(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吹錬処理終了時の溶鋼中炭素濃度が目標炭素濃度になるように吹錬処理途中サンプリング時点以後のチャージの送酸量を制御する転炉吹錬設備の制御装置であって、
少なくとも溶鋼中炭素濃度及び攪拌ガス流量を入力変数、脱炭酸素効率を出力変数とする、１つ以上の設定パラメータを有するモデル式を利用して脱炭酸素効率を算出するモデル式計算部と、
吹錬処理が終了した複数の過去チャージについて、吹錬処理途中サンプリング時点及び吹錬処理終了時における溶鋼中炭素濃度、排ガスの流量、及び排ガスの成分濃度を用いて前記設定パラメータの少なくとも１つを修正するモデルパラメータ修正部と、
吹錬処理が終了した複数の過去チャージの操業条件と吹錬処理中のチャージの操業条件との差異と吹錬処理途中サンプリング時点における過去チャージのモデル式に対する吹錬処理途中のチャージの類似度とに基づいて各過去チャージの重みを算出する過去処理重み計算部と、
前記モデルパラメータ修正部によって修正された各過去チャージの設定パラメータと前記過去処理重み計算部によって算出された各過去チャージの重みとを用いて、吹錬処理中のチャージの設定パラメータを算出する吹錬中モデルパラメータ生成部と、
吹錬処理途中サンプリング時点で計測された溶鋼中炭素濃度、目標炭素濃度、及び前記吹錬中モデルパラメータ生成部によって算出された設定パラメータを用いて前記モデル式計算部が算出した脱炭酸素効率を用いて、吹錬処理途中サンプリング時点以後の吹錬処理途中のチャージの送酸量を算出する送酸量計算部と、
を備えることを特徴とする転炉吹錬設備の制御装置。
【請求項２】
前記モデルパラメータ修正部は、吹錬処理途中サンプリング時点で計測された溶鋼中炭素濃度と前記モデル式を成立させる吹錬処理途中サンプリング時点の溶鋼中炭素濃度との差、吹錬処理終了時に計測された溶鋼中炭素濃度と前記モデル式を成立させる吹錬処理終了時の溶鋼中炭素濃度との差、及び各設定パラメータの標準値からの差の重み付き二乗和を最小化するように設定パラメータを修正することを特徴とする請求項１に記載の転炉吹錬設備の制御装置。
【請求項３】
前記過去処理重み計算部は、吹錬処理途中サンプリング時点及び吹錬処理終了時直前における単位溶鋼重量当たりの攪拌ガス流量を前記操業条件に含めることを特徴とする請求項１又は２に記載の転炉吹錬設備の制御装置。
【請求項４】
吹錬処理終了時の溶鋼中炭素濃度が目標炭素濃度になるように吹錬処理途中サンプリング時点以後のチャージの送酸量を制御する転炉吹錬設備の制御方法であって、
吹錬処理が終了した複数の過去チャージについて、吹錬処理途中サンプリング時点及び吹錬処理終了時における溶鋼中炭素濃度、排ガスの流量、及び排ガスの成分濃度を用いて、少なくとも溶鋼中炭素濃度及び攪拌ガス流量を入力変数、脱炭酸素効率を出力変数とするモデル式の設定パラメータの少なくとも１つを修正する修正ステップと、
吹錬処理が終了した複数の過去チャージの操業条件と吹錬処理中のチャージの操業条件との差異と吹錬処理途中サンプリング時点における過去チャージのモデル式に対する吹錬処理途中のチャージの類似度とに基づいて各過去チャージの重みを算出する重み算出ステップと、
前記修正ステップにおいて修正された各過去チャージの設定パラメータと前記重み算出ステップにおいて算出された各過去チャージの重みとを用いて、吹錬処理中のチャージの設定パラメータを算出するパラメータ算出ステップと、
吹錬処理途中サンプリング時点で計測された溶鋼中炭素濃度、目標炭素濃度、及び前記パラメータ算出ステップにおいて算出された設定パラメータを利用して前記モデル式から算出される脱炭酸素効率を用いて、吹錬処理途中サンプリング時点以後の吹錬処理途中のチャージの送酸量を算出するステップと、
を含むことを特徴とする転炉吹錬設備の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吹錬処理終了時の溶鋼中炭素濃度が目標炭素濃度になるように吹錬処理途中サンプリング時点以後のチャージの送酸量を制御する転炉吹錬設備の制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所で使用される転炉吹錬設備では、溶鋼に酸素を吹き込む吹錬処理によって溶鋼中の不純物の除去と昇温とを行うことにより、吹錬処理終了時の溶鋼の成分及び温度が指定された範囲内に収まるように制御が行われている。しかしながら、吹錬処理の際には、溶鋼中での酸化反応が激しくなり、溶鋼が高温になるため、溶鋼の成分及び温度を時々刻々計測することは困難である。【０００３】
このため、現実の操業では、サンプリングした吹錬処理途中の溶鋼の成分分析結果からサンプリング時点の溶鋼中炭素濃度を推定し、推定された溶鋼中炭素濃度と脱炭酸素効率モデル式とから溶鋼の成分及び温度を指定された範囲内に収めるためにサンプリング時点以後に必要な送酸量（以下、必要送酸量と表記）を算出している。なお、上記脱炭酸素効率モデル式は、溶鋼中炭素濃度から脱炭酸素効率を算出する式である。脱炭酸素効率は、転炉内に吹き込んだ単位酸素量当たりの転炉外に出ていった炭素量を意味する。一般に、溶鋼中炭素濃度が高いと脱炭酸素効率は高くなる。【０００４】
