(57)【要約】【課題】製鋼での成分調整に要するコストを最小にすることができるとともに、製鋼での要求量、要求成分の溶銑を確実に供給することを可能にした溶銑の割り付け方法及びその装置を提供する。【解決手段】高炉から受銑鍋が受銑した溶銑を予備処理により成分調整をした後に、転炉チャージにより払い出す際の溶銑の割り付け方法において、出鋼計画に基づいて決まる溶銑の成分及び重量の時系列データを記憶装置に取り込んで記憶する工程と、前記時系列データを溶銑の成分を基準として複数のグループに分類する工程と、高炉の受銑鍋が受銑した溶銑の重量を記憶装置に取り込んで記憶する工程と、前記出鋼予定の溶銑が含まれるグループを選択し、該選択されたグループ内において、当該出鋼予定の溶銑及びその前に予定されている出鋼予定の溶銑のデータに基づいて、前記受銑した溶銑の成分調整の目標値を求める工程とを備えたものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉から受銑鍋が受銑した溶銑を予備処理により成分調整をした後に、転炉チャージにより払い出す際の溶銑の割り付け方法において、
出鋼計画に基づいて決まる溶銑の成分及び重量の時系列データを記憶装置に取り込んで記憶する工程と、
前記時系列データを溶銑の成分を基準として複数のグループに分類する工程と、
高炉の受銑鍋が受銑した溶銑の重量を記憶装置に取り込んで記憶する工程と、
前記出鋼予定の溶銑が含まれるグループを選択し、該選択されたグループ内において、当該出鋼予定の溶銑及びその前の出鋼予定の溶銑のデータに基づいて、前記受銑した溶銑の成分調整の目標値を求める工程と
を備えたことを特徴とする溶銑の割り付け方法。
【請求項２】
当該出鋼予定の溶銑の成分及びその前の出鋼予定の溶銑の成分の最小値を、前記受銑した溶銑の成分の目標値として求めることを特徴とする請求項１記載の溶銑の割り付け方法。
【請求項３】
前記グループ内において、受銑した溶銑を当該出鋼予定の溶銑よりも前の出鋼予定の溶銑の不足分に割り当てる場合には、当該出鋼予定の溶銑にその残りの溶銑を割り当てることを特徴とする請求項２記載の溶銑の割り付け装置。
【請求項４】
高炉から受銑鍋が受銑した溶銑を予備処理により成分調整をした後に、転炉チャージにより払い出す際の溶銑の割り付け装置において、
出鋼計画に基づいて決まる溶銑の成分及び重量の時系列データ及び高炉の受銑鍋が受銑した溶銑の重量を取り込んで記憶する記憶装置と、
前記時系列データを溶銑の成分を基準として複数のグループに分類し、出鋼予定の溶銑が含まれるグループを選択し、該選択されたグループ内において、当該出鋼予定の溶銑と、その前の出鋼予定の溶銑とに基づいて、前記受銑した溶銑の成分調整の目標値を求める演算手段と
を備えたことを特徴とする溶銑の割り付け装置。
【請求項５】
前記演算手段は、当該出鋼予定の溶銑の成分及びその前の出鋼予定の溶銑の成分の最小値を、前記受銑した溶銑の目標成分として求めることを特徴とする請求項４記載の溶銑の割り付け装置。
【請求項６】
前記演算手段は、前記グループ内において、受銑した溶銑を既に当該出鋼予定の溶銑よりも前の出鋼予定の溶銑の不足分に割り当てる場合には、当該出鋼予定の溶銑にその残りの溶銑を割り当てることを特徴とする請求項５記載の溶銑の割り付け装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉から受銑鍋が受銑した溶銑を予備処理により成分調整をした後に、転炉チャージにより払い出す際の溶銑の割り付け方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、製鉄所の高炉〜転炉間における溶銑の割り付けにおいては、予め設定されている各転炉チャージへの合計溶銑払出量及び転炉チャージ内の溶銑に含まれる成分の各転炉チャージの要求値と、溶銑運搬車輌の受銑状況とをもとに、熟練オペレータが経験に基づいて決定している。