(57)【要約】【課題】送酸流量パターンを固定することなく吹錬中の操業状態によって送酸量をダイナミックに制御し、かつメンテナンスフリーに転炉吹錬終点の溶鋼中燐濃度を目標値に精度良く的中させることが可能な転炉脱燐吹錬の送酸流量パターン決定方法を提供することを目的とする。【解決手段】転炉吹錬開始前に、溶銑条件、吹錬条件、および目標条件から当該チャージの特徴を表す当該ベクトルを求め、過去実績データベースから当該チャージと類似した類似ベクトルを抽出し、抽出した類似ベクトルに基づき最適送酸流量を求める近似モデルを作成し、作成した近似モデルを用いて当該チャージの最適送酸流量パターンを算出し、この最適送酸流量パターンを当該チャージの送酸流量パターンと決定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉吹錬開始前に、溶銑条件、吹錬条件、および目標条件から当該チャージの特徴を表す当該ベクトルを求め、過去実績データベースから当該チャージと類似した類似ベクトルを抽出し、抽出した類似ベクトルに基づき最適送酸流量を求める近似モデルを作成し、作成した近似モデルを用いて当該チャージの最適送酸流量パターンを算出し、この最適送酸流量パターンを当該チャージの送酸流量パターンと決定することを特徴とする転炉脱燐吹錬の送酸流量パターン決定方法。
【請求項２】
転炉脱燐吹錬中に、排ガス情報に基づき、吹錬途中の溶鋼中炭素濃度、溶鋼中酸素濃度、溶鋼中燐濃度、および溶鋼温度を推定し、当該チャージの特徴を表す当該ベクトルを求め、過去実績データベースから当該チャージと類似した類似ベクトルを抽出し、抽出した類似ベクトルに基づき最適送酸流量を求める近似モデルを作成し、作成した近似モデルを用いて当該チャージの最適送酸流量パターンを算出し、この最適送酸流量パターンで算出タイミング以降の当該チャージの送酸流量パターンを変更することを特徴とする転炉脱燐吹錬の送酸流量パターン決定方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の転炉脱燐吹錬の送酸流量パターン決定方法において、
前記類似ベクトルの抽出にあたって、
当該ベクトルと、過去実績の吹錬ベクトルとの偏差のノルムに基づいて、類似ベクトルを抽出することを特徴とする転炉脱燐吹錬の送酸流量パターン決定方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の転炉脱燐吹錬の送酸流量パターン決定方法において、
前記近似モデルを、前記類似ベクトルの回帰式として作成することを特徴とする転炉脱燐吹錬の送酸流量パターン決定方法。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の転炉脱燐吹錬の送酸流量パターン決定方法において、
前記近似モデルを、吹錬の各ステージにおける送酸実績の当該チャージと類似チャージとの距離に応じた荷重和として作成することを特徴とする転炉脱燐吹錬の送酸流量パターン決定方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の転炉脱燐吹錬の送酸流量パターン決定方法を用いて決められら送酸流量パターンで送酸流量を制御して、吹錬終了時点で所望の組成と温度にすることを特徴とする転炉吹錬終点制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉脱燐吹錬の送酸量パターン決定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
吹錬設備に主原料、副原料を供給し、酸素を吹き付けて、吹錬終了時点（終点）で所望の組成と温度を有した鋼を出力（出鋼）するまでの１つの工程を「チャージ」と称する。
【０００３】
吹錬設備に供給される銑鉄やスクラップの組成や温度は、チャージ毎に異なるので、全てのチャージにわたって、所望の鋼を出鋼するためには、チャージ毎に最適の吹錬制御を実施する必要がある。
【０００４】
銑鉄には様々の成分が含まれており、本発明で対象とする燐（りん、Ｐ）は単独で除去されることもあるし、他の成分と一括で除去されることもある。吹錬操業にあたっては、吹錬終了時の燐濃度（終点Ｐ濃度）を適正に制御(転炉吹錬終点制御)することは重要な課題である。
【０００５】
