(57)【要約】【課題】  転炉脱炭吹錬において、鉄スクラップ量の転炉装入量を算出する際に基準となる、溶銑を溶銑搬送容器から転炉装入鍋に払い出す際の溶銑温度を正確に推定する。【解決手段】  転炉に搬送された溶銑の特性を示す指標として、少なくとも、溶銑温度、溶銑注入量、溶銑成分、溶銑搬送容器から転炉装入鍋に溶銑を払い出すまでの受銑後からの経過時間の４つの物理量を要素とする溶銑到着条件ベクトルを定義し、転炉に搬送された溶銑搬送容器内の溶銑の溶銑到着条件ベクトルを当該溶銑の実績に基づいて求め、求めた溶銑到着条件ベクトルと過去の溶銑の溶銑到着条件ベクトルとを対比して、使用予定の溶銑の溶銑到着条件ベクトルに類似した過去の溶銑到着条件ベクトルを選択し、選択した複数の溶銑到着条件ベクトルに基づいて溶銑温度を推定するための溶銑温度算出モデルを作成し、該溶銑温度算出モデルを用いて溶銑搬送容器から転炉装入鍋に払い出す際の溶銑温度を推定する。【選択図】            図１
2012214850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉から出銑された溶銑を溶銑搬送容器で受銑し、受銑後、溶銑搬送容器内の溶銑に対して溶銑予備処理を施した後に、或いは、溶銑予備処理を施さずに転炉に搬送し、溶銑搬送容器から転炉装入鍋に払い出した溶銑を転炉に装入して転炉で脱炭吹錬を行う際に、溶銑を溶銑搬送容器から転炉装入鍋に払い出すときの溶銑の温度を推定する溶銑温度の推定方法であって、
転炉に搬送された溶銑の特性を表す指標として、少なくとも、出銑時の溶銑温度、溶銑搬送容器への溶銑注入量、出銑時の溶銑成分、溶銑搬送容器から転炉装入鍋に溶銑を払い出すまでの受銑後からの経過時間の４つの物理量を要素とする溶銑到着条件ベクトルを定義し、
転炉に搬送された溶銑搬送容器内の使用予定の溶銑の溶銑到着条件ベクトルを当該溶銑の実績に基づいて求め、求めた使用予定の溶銑の溶銑到着条件ベクトルと過去の溶銑の溶銑到着条件ベクトルとを対比して、使用予定の溶銑の溶銑到着条件ベクトルに類似した過去の溶銑の溶銑到着条件ベクトルを選択し、選択した過去の複数の溶銑到着条件ベクトルに基づいて溶銑温度を推定するための溶銑温度算出モデルを作成し、この溶銑温度算出モデルを用いて、使用予定の溶銑を溶銑搬送容器から転炉装入鍋に払い出す際の溶銑温度を推定することを特徴とする、溶銑温度の推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉から出銑した後に溶銑搬送容器で受銑され、この溶銑搬送容器で転炉に搬送され、溶銑搬送容器から転炉装入鍋に払い出す時点での溶銑の温度を推定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉から出銑された溶銑は、混銑車や高炉鍋などの溶銑搬送容器で受銑され、必要に応じて、脱珪処理、脱硫処理、脱燐処理などの溶銑予備処理が施された後に転炉に到達し、溶銑搬送容器から転炉装入鍋に移し替えられて、この転炉装入鍋から転炉に装入される。転炉にて溶銑の脱炭吹錬を行うにあたり、吹錬前の溶銑温度は吹錬計算を行う際の重要な因子であり、転炉装入前に転炉装入鍋内の溶銑に消耗型の測温プローブを浸漬させて溶銑温度を測定している。
【０００３】
また、転炉には溶銑の装入前に鉄スクラップが装入され、鉄源として再利用されている。鉄スクラップの装入量は、溶銑温度に基づいて設定されており、過剰に鉄スクラップを装入すると、溶銑温度が低下し、生石灰などの媒溶剤の滓化が進まなかったり、吹錬後の溶鋼温度を目標値に合わせるために過剰に酸素ガスが必要になったりして、結果的に成分外れや吹錬延長といった弊害が発生する。
