(57)【要約】【課題】  製鉄所の高炉〜転炉間における溶銑運搬車両の溶銑を転炉チャージに割り付けるに際し、連続鋳造工程を考慮して製銑工程から製鋼工程までを円滑に繋げることのできる溶銑割り付け装置を提供する。【解決手段】  鋳造セットを作成し、該鋳造セットの鋳造順序を含む鋳造計画を作成する鋳造計画作成手段３と、溶銑データを記憶する溶銑データ記憶手段６と、製鋼データを記憶する製鋼データ記憶手段７と、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を変更する払い出し溶銑変更手段４と、溶銑の重量及び成分濃度を評価する溶銑評価手段５とを備えたものである。【選択図】        図１
2007009243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉における処理単位である転炉チャージが複数組み合わされた鋳造セットを作成し、該鋳造セットの鋳造順序を含む鋳造計画を作成する鋳造計画作成手段と、
高炉で製造された溶銑を運搬する溶銑運搬車両と、該溶銑運搬車両に積載された溶銑の重量及び成分濃度についての溶銑データを記憶する溶銑データ記憶手段と、
前記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と、既に溶銑運搬車両によって転炉チャージに払い出されている溶銑の重量及び成分濃度についての製鋼データを記憶する製鋼データ記憶手段と、
前記溶銑データ及び前記製鋼データに基づいて、溶銑の重量及び成分濃度についての所定の制約条件の下で、前記溶銑運搬車両から個々の転炉チャージへ払い出す溶銑を変更する払い出し溶銑変更手段と、
前記溶銑運搬車両から個々の転炉チャージへ払い出される溶銑の重量及び成分濃度を評価する溶銑評価手段と
を備えたことを特徴とする溶銑割り付け装置。
【請求項２】
前記鋳造計画作成手段は、前記鋳造セットで要求される溶銑の平均成分濃度を計算し、該平均成分濃度が平準化される鋳造順序で前記鋳造計画を作成することを特徴とする請求項１記載の溶銑割り付け装置。
【請求項３】
前記鋳造計画作成手段は、一定の成分濃度よりも成分濃度が高い溶銑を要求する鋳造セットと、前記一定の成分濃度よりも成分濃度が低い溶銑を要求する鋳造セットを交互に鋳造する鋳造計画を作成することにより前記平準化を行うことを特徴とする請求項２記載の溶銑割り付け装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶銑割り付け装置及び溶銑割り付け方法に関し、特に製鉄所の高炉〜転炉間における溶銑運搬車両の溶銑を、転炉における処理単位である転炉チャージに割り付ける溶銑割り付け装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所における高炉〜転炉間における溶銑割り付けは、あらかじめ設定されている各転炉チャージへの溶銑払い出し量及び転炉チャージの溶銑に含まれる成分の各転炉チャージにおける要求値と、溶銑運搬車両が高炉から受けた溶銑量を基に、熟練オペレータが経験に基づいて決定している。
またオペレータは、溶銑が積載された複数の溶銑運搬車両から複数の転炉チャージへの溶銑払い出し量と、溶銑運搬車両に積載された溶銑中の燐や硫黄等の成分調整をする溶銑予備処理工程の成分濃度の目標値等を決定する。
ここで転炉チャージとは、転炉における吹錬を行うときの処理単位であり、製鋼工場における取鍋１杯分に相当するものである。
近年、熟練オペレータの考え方に基づいて溶銑の成分濃度の目標値決定をルール化し、計算機によって溶銑の割り付けを行うことも行われるようになっている。
【０００３】
このような従来の溶銑物流制御装置では、トピードカーと呼ばれる溶銑運搬車両と転炉チャージを仮割り当てして、溶銑に含まれる成分の濃度と溶銑予備処理工程におけるコストを算出し、溶銑運搬車両と転炉チャージの割り当てを繰り返し変更して、溶銑予備処理工程におけるコストが低くなる溶銑の割り付けを行うようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−８３９６３号公報（図４、図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の製銑工程（高炉等における溶銑の製造工程）と製鋼工程（転炉以降の鋳造工程等）の操業計画は生産管理が別々に行われており、オペレータはある程度製銑〜製鋼間の関係を考慮して、製鋼工程の吹錬計画から製銑工程の計画を逆算して溶銑の割り付けを行っていたが、精度が高いものではなかった。このため、製銑工程で予備処理された溶銑が、必ずしも製鋼工程で要求されるものではないことがあるという問題点があった。
