KR20240024233A - 고로의 슬래그 레벨 추정 방법, 조업 가이던스 방법, 용선의 제조 방법, 고로의 슬래그 레벨 추정 장치 및 조업 가이던스 장치 - Google Patents

고로의 슬래그 레벨 추정 방법, 조업 가이던스 방법, 용선의 제조 방법, 고로의 슬래그 레벨 추정 장치 및 조업 가이던스 장치 Download PDF

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KR20240024233A
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KR1020247002416A
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요시나리 하시모토
료스케 마스다
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제이에프이 스틸 가부시키가이샤
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Abstract

고정밀도로 슬래그의 액면 레벨을 추정할 수 있는 고로의 슬래그 레벨 추정 방법 및 고로의 슬래그 레벨 추정 장치가 제공된다. 또한, 고정밀도로 추정된 슬래그의 액면 레벨에 기초하여, 고로의 조업의 가이던스를 행하는 조업 가이던스 방법, 용선의 제조 방법 및 조업 가이던스 장치가 제공된다. 고로의 슬래그 레벨 추정 방법은, 출선 속도, 출재 속도, 조선 속도 및 조재 속도의 적어도 1개를 입력으로 하고, 로 저부에 슬래그를 투과하기 어려운 저투과상의 존재를 가정하는 물질 수지에 기초하는 물리 모델을 이용하여, 저투과상에 의해 구분된 복수의 영역마다 슬래그를 포함하는 용융물의 액면 레벨을 산출하는 스텝(S2)을 포함한다.

Description

고로의 슬래그 레벨 추정 방법, 조업 가이던스 방법, 용선의 제조 방법, 고로의 슬래그 레벨 추정 장치 및 조업 가이던스 장치
본 개시는, 고로(blast furnace)의 슬래그 레벨 추정 방법, 조업 가이던스 방법, 용선의 제조 방법, 고로의 슬래그 레벨 추정 장치 및 조업 가이던스 장치에 관한 것이다.
제철업에 있어서의 고로 프로세스에 있어서, 슬래그의 액면 레벨(이하, 간단히 「슬래그 레벨」이라고도 칭해짐)은 중요한 관리 지표이다. 슬래그 레벨이 높아지면, 고로의 로 내의 가스의 통기성이 악화된다. 슬래그 레벨의 상승의 정도가 현저한 경우에는, 송풍구의 파손으로 이어질 수 있다. 슬래그 레벨이 상승하는 요인으로서, 로 하부의 코크스 충전층의 공극률의 저하, 로 저부(底部) 온도의 저하에 의한 슬래그 점성의 증대 등이 생각된다. 슬래그 레벨을 저하시키기 위한 조업 액션으로서, 슬래그의 점성을 저하시키기 위한 장입물에 대해서 염기도(CaO/SiO2)를 조정하는 것, 감풍(減風)에 의한 슬래그 생성 속도를 저감하는 것 등이 실시된다.
슬래그 레벨을 측정 또는 추정하는 수법은 많이 제안되어 있다. 예를 들면 특허문헌 1은, 로의 외주에 걸쳐 높이 방향으로 배열한 계측용 전극군을 복수 설치하고, 전기 저항에 의거하여, 각 계측용 전극군의 설치 위치 근방에 있어서의 로 내의 용융물 레벨을 계측하는 측정 방법을 개시한다.
일본특허 제5412819호 공보
여기에서, 국소적으로 슬래그 레벨에 차이가 생길 수 있는 것이 알려져 있다. 로 내의 가스의 통기성의 악화, 송풍구의 파손의 우려는, 국소적으로 상승한 슬래그 레벨에 의해서도 생길 수 있다. 또한, 최근의 대형 고로(예를 들면 5000㎥급)에 있어서는, 로 단면의 면적 확대에 수반하여 액면 레벨의 불균일성이 현저해지고 있다. 그 때문에, 고로 프로세스의 안정 조업을 실현하기 위해서는, 슬래그의 불균일인 액면 레벨에 대해서도 고려하는 것이 바람직하다.
예를 들면 특허문헌 1의 기술은, 정확한 액면 레벨의 측정이 가능하지만, 측정의 대상이 로벽 근방의 액면으로 한정된다. 또한, 종래 기술로서, 물질 수지에 기초하여 슬래그 레벨을 계산하는 추정 방법이 있지만, 로 단면의 평균적인 슬래그 레벨의 추정에 그치고 있어, 국소적인 변화를 추정하는 것이 어렵다.
이상의 문제를 해결하기 위해 이루어진 본 개시의 목적은, 고(高)정밀도로 슬래그의 액면 레벨을 추정할 수 있는 고로의 슬래그 레벨 추정 방법 및 고로의 슬래그 레벨 추정 장치를 제공하는 것에 있다. 또한, 본 개시의 목적은, 고정밀도로 추정된 슬래그의 액면 레벨에 기초하여, 고로의 조업의 가이던스를 행하는 조업 가이던스 방법, 용선의 제조 방법 및 조업 가이던스 장치를 제공하는 것에 있다.