【０００４】
転炉装入鍋での溶銑温度の測温タイミングは、鉄スクラップの装入量を決めるタイミングとしては遅く、従って、鉄スクラップの装入量は、溶銑を溶銑搬送容器から転炉装入鍋に移し替える時点での溶銑搬送容器内の溶銑温度の推定値に基づいて行われるのが一般的である。つまり、転炉装入鍋に溶銑を払い出す際に溶銑温度を個別に測定するのではなく、出銑温度や予備処理前の溶銑温度、転炉到着にまでに要した時間などから推定した溶銑温度が、鉄スクラップの装入量の決定に用いられている。
【０００５】
従来、溶銑温度を推定する方法が幾つか提案されている。例えば、特許文献１には、高炉から溶銑を混銑車に受銑する際の溶銑温度、実測受銑量、受銑前に混銑車内に残留している残銑量及び残銑温度などに基づいて混銑車内の受銑時の収容溶銑温度を算出し、算出した収容溶銑温度、受銑後の経過時間及び収容溶銑量などに基づいて収容溶銑温度を算出する方法が提案されている。
【０００６】
特許文献２には、推定溶銑温度と熱バランスとから最低鉄鉱石量を求めることによって最低溶銑配合率を求めるにあたり、高炉鍋毎の出銑温度、出銑時刻、処理経路などによるプロセスコンピュータ内の溶銑処理データと、高炉鍋が前回に空になってからの時間、高炉鍋のどの溶銑を装入鍋に装入するかを決めるプロセスコンピュータ内の溶銑引当データの実績及び溶銑状況データと、に基づいて転炉装入鍋での溶銑温度を推定する方法が提案されている。
【０００７】
また、特許文献３には、混銑車内での脱硫処理後の溶銑温度と、混銑車での測温時刻から転炉装入鍋に溶銑を移し替えた以降の経過時間とから、転炉装入鍋内の溶銑温度を推定し、推定した溶銑温度などから次回チャージの溶銑装入量及びスクラップ装入量を決定する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６０−２４５７０９号公報
【特許文献２】特開平５−１７１２４４号公報
【特許文献３】特開平５−３３０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１〜３に提案される方法によって比較的精度良く溶銑温度を推定できるようになったが、何れも或る係数を用いて実測値と計算式とを整合させており、この係数は溶銑搬送容器の状態によって変化したり、雰囲気温度（外気温）によっても変化したりすることから、正確な計算を行うためには、逐次見直しが必要となる。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高炉から出銑された溶銑を溶銑搬送容器で受銑し、受銑後、必要に応じて脱珪処理、脱硫処理、脱燐処理を施した後に転炉に搬送し、溶銑搬送容器から転炉装入鍋に払い出した溶銑を転炉に装入して転炉で脱炭吹錬を行うにあたり、鉄スクラップの転炉装入量を算出する際に基準となる、溶銑を溶銑搬送容器から転炉装入鍋に払い出す際の溶銑温度を正確に推定することのできる溶銑温度の推定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）  高炉から出銑された溶銑を溶銑搬送容器で受銑し、受銑後、溶銑搬送容器内の溶銑に対して溶銑予備処理を施した後に、或いは、溶銑予備処理を施さずに転炉に搬送し、溶銑搬送容器から転炉装入鍋に払い出した溶銑を転炉に装入して転炉で脱炭吹錬を行う際に、溶銑を溶銑搬送容器から転炉装入鍋に払い出すときの溶銑の温度を推定する溶銑温度の推定方法であって、
転炉に搬送された溶銑の特性を表す指標として、少なくとも、出銑時の溶銑温度、溶銑搬送容器への溶銑注入量、出銑時の溶銑成分、溶銑搬送容器から転炉装入鍋に溶銑を払い出すまでの受銑後からの経過時間の４つの物理量を要素とする溶銑到着条件ベクトルを定義し、
