JP2002167612A - 製銑・製鋼工場における温度・成分の最適制御方法 - Google Patents

製銑・製鋼工場における温度・成分の最適制御方法

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JP2002167612A
JP2002167612A JP2000364185A JP2000364185A JP2002167612A JP 2002167612 A JP2002167612 A JP 2002167612A JP 2000364185 A JP2000364185 A JP 2000364185A JP 2000364185 A JP2000364185 A JP 2000364185A JP 2002167612 A JP2002167612 A JP 2002167612A
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temperature
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Koji Yoshihara
孝次 吉原
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
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  • Feedback Control In General (AREA)
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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分析遅れやコスト削減のため、実績値が得ら
れない場合でも、常に効果的なモデル学習と温度や成分
の制御を可能とする。 【解決手段】 各計算機40、42、44、46、48
間で、温度や分析値の実績だけでなく、各計算機が各自
の持つモデル(1)〜(15)式を用いて計算した温度
や分析値の推定値を共有し、実績値が得られない時は、
他の計算機が計算した推定値を利用して、制御やモデル
学習をする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、製銑・製鋼工場に
おける温度・成分の最適制御方法に係り、特に、製鉄工
程における溶銑及び溶鋼の温度や成分を制御する際に用
いるのに好適な、実績値が得られない場合でも、常に効
果的なモデル学習と温度や成分の制御を行うことが可能
な、製銑・製鋼工場における温度・成分の最適制御方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、製鉄所における溶銑及び溶鋼の
処理手順は図1のようになっており、各プロセスにおい
て、その温度と成分の制御が最重要課題となっている。
【0003】即ち、図1において、高炉20に挿入され
た焼結鉱は、コークスと共に高炉内で還元され、溶銑1
2となって鋳床からトピードカー22に払い出される。
この際、脱珪剤吹込による鋳床脱珪が行われる。溶銑1
2は、トピードカー22で保温されながら、次工程であ
るトピードカー22内での溶銑予備処理(図1の左側)
又は脱硫設備24(図1の右側)にて、フラックス吹込
による脱硫や脱燐が行われ、製鋼段階で要求される成分
に調整される。次いで、転炉26において、副原料投入
と酸素吹込による脱炭吹錬が行われ、温度と成分が、所
定の目標となるように制御される。吹錬後の溶鋼14
は、合金鉄を投入されながら、溶鋼鍋28に移される。
溶鋼14は、更に、溶鋼鍋28でのFI(フラックスイ
ンジェクション)(図1の左側)やRH脱ガス設備30
(図1の右側)にて、最終的な微量成分調整や脱ガスが
行われ、その後、連鋳設備32のタンディッシュ34を
経てモールド36に注入され、スラブ16となる。
【0004】以上に示した一連の製鉄工程において、製
品の制御及び管理上、温度と成分の測定が重要となる
が、通常、図1に示すt1〜t9のタイミングで、測温又
はサンプリングにより分析が行われ、自工程でのフィー
ドバック制御や、次工程へのフィードフォード制御に利
用されている。又、各プロセスは、図2に示すように、
各々計算機(プロセスコンピュータ:プロコンと称す
る)、例えば高炉制御用の高炉プロコン40、溶銑予備
処理用の溶銑プロコン42、転炉制御用の転炉プロコン
44、連鋳制御用の連鋳プロコン46、分析用の分析プ
ロコン48で制御され、各工程での測温結果や、前記分
析プロコン48から、例えばネットワーク50経由で各
プロコンに送信される分析結果に基づいて、各プロコン
毎に制御やモデルの学習が行われていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の方法では、分析に時間がかかったり、分析コ
スト削減のため分析を省略されたりして、制御のための
充分な情報が得らないことがあった。又、各プロセスを
制御している計算機もプロセス毎に別であり、相互の情
報交換も、実績値のやりとりがほとんどであったため、
各計算機内でしかモデルを活用できず、充分な制御性能
が得られないという問題があった。
【0006】なお、特開平8−120320には、二次
精錬におけるAI投入量設定に際して、AIの添加工程
毎に前工程のAIの添加歩留り実績を反映させ、各工程
の処理時間、滞留時間を予測したAI添加量を求め、該