본 개시의 일 실시 형태에 따른 고로의 슬래그 레벨 추정 방법은,
출선 속도(hot metal tapping rate), 출재 속도(slag tapping rate), 조선 속도(hot metal production rate) 및 조재 속도(slag production rate)의 적어도 1개를 입력으로 하고, 로 저부에 슬래그를 투과하기 어려운 저(低)투과상(相)의 존재를 가정하는 물질 수지에 기초하는 물리 모델을 이용하여, 상기 저투과상에 의해 구분된 복수의 영역마다 슬래그를 포함하는 용융물의 액면 레벨을 산출하는 스텝을 포함한다.
본 개시의 일 실시 형태에 따른 조업 가이던스 방법은,
상기의 고로의 슬래그 레벨 추정 방법에 의해 산출된 상기 용융물의 액면 레벨에 기초하여, 통기 저항을 저하시키기 위한 조업 액션을 오퍼레이터에게 제시하는 스텝을 포함한다.
본 개시의 일 실시 형태에 따른 용선의 제조 방법은,
상기의 조업 가이던스 방법에 의해 제시되는 상기 조업 액션에 따라 용선을 제조한다.
본 개시의 일 실시 형태에 따른 고로의 슬래그 레벨 추정 장치는,
출선 속도, 출재 속도, 조선 속도 및 조재 속도의 적어도 1개를 입력으로 하고, 로 저부에 슬래그를 투과하기 어려운 저투과상의 존재를 가정하는 물질 수지에 기초하는 물리 모델을 기억하는 기억부와,
상기 물리 모델을 이용하여, 상기 저투과상에 의해 구분된 복수의 영역마다 슬래그를 포함하는 용융물의 액면 레벨을 산출하는 액면 레벨 산출부를 구비한다.
본 개시의 일 실시 형태에 따른 조업 가이던스 장치는,
상기의 고로의 슬래그 레벨 추정 장치에 의해 산출된 상기 용융물의 액면 레벨에 기초하여, 통기 저항을 저하시키기 위한 조업 액션을 오퍼레이터에게 제시하는 조업 액션 제시부를 구비한다.
본 개시에 의하면, 고정밀도로 슬래그의 액면 레벨을 추정할 수 있는 고로의 슬래그 레벨 추정 방법 및 고로의 슬래그 레벨 추정 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 개시에 의하면, 고정밀도로 추정된 슬래그의 액면 레벨에 기초하여, 고로의 조업의 가이던스를 행하는 조업 가이던스 방법, 용선의 제조 방법 및 조업 가이던스 장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 개시에서 이용되는 물리 모델의 입출력 정보를 나타내는 도면이다.
도 2는, 고로의 구성을 예시하는 도면이다.
도 3은, 실(實)고로에 있어서의 출선구 편차의 상관을 예시하는 도면이다.
도 4는, 물리 모델을 이용한 시뮬레이션의 일 결과를 나타내는 도면이다.
도 5는, 물리 모델을 이용한 상관과 실데이터의 상관과의 비교 결과를 나타내는 도면이다.
도 6은, 복수의 영역의 면적비와 Δ슬래그량과의 관계를 예시하는 도면이다.
도 7은, 일(日)마다의 저투과상의 위치를 반영한 물리 모델을 이용한 시뮬레이션의 일 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은, 통기 저항과 슬래그 레벨과의 상관 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는, 일 실시 형태에 따른 고로의 슬래그 레벨 추정 장치 및 조업 가이던스 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 10은, 일 실시 형태에 따른 고로의 슬래그 레벨 추정 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 11은, 일 실시 형태에 따른 조업 가이던스 방법을 나타내는 플로우차트이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 도면을 참조하여 본 개시의 일 실시 형태에 따른 고로의 슬래그 레벨 추정 방법, 조업 가이던스 방법, 용선의 제조 방법, 고로의 슬래그 레벨 추정 장치 및 조업 가이던스 장치가 설명된다. 본 개시에 있어서 이용되는 물리 모델은, 고로의 로 내의 상태를 계산 가능한 물리 모델이다. 또한, 본 개시에 있어서 이용되는 물리 모델은, 참고문헌 1(사와 요시타카 등, 「고로 로상(爐床)에 있어서의 저통액성 영역의 로저(爐底) 온도 분포 및 출선재에 미치는 영향」, 철과 강, vol.78, p.1171)에 기재된 방법과 마찬가지로, 로 하부에 있어서의 저투과상(저투과성 영역)의 존재를 가정하는 모델이다.
