(57)【要約】【課題】  排ガスの流量を測定する流量計の測定誤差を補正するための補正係数を精度よく導出する。【解決手段】  転炉制御装置２００は、第１の式および第２の式に基づいて、排ガス補正係数ηと、進入ＣＯ2流量ｘCO2（ｔ）と導出する。第１の式は、ＣＯ2ガスの流量ｆCO2（ｔ）およびＣＯガスの流量ｆCO（ｔ）の実績値の和の積算値と排ガス補正係数ηとを乗算した値から、進入ＣＯ2流量ｘCO2（ｔ）と吹込みガスに含まれるＣＯ2ガスの流量ｙCO2（ｔ）との和の積算値を減算した値に換算係数を乗算した値が脱炭量Ｃに等しいことを示す式である。第２の式は、排ガスの流量ｆ（ｔ）から、Ｎ2ガス以外のガスの流量の和を減算した値と、排ガス補正係数ηと、換算係数とを乗算した値が、進入ＣＯ2流量ｘCO2（ｔ）に等しいことを示す式である。【選択図】  図１
2019183227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉における吹錬時の実績データを取得する実績取得手段と、
前記実績データに基づいて、排ガス補正係数と、進入ＣＯ2流量とを導出するパラメータ導出手段と、を有し、
前記実績データは、吹錬時に転炉から発生する排ガスの流量の各時刻における実績値と、当該排ガスに含まれるＣＯガス、ＣＯ2ガス、Ｏ2ガスの流量の各時刻における実績値と、吹錬時に前記転炉内の溶鋼に対して吹き込まれる吹込みガスに含まれるＣＯ2ガスの流量の各時刻における実績値と、前記溶鋼の脱炭量の実績値と、を含み、
前記排ガス補正係数は、前記排ガスの流量を測定する測定手段の測定誤差を補正するために、当該測定手段で測定される排ガスの流量に乗算される係数であり、
前記進入ＣＯ2流量は、大気から前記排ガスが通る排ガスダクトに進入するＣＯ2の流量であることを特徴とする転炉パラメータ導出装置。
【請求項２】
前記パラメータ導出手段は、第１の式と、第２の式とに基づいて、前記排ガス補正係数と、前記進入ＣＯ2流量とを導出し、
前記第１の式は、少なくとも、前記排ガスに含まれるＣＯ2ガスおよびＣＯガスの流量の和の、第１の時刻から第２の時刻までの積算値と、前記排ガス補正係数とを乗算した値と、前記進入ＣＯ2流量の、前記第１の時刻から前記第２の時刻までの積算値と、前記吹込みガスに含まれるＣＯ2ガスの流量の、前記第１の時刻から前記第２の時刻までの積算値と、前記第１の時刻から前記第２の時刻までの前記溶鋼の脱炭量との関係を示す式であり、
前記第２の式は、少なくとも、前記排ガスの流量と、前記排ガスに含まれるＮ2ガス以外の所定のガスの流量の合計値と、前記進入ＣＯ2流量との関係を示す式であり、
前記所定のガスは、ＣＯ2ガス、ＣＯガス、およびＯ2ガスを含み、
前記第１の時刻および前記第２の時刻は、吹錬の前工程が終了した後から吹錬の次工程が開始する前までの間の異なる２つの時刻であって、少なくとも前記溶鋼の炭素の濃度を測定する２つの時刻であることを特徴とする請求項１に記載の転炉パラメータ導出装置。
【請求項３】
前記第１の式は、前記排ガスに含まれるＣＯ2ガスおよびＣＯガスの流量の和の、第１の時刻から第２の時刻までの積算値と、前記排ガス補正係数とを乗算した値から、前記進入ＣＯ2流量と前記吹込みガスに含まれるＣＯ2ガスの流量との和の、前記第１の時刻から前記第２の時刻までの積算値を減算した値と、各ガスの流量を炭素の質量に換算するための換算係数とを乗算した値が、前記第１の時刻から前記第２の時刻までの前記溶鋼の脱炭量に等しいことを示す式であり、
前記第２の式は、前記排ガスの流量から、前記排ガスに含まれるＮ2ガス以外の所定のガスの流量の合計値を減算した値と、前記排ガス補正係数と、Ｎ2ガスの流量をＣＯ2ガスの流量に換算するための換算係数とを乗算した値が、前記進入ＣＯ2流量に等しいことを示す式であることを特徴とする請求項２に記載の転炉パラメータ導出装置。
【請求項４】
前記パラメータ導出手段は、前記第２の時刻が経過した後に、前記実績データと、前記第１の式と、第３の式とを用いて、前記排ガス補正係数と、前記進入ＣＯ2流量の前記第１の時刻から前記第２の時刻までの積算値とを導出し、その後、前記実績データと、前記第１の式と、前記第３の式とから導出した前記排ガス補正係数と、前記実績データと、前記第２の式とから、各時刻における前記進入ＣＯ2流量を導出し、
前記第３の式は、少なくとも、前記排ガスの流量の、前記第１の時刻から前記第２の時刻までの積算値と、前記排ガス補正係数とを乗算した値と、前記排ガスに含まれるＮ2ガス以外の所定のガスの流量の合計値の、前記第１の時刻から前記第２の時刻までの積算値と、前記排ガス補正係数とを乗算した値と、前記進入ＣＯ2流量の、前記第１の時刻から前記第２の時刻までの積算値との関係を示す式であることを特徴とする請求項２に記載の転炉パラメータ導出装置。
【請求項５】
前記第３の式は、前記排ガスの流量から、前記排ガスに含まれるＮ2ガス以外の所定のガスの流量の合計値を減算した値の、前記第１の時刻から前記第２の時刻までの積算値と、前記排ガス補正係数と、Ｎ2ガスの流量をＣＯ2ガスの流量に換算するための換算係数とを乗算した値が、前記進入ＣＯ2流量の、前記第１の時刻から前記第２の時刻までの積算値に等しいことを示す式であることを特徴とする請求項４に記載の転炉パラメータ導出装置。
【請求項６】
前記パラメータ導出手段は、前記第２の時刻が経過した後に、前記実績データと、前記第１の式と、前記第３の式とを用いて、前記排ガス補正係数と、前記進入ＣＯ2流量の、前記第１の時刻から前記第２の時刻までの積算値とを導出して前記排ガス補正係数をパラメータ記憶手段に記憶し、