ところで、上記脱炭酸素効率モデル式には設定パラメータがあり、操業の際には操業条件に応じて設定パラメータの値を変更し、設定パラメータの値が変更された脱炭酸素効率モデル式から脱炭酸素効率を算出している。しかしながら、脱炭酸素効率モデル式が表す溶鋼中炭素濃度と脱炭酸素効率との関係は、操業条件だけでなく時間変化や季節変化を含む様々な要因によって複雑に変化する。このため、脱炭酸素効率モデル式の設定パラメータを適切に変更し、脱炭酸素効率を精度高く算出することは一般的に難しい。【０００５】
このような背景から、脱炭酸素効率モデル式の設定パラメータを適切に設定するための方法が提案されている。具体的には、特許文献１には、次回チャージと操業条件が近い過去チャージを選択し、選択された過去チャージの吹錬処理途中溶鋼中炭素濃度及び脱炭酸素効率モデル式から算出される吹錬処理終了時溶鋼中炭素濃度と実績値との誤差の合計値が最小になるように脱炭酸素効率モデル式の設定パラメータを決定する方法が記載されている。また、特許文献２には、脱炭酸素効率モデル式の設定パラメータである最大脱炭酸素効率と脱炭酸素効率低減係数とを操業条件の回帰式で決定する方法が記載され、回帰式の係数決定に排ガス計測情報の利用が有効であることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−７１５０号公報
【特許文献２】特開２０１２−１１７０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１記載の方法は、操業条件及びサンプリングした溶鋼の成分分析値のみを用いて脱炭酸素効率モデル式の設定パラメータを決定する。そのため、各種外乱や未計測情報が原因で発生する吹錬処理反応の推移の変化を考慮できず、精度の向上に限界があった。なお、上記の外乱や未計測情報としては、溶鋼に投入する副原料の成分や歩留まり、計測誤差等を例示することができる。また、吹錬処理反応の推移の変化をリアルタイムで把握する１つの指標としては、排ガス流量や成分分析値があるが、特許文献１にはこれらの情報の利用については言及されていない。【０００８】
一方、特許文献２記載の方法では、排ガス計測情報から算出される炉内蓄積酸素量を１次の回帰式の説明変数に含めることによって吹錬処理反応の推移の変化が考慮されている。しかしながら、非線形な数式で表される脱炭酸素効率モデル式の設定パラメータを１次の回帰式で精度よく表現することは困難である。このため、特許文献２記載の方法によれば、脱炭酸素効率モデル式による脱炭酸素効率の算出精度が低下する可能性がある。【０００９】
なお、排ガス計測情報に加工を加えれば設定パラメータを精度よく表現可能な場合もあると考えられるが、特許文献２には排ガス計測情報の加工方法に関する具体的な記述はない。また、回帰計算を行うためには、過去のチャージについて最適な最大脱炭酸素効率と脱炭酸素効率低減係数とを事前に算出しておく必要があるが、特許文献２にはその算出方法に関する具体的な記述はない。【００１０】
さらに、脱炭酸素効率モデル式の設定パラメータの値は必ずしも１チャージ分の吹錬処理中に変化しないとは限らない。特に転炉内に吹き込まれる攪拌ガスの流量がチャージ中に変化すると、脱炭酸素効率モデル式の設定パラメータが攪拌ガスの流量の影響を受けて変化することが発明者らによるデータ分析から知見として得られている。しかしながら、特許文献１及び特許文献２記載の方法は、１チャージ分の吹錬処理中における設定パラメータの値の変化を考慮していない。このため、特許文献１，２記載の方法によれば、脱炭酸素効率モデル式による脱炭酸素効率の算出精度が低下する可能性がある。【００１１】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、脱炭酸素効率を精度よく算出することによって吹錬処理終了時の溶鋼中炭素濃度を精度よく目標炭素濃度に制御可能な転炉吹錬設備の制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る転炉吹錬設備の制御装置は、吹錬処理終了時の溶鋼中炭素濃度が目標炭素濃度になるように吹錬処理途中サンプリング時点以後のチャージの送酸量を制御する転炉吹錬設備の制御装置であって、少なくとも溶鋼中炭素濃度及び攪拌ガス流量を入力変数、脱炭酸素効率を出力変数とする、１つ以上の設定パラメータを有するモデル式を利用して脱炭酸素効率を算出するモデル式計算部と、吹錬処理が終了した複数の過去チャージについて、吹錬処理途中サンプリング時点及び吹錬処理終了時における溶鋼中炭素濃度、排ガスの流量、及び排ガスの成分濃度を用いて前記設定パラメータの少なくとも１つを修正するモデルパラメータ修正部と、吹錬処理が終了した複数の過去チャージの操業条件と吹錬処理中のチャージの操業条件との差異と吹錬処理途中サンプリング時点における過去チャージのモデル式に対する吹錬処理途中のチャージの類似度とに基づいて各過去チャージの重みを算出する過去処理重み計算部と、前記モデルパラメータ修正部によって修正された各過去チャージの設定パラメータと前記過去処理重み計算部によって算出された各過去チャージの重みとを用いて、吹錬処理中のチャージの設定パラメータを算出する吹錬中モデルパラメータ生成部と、吹錬処理途中サンプリング時点で計測された溶鋼中炭素濃度、目標炭素濃度、及び前記吹錬中モデルパラメータ生成部によって算出された設定パラメータを用いて前記モデル式計算部が算出した脱炭酸素効率を用いて、吹錬処理途中サンプリング時点以後の吹錬処理途中のチャージの送酸量を算出する送酸量計算部と、を備えることを特徴とする。【００１３】