また、溶銑が積載された複数の車輌から複数の転炉チャージへの溶銑払出量と、溶銑運搬車輌に積載された溶銑中の成分調整をする溶銑予備処理工程での溶銑に含まれる硫黄や燐などの成分の目標値とを決定している。ここで、「転炉チャージ」とは、転炉の吹錬を１単位とするバッチプロセスであり、転炉での１回の処理分を言う。また、上記オペレータの考え方に基づいて成分の目標値決定をルール化し、計算機上に実装することにより、自動計算する方法も提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−８３９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
高炉の操業状態や出銑時の状況によって、溶銑運搬車輌が積載する溶銑量の積み込みは精度よく管理されていない。また、溶銑温度状態等によるスクラップ投入量の変化、出鋼後の溶鋼鍋の使用状態や二次精錬の通過工程によって、溶銑を受ける転炉出鋼チャージの必要溶銑量も変化してくる。このため、出鋼順序計画に基づき前もって溶銑配合の計画を行っても、計画実行時の溶銑量の変動や転炉チャージでの要求溶鋼量の変動の影響を受けるため、計画が役に立たない。また、このような変動があるために、通常操業オペレータは過剰に予備処理を実施することで溶銑配合時の成分外れを避けている。このことは上記の特許文献１に提案されている方法においても同様である。
【０００４】
これらの理由から、各転炉チャージの要求値を過剰に満足する溶銑となり、製鋼での成分調整に要するコスト、即ち、成分調整に要する脱硫剤や脱燐剤の費用を最小にすることができない。また、製鋼での要求量、要求成分の溶銑が供給されないと、吹錬操業計画の見直しを余儀なくされ、連続鋳造の切れや、それに伴う製品品質の劣化などのトラブルを引き起こす可能性がある、という問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、製鋼での成分調整に要するコストを最小にすることができるとともに、製鋼での要求量、要求成分の溶銑を確実に供給することを可能にした溶銑の割り付け方法及びその装置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】
【０００６】
本発明に係る溶銑の割り付け方法は、高炉から受銑鍋が受銑した溶銑を予備処理により成分調整をした後に、転炉チャージにより払い出す際の溶銑の割り付け方法において、出鋼計画に基づいて決まる溶銑の成分及び重量の時系列データを記憶装置に取り込んで記憶する工程と、前記時系列データを溶銑の成分を基準として複数のグループに分類する工程と、高炉の受銑鍋が受銑した溶銑の重量を記憶装置に取り込んで記憶する工程と、前記出鋼予定の溶銑が含まれるグループを選択し、該選択されたグループ内において、当該出鋼予定の溶銑及びその前の出鋼予定の溶銑のデータに基づいて、前記受銑した溶銑の成分調整の目標値を求める工程とを備えたものである。
また、本発明に係る溶銑の割り付け方法は、当該出鋼予定の溶銑の成分、及びその前の出鋼予定の溶銑の成分の最小値を、前記受銑した溶銑の目標成分として求めるものである。
また、本発明に係る溶銑の割り付け方法は、前記グループ内において、前記受銑した溶銑を当該出鋼予定の溶銑よりも前の出鋼予定の溶銑の不足分に割り当てる場合には、当該出鋼予定の溶銑にその残りの溶銑を割り当てる。
【０００７】
本発明に係る溶銑の割り付け装置は、高炉から受銑鍋が受銑した溶銑を予備処理により成分調整をした後に、転炉チャージにより払い出す際の溶銑の割り付け装置において、出鋼計画に基づいて決まる溶銑の成分及び重量の時系列データ及び高炉の受銑鍋が受銑した溶銑の重量を取り込んで記憶する記憶装置と、前記時系列データを溶銑の成分を基準として複数のグループに分類し、出鋼予定の溶銑が含まれるグループを選択し、該選択されたグループ内において、当該出鋼予定の溶銑及びその前の出鋼予定の溶銑のデータに基づいて、前記受銑した溶銑の成分調整の目標値を求める演算手段とを備えたものである。