また、操業状態や溶銑運搬車両の積載内容の状態に依存して、製鋼工程で要求されるものではない溶銑が供給されてしまうこともあった。
【０００５】
これらの場合、あらかじめ設定されている各転炉チャージへの溶銑払い出し量及び転炉チャージ内の溶銑に含まれる成分が、各転炉チャージの要求値を満足させることのできない溶銑となってしまうため、製鋼工程において溶銑の成分調整が必要となり、成分調整に要する脱硫剤や脱燐剤のコストが高くなってしまうという問題点があった。
また、製鋼工程で要求される量及び成分の溶銑が供給されない場合には、吹錬操業計画の見直しが必要となったり、連続鋳造に切れが発生し、それによって製品品質の低下を招くという問題点があった。
【０００６】
さらに従来の溶銑物流制御装置では（例えば、特許文献１参照）、溶銑運搬車両と転炉チャージの割り当てを考慮して溶銑予備処理工程におけるコストを削減するようにしているものの、転炉チャージをどのように組み合わせて連続鋳造を行うかということについては考慮されておらず、製銑工程から製鋼工程の計画が円滑に繋がらない場合があるという問題点があった。
【０００７】
本発明は、製鉄所の高炉〜転炉間における溶銑運搬車両の溶銑を転炉チャージに割り付けるに際し、連続鋳造工程を考慮して製銑工程から製鋼工程までを円滑に繋げることのできる溶銑割り付け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】
【０００８】
本発明に係る溶銑割り付け装置は、転炉における処理単位である転炉チャージが複数組み合わされた鋳造セットを作成し、該鋳造セットの鋳造順序を含む鋳造計画を作成する鋳造計画作成手段と、高炉で製造された溶銑を運搬する溶銑運搬車両と、該溶銑運搬車両に積載された溶銑の重量及び成分濃度についての溶銑データを記憶する溶銑データ記憶手段と、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と、既に溶銑運搬車両によって転炉チャージに払い出されている溶銑の重量及び成分濃度についての製鋼データを記憶する製鋼データ記憶手段と、溶銑データ及び製鋼データに基づいて、溶銑の重量及び成分濃度についての所定の制約条件の下で、溶銑運搬車両から個々の転炉チャージへ払い出す溶銑を変更する払い出し溶銑変更手段と、溶銑運搬車両から個々の転炉チャージへ払い出される溶銑の重量及び成分濃度を評価する溶銑評価手段とを備えたものである。
【０００９】
また本発明に係る溶銑割り付け装置は、上記の鋳造計画作成手段が、鋳造セットで要求される溶銑の平均成分濃度を計算し、該平均成分濃度が平準化される鋳造順序で鋳造計画を作成するものである。
【００１０】
また本発明に係る溶銑割り付け装置は、上記の鋳造計画作成手段が、一定の成分濃度よりも成分濃度が高い溶銑を要求する鋳造セットと、一定の成分濃度よりも成分濃度が低い溶銑を要求する鋳造セットを交互に鋳造する鋳造計画を作成することにより平準化を行うものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る溶銑割り付け装置では、転炉チャージを複数組み合わせて鋳造セットを作成し、この鋳造セットの鋳造順序を含む鋳造計画を作成する。そしてこの鋳造計画に基づいて溶銑運搬車両から個々の転炉チャージへ払い出す溶銑を変更するため、製銑工程から製鋼工程を円滑に繋ぐことが可能となる。
また例えば、一定の成分濃度よりも成分濃度が高い溶銑を要求する鋳造セットと、一定の成分濃度よりも成分濃度が低い溶銑を要求する鋳造セットを交互に鋳造して、燐等の成分濃度を平準化する鋳造計画を作成することにより、製鋼工程で要求される量及び成分濃度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】
【００１２】
実施形態１．
図４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４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つある製鉄所を示している。また本実施形態１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、トピードと呼ばれる溶銑運搬車両５１によって受銑される。