本発明に係る転炉吹錬設備の制御装置は、上記発明において、前記モデルパラメータ修正部は、吹錬処理途中サンプリング時点で計測された溶鋼中炭素濃度と前記モデル式を成立させる吹錬処理途中サンプリング時点の溶鋼中炭素濃度との差、吹錬処理終了時に計測された溶鋼中炭素濃度と前記モデル式を成立させる吹錬処理終了時の溶鋼中炭素濃度との差、及び各設定パラメータの標準値からの差の重み付き二乗和を最小化するように設定パラメータを修正することを特徴とする。【００１４】
本発明に係る転炉吹錬設備の制御装置は、上記発明において、前記過去処理重み計算部は、吹錬処理途中サンプリング時点及び吹錬処理終了時直前における単位溶鋼重量当たりの攪拌ガス流量を前記操業条件に含めることを特徴とする。【００１５】
上記した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る転炉吹錬設備の制御方法は、吹錬処理終了時の溶鋼中炭素濃度が目標炭素濃度になるように吹錬処理途中サンプリング時点以後のチャージの送酸量を制御する転炉吹錬設備の制御方法であって、吹錬処理が終了した複数の過去チャージについて、吹錬処理途中サンプリング時点及び吹錬処理終了時における溶鋼中炭素濃度、排ガスの流量、及び排ガスの成分濃度を用いて、少なくとも溶鋼中炭素濃度及び攪拌ガス流量を入力変数、脱炭酸素効率を出力変数とするモデル式の設定パラメータの少なくとも１つを修正する修正ステップと、吹錬処理が終了した複数の過去チャージの操業条件と吹錬処理中のチャージの操業条件との差異と吹錬処理途中サンプリング時点における過去チャージのモデル式に対する吹錬処理途中のチャージの類似度とに基づいて各過去チャージの重みを算出する重み算出ステップと、前記修正ステップにおいて修正された各過去チャージの設定パラメータと前記重み算出ステップにおいて算出された各過去チャージの重みとを用いて、吹錬処理中のチャージの設定パラメータを算出するパラメータ算出ステップと、吹錬処理途中サンプリング時点で計測された溶鋼中炭素濃度、目標炭素濃度、及び前記パラメータ算出ステップにおいて算出された設定パラメータを利用して前記モデル式から算出される脱炭酸素効率を用いて、吹錬処理途中サンプリング時点以後の吹錬処理途中のチャージの送酸量を算出するステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る転炉吹錬設備の制御装置及び制御方法によれば、脱炭酸素効率を精度よく算出することによって吹錬処理終了時の溶鋼中炭素濃度を精度よく目標炭素濃度に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態である転炉吹錬設備の制御装置及び制御方法が適用される転炉吹錬設備及びその制御システムの構成を示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示す制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、攪拌ガスの影響係数の関数例を示す図である。
【図４】図４は、溶鋼中炭素濃度と脱炭酸素効率との関係を示す図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態であるモデルパラメータ修正処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の一実施形態である送酸量算出処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】図７は、単位攪拌ガス流量と積算送酸量との関係例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である転炉吹錬設備の制御装置及び制御方法について説明する。
【００１９】
〔転炉吹錬設備の構成〕
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態である転炉吹錬設備の制御装置及び制御方法が適用される転炉吹錬設備の構成について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態である転炉吹錬設備の制御装置及び制御方法が適用される転炉吹錬設備及びその制御システムの構成を示す模式図である。図１に示すように、本発明の一実施形態である転炉吹錬設備の制御装置及び制御方法が適用される転炉吹錬設備では、転炉１００内の溶鋼１０１上にランス１０２が配置され、ランス１０２の先端部から溶鋼１０１に向かって高圧酸素が噴出される。ランス１０２から噴出された高圧酸素によって溶鋼１０１内の不純物成分は酸化されてスラグ１０３内に取り込まれる（吹錬処理）。
