(57)【要約】【課題】簡易な構成により作業者が種々の作業を行うべき適正なタイミングを事前に把握できる作業指示システムを提供する。【解決手段】溶解炉１で計測された溶鋼温度及び溶鋼に含まれるガス成分濃度に基づいて、計測時点以降の溶鋼温度の推移及びガス成分濃度の推移を予測するとともに、この予測結果に基づいて、溶鋼が溶解炉１から出湯されるまでに、溶鋼に対して行なわれる作業のタイミングを特定する演算装置１１と、作業のタイミングを表示するモニタ１５と、を備える操業管理システム１０。【選択図】図１
2015140999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶解炉で計測された溶鋼温度及び前記溶鋼に含まれるガス成分濃度に基づいて、当該計測時点以降の前記溶鋼温度の推移及び前記ガス成分濃度の推移を予測するとともに、この予測結果に基づいて、前記溶鋼が前記溶解炉から出湯されるまでに、前記溶鋼に対して行なわれる作業のタイミングを特定する演算部と、
前記作業のタイミングを表示する表示部と、
を備えることを特徴とする製鋼における作業指示システム。
【請求項２】
溶解原料が溶け落ちてから出湯されるまでの間に、前記溶鋼温度及びガス成分濃度の計測が複数回行われ、
前記演算部は、
新たに得られる前記計測の結果に基づいて、前記作業のタイミングを改めて求め、
前記表示部は、
改めて求められた前記作業のタイミングを、先行する表示に代えて表示する、
請求項１に記載の作業指示システム。
【請求項３】
前記演算部は、
前記溶鋼温度の変化量、及び、前記ガス成分濃度の変化量の各々が、前記溶鋼温度の計測精度、及び、前記ガス成分濃度の計測精度を超えることを条件に、前記作業のタイミングを特定する、
請求項１又は請求項２に記載の作業指示システム。
【請求項４】
前記演算部は、
過去の操業の際に取得した前記溶鋼温度に基づいて得られる前記溶鋼温度の昇温特性に関する第１データ、及び、過去の操業の際に取得した前記ガス成分濃度に基づいて得られる前記ガス成分濃度の増加特性に関する第２データを保持し、
当該操業における前記溶鋼温度の計測結果及び前記ガス成分濃度の計測結果の各々を、前記第１データ及び前記第２データに照合して、前記作業のタイミングを特定する、
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の作業指示システム。
【請求項５】
前記溶鋼に対して行う単数又は複数の作業は、合金成分の添加作業、脱酸剤の添加作業、及び、出湯作業を含み、
前記演算部は、
前記合金成分の添加作業、前記脱酸剤の添加作業、及び、前記出湯作業の各々の作業について、前記タイミングを求め、
前記表示部は、
前記合金成分の添加作業のタイミング、前記脱酸剤の添加作業のタイミング、及び、前記出湯作業のタイミングを列挙して表示する、
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の作業指示システム。
【請求項６】
前記演算部は、
過去の操業に基づく前記合金成分の歩留まりに関する第３データ、及び、過去の操業に基づく前記脱酸剤の歩留まりに関する第４データを保持し、
当該操業における前記溶鋼温度の計測結果、及び、前記ガス成分濃度の計測結果の各々を、前記第３データ及び前記第４データに照合して、前記合金成分の添加量、及び、前記脱酸剤の添加量を特定する、
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の作業指示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば高周波溶解炉等を用いた溶解作業を遂行する際に用いられる作業指示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波溶解炉等を用いた製鋼の操業では、溶解原料がすべて溶解して溶け落ちた後に、合金成分を添加する成分調整、脱酸剤の添加、取鍋の移動などの出湯準備及び出湯などの各作業、及び、溶解炉の出力調整等は、熟練作業者の経験に頼って行われる場合がある。