前記パラメータ記憶手段に記憶されている前記排ガス補正係数と、前記実績データと、前記第２の式とを用いて、現在時刻における前記進入ＣＯ2流量を導出することを特徴とする請求項４または５に記載の転炉パラメータ導出装置。
【請求項７】
前記パラメータ導出手段は、前記排ガス補正係数の前回値と、前記実績データと、前記第２の式とを用いて、現在時刻における前記進入ＣＯ2流量を導出することを特徴とする請求項６に記載の転炉パラメータ導出装置。
【請求項８】
前記第１の時刻と前記第２の時刻は、吹込み開始時測定の時刻、中間測定の時刻、吹止時測定の時刻、および鍋上時測定の時刻のうち何れかであり、
前記吹込み開始時測定の時刻は、吹錬の前工程が終了した後から吹錬が開始する前までの時刻であって、前記転炉内の溶鋼の炭素の濃度を少なくとも測定する時刻であり、
前記中間測定の時刻は、吹錬の途中の時刻であって、前記転炉内の溶鋼の炭素の濃度を少なくとも測定する時刻であり、
前記吹止時測定の時刻は、吹錬が終了した後から吹錬の次工程が開始する前までの時刻であって、前記転炉内の溶鋼の炭素の濃度を少なくとも測定する時刻であり、
前記鍋上時測定の時刻は、出鋼した後から吹錬の次工程が開始する前までの時刻であって、取鍋内の溶鋼の炭素の濃度を少なくとも測定する時刻であることを特徴とする請求項２〜７の何れか１項に記載の転炉パラメータ導出装置。
【請求項９】
前記パラメータ導出手段は、前記排ガス補正係数を前記実績値に乗算することにより、当該実績値の補正値を導出することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の転炉パラメータ導出装置。
【請求項１０】
前記実績値の補正値に基づいて、現在時刻から吹止めまでの各時刻における前記溶鋼の温度および不純物濃度の推定値を少なくとも導出する推定手段を更に有することを特徴とする請求項９に記載の転炉パラメータ導出装置。
【請求項１１】
転炉における吹錬時の実績データを取得する実績取得工程と、
前記実績データに基づいて、排ガス補正係数と、進入ＣＯ2流量とを導出するパラメータ導出工程と、を有し、
前記実績データは、吹錬時に転炉から発生する排ガスの流量の各時刻における実績値と、当該排ガスに含まれるＣＯガス、ＣＯ2ガス、Ｏ2ガスの流量の各時刻における実績値と、吹錬時に前記転炉内の溶鋼に対して吹き込まれる吹込みガスに含まれるＣＯ2ガスの流量の各時刻における実績値と、前記溶鋼の脱炭量の実績値と、を含み、
前記排ガス補正係数は、前記排ガスの流量を測定する測定手段の測定誤差を補正するために、当該測定手段で測定される排ガスの流量に乗算される係数であり、
前記進入ＣＯ2流量は、大気から前記排ガスが通る排ガスダクトに進入するＣＯ2の流量であることを特徴とする転炉パラメータ導出方法。
【請求項１２】
請求項１〜１０の何れか１項に記載の転炉パラメータ導出装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉パラメータ導出装置、転炉パラメータ導出方法、およびプログラムに関し、特に、転炉の操業を行うために用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
転炉においては、吹錬（高圧の酸素を炉内に吹き込むこと）により、脱炭（溶湯中の炭素の除去）、昇温、および溶鋼中の不純物の除去等を行い、吹錬後の溶鋼中の成分および溶湯の温度が目標範囲内に収まるように制御が行われる。従って、脱炭量を把握するために、転炉から排出される排ガス中の炭素量から脱炭量を測定することが行われる。
【０００３】
特許文献１には、排ガス中のＣＯガスとＣＯ2ガスの流量の１チャージにおける積算値に補正係数を乗算することにより脱炭量を算出することが記載されている。ここで、補正係数は、排ガスの流量を測定する流量計の測定誤差を補正するためのものである。流量計の測定誤差は、主に、流量計にダストが付着することにより生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭６１−１５１２７号公報
【特許文献２】特開２０１２−１１７０９０号公報
【特許文献３】特開２０１７−８３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、補正係数を定数とし、その値の具体的な導出方法についての説明がない。このため、排ガスの流量を測定する流量計の測定誤差を補正するための係数が、流量計の状態を反映した値にならない虞がある。
