JP5076630B2 - 転炉吹錬予定決定システムおよびそれを用いた鉄鋼の転炉吹錬方法 - Google Patents

Description

本発明は、転炉吹錬予定決定システムおよびそれを用いた鉄鋼の転炉吹錬方法に関する。

鉄鋼の製造プロセスは、複数の製造工程から成るため、各製造工程における生産能率がどれも同じで一定していれば問題ないところ、実際には、製造品種によって、製造工程ごとの生産能率が変わってくる。

図３に示すごとく、鉄鋼の製造プロセスは、大きく分けて、製銑、製鋼、熱間圧延、冷間圧延、などから成り、表面処理や精製がこれに加わる場合も少なくない。

ここでは、一例として、製銑と製鋼だけを抜き出して考えるが、製銑と製鋼だけで考えても、例えば、炭素含有量が極めて少ないことが要求される製造品種のものを生産する場合、転炉での吹錬に時間を要することから、両製造工程における生産能率を同じにすることは非常に難しく、実際上は不可能に近い。

ところで、製銑、製鋼、熱間圧延、冷間圧延、などの各種の製造プロセスの中で、製鋼という製造プロセス一つとってみても、脱硫などの予備処理、転炉での吹錬、連続鋳造、などの小工程、あるいは、酸素供給などの付帯工程に分かれている。

すると、先述のような炭素含有量が極めて少ないことが要求される製造品種のものを生産する場合、予備処理と転炉の間では処理すべき対象である溶銑が滞留気味になり、予備処理や連続鋳造で何らの生産能率の調整もしなければ、転炉と連続鋳造の間では処理すべき製造対象である溶鋼が不足し、最悪、材欠が発生する。

すると、材欠が発生したことで処理すべき対象である溶鋼が供給されてこない次の小工程は操業稼働率が低下し、製造プロセス全体として非効率となり、看過しがたい経済的損失が出る。

しかも、予備処理と転炉の間で処理すべき対象である溶銑が滞留気味になれば、さらに、予備処理と製銑の間でも溶銑が滞留気味になる、という具合に、上工程に影響が及ぶメカニズムになっている。そういう状態が長く続くと、製銑と製鋼の間で溶銑を鉄道輸送するトーピードカーが線路満線状態で、後続のトーピードカーの運行が滞る問題も出てくる。

また、転炉は、空になっていわゆる溶銑待ちの状態になると、酸素工場から供給している酸素は過剰供給のため無駄に廃棄せざるを得なくなったり、連続鋳造は空になると最終スラブがいかなる需要家のオーダー重量範囲にも入らないものになり、スクラップ化による歩留まりロスが発生する可能性が高い、など、エネルギーコストや歩留まりの面でも、数々の悪影響が出てくる。

以上のような問題があるため、各小工程同士の間で材欠が発生して製造対象の流れが間断しないように調整すること、逆に上工程に影響が及んで製造対象が滞留しないように調整すること、が重要となる。

しかしながら、先述のように、炭素含有量が極めて少ないことが要求される製造品種のものを生産する場合に、そうではない製造品種のものに比べ、転炉での吹錬に多少時間がかかる、程度の問題であれば、予備処理や連続鋳造の生産能率を落とすよう調整すれば一応の解決はつきそうである。

問題は、生産能率をどの程度に調整すればよいのかの予測の正確さと、先述のように、上工程にも影響が及ぶことから、そちらの生産能率も調整するよう、予測結果を上工程の生産能率の調整に反映することであり、そちらの方がはるかに難易度として高い。

このため、鉄鋼の製造プロセスでは、各工程、あるいは、各小工程間での生産能率の調整を時々刻々に総合的に行うようにするため、情報処理装置、例えば、プロセスコンピュータを用いた生産管理が行われてきた。

製銑と製鋼を抜き出した場合でいえば、小工程である転炉での吹錬を基準に、製造対象の流れが間断しないように調整が指向されてきた。

転炉に処理すべき対象である溶銑を注入し、それを吹錬して出鋼してできる溶鋼の量、すなわち転炉一杯分の溶銑あるいは溶鋼のことを１チャージといい、１チャージは１００〜３００トン内外である。

例えば、特許文献１では、各チャージのＰ，Ｓなどの成分含有量や、モールド幅（鋳込幅）、今は少なくなった造塊分塊材か今主流となっている連続鋳造材かの種別、などの仕様に応じて、吹錬時間の予測値をテーブル値として記憶しておき、今これから吹錬しようとするチャージについて、その仕様の該当するテーブル値を索引して吹錬時間の予測に使用することで、転炉での各チャージの吹錬タイミングを予測することを提案している。

さらに、特許文献１では、１チャージ出鋼するごとに、その回を含めた過去２０回分の吹錬時間の実績平均値に、該当するテーブル値を更新して記憶し直す実績補正機能をもつことにも言及しているほか、各チャージの吹錬タイミングの予測の結果を基に、さらに、トーピードカーの運行管理機能からの情報も勘案して、複数ある製銑工程（高炉）と複数ある製鋼工程（転炉）間の溶銑配分計画に反映し、製銑工程（高炉）の過去の出銑ピッチ及び今の出銑情報を基に、将来の出銑ピッチを調整し、さらにその先の出銑情報を予測することにも言及している。