転炉に搬送された溶銑搬送容器内の使用予定の溶銑の溶銑到着条件ベクトルを当該溶銑の実績に基づいて求め、求めた使用予定の溶銑の溶銑到着条件ベクトルと過去の溶銑の溶銑到着条件ベクトルとを対比して、使用予定の溶銑の溶銑到着条件ベクトルに類似した過去の溶銑の溶銑到着条件ベクトルを選択し、選択した過去の複数の溶銑到着条件ベクトルに基づいて溶銑温度を推定するための溶銑温度算出モデルを作成し、この溶銑温度算出モデルを用いて、使用予定の溶銑を溶銑搬送容器から転炉装入鍋に払い出す際の溶銑温度を推定することを特徴とする、溶銑温度の推定方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、使用予定の溶銑の溶銑到着条件ベクトルに類似した過去の溶銑の溶銑到着条件ベクトルを選択し、選択した過去の複数の溶銑到着条件ベクトルに基づいて、使用予定の溶銑を溶銑搬送容器から転炉装入鍋に払い出す際の溶銑温度を推定するので、鉄スクラップの転炉装入量を算出する際に基準となる、溶銑を溶銑搬送容器から転炉装入鍋に払い出す際の溶銑温度を精度良く推定することができ、その結果、溶銑温度に応じた適正な量の鉄スクラップを転炉に装入することが実現され、過剰に鉄スクラップを装入したときに発生する、媒溶剤の滓化が進まなかったり、溶鋼温度を上昇させるために酸素ガスを過剰に供給したりすることに起因する成分外れや吹錬延長といった弊害を未然に防止することが達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による溶銑温度推定値の算出方法の手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を具体的に説明する。
【００１５】
銑鋼一貫の製鉄所では、高炉で製造された溶銑を溶銑搬送容器（混銑車または高炉鍋）で受銑し、受銑した溶銑を溶銑搬送容器で転炉工場に搬送し、転炉工場では、この溶銑を溶銑搬送容器から転炉装入鍋に移し替え、転炉装入鍋を介して転炉に装入された溶銑に酸素ガスを上吹きまたは底吹きして溶銑の脱炭吹錬を行い、溶銑から溶鋼を製造している。この転炉での脱炭吹錬では、鉄源として溶銑の他に鉄スクラップを使用している。
【００１６】
この鉄スクラップは、そのサイズ及び個々の質量の関係から、転炉炉上に設けられた炉上ホッパーを介して装入することは不可能であり、そのために、鉄スクラップは、一旦、電磁石型クレーンなどによってスクラップシュートに積み込まれ、脱炭吹錬の都度、このスクラップシュートを介して転炉炉口から転炉内に装入されている。この鉄スクラップの転炉への装入後に、溶銑が転炉装入鍋を介して転炉炉口から装入されている。この場合、鉄スクラップのスクラップシュートへの積み込みには時間を要すことから、溶銑の転炉内への装入よりも十分に早い段階で所定量の鉄スクラップがスクラップシュートに積み込まれ、所定量の鉄スクラップを積載したスクラップシュートが、積載した鉄スクラップを転炉に装入するのを待った状態で待機している。
【００１７】
溶銑の転炉脱炭吹錬において、鉄スクラップは、主に溶銑の顕熱及び溶銑中炭素の酸化燃焼熱によって溶解するので、当該脱炭吹錬で使用する溶銑の温度が高いほど、また、溶銑中炭素濃度が高いほど、鉄スクラップの転炉装入量を増加させることが可能となる。従って、鉄スクラップの転炉装入量は、鉄スクラップにトランプエレメント（銅、錫）やニッケル、クロムなどの成分的な問題が無いときには、使用する溶銑の温度及び炭素濃度に基づいて算出されている。溶銑中炭素濃度は、受銑時の溶銑成分、或いは、溶銑予備処理を経由した場合にはその時点での溶銑成分から把握することができるので、これらの値を用いればよいが、溶銑の温度は、内壁を耐火物で施工された溶銑搬送容器に保持されていても時間の経過に伴って降下するので、たとえ溶銑予備処理段階で溶銑温度を測定してもその測定値を使用せずに、溶銑搬送容器から転炉装入鍋へ溶銑を払い出す際の溶銑温度を推定し、この溶銑温度推定値に基づいて鉄スクラップの装入量が算出されている。
