크(SmartArc) 모듈을 활용하여 측정이 가능할 수 있으며, 예컨대, 상기 스마트아크 모듈은, AMI社의 Digit&Smart Arc 시스템이 사용될 수 있다. 또한, 공정 시간의 흐름은, 전기로에 투입된 전력량(ChargeKWHpTon)을 통해 감지할 수 있다.Here, the arc stability value can be measured using a SmartArc module. For example, AMI's Digit&Smart Arc system can be used as the Smart Arc module. Additionally, the flow of process time can be detected through the amount of power (ChargeKWHpTon) input into the electric furnace.
일반적으로, 전기로 공정 시의 상기 아크 안정도값은, 스크랩의 용해/붕락 시에 따라 증감이 나타날 수 있으며, 예컨대, 스크랩의 붕락 시점에 아크는 불안정해지며, 붕락이 완료된 후 Flat-bath 상태가 됨에 따라 아크가 안정될 수 있다.In general, the arc stability value during the electric furnace process may increase or decrease depending on the melting/collapse of the scrap. For example, the arc becomes unstable when the scrap collapses, and a flat-bath state occurs after the collapse is completed. As this happens, the arc can become stable.
이러한, 스크랩 붕락 시점에 영향을 주는 조업 인자로는 원료 용해성에 영향을 주는 것들로 구성될 수 있으며, 대표적으로, 스크랩 종류, 스크랩 배합비 및 스크랩 적층구조와 같은 스크랩 장입 패턴 데이터에 관한 인자들이나, 시점별 전력 사용 패턴, 시점별 산소/LNG 사용 패턴, 부원료 투입 시기 및 부원료 투입량과 같은 조업 이벤트 데이터에 관한 인자들일 수 있다. 따라서, 본 발명은, 머신러닝에 의한 상기 인자들과 스크랩 붕락 시점의 상관관계에 대한 학습을 통해, 상기 인자들의 스크랩 붕락 시점에 대한 영향성을 정량화함으로써, 스크랩 붕락 시점을 예측할 수 있다.These operating factors that affect the scrap collapse point may consist of those that affect the solubility of raw materials, and typically include factors related to scrap charging pattern data such as scrap type, scrap mixing ratio, and scrap lamination structure, and timing. These may be factors related to operation event data, such as power usage patterns by individual, oxygen/LNG usage patterns by point in time, timing of auxiliary raw material input, and amount of auxiliary raw material input. Therefore, the present invention can predict the scrap collapse point by quantifying the influence of the factors on the scrap collapse point through learning about the correlation between the factors and the scrap collapse point using machine learning.
이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 붕락 활성기 구간 검출 단계(S132)를 통해, 아크 안정도값 출력 단계(S131)에서 출력된 상기 그래프 형태의 신호에서, 상기 공정 시간의 흐름을 기준으로, 상기 아크 안정도값이 감소하다가 증가하기 시작하는 부분의 만곡점을 제 1 극소점으로 검출하고, 상기 제 1 극소점 이후 상기 아크 안정도값이 증가하다가 감소하기 시작하는 부분의 만곡점을 극대점으로 검출하여, 상기 제 1 극소점과 상기 극대점 사이의 구간을 상기 스크랩 붕락 활성화 구간으로 검출할 수 있으며, 상기 극대점 이후 상기 아크 안정도값이 감소하다가 증가하기 시작하는 부분의 만곡점 또는 상기 아크 안정도값이 감소하다가 일정한 값으로 수렴하기 시작하는 부분의 만곡점을 상기 제 2 극소점으로 검출하여, 상기 극대점과 상기 제 2 극소점 사이의 구간을 상기 스크랩 붕락 안정화 구간으로 검출할 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 4, in the signal in the form of a graph output through the collapse activator section detection step (S132) and the arc stability value output step (S131), based on the flow of the process time, the arc The curved point of the part where the stability value decreases and then begins to increase is detected as the first minimum point, and the curved point of the part where the arc stability value increases and then begins to decrease after the first minimum point is detected as the maximum point, The section between the first minimum point and the maximum point can be detected as the scrap collapse activation section, and the curved point of the portion where the arc stability value decreases and then begins to increase after the maximum point or the arc stability value decreases and then returns to a constant value. The curvature point of the portion that begins to converge may be detected as the second minimum point, and the section between the maximum point and the second minimum point may be detected as the scrap collapse stabilization section.