（２）溶銑を積載した溶銑運搬車両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。
【００１３】
（３）溶銑予備処理施設５２において、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。
【００１４】
（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。以下、この連続鋳造を行う溶銑の単位を鋳造セットと呼ぶこととする。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態１に係る溶銑割り付け装置の構成例を示す図である。なお、本発明に係る溶銑割り付け装置の構成は、図１に示すものに限定されるものではない。
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、鋳造計画作成手段３、払い出し溶銑変更手段４、溶銑評価手段５、溶銑データ記憶手段６、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。
【００１６】
鋳造計画作成手段３、払い出し溶銑変更手段４及び溶銑評価手段５は、ＣＰＵ等の演算手段１ａから構成され、溶銑データ記憶手段６及び製鋼データ記憶手段７は、ＨＤＤ等の記憶手段から構成されている。
鋳造計画作成手段３は、転炉における処理単位である転炉チャージを複数組み合わせて鋳造セットを作成し、この鋳造セットの鋳造順序を決定して製鋼工場５３における鋳造計画を作成する。なお製鋼工場５３における鋳造計画は、例えば計画対象となる日の前日等にあらかじめ作成されるものとする。
【００１７】
溶銑データ記憶手段６は、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について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する。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。
【００１８】
製鋼データ記憶手段７は、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及び成分濃度について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、データベースとしてもよい。
【００１９】
払い出し溶銑変更手段４は、溶銑データ及び製鋼データに基づいて、溶銑の重量及び成分濃度についての所定の制約条件（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を変更するものである。
また溶銑評価手段５は、溶銑運搬車両５１から個々の転炉チャージへ払い出される溶銑の重量及び成分濃度を評価し、溶銑の払い出し計画を作成するものである。
【００２０】
図２は、本発明の実施形態１に係る溶銑割り付け装置で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。以下、図２に基づいて本実施形態１に係る溶銑割り付け装置で溶銑の割り付けを行う際の流れについて説明する。
まず鋳造計画作成手段３は、製鋼工場５３の端末から顧客からの受注データ、鋳造に必要な材料等に関する鋳造財源データを読み込む（ＳＴＥＰ１）。なおこの受注データ、鋳造財源データは、計画対象となる日のものであるとする。
そして鋳造計画作成手段３は、ＳＴＥＰ１で読み込んだ受注データ、鋳造財源データに基づいて１日分の鋳造セットを複数作成する（ＳＴＥＰ２）。なお１つの鋳造セットは、転炉における処理単位である転炉チャージが複数組み合わされたものであり、複数の転炉チャージが１度に連続鋳造されることとなる。
【００２１】
それから鋳造計画作成手段３は、各鋳造セットで要求される溶銑の平均成分濃度を計算する（ＳＴＥＰ３）。なお上記のように本実施形態１では、溶銑中の燐の濃度についてのみを扱うものとする。また連続鋳造工程においては、転炉５５からの溶銑が順番に鋳造されるため、必ずしも溶銑中の燐の濃度が一定とはならないが、ＳＴＥＰ３において計算された平均成分濃度で燐の濃度を代表させるものとする。
