(57)【要約】【課題】転炉吹錬の処理終了時の溶鋼中Ｍｎを目標Ｍｎ量に精度良く合致せしめ、かつコスト削減を図る転炉吹錬におけるMn量調整方法を提供することにある。【解決手段】新規に実施するチャージの吹錬条件の内、複数項目からなる吹錬条件を新規吹錬ベクトルと定義し、過去に実施された各チャージの吹錬条件実績を記憶した吹錬実績データベースから前記複数項目と同じ吹錬条件を取りだし、それぞれの実績吹錬ベクトルと定義し、この実績吹錬ベクトルの内、前記新規吹錬ベクトルと類似した所定数の実績吹錬ベクトルを選択し、この選択された所定数の実績吹錬ベクトルと前記新規吹錬ベクトルの距離に応じて、各実績Ｍｎ歩留に対する重み係数を算出し、この算出された重み係数を用いて各実績Ｍｎ歩留の荷重和を計算して、新規に実施する吹錬のＭｎ歩留を推定する。【選択図】図１
2005314746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉に溶銑と各種副原料を投入した状態で吹錬を実施する各チャージの吹錬終了時の溶鋼中Ｍｎ量を調整する方法において、
新規に実施するチャージの吹錬条件の内、複数項目からなる吹錬条件を新規吹錬ベクトルと定義し、
過去に実施された各チャージの吹錬条件実績を記憶した吹錬実績データベースから前記複数項目と同じ吹錬条件を取りだし、それぞれの実績吹錬ベクトルと定義し、
この実績吹錬ベクトルの内、前記新規吹錬ベクトルと類似した所定数の実績吹錬ベクトルを選択し、
この選択された所定数の実績吹錬ベクトルと前記新規吹錬ベクトルの距離に応じて、各実績Ｍｎ歩留に対する重み係数を算出し、この算出された重み係数を用いて各実績Ｍｎ歩留の荷重和を計算して、新規に実施する吹錬のＭｎ歩留を推定することを特徴とする転炉吹錬におけるＭｎ量調整方法。
【請求項２】
請求項１に記載の転炉吹錬におけるＭｎ量調整方法において、
前記複数項目は、少なくとも溶銑量、溶銑温度、溶銑中Ｍｎ量、各種副原料投入量、終点温度、終点Ｃ量および目標Ｍｎ量のいずれかを含むことを特徴とする転炉吹錬におけるＭｎ量調整方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の転炉吹錬におけるＭｎ量調整方法において、
前記実績吹錬ベクトルの選択は、前記新規吹錬ベクトルと前記実績吹錬ベクトルを構成する各項目の値を、前記吹錬実績データベースに記憶された各項目の統計量で正規化した値とし、
この正規化された新規吹錬ベクトルと実績吹錬ベクトルとの差のノルムを算出して、この算出されたノルムが小さい所定数の実績吹錬ベクトルを、前記新規吹錬ベクトルと類似した所定数の実績吹錬ベクトルとすることを特徴とする転炉吹錬におけるＭｎ量調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉吹錬の処理終了時の溶鋼中Ｍｎを目標Ｍｎ量に合致せしめる転炉吹錬におけるＭｎ量調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
転炉吹錬における終点時の溶鋼中Ｍｎ量は、溶銑中Ｍｎと吹錬中に投入したＭｎ鉱石などの投入Ｍｎ量（Input Ｍｎ量）に対して、終点Cの濃度ごと飽和曲線で記述されることが知られている。溶鋼中に残らないＭｎはスラグ中にＭｎOとして移行するため、この飽和曲線は、Ｍｎ歩留まり曲線とも呼ばれる。 実際の転炉吹錬では、終点時のＭｎ量の目標値を与え、この目標値を実現するようなInput Ｍｎ量をこのＭｎ歩留まり曲線をもとに決定し、Ｍｎ鉱石の投入などが決定される。
【０００３】
また、溶鋼−スラグ間のＭｎ反応に関する平衡定数による方法もある。これは、次に示す転炉におけるＭｎの化学反応式によっている。
(FeO) + Ｍｎ = (ＭｎO) + Fe
ここで、（ ）はスラグ成分を示す。
【０００４】
終点温度や終点Cを用いて算出される平衡定数から、溶鋼中Ｍｎとスラグ中ＭｎOの比率 Ｍｎ/(ＭｎO)を求める。そして、溶銑量、溶銑中Ｍｎ、スラグ量（投入副原料から算出）、および目標Ｍｎ量から必要とされるＭｎ鉱石投入量を算出するものである。
【０００５】