【０００６】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、排ガスの流量を測定する流量計の測定誤差を補正するための補正係数を精度よく導出することができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の転炉パラメータ導出装置は、転炉における吹錬時の実績データを取得する実績取得手段と、前記実績データに基づいて、排ガス補正係数と、進入ＣＯ2流量とを導出するパラメータ導出手段と、を有し、前記実績データは、吹錬時に転炉から発生する排ガスの流量の各時刻における実績値と、当該排ガスに含まれるＣＯガス、ＣＯ2ガス、Ｏ2ガスの流量の各時刻における実績値と、吹錬時に前記転炉内の溶鋼に対して吹き込まれる吹込みガスに含まれるＣＯ2ガスの流量の各時刻における実績値と、前記溶鋼の脱炭量の実績値と、を含み、前記排ガス補正係数は、前記排ガスの流量を測定する測定手段の測定誤差を補正するために、当該測定手段で測定される排ガスの流量に乗算される係数であり、前記進入ＣＯ2流量は、大気から前記排ガスが通る排ガスダクトに進入するＣＯ2の流量であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の転炉パラメータ導出方法は、転炉における吹錬時の実績データを取得する実績取得工程と、前記実績データに基づいて、排ガス補正係数と、進入ＣＯ2流量とを導出するパラメータ導出工程と、を有し、前記実績データは、吹錬時に転炉から発生する排ガスの流量の各時刻における実績値と、当該排ガスに含まれるＣＯガス、ＣＯ2ガス、Ｏ2ガスの流量の各時刻における実績値と、吹錬時に前記転炉内の溶鋼に対して吹き込まれる吹込みガスに含まれるＣＯ2ガスの流量の各時刻における実績値と、前記溶鋼の脱炭量の実績値と、を含み、前記排ガス補正係数は、前記排ガスの流量を測定する測定手段の測定誤差を補正するために、当該測定手段で測定される排ガスの流量に乗算される係数であり、
前記進入ＣＯ2流量は、大気から前記排ガスが通る排ガスダクトに進入するＣＯ2の流量であることを特徴とする。
【０００９】
本発明のプログラムは、前記転炉パラメータ導出装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、排ガスの流量を測定する流量計の測定誤差を補正するための補正係数を精度よく導出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、転炉設備および転炉制御装置の構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、転炉制御装置の処理の一例を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。
図１は、転炉設備１００および転炉制御装置２００の構成の一例を示す図である。ここでは、転炉設備１００として、転炉１０１および転炉１０１から発生する排ガスを測定するための構成を中心に説明する。
まず、転炉設備１００における吹錬（一次精錬）の概要について説明する。尚、転炉設備１００や吹錬（一次精錬）の内容は、公知の技術で実現することができ、以下に説明するものに限定されない。
【００１３】
図１において、まず、溶銑やスクラップ等の主原料が転炉１０１内に装入され、その後、生石灰等の副原料が転炉１０１内に装入される。以下の説明では、主原料および副原料を必要に応じて溶鋼１０２と称する。尚、図１に示すスラグ１０３は、この段階では生成されていない。溶鋼１０２に対し予備精錬が行われた後、サブランス１０４により、溶鋼１０２の温度および炭素濃度等が測定される。以下の説明では、この測定を必要に応じて吹込み開始時測定と称する。
【００１４】
その後、メインランス１０５からＯ2ガスを吹き込むと共に炉の底部から炉内に吹込みガス（ＣＯ2ガス等）を吹き込んで吹錬が開始され、溶鋼１０２を攪拌する。これにより、溶鋼１０２に含まれる炭素、珪素および燐等が酸化されて除去されると共に溶鋼１０２は昇温する。また、この酸化反応により、溶鋼１０２の上部には、珪素や燐等が取り込まれたスラグ１０３が発生する。その後、メインランス１０５によるＯ2ガスの吹込量を低減し、サブランス１０４により、溶鋼１０２の温度および炭素濃度等が測定される。以下の説明では、この測定を必要に応じて中間測定と称する。
【００１５】
また、吹錬終了時の溶鋼１０２の温度および炭素濃度の目標値（または目標範囲）が設定され、吹錬終了時の溶鋼１０２の温度および炭素濃度が目標値（または目標範囲内）になるように、メインランス１０５による吹込み等を制御する。そして、メインランス１０５による吹込みが終了すると、サブランス１０４により、溶鋼１０２の温度および炭素濃度等が測定される。以下の説明では、この測定を必要に応じて吹止時測定と称する。
【００１６】
その後、溶鋼１０２は、転炉１０１から取り出され、次工程（二次精錬工程等）に移される。尚、本実施形態では、吹込みの開始から終了（吹止め）までで１つのチャージが構成されるものとする。
【００１７】
図１において、転炉１０１の上方には、スカート１０６、フード１０７、および排ガスダクト１０８が配置される。スカート１０６およびフード１０７は、スカート１０６の内周面とフード１０７の外周面とが相互に対向するように配置され、スカート１０６の高さ位置が変更可能になっている。
【００１８】
吹込みガス成分分析計１０９は、転炉１０１の底部から転炉１０１内に吹き込まれる吹込みガスの成分分析を行う。本実施形態では、成分分析の結果、ガスの構成成分および各構成成分の濃度が得られる場合を例に挙げて説明する。吹込みガス流量計１１０は、転炉１０１の底部から転炉１０１内に吹き込まれる吹込みガスの流量を測定する。排ガス成分分析計１１１は、転炉１０１からの排ガスの成分分析を行う。排ガス流量計１１２は、転炉１０１からの排ガスの流量を測定する。尚、吹込みガス成分分析計１０９および排ガス成分分析計１１１は、気体の成分分析を行う公知の成分分析計で実現することができ、排ガス流量計１１２および吹込みガス流量計１１０は、気体の流量を測定する公知の流量計で実現することができるので、ここでは、これらの詳細な説明を省略する。