一方で、連鋳設備におけるタンディッシュやアーク式電気炉に関し、溶鋼温度を予測し、溶解に関する各プロセスパラメータ（加熱装置出力、注湯流量）を自動制御するシステムが提案されている（例えば、特許文献１〜特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−１３７６５６号公報
【特許文献２】特開平４−１３５０４６号公報
【特許文献３】特許第２５２４９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
鋳鋼品を安定した品質で得るには、出湯時の温度、溶鋼の化学組成、溶鋼に固溶しているガス成分（特に酸素）の量の各々を所定の範囲に安定させる必要がある。これらの要素を安定させるには、一般的には、溶解炉の出力に加えて、合金成分及び脱酸剤を添加する際の溶鋼の温度又はタイミングが適切である必要がある。ところが、これらの作業を熟練作業者の経験に基づく判断に頼って行うことがあるが、熟練作業者といえども判断が常に正しいというわけではないので、品質にばらつきが生じることもある。
溶鋼温度を予測し、溶解に関する各プロセスパラメータを自動制御するシステムは、計測器と各設備の操作盤を連動させる必要があり、既存設備で使用するには多大なコストがかかる
本発明は、以上の課題に基づいてなされたもので、作業者が種々の作業を行うべき適正なタイミングを事前に把握できる作業指示システムを簡易な構成により提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる目的のもとなされた本発明の製鋼における作業指示システムは、溶解炉で計測された溶鋼温度及び溶鋼に含まれるガス成分濃度に基づいて、当該計測時点以降の溶鋼温度の推移及びガス成分濃度の推移を予測するとともに、この予測結果に基づいて、溶鋼が溶解炉から出湯されるまでに、溶鋼に対して行なわれる作業のタイミングを特定する演算部と、作業のタイミングを表示する表示部と、を備えることを特徴とする。
本発明の作業指示システムによると、溶鋼温度の実測値及びガス成分濃度の実測値が得られれば、パーソナルコンピュータなどの簡易な演算装置を用いて、作業のタイミングを特定することができる。また、特定された作業の適正なタイミングを事前に表示できるので、作業者が作業の段取りを無理なく行うことができる。
【０００６】
本発明の作業指示システムにおいて、溶解原料が溶け落ちてから出湯されるまでの間に、溶鋼温度及びガス成分濃度の計測が複数回行われると、演算部は、新たに得られる計測の結果に基づいて、作業のタイミングを改めて求め、表示部は、改めて求められた作業のタイミングを、先行する表示に代えて表示することが好ましい。
計測結果が多いほど、溶鋼温度の予測の精度及びガス成分濃度予測の精度が高くなるので、新たに計測結果が得られる度に予測を行うと、特定される作業のタイミングの精度も高くなる。
【０００７】
本発明の作業指示システムにおいて、演算部は、溶鋼温度の変化量、及び、ガス成分濃度の変化量の各々が、溶鋼温度の計測精度、及び、ガス成分濃度の計測精度を超えることを条件に、作業のタイミングを特定することが好ましい。こうすることにより、特定される作業のタイミングの精度をさらに高くすることができる。
【０００８】
本発明の作業指示システムにおいて、演算部は、過去の操業の際に取得した溶鋼温度に基づいて得られる溶鋼温度の昇温特性に関する第１データ、及び、過去の操業の際に取得したガス成分濃度に基づいて得られるガス成分濃度の増加特性に関する第２データを保持しておき、当該操業における溶鋼温度の計測結果及びガス成分濃度の計測結果の各々を、第１データ及び第２データに照合して、前記作業のタイミングを特定することが好ましい。こうすることによっても、特定される作業のタイミングの精度を高くすることができる。
【０００９】