さらに、特開平９−３５１８号公報（特許文献１）では、溶鋼Ｍｎセンサの測定値に基づき、公知の酸素・温度バランス式から吹錬終点時の溶鋼中Ｍｎ量を予測し、制御する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平９−３５１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このように定めたＭｎ鉱石投入量を投入したときの終点Ｍｎの予測と実績の誤差は、必ずしも小さいとは言えない。
【０００７】
Ｍｎ歩留まりがあたらない理由としては、平衡定数による方法では、平衡定数の決定要因が、計算に用いる温度、終点Cだけではないことにある。理論的には圧力、濃度などが影響を与えるが、炉対状況などが必ずしも毎チャージ同じにならないことがこれらに影響を与えると考えられ、操業状態の推定をその他の操業条件から行う必要がある。  また、特許文献１で示される方法では、使用する溶鋼Ｍｎセンサおよび予測モデルの精度によると考えられる。
【０００８】
これらの予測はずれは、Ｍｎ不足の場合には、高価なＭｎ合金の投入量を増やさなければならない。また、過剰にＭｎが入った場合には、成分はずれとして不良在庫となる可能性もある。このため、この終点Ｍｎを目標に近づけるＭｎ鉱石投入量の予測計算は、きわめて重要で、より精度の向上が望まれている。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、転炉吹錬の処理終了時の溶鋼中Ｍｎを目標Ｍｎ量に精度良く合致せしめ、かつコスト削減を図る転炉吹錬におけるＭｎ量調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、転炉に溶銑と各種副原料を投入した状態で吹錬を実施する各チャージの吹錬終了時の溶鋼中Ｍｎ量を調整する方法において、新規に実施するチャージの吹錬条件の内、複数項目からなる吹錬条件を新規吹錬ベクトルと定義し、過去に実施された各チャージの吹錬条件実績を記憶した吹錬実績データベースから前記複数項目と同じ吹錬条件を取りだし、それぞれの実績吹錬ベクトルと定義し、この実績吹錬ベクトルの内、前記新規吹錬ベクトルと類似した所定数の実績吹錬ベクトルを選択し、この選択された所定数の実績吹錬ベクトルと前記新規吹錬ベクトルの距離に応じて、各実績Ｍｎ歩留に対する重み係数を算出し、この算出された重み係数を用いて各実績Ｍｎ歩留の荷重和を計算して、新規に実施する吹錬のＭｎ歩留を推定することを特徴とする転炉吹錬におけるＭｎ量調整方法である。
【００１１】
また請求項２に係る発明は、請求項１に記載の転炉吹錬におけるＭｎ量調整方法において、前記複数項目は、少なくとも溶銑量、溶銑温度、溶銑中Ｍｎ量、各種副原料投入量、終点温度、終点Ｃ量および目標Ｍｎ量のいずれかを含むことを特徴とする転炉吹錬におけるＭｎ量調整方法である。
【００１２】
さらに請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の転炉吹錬におけるＭｎ量調整方法において、前記実績吹錬ベクトルの選択は、前記新規吹錬ベクトルと前記実績吹錬ベクトルを構成する各項目の値を、前記吹錬実績データベースに記憶された各項目の統計量で正規化した値とし、この正規化された新規吹錬ベクトルと実績吹錬ベクトルとの差のノルムを算出して、この算出されたノルムが小さい所定数の実績吹錬ベクトルを、前記新規吹錬ベクトルと類似した所定数の実績吹錬ベクトルとすることを特徴とする転炉吹錬におけるＭｎ量調整方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、転炉吹錬終点Ｍｎ推定精度が向上して、溶鋼成分に関する品質が向上するとともに、成分はずれによる、不良在庫の増加を抑制することができるとともに、コスト低減が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面等を用いて説明する。図１は、転炉吹錬制御装置の概略構成を示すブロック図である。この転炉吹錬制御装置は、コンピュータ等の情報処理装置で形成されている。図中、１は入力処理部、２は吹錬実績データベース、３は結果出力部、４は新規条件入力部、５は新規条件ベクトル定義部、６は実績条件ベクトル定義部、７は正規化ベクトル作成部、８はノルム算出部、９は類似ベクトル選択部、１０は近似ベクトル作成部、１１はＭｎ歩留算出部をそれぞれ示す。