これまで、転炉における脱燐吹錬では、スタティックな物質収支計算により必要な酸素量を算出する手法や、排ガス情報から脱Ｐに相関のある溶鋼中のＦｅＯ量を推定し、制御する手法が提案されている。操業方法については、吹錬前の溶銑条件から経験的に半固定化された送酸パターンを選択し、またこれをメンテナンスすることで決定している。
【０００６】
また、特許文献１には、脱炭炉で過去実績から類似実績を抽出し、その都度回帰計算によりモデルを作成するデータベース型モデルの方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００６−２３３３２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、スタティックな物質収支計算により酸素量を算出する手法や特許文献１に開示されている方法では、操業変動や経時変化を十分に反映することが出来ず、以下のような問題があった。
固定のパターンを使用しているため、吹錬中の操業状態によって送酸量をダイナミックに制御することは出来ない。また、経時変化に追従したパターンのメンテナンスが必要であり、十分でないと最適な操業が出来ない。
【０００８】
本発明は、このような問題を鑑みなされたものであり、送酸流量パターンを固定することなく吹錬中の操業状態によって送酸量をダイナミックに制御し、かつメンテナンスフリーに転炉吹錬終点の溶鋼中燐濃度を目標値に精度良く的中させることが可能な転炉脱燐吹錬の送酸流量パターン決定方法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】
【０００９】
本発明の請求項１に係る発明は、転炉吹錬開始前に、溶銑条件、吹錬条件、および目標条件から当該チャージの特徴を表す当該ベクトルを求め、過去実績データベースから当該チャージと類似した類似ベクトルを抽出し、抽出した類似ベクトルに基づき最適送酸流量を求める近似モデルを作成し、作成した近似モデルを用いて当該チャージの最適送酸流量パターンを算出し、この最適送酸流量パターンを当該チャージの送酸流量パターンと決定することを特徴とする転炉脱燐吹錬の送酸流量パターン決定方法である。
【００１０】
また本発明の請求項２に係る発明は、転炉脱燐吹錬中に、排ガス情報に基づき、吹錬途中の溶鋼中炭素濃度、溶鋼中酸素濃度、溶鋼中燐濃度、および溶鋼温度を推定し、当該チャージの特徴を表す当該ベクトルを求め、過去実績データベースから当該チャージと類似した類似ベクトルを抽出し、抽出した類似ベクトルに基づき最適送酸流量を求める近似モデルを作成し、作成した近似モデルを用いて当該チャージの最適送酸流量パターンを算出し、この最適送酸流量パターンで算出タイミング以降の当該チャージの送酸流量パターンを変更することを特徴とする転炉脱燐吹錬の送酸流量パターン決定方法である。
【００１１】
また本発明の請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の転炉脱燐吹錬の送酸流量パターン決定方法において、前記類似ベクトルの抽出にあたって、当該ベクトルと、過去実績の吹錬ベクトルとの偏差のノルムに基づいて、類似ベクトルを抽出することを特徴とする転炉脱燐吹錬の送酸流量パターン決定方法である。
【００１２】
また本発明の請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の転炉脱燐吹錬の送酸流量パターン決定方法において、前記近似モデルを、前記類似ベクトルの回帰式として作成することを特徴とする転炉脱燐吹錬の送酸流量パターン決定方法である。
【００１３】
また本発明の請求項５に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の転炉脱燐吹錬の送酸流量パターン決定方法において、前記近似モデルを、吹錬の各ステージにおける送酸実績の当該チャージと類似チャージとの距離に応じた荷重和として作成することを特徴とする転炉脱燐吹錬の送酸流量パターン決定方法である。
【００１４】