【００１９】
転炉制御装置２００は、排ガス流量計１１２の測定値に対する補正係数の導出と、大気から排ガスダクト１０８に進入するＣＯ2ガスの流量の導出とを含む処理を行う転炉パラメータ導出装置の適用例である。転炉制御装置２００のハードウェアは、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、および各種のインターフェースを有する情報処理装置、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）、または専用のハードウェアを用いることにより実現される。
【００２０】
図１には、転炉制御装置２００の機能的な構成の一例を示す。以下に、本実施形態の転炉制御装置２００が有する機能の一例を説明する。
＜データ取得部２０１＞
データ取得部２０１は、転炉設備１００から各種の測定データを取得する。測定データには、吹込みガス構成データ、吹込みガス流量データ、排ガス構成データ、排ガス流量データ、溶鋼内炭素濃度データ、副原料内炭素量データ、および溶鋼量データを含む。
【００２１】
吹込みガス構成データは、吹込みガス成分分析計１０９で測定される吹込みガスの構成成分および各構成成分の濃度（質量％）を含む。本実施形態では、データ取得部２０１は、吹込みガス構成データとして、少なくとも、ＣＯ2ガスの濃度を、１チャージの期間内に所定のサンプリング周期で取得する。これにより、吹込みガスに含まれるＣＯ2ガスの濃度の時系列データが得られる。
【００２２】
吹込みガス流量データは、吹込みガス流量計１１０で測定される吹込みガスの流量（Ｎｍ3／ｓ）を含む。本実施形態では、データ取得部２０１は、吹込みガスの流量を、１チャージの期間内に所定のサンプリング周期で取得する。これにより、吹込みガスの流量の時系列データが得られる。
【００２３】
排ガス構成データは、排ガス成分分析計１１１で測定される排ガスの構成成分および各構成成分の濃度（質量％）を含む。本実施形態では、データ取得部２０１は、空気中に含まれる成分として、少なくとも、ＣＯ2ガス、ＣＯガス、およびＯ2ガスの濃度を、１チャージの期間内に所定のサンプリング周期で取得する。これにより、排ガスに含まれる、ＣＯ2ガス、ＣＯガス、およびＯ2ガスの濃度の時系列データが得られる。
【００２４】
排ガス流量データは、排ガス流量計１１２で測定される排ガスの流量（Ｎｍ3／ｓ）を含む。本実施形態では、データ取得部２０１は、排ガスの流量を、１チャージの期間内に所定のサンプリング周期で取得する。これにより、排ガスの流量の時系列データが得られる。
【００２５】
溶鋼内炭素濃度データは、中間測定でサブランス１０４を用いて測定された溶鋼１０２内の炭素の濃度（質量％）と、吹止時測定でサブランス１０４を用いて測定された溶鋼１０２内の炭素の濃度（質量％）とを含む。
【００２６】
副原料内炭素量データは、転炉１０１に投入される副原料に含まれる炭素の質量（ｋｇ）を含む。例えば、転炉１０１に投入される副原料の種類毎に定められる炭素の濃度と、転炉１０１に投入される当該種類の質量とに基づいて、転炉１０１に投入される当該種類に含まれる炭素の質量を求めることを、転炉１０１に投入される副原料の全ての種類について行い、それらを積算することで、転炉１０１に投入される副原料に含まれる炭素の質量を求めることができる。
【００２７】
溶鋼量データは、転炉１０１内の溶鋼１０２の質量（ｋｇ）を含む。本実施形態では、溶鋼量データには、吹止後に測定された転炉１０１内の溶鋼１０２の質量が含まれるものとする。尚、吹止後に測定された転炉１０１内の溶鋼１０２の質量に代えて、例えば、吹込みを開始する前に測定された転炉１０１内の溶鋼１０２の質量を用いてもよい。
【００２８】
＜パラメータ導出部２０２、パラメータ記憶部２０３＞
パラメータ導出部２０２は、データ取得部２０１により取得された測定データを用いて、排ガス流量計１１２の測定値に対する補正係数と、大気から排ガスダクト１０８に進入するＣＯ2ガスの流量（Ｎｍ3／ｓ）とを導出する。
排ガスダクト１０８には、排ガスと共にダストが流入するため、排ガス流量計１１２にダストが付着する。このダストにより、排ガス流量計１１２で測定される排ガスの流量に測定誤差が生じる場合がある。排ガス流量計１１２の測定値に対する補正係数は、この測定誤差を補正するために、排ガス流量計１１２で測定される排ガスの流量に乗算される係数である。以下の説明では、排ガス流量計１１２の測定値に対する補正係数を必要に応じて排ガス補正係数と称する。尚、排ガス補正係数は、無次元量である。また、以下の説明では、大気から排ガスダクト１０８に進入するＣＯ2ガスの流量を必要に応じて進入ＣＯ2流量と称する。
【００２９】
本実施形態では、パラメータ導出部２０２は、以下の（１）式および（２）式により、排ガス補正係数ηと、進入ＣＯ2流量ｘCO2（ｔ）の積算値ΣｘCO2（ｔ）とを導出する。
【００３０】
【数１】
2019183227.tif 000003
【００３１】
ここで、ｆ（ｔ）は、排ガスの時刻ｔにおける流量である。ｆCO2（ｔ）は、排ガスに含まれるＣＯ2ガスの時刻ｔにおける流量である。ｆCO（ｔ）は、排ガスに含まれるＣＯガスの時刻ｔにおける流量である。ｆO2（ｔ）は、排ガスに含まれるＯ2ガスの時刻ｔにおける流量である。
排ガスの時刻ｔにおける流量ｆ（ｔ）は、排ガスの流量の時系列データの時刻ｔにおける値である。尚、（２）式の０．０４／７９は、Ｎ2ガスの流量をＣＯ2ガスの流量に換算するための換算係数（大気におけるＮ2ガスの存在比率に対する大気におけるＣＯ2ガスの存在比率）である。