따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 학습 데이터 입력 단계(S100)를 통해, 상기 기존 조업 실적의 상기 조업 이벤트 데이터 및 상기 스크랩 장입 패턴 데이터와, 상기 아크 안정도 측정 데이터로부터 산출된 상기 기존 조업 실적의 스크랩 붕락 활성기를 상기 학습 데이터로 입력받을 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 1, through the learning data input step (S100), the operation event data and the scrap charging pattern data of the existing operation performance, and the existing operation performance calculated from the arc stability measurement data The scrap collapse activator can be input as the learning data.
이어서, 도 1에 도시된 바와 같이, 붕락 예측 모델 생성 단계(S200)를 통해, 학습 데이터 입력 단계(S100)에서 상기 학습 데이터로 입력 받은 상기 조업 이벤트 데이터 및 상기 스크랩 장입 패턴 데이터와, 상기 아크 안정도 측정 데이터로부터 산출된 스크랩 붕락 활성기 간의 상관관계를 머신러닝 기반으로 학습하여, 붕락 예측 모델을 생성할 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 1, through the collapse prediction model generation step (S200), the operation event data and the scrap charging pattern data input as the learning data in the learning data input step (S100), and the arc stability A collapse prediction model can be created by learning the correlation between scrap collapse activators calculated from measurement data based on machine learning.
더욱 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 붕락 예측 모델 생성 단계(S200)는, 데이터 마트 생성 단계(S120)에서 생성된 상기 복수의 파생 변수 및 스크랩 붕락 활성기 산출 단계(S130)에서 산출된 상기 기존 조업 실적의 스크랩 붕락 활성기를 상기 학습 데이터로 저장하는 학습 데이터 저장 단계(S210)와, 상기 학습 데이터로 저장된 상기 복수의 파생 변수의 변화에 따른 상기 기존 조업 실적의 스크랩 붕락 활성기의 변화 트렌드(Trend)나, 상기 복수의 파생 변수와 상기 기존 조업 실적의 스크랩 붕락 활성기 간의 상관관계를 머신러닝 기반으로 기계적으로 학습하는 학습 단계(S220) 및 학습 단계(S220)의 학습 결과로 상기 붕락 예측 모델을 생성하는 학습 모델 생성 단계(S230) 순으로 진행될 수 있다.More specifically, as shown in FIG. 2, the collapse prediction model generation step (S200) includes the plurality of derived variables generated in the data mart creation step (S120) and the scrap collapse activator calculation step (S130). A learning data storage step (S210) of storing the scrap collapse activator of the existing operation performance as the learning data, and a change trend of the scrap collapse activator of the existing operation performance according to changes in the plurality of derived variables stored as the learning data (Trend) ), the learning step (S220) of mechanically learning the correlation between the plurality of derived variables and the scrap collapse active period of the existing operation performance based on machine learning, and the learning results of the learning step (S220) to generate the collapse prediction model. It may proceed in the order of the learning model creation step (S230).
따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 붕락 예측 모델 생성 단계(S200)를 통해, 상기 기존 조업 실적의 상기 복수의 파생 변수와 스크랩 붕락 활성기 간의 상관관계를 머신러닝 기반으로 기계적으로 학습함으로써, 상기 붕락 예측 모델을 생성할 수 있다. 여기서, 상기 붕락 예측 모델의 정확도는, 상기 학습 데이터로 제공될 수 있는 상기 기존 조업 실적의 개수가 증가함에 따라 함께 증가할 수 있음은 물론이다.Therefore, as shown in FIG. 1, through the collapse prediction model generation step (S200), the correlation between the plurality of derived variables of the existing operation performance and the scrap collapse activator is mechanically learned based on machine learning, so that the collapse A prediction model can be created. Here, of course, the accuracy of the collapse prediction model can increase as the number of existing operation results that can be provided as the learning data increases.