【００１８】
つまり、溶銑温度の推定値と溶銑中炭素濃度の実測値とを用いて鉄スクラップの装入量が算出されている。溶銑搬送容器から転炉装入鍋へ溶銑を払い出した後、転炉装入の直前に転炉装入鍋内で溶銑温度を測定するが、この時点には、当該吹錬で使用する鉄スクラップはスクラップシュートに積載されて待機した状態であり、この時点の溶銑温度は当該吹錬で使用する鉄スクラップの使用量を決定するには遅すぎるからである。
【００１９】
高炉から出銑された溶銑は、溶銑予備処理を経由して転炉工場に搬送されるものや、溶銑予備処理を経ないで直接転炉工場に搬送されるものがある。また、溶銑予備処理には、脱珪処理、脱燐処理、脱硫処理の３種類があり、全ての処理を経由するものや、脱燐処理または脱硫処理の一方のみを経由するものがある。この溶銑予備処理の有無によって、高炉鋳床下での受銑から転炉工場到着までの溶銑搬送容器内での滞在時間も変化する。
【００２０】
即ち、溶銑の処理・搬送ルートは種々あり、溶銑搬送容器から転炉装入鍋へ溶銑を払い出す際の溶銑温度の推定値は、実績値の平均値から推定する方法や特許文献１〜３などの方法を用いても、温度推定値の精度が良くなく、鉄スクラップの装入量が溶銑温度に対応していないというのが実態であった。
【００２１】
本発明は、溶銑搬送容器から転炉装入鍋へ溶銑を払い出す際の溶銑温度の推定精度を高めることを目的とするものであり、本発明の手法は、溶銑温度を推定する対象となる溶銑の到着条件の近傍を過去の溶銑の実績データベースから定め、その近傍で成立するモデルをその都度構築するという手法を用いている。図１に、本発明による溶銑温度推定値の算出方法の手順を示す。
【００２２】
先ず、本発明では、転炉工場に到着し、溶銑搬送容器から転炉装入鍋へ払いだされる溶銑の特性を表す指標として、この溶銑の特徴を表す物理量（出銑時の溶銑温度、溶銑搬送容器への溶銑注入量、出銑時の溶銑成分、溶銑搬送容器から転炉装入鍋に溶銑を払い出すまでの受銑後からの経過時間、各予備処理での溶銑温度、各予備処理での溶銑成分、各予備処理での精錬剤の使用量など）を要素とする、下記の（１）式で表される溶銑到着条件ベクトルＸを定義する（Step１）。
Ｘ＝（ｘ1，ｘ2，ｘ3，…，ｘn）…（１）
ここで、（１）式に示すｘi（ｉ＝１，２，３，…ｎ）は、ベクトルＸを構成する要素であり、具体的には、出銑時の溶銑温度、溶銑搬送容器への溶銑注入量、出銑時の溶銑成分、受銑から払い出しまでの経過時間などの溶銑の特徴を表す物理量である。また、溶銑温度の計算対象となる溶銑ではその時点では未知であるが、転炉装入直前の転炉装入鍋内での溶銑温度測定結果もベクトルＸを構成する要素として用いることができる。
【００２３】
次に、所定期間の種々のデータが保存してある溶銑の実績データベースから、溶銑温度の計算対象となる溶銑と類似した類似データを抽出する。
【００２４】
類似データの抽出にあたり、ベクトルＸの各要素の平均値μi及び標準偏差σi（ｉ＝１〜ｎ）を算出する（Step２）。そして、算出した平均値μi及び標準偏差σiと、下記の（２）式とを用いて要素ｘiを要素ｘi'に変換し、要素ｘi'からなる正規化ベクトルＸ'を作成する（Step３）。
ｘi'＝（ｘi−μi）/σi…（２）