添加量に基づく添加を行うことが記載されているが、過
去の実績値のみに基づく制御であるだけでなく、二次精
錬におけるAI投入量設定にしか使われておらず、充分
な効果を発揮することはできなかった。
【0007】本発明は前記従来の問題点を解消するべく
なされたもので、分析遅れやコスト削減のために実績値
が得られない場合でも、常に効果的なモデル学習と温度
や成分の制御を行うことを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、製銑・製鋼工
場における温度や成分を、プロセス毎に設けられた計算
機を用いて制御するに際し、各計算機間で、温度や分析
値の実績値だけでなく、各計算機が各自の持つモデルを
用いて計算した温度や分析値の推定値を共有し、実績値
が得られないときは、他の計算機が計算した推定値を利
用して、制御やモデル学習をすることにより、高炉から
連鋳までの温度や成分を最適に制御するようにして、前
記課題を解決したものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態を詳細に説明する。
【0010】本実施形態においては、図1に示したt1
〜t9までの測温・成分サンプリングタイミングにおけ
る各温度や分析値を表すモデルを、次式のように用意す
る。ここで、Xは、温度と分析値で構成されるベクトル X=(T,C,N,Si,Mn,P,S,Ti,Cr,
Cu,Ni,V,Mo,Sn,As,Pb,Al,Z
n,B) とする。又、Xの添字1〜9は、前記タイミングt1〜
t9に、それぞれ対応する。
【0011】 X2=f(X1,高炉操業条件)…(1) X2´=f(X2,鋳床脱珪操業条件)…(2) X3=f(X2´,トピード操業条件)…(3) X4=f(X2´,トピード操業条件)…(4) X3´=f(X3,溶銑予備処理操業条件)…(5) X4´=f(X4,溶銑脱硫操業条件)…(6) X5=f(X3´又はX4´,トピード操業条件または溶銑鍋操業条件)…(7) X5″=f(X5,吹止までの吹錬操業条件)…(8) X5″=f(X5´,サブランス投入から吹止までの吹錬操業条件)…(9) X6=f(X5″,合金鉄投入操業条件)…(10) X7=f(X6,溶鋼鍋操業条件)…(11) X8=f(X6,溶鋼鍋操業条件)…(12) X7´=f(X7,FI操業条件)…(13) X8´=f(X8,RH脱ガス操業条件)…(14) X9=f(X7´又はX8´,溶鋼鍋操業条件)…(15)
【0012】通常の制御においては、例えば、 X5″=f(X5,吹止までの吹錬操業条件)…(8) であれば、X5の実績とX5″の目標を用いて、(8)式
の逆関数を求め、吹止までの吹錬操業条件を算出する
が、X5の実績値が得られない場合は、制御が不可能と
なってしまう。そこで、本実施形態では、実績値が得ら
れているモデルまで遡って、そこからモデルを用いてX
5の推定値を求めることで、制御を可能とする。ここ
で、X5の場合は、 X5=f(X3´又はX4´,トピード操業条件または溶銑鍋操業条件)…(7) を代入し、 X5″=f(f(X3´又はX4´,トピード操業条件または溶銑鍋操業条件), 吹止までの吹錬操業条件)…(16) を用いて、吹止までの操業条件を求めることができる。
【0013】又、モデル学習の場合は、通常、例えば、 X5″=f(X5,吹止までの吹錬操業条件)…(8) であれば、X5の実績値とX5″の実績値を用いて、
(8)式のパラメータを逐次最小二乗法等の学習アルゴ
リズムを用いて学習するが、X5″のサンプリングを省
略した場合、学習が不可能となってしまう。そこで、X
6の実績値が分かっている場合には、 X5″=f(X5,吹止までの吹錬操業条件)…(8) X6=f(X5″,合金鉄投入操業条件)…(10) の両式を用いて、 X6=f(f(X5,吹止までの吹錬操業条件),合金鉄投入操業条件) …(17) とし、この両式のパラメータを同時に学習することによ
り、精度のよい学習が可能となる。又、この場合、次式 X5″=f(X5´,サブランス投入から吹止までの吹錬操業条件)…(9) の信頼性が高ければ、この式よりX5″の推定値を求め、 f(X5´,サブランス投入から吹止までの吹錬操業条件) =f(X5,吹止までの吹錬操業条件)…(18) として、右辺のみの学習を行うことも可能である。
【0014】このように、本発明によれば、対象とする
モデルの温度や成分の実績値が得られなくても、その前
後のモデルを共有することにより、精度の高い制御や学
習が可能となる。
【0015】
【実施例】表1のように、各計算機においてモデルを構
築し、実績値がある場合にはモデル式X1〜X9を使用し
て計算する。
【0016】
【表1】
【0017】実績値がない場合には、当該チャージのX
1〜X9の推定値をネットワーク経由で取得して計算す
る。
【0018】又、表2は、表1中のモデルの各種条件の
具体的項目を示すもので、例えば高炉操業条件において
具体的項目に記載のある送風温度〜搬入パターンをもと
に溶銑温度、含有Si量の推定は可能であり、鋳床脱珪
操業条件である脱珪剤投入量の項目から脱珪量の推定が
可能であり、次工程のトピード(又は溶銑鍋)に入る溶
銑のSi量の推定ができる。
【0019】
【表2】
【0020】又、トピード操業条件の項目の配車情報を
用いることにより温度降下量が推定でき、同様にして、
溶銑予備処理操業条件の項目のフラックス種類、フラッ
クス量、処理時間の各情報に基づけば、溶銑予備処理に