이어서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 조업 변수 입력 단계(S300)를 통해, 시점별 전력 사용 패턴, 시점별 산소/LNG 사용 패턴, 부원료 투입 시기 및 부원료 투입량 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 새로운 조업의 조업 계획 데이터와, 전기로 공정에 투입되는 스크랩 종류, 스크랩 배합비 및 스크랩 적층구조 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 스크랩 장입 계획 데이터를 조업 변수로 입력 받은 후, 붕락 예측 단계(S400)를 통해, 조업 변수 입력 단계(S300)에서 상기 조업 변수로 입력 받은 상기 조업 계획 데이터 및 상기 스크랩 장입 계획 데이터를 상기 붕락 예측 모델에 적용하여, 상기 새로운 조업에서의 예측 스크랩 붕락 활성기를 예측할 수 있다.Subsequently, as shown in Figures 1 and 2, through the operation variable input step (S300), at least one of the power use pattern by time point, oxygen/LNG use pattern by time point, auxiliary material input time, and auxiliary material input amount is included. After receiving operation plan data for a new operation to be performed and scrap charging plan data including at least one of the type of scrap input to the electric furnace process, scrap mixing ratio, and scrap stacking structure as operation variables, a collapse prediction step (S400) By applying the operation plan data and the scrap charging plan data input as the operation variables in the operation variable input step (S300) to the collapse prediction model, the predicted scrap collapse active period in the new operation can be predicted.
또한, 도 5의 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법에 도시된 바와 같이, 최적화 단계(S500)를 더 포함하여, 붕락 예측 모델 생성 단계(S200)에서 머신러닝 기반으로 학습되어 생성된 상기 붕락 예측 모델의 오류 발생을 최소화시킬 수 있도록, 상기 붕락 예측 모델을 최적화시킬 수 있다.In addition, as shown in the scrap collapse prediction method of the electric furnace process according to another embodiment of the present invention in Figure 5, it further includes an optimization step (S500), and the collapse prediction model generation step (S200) is based on machine learning. The collapse prediction model can be optimized to minimize the occurrence of errors in the learned and generated collapse prediction model.
여기서, 최적화 단계(S500)를 통해 이루어지는 상기 붕락 예측 모델의 최적화의 정의는, 머신러닝 기반 학습의 정확도를 검증하고, 실제 결과와의 오차의 정도를 산출하여, 머신러닝 기반 학습으로 도출된 상기 붕락 예측 모델을 이용한 예측 정확도를 더욱 증가시킬 수 있도록, 머신러닝 기반의 학습을 보정하는 공정을 의미할 수 있다.Here, the definition of optimization of the collapse prediction model achieved through the optimization step (S500) verifies the accuracy of machine learning-based learning, calculates the degree of error with the actual result, and determines the collapse derived by machine learning-based learning. It may refer to a process of correcting machine learning-based learning to further increase prediction accuracy using a prediction model.
예컨대. 최적화 단계(S500)는, 붕락 예측 단계(S400)에서 예측된 상기 새로운 조업에서의 상기 예측 스크랩 붕락 활성기와, 상기 새로운 조업의 공정 중 확인된 실제 스크랩 붕락 활성기를 비교하여, 상기 실제 스크랩 붕락 활성기 대비 상기 예측 스크랩 붕락 활성기의 오차의 합을 손실 함수(Loss function)로 도출하는 비교 학습 단계(S510) 및 비교 학습 단계(S510)에서 도출된 상기 손실 함수를 고려하여 상기 붕락 예측 모델의 오차를 최소화하기 위한 최적화 결과를 붕락 예측 모델 생성 단계(S200)의 머신러닝 기반의 학습에 반영하는 보정 단계(S520)로, 머신러닝 기반의 학습으로 생성되는 상기 붕락 예측 모델을 최적화시킬 수 있다.for example. The optimization step (S500) compares the predicted scrap collapse activator in the new operation predicted in the collapse prediction step (S400) with the actual scrap collapse activator confirmed during the process of the new operation, compared to the actual scrap collapse activator. Minimizing the error of the collapse prediction model by considering the loss function derived in the comparison learning step (S510) and the comparison learning step (S510) of deriving the sum of the errors of the predicted scrap collapse activator as a loss function. In the correction step (S520), which reflects the optimization results for the collapse prediction model generation step (S200) in the machine learning-based learning, the collapse prediction model generated by machine learning-based learning can be optimized.