여기에서, 저투과상은, 로 하부의 코크스 충전층에 있어서의 공극률이 저하한 영역으로서, 통액성이 극단적으로 악화된 영역이다. 최근의 대형화한 고로에 있어서, 로 하부의 영역이 저투과상에 의해 분단되어 있고, 점성이 낮은 용선이 투과하는 한편으로, 슬래그는 거의 투과하지 않는다고 생각되고 있다. 저투과상을 직접적으로 관찰할 수는 없지만, 액면 레벨의 불균일성이 생기는 대형 고로 등에서는 저투과상이 존재하고 있다고 생각된다.
본 개시에 있어서 이용되는 물리 모델은, 저투과상의 위치를 정한 후에, 입력이 부여되면, 출력으로서 저투과상에 의해 분단된 각 영역에 있어서의 용융물의 액면 레벨을 출력한다.
여기에서, 물리 모델은, 저투과상에 의해 분단된 각 영역에 대해서 적어도 슬래그 레벨을 출력하는 것이면 좋다. 또한, 물리 모델은, 입력으로서, 출선 속도, 출재 속도, 조선 속도 및 조재 속도의 적어도 1개를 취득하면 좋다. 실제의 입력, 출력은 물리 모델의 이용 목적에 따라 변경한다. 예를 들면, 출선구의 개폐, 조선 속도, 조재 속도가 입력이고, 출선 속도, 출재 속도, 액면 레벨이 출력이라도 좋다(예를 들면 도 4). 또한, 출선구의 개폐 뿐만 아니라, 출선 속도, 출재 속도를 실측값으로 부여하여 입력으로 하고, 액면 레벨을 출력으로 하여 얻을 수 있다(예를 들면 도 7).
도 1에 나타내는 바와 같이, 로 내의 상태를 계산하는 물리 모델의 입력 및 출력에는, 여러 가지의 데이터가 이용되어도 좋다. 일 실시 형태에 있어서, 물리 모델에는, 양 사이드의 면적, 조선·조재 속도(조선 속도 및 조재 속도), 탭 폐색 시간(출선구의 폐색 시간)이 입력된다. 또한, 일 실시 형태에 있어서, 물리 모델은, 출선·출재 속도(출선 속도 및 출재 속도), 슬래그·용선 액면 레벨(슬래그의 액면 레벨 및 용선의 액면 레벨), 탭마다의 용선·슬래그량(용선량 및 슬래그량), 탭 사이클 시간을 출력한다. 여기에서, 양 사이드는, 도 1과 같이 저투과상에 의해 분단된 2개의 영역이다. 2개의 영역의 각각에 출선구가 형성되어 있고, 한쪽이 개구하고 있는 경우에 다른 한쪽이 폐색하도록 고로 프로세스가 행해진다. 탭은 출선 또는 출선구를 의미한다. 또한, 물리 모델에 있어서, 출선 직후의 높은 액면 레벨이 점차 저하하여, 출선구와 동일한 높이가 된 타이밍에 폐색한다고 판정하고 있고, 이러한 판정에 기초하여 탭 사이클 시간이 계산된다.
본 실시 형태에 있어서, 고로는 대형 고로(예를 들면 5000㎥급, 반경이 9000㎜)로서, 도 2에 나타내는 바와 같이 4개의 출선구를 갖는다. 여기에서, 고로의 출선구의 수는 4개로 한정되는 것이 아니라, 2개 이상이면 좋다. 본 실시 형태에 있어서, 출선구는, 남측의 2개의 출선구(No.2 및 No.3)와 북측의 2개의 출선구(No.1 및 No.4)의 2그룹으로 나누어진다. 고로의 조업에 있어서, 상기와 같이, 남측 및 북측의 출선구가 교대로 사용된다. 본 실시 형태에 있어서, 남측의 영역과 북측의 영역과의 사이에 저투과상의 존재를 가정하여, 남측과 북측의 각 영역에 있어서의 슬래그 레벨이 추정된다.
여기에서, 국소적인 차를 포함하여 슬래그 레벨을 추정 가능하게 하는 방도에 대해서 예의 구명(究明)한 결과, 저투과상의 존재를 가정하고, 물리 모델에 저투과상의 위치를 부여함으로써 고정밀도로 추정할 수 있는 것을 알 수 있었다. 보다 구체적으로 서술하면, 출선구마다의 슬래그량 등의 편차(이하, 탭 편차라고도 칭해짐)에 착안하여, 후술하는 방법에 의해 실고로에 있어서의 탭 편차를 재현하도록 저투과상의 위치를 결정함으로써, 슬래그 레벨의 고정밀도의 추정(산출)이 가능해졌다.