【００２１】
転炉１００の上部には、排ガス導煙用のダクト１０４が設置されており、ダクト１０４の内部には吹錬処理に伴い排出される排ガスの各成分（例えばＣＯ，ＣＯ２，Ｏ２，Ｎ２，Ｈ２Ｏ，Ａｒ等）の濃度を検出するための排ガス検出部１０５と排ガスの流量を計測するための排ガス流量計１０６とが設けられている。排ガスの流量は、ベンチュリ管やオリフィスの上下流の差圧を計測し、計測値に基づいて計算によって求められる。排ガスは気体であり、温度や圧力によって体積が変化するため、計算値は標準状態（例えば温度０℃、圧力１気圧）のガス流量に換算される。
【００２２】
転炉１００内の溶鋼１０１には、転炉１００の底部に形成された通気孔１０７を介して不活性ガスであるＡｒガスが吹き込まれ、Ａｒガスによって溶鋼１０１を攪拌することにより、高圧酸素と溶鋼１０１との反応が促進されるようになっている。溶鋼１０１に吹き込まれたＡｒガスの流量（攪拌ガス流量）は流量計１０８を利用して計測されている。溶鋼１０１の温度や成分は吹錬処理途中で一度計測され、計測された情報に基づいて高圧酸素の供給量（送酸量）及び供給速度（送酸速度）や攪拌ガス流量等が決められる。また、吹錬処理開始直前と吹錬処理終了後には、溶鋼１０１の温度及び成分の分析が行われる。一般に、吹錬処理の操作量は、吹錬処理開始前に一度設定され、吹錬処理途中の溶鋼の温度及び成分の計測値を取得後に修正される。本発明は、後者の送酸量決定に関するものである。
【００２３】
〔制御システムの構成〕
次に、図１を参照して、本発明の一実施形態である転炉吹錬設備の制御装置及び制御方法が適用される転炉吹錬設備の制御システムの構成について説明する。
【００２４】
図１に示すように、本発明の一実施形態である転炉吹錬設備の制御装置及び制御方法が適用される転炉吹錬設備の制御システムは、制御端末１０、データベースサーバ（ＤＢサーバ）２０、制御装置３０、入力装置４０、及び表示装置５０を主な構成要素として備えている。
【００２５】
制御端末１０は、パーソナルコンピュータやワークステーション等の情報処理装置によって構成されている。制御端末１０は、溶鋼１０１の成分濃度が所望の範囲内になるように送酸量、送酸速度、攪拌ガス流量、ランス１０２の高さ、及び副原料投入量を制御すると共に、送酸量、送酸速度、攪拌ガス流量、ランス高さ、及び副原料投入量の実績値のデータを操作量実績として収集する。
【００２６】
ＤＢサーバ２０は、操業データベース（操業ＤＢ）２０ａ、マスタ情報データベース（マスタ情報ＤＢ）２０ｂ、及びパラメータデータベース（パラメータＤＢ）２０ｃを備えている。
【００２７】
操業ＤＢ２０ａは、吹錬処理が完了した過去チャージに関する時系列及び時系列以外の操業実績情報と吹錬処理を実行中のチャージに関する時系列及び時系列以外の操業実績情報を格納している。時系列の操業実績情報は、操作量実績に関するデータ（送酸量、送酸速度、攪拌ガス流量、ランス高さ、及び副原料投入量の時系列情報）、操作量計画に関するデータ（予定送酸量、予定送酸速度、予定攪拌ガス流量、予定ランス高さ、及び予定副原料投入量の時系列情報）、及び排ガス実績に関するデータ（排ガスの成分濃度及び流量の時系列情報）を含む。時系列以外の操業実績情報は、仕様情報（溶銑情報（鋼種）、製造仕様（目標炭素濃度、目標温度））、操作量の計画に関するデータ（予定総送酸量、予定副原料総投入量、予定攪拌ガス総量）、及び総送酸量の実績値と吹錬処理前後及び吹錬処理中の溶鋼の成分濃度及び温度に関するデータとを含む。
【００２８】
マスタ情報ＤＢ２０ｂは、後述するモデルパラメータ修正処理及び送酸量算出処理を実行するために必要な物理定数、閾値、設定パラメータ等のデータを格納している。
【００２９】
パラメータＤＢ２０ｃは、後述するモデルパラメータ修正処理において各過去チャージについて修正された脱炭酸素効率モデル式の設定パラメータを格納している。
【００３０】
制御装置３０は、制御端末１０によって収集された操作量実績と排ガス検出部１０５及び排ガス流量計１０６によって計測された排ガスの成分濃度及び流量（排ガス実績）とを吹錬中チャージ情報として、吹錬中チャージ情報に基づいて必要送酸量を算出し、算出結果を制御端末１０や表示装置５０に出力する。制御装置３０の詳細な構成については後述する。
【００３１】
入力装置４０は、キーボードやマウスポインタ等の入力装置によって構成され、後述する処理に関する各種情報を入力する際に操作される。表示装置５０は、ＣＲＴや液晶ディスプレイ等の表示装置によって構成され、制御装置３０の各種処理結果を表示する。
【００３２】
〔制御装置の構成〕
次に、図２を参照して、制御装置３０の構成について説明する。
【００３３】
図２は、本発明の一実施形態である制御装置３０の構成を示すブロック図である。図２に示すように、本発明の一実施形態である制御装置３０は、入出力部３１、第１処理部３２、第２処理部３３、及びモデル式計算部３４を備えている。入出力部３１は、制御装置３０と外部装置との間の情報の送受信を制御する。第１処理部３２、第２処理部３３、及びモデル式計算部３４は、制御装置３０内の演算処理装置がコンピュータプログラムを実行することによって実現される。第１処理部３２は、モデルパラメータ修正部３２ａを備えている。第２処理部３３は、過去処理重み計算部３３ａ、吹錬中モデルパラメータ生成部３３ｂ、及び送酸量計算部３３ｃを備えている。これら各部の機能については後述する。
