(57)【要約】【課題】計算機による転炉副原料自動投入を維持しつつ、オペレータ介入により容易に切り出し・投入タイミングの追加・変更を行い、噴出・吹錬遅れなく円滑に吹錬を行うことができる転炉副原料投入制御方法および装置を提供すること目的とする。【解決手段】吹錬する溶銑成分、製造鋼種等により転炉へ供給した積算酸素量実績によって送酸量やランス高さを変化させる送酸パターンを決定し、そのパターンに応じて転炉内へ副原料投入を行う転炉副原料投入制御方法において、副原料銘柄毎に設定する必要のあった副原料投入パターンを、同系統銘柄でグループ化したグループ毎に設定するとともに、副原料の切り出しに要する時間を考慮し、切出タイミングと投入タイミングとを個別に設定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吹錬する溶銑成分、製造鋼種等により転炉へ供給した積算酸素量実績によって送酸量やランス高さを変化させる送酸パターンを決定し、そのパターンに応じて転炉内へ副原料投入を行う転炉副原料投入制御方法において、
副原料投入パターンを、同系統銘柄でグループ化したグループ毎に設定するとともに、
副原料の切り出しに要する時間を考慮し、切出タイミングと投入タイミングとを個別に設定することを特徴とする転炉副原料投入制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の転炉副原料投入制御方法において、
前記グループ毎に設定された副原料投入パターンと、前記個別に設定された切出タイミングおよび投入タイミングとに生ずる矛盾を、自己修正する機能を有することを特徴とする転炉副原料投入制御方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の転炉副原料投入制御方法において、
全投入量を途中で変更した場合、そのタイミングまでに投入しているべき量を計算し、不足分があれば追加切出・投入を行うことを特徴とする転炉副原料投入制御方法。
【請求項４】
吹錬する溶銑成分、製造鋼種等により転炉へ供給した積算酸素量実績によって送酸量やランス高さを変化させる送酸パターンを決定する上吹パターン設定部と、そのパターンに応じて転炉内へ副原料投入パターンを決定する副原料投入パターン設定部と備えた転炉副原料投入制御装置において、
前記副原料投入パターン設定部が、同系統銘柄でグループ化したグループ毎に設定されており、
副原料の切り出しに要する時間を考慮し、切出タイミングと投入タイミングとを個別に設定する副原料銘柄設定部を備えたことを特徴とする転炉副原料投入制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の転炉副原料投入制御装置において、
前記グループ毎に設定された副原料投入パターンと、前記個別に設定された切出タイミングおよび投入タイミングとに生ずる矛盾を自己修正する副原料投入パターン引き上げ・修正演算部を備えたことを特徴とする転炉副原料投入制御装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の転炉副原料投入制御装置において、
全投入量を途中で変更する副原料投入パターン設定・修正画面と、
変更した全投入量に基づき、変更したタイミングまでに投入しているべき量を計算し、不足分があれば追加切出・投入を行う副原料投入スケジュール管理部とを備えたことを特徴とする転炉副原料投入制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉への石灰、鉄鉱石、炭材等の副原料投入を制御する転炉副原料投入制御方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
転炉への副原料投入は、吹錬終了時に目標とする成分・温度になるよう、吹錬前あるいは吹錬中に溶銑に投入するものであり、吹錬前にあらかじめ設定量を切り出し、投入まで行うもの、吹錬開始前に切り出しまで行い、吹錬開始後に投入するもの、吹錬中に切り出し、投入をするものがある。
【０００３】
副原料投入を行う上で、副原料によっては吹錬中のある程度反応が進行したタイミングで投入するものや、連続して投入を行うものがあり、例えば、特許文献１に開示された技術のように、その投入タイミングを転炉に供給する酸素量の積算値で決定する方法がある。
【０００４】
また、特許文献２に開示された技術のように、積算酸素量で決定した副原料投入タイミングに対し、実際に投入した結果、設備上の問題等により当初の予定時間内で投入ができなかった場合に備え、副原料の残存投入量と残存投入期間を逐次求め、投入速度を補正したり、投入補正速度が上限値を超える場合は逆に副原料の投入が終了するまで送酸量を低減させて吹錬時間を延ばす、という方法もある。