도 3은 실고로에 있어서의 출선구 편차의 상관을 예시하는 도면이다. 도 3의 가로축의 Δ슬래그량은, 슬래그의 출재량의 출선구 편차(영역 편차)를 나타낸다. 환언하면, Δ슬래그량은, 복수의 영역의 각각에 있어서의 슬래그의 출재량의 차를 나타낸다. 편차는 북측(No.1 및 No.4)으로부터 남측(No.2 및 No.3)을 감산한 값에 기초하여 산출된다. 즉, Δ슬래그량은, 북측의 슬래그의 출재량으로부터 남측의 슬래그의 출재량을 뺀 값을 이용하여 구해진다. 도 3의 세로축의 Δ슬래그비, Δ용선량 및 Δ출선 시간은, 마찬가지로, 슬래그비, 용선량 및 출선 시간에 대해서, 북측으로부터 남측을 감산한 값에 기초하여 산출된다. 여기에서, 슬래그비는 용선량에 대한 슬래그량의 비율로서, 용선 1톤당의 슬래그량으로 나타난다. 도 3에 있어서 플롯된 1점은 1일의 평균값에 대응한다. 또한, 각 도면 모두, 북측과 남측의 값의 평균값을 이용하여 규격화가 실시되어 있다. 예를 들면 Δ슬래그량은, (북측의 슬래그의 출재량－남측의 슬래그의 출재량)/((북측의 슬래그의 출재량＋남측의 슬래그의 출재량)/2)에 의해 계산된다. 슬래그의 출재량이 많은 측에 있어서, 출선량이 많고, 슬래그비가 높고, 출선 시간이 긴 경향이 강하다.
상기의 출선구 편차의 상관은, 저투과상의 존재를 가정함으로써 설명 가능하다. 도 1의 예로 설명하면, 저투과상에 의해 구분된 복수의 영역 중, 면적이 넓은 측(출선구 2의 측)에 있어서는 슬래그를 많이 배출하지 않으면 안 되기 때문에 슬래그량이 많아진다. 또한, 출선 및 출재의 체적이 증가하기 때문에, 출선구 2의 측에 있어서 폐색까지 필요로 하는 시간도 연장한다. 또한, 면적이 넓은 측의 출선구 2에 있어서 용선량이 많아진다. 또한, 저투과상은 슬래그에 대하여 불투과인 한편, 용선에 대해서는 투과성이 높다. 따라서, 슬래그량의 출선구 편차의 쪽이 용선량의 출선구 편차보다도 크기 때문에, 출선구 2의 측의 쪽에 있어서 슬래그비가 높아진다.
다음으로, 상기의 물리 모델을 이용하여 시뮬레이션을 행하고, 실고로의 출선구 편차의 정량적인 설명이 가능한 것을 검증했다. 도 4는, 물리 모델을 이용하여 도 3에 나타낸 조업 기간의 평균적인 조업 조건하에서 실행한(조선 속도, 조재 속도의 전형값을 입력한) 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 이 시뮬레이션에서는, 탭 폐색 시간을 부여하고, 각 탭의 슬래그량, 용선량을 추정 계산하고 있다. 즉, 출선 속도, 출재 속도는 물리 모델의 출력으로서 계산된다. 이 시뮬레이션에 있어서, 저투과상이, 로 내 단면적의 비율로, 출선구 1의 측(북측)과 출선구 2의 측(남측)을 2:8의 비율로 분단하는 것으로 했다. 면적이 큰 출선구 2측에 있어서, 슬래그량이 많아, 출선 개시에서 종료까지의 시간이 긴 것이 나타나 있다(특히 도 4의 출선·출재 속도(출선구 2) 참조).
이러한 시뮬레이션을 저투과상의 위치를 변화시켜 실시한 결과, 도 5에 나타내는 바와 같이, 슬래그비, 용선량 및 탭 사이클과 슬래그량과의 출선구 편차의 상관에 대해서, 실고로의 데이터와 기울기(상관)가 거의 합치하는 결과가 얻어졌다. 시뮬레이션에서는, 도 5에 나타나는 case 1, case 2를 포함하도록 저투과상의 위치를 변화시켜 행해졌다. 도 4의 경우와 마찬가지로, 저투과상이 북측과 남측을 2:8의 비율로 분단하는 경우가 case 1이다. 또한, 저투과상이 북측과 남측을 8:2의 비율로 분단하는 경우가 case 2이다. 이와 같이, 물리 모델을 이용한 시뮬레이션에 있어서 저투과상의 위치를 상이하게 함으로써, 출선구 편차를 정량적으로 재현 가능한 것이 분명해졌다.
또한, 상기와 같이 하여 얻어진 슬래그량의 출선구 편차와 저투과상의 위치의 관계에 기초하여, 실고로에 있어서의 저투과상의 위치를 추정하는 수법에 대해서 검토가 행해졌다. 도 6과 같이, 저투과상에 의한 면적비를 0.2에서 0.8로 변화시키면, 슬래그량의 출선구 편차가 －0.42에서 0.42로 거의 선형으로 변화한다. 이 선형 관계를 이용하여, 고로의 조업 중에 있어서 가장 최근의 소정 기간의 슬래그량의 편차(Δ슬래그량)에 기초하여, 저투과상의 위치가 추정되었다. 본 실시 형태에 있어서, 소정 기간은 1일이다. 즉, 이 선형 관계를 이용하여, 과거 1일간의 Δ슬래그량에 기초하여, 일마다의 저투과상의 위치가 추정된다.