【００３２】
排ガスに含まれるＣＯ2ガスの時刻ｔにおける流量ｆCO2（ｔ）は、排ガスに含まれるＣＯ2ガスの濃度の時系列データの時刻ｔにおける値を１００で割った値と、排ガスの流量の時系列データの時刻ｔにおける値とを乗算することにより得られる。排ガスに含まれるＣＯガスの時刻ｔにおける流量ｆCO（ｔ）は、排ガスに含まれるＣＯガスの濃度の時系列データの時刻ｔにおける値を１００で割った値と、排ガスの流量の時系列データの時刻ｔにおける値とを乗算することにより得られる。排ガスに含まれるＯ2ガスの時刻ｔにおける流量ｆO2（ｔ）は、排ガスに含まれるＯ2ガスの濃度の時系列データの時刻ｔにおける値を１００で割った値と、排ガスの流量の時系列データの時刻ｔにおける値とを乗算することにより得られる。
【００３３】
α（ｔ）は、空気に含まれるＣＯ2、ＣＯ、Ｏ2、およびＮ2以外の成分の時刻ｔにおける流量である。本実施形態では、空気に含まれるＣＯ2、ＣＯ、Ｏ2、およびＮ2以外の成分は少なく、当該成分を考慮しないものとし、α（ｔ）は常に０（ゼロ）であるものとする。このことは、（２）式以外においても同じである。
ｙCO2（ｔ）は、吹込みガスに含まれるＣＯ2ガスの時刻ｔにおける流量である。吹込みガスに含まれるＣＯ2ガスの時刻ｔにおける流量ｙCO2（ｔ）は、吹込みガスに含まれるＣＯ2ガスの濃度の時系列データの時刻ｔにおける値を１００で割った値と、吹込みガスの流量の時系列データの時刻ｔにおける値とを乗算することにより得られる。
【００３４】
ｔ１は、中間測定の時刻であり、ｔ２は、吹止時測定の時刻である。従って、進入ＣＯ2流量ｘCO2（ｔ）の積算値ΣｘCO2（ｔ）は、進入ＣＯ2流量ｘCO2（ｔ）の中間測定の時刻ｔ１から吹止時測定の時刻ｔ２までの積算値である。
【００３５】
Ｃは、測定対象のチャージにおける脱炭量の実績値［ｋｇ］である。以下の説明では、測定対象のチャージにおける脱炭量の実績値を、必要に応じて実績脱炭量と称する。実績脱炭量Ｃは、以下の（３）式により求められる。
【００３６】
【数２】
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【００３７】
ここで、ＣMは、測定対象のチャージの中間測定でサブランス１０４を用いて測定された溶鋼１０２内の炭素の濃度である。ＣEは、吹止時測定でサブランス１０４を用いて測定された溶鋼１０２内の炭素の濃度である。Ｗは、転炉１０１内の溶鋼１０２の質量である。ＣSは、測定対象のチャージにおいて転炉１０１に投入される副原料に含まれる炭素の質量である。
【００３８】
（３）式の右辺は、測定対象のチャージにおいて、中間測定の時刻ｔ１から吹止時測定の時刻ｔ２までの間に溶鋼１０２から除去された炭素の質量から、溶鋼１０２に含まれる副原料内の炭素の質量を減算した値が、当該チャージにおける中間測定の時刻ｔ１から吹止時測定の時刻ｔ２までの間の脱炭量であることを示す式である。
【００３９】
（１）式は、測定対象のチャージにおいて、排ガスに含まれる炭素の質量の、中間測定の時刻ｔ１から吹止時測定の時刻ｔ２までの間における積算値から、排ガスダクト１０８に進入する炭素の質量の、中間測定の時刻ｔ１から吹止時測定の時刻ｔ２までの間における積算値と、転炉１０１内に吹き込まれる炭素の質量の、中間測定の時刻ｔ１から吹止時測定の時刻ｔ２までの間における積算値との和を引いた値が、当該チャージにおける中間測定の時刻ｔ１から吹止時測定の時刻ｔ２までの間の脱炭量であることを示す式である。尚、（１）式における１２／２２．４は、各ガスの流量を炭素の質量に変換するための係数である。
【００４０】
特許文献１に記載の技術では、排ガスに含まれる炭素の質量の、中間測定の時刻ｔ１から吹止時測定の時刻ｔ２までの間における積算値のみを考慮して脱炭量を計算する。しかしながら、吹錬時には、ＣＯ2ガスが吹き込まれるため、このＣＯ2ガスに含まれる炭素の質量を含めて脱炭量を導出することは適切ではない。
【００４１】
また、本発明者らは、吹錬時において、転炉１０１とスカート１０６との隙間における大気の流れに着目し、操業条件によって、この流れが、転炉１０１とスカート１０６との隙間を介して外部からスカート１０６の内部の方向に流入する流れになったり、逆に、転炉１０１とスカート１０６との隙間から外部の方向に流出する流れになったりするという知見を得た。そして、本発明者らは、排ガスの流量に占める大気の流量を調査した。その結果、排ガスの流量に占める大気の流量の割合は、３割程度であり、転炉１０１とスカート１０６との隙間を介して外部からスカート１０６の内部の方向に流入する大気の流れを無視できないという知見を得た。即ち、この大気に含まれる炭素の質量を含めて脱炭量を導出することは適切ではない。
【００４２】
以上のことから、本実施形態では、（１）式に示すように、排ガスに含まれる炭素の質量の積算値から、排ガスダクト１０８に進入する炭素の質量の積算値と、メインランス１０５から吹き込まれる炭素の質量の積算値との和を引いた値を用いて、脱炭量を導出する。このようにすることによって、排ガス補正係数ηを精度よく求めることができる。
【００４３】