また、本発明に係る溶銑の割り付け装置において、前記演算手段は、当該出鋼予定の溶銑の成分、及びその前の出鋼予定の溶銑の成分の最小値を、前記受銑した溶銑の目標成分として求めるものである。
また、本発明に係る溶銑の割り付け装置において、前記演算手段は、前記グループ内において、受銑した溶銑を当該出鋼予定の溶銑よりも前の出鋼予定の溶銑に割り当てる場合には、当該出鋼予定の溶銑にその残りの溶銑を割り当てるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明においては、出鋼計画の時系列データを溶銑の成分を基準として複数のグループに分類し、出鋼予定の溶銑が含まれるグループを選択し、該選択されたグループ内において、当該出鋼予定の溶銑及びその前の出鋼予定の溶銑のデータに基づいて、前記受銑した溶銑の成分調整の目標値を求めるようにしたので、溶銑量及び請求溶鋼量の変動に対して、製鋼が要求する成分及び重量の溶銑を供給することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施形態１．
本発明の実施形態の説明をするのに先だって、本発明の対象となっている製銑工程及び製鋼工程の概要について説明する。
図７は、製鉄所における製銑工程及び製鋼工程の流れを示す模式図である。なお、図７では、溶銑を製造する高炉５０が３基、吹錬、鋳造等を行う製鋼工場５３が２つある製鉄所の例を示している。また、この例では、溶銑運搬車両５１及び取鍋５４が複数あるものとする。
（１）高炉５０で製造された溶銑は受銑鍋（図示せず）にて受銑された後に、例えばトピードと呼ばれる溶銑運搬車両５１によって運搬される。
（２）溶銑が積載された溶銑運搬車両５１は、牽引車（図示せず）によって牽引され溶銑予備処理施設５２に運ばれる。
（３）溶銑予備処理施設５２においては、溶銑運搬車両５１に積載された溶銑に脱燐剤、脱硫剤等を添加することにより、溶銑中の燐濃度、硫黄濃度等を所定値以下に低下させる。なお、ここで溶銑中の燐濃度、硫黄濃度等は、転炉チャージで要求される成分濃度以下となるようにほぼ調整される。
（４）溶銑予備処理施設５２で成分調整が行われた溶銑は、溶銑運搬車両５１によって製鋼工場５３に運ばれる。但し、溶銑予備処理施設５２で処理が行われない溶銑が製鋼工場５３に運ばれる場合もある。
【００１０】
（５）溶銑運搬車両５１によって製鋼工場５３に運搬された溶銑は取鍋５４により払い出される。この取鍋５４の１杯分の溶銑が、１つの転炉チャージとなる。なお、１台の溶銑運搬車両５１が積載している溶銑量と取鍋５４の容量は違うため、１台の溶銑運搬車両５１から複数の取鍋５４に溶銑を払い出すことも可能である。また、１つの取鍋５４が複数の溶銑運搬車両５１から溶銑を受けることも可能である。
（６）取鍋５４により払い出された溶銑はクレーンで転炉５５に運ばれ、転炉５５において吹錬等が行われる。
（７）転炉５５において吹錬等の処理が行われた溶銑は、連続鋳造設備（図示せず）に運ばれて連続鋳造される。この際、上記の転炉チャージが複数組み合わされて連続鋳造されることとなる。
【００１１】
上記の説明により製鉄所における製銑工程及び製鋼工程の概要が明らかになったところで、本実施形態について説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施形態１に係る溶銑の割り付け装置及びその関連装置の構成を示すブロック図である。生産管理サーバ１は、ＬＡＮ等を介して操作端末２、高炉５０の端末、製鋼工場５３の端末と接続されており、これらは互いにデータのやりとりが出来るようになっている。また生産管理サーバ１は、演算手段（ＣＰＵ）３及び記憶装置４を備えており、また、溶銑データ記憶手段６及び製鋼データ記憶手段７を備えている。さらに生産管理サーバ１は、データ通信手段（図示せず）、端末インターフェイス手段（図示せず）等を備えているものとする。溶銑データ記憶手段６及び製鋼データ記憶手段７には高炉５０の端末及び製鋼工場５３の端末からの実績データがそれぞれ格納され、また、溶銑データ記憶手段６及び製鋼データ記憶手段７に格納された生産指示データが高炉５０の端末及び製鋼工場５３の端末にそれぞれ送信される。