【００１５】
この転炉吹錬制御装置内には、上位計算機（(図示せず)からの指示やキーボードなどからの情報入力を行うための入力処理部１、過去の吹錬実績データを記憶する吹錬実績データベース２、算出されたＭｎ鉱石量などを表示したり、下位制御系に出力する結果出力部３が組み込まれている。
【００１６】
吹錬実績データベース２内には、図２に示すように、過去に実施したチャージのチャージ番号ごとに、吹錬条件、吹錬実績として、複数の項目１〜ｎにおける実際の値z1,z2,...,znが記憶されている。たとえば、項目１（z1）は転炉に装入する溶銑の量、項目２（z2）は転炉に装入する溶銑の温度、項目３（z3）は転炉に装入する溶銑成分１の組成（溶銑成分１）、項目４（z4）は転炉に装入する溶銑成分２の組成（溶銑成分2）などがある。溶銑の成分としては、C,Si,S,P,Ｍｎなどがある。
【００１７】
項目にはこれらの他、投入した副原料（石灰、ドロマイト、コークス、鉄鉱石、Ｍｎ鉱石、など）、送酸量実績、合金鉄（Ｍｎ合金やSi合金など）の各実績投入値、吹錬終了時の溶鋼温度、溶鋼中C、溶鋼中酸素などの実績のほか、残留スラグ量、残留スラグ中ＭｎＯ、終点C目標、終点温度目標、終点Ｍｎ目標などの各種目標値も含む。また、吹錬実績として、終点温度実績、終点成分実績（C,Ｍｎ,P,Si,Sなど）なども含まれる。
【００１８】
次に、転炉吹錬制御装置の各部４〜１１の動作を、図４に示す流れ図を用いて説明する。  入力処理部１を介して、新規に実施するチャージにおける前述の１〜ｎ項目に対する値ｘ1,ｘ2,...,ｘnを新規吹錬条件として入力すると、新規条件入力部４が起動して、この入力した新規吹錬条件を新規条件ベクトル定義部５へ送出する（ステップＳ1）。
【００１９】
新規条件ベクトル定義部５では、新規吹錬条件の内、例えば図３に示すように８項目、溶銑量(x1)、溶銑温度(x2)、溶銑中Ｍｎ(x3)、溶銑C(x4)、終点目標温度(x5)、終点目標Ｃ(x6)、目標Ｍｎ(x7)およびスラグ量(x8)を選んで、（１）式で示す吹錬条件ベクトルＶaを定義する（ステップＳ２）。
【００２０】
Ｖa = [x01 x02 x03 x04 x05 x06 x07 x08]  ・・・・・・（１）
なお、新規に実施するチャージにおける前述の１〜ｎ項目に対する値ｘ1,ｘ2,...,ｘnは、操作者により入力されるのみならず、直接上位計算機からの指示として送られる場合もある。
【００２１】
次に、実績条件ベクトル定義部６では、吹錬実績データベース２から８項目からなる過去の実績吹錬ベクトルVbi を、各チャージｉごとに定める（（２）式）。
【００２２】
Vbi = [xi1 xi2 xi3 xi4 xi5 xi6 xi7 xi8] ・・・・・・（２）
このとき、実績吹錬ベクトルでは、終点目標温度の代わりに終点実績温度を、終点目標Cの代わりに終点実績Cを用いる。
【００２３】
次に、これらのベクトルを、正規化ベクトル作成部７にて正規化する。先ず、各項目（xij）の平均値μjと標準偏差σjを求めて（ステップＳ３）、以下の（３）式で示すように正規化する（ステップＳ４）。
【００２４】
xij'=(xij-μj)/σj    ・・・・・・（３）
正規化されたVa'およびVbi'は、それぞれ以下の（４）式および（５）式で具体的に表わすことが出来る。
【００２５】
Va'=[x01' x02' x03' x04' x05' x06' x07' x08'] 
=[ (x01-μ1)/σ1 (x02-μ2)/σ2 ... (x08-μ8)/σ8] ・・・・・・（４）
Vbi' = [ xi1' xi2' xi3' xi4' xi5' xi6' xi7' xi8']
=[ (xi1-μ1)/σ1 (xi2-μ2)/σ2 ... (xi8-μ8)/σ8] ・・・・・・（５）