（１）式において、吹込みガスに含まれるＣＯ2ガスの時刻ｔにおける流量ｙCO2（ｔ）は、吹込みガス流量計１１０の測定値を用いることにより求められる。一般に、排ガス流量計１１２に比べ、吹込みガス流量計１１０は、ダストが少ない環境下におかれる。従って、吹込みガスに含まれるＣＯ2ガスの時刻ｔにおける流量ｙCO2（ｔ）に対しては、排ガス補正係数ηのような補正係数を用いた補正を行わない。
【００４４】
（１）式では、排ガス補正係数ηおよび進入ＣＯ2流量ｘCO2（ｔ）の積算値ΣｘCO2（ｔ）を求めることができるが、最終的に求める必要があるものは、進入ＣＯ2流量ｘCO2（ｔ）の積算値ΣｘCO2（ｔ）ではなく、進入ＣＯ2流量ｘCO2（ｔ）である。そこで、本発明者らは、Ｎ2ガスが不活性ガスであることに着目し、以下のようにして進入ＣＯ2流量ｘCO2（ｔ）を表現して、進入ＣＯ2流量ｘCO2（ｔ）の積算値ΣｘCO2（ｔ）のみならず、進入ＣＯ2流量ｘCO2（ｔ）も求めることができることを見出した。
【００４５】
まず、排ガス成分分析計１１１により、排ガスに含まれるＮ2ガスの濃度も測定されるものとする。この場合、排ガスに含まれるＮ2ガスの時刻ｔにおける流量ｆN2（Ｎｍ3／ｓ）は、以下の（４）式で表される。
【００４６】
【数３】
2019183227.tif 000005
【００４７】
排ガスに含まれるＮ2ガスの時刻ｔにおける流量ｆN2（ｔ）は、排ガスに含まれるＮ2ガスの濃度の時系列データの時刻ｔにおける値を１００で割った値と、排ガスの流量の時系列データの時刻ｔにおける値とを乗算することにより得られる。
Ｎ2ガスは不活性ガスであるので、排ガス成分分析計１１１により測定されるＮ2ガスは、転炉１０１とスカート１０６との隙間を介して外部から流入するＮ2ガスの流量ｘN2に等しいと見なすことができる。従って、以下の（５）式が成り立つ。そして、大気におけるＮ2ガスおよびＣＯ2ガスの存在比率から、以下の（６）式が成り立つ。
【００４８】
【数４】
2019183227.tif 000006
【００４９】
（６）式における０．０４／７９は、Ｎ2ガスの流量をＣＯ2ガスの流量に換算するための換算係数である。（５）式と（６）式とから、転炉１０１とスカート１０６との隙間を介して外部から流入するＮ2ガスの時刻ｔにおける流量ｘN2（ｔ）を消去して、排ガスに含まれるＮ2ガスの時刻ｔにおける流量ｆN2（ｔ）を求め、これを（４）式に代入すると、以下の（７）式が得られる。
【００５０】
【数５】
2019183227.tif 000007
【００５１】
（７）式により、時刻ｔにおける進入ＣＯ2流量ｘCO2（ｔ）が表現される。（７）式の右辺と、左辺のそれぞれを、中間測定の時刻ｔ１から吹止時測定の時刻ｔ２まで積算したものが（２）式である。
【００５２】
（１）式および（２）式は、中間測定の時刻ｔ１から吹止時測定の時刻ｔ２まで積算値を計算する式である。従って、（１）式および（２）式により排ガス補正係数ηを求めるためには、１チャージにおける測定データが得られる必要がある。パラメータ導出部２０２は、１チャージにおける測定データが得られると、当該チャージにおけるパラメータとして、排ガス補正係数ηと、進入ＣＯ2流量ｘCO2（ｔ）の積算値ΣｘCO2（ｔ）とを、（１）式および（２）式により導出する。
【００５３】
排ガス流量計１１２におけるダストによる測定誤差は、急激に変化するものではなく、徐々に変化するものである。従って、排ガス補正係数ηは、必ずしもリアルタイムで求める必要はない。
一方、本実施形態では、溶鋼１０２の温度と炭素濃度を逐次推定し、推定した結果を用いて、溶鋼１０２の温度と炭素濃度が目標値になるようにするための操作量（メインランス１０５か吹き込む必要があるＯ2ガスの流量等）を求め、求めた操作量で転炉設備１００を操作する制御を行う。従って、進入ＣＯ2流量ｘCO2（ｔ）をリアルタイムで求める必要がある。
【００５４】
そこで、本実施形態では、パラメータ導出部２０２は、（１）式および（２）式により導出した排ガス補正係数ηと、進入ＣＯ2流量ｘCO2（ｔ）の積算値ΣｘCO2（ｔ）のうち、排ガス補正係数ηをパラメータ記憶部２０３に記憶する。
【００５５】
パラメータ導出部２０２は、パラメータ記憶部２０３から、前回のチャージにおいて導出した排ガス補正係数ηと現在のチャージ（測定対象のチャージ）においてデータ取得部２０１により取得された測定データとを用いて（７）式により、現在のチャージの各時刻ｔにおける進入ＣＯ2流量ｘCO2（ｔ）を導出する。
【００５６】
そして、パラメータ導出部２０２は、前回のチャージにおいて導出した排ガス補正係数ηと、今回のチャージにおいてデータ取得部２０１により取得された測定データとを用いて、排ガスに含まれる各成分の流量の、現在のチャージの各時刻ｔにおける補正値を導出する。具体的に本実施形態では、パラメータ導出部２０２は、排ガスの時刻ｔにおける流量の補正値ｆ´（ｔ）、排ガスに含まれるＯ2ガスの時刻ｔにおける流量の補正値ｆO2´（ｔ）、排ガスに含まれるＣＯ2ガスの時刻ｔにおける流量の補正値ｆCO2´（ｔ）、排ガスに含まれるＣＯガスの時刻ｔにおける流量の補正値ｆCO´（ｔ）を、それぞれ、以下の（８）式、（９）式、（１０）式、（１１）式により導出する。尚、（８）式〜（１１）式におけるηは、前回のチャージにおいて導出した排ガス補正係数ηである。
【００５７】
【数６】
2019183227.tif 000008
【００５８】
＜推定部２０４＞