따라서, 본 발명의 여러 실시예에 따른 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법에 따르면, 기존 전기로 공정의 조업 변수들과 스크랩 붕락 활성기 간의 상관관계를 머신러닝 기반으로 사전에 학습하여 도출한 붕락 예측 모델을 이용하여, 새로운 전기로 공정 진행 시, 새로운 조업 변수들을 입력만으로, 새로운 조업에서의 스크랩 붕락 활성기를 예측할 수 있다.Therefore, according to the scrap collapse prediction method of the electric furnace process according to various embodiments of the present invention, a collapse prediction model derived by learning in advance the correlation between the operation variables of the existing electric furnace process and the scrap collapse activator based on machine learning Using , when a new electric furnace process is in progress, the scrap collapse activation period in the new operation can be predicted just by inputting new operation variables.
그러므로, 사전에 머신러닝에 의해 학습된 붕락 예측 모델을 이용하여, 전기로 공정 중 스크랩 붕락 활성기를 정량적으로 예측함으로써, 작업자가 스크랩의 붕락 시기를 사전에 인지하여 조업을 운영함으로써, 전기로 공정의 조업 안정화 및 효율 개선이 가능할 수 있으며, 새로운 전기로 공정의 연구 개발 시 공정 시뮬레이션에 활용함으로써, 조업 변화 예측의 정합성을 향상시킬 수 있는 효과를 가질 수 있다.Therefore, by using a collapse prediction model learned in advance through machine learning to quantitatively predict the active period of scrap collapse during the electric furnace process, the operator can recognize the collapse period of scrap in advance and operate the operation, thereby improving the efficiency of the electric furnace process. It can be possible to stabilize operation and improve efficiency, and by using it for process simulation during research and development of new electric furnace processes, it can have the effect of improving the consistency of prediction of operational changes.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached patent claims.
Claims (10)
기존 조업 실적의 조업 이벤트 데이터와, 스크랩 장입 패턴 데이터 및 아크 안정도 측정 데이터를 학습 데이터로 입력 받는 학습 데이터 입력 단계;
상기 학습 데이터 입력 단계에서 상기 학습 데이터로 입력 받은 상기 조업 이벤트 데이터 및 상기 스크랩 장입 패턴 데이터와, 상기 아크 안정도 측정 데이터로부터 산출된 스크랩 붕락 활성기 간의 상관관계를 머신러닝 기반으로 학습하여, 붕락 예측 모델을 생성하는 붕락 예측 모델 생성 단계;
새로운 조업의 조업 계획 데이터와, 스크랩 장입 계획 데이터를 조업 변수로 입력 받는 조업 변수 입력 단계; 및
상기 조업 변수 입력 단계에서 상기 조업 변수로 입력 받은 상기 조업 계획 데이터 및 상기 스크랩 장입 계획 데이터를 상기 붕락 예측 모델에 적용하여, 상기 새로운 조업에서의 예측 스크랩 붕락 활성기를 예측하는 붕락 예측 단계;를 포함하고,
상기 학습 데이터 입력 단계에서,
상기 아크 안정도 측정 데이터는, AMI社의 스마트 아크 모듈을 이용하여 측정된 아크 안정도값의 변화를 공정 시간의 흐름에 따라 그래프 형태의 신호로 출력된 데이터인, 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법.In the method of predicting the collapse of scrap in the electric furnace process, which can predict the collapse active period of the scrap exposed on the melt surface after being introduced during the electric furnace process,
A learning data input step of receiving operation event data of existing operation performance, scrap charging pattern data, and arc stability measurement data as learning data;
In the learning data input step, the correlation between the operation event data and the scrap charging pattern data input as the learning data and the scrap collapse activator calculated from the arc stability measurement data is learned based on machine learning to create a collapse prediction model. A collapse prediction model generation step;
An operation variable input step in which operation plan data of a new operation and scrap charging plan data are input as operation variables; and
A collapse prediction step of applying the operation plan data and the scrap charging plan data input as the operation variables in the operation variable input step to the collapse prediction model to predict the predicted scrap collapse active period in the new operation; ,
In the learning data input step,
The arc stability measurement data is a method for predicting scrap collapse in the electric furnace process, which is data output as a signal in the form of a graph based on the change in arc stability value measured using AMI's smart arc module over process time.