【０００５】
さらに、副原料の投入パターンの作成に関しては、転炉で用いる副原料の種類は数多くあり、同じ銘柄でも産地によって成分が異なったりする場合がある。そして、コスト削減のために安価な副原料を用いることもあり、副原料の銘柄変更はめずらしいことではない。投入タイミングの設定は副原料の銘柄単位に行うため、同じ用途、使用方法の銘柄を複数使用したり、従来銘柄を残したまま新たな副原料を用いる際など、その度に投入パターンの設定変更が必要である。
【特許文献１】特開昭６３−６５０１３号公報
【特許文献２】特開平５−１０５９３１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、特許文献１または特許文献２に記載の技術は、副原料の投入タイミングを積算酸素量によって決定し、その決定したタイミングを守れない場合には、投入速度を速めるか、送酸量を落としてタイミングを遅らせるわけであるが、投入速度を早める場合には、吹錬反応が促進され、噴出が発生しやすくなるという問題がある。
【０００７】
また、副原料を投入するためにはその前に設定量を炉上のバンカーから秤量ホッパーまで切り出す必要があるが、秤量ホッパー容量に対して設定量が大きい場合は切り出し、投入を繰り返すため、投入を待っていては吹錬時間が長くなり、次工程にも影響が出かねない。従来の副原料投入制御においては、切り出し時間を十分に考慮しておらず、毎吹錬異なる送酸パターンによって、当初予定されている投入パターンを満足できず、実際はオペレータの介入により、計算機や制御装置での自動投入モードを解除し、手動操作による投入に切り替えることが多い。さらに、この手動操作による投入に切り替えることが多くなるという問題点は、設定変更が溶銑条件や鋼種等により細分化されている副原料投入パターン数が多いほど、設定変更するパターン数も多くなるため、銘柄変更時の作業はかなりの労力を要するものとなる。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、計算機による転炉副原料自動投入を維持しつつ、オペレータ介入により容易に切り出し・投入タイミングの追加・変更を行い、噴出・吹錬遅れなく円滑に吹錬を行うことができる転炉副原料投入制御方法および装置を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１に係る発明は、吹錬する溶銑成分、製造鋼種等により転炉へ供給した積算酸素量実績によって送酸量やランス高さを変化させる送酸パターンを決定し、そのパターンに応じて転炉内へ副原料投入を行う転炉副原料投入制御方法において、副原料投入パターンを、同系統銘柄でグループ化したグループ毎に設定するとともに、副原料の切り出しに要する時間を考慮し、切出タイミングと投入タイミングとを個別に設定することを特徴とする転炉副原料投入制御方法である。
【００１０】
また本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の転炉副原料投入制御方法において、前記グループ毎に設定された副原料投入パターンと、前記個別に設定された切出タイミングおよび投入タイミングとに生ずる矛盾を、自己修正する機能を有することを特徴とする転炉副原料投入制御方法である。
【００１１】
また本発明の請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の転炉副原料投入制御方法において、全投入量を途中で変更した場合、そのタイミングまでに投入しているべき量を計算し、不足分があれば追加切出・投入を行うことを特徴とする転炉副原料投入制御方法である。
【００１２】
また本発明の請求項４に係る発明は、吹錬する溶銑成分、製造鋼種等により転炉へ供給した積算酸素量実績によって送酸量やランス高さを変化させる送酸パターンを決定する上吹パターン設定部と、そのパターンに応じて転炉内へ副原料投入パターンを決定する副原料投入パターン設定部と備えた転炉副原料投入制御装置において、前記副原料投入パターン設定部が、同系統銘柄でグループ化したグループ毎に設定されており、副原料の切り出しに要する時間を考慮し、切出タイミングと投入タイミングとを個別に設定する副原料銘柄設定部を備えたことを特徴とする転炉副原料投入制御装置である。
【００１３】