【００３４】
このような構成を有する制御装置３０は、以下に示すモデルパラメータ修正処理及び送酸量算出処理を実行することによって、脱炭酸素効率を精度よく算出し、吹錬処理終了時の溶鋼中炭素濃度を精度よく目標炭素濃度に制御する。以下、モデルパラメータ修正処理及び送酸量算出処理を実行する際の制御装置３０の動作について説明する。
【００３５】
〔モデルパラメータ修正処理〕
始めに、図３乃至図５を参照して、本発明の一実施形態であるモデルパラメータ修正処理の流れについて説明する。
【００３６】
本発明の一実施形態である制御装置３０では、モデルパラメータ修正部３２ａが、入出力部３１を介して吹錬処理が終了したチャージの操業実績情報を取得すると、操業の際に用いた脱炭酸素効率モデル式の設定パラメータを操業実績情報に合うように修正する。
【００３７】
本実施形態では、脱炭酸素効率モデル式は、非線形関数又は区間線形関数によって記述され、例えば以下に示す数式（１），（２）のように表される。以下に示す数式（１）は、送酸量原単位（Nm3/ton：送酸量[Nm3]を処理対象の溶鋼重量[ton]で割ったもの）に対する溶鋼中炭素濃度減少量（％）を計算するための式である。数式（１）中、パラメータＣは溶鋼中炭素濃度、ｋ，ｑ，ｐは設定パラメータである。また、パラメータαは攪拌ガス（Ａｒガス）の影響係数であり、以下の数式（２）で示す通り攪拌ガス流量原単位（Nm3/Hr/ton：攪拌ガス流量を処理対象の溶鋼重量で割ったもの）Ｖｂで決定される値になっている。攪拌ガス影響係数αの値はテーブルで与えてもよいし、連続関数で与えてもよい。攪拌ガス影響係数αの関数例を図３に示す。この場合、モデルパラメータ修正部３２ａは、マスタ情報ＤＢ２０ｂから関数の設定パラメータを読み込む。
【００３８】
【数１】
0005822053.tif 000002
【数２】
0005822053.tif 000003
【００３９】
図４に攪拌ガス影響係数αが一定である場合における数式（１）のグラフを示す。図４に示すように、溶鋼中炭素濃度Ｃの値が増加するに従って脱炭酸素効率ｄＣ／ｄＯ２は上昇する。しかしながら、脱炭酸素効率ｄＣ／ｄＯ２は設定パラメータｋを超えることはない。この理由は、溶鋼中炭素濃度Ｃが十分にある状態では吹き込まれた酸素量の方が脱炭量の制約となるためである。また、溶鋼中炭素濃度Ｃが設定パラメータｑを下回ると脱炭酸素効率が０になることは、溶鋼中炭素濃度Ｃが設定パラメータｑ以上の値にならないと脱炭反応自体が起こらないことを意味している。また、設定パラメータｐを変化させると、図４に示すように脱炭反応速度が変化する。
【００４０】
数式（１）に示す脱炭酸素効率モデル式の中で設定パラメータｐには攪拌ガス影響係数αがかけられているので、攪拌ガス影響係数αの値が小さくなると脱炭反応速度は増加する。本発明では、攪拌ガス影響係数αを脱炭酸素効率モデル式の中に導入することによってモデル精度の向上を狙っている。設定パラメータは以上に示した通りｋ、ｐ、ｑの３つがあるが、どの設定パラメータをチャージ毎に補正するかは、対象とする転炉吹錬設備の特性に応じて決めればよい。本実施形態では設定パラメータｋの値は固定し、設定パラメータｐ，ｑのみ修正する。すなわち、設定パラメータｐ、ｑの標準値をＰ，Ｑ、修正量をδｐ，δｑとし、標準値Ｐ，Ｑを以下の数式（３），（４）に示す和の形式で修正する。
【００４１】
【数３】
0005822053.tif 000004
【数４】
0005822053.tif 000005
【００４２】
以下、図５を参照して、本発明の一実施形態であるモデルパラメータ修正処理の流れについて具体的に説明する。
【００４３】
図５は、本発明の一実施形態であるモデルパラメータ修正処理の流れを示すフローチャートである。図５に示すフローチャートは、吹錬処理が終了したタイミングで開始となり、モデルパラメータ修正処理はステップＳ１の処理に進む。
【００４４】
ステップＳ１の処理では、モデルパラメータ修正部３２ａが、入出力部３１を介して吹錬処理が終了したチャージの操業実績情報を取得する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、モデルパラメータ修正処理はステップＳ２の処理に進む。
【００４５】
ステップＳ２の処理では、モデルパラメータ修正部３２ａが、ステップＳ１の処理において取得した操業実績情報を用いて吹錬処理途中サンプリング時点及び吹錬処理終了時の溶鋼中炭素濃度（分析値）Ｃｓ，Ｃｅ、脱炭酸素効率ｄＣｓ／ｄＯ２，ｄＣｅ／ｄＯ２、及び攪拌ガス影響係数αｓ，αｅを算出する。
【００４６】
具体的には、吹錬処理途中サンプリング時点及び吹錬処理終了時の溶鋼中炭素濃度をそれぞれＣｓ，Ｃｅとすると、吹錬処理途中サンプリング時点及び吹錬処理終了時の脱炭酸素効率ｄＣｓ／ｄＯ２，ｄＣｅ／ｄＯ２は、吹錬処理途中サンプリング時点及び吹錬終了時の排ガス実績を用いて以下に示す数式（５）に従って計算することができる。