상기 학습 데이터 입력 단계에서,
상기 조업 이벤트 데이터는,
전기로 공정의 시점별 전력 사용 패턴, 시점별 산소/LNG 사용 패턴, 부원료 투입 시기 및 부원료 투입량 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하고,
상기 스크랩 장입 패턴 데이터는,
전기로 공정에 투입되는 스크랩 종류, 스크랩 배합비 및 스크랩 적층구조 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는, 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법.According to claim 1,
In the learning data input step,
The fishing event data is,
Includes at least one of the following: power usage pattern at each point in the electric furnace process, oxygen/LNG usage pattern at each point, timing of auxiliary raw material input, and amount of auxiliary material input,
The scrap charging pattern data is,
A method for predicting scrap collapse in an electric furnace process, including at least one of the type of scrap input into the electric furnace process, scrap mixing ratio, and scrap lamination structure.
상기 학습 데이터 입력 단계는,
상기 기존 조업 실적의 상기 아크 안정도 측정 데이터의 상기 아크 안정도값의 변화 패턴에 따른 극점으로부터 상기 기존 조업 실적의 스크랩 붕락 활성기를 산출하는 스크랩 붕락 활성기 산출 단계;
를 포함하는, 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법.According to claim 1,
The learning data input step is,
A scrap collapse activator calculation step of calculating a scrap collapse activator of the existing operation performance from a pole according to a change pattern of the arc stability value of the arc stability measurement data of the existing operation performance;
A method for predicting scrap collapse in an electric furnace process, including a method.
상기 스크랩 붕락 활성기 산출 단계는,
기존 조업의 전기로 공정 중, 상기 공정 시간의 흐름에 따른 상기 아크 안정도값의 변화를 그래프 형태의 신호로 출력하는 아크 안정도값 출력 단계; 및
상기 아크 안정도값 출력 단계에서 파형(Wave)으로 출력된 상기 그래프 형태의 신호에서의 극소점 및 극대점을 기준으로 스크랩 붕락 활성기의 스크랩 붕락 활성화 구간과 스크랩 붕락 안정화 구간을 검출하는 붕락 활성기 구간 검출 단계;
를 포함하는, 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법.According to claim 3,
The scrap collapse activator calculation step is,
During the electric furnace process of existing operation, an arc stability value output step of outputting the change in the arc stability value over the process time as a signal in the form of a graph; and
A collapse activator section detection step of detecting a scrap collapse activation section and a scrap collapse stabilization section of the scrap collapse activator based on the minimum and maximum points of the signal in the form of a graph output as a wave in the arc stability value output step;
A method for predicting scrap collapse in an electric furnace process, including a method.
상기 붕락 활성기 구간 검출 단계에서,
상기 아크 안정도값 출력 단계를 통해 출력된 상기 그래프 형태의 신호에서, 상기 공정 시간의 흐름을 기준으로, 상기 아크 안정도값이 감소하다가 증가하기 시작하는 부분의 만곡점을 제 1 극소점으로 검출하고, 상기 제 1 극소점 이후 상기 아크 안정도값이 증가하다가 감소하기 시작하는 부분의 만곡점을 극대점으로 검출하여, 상기 제 1 극소점과 상기 극대점 사이의 구간을 상기 스크랩 붕락 활성화 구간으로 검출하는, 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법.According to claim 4,
In the collapsing active period detection step,
In the signal in the form of a graph output through the arc stability value output step, based on the passage of the process time, detecting the curved point of the portion where the arc stability value decreases and then begins to increase as the first minimum point, An electric furnace that detects the curved point of the portion where the arc stability value increases after the first minimum point and then begins to decrease as the maximum point, and detects the section between the first minimum point and the maximum point as the scrap collapse activation section. Method for predicting scrap collapse in process.
상기 붕락 활성기 구간 검출 단계에서,
상기 아크 안정도값 출력 단계를 통해 출력된 상기 그래프 형태의 신호에서, 상기 공정 시간의 흐름을 기준으로, 상기 극대점 이후 상기 아크 안정도값이 감소하다가 증가하기 시작하는 부분의 만곡점 또는 상기 아크 안정도값이 감소하다가 일정한 값으로 수렴하기 시작하는 부분의 만곡점을 제 2 극소점으로 검출하여, 상기 극대점과 상기 제 2 극소점 사이의 구간을 상기 스크랩 붕락 안정화 구간으로 검출하는, 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법.According to claim 5,
In the collapsing active period detection step,
In the signal in the form of a graph output through the arc stability value output step, based on the passage of the process time, the curve point or the arc stability value of the portion where the arc stability value decreases and then begins to increase after the maximum point is Scrap collapse prediction in the electric furnace process, where the curvature point of the portion that decreases and begins to converge to a constant value is detected as a second minimum point, and the section between the maximum point and the second minimum point is detected as the scrap collapse stabilization section. method.