이와 같이 추정된 일마다의 저투과상의 위치를 이용하여, 슬래그 레벨 및 용선의 액면 레벨이 상기의 물리 모델에 의해 추정(산출)되었다. 추정된 저투과상의 위치를 부여한 후에, 시간적으로 변화하는 출선 속도, 출재 속도, 조선 속도 및 조재 속도가 물리 모델에 입력되었다. 즉, 저투과상의 위치에 대해서는 일마다 갱신을 행하고, 그 저투과상의 위치를 이용하여, 보다 짧은 시간(예를 들면 1시간)에 변화하는 출선 속도, 출재 속도, 조선 속도 및 조재 속도를 물리 모델에 입력했다. 실고로에 있어서의 조선 속도 및 조재 속도는, 1시간당 강하하는 원료층의 수(ch/hour)에, 1차지(charge)(ch)에 포함되는 용선량(t/ch) 및 슬래그량(t/ch)을 곱함으로써 구할 수 있다. 출선 속도 및 출재 속도는, 출선 사이클마다의 데이터를 기초로 선형 보간(linear interpolation)하여 구할 수 있다. 도 7은, 일마다 저투과상의 위치를 정하고, 그 위치를 반영한 물리 모델을 이용하여, 북측 및 남측의 액면 레벨을 추정(산출)한 결과를 나타낸다.
또한, 이와 같이 추정된 액면 레벨에 대해서 북측과 남측에서 비교하여, 높은 쪽의 값이 최대 슬래그 레벨로서 선택되었다. 최대 슬래그 레벨과, 실고로에서의 로 내 가스의 통기 저항을 비교한 결과, 도 8의 (저투과상 있음)이라고 기재된 그래프와 같은 상관 관계가 얻어졌다. 가로축의 슬래그 레벨은 최대 슬래그 레벨을 의미한다. 또한, R은 상관 계수이다. 여기에서, 통기 저항은, 슬래그 레벨의 상승에 따라서 높아진다. 그 때문에, 통기 저항과 슬래그 레벨의 상관이 높은 것은, 추정되는 슬래그 레벨의 정밀도가 높은 것을 의미한다.
도 8의 (저투과상 없음)이라고 기재된 그래프는, 저투과상의 존재를 가정하지 않는 종래 기술에서 얻어진 상관 관계이다. (저투과상 없음)과의 비교로부터 분명한 바와 같이, 저투과상의 존재를 가정하여 위치를 추정한 본 실시 형태의 수법에서는, 보다 높은 상관이 얻어지고 있어, 추정되는 슬래그 레벨의 정밀도가 종래 기술에 비해 향상하고 있다.
본 실시 형태에 따른 고로의 슬래그 레벨 추정 장치(상세에 대해서는 후술)는, 상기와 같이 저투과상의 존재를 가정하여 위치를 추정하고, 그 위치를 반영한 물리 모델을 이용함으로써, 고정밀도로 슬래그의 액면 레벨을 추정할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 조업 가이던스 장치(상세에 대해서는 후술)는, 추정된 슬래그 레벨이 문턱값을 초과한 경우에, 슬래그 레벨을 저하시키기 위해, 가이던스를 행할 수 있다. 문턱값은 특별히 한정되지 않지만, 일 예로서 송풍구 높이보다 0.5m 아래로 설정되어도 좋다. 가이던스는, 슬래그의 점성을 저하시키기 위한 장입물에 대해서 염기도(CaO/SiO2)를 조정하는 것, 감풍에 의한 슬래그 생성 속도를 저감하는 것 등의 조업 액션을 제시하는 것이라도 좋다. 조업 가이던스 장치가, 적절한 조업 액션을 오퍼레이터에게 제시함으로써, 조업상의 트러블(일 예로서 송풍구의 파손)을 회피할 수 있다.
도 9는, 일 실시 형태에 따른 고로의 슬래그 레벨 추정 장치(10) 및 조업 가이던스 장치(20)의 구성예를 나타내는 도면이다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 고로의 슬래그 레벨 추정 장치(10)는, 기억부(11)와, 저투과상 위치 산출부(12)와, 액면 레벨 산출부(13)를 구비한다. 조업 가이던스 장치(20)는, 기억부(21)와, 조업 액션 제시부(22)를 구비한다. 고로의 슬래그 레벨 추정 장치(10)는, 고로에 구비된 센서 등으로부터 각종의 측정값(실측값이라고도 칭해짐)을 취득하고, 저투과상의 존재를 가정하여 위치를 추정하고, 그것을 반영한 상기의 물리 모델을 이용한 계산을 행한다. 조업 가이던스 장치(20)는, 추정된 슬래그 레벨이 문턱값을 초과한 경우에, 가이던스로서의 조업 액션을 표시부(30)에 표시시킨다. 표시부(30)는, 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display) 또는 유기 EL 패널(Organic Electro-Luminescence Panel) 등의 표시 장치라도 좋다.