また本発明の請求項５に係る発明は、請求項４に記載の転炉副原料投入制御装置において、前記グループ毎に設定された副原料投入パターンと、前記個別に設定された切出タイミングおよび投入タイミングとに生ずる矛盾を自己修正する副原料投入パターン引き上げ・修正演算部を備えたことを特徴とする転炉副原料投入制御装置である。
【００１４】
さらに本発明の請求項６に係る発明は、請求項４または請求項５に記載の転炉副原料投入制御装置において、全投入量を途中で変更する副原料投入パターン設定・修正画面と、変更した全投入量に基づき、変更したタイミングまでに投入しているべき量を計算し、不足分があれば追加切出・投入を行う副原料投入スケジュール管理部とを備えたことを特徴とする転炉副原料投入制御装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、副原料銘柄変更時の労力削減が可能であり、また、副原料の切出・投入においてあらかじめ決定したパターンに応じて副原料設備を制御することに加え、不測の切出・投入遅れがあっても自動制御による切出・投入制御を継続することができ、多量の副原料の同時・連続投入による噴出・吹錬遅れによる、歩留まり低下や次工程への悪影響を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を実施するための最良の形態について、以下に図および表を参照して説明を行う。図１は、転炉の副原料投入設備の概略図である。図中、Ａ〜Ｌは副原料を銘柄別に貯蔵する炉上ホッパーを、ａ〜ｌは炉上ホッパーから副原料を切り出す切出フィーダーを、ＨＳ１〜ＨＳ５は炉上ホッパーから切り出した副原料を秤量するための秤量器(図示せず)を備えた秤量ホッパーを、また、ＩＨ１・４・５は各秤量ホッパーから転炉内に投入する前に一時的に秤量した副原料を蓄えておく中継ホッパー１・４・５を、ＴＧ１・３・４は秤量ホッパーあるいは中継ホッパーから転炉内に副原料を投入する投入ゲート１・３・４、およびＳＦ２・５は連続的に速度を調整しつつ副原料を投入するための連続投入フィーダー２・５をそれぞれ表す。
【００１７】
副原料を投入する手順は、まず秤量ホッパーに付属の秤量器の秤量値が設定値となるまで切出フィーダーを動作させ、副原料を秤量ホッパー内に切り出す。その後、中継ホッパーがある系統は中継ホッパーに副原料を一旦落としてから、投入ゲートまたは連続投入フィーダーにて転炉内に投入する。また中継ホッパーがない系統は、投入ゲートまたは連続投入フィーダーにて直接転炉内に投入する。
【００１８】
中継ホッパーは異なる銘柄同士を入れることができるが、混合禁止の銘柄同士の場合は同時に中継ホッパー内に入ることのないよう、設定することも可能である。ここで注意すべきは、副原料の投入設定値が秤量ホッパーの容量を越えている場合、秤量ホッパー容量以下の量を切り出し、中継ホッパーあるいは転炉内に投入した後、残った量を再度切り出す必要があることである。
【００１９】
図２は、副原料を転炉に投入するまでの制御系の処理を示すブロック図である。図中、
１１は副原料銘柄設定部、１２は副原料銘柄割付設定部、１３は副原料投入パターン設定部、１４は副原料銘柄別投入量演算部、１５は副原料投入パターン引き上げ・修正演算部、１６は上吹パターン設定部、１７は吹錬期変化点演算部、１８は副原料投入スケジュール管理部、１９は副原料投入パターン設定・修正画面、および２０は副原料投入制御部をそれぞれ表す。
【００２０】
先ず副原料銘柄設定部１１では、以下の表１に示す副原料グループを設けて、さらに副原料マスターとして表２に示すように副原料銘柄毎に銘柄Ｎｏと銘柄名称、また銘柄グループ、その他成分や熱量を設定する。従来、銘柄単位であったものを、用途が同じであり、同じ投入タイミングでよい銘柄を同じ銘柄グループとして登録する部位であり、銘柄毎の投入パターン登録を不要としている。その代わりに、本発明ではパターン矛盾を防ぐために、後述する自動修正機能を有している。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
【表２】
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【００２３】
上記の表２で、例えば、グループ名称γ（石灰）に属する銘柄が焼石灰L、焼石灰Hという2種類があった場合、今まではどちらを使うかによって、登録パターンの銘柄を変更入力する必要があったが、本発明では不要である。例えば特許文献２に記載の技術では、焼石灰Lから焼石灰Hに使用する銘柄が変更になった場合には、特許文献２に記載されている表にある銘柄を示すGrA,B,Cの内容を全て、焼石灰Lであった部分を焼石灰Hに変更しないといけないことになる。
【００２４】