【００４７】
但し、排ガスの流量や成分濃度の分析に伴う時間遅れは考慮済であるとする。また、吹錬処理途中サンプリング時点及び吹錬処理終了時の攪拌ガス影響係数αs，αeはそれぞれ、吹錬処理途中サンプリング時点及び吹錬処理終了時の攪拌ガス流量原単位Ｖｂを数式（２）に代入することによって算出できる。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、モデルパラメータ修正処理はステップＳ３の処理に進む。
【００４８】
【数５】
0005822053.tif 000006
【００４９】
ここで、数式（５）中、パラメータＶｅｘ，Ｖｏ，ρｃはそれぞれ、溶鋼分析時の排ガス流量[Nm3/Hr]、送酸流量[Nm3/Hr]、排ガス中のＣＯガス及びＣＯ２ガスの濃度の和[%]を示している。これらの計測値にノイズが多く含まれる場合には移動平均値等のフィルタ処理を加えた値で代用してもよいし、バイアス誤差の補正を行った値で代用してもよい。
【００５０】
ステップＳ３の処理では、モデルパラメータ修正部３２ａが、ステップＳ２の処理において算出された値を用いて、吹錬処理途中サンプリング時点及び吹錬処理終了時において脱炭酸素効率モデル式から算出される脱炭酸素効率の実績値に対する誤差ができるだけ小さくなるように設定パラメータｐ，ｑを修正する。但し、設定パラメータｐ，ｑを修正する際は、設定パラメータｐ，ｑが標準値Ｐ，Ｑから大きく乖離しないようにする。本実施形態では、計算処理の簡易さから以下の数式（６）に示す誤差関数Ｊを用いて設定パラメータｐ，ｑを修正する。
【００５１】
【数６】
0005822053.tif 000007
【００５２】
ここで、数式（６）中の第１項及び第２項はそれぞれ吹錬処理途中サンプリング時点及び吹錬処理終了時の脱炭酸素効率モデル式から算出される脱炭酸素効率の誤差を示す。数式（１）にステップＳ２の処理結果を代入し、移項、両辺の対数を計算した等式の両辺の差をとったものが数式（６）式の第１、２項になっている。また、数式（６）の第３項及び第４項は標準値Ｐ，Ｑから設定パラメータｐ，ｑが大きく外れないようにするために加えられている。数式（６）中のパラメータσｓ，σｅ，σｐ，σｑは本装置のユーザーが設定する値であり、パラメータ値を小さく設定すると数式（６）中の対応する項の分母の誤差を小さくすることができる。当該パラメータの設定方法の例としては、多数の過去チャージに対して数式（６）の各項の分母値を計算し、それぞれについての標準偏差を計算してこれらの値を前記パラメータの設定値とする方法がある。
【００５３】
この処理では、誤差関数Ｊを最小化するように設定パラメータｐ，ｑの修正量δｐ，δｑを決定するが、誤差関数Ｊは修正量δｐ，δｑの二次多項式になっているので最小解は逆行列計算によって算出することができる。具体的には、まず誤差関数Ｊを以下に示す数式（７）で表現する。ここで、数式（７）中、ｘは修正量δｐ，δｑを要素とする２次元縦ベクトル、Ｄは２×２の定数行列、Ｅは２次元定数縦ベクトル、Ｆは定数スカラー項である。ベクトルの右肩についているＴは転置を意味する。
【００５４】
【数７】
0005822053.tif 000008
【００５５】
誤差関数Ｊが上記数式（７）により表現される場合、以下に示す数式（８）が成り立つ時に誤差関数Ｊは最小値を取る。
【００５６】
【数８】
0005822053.tif 000009
【００５７】
この数式（８）を変形すると以下に示す数式（９）が得られる。
【００５８】
【数９】
0005822053.tif 000010
【００５９】
この計算により誤差関数Ｊを最小にする修正量δｐ，δｑが計算されるので、これを用いて数式（３），（４）により設定パラメータｐ，ｑを修正する。なお、数式（７）とは異なる誤差関数Ｊを用いる場合でも、非線形最適化法等を利用すれば設定パラメータｐ，ｑの修正計算は可能である。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、モデルパラメータ修正処理はステップＳ４の処理に進む。
【００６０】
ステップＳ４の処理では、モデルパラメータ修正部３２ａが、入出力部３１を介してステップＳ３の処理によって修正された設定パラメータｐ，ｑをパラメータＤＢ２０ｃに格納する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、一連のモデルパラメータ修正処理は終了する。
【００６１】
〔送酸量算出処理〕
次に、図６、図７を参照して、本発明の一実施形態である送酸量算出処理の流れについて説明する。
【００６２】
図６は、本発明の一実施形態である送酸量算出処理の流れを示すフローチャートである。図６に示すフローチャートは、制御装置３０が吹錬処理途中サンプリング時点の溶鋼分析結果を取得したタイミングで開始となり、送酸量算出処理はステップＳ１１の処理に進む。
【００６３】
ステップＳ１１の処理では、過去処理重み計算部３３ａが、操業ＤＢ２０ａ及びマスタ情報ＤＢ２０ｂからそれぞれ過去チャージの操業実績情報及び各種設定値を読み込む。これにより、ステップＳ１１の処理は完了し、送酸量算出処理はステップＳ１２の処理に進む。