【００２２】
次に鋳造計画作成手段３は、ＳＴＥＰ３で計算された鋳造セットの平均成分濃度が平準化される鋳造順序で鋳造計画を作成する（ＳＴＥＰ４）。
なお、鋳造セットの平均成分濃度の平準化とは、例えば一定の成分濃度よりも成分濃度が高い溶銑のみを続けて鋳造するのではなく、なるべく一定の成分濃度よりも成分濃度が高い溶銑と、一定の成分濃度よりも成分濃度が低い溶銑を交互に鋳造するようにすることである。本実施形態１では、一定の成分濃度よりも成分濃度が高い溶銑を要求する鋳造セットと、一定の成分濃度よりも成分濃度が低い溶銑を要求する鋳造セットを交互に鋳造する鋳造計画を作成するものとする。但し鋳造順序に何らかの制約がある場合には、その制約に従って鋳造順序を入れ替えるものとする。
なお上記のように、ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ４の鋳造計画の作成は、例えば計画対象となる日の前日等にあらかじめ行われるものとする。
【００２３】
それから演算手段１ａは、溶銑データ記憶手段６に記憶された溶銑データを読み込む（ＳＴＥＰ５）。なお溶銑データとは、上記のように高炉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についてのデータである。
また演算手段１ａは、製鋼データ記憶手段７に記憶された製鋼データを読み込む（ＳＴＥＰ６）。なお製鋼データとは、上記のように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及び成分濃度についてのデータである。なお、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には、まだ実際に転炉チャージに払い出されていないが、既に溶銑運搬車両５１によって製鋼工場５３に運搬されている溶銑を含むものとする。
【００２４】
そして演算手段１ａは、既に転炉チャージに払い出されている溶銑の重量及び成分濃度、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と、図３の優先順の関係から溶銑運搬車両５１の溶銑を各転炉チャージに引き当てる（ＳＴＥＰ７）。
【００２５】
図３は、ＳＴＥＰ７において溶銑運搬車両５１の溶銑を各転炉チャージに引き当てる際の優先順の関係を示した図である。
図３において、ＬＤc（ｉ）は既に溶銑運搬車両５１によって転炉チャージに払い出されている溶銑の成分濃度であり、ＴＰc（ｊ）は溶銑運搬車両５１に積載されている溶銑の成分濃度である。なおＬＤc1、ＬＤc2、ＴＰc1、ＴＰc2は所定の定数であり、ＬＤc1＜ＬＤc2及びＴＰc1＜ＴＰc2の関係を満たすものとする。またｉ、ｊはそれぞれ、転炉チャージの番号、溶銑運搬車両５１から払い出される溶銑の番号を示すものとする。
【００２６】
図３に示すようにＬＤc（ｉ）＜ＬＤc1の場合には、ＴＰc（ｊ）＜ＴＰc1を満たす溶銑運搬車両５１に積載された溶銑をｉ番目の転炉チャージに優先的に引き当てる。なお優先順は、１が最も高く、３が最も低いものとする。
このように、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成分濃度が低い場合には成分濃度の低い溶銑を優先的に引き当て、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成分濃度が高い場合には成分濃度の高い溶銑を優先的に引き当てる。
【００２７】
次に溶銑評価手段５は、溶銑運搬車両５１から個々の転炉チャージへ払い出される溶銑の重量及び成分濃度を評価し、払い出し溶銑変更手段４は溶銑データ及び製鋼データに基づいて、溶銑の重量及び成分濃度について所定の制約条件の下で、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を変更する（ＳＴＥＰ８）。
【００２８】
具体的には、まず溶銑評価手段５及び払い出し溶銑変更手段４は、以下の式（１）を満足させるようにする。
｜ＬＤrw（ｉ）−（ＬＤw（ｉ）＋ＴＰw（ｊ））｜≦ε１  …（１）
式（１）において、ＬＤrw（ｉ）はｉ番目の転炉チャージで要求される溶銑の重量、ＬＤw（ｉ）は既に溶銑運搬車両５１によってｉ番目の転炉チャージに払い出されている溶銑の重量、ＴＰw（ｊ）は溶銑運搬車両５１からｊ番目に払い出される溶銑の重量であるとする。またε１は、誤差を示す定数であるとする。