おける脱Si、脱P、脱S量を推定することができ、更
に、この後に溶銑脱硫操業条件が加わっている場合、フ
ラックス種類及び量、処理時間から、前記脱S量に加え
て更に脱Sを加えられた到達S量の推定も可能である。
【0021】同じく、トピード操業条件又は溶銑鍋操業
条件から、待機時間情報に基づいた温度降下量推定が可
能となる。
【0022】同様に吹錬操業条件、合金鉄投入操業条件
の各項目の情報に基づけば溶鋼温度、各種成分が推定可
能となり、溶鋼鍋操業条件を含めれば温度降下量が、F
I操業条件が加わった場合、到達、脱P、脱Sの推定が
でき、RH脱ガス操業条件の項目が加われば、到達成分
値、温度が推定できる。これに加えて、連続鋳造等へ移
動するまでの溶鋼鍋条件が加われば、その時の温度降下
量が推定でき、連続鋳造に到達時の溶鋼温度を推定する
ことができることになる。従って、実績値がない場合
は、前記操業条件中、実績値の欠落部分を推定値で補う
ことは十分可能である。
【0023】図3は、転炉プロコンにおいて、分析コス
ト削減のため、X5″の分析を省略した際の、転炉熱バ
ランスモデルのばらつきと、本発明によるシステムを導
入し、X5´の代わりに、 X6=f(X5″,合金鉄投入操業条件)…(10) を用いて、 X6=f(f(X5,吹止までの吹錬操業条件),合金鉄投入操業条件) …(17) のモデルパラメータを、逐次型最小二乗法で学習した場
合の、ばらつきを比較した図である。図から分かるよう
に、分析値が無くなって学習不可能となった従来のモデ
ルに比べ、本発明により分析値の代替値を用いて学習し
たモデルの誤差のばらつきの方が、格段に小さくなって
いることが分かる。
【0024】又、その他の分析についても、30%以
上、実績値を省略することが可能となった。
【0025】なお、本発明の適用対象は、図1に示す製
銑・製鋼工程に限定されず、一部を省略したり、他の設
備を追加した製銑・製鋼工程にも同様に適用できること
は明らかである。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、各計算機間で温度や分
析値の実績値だけでなく、各計算機が各自の持つモデル
を用いて計算した温度や分析の推定値を共有し、実績値
が得られないときは、他の計算機などが計算した推定値
を用いて、制御やモデル学習をするようにしたので、製
銑・製鋼工程において、より精度が高い温度・成分制御
が可能となる。又、分析コストの削減にも効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】製銑・製鋼工程における測温・成分サンプリン
グタイミングを説明する工程図
【図2】各プロセスにおける計算機制御の構成例を示す
ブロック図
【図3】転炉プロコンに適用した際の本発明の効果を示
す線図
【符号の説明】
12…溶銑 14…溶鋼 16…スラブ 20…高炉 22…トピードカー 24…脱硫設備 26…転炉 28…溶鋼鍋 30…RH脱ガス設備 32…連鋳設備 40…高炉プロコン 42…溶銑プロコン 44…転炉プロコン 46…連鋳プロコン 48…分析プロコン 50…ネットワーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G06F 17/60 106 G06F 17/60 106 Fターム(参考) 4K002 AB02 AB04 AC10 AD02 AF01 AF04 AF05 4K013 FA01 FA02 FA11 FA12 4K014 AA01 AA02 AC03 AC14 AC16 AD01 AD17 AD23 AD25 AD27 5H004 GA34 GB03 HA01 HA04 HB01 HB04 KC01 KC27 KD62 LA15 MA38

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】製銑・製鋼工場における温度や成分を、プ
    ロセス毎に設けられた計算機を用いて制御するに際し、 各計算機間で、温度や分析値の実績値だけでなく、各計
    算機が各自の持つモデルを用いて計算した温度や分析値
    の推定値を共有し、 実績値が得られないときは、他の計算機が計算した推定
    値を利用して、制御やモデル学習をすることにより、 高炉から連鋳までの温度や成分を最適に制御することを
    特徴とする製銑・製鋼工場における温度・成分の最適制
    御方法。
JP2000364185A 2000-11-30 2000-11-30 製銑・製鋼工場における温度・成分の最適制御方法 Pending JP2002167612A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013112871A (ja) * 2011-11-30 2013-06-10 Jfe Steel Corp 転炉吹錬終点温度設定方法
CN103293951A (zh) * 2013-06-14 2013-09-11 湘潭大学 一种智能出钢材组炉组浇装置及方法
KR101424640B1 (ko) 2013-04-03 2014-08-01 주식회사 포스코 주물용 선철의 제조 방법
CN110850915A (zh) * 2018-08-21 2020-02-28 上海梅山钢铁股份有限公司 一种基于自学习的炼钢钢水过程温度控制***和控制方法

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