【００６４】
ステップＳ１２の処理では、過去処理重み計算部３３ａが、吹錬処理途中のチャージと同じ種類のチャージだけを過去チャージから選択する。但し、チャージが同じ種類であるとは、例えば以下の点が同じであることを意味する。これにより、ステップＳ１２の処理は完了し、送酸量算出処理はステップＳ１３の処理に進む。
【００６５】
（１）処理目的が同じ：脱Ｐ吹錬、脱Ｃ吹錬、及び普通吹錬（脱Ｐ吹錬と脱Ｃ吹錬とを同時に行う）のいずれか
（２）終点の目標炭素濃度及び目標温度が同じ範囲に属する（範囲の閾値はマスタ情報ＤＢ２０ｂに格納されている）
（３）吹錬処理実行日が現在から指定日数以内
【００６６】
ステップＳ１３の処理では、過去処理重み計算部３３ａが、ステップＳ１２の処理において選択された過去チャージの操業条件と吹錬処理途中のチャージの操業条件との間の差異値を算出し、操業条件の差異値が小さい順に過去チャージをソートし、ソートされた過去チャージの先頭から指定数Ｎだけ過去チャージを選択する。なお、差異値は例えば以下に示す数式（１０）により算出できる。以下の数式（１０）に示すε（ｉ）は、第ｉ番目の過去チャージの操業条件と吹錬処理途中のチャージの操業条件との差異を示し、操業条件の差異の二乗値の重み付き和によって構成されている。
【００６７】
数式（１０）中、パラメータｘｐ（ｐ＝１〜ｎ）は、吹錬処理途中のチャージのｐ個目の操業実績情報（吹錬処理前溶鋼の計測情報、吹錬処理途中サンプリング時点の溶鋼分析値、吹錬処理途中サンプリング時点の操作量（攪拌ガス流量等）、及び吹錬処理終了時予定操作量（攪拌ガス流量等））、パラメータｘ'ｉ，ｐは第ｉ番目の過去チャージのｐ個目の操業実績情報（吹錬処理前溶鋼の計測情報、吹錬処理途中サンプリング時点の溶鋼分析値、吹錬処理途中サンプリング時点の操作量（攪拌ガス流量等）、及び吹錬処理終了時操作量実績（攪拌ガス流量等）を用いる）、パラメータＷｐは重み係数を示す。ε（ｉ）の値が小さいほど、吹錬処理途中チャージの操業条件と似た操業条件の過去チャージとなる。これにより、ステップＳ１３の処理は完了し、送酸量算出処理はステップＳ１４の処理に進む。
【００６８】
【数１０】
0005822053.tif 000011
【００６９】
ステップＳ１４の処理では、過去処理重み計算部３３ａが、ステップＳ１３の処理において選択されたＮ個の過去チャージのそれぞれについて、以下の数式（１１）に示す値ｄｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を算出する。値ｄｉは吹錬処理途中サンプリング時点における過去チャージｉの脱炭酸素効率モデル式に対する吹錬処理途中チャージの類似度（モデル類似度）を示すものである。数式（１１）中、パラメータｐｉ，ｑｉは過去チャージｉについて計算された設定パラメータｐ，ｑを示し、パラメータＤＢ２０ｃ内に格納されている。
【００７０】
パラメータＣｓ，ｄＣｓ／ｄＯ２，αｓはそれぞれ吹錬処理途中チャージの溶鋼中炭素濃度、脱炭酸素効率、及び攪拌ガス影響係数であり、操業実績情報からモデルパラメータ修正処理におけるステップＳ２の処理と同様の処理によって算出される。値ｄｉが０になれば吹錬処理途中のチャージの溶鋼分析時情報が、過去チャージｉの脱炭酸素効率モデル式を完全に満たしているということになる。また、値ｄｉの式に差異値ε（ｉ）の式中の項に重みをつけて加えることも可能である。これにより、ステップＳ１４の処理は完了し、送酸量算出処理はステップＳ１５の処理に進む。
【００７１】
【数１１】
0005822053.tif 000012
【００７２】
ステップＳ１５の処理では、過去処理重み計算部３３ａが、ステップＳ１４の処理によって算出されたモデル類似度ｄｉを以下の数式（１２）に代入することによって、ステップＳ１３の処理によって選択されたＮ個の過去チャージの重みｗｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を算出する。ここで、数式（１２）中のパラメータｄmaxは、ｄｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の最大値を意味する。これにより、ステップＳ１５の処理は完了し、送酸量算出処理はステップＳ１６の処理に進む。
【００７３】
【数１２】
0005822053.tif 000013
【００７４】
ステップＳ１６の処理では、吹錬中モデルパラメータ生成部３３ｂが、以下に示す数式（１３）を用いて吹錬処理途中のチャージに関する設定パラメータｐ，ｑを算出する。そして、モデル式計算部３４が、算出された設定パラメータｐ，ｑを用いて脱炭酸素効率モデル式から脱炭酸素効率を算出する。これにより、ステップＳ１６の処理は完了し、送酸量算出処理はステップＳ１７の処理に進む。
【００７５】
【数１３】
0005822053.tif 000014
【００７６】