【００２９】
それから、溶銑評価手段５は以下の式（２）から個々の転炉チャージの溶銑の成分濃度を評価する。
ＬＤc（ｉ）＝（ＬＤw（ｉ）×ＬＤc（ｉ）＋ＴＰw（ｊ）×ＴＰc（ｊ））／（ＬＤw（ｉ）＋ＴＰw（ｊ））  …（２）
次に溶銑評価手段５は、式（２）で算出したＬＤc（ｉ）が以下の式（３）を満足するかを評価する。
｜ＬＤc（ｉ）−ＬＤrc（ｉ）｜≦ε２  …（３）
なおＬＤrc（ｉ）はｉ番目の転炉チャージで要求される溶銑の成分濃度、ε２は誤差を示す定数であるとする。
【００３０】
払い出し溶銑変更手段４は、上記の式（３）が満たされない場合には、払い出す溶銑を以下の式（４）を満たす溶銑に変更し、式（１）から式（３）の処理を繰り返す。
ＴＰc（ｊ）＜ＬＤrc（ｉ）  …（４）
そして式（３）を満たしていれば、以下のステップへと進む。
【００３１】
ＳＴＥＰ８で払い出す溶銑が仮決定された後に、溶銑評価手段５は以下の式（５）が満足されるかどうかを評価し、式（５）を満足する場合には払い出す溶銑をその溶銑に決定して転炉チャージを作成する（ＳＴＥＰ９）。なお式（５）は、個々の転炉チャージの重量が要求される重量を満足しているかを評価するものである。
｜ＬＤrw（ｉ）−（ＬＤw（ｉ）＋ＴＰw（ｊ））｜≦ε３  …（５）
なおε３は、誤差を示す定数であるとする。
溶銑評価手段５は、上記の式（５）が満たされていない場合にはＳＴＥＰ５に戻り、ＳＴＥＰ５からＳＴＥＰ９の処理を繰り返す。
【００３２】
ＳＴＥＰ９で転炉チャージが作成された後、演算手段１ａはまだ転炉チャージに割り付けられていない溶銑があるかを判断し（ＳＴＥＰ１０）、まだ転炉チャージに割り付けられていない溶銑がある場合には、ＳＴＥＰ５からＳＴＥＰ１０の処理を繰り返して（ｉ＋１）番目の転炉チャージの作成を行う。
ここで、すべての溶銑が転炉チャージに割り付けられている場合には、処理を終了する（ＳＴＥＰ１１）。
【００３３】
本実施形態１では、転炉チャージを複数組み合わせて鋳造セットを作成し、この鋳造セットの鋳造順序を含む鋳造計画を作成する。そしてこの鋳造計画に基づいて溶銑運搬車両から個々の転炉チャージへ払い出す溶銑を変更するため、製銑工程から製鋼工程を円滑に繋ぐことが可能となる。
また、一定の成分濃度よりも成分濃度が高い溶銑を要求する鋳造セットと、一定の成分濃度よりも成分濃度が低い溶銑を要求する鋳造セットを交互に鋳造して、燐等の成分濃度を平準化する鋳造計画を作成することにより、製鋼工程で要求される量及び成分濃度の溶銑を供給することが可能となる。さらに製鋼工程において成分濃度を平準化することにより、連続鋳造設備において成分濃度が偏ることがなく、効率的な連続鋳造設備の運転が可能となる。
【００３４】
本発明に係る溶銑割り付け装置及び溶銑割り付け方法は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において変更することができる。例えば、鋳造計画は、必ずしも一定の成分濃度よりも成分濃度が高い溶銑を要求する鋳造セットと、一定の成分濃度よりも成分濃度が低い溶銑を要求する鋳造セットを交互に鋳造するものを作成する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態１に係る溶銑割り付け装置の構成例を示す図。
【図２】本発明の実施形態１に係る溶銑割り付け装置で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。
【図３】図２のＳＴＥＰ７において溶銑運搬車両の溶銑を各転炉チャージに引き当てる際の優先順の関係を示した図。
【図４】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。
【符号の説明】
【００３６】
１  生産管理サーバ、１ａ  演算手段、２  操作端末、３  鋳造計画作成手段、４  払い出し溶銑変更手段、５  溶銑評価手段、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】
2007009243.tif 000003
【図２】
2007009243.tif 000004
【図３】
2007009243.tif 000005
【図４】
2007009243.tif 000006