さらに本発明の請求項６に係る発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の転炉脱燐吹錬の送酸流量パターン決定方法を用いて決められら送酸流量パターンで送酸流量を制御して、吹錬終了時点で所望の組成と温度にすることを特徴とする転炉吹錬終点制御方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は上述のような構成をとるようにしているので、排ガス情報により、ダイナミック制御モデルが適用可能なため、転炉吹錬終点の溶鋼中燐濃度を目標値に精度良く的中させることが可能となる。また、これまで人の手で行ってきた、固定パターンのメンテナンスは構築したデータベースをその都度更新することにより不要となり、最適な状態を維持できる。その結果、製品品質及び鉄歩留りが向上するのみならず、転炉耐火物の延命効果、二次精錬の不可低減などの波及効果が得られ、工業上有益な効果がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明を具体的に説明してゆく。図１は、本発明に係る転炉脱燐吹錬の送酸流量パターン決定方法の処理手順１を示すブロック図である。この処理手順１は、吹錬開始前の処理手順を示すものであり、このブロック図にそって以下説明する。
【００１７】
Step01：吹錬条件ベクトルを定義（溶銑条件） 
溶銑条件などの新規吹錬条件から、次式（１）のように新規吹錬条件ベクトルＶａを定義する。
【００１８】
Ｖａ＝（x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7、x8、…、xn）・・・・・（１）
ただし、新規に実施するチャージは吹錬前なので、終点時の情報がないため、終点実績温度x6、終点Ｃ濃度x7、終点Ｐ濃度x8には目標値等を入力する。また、新規に実施するチャージにおける1〜nの各項目における実際の値x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7、x8、…、xnは、操作者により与えられるのみならず、上位計算機から与えられる場合もある。
【００１９】
Step02：過去実績のベクトル作成
吹錬実績データベースに記憶されている実績の各チャージの吹錬条件実績[x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7、x8、…、xn](例えば、吹錬条件、吹錬の各ステージにおける送酸実績、吹錬後の的中精度等)をそれぞれ（２）式に示すように実績吹錬ベクトルＶｂとして定義する。
Ｖｂ＝（x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7、x8、…、xn）・・・・・（２）
【００２０】
これに続き、吹錬実績データベースに記憶されている各項目1〜nの実際の各値xi（i=1、2、 …、 n）を全てのチャージにわたって平均し、平均値ui及び標準偏差σiを算出する。次に、各チャージにおける実績吹錬条件における各項目の値xi（i=1、2、 …、 n）を正規化する。正規化ベクトルの各項目の値xibは次式（３）で計算される。
xib＝（xi−ui）／σi・・・・・（３）
【００２１】
次に、各チャージの実績吹錬ベクトルＶｂの各項目値xiを、正規化された値xibに置き換えた（４）式に示す実績吹錬正規化ベクトルＶｂｏを定義する。
Ｖｂｏ＝（x1b、x2b、x3b、x4b、x5b、x6b、x7b、x8b、…、xnb）・・・・・（４）
【００２２】
Step03：当該チャージのベクトル作成
さらに、当該チャージの新規吹錬ベクトルＶａの各項目値x’iを、前述の吹錬実績データベースの各値から計算した平均値及び標準偏差を用いて下式（５）にしたがって正規化する。
xia＝（x’i−ui）／σi・・・・・（５）
そして、この正規化された各値に置き換えて、新規吹錬正規化ベクトルＶａｏを（６）式のように定義する。
Ｖａｏ＝（x1a、x2a、x3a、x4a、x5a、x6a、x7a、x8a、…、xna）・・・・・（６）
【００２３】
Step04：類似実績を抽出
次に、この新規吹錬正規化ベクトルＶａｏと各実績吹錬正規化ベクトルＶｂｏとの間の各偏差ベクトルΔＶａｂを、（７）式のように設定する。
ΔＶａｂ＝Ｖａｏ−Ｖｂｏ・・・・・（７）
【００２４】
ベクトルＶａｏ、Ｖｂｏ相互間の類似度の定量的な評価基準として、ノルム｜ΔＶａｂ｜を算出する。ノルムの計算方法を次の（８）式に示す。
｜ΔＶａｂ｜＝[w1(x1a−x1b)2＋w2(x2a−x2b)2＋…＋wn(xna−xnb)2]1/2・・・・（８）
ここで、w1、w2、…、wnは吹錬条件の各項目毎の重み係数である。なお、ここでは、類似度の定量的な評価基準として、当該チャージと類似チャージとの距離を表すノルムの例を示しているが、これに限られるものでなく他の評価基準を用いるようにしても良い。