ステップＳ１７の処理では、送酸量計算部３３ｃが、ステップＳ１６の処理によって算出された脱炭酸素効率を用いて吹錬処理途中サンプリング時点以後に必要な送酸量（必要送酸量）を算出し、算出結果を制御端末１０及び表示装置５０に出力する。ここで、脱炭酸素効率の逆数は、炭素濃度１％変化（減少）に必要な単位溶鋼あたりの酸素量（Ｎｍ３／ｔｏｎ）と等しいので、吹錬処理途中の溶鋼中炭素濃度から目標炭素濃度まで脱炭酸素効率の逆数値を積分すれば溶鋼中炭素濃度が目標炭素濃度になるために必要な送酸量（単位溶鋼あたり）を算出できる。
【００７７】
具体的には、送酸量計算部３３ｃは、操業ＤＢ２０ａから吹錬処理途中のチャージの予定攪拌ガス流量を読み込む。本実施形態では、図７に示すように、予定攪拌ガス流量は積算送酸量（送酸済の酸素量積算値）で決められる区間毎に設定されるものとする。ここで、ＶＯＳは吹錬処理途中サンプリング時点での積算送酸量を意味する。なお、図７では、吹錬処理途中溶鋼分析以降に単位攪拌ガス流量がＶｂ３からＶｂ４に変更される。このように単位攪拌ガス流量が吹錬処理途中で変更される場合には下記のように必要送酸量を計算すればよい。
【００７８】
まず送酸量計算部３３ｃは、吹錬途中サンプリング時点の単位攪拌ガス流量Ｖｂ３と数式（２）から計算される影響係数αｓ、及びステップＳ１６の処理によって算出された設定パラメータｐ、ｑを使って積算送酸量がＶＯ３のときの溶鋼中炭素濃度Ｃ３を計算する。この溶鋼中炭素濃度Ｃ３は以下に示す数式（１４）により算出できる。なお、数式（１４）中のパラメータＹは以下に示す数式（１５）により表される。そして、送酸量計算部３３ｃは、単位攪拌ガス流量Ｖｂ４と数式（２）とから影響係数α４を計算し、影響係数α4と設定パラメータｐ，ｑから数式（１）で示す脱炭酸素効率モデル式の逆数値を溶鋼中炭素濃度Ｃ３から目標炭素濃度Ｃｅまで積分した値を計算する。
【００７９】
この値は溶鋼中炭素濃度Ｃ３から目標炭素濃度Ｃｅまで溶鋼中炭素濃度Ｃを下げるために必要な単位溶鋼重量あたりの酸素量なので、この値に溶鋼重量を掛けることによって必要酸素量ΔＯ２ｆを算出できる。最終的に溶鋼中炭素濃度Ｃ３から目標炭素濃度Ｃｅまで溶鋼中炭素濃度Ｃを下げるために必要な酸素量は（ΔＯ２＋ΔＯ２ｆ）となる。本実施形態では単位攪拌ガス流量が吹錬処理途中サンプリング時点以降１回だけ変更される例を示したが、複数回変更される場合も同様な処理で計算することができる。なお、上で述べた積分計算は、繰り返し計算で行ってもよいし、解析的に計算してもよい。これにより、ステップＳ１７の処理は完了し、一連の送酸量算出処理は終了する。
【００８０】
【数１４】
0005822053.tif 000015
【数１５】
0005822053.tif 000016
【００８１】
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である転炉吹錬設備の制御装置３０は、排ガスの流量や成分濃度を利用して脱炭酸素効率モデル式の設定パラメータを設定するので、吹錬処理反応の推移の変化を考慮して脱炭酸素効率を精度高く算出することができる。また、制御装置３０は、脱炭酸素効率モデル式の変数に攪拌ガス流量を加え、吹錬処理中の攪拌ガス流量の変化の影響を脱炭酸素効率モデル式に反映させるようにしたので、脱炭酸素効率を精度高く算出することができる。これにより、脱炭酸素効率を精度よく算出し、吹錬処理終了時の溶鋼中炭素濃度を精度よく目標炭素濃度に制御することができる。
【００８２】
〔実施例〕
本発明を転炉オフライン実績データに適用してその精度検証を行った。１００以上のチャージに対して吹錬処理途中サンプリング時点の溶鋼中炭素濃度から目標炭素濃度までの必要送酸量を計算し送酸量実績と比較した。その結果、従来技術（モデルパラメータを操業グループで固定するもの）と比較して平均５０％以上、必要送酸量の誤差を低減できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、吹錬処理終了時の溶鋼中炭素濃度が目標炭素濃度になるように吹錬処理途中サンプリング時点以後のチャージの送酸量を制御する処理に適用することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１０  制御端末
２０  データベースサーバ（ＤＢサーバ）
２０ａ  操業データベース（操業ＤＢ）
２０ｂ  マスタ情報データベース（マスタ情報ＤＢ）
２０ｃ  パラメータデータベース（パラメータＤＢ）
３０  制御装置
３１  入出力部
３２  第１処理部
３２ａ  モデルパラメータ修正部
３３  第２処理部
３３ａ  過去処理重み計算部
３３ｂ  吹錬中モデルパラメータ生成部
３３ｃ  送酸量計算部
３４  モデル式計算部
４０  入力装置
５０  表示装置
１００  転炉
１０１  溶鋼
１０２  ランス
１０３  スラグ
１０４  ダクト
１０５  排ガス検出部
１０６  排ガス流量計
１０７  通気孔
１０８  流量計
【図１】
0005822053.tif 000017
【図２】
0005822053.tif 000018
【図３】
0005822053.tif 000019
【図４】
0005822053.tif 000020
【図５】
0005822053.tif 000021
【図６】
0005822053.tif 000022
【図７】
0005822053.tif 000023