우선, 고로의 슬래그 레벨 추정 장치(10)의 구성 요소가 설명된다. 기억부(11)는, 로 저부에 슬래그를 투과하기 어려운 저투과상의 존재를 가정하는 물질 수지에 기초하는 물리 모델을 기억한다. 또한, 기억부(11)는, 고로에 있어서의 슬래그를 포함하는 용융물의 액면 레벨의 산출에 관한 프로그램 및 데이터를 기억한다. 기억부(11)는, 반도체 기억 디바이스, 광 기억 디바이스 및 자기 기억 디바이스 등의 임의의 기억 디바이스를 포함해도 좋다. 반도체 기억 디바이스는 예를 들면 반도체 메모리를 포함해도 좋다. 기억부(11)는, 복수의 종류의 기억 디바이스를 포함해도 좋다.
저투과상 위치 산출부(12)는, 복수의 영역의 면적비와, 복수의 영역의 각각에 있어서의 슬래그의 출재량의 차인 Δ슬래그량과의 관계(도 6 참조)를 이용하여, 가장 최근의 소정 기간의 Δ슬래그량에 기초하여, 저투과상의 위치를 산출한다. 본 실시 형태에 있어서, 복수의 영역의 면적비와 Δ슬래그량과의 관계는, 상기와 같이 선형 관계로서, 이 선형 관계를 나타내는 식 등이 기억부(11)에 기억되어도 좋다. 저투과상 위치 산출부(12)는, 기억부(11)로부터 예를 들면 관계식을 읽어내고, 가장 최근의 소정 기간의 Δ슬래그량에 기초하여, 저투과상의 위치를 예측(산출)해도 좋다. 본 실시 형태에 있어서, 소정 기간은 상기와 같이 1일로서, 저투과상 위치 산출부(12)에 의해 일마다의 저투과상의 위치가 추정된다. 여기에서, 소정 기간은 1일로 한정되지 않고, 1일보다 긴 기간이라도 좋고, 1일보다 짧은 기간이라도 좋다.
액면 레벨 산출부(13)는, 물리 모델을 이용하여, 출선 속도, 출재 속도, 조선 속도 및 조재 속도의 적어도 1개를 입력하고, 저투과상에 의해 구분된 복수의 영역마다 용융물의 액면 레벨을 산출한다. 물리 모델은, 저투과상 위치 산출부(12)에 의해 산출된 저투과상의 위치를 반영한 모델이다. 본 실시 형태에 있어서, 용융물의 액면 레벨은, 슬래그의 액면 레벨 및 용선의 액면 레벨을 포함한다. 액면 레벨 산출부(13)는, 산출한 용융물의 액면 레벨을 조업 가이던스 장치(20)에 출력한다.
다음으로, 조업 가이던스 장치(20)의 구성 요소가 설명된다. 기억부(21)는, 조업 가이던스에 관한 프로그램 및 데이터를 기억한다. 기억부(21)는, 반도체 기억 디바이스, 광 기억 디바이스 및 자기 기억 디바이스 등의 임의의 기억 디바이스를 포함해도 좋다. 반도체 기억 디바이스는 예를 들면 반도체 메모리를 포함해도 좋다. 기억부(21)는, 복수의 종류의 기억 디바이스를 포함해도 좋다.
조업 액션 제시부(22)는, 고로의 슬래그 레벨 추정 장치(10)에 의해 산출된 용융물의 액면 레벨에 기초하여, 추정된 슬래그 레벨이 문턱값을 초과했는지를 판정한다. 슬래그 레벨이 문턱값을 초과했다고 판정하는 경우에, 조업 액션 제시부(22)는, 슬래그 레벨 저하를 위한 조업 액션을 표시부(30)에 표시시킨다. 조업 액션 제시부(22)는, 예를 들면 감풍에 의해 슬래그 생성 속도를 저감하는 것을, 조업 액션으로서 표시부(30)에 표시시켜도 좋다.
오퍼레이터는, 표시부(30)에 나타난 조업 액션에 따라, 고로의 조업 조건을 변경해도 좋다. 이러한 고로에 대한 조업 가이던스는, 용선을 제조하는 제조 방법의 일부로서 실행될 수 있다. 또한, 용선의 제조를 관리하는 컴퓨터가, 조업 가이던스 장치(20)에 의해 제시되는 조업 액션에 따라, 용선의 제조의 조건을 자동적으로 변경해도 좋다.
여기에서, 고로의 슬래그 레벨 추정 장치(10)와 조업 가이던스 장치(20)는, 개별의 장치라도 좋고, 일체의 장치라도 좋다. 일체의 장치인 경우에, 기억부(11)와 기억부(21)는, 동일한 기억 디바이스로 실현되어도 좋다.