【００２５】
算出された各ノルム｜ΔＶａｂ｜のうちの小さい方からk個（所定数）のノルム｜ΔＶａｂ｜に対応するチャージを選択し、選択した類似チャージのベクトルを読み込む。
【００２６】
Step05：最適送酸流量パターンを算出
類似チャージのベクトルを用いて、最適送酸流量Ｑｓを求める近似モデルを作成する。近似モデルは、例えば、下記に示す回帰式（９）とする。ここで、説明変数は、ベクトルの各項目であるり、c0、c1、c2、c3、c4、c6、c7、c8、…、cnは係数であり、選択された実績チャージのデータにおいて推定精度が高くなるように調整される。
Ｑｓ＝c0＋c1x1＋c2 x2＋c3 x3＋c4x4＋c6 x6＋c7 x7＋c8x8＋ … ＋cn xn・・・（９）
【００２７】
作成された近似モデルに、新規吹錬条件ベクトルの各項目を代入して、最適送酸流量パターンを算出する。
また、最適送酸流量Ｑｓを求める近似モデルには、吹錬の各ステージにおける送酸実績の当該チャージと類似チャージとの距離に応じた荷重和とすることもできる。図３は、吹錬開始前の最適送酸流量パターン算出を説明する図である。３つの類似チャージの送酸流量パターンの類似度に応じた荷重和を取り最適送酸流量パターンを求めている。
【００２８】
Step06：送酸流量パターンを決定
以上にて求められた最適送酸流量パターンを当該チャージの送酸流量パターンとして決定する。
【００２９】
図２は、本発明に係る転炉脱燐吹錬の送酸流量パターン決定方法の処理手順２を示すブロック図である。この処理手順２は、吹錬中の処理手順を示すものであり、図１の処理手順１とは、Step01とStep06、さらにStep01からStep06までを定周期で繰り返す点が異なっている。同じ処理の説明は省略し、異なる処理のみを説明する。
【００３０】
Step01：吹錬条件ベクトルを定義(排ガス情報による溶鋼中推定成分)
吹錬中に測定した排ガス情報により、炉内成分、温度、ＦｅＯ量などをオンラインで推定した結果を用いて、吹錬条件ベクトルを定義する。
【００３１】
Step06：送酸流量パターンを変更
図４は、吹錬中の最適送酸流量パターンの算出を説明する図である。吹錬中に測定した排ガス情報により、抽出された類似ベクトルが前回抽出した類似ベクトルと異なれば、求められる最適送酸流量パターンは前回計算した(吹錬開始後初めてであれば、吹錬開始前に計算した)最適送酸流量パターンと異なってくる。図４でも、類似チャージ３が前回と異なっており、前回と異なった最適送酸流量パターンが最新のパターンとして求められている様子を示している。そこで、計算したタイミング以降の送酸流量パターンを変更するものである。
【００３２】
そして、排ガス情報入手により定周期又は不定期にStep01からStep06までを繰り返す。計算周期を細かく設定することにより、これまでの固定パターンによる操業から、最適な送酸量を逐次求めて更新することが出来る。
【００３３】
そして、処理手順１ならび、処理手順２で決定された送酸流量パターンになるように、操業プロコンの管理の下に転炉吹錬終点制御が行われる。
【００３４】
以上説明を行ったように、排ガス情報により、ダイナミック制御モデルが適用可能なため、転炉吹錬終点の溶鋼中燐濃度を目標値に精度良く的中させることが可能となる。また、これまで人の手で行ってきた、固定パターンのメンテナンスは構築したデータベースをその都度更新することにより不要となり、最適な状態を維持できる。その結果、製品品質及び鉄歩留りが向上するのみならず、転炉耐火物の延命効果、二次精錬の不可低減などの波及効果が得られ、工業上極めて優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る転炉脱燐吹錬の送酸流量パターン決定方法の処理手順１を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る転炉脱燐吹錬の送酸流量パターン決定方法の処理手順２を示すブロック図である。
【図３】吹錬開始前の最適送酸流量パターン算出を説明する図である。
【図４】吹錬中の最適送酸流量パターン算出を説明する図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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