【００１３】
溶銑データ記憶手段６は、例えば高炉５０で製造された溶銑を運搬する溶銑運搬車両５１のデータ、溶銑運搬車両に積載された溶銑の重量及び成分濃度、調整成分目標値等のデータを記憶している。以下、これらの溶銑に関するデータを溶銑データと呼ぶものとする。なお、溶銑データ記憶手段６に記憶されている溶銑運搬車両５１に積載された溶銑の重量及び成分濃度についてのデータは、計画対象となる日に溶銑予備処理施設５２で予備処理が行われた後に計測された溶銑の重量及び成分濃度であるものとし、調整成分目標値は溶銑予備処理施設５２において調整する際の目標値であり、後述の方法により求められる。また、本実施形態１では、溶銑中の燐の成分濃度のみを扱うものとして説明するが、本発明においてはそれに限定されるものではない。
【００１４】
製鋼データ記憶手段７は、例えば鋳造計画に基づいて決定された個々の転炉チャージで要求される溶銑の重量及び成分濃度のデータと、既に溶銑運搬車両５１によって転炉チャージに払い出されている溶銑の重量、成分濃度等のデータを記憶している。以下、これらの製鋼に関するデータを製鋼データと呼ぶものとする。なお、この製鋼データは、計画対象となる日のものであるとする。また、溶銑データ記憶手段６及び製鋼データ記憶手段７は、データベースによって構成してもよい。
【００１５】
演算手段３は、上記の溶銑データ（調整成分目標値を除く）及び製鋼データに基づいて、所定の制約条件（後述）の下で、溶銑運搬車両５１から個々の転炉チャージへ払い出す溶銑の調整成分目標値を求めるとともにその割り付けをするものであり、その手順を図２に基づいて説明する。
【００１６】
図２は、本発明の実施形態１に係る溶銑の割り付け装置により溶銑の割り付けを行う際の手順を示したフローチャートである。
まず、演算手段３は、製鋼データ記憶手段７から予め計画されている出鋼予定の製鋼データ（例えば１日分）を読み込む（Ｓ１１）。これは、例えば図３に示されるようなデータ（図の左側のＡ領域）である。なお、高炉５０からは、本実施の形態においては、図３のＢの領域に示されるような溶銑が受銑されるものとする（但し、この時点においてどのような溶銑が受銑されるかは分からない。）。この図３を含めて重量の数値はトンを単位とするものであり、成分は％を単位とする。次に、演算手段３は出鋼予定の製鋼データの各出鋼番号の請求成分をグループ分けして記憶装置４に記憶する（Ｓ１２）。このグループ分けされたリストは、例えば図４に示されるようになる。ここでも、この段階では、図４のＢの領域の各項目はブランクになっている。グループを２つに分けると、５（Ａ）（Ｂ）に示されるような構成になる。この段階では、高炉受銑の溶銑データ（領域Ｂの溶銑番号、溶銑重量、溶銑成分（調整成分目標値））の各項目はブランクである。
【００１７】
次に、演算手段３は、溶銑データ記憶手段６を介して高炉受銑データ（受銑鍋の番号（受銑番号）、重量）を受信する記憶装置４に記憶し（Ｓ２３）、その時点で該当する出鋼番号が含まれるグループを選択して該当する項目にそのデータを書き込む（Ｓ２４）。そして、選択されたグループ内で、出鋼番号に対応したグループ内番号（連番）をｉとし、ｉ−１とｉの成分濃度の最小値Ｍｉｎ（Ｘｉ−１，Ｘｉ）を求める（Ｓ２５）。上記の受銑鍋の番号の溶銑処理成分の目標値をＭｉｎ（Ｘｉ−１，Ｘｉ）に設定する（Ｓ２６）。そして、グループ内番号ｉ−１の出鋼要求重量が満たされているかどうかを判定し、満たされていない場合にはその不足分ｍ（ｉ−１）を溶銑重量Ｗ（ｋ）から割り当てる。そして、グループ内番号ｉに対して、グループ内番号ｋの溶銑重量の残り（Ｗ（ｋ）−ｍ（ｉ−１））を割り当てる（Ｓ２７）。このような処理が高炉受銑データを入する度に繰り返される。