本発明の作業指示システムにおいて、溶鋼に対して行う単数又は複数の作業が、合金成分の添加作業、脱酸剤の添加作業、及び、出湯作業を含む場合に、演算部は、合金成分の添加作業、脱酸剤の添加作業、及び、出湯作業の各々の作業について、タイミングを求め、表示部は、合金成分の添加作業のタイミング、脱酸剤の添加作業のタイミング、及び、出湯作業のタイミングを列挙して表示することができる。
複数の作業を一括して表示部に表示することで、作業者は以後の作業の段取りを組みやすくなる。
【００１０】
本発明の作業指示システムにおいて、演算部は、過去の操業に基づく合金成分の歩留まりに関する第３データ、及び、過去の操業に基づく脱酸剤の歩留まりに関する第４データを保持し、当該操業における溶鋼温度の計測結果、及び、ガス成分濃度の計測結果の各々を、第３データ及び第４データに照合して、合金成分の添加量、及び、脱酸剤の添加量を特定することが好ましい。
作業のタイミングに加えて、合金成分の添加量及び脱酸剤の添加量を予測して、それを表示して作業者に伝達すれば、より安定した品質の鋼を得るのに寄与できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、溶鋼温度の実測値及びガス成分濃度の実測値が得られると、パーソナルコンピュータなどの簡易な演算装置により、作業のタイミングを特定することができる。また、特定された適正な作業のタイミングを事前に表示できるので、作業者が作業の段取りを無理なく行うことができる。そのため、本発明によれば、製鋼の操業が安定し、品質の安定した鋼を生産することができる。そのため操業が安定し，鋼の品質が安定する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態に係る操業管理システムの概略構成を示す図である。
【図２】図１の操業管理システムにおける手順を示すフローチュートである。
【図３】図１の操業管理システムにおいて、作業タイミングを算出するロジックを示す図である。
【図４】図１の操業管理システムにおいて、測温タイミングを算出するロジックを示す図である。
【図５】図１の操業管理システムに適用される学習データを示す図である。
【図６】図１の操業管理システムにおける、作業指示の表示例を示す図である。
【図７】図７の表示例から計測回数が増えた場合の表示例を示す図である。
【図８】図１の操業管理システムにおける、計測タイミングが支持された表示例を示す図である。
【図９】図１の操業管理システムにおける、合金成分添加量及び脱酸剤添加量が指示された表示例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１実施形態］
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
本実施形態に係る操業管理システムは、簡易な構成であることを前提として、一連の操業を安定化し、溶鋼の品質を向上させること目的とし、非連続で計測する溶鋼温度及びガス成分濃度から一連の溶解作業を行う適切なタイミングを演算により求め、それを表示して作業者へ伝達するシステムである。
ここでいう品質とは、溶鋼の化学成分、ガス成分及び出湯時の温度である。溶鋼の化学成分については、溶鋼の組成が所定範囲に収まっていなければ、合金成分を添加するなどして所定の成分へ調整する必要がある。また、ガス成分については、ガス欠陥の要因とならないように、所定値よりも低い値に規制する必要があり、所定値を超えているのであれば、脱酸剤を添加する必要がある。
【００１４】
本実施形態に係る操業管理システム１０は、図１に示すように、溶解炉１で溶解原料が溶け落ちてから出湯するまでに必要とされる作業のタイミングを演算し、かつ表示するものであり、演算装置１１とモニタ１５を備えている。
演算装置１１は、溶解炉１の動作を制御する溶解炉制御装置３から、加熱出力Ｑｈと、冷却量Ｃｗに関する情報を取得し、内蔵する記憶手段に記憶する。加熱出力Ｑｈについては、たとえば溶解炉１において溶解原料が溶け落ちてから出湯するまでに投入される出力（電力）であり、冷却量Ｃｗについては、たとえば溶解炉１が備える水冷機構に供給された冷却水の水温Ｔｗとその流量Ｑｗである。