고로의 슬래그 레벨 추정 장치(10) 및 조업 가이던스 장치(20)는, 예를 들면 고로의 조업 또는 용선의 제조를 제어하는 프로세스 컴퓨터 등의 컴퓨터에 의해 실현되어도 좋다. 컴퓨터는, 예를 들면 메모리 및 하드 디스크 드라이브(기억 장치), CPU(처리 장치), 디스플레이 등의 표시 장치를 구비한다. 오퍼레이팅 시스템(OS) 및 각종의 처리를 실시하기 위한 애플리케이션 프로그램은, 하드 디스크 드라이브에 격납할 수 있고, CPU에 의해 실행될 때에는 하드 디스크 드라이브로부터 메모리로 읽어내진다. 또한, 처리 도중의 데이터에 대해서는, 메모리에 격납되고, 필요가 있으면 HDD에 격납된다. 각종 기능은, CPU, 메모리 등의 하드웨어와 OS 및 필요한 애플리케이션 프로그램을 유기적으로 협동시킴으로써 실현된다. 기억부(11) 및 기억부(21)는, 예를 들면 기억 장치로 실현되어도 좋다. 저투과상 위치 산출부(12), 액면 레벨 산출부(13) 및 조업 액션 제시부(22)는, 예를 들면 CPU로 실현되어도 좋다. 표시부(30)는, 예를 들면 표시 장치로 실현되어도 좋다.
도 10은, 일 실시 형태에 따른 고로의 슬래그 레벨 추정 방법을 나타내는 플로우차트이다. 고로의 슬래그 레벨 추정 장치(10)는, 도 10에 나타나는 플로우차트에 따라, 추정한 액면 레벨을 출력한다. 도 10에 나타나는 고로의 슬래그 레벨 추정 방법은, 용선의 제조 방법의 일부로서 실행되어도 좋다.
저투과상 위치 산출부(12)는, 가장 최근의 소정 기간의 Δ슬래그량에 기초하여, 저투과상 위치를 산출한다(스텝 S1). 액면 레벨 산출부(13)는, 스텝 S1에서 산출된 저투과상의 위치를 반영한 물리 모델을 이용하여, 저투과상에 의해 구분된 복수의 영역마다 슬래그를 포함하는 용융물의 액면 레벨을 산출한다(스텝 S2). 도 10에 나타내는 바와 같이, 저투과상 위치를 산출하는 스텝은, 용융물의 액면 레벨을 산출하는 스텝의 전(前)에 실행된다. 또한, 스텝 S1이 예를 들면 1일에 1회 실행되고(일마다의 저투과상의 위치의 추정), 스텝 S2가 1일에 몇 번이나 실행되어도 좋다. 예를 들면 물리 모델에 입력되는 출선 속도, 출재 속도, 조선 속도 및 조재 속도가 10분마다 측정 또는 계산되고, 10분마다 스텝 S2가 실행되어도 좋다.
도 11은, 일 실시 형태에 따른 조업 가이던스 방법을 나타내는 플로우차트이다. 조업 가이던스 장치(20)는, 도 11에 나타나는 플로우차트에 따라, 조업 액션을 제시한다. 도 11에 나타나는 조업 가이던스 방법은, 용선의 제조 방법의 일부로서 실행되어도 좋다.
조업 액션 제시부(22)는, 산출된 용융물의 액면 레벨에 기초하여 슬래그 레벨이 문턱값을 초과했다고 판정하는 경우에, 슬래그 레벨 저하를 위한 조업 액션을 제시한다(스텝 S11).
이상과 같이, 본 실시 형태에 따른 고로의 슬래그 레벨 추정 방법 및 고로의 슬래그 레벨 추정 장치(10)는, 상기의 구성에 의해 고정밀도로 슬래그의 액면 레벨을 추정할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 따른 조업 가이던스 방법, 용선의 제조 방법 및 조업 가이던스 장치(20)는, 고정밀도로 추정된 슬래그의 액면 레벨에 기초하여, 고로의 조업의 가이던스를 행할 수 있다. 예를 들면 오퍼레이터는, 가이던스로서 나타난 조업 액션에 따름으로써, 조업상의 트러블(일 예로서 송풍구의 파손)을 회피할 수 있다.
본 개시에 따른 실시 형태에 대해서, 여러 도면 및 실시예에 기초하여 설명해 왔지만, 당업자이면 본 개시에 기초하여 여러 가지의 변형 또는 수정을 행하는 것이 용이한 것에 주의하기 바란다. 따라서, 이들 변형 또는 수정은 본 개시의 범위에 포함되는 것에 유의하기 바란다. 예를 들면, 각 구성부 또는 각 스텝 등에 포함되는 기능 등은 논리적으로 모순되지 않도록 재배치 가능하고, 복수의 구성부 또는 스텝 등을 1개로 조합하거나, 혹은 분할하거나 하는 것이 가능하다. 본 개시에 따른 실시 형태는 장치가 구비하는 프로세서에 의해 실행되는 프로그램 또는 프로그램을 기록한 기억 매체로서도 실현할 수 있는 것이다. 본 개시의 범위에는 이들도 포함되는 것으로 이해하기 바란다.