【００１８】
上記の処理を図５（Ａ）のデータに当てはめると、出鋼番号１００１については、要求成分が１０、要求重量が２９０であるが、溶銑番号２００１の溶銑重量が２７０であると、上記の処理（Ｓ２５，Ｓ２６）により要求成分の最小値が１０、溶銑重量が２７０がそのまま割り当てられることになる。この場合には、溶銑重量が２０不足することになる。出鋼番号１００３については、要求成分が１０、重量が２９０であり、溶銑番号２００３の溶銑重量が２８０であると、上記の処理（Ｓ２５，Ｓ２６）により要求成分の最小値は１０であり、上記の不足分２０（＝ｍ（ｉ−１））が出鋼番号１００１に割り当てられ、その残りの２６０（＝（Ｗ（ｋ）−ｍ（ｉ−１））が出鋼番号１００３に割り当てられることになる（Ｓ２７）。したがって、出鋼番号１００１の溶銑は、溶銑番号２００１の２７０と溶銑番号２００３の２０という配合になる。このような処理を高炉溶銑データを入力する度に繰り返すことにより、図５（Ａ）の溶銑成分（調整成分目標値）のブランク部分が埋められていくとともに割り付け（配合）がなされていく。このことは図５（Ｂ）のグループの場合においても同様である。
【００１９】
図６は図５（Ａ）（Ｂ）を時系列に纏めたものであり、ここでは上記の配合割合についても記載されており、同図において予備処理後溶銑成分は成分調整目標値と同義である。ここで、請求成分の平均を(１)式、予備処理後溶銑成分（成分調整目標値）の平均を(２)式で算出し、また、請求成分の平均と予備処理後溶銑成分（成分調整目標値）の平均との差を(３)式にて算出する。
ｎ:出鋼数又は溶銑鍋数
ｘ_ave=ΣＸi／ｎ      （１）
ｙ_ave=ΣＹi／ｎ      （２）
diff＝ｘ_ave−ｙ_ave      （３）
【００２０】
この差が大きいほど請求成分に対して過剰に予備処理した溶銑を配合することになる。図６の１つ目のグループはdiffは零（ｘ_ave−ｙ_ave１０−１０＝０）であり、２つ目のグループは０．２（ｘ_ave−ｙ_ave＝１．６−１．４＝０．２）である。このため、請求成分に基づいて分類し、それぞれ高いチャージと低いチャージのグループごとに溶銑配合することで、過剰な予備処理溶銑の配合を避けることができる。但し、２つのグループに分けることによって、溶銑積載車両から溶銑払出しが終わるまでの時間が延びることで発生する温度ロスを考慮する必要がある。
【００２１】
なお、上記の実施形態１においてはグループの個数を２個にした例について説明したが、その個数は上記の温度ロスが問題にならない範囲で任意に設定できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態１に係る溶銑の割り付け装置及びその関連装置の構成を示すブロック図である本発明の一実施形態を示す構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態１に係る溶銑の割り付け装置により溶銑の割り付けを行う際の手順を示したフローチャートである。
【図３】出鋼予定の製鋼データ及び溶銑データを示した図である。
【図４】出鋼予定の製鋼データを要求成分に基づいてグループ化した図である。
【図５】出鋼予定の製鋼データを要求成分に基づいて２つのグループに分けた図である。
【図６】溶銑配合結果の例を示す図である。
【図７】製鉄所における製銑工程及び製鋼工程の流れを示す模式図である。
【符号の説明】
【００２３】
１ 生産管理サーバ、２ 操作端末、 ３ 演算手段、４ 記憶装置、６ 溶銑データ記憶手段、７  製鋼データ記憶手段、５０ 高炉、５１ 溶銑運搬車両、５２ 溶銑予備処理施設、５３ 製鋼工場、５４ 取鍋、５５ 転炉。
【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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