また、演算装置１１は、温度計測器５で計測された溶鋼温度（実測値）Ｔ及びガス成分濃度（実測値）Ｃを取得する。演算装置１１は、溶鋼温度Ｔ及びガス成分濃度Ｃを用いて演算処理し、以後の溶鋼温度及びガス成分濃度を予測する。次いで、各作業項目に対して設定した所定の溶鋼温度、ガス成分濃度或いは条件にて、予測値から適切な作業タイミングを演算し、そのタイミングをモニタ１５に表示して作業者に伝達する。
【００１５】
次に、操業管理システム１０による製鋼のより具体的な操業手順を、図２及び図３も参照しながら説明する。一連の操業手順は、以下の１〜５の要素からなる。以下、各要素の内容について順に説明する。なお、以下の１．〜５．の番号は、図２の１．〜５．に対応している。
１．材料の溶解
２．温度・ガス成分濃度計測
３．計測結果を用いた溶鋼温度・ガス成分濃度変化の予測
４．溶鋼温度・ガス成分濃度の予測に基づいた作業タイミングの算出
５．作業タイミングの表示〜作業者への指示
【００１６】
１．材料の溶解
溶解の際には、溶解炉１に溶解原料を投入してから、予め定められた加熱出力Ｑｈのパターンにて行なわれる。溶解炉制御装置３は、加熱出力Ｑｈのパターン情報を記憶しており、溶解炉１の加熱手段に対してパターン情報に基づいて加熱出力Ｑｈを指示する。パターン情報は、加熱を開始してから出湯するまでの経過時間と加熱出力Ｑｈが関連付けられた情報である。
このパターン情報に基づく材料の溶解は、操業管理システム１０に直接的に係るものではなく、これまで行われている通常の操業と同様である。
【００１７】
２．溶鋼温度・ガス成分濃度計測
溶解原料が溶け落ちて溶鋼Ｍとなってから、温度計測器５により、溶鋼温度Ｔを計測する。溶鋼温度Ｔの計測は、通常、複数回行われる。演算装置１１は、計測された実測値としての溶鋼温度Ｔを取得して、計測した時よりも以降の溶鋼温度を予測する。
本実施形態において、溶鋼温度Ｔを計測するのに、消耗型熱電対を備える温度計測器５を用いるのが望ましい。所定の時間にわたり連続的に温度計測が可能な計測器を用いることもできるが、この計測器は、熱電対を保護する構造を有しているが故に、計測精度及び応答性が劣る。これに対して消耗型熱電対を備えるものは、計測の度に新たな温度計測器５を用意する必要があるものの、計測精度及び応答性が優れるので、特に小型溶解炉等の昇温速度が速い溶解炉１にとって好適である。
消耗型熱電対を備える温度計測器５には、温度と同時にガス成分として固溶酸素量を計測できるものがあるので（例えば、日本ミンコ株式会社製  MINCO Metnet V Type 2，MinOX Oxygen Probes）、それを用いてガス成分（酸素量）も同時に計測し、演算装置１１は、計測された実測値としてのガス成分濃度Ｃを取得して、計測した時よりも以降のガス成分濃度を予測する。
計測された、溶鋼温度Ｔ及びガス成分濃度Ｃは、計測される度に、演算装置１１に転送され、かつ記憶される。記憶される溶鋼温度Ｔ及びガス成分濃度Ｃは、当該操業を特定する識別情報（例えば、日付）に対応付けられるとともに、何回目の計測によるものかの情報も対応付けられる。
なお、実測値である溶鋼温度Ｔ及びガス成分濃度Ｃについて、１回目の計測による温度及び濃度を溶鋼温度Ｔ１及びガス成分濃度Ｃ１とし、２回目の計測による温度及び濃度を溶鋼温度Ｔ２及びガス成分濃度Ｃ２とし、以降も同様に、溶鋼温度Ｔ３及びガス成分濃度Ｃ３、…、溶鋼温度Ｔｎ及びガス成分濃度Ｃｎと表記する。
【００１８】
３．計測結果を用いた溶鋼温度・ガス成分濃度の予測