상기 학습 데이터 입력 단계는,
상기 학습 데이터에서 결측치와 이상치를 처리하는 데이터 전처리 단계; 및
상기 학습 데이터에서 상기 조업 이벤트 데이터와 상기 스크랩 장입 패턴 데이터와 관련된 복수의 파생 변수를 생성하고, 파생 변수 별 유효 구간을 설정하는 데이터 마트 생성 단계;
를 더 포함하는, 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법.According to claim 3,
The learning data input step is,
A data pre-processing step of processing missing values and outliers in the learning data; and
A data mart creation step of generating a plurality of derived variables related to the operation event data and the scrap charging pattern data from the learning data and setting a valid section for each derived variable;
A method for predicting scrap collapse in an electric furnace process, further comprising:
상기 붕락 예측 모델 생성 단계는,
상기 데이터 마트 생성 단계에서 생성된 상기 복수의 파생 변수 및 상기 스크랩 붕락 활성기 산출 단계에서 산출된 상기 기존 조업 실적의 스크랩 붕락 활성기를 상기 학습 데이터로 저장하는 학습 데이터 저장 단계;
상기 학습 데이터로 저장된 상기 복수의 파생 변수의 변화에 따른 상기 기존 조업 실적의 스크랩 붕락 활성기의 변화 트렌드(Trend)나, 상기 복수의 파생 변수와 상기 기존 조업 실적의 스크랩 붕락 활성기 간의 상관관계를 머신러닝 기반으로 기계적으로 학습하는 학습 단계; 및
상기 학습 단계의 학습 결과로 상기 붕락 예측 모델을 생성하는 학습 모델 생성 단계;
를 포함하는, 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법.According to claim 7,
The collapse prediction model creation step is,
A learning data storage step of storing the plurality of derived variables generated in the data mart creation step and the scrap collapse activator of the existing operation performance calculated in the scrap collapse activator calculation step as the learning data;
Machine learning the trend of change in the scrap collapse activator of the existing operation performance according to the change in the plurality of derived variables stored as the learning data, or the correlation between the plurality of derived variables and the scrap collapse activator of the existing operation performance A learning phase based on rote learning; and
A learning model generation step of generating the collapse prediction model using the learning result of the learning step;
A method for predicting scrap collapse in an electric furnace process, including a method.
상기 붕락 예측 모델 생성 단계에서 머신러닝 기반으로 학습되어 생성된 상기 붕락 예측 모델의 오류 발생을 최소화시킬 수 있도록, 상기 붕락 예측 모델을 최적화시키는 최적화 단계;
를 더 포함하는, 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법.According to claim 1,
An optimization step of optimizing the collapse prediction model to minimize the occurrence of errors in the collapse prediction model learned and generated based on machine learning in the collapse prediction model generation step;
A method for predicting scrap collapse in an electric furnace process, further comprising:
상기 최적화 단계는,
상기 붕락 예측 단계에서 예측된 상기 새로운 조업에서의 상기 예측 스크랩 붕락 활성기와, 상기 새로운 조업의 공정 중 확인된 실제 스크랩 붕락 활성기를 비교하여, 상기 실제 스크랩 붕락 활성기 대비 상기 예측 스크랩 붕락 활성기의 오차의 합을 손실 함수(Loss function)로 도출하는 비교 학습 단계; 및
상기 비교 학습 단계에서 도출된 상기 손실 함수를 고려하여 상기 붕락 예측 모델의 오차를 최소화하기 위한 최적화 결과를 상기 붕락 예측 모델 생성 단계의 머신러닝 기반의 학습에 반영하는 보정 단계;
를 포함하는, 전기로 공정의 스크랩 붕락 예측 방법.According to clause 9,
The optimization step is,
By comparing the predicted scrap collapse activator in the new operation predicted in the collapse prediction step with the actual scrap collapse activator confirmed during the process of the new operation, the sum of the errors of the predicted scrap collapse activator compared to the actual scrap collapse activator A comparison learning step of deriving as a loss function; and
A correction step of reflecting the optimization result for minimizing the error of the collapse prediction model in consideration of the loss function derived in the comparison learning step into the machine learning-based learning of the collapse prediction model generation step;
A method for predicting scrap collapse in an electric furnace process, including a method.
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