副原料銘柄割付設定部１２は、表３に示すような、Ａ〜Ｌの炉上ホッパーに割り付けられている副原料の銘柄Ｎｏと同系統の秤量ホッパーを持つ銘柄内での切り出し優先順位を設定する部位である。
【００２５】
【表３】
2007262444.tif 000005
【００２６】
副原料投入パターン設定部１３は、表４に示すような銘柄グループ毎の投入パターンを設定する部位であり、溶銑の諸元や吹錬の方法、吹錬する材料などによって複数存在する。この投入パターン設定は、銘柄グループ毎に、吹錬開始前の前切出１と前切出２、また吹錬中の吹錬期１〜１５において、切出開始タイミングと投入タイミングの設定を行う。吹錬開始前の前切出１では、吹錬前に投入してしまわないと吹錬を始められない銘柄を設定する。また、前切出２では、原則吹錬前に投入するが、切出、投入が完了していなくても吹錬開始可能な銘柄を設定する。
【００２７】
切出の個所の数値は、投入量に対する比率０〜１００（％）であり、ある銘柄を全投入量に対してその時期に切り出す量の比率を表す。例えば、値が１００ならそこで全量を切り出す、ということであり、投入量が２トンなら、１００なら２トン、６０なら１．２トンを投入することを表している。
【００２８】
また、投入の個所の数値は、０〜Ｎ（表４の例では、Ｎ＝１５）であり、０であれば切り出し後即投入、１〜Ｎであれば該当する吹錬期になったタイミングで投入することを表す。ここで、設定量切り出した後は、中継ホッパーあるいは転炉内への投入が完了するまでは次の投入は行うことができないため、切出タイミングと投入タイミングは対になっている必要があり、矛盾する設定はできないようなチェックを行っている。
【００２９】
【表４】
2007262444.tif 000006
【００３０】
副原料銘柄別投入量演算部１４は、副原料銘柄割付設定部１２で設定された各副原料について、溶銑成分・溶銑温度・目標成分・目標温度等から必要な投入量を演算する部位である。
【００３１】
副原料投入パターン引き上げ・修正演算部１５は、吹錬諸元を元に決定した投入パターンを引き上げ、銘柄毎の投入パターンを決定する部位である。ここでは、同じ銘柄グループである複数の銘柄が存在する場合が発生することがあり、かつそれが同じ秤量ホッパーの系統であった場合、表３で設定された優先順位とも関係するが、そのままパターンを設定すると切出タイミングと投入タイミングが矛盾することがある。例えば、表１から表４を組み合わせ、そのままパターンを引き上げただけの場合には、銘柄単位に表５のようなパターンになる。
【００３２】
【表５】
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【００３３】
網掛け部を見ると、ホッパーEとFには同じグループの銘柄が登録されており、それぞれ前切出2で全量切り出し、吹錬期1で投入するようになっている。しかし、このホッパーEとFには中継ホッパーがないため、優先順位の高いEの銘柄を切り出すと、吹錬期1になってEの銘柄が投入されない限り、Fの銘柄は切り出しを開始できない。すなわち、この網掛け部のように切り出し、投入を行うことは物理上不可能である。
【００３４】
そこで、本発明では、矛盾を修正する自動修正機能により、表６のようにパターンを修正する。
【００３５】
【表６】
2007262444.tif 000008
【００３６】
この例では、Fの銘柄の切り出しを吹錬期１にずらして、矛盾を解消している。矛盾を解消するパターン修正処置は、修正ロジックに従って行っており、表３の優先順位によって行われる。吹錬中に投入する場合は、中継ホッパーで複数銘柄を重ねることはできないようにしているので、中継ホッパーの有無に関係なく、吹錬期をずらすようにする。なお、ここでの処理は、オペレータが修正することも可能である。
【００３７】
上吹パターン設定部１６は、送酸パターン（各吹錬期の送酸量、ランス高さ）を決定する部位である。
【００３８】
吹錬期変化点演算部１７は、各吹錬期の区切りとなる積算酸素量を決定する部位であり、吹錬の種類によって演算方法は変わる。副原料投入量と投入時間を考慮して決定することも可能である。
【００３９】
副原料投入スケジュール管理部１８は、決定された副原料投入パターンに基づき、送酸実績に応じた吹錬期の進行とともに吹錬前および吹錬中の切出・投入指示を出す部位である。投入予定量が秤量ホッパー容量より大きい場合は分割して切り出しを行い、１回の切出量設定値は、秤量ホッパー容量を最大値とする。
【００４０】