도 9에 나타나는 고로의 슬래그 레벨 추정 장치(10) 및 조업 가이던스 장치(20)의 구성은 일 예이다. 고로의 슬래그 레벨 추정 장치(10), 조업 가이던스 장치(20)는, 도 9에 나타내는 구성 요소의 모두를 포함하지 않아도 좋다. 또한, 고로의 슬래그 레벨 추정 장치(10), 조업 가이던스 장치(20)는, 도 9에 나타내는 이외의 구성 요소를 구비해도 좋다. 예를 들면, 조업 가이던스 장치(20)는, 추가로 표시부(30)를 구비하는 구성이라도 좋다.
또한, 상기의 실시 형태에 있어서 조업 가이던스 장치(20)의 조업 액션 제시부(22)는, 슬래그 레벨이 문턱값을 초과했다고 판정하는 경우에 조업 액션을 표시부(30)에 표시시킨다. 다른 예로서, 조업 액션 제시부(22)는, 슬래그 레벨이 문턱값을 초과하지 않아도 조업 액션을 표시부(30)에 표시시키고, 슬래그 레벨이 문턱값을 초과하는 경우에 조업 액션의 내용을, 슬래그 레벨을 저하시키는 것으로 변화시켜도 좋다. 예를 들면 슬래그 레벨이 문턱값을 초과하고 있지 않는 경우에, 조업 액션 제시부(22)는, 감풍이 불필요하여 현재의 설정 그대로 진행해도 좋다는 조업 액션을 표시부(30)에 표시시켜도 좋다.
10 : 고로의 슬래그 레벨 추정 장치
11 : 기억부
12 : 저투과상 위치 산출부
13 : 액면 레벨 산출부
20 : 조업 가이던스 장치
21 : 기억부
22 : 조업 액션 제시부
30 : 표시부

Claims (7)

  1. 출선 속도(hot metal tapping rate), 출재 속도(slag tapping rate), 조선 속도(hot metal production rate) 및 조재 속도(slag production rate)의 적어도 1개를 입력으로 하고, 로 저부(底部)에 슬래그를 투과하기 어려운 저(低)투과상(相)의 존재를 가정하는 물질 수지에 기초하는 물리 모델을 이용하여, 상기 저투과상에 의해 구분된 복수의 영역마다 슬래그를 포함하는 용융물의 액면 레벨을 산출하는 스텝을 포함하는, 고로(blast furnace)의 슬래그 레벨 추정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 용융물의 액면 레벨은, 슬래그의 액면 레벨 및 용선의 액면 레벨을 포함하는, 고로의 슬래그 레벨 추정 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 영역의 면적비와, 상기 복수의 영역의 각각에 있어서의 슬래그의 출재량의 차인 Δ슬래그량과의 관계를 이용하여, 가장 최근의 소정 기간의 상기 Δ슬래그량에 기초하여, 상기 저투과상의 위치를 산출하는 스텝을 포함하고,
    상기 저투과상의 위치를 산출하는 스텝은, 상기 용융물의 액면 레벨을 산출하는 스텝의 전(前)에 실행되는, 고로의 슬래그 레벨 추정 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 고로의 슬래그 레벨 추정 방법에 의해 산출된 상기 용융물의 액면 레벨에 기초하여, 통기 저항을 저하시키기 위한 조업 액션을 오퍼레이터에게 제시하는 스텝을 포함하는, 조업 가이던스 방법.
  5. 제4항에 기재된 조업 가이던스 방법에 의해 제시되는 상기 조업 액션에 따라 용선을 제조하는, 용선의 제조 방법.
  6. 출선 속도, 출재 속도, 조선 속도 및 조재 속도의 적어도 1개를 입력으로 하고, 로 저부에 슬래그를 투과하기 어려운 저투과상의 존재를 가정하는 물질 수지에 기초하는 물리 모델을 기억하는 기억부와,
    상기 물리 모델을 이용하여, 상기 저투과상에 의해 구분된 복수의 영역마다 슬래그를 포함하는 용융물의 액면 레벨을 산출하는 액면 레벨 산출부를 구비하는, 고로의 슬래그 레벨 추정 장치.
  7. 제6항에 기재된 고로의 슬래그 레벨 추정 장치에 의해 산출된 상기 용융물의 액면 레벨에 기초하여, 통기 저항을 저하시키기 위한 조업 액션을 오퍼레이터에게 제시하는 조업 액션 제시부를 구비하는, 조업 가이던스 장치.
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