また、溶銑温度の計算対象となる溶銑の溶銑到着条件ベクトルＸ0を作成し、前述した平均値μi及び標準偏差σiと上記（２）式とを用いて、正規化ベクトルＸ0'を作成する（Step４）。
【００２５】
このように転炉に到着した溶銑の特性を示す溶銑到着条件ベクトルを正規化した上で、ベクトルＸ0'に類似したデータを過去の溶銑実績データベースから探して選ぶ（Step５）。この場合に、類似度の決め方は、個々の要素ｘi'の値の大きさが所定の範囲内になることなど、様々の手法で類似度を決めることが可能であるが、本発明では、類似度をベクトルの較差のノルムで定義し、較差のノルムの小さいものほど類似度が高いと定義する。類似度をベクトルの較差のノルムで定義する方法を以下に示す。
【００２６】
ベクトルＸ0'を基準として、データベースに保存される正規化されたベクトルＸ'との較差ΔＸ'を下記の（３）式により求める。
ΔＸ'＝Ｘ'−Ｘ0' …（３）
求めた較差ΔＸ'のノルムを下記の（４）式を用いて算出する。
|ΔＸ'|＝SQRT｛(ｘ1'−ｘ10')＋(ｘ2'−ｘ20')＋…＋(ｘn'−ｘn0')｝…（４）
但し、（４）式におけるｘi'はベクトルＸ'の要素で、ｘi0'はベクトルＸ0'の要素である。
【００２７】
或いは、（４）式において、個々の要素に重み係数ｗiを導入した下記の（５）式を用いてノルムを算出してもよい。
|ΔＸ'|＝SQRT｛ｗ1(ｘ1'−ｘ10')＋ｗ2(ｘ2'−ｘ20')＋…＋ｗn(ｘn'−ｘn0')｝…（５）
このようにして較差ΔＸ'のノルムを求める。データの近傍数ｋを定め、較差ΔＸ'のノルムの小さいものから、即ち、（４）式或いは（５）式で算出される|ΔＸ'|の小さいものから順にｋ個の過去の溶銑実績を集める。尚、近傍数ｋは、「赤池の情報量基準」、「予測誤差」、「クロスバリデーション法」などで定めることができる。
【００２８】
集めた類似データに基づき、転炉に到着した溶銑の温度を推定するための算出モデルを作成し（Step６）、作成した計算モデルを用いて溶銑温度を算出する（Step７）。
【００２９】
溶銑温度を求める計算モデルは、様々な形式が考えられるが、一例として、各項目による回帰式モデルを紹介する。
【００３０】
溶銑温度をＴとすると、下記の（６）式に示すように、各項目の一次式として求める方法である。
Ｔ＝ｆ(ｘ1，ｘ2，…，ｘn)＝ａ1ｘ1＋ａ2ｘ2＋…＋ａnｘn＋ｂ…（６）
ここで、（６）式の係数ａ1、ａ2、…ａn、ｂは、ベクトルＸ'の近傍データとして集めたデータＸ1〜Ｘkを用いて、最小二乗法などで求めるようにする。
【００３１】
このようにして求めた係数は、元になるデータとして、計算対象の溶銑のデータに類似するデータを用いているので、溶銑温度Ｔの推定精度を高めることができる。また、計算対象の溶銑のベクトルＸ0に対する溶銑温度Ｔ0の推定値は、上記（６）式の回帰式にベクトルＸ0の各項目ｘi0を代入することで求めることができる。
【００３２】
尚、上記の計算は全て計算機によって行なわれる。例えば、高炉及び溶銑予備処理のデータをホスト計算機に入力し、これらのデータを転炉計算機に送信し、転炉計算機で上記の計算を行えばよい。
【００３３】
このように、本発明によれば、脱炭吹錬で使用予定の溶銑の溶銑到着条件ベクトルに類似した過去の溶銑の溶銑到着条件ベクトルを選択し、選択した過去の複数の溶銑到着条件ベクトルに基づいて、使用予定の溶銑を溶銑搬送容器から転炉装入鍋に払い出す際の溶銑温度を推定するので、鉄スクラップの転炉装入量を算出する際に基準となる、溶銑を溶銑搬送容器から転炉装入鍋に払い出す際の溶銑温度を精度良く推定することが実現される。
【図１】
2012214850.tif 000003