ただし、残り切り出し量が秤量器の秤量可能最低量を下回ることがないよう、残り切り出し予定量を計算し、秤量可能最低量を下回る場合は、今回切り出し量と次回切り出し量がほぼ均等になるように自動で切り出し量を決定する。さらに、吹錬前にあらかじめ転炉内に投入する場合と、吹錬中に投入する場合では、吹錬反応が異なってくるため、吹錬開始前後で銘柄毎に投入可能最大値が定められており、投入タイミングが吹錬の前か後かを判定し、１回の切出量を調整する機能も持つ。
【００４１】
副原料投入パターン決定時までに切出・投入が各設定された吹錬期内に終わるよう設定することが基本だが、送酸量増減アクションや切出時間の遅れ、連続投入速度の低下アクション等により、実際はまだその吹錬期内の切出・投入が終わらないうちに次の吹錬期に移ってしまうことがある。しかし、その場合の機能として、自動の切出・投入モードを維持しつつ、残り切出・投入量を次吹錬期に持ち越し、継続して切出・投入を行えるよう、シーケンスを管理している。また投入タイミングがきていない場合に、オペレータの投入指令により投入を行った場合でも残り切出・投入アクションをオペレータ手動モードに落とすことなく、実行できるような機能も持つ。
【００４２】
副原料投入パターン設定・修正画面１９は、吹錬中でも副原料投入パターンを変更できるようなオペレータ用の画面であり、既に経過したタイミングでなければ、全投入量の変更、切出・投入タイミングの変更、追加が可能なＩ／Ｆを持ったものである。全投入量を途中で変更した場合、そのタイミングまで投入しているべき量を計算し、不足分があれば追加切出・投入を実行する。
【００４３】
従来、投入タイミングが過ぎた場合は計算機による自動投入はできず、オペレータが介入して切出、投入操作を行う必要があったが、本発明では量の設定だけでよい。これは、常時、パターン通りに投入した場合に入れているべき量と、投入実績値を比較し、不足があれば自動で追加切出、投入を行うようになっているためである。
【００４４】
例えば、表６に従って投入していた場合、Eの銘柄の全量が最初１トンであったとし、現在吹錬期3だとする。この時点で全量を1.5トンに変更した場合、その時点で本来は1.5トン入れていないといけないことになるため、差分の0.5トンを即切り出し開始し、投入するものである。
【００４５】
そして、最終段である副原料投入制御部２０は、副原料投入スケジュール管理部１８からの指示に従い、切出フィーダー、秤量ホッパーの秤量器、投入ゲート、連続投入フィーダー等の機器を制御する部位である。制御した結果としての投入量実績は、副原料投入スケジュール管理部１８にフィードバックされる。
【００４６】
以上説明したように本発明では、まず副原料銘柄毎であったパターン設定を、同じタイミングで問題ない銘柄同士をまとめた銘柄グループ単位で行い、同一グループ内での銘柄変更、あるいは新規銘柄を従来のグループに入れることが可能な場合はパターン設定を変更する必要がなく、かつグループ単位の副原料投入パターンについて、切り出しタイミングと投入タイミングを個別に設定可能とし、あらかじめ投入したいタイミング以前に切り出しタイミングを設定することにより、切り出し時間による投入の遅れを防止できる。さらに吹錬中、予定の投入パターン通りに副原料の投入が行われなかった場合であっても、計算機による自動投入を維持しつつ、オペレータ介入により容易に切り出し・投入タイミングの追加・変更を行い、吹錬時間を延ばすことなく円滑に吹錬を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】転炉の副原料投入設備の概略図である。
【図２】副原料を転炉に投入するまでの制御系の処理を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４８】
Ａ〜Ｌ          炉上ホッパー
ａ〜ｌ          切出フィーダー
ＨＳ１〜５      秤量ホッパー
ＩＨ１、４、５  中継ホッパー
ＳＦ２、５      連続投入フィーダー
ＴＧ１、３、４  投入ゲート
１１            副原料銘柄設定部
１２            副原料銘柄割付設定部
１３            副原料投入パターン設定部
１４            副原料銘柄別投入量演算部
１５            副原料投入パターン引き上げ・修正演算部
１６            上吹パターン設定部
１７            吹錬期変化点演算部
１８            副原料投入スケジュール管理部
１９            副原料投入パターン設定・修正画面
２０            副原料投入制御部
【図１】
2007262444.tif 000009
【図２】
2007262444.tif 000010