推定部２０４は、パラメータ導出部２０２により導出された、排ガスに含まれる各成分の流量の補正値を用いて、現在のチャージにおける現在時刻から吹止めまでの各時刻における溶鋼１０２の温度および炭素濃度の推定値を導出する。そして、推定部２０４は、吹止時の溶鋼１０２の温度と炭素濃度が目標値（または目標範囲内）になるようにするための操作量（メインランス１０５か吹き込む必要があるＯ2ガスの流量等）を導出する。これらの導出は、例えば、特許文献２、３に記載の公知の技術で実現することができるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。尚、炭素濃度に代えてまたは加えて炭素以外の燐等の不純物濃度を導出してもよい。
【００５９】
＜出力部２０５＞
出力部２０５は、推定部２０４により導出された操作量に基づく制御信号を転炉設備１００の制御装置に出力する。これにより、制御信号に示される操作量に従って、転炉設備１００が操作される。
【００６０】
＜フローチャート＞
次に、図２のフローチャートを参照しながら、転炉制御装置２００の処理の一例を説明する。図２のフローチャートは、１チャージにおける処理を示す。チャージが実行される度に図２のフローチャートが実行される。
ステップＳ２０１において、データ取得部２０１は、測定データを取得する。測定データは、所定のサンプリング周期で取得される。
次に、ステップＳ２０２において、データ取得部２０１は、現在のチャージ（測定対象のチャージ）が終了したか否かを判定する。この判定は、例えば、予め定められている吹錬の実施時間に基づいて行うことができる。
【００６１】
この判定の結果、現在のチャージが終了していない場合、処理は、後述するステップＳ２０５に進む。一方、現在のチャージが終了すると、現在のチャージにおける測定データが得られる。そうすると、ステップＳ２０３において、パラメータ導出部２０２は、（１）式および（２）式により、排ガス補正係数ηおよび進入ＣＯ2流量ｘCO2（ｔ）の積算値ΣｘCO2（ｔ）を導出する。
【００６２】
次に、ステップＳ２０４において、パラメータ導出部２０２は、前回のチャージにおいてこのステップＳ２０４で記憶した排ガス補正係数ηを、直近のステップＳ２０３で導出した排ガス補正係数ηに書き換えて、排ガス補正係数ηを更新する。そして、図２のフローチャートによる処理が終了する。
【００６３】
ステップＳ２０２において、現在のチャージが終了していないと判定された場合、ステップＳ２０５において、パラメータ導出部２０２は、パラメータ記憶部２０３に記憶されている排ガス補正係数ηを読み出す。この排ガス補正係数ηは、前回のチャージにおけるステップＳ２０４でパラメータ記憶部２０３に記憶された排ガス補正係数ηである。
次に、ステップＳ２０６において、パラメータ導出部２０２は、ステップＳ２０５で読み出した排ガス補正係数ηと、現在のチャージ（測定対象のチャージ）においてステップＳ２０１で取得された測定データとを用いて（７）式により、現在のチャージにおける現在時刻ｔにおける進入ＣＯ2流量ｘCO2（ｔ）を導出する。
【００６４】
次に、ステップＳ２０７において、パラメータ導出部２０２は、前回のチャージにおいて導出した排ガス補正係数ηと、現在時刻ｔにおける測定データ（直近のステップＳ２０１で取得された測定データ）とを用いて、排ガスに含まれる各成分の流量の現在時刻ｔにおける補正値を、排ガス情報の補正値として導出する（（８）式〜（１１）式を参照）。
次に、ステップＳ２０８において、推定部２０４は、ステップＳ２０７で導出された、排ガスに含まれる各成分の流量の現在時刻ｔにおける補正値を用いて、現在のチャージにおける現在時刻ｔから吹止めまでの各時刻における溶鋼１０２の温度および炭素濃度を導出する。そして、推定部２０４は、吹止時の溶鋼１０２の温度と炭素濃度が目標値になるようにするための操作量（メインランス１０５か吹き込む必要があるＯ2ガスの流量等）を導出する。
【００６５】
次に、ステップＳ２０９において、出力部２０５は、ステップＳ２０８で導出された操作量に基づく制御信号を転炉設備１００の制御装置に出力する。この段階では、現在のチャージが終了していないので、処理は、ステップＳ２０１に戻る。
【００６６】
＜まとめ＞
以上のように本実施形態では、転炉制御装置２００は、排ガス補正係数ηと、大気から排ガスダクト１０８に進入するＣＯ2ガスの流量ｘCO2（ｔ）とを未知数とする第１の式（（１）式）および第２の式（（７）式）に基づいて当該未知数を導出する。第１の式は、ＣＯ2ガスの流量ｆCO2（ｔ）およびＣＯガスの流量ｆCO（ｔ）の和の、中間測定の時刻ｔ１から吹止時測定の時刻ｔ２までの積算値と、排ガス補正係数ηとを乗算した値から、大気から排ガスダクト１０８に進入するＣＯ2ガスの流量ｘCO2（ｔ）と吹込みガスに含まれるＣＯ2ガスの流量ｙCO2（ｔ）との和の、中間測定の時刻ｔ１から吹止時測定の時刻ｔ２までの積算値を減算した値に、各ガスの流量を炭素の質量に換算するための換算係数を乗算した値が、中間測定の時刻ｔ１から吹止時測定の時刻ｔ２までの脱炭量Ｃに等しいことを示す式である。第２の式は、排ガスの流量ｆ（ｔ）から、Ｎ2ガス以外の排ガスの流量の和を減算した値と、排ガス補正係数ηと、Ｎ2ガスの流量をＣＯ2ガスの流量に換算するための換算係数とを乗算した値が、大気から排ガスダクト１０８に進入するＣＯ2ガスの流量ｘCO2（ｔ）に等しいことを示す式である。
【００６７】
ここで、大気から排ガスダクト１０８に進入するＣＯ2の流量ｘCO2（ｔ）と吹込みガスに含まれるＣＯ2ガスの流量ｙCO2（ｔ）は、溶鋼１０２から脱炭された炭素を含むものではない。そこで、第１の式のように構成することで、排ガス補正係数ηを脱炭量の実績値に正確に対応させることができる。