つぎに、Vbi'の中から、Va'の類似データを選ぶ（ステップＳ５）。類似度を表わすものとしては、例えば、（６）式で示す各Vbi'とVa'の差のノルムdiがある。各チャージｉごとに、（６）式で定義されたノルムdiを、ノルム算出部８で計算する。このノルムdiの小さいものほど、類似度が高い実績データ（チャージ）であり、類似ベクトル選択部９で選択を行う。
【００２６】
【数１】
2005314746.tif 000003
【００２７】
なお、ここでは、類似度を表わすものとして通常の2-norｍとしているが、1-normや∞-normあるいは、各要素に重みをつけたものであっても構わない。そして選択する類似データは、あらかじめ定めたk個のデータを選ぶとするか、あるいは、モデル予測誤差が最小となる個数と定めても良い。
【００２８】
集められた各類似データ（チャージｉ）の溶銑中Ｍｎ量（ui1）、投入したＭｎ鉱石Ｍｎ量（ui2）、および投入した副原料中Ｍｎ量（ui3）から、各吹錬におけるInput Ｍｎ（ui）を、（７）式で示すように定める（ステップＳ６）。
【００２９】
ui = ui1 + ui2 + ui3            ・・・・・・（７）
各類似チャージの吹錬終点時の溶鋼中Ｍｎ量をyiとすると、ｋ個のu,yの対（ui,yi）ができる。
【００３０】
Ｍｎ歩留ｒｍｎを、先のu,yの対（ui,yi）を用いて（８）式で示すように定義する。
【００３１】
rmni = yi／ui            ・・・・・・（８）
さらに、ｋ個集めたデータの各類似度diの最大値を、（９）式で示すようにdmaxとする。
【００３２】
dmax = max(d1、・・・・dk)    ・・・・・・（９）
そして、dmaxと各diを用いて、各実績歩留に対する重みwiを、（１０）式で示すように定義する。
【００３３】
【数２】
2005314746.tif 000004
【００３４】
そして上記重みwiを利用して、（１１）式で示すように新規吹錬条件に対する歩留の予測値rmn0を計算する（ステップＳ７）。
【００３５】
【数３】
2005314746.tif 000005
【００３６】
Ｍｎ歩留として新規吹錬予測値を上記rmn0を用い、終点目標Ｍｎから最終的にＭｎ鉱石投入量を算出する（ステップＳ８）。  これにより、転炉吹錬の処理終了時の溶鋼中Ｍｎを目標Ｍｎ量に合致できるだけでなく、コスト最小となるＭｎ鉱石、Ｍｎ合金の投入量を決めることができる。
【００３７】
図５は、従来技術と本発明とのＭｎ歩留精度の比較を示したものである。従来技術は、終点時の溶鋼中Ｍｎとスラグ中ＭｎＯの比を求める平衡定数計算を基に終点予測をしている。約１２００チャージに対しての予測誤差分布を、従来技術と本発明で比較している。分布の標準偏差で比べると、従来技術および本発明では、それぞれ２６０Ｋｇおよび２１３Ｋｇである。本発明の方が従来技術より、予測誤差が１８％少なくなっていることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】転炉吹錬制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】吹錬実績データベースの一例を示す図である。
【図３】類似データテーブルの一例を示す図である。
【図４】Ｍｎ量調整方法の処理手順を示す流れ図である。
【図５】本発明の効果の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    入力処理部
２    吹錬実績データベース
３    結果出力部
４    新規条件入力部
５    新規条件ベクトル定義部
６    実績条件ベクトル定義部
７    正規化ベクトル作成部
８    ノルム算出部
９    類似ベクトル選択部
１０  近似ベクトル作成部
１１  Ｍｎ歩留算出部
【図１】
2005314746.tif 000006
【図２】
2005314746.tif 000007
【図３】
2005314746.tif 000008
【図４】
2005314746.tif 000009
【図５】
2005314746.tif 000010