演算装置１１は、記憶した溶鋼温度Ｔ及びガス成分濃度Ｃを読み込んで、当該計測時Ｄｔ以降の溶鋼温度の予測値（温度予測値Ｔｅｎ）及びガス成分濃度の予測値（濃度予測値Ｃｅｎ）を演算により求める。この温度予測値Ｔｅｎ及び濃度予測値Ｃｅｎは、計測時以降の経過時間と対応して求められる。前述したように、溶鋼温度Ｔ及びガス成分濃度Ｃは複数回計測されるが、溶鋼温度の温度予測値Ｔｅｎ及びガスの濃度予測値Ｃｅｎは、計測の度に求められる。なお、１回目の計測による温度予測値Ｔｅｎ及び濃度予測値Ｃｅｎを温度予測値Ｔｅ１及び濃度予測値Ｃｅ１とし、２回目の計測による温度予測値Ｔｅｎ及び濃度予測値Ｃｅｎを温度予測値Ｔｅ２及び濃度予測値Ｃｅ２とし、以降も同様に、温度予測値Ｔｅ３及び濃度予測値Ｃｅ３、…、温度予測値Ｔｅｎ及び濃度予測値Ｃｅｎと表記する。
【００１９】
本実施形態において、温度予測値Ｔｅｎ及び濃度予測値Ｃｅｎを求める演算手法は任意であり、線形回帰、多項式近似の他、熱バランスモデル又は物質収支モデルに基づいた式を用いることも可能である。なお、熱バランスモデルに基づいた回帰式を用いる場合には、溶解炉の出力、冷却量等を入力することが必要である。したがって、演算が比較的に簡易な線形回帰を用いるのが望ましい。
【００２０】
ただし、例えば、線形（一次）回帰を用いて予測する場合には、溶鋼温度の計測及びガス成分濃度の計測を少なくとも２度の溶鋼温度の計測及びガス成分濃度の計測が必要である。つまり、本来は、溶鋼温度Ｔ１、ガス成分濃度Ｃ１、溶鋼温度Ｔ２及びガス成分濃度Ｃ２が得られてから、線形回帰により温度予測値Ｔｅ１及び濃度予測値Ｃｅ１が求められる（図２  ３．３ → ３．４）。しかし、これでは２回目の計測をするまで温度予測値Ｔｅｎ及び濃度予測値Ｃｅｎが得られるのを待たなければならず、作業の指示が遅れる場合もあり得る。
【００２１】
この場合には、以前に行われた操業の際に求められた予測値（温度予測値Ｔｅｎ及び濃度予測値Ｃｅｎ）から得られる勾配（１次項の係数）を適用して、温度予測値Ｔｅ１及び濃度予測値Ｃｅ１を求める（図２  ３．２ → ３．４）。例えば、演算装置１１が溶鋼温度Ｔ１及びガス成分濃度Ｃ１を取得したならば、前回の操業における温度予測値Ｔｅｎの勾配Ｇｔを溶鋼温度Ｔ１に付加することで温度予測値Ｔｅ１を求める。また、前回の操業における濃度予測値Ｃｅｎの勾配Ｇｃをガス成分濃度Ｃ１に付加することで濃度予測値Ｃｅ１を求める。
以上のように、線形或いは多項式にて回帰する場合には、回帰するのに達しない計測回数の場合には、以前の操業時の温度予測値Ｔｅｎ及び濃度予測値Ｃｅｎを利用すれば、２回目の計測まで待たなくても、温度予測値Ｔｅｎ及び濃度予測値Ｃｅｎが得られる。
【００２２】
溶解炉１の出力が変更された場合には、溶鋼Ｍの昇温速度が大きく変化することがあり、また、脱酸剤が添加された場合には、ガス成分濃度が急激に減少するので、出力の変更前後及び脱酸剤の添加前後で、連続性が失われることがある。したがって、出力の変更後及び脱酸剤の添加後に温度予測値Ｔｅｎ及び濃度予測値Ｃｅｎを求める場合には、出力の変更前及び脱酸剤の添加前までの計測値をリセットして、新たに得られた計測データ（溶鋼温度Ｔｎ及びガス成分濃度Ｃｎ）を用いて回帰による予測を行うのが好ましい（図２  判断１１１）。
以上の処理を行うために、溶解炉１の加熱出力に変更があったことの情報、脱酸剤の添加が行われたことの情報は、演算装置１１に入力される。
【００２３】
４．予測に基づいた作業タイミングの算出
本システムでは、溶鋼温度・ガス成分濃度の予測値を用いて各作業に対する適切なタイミングを算出する。溶解作業における代表的な作業とその条件の一例について以下に記載する。
４．１ 合金成分の添加：溶鋼成分の調整
溶鋼Ｍの昇温中の所定温度で添加する必要があるので、温度予測値Ｔｅ１から所定温度に到達する時刻を算出（図２  ４．１）する。
合金成分を溶鋼Ｍの中に均一に供給、固溶させるためには、溶鋼Ｍに対流が生じている昇温中で添加することが重要である。また、溶鋼Ｍの成分を精度良く調整するためには、合金成分の歩留り（溶鋼Ｍ中に固溶する割合）を安定させる必要があり、温度依存のある溶鋼Ｍの物性を操業の度に同一にするために、所定温度で添加する必要がある。
【００２４】
４．２ 脱酸剤の添加：ガス成分（酸素）の除去
４．２．１ 溶鋼出湯温度となる所定時間前