また、Ｎ2ガスが不活性ガスであることから、排ガス流量計１１２で測定された排ガスの流量ｆ（ｔ）から得られる、Ｎ2ガスの流量ｆN2（ｔ）と排ガス補正係数ηとの積が、大気から排ガスダクト１０８に進入するＮ2ガスの流量ｘCO2（ｔ）に等しいと表すことできる。このことに基づいて第２の式を構成することで、大気から排ガスダクト１０８に進入するＣＯ2ガスの流量ｘCO2（ｔ）を正確に表すことができる。よって、第１の式および第２の式を用いることにより、排ガス流量計１１２の測定誤差を補正するための排ガス補正係数ηを精度よく導出することができる。
【００６８】
そして、以上のようにして導出した排ガス補正係数ηを用いて排ガスに含まれる各成分の流量の補正値を求め、この補正値に基づいて、現在時刻から吹止めまでの各時刻における溶鋼１０２の温度および炭素濃度の推定値を導出する。これにより、溶鋼１０２の温度および炭素濃度を精度よく導出することができる。溶鋼１０２の温度および炭素濃度を精度よく導出することができるので、吹止時の溶鋼１０２の温度と炭素濃度が目標値（または目標範囲内）になるようにするための制御を精度よく行うことができる。
【００６９】
また、本実施形態では、第２の式から、第３の式（（２）式）を構築する。第３の式は、排ガス流量計１１２で測定された排ガスの流量ｆ（ｔ）から、排ガス流量計１１２で測定された排ガスの流量ｆ（ｔ）から得られる、Ｎ2ガス以外のガスの流量の和を減算した値の、中間測定の時刻ｔ１から吹止時測定の時刻ｔ２までの積算値と、排ガス補正係数ηと、Ｎ2ガスの流量をＣＯ2ガスの流量に換算するための係数とを乗算した値が、大気から排ガスダクト１０８に進入するＣＯ2の流量ｘCO2（ｔ）の、中間測定の時刻ｔ１から吹止時測定の時刻ｔ２までの積算値ΣｘCO2（ｔ）に等しいことを示す式である。転炉制御装置２００は、吹止時測定が終了した後、第１の式と第３の式とから、排ガス補正係数ηと、大気から排ガスダクト１０８に進入するＣＯ2の流量ｘCO2（ｔ）の、中間測定の時刻ｔ１から吹止時測定の時刻ｔ２までの積算値ΣｘCO2（ｔ）とを導出し、排ガス補正係数ηを記憶する。そして、転炉制御装置２００は、前回のチャージにおいて導出した排ガス補正係数ηを第２の式に与えることにより、現在時刻ｔにおける大気から排ガスダクト１０８に進入するＣＯ2の流量ｘCO2（ｔ）を導出する。排ガス流量計１１２の測定誤差は急激に変化するものではないので、排ガス補正係数ηは、リアルタイムで求めなくてもよい。従って、前回のチャージにおいて導出した排ガス補正係数ηを用いることで、大気から排ガスダクト１０８に進入するＣＯ2の流量ｘCO2（ｔ）をリアルタイムで求めることができる。
【００７０】
＜変形例＞
本実施形態では、中間測定の時刻ｔ１から吹止時測定の時刻ｔ２までの積算値を用いる場合を例に挙げて説明した。吹錬（例えば一次精錬）の前工程（例えば予備精錬）が終了した後から吹錬の次工程（例えば二次精錬）が開始する前までの間の異なる２つの時刻であって、転炉１０１や取鍋内の溶鋼１０２の炭素の濃度を測定する２つの時刻の間の積算値を用いていれば、必ずしも、中間測定の時刻ｔ１から吹止時測定の時刻ｔ２までの積算値を用いる必要はない。例えば、吹込み開始時測定の時刻、中間測定の時刻、吹止時測定の時刻、および鍋上時測定の時刻のうち何れか２つの時刻の間の期間の積算値を用いることができる。ここで、鍋上時測定は、転炉１０１から出鋼後、次工程が開始するまでに取鍋内にある溶鋼１０２の温度および炭素濃度を測定することを指す。
【００７１】
また、本実施形態では、（７）式の計算に際し、排ガス補正係数ηとして、前回のチャージにおいて導出した排ガス補正係数ηを用いる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、過去のチャージにおいて導出した排ガス補正係数ηを用いて得られる排ガス補正係数ηであれば、必ずしも、このようにする必要はない。例えば、過去ｎ（ｎは２以上の整数）チャージにおいて導出した排ガス補正係数ηの代表値を用いてもよい。
【００７２】
また、本実施形態のように、（７）式の計算に際し、排ガス補正係数ηとして、前回のチャージにおいて導出した排ガス補正係数ηを用いれば、大気から排ガスダクト１０８に進入するＣＯ2の流量ｘCO2（ｔ）をリアルタイムで求めることができるので好ましい。しかしながら、現在のチャージにおいて吹込み開始時測定の時刻が終了した後に、現在のチャージで（１）式および（２）式から導出した排ガス補正係数ηを（７）式に与えることにより、大気から排ガスダクト１０８に進入するＣＯ2の、現在のチャージの各時刻ｔにおける流量ｘCO2（ｔ）を（事後的に）導出してもよい。
【００７３】
尚、以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１０１：転炉、１０２：溶鋼、１０３：スラグ、１０４：サブランス、１０５：メインランス、１０６：スカート、１０７：フード、１０８：排ガスダクト、１０９：吹込みガス成分分析計、１１０：吹込みガス流量計、１１１：排ガス成分分析計、１１２：排ガス流量計、２００：転炉制御装置、２０１：データ取得部、２０２：パラメータ導出部、２０３：パラメータ記憶部、２０４：推定部、２０５：出力部
【図１】
2019183227.tif 000009
【図２】
2019183227.tif 000010