脱酸剤は、出湯時にはガス成分濃度を極力低くする必要があるため、原則として、溶鋼Ｍの出湯温度となる時間よりも所定時間前のタイミングで添加される。したがって、この脱酸剤を添加するタイミングは、温度予測値Ｔｅ１と出湯温度に基づいて出湯時間を算出し、さらに、算出した出湯時間から当該所定時間を差し引くことにより、脱酸剤の添加タイミングが算出される。鋼出湯時には極力ガス成分濃度を低くする必要がある。所定時間前は、溶鋼Ｍを受ける取鍋の予熱を停止する時間、取鍋を搬送するためのクレーン作業等に要する時間を加味して定められる。
４．２．２ 所定ガス成分の濃度で添加する。
ただし、原則的な脱酸剤の添加タイミングの時点で、ガス成分濃度が高くなりすぎていると、後に脱酸剤を添加しても、必要な値までガス成分濃度を下げることができない。したがって、予めガス成分濃度の閾値Ｃｔを設けておき、濃度予測値Ｃｅｎと閾値Ｃｔに基づいて、閾値Ｃｔに達する時間を算出し、これを例外的な脱酸剤の添加タイミングとする。例外的な脱酸剤の添加がない場合もあり得る。
【００２５】
４．３ 出湯準備：取鍋等の搬送装置・準備作業(予熱停止、クレーン移動等)
溶解炉１で溶解された溶鋼Ｍは、取鍋に注がれてから、鋳造する場所に搬送される。取鍋は、溶解炉１から受けた溶鋼Ｍが必要以上に温度が低下しないように、予め加熱されている。取鍋は、溶解炉１に搬送されてから注湯されるが、搬送の開始前には予熱が停止される必要がある。そこで、溶鋼Ｍが出湯温度となる時間の所定時間前に取鍋の予熱を停止する作業を行う。この所定時間は、予熱停止、クレーン移動に要する時間を考慮して設定される。
なお、ここでは出湯準備のタイミングを出湯のタイミングを基準として決定するが、演算装置１１におけるプログラムにより、出湯準備と出湯のどちらのタイミングでも先に算出することができる。
【００２６】
４．４ 出湯作業
出湯準備が完了した後に、溶解炉１から溶鋼Ｍを取鍋へ排出する出湯作業が行なわれる。
通常、溶鋼を型に流す鋳込み温度を一定とする必要があり、出湯温度が想定より低いと鋳込み温度が低くなり湯流れ不良を起こし、想定より高いと待機時間が長くなり溶鋼Ｍ内のガス成分が増大しガス欠陥を招く。
出湯作業のタイミングは、温度予測値Ｔｅ１と予め定められた出湯温度に基づいて算出することができる。
【００２７】
図３は、以上のようにして特定された各作業のタイミングの一例をグラフに示したものである。このグラフ中の「４．２．１」、「４．２．２」は、上記の「４．２．１」、「４．２．２」に対応する作業である。
【００２８】
５．作業タイミングの表示〜作業者への指示
作業者への指示は、作業を実施するにあたり準備に要する時間を加味し、作業実施時刻から所定時間前に作業者に伝達される。
伝達手段としては、モニタ１５に文字情報、画像情報として表示することで行うことができるし、音声等で伝えることもできる。
図６に、モニタ１５の表示例を示しているが、以上のようにして特定された各作業のタイミングが、現時点からの時間が一括して列挙されている。図６は、計測回数が１回の時点の表示例であるが、図７（ａ），（ｂ）に示すように、計測回数が２回，３回になると、終了したことが示される作業があるとともに、まだなされていない作業までの時間が短くなる。
【００２９】
先行する作業タイミングの表示を行った後は、後続の作業タイミングの算出に移行する。
そのために、図２に示すように、脱酸剤が添加されていれば、先行して計測されたガス成分濃度をリセットし、溶鋼温度、ガス成分濃度を改めて計測して、計測データを更新する（図２  判断１０３ Ｙ → 判断 １０５ Ｙ）。演算装置１１は、更新された計測データに基づいて、溶鋼温度、ガス成分濃度の予測、各作業タイミングの算出を順次行う。
一方、脱酸剤が添加されていなければ、溶鋼温度、ガス成分濃度を改めて計測して、計測データを更新する（図２  判断１０３ Ｎ → 判断 １０５ Ｙ）。演算装置１１は、更新された計測データに基づいて、溶鋼温度、ガス成分濃度の予測、各作業タイミングの算出を順次行う。
【００３０】
以上説明したように、簡易的なシステムにて作業者にとって各作業の適正なタイミングが事前に把握できることから、操業が安定化することで生産される鋼の品質も安定化する。
【００３１】
［第２実施形態］
第２実施形態は、第１実施形態において、溶鋼温度Ｔ及びガス成分濃度Ｃの計測を行う間隔を適切にすることで、予測精度を向上させることを目的としており、操業管理システム１０に、適切な溶鋼温度及びガス成分濃度の計測タイミングを作業者に伝達する機能を加える。
【００３２】
溶鋼温度Ｔｎ及びガス成分濃度Ｃｎを用いて温度予測値Ｔｅｎ及び濃度予測値Ｃｅｎを求める場合、先行する前回の計測結果と今回の計測結果の差（変化量）が計測精度以下であり、かつデータ点数が足りないと、予測の精度が劣る。計測精度は、主に温度計測器５に起因して生じる。
そこで、第２実施形態では、溶鋼温度Ｔｎ及びガス成分濃度Ｃｎの変化量が、計測精度を超えることになる計測タイミングを予測値（温度予測値Ｔｅｎ及び濃度予測値Ｃｅｎ）から算出し作業者に伝達する。その手順を、図４を参照しつつ説明する。
【００３３】
計測タイミングの予測の具体的な手法は、１回目の計測に基づく２回目の計測タイミングの予測と、２回目以降の計測に基づく後続の計測タイミングの予測に区別される。これは、溶鋼温度・ガス成分濃度の予測と同様に、１回の計測だけでは線形回帰を適用することができないからである。
（１）１回目の計測に基づく計測タイミングの予測
１回目の溶鋼温度・ガス成分濃度の計測が行われたならば、演算装置１１は、先行する操業の際に得られた溶鋼の温度予測値Ｔｅｎ及びガスの濃度予測値Ｃｅｎの勾配Ｇｔ，Ｇｃを、図４（ａ）に示すように、１回目の計測結果（溶鋼温度Ｔ１，ガス成分濃度Ｃ１）に適用し、所定変化量Ｖ１となる時間（タイミング）、つまり２回目の計測タイミングを算出する。演算装置１１は、算出した結果を例えば図８に示すようにモニタ１５に表示することで、２回目の計測タイミングを作業者に伝達する。
（２）２回目以降の計測に基づく計測タイミングの予測
計測タイミングの予測に基づいて２回目の溶鋼温度・ガス成分濃度の計測が行われたならば、演算装置１１は、溶鋼温度Ｔ１と溶鋼温度Ｔ２の二つの実測データ、ガス成分濃度Ｃ１とガス成分濃度Ｃ２の二つの実測データについて回帰分析を実施する。演算装置１１は、図４（ｂ）に示すように、回帰分析の結果と所定変化量Ｖ２を対比することによって、３回目の計測タイミングを算出する。演算装置１１は、算出した結果をモニタ１５に表示することで、３回目の計測タイミングを作業者に伝達する。
以後、３回目の計測を実施した後は、同様の手順で、次に計測するタイミングを算出し、作業者に伝達する。
【００３４】
以上説明した通りであり、第２実施形態によると、計測精度を超える所定変化量が生じてから後続の計測を行うことができるので、温度・ガス成分濃度の予測精度が向上する。
【００３５】
［第３実施形態］
第３実施形態は、溶鋼温度・ガス成分濃度の予測精度向上、および合金成分・脱酸剤の添加量適正化を目的として、操業データを蓄積し、操業データを用いて作業項目・条件の予測精度を向上させる学習プログラムを、操業管理システム１０に組み込む。
【００３６】
操業データから学習する項目例として、（１）溶鋼の昇温特性(昇温速度)、（２）ガス成分の増加速度、（３）合金成分の歩留り、（４）脱酸剤歩留り、が挙げられる。この項目例の学習方法について以下に説明する。なお、操業データから学習する項目は上記の４項目に限ったものでなく、任意に設定することも可能である。
【００３７】
（１）溶鋼の昇温特性(昇温速度)：
演算装置１１は、操業を行う度に、溶解作業における加熱出力、冷却流量(流量等)のデータを蓄積し、昇温特性に対して重回帰分析を行って得られたデータを蓄積し、１回目の溶鋼温度Ｔ１が得られたならば、このデータを参照して温度予測値Ｔｅ１を算出する。
図５（ａ）に蓄積されたデータの一例を示すが、演算装置１１は、当該操業における加熱出力及び冷却流量を取得したならば、図５（ａ）のデータに加熱出力及び冷却流量を照合することによって、当該操業における溶鋼の昇温速度を特定する。演算装置１１は、特定された昇温速度（昇温特性）を、１回目の計測結果に適用して、温度予測値Ｔｅ１を算出する。
この学習データが適用される対象は、出力の変更前及び脱酸剤の添加前までの回帰分析の結果を破棄して、新たに得られた計測データを用いて回帰分析による予測を行う場合の一回目の計測結果にも適用できる。これは、以降も同様である。
【００３８】
（２）ガス成分濃度の増加速度：
演算装置１１は、操業を行う度に、溶解作業における溶鋼温度とガス成分の変化速度のデータを蓄積し、この変化速度に対する重回帰分析を行って得られたデータを蓄積し、１回目のガス成分濃度Ｃ１が得られたならば、このデータを参照して濃度予測値Ｃｅ１を算出する。
図５（ｂ）に蓄積されたデータの一例を示すが、演算装置１１は、当該操業における溶鋼温度を取得したならば、図５（ｂ）のデータに溶鋼温度を照合することによって、当該操業におけるガス成分濃度の変化速度を特定する。演算装置１１は、特定された変化速度を、１回目の計測結果に適用して、濃度予測値Ｃｅ１を算出する。
【００３９】
（３）合金成分歩留まり：
演算装置１１は、操業を行う度に、特定の合金成分Ｘの歩留まり実績と、合金成分Ｘの添加時の溶鋼温度、加熱出力のデータを蓄積して重回帰分析を行って得られた分析結果を蓄積する。演算装置１１は、次回の溶解作業時の条件を当該分析結果に照合して歩留りを算出し、この歩留まりに基づいて合金成分Ｘを添加すべき添加量を算出する。合金成分Ｘの歩留まりは、合金成分Ｘを添加する前の当初の含有量と合金成分Ｘを添加した後の最終の含有量の差分と、添加した合金成分Ｘの量と、から求めることができる。
図５（ｃ）に蓄積されたデータの一例を示すが、演算装置１１は、当該操業における加熱出力、溶鋼温度を取得したならば、図５（ｃ）のデータに加熱出力、溶鋼温度を照合することによって、当該操業における合金成分Ｘの歩留まりを算出する。演算装置１１は、算出された歩留まりから添加すべき合金成分Ｘの量を算出し、それを例えば図９に示すように、モニタ１５に表示して作業者に伝達する。
なお、ここでは合金成分Ｘとしたが、他の合金成分Ｙ，Ｚ…が添加される鋼については、他の合金成分Ｙ，Ｚ…についても同様に扱う。
【００４０】
（４）脱酸剤歩留まり：
脱酸剤についても合金成分と同様に扱うことができる。つまり、脱酸剤αを添加する前と添加した後のガス成分変化量と脱酸剤αの添加量に基づいて脱酸剤αの歩留りを算出し、算出された歩留まりの実績と脱酸剤αの添加時の溶鋼温度、加熱出力のデータを蓄積して重回帰分析を行って得られた分析結果を蓄積する。演算装置１１は、次回の溶解作業時の条件を当該分析結果に照合して歩留りを算出する。演算装置１１は、算出された歩留まりから添加すべき脱酸剤αの量を算出し、それをモニタ１５に表示して作業者に伝達する。蓄積される分析結果は、図５（ｃ）と同様である。
【００４１】
以上説明したように、第３実施形態によると、溶解初期からの溶鋼温度及びガス成分濃度の予測精度が向上する。また、合金成分添加量，脱酸剤添加量が適正化でき、溶解材の最終成分の調整精度が上がるとともに脱酸剤の過剰添加によるコストとアルミナ介在物の増加を防止できる。
【００４２】
以上、本発明を好ましい実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
例えば、本発明が適用される溶解炉１は、高周波溶解炉、アーク炉など任意である。また、溶解の対象になる鋼種にも制限はない。
【符号の説明】
【００４３】
１      溶解炉
３      溶解炉制御装置
５      温度計測器
１０    操業管理システム
１１    演算装置
１５    モニタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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