さて、ここで、全く話は変わるが、電子黒板について以下に言及する。

特許文献２は、以下に説明するような電子黒板や電子黒板システムを提案している。すなわち、図４（ａ）、（ｂ）に示すごとく、鉄片３２を埋め込んだホワイトボード３００に、図４（ｃ）に示すごとく、案内板２４０と称する、ＩＣカードやＲＦタグを埋め込んでしかも裏がマグネットシートでできたものを、磁気吸引力にて一時的に仮止めする。

すると、図４（ｄ）に示すごとく、マトリックスアンテナ３５０から磁力線３８、３９が放射され、磁力線３９が鉄片３６を横切り、磁力線３８が空隙３７を通過する。磁力線３９は鉄片３２を通過する際に大きく減衰され、ＲＦタグ２００との交信に寄与しない一方、空隙３７を通過した磁力線３８は殆ど減衰されることなく表面シート３１、マグネットシート２１０を通過してＲＦタグ２００のループアンテナ２０を横切ってタグ支持材２３０を通過して再び逆のルートでマトリックスアンテナ３５０との間にループを形成する。

以上のような原理により、マトリックスアンテナ３５０からの信号はＲＦタグ２００に伝達され、逆にＲＦタグ２００からの信号もマトリックスアンテナ３５０に伝達される。

図４（ｃ）に戻ると、電子黒板３００と、案内板２４０と、ＲＦタグ２００に対して情報の読み出しを行う受信機１００と、ＲＦタグ２００に対して情報の書き込みを行う送信機１１０と、受信機１００と送信機１１０を制御するＰＣ（制御部）５０と、情報を含む必要データを表示する表示部６０と、で電子黒板システム４００が構成されている。
特公昭５７−０１３６０３号公報 特開２００７−０２８３４５号公報

特許文献１の技術では、情報処理装置内部で処理が行われるため、その処理が行われることに決まる過程が見えにくい。

しかも、もう一つ大きな問題として、各工程、あるいは、各小工程で設備トラブルなどの理由で生産能率が一時的にゼロになったり著しく変化したりした場合に、対応できるロジックまでは備えていなかった。

すなわち、ある小工程で生産能率が一時的にゼロになったり著しく変化したりしたという情報を、どのようにして情報処理装置に入力して与え、処理に反映すればよいのか、までは考えられていなかったのである。

従って、ひとたび先述のようなトラブルが発生すると、精緻な情報処理装置内部のロジックも、たちまち無用の長物と化し、現場オペレータの判断による緊急的な各工程間の生産調整連絡に頼らざるを得なくなり、負荷的な問題は大変なものであった。

そして、材欠、エネルギーコストアップ、歩留まりロスなどの問題もそのまま残ってしまう結果につながっていた。

特許文献２の電子黒板と電子黒板システムは、工程管理に用いることも示唆されているが、時々刻々に変化する生産実績や、先述のようなトラブルへの対応という点で、特許文献１と単に組み合わせただけでは、以上説明した数々の問題を解決できるとはいいがたかった。

本発明は、以上説明した従来技術の問題を解決することを目的としてなされたものであり、時々刻々に変化する生産実績や、生産能率が一時的にゼロになったり著しく変化したりするようなトラブルにも対応できる転炉吹錬予定決定システムおよびそれを用いた鉄鋼の転炉吹錬方法を提供することを目的とする。

すなわち、本発明は以下の通りである。
（１）電子黒板上に、各製造品種の吹錬予定チャージ数に対応した各長さの磁気プレートを、時間経過方向に、吹錬する製造品種の順番に、仮止めすることで発生する、電子黒板上のセンサーのＯＮ、ＯＦＦの信号を、プロセスコンピュータに送り、該プロセスコンピュータ内で、各チャージの吹錬開始、終了時刻を予測するとともに、異なる長さの前記磁気プレートに仮止めし直すか、付け足して仮止めすれば、前記プロセスコンピュータ内では、前記各チャージの吹錬開始、終了時刻を予測し直せることを特徴とする転炉吹錬予定決定システム。
（２）（１）を用いた鉄鋼の転炉吹錬方法。

本発明によれば、時々刻々に変化する生産実績や、生産能率が一時的にゼロになったり著しく変化したりするようなトラブルにも対応できる転炉吹錬予定決定システムおよびそれを用いた鉄鋼の転炉吹錬方法を提供することができる。

以下、図１を参照して本発明を具体的に説明する。（ａ）は表側、（ｂ）は裏側のセンサー群を透視したもの、（ｃ）はトラブル時の表側を（ａ）と比較したものである。本発明の転炉吹錬予定決定システム１０００は、図１（ｂ）に示す、ホワイトボード３００、および、プロセスコンピュータ９０、それに、該プロセスコンピュータ９０内の後述する処理の内容を具現化したプログラムからなる。

ホワイトボード（電子黒板）３００の表側に磁気プレート７０を、磁気吸引力にて一時的に仮止めする。すると、図１（ｂ）ホワイトボード３００の裏側に列設されたセンサー８０のうち、ＯＮするものとＯＦＦするものとが出てくる。

この磁気プレート７０は、特許文献１にて案内板２４０と称されている、ＩＣカードやＲＦタグを埋め込んでしかも裏がマグネットシートでできたものとはここでは原理的に異なるが、別に同じものを用いても、要はセンサーのうち、ＯＮするものとＯＦＦするものとが位置的に区別できれば何でもよい。

どのセンサーがＯＮし、どのセンサーがＯＦＦしているのか、プロセスコンピュータ９０に情報が送られ、プロセスコンピュータ９０内では、それらの情報により、転炉吹錬スケジュール、すなわち、具体的に各チャージの吹錬あるいは出鋼の開始、終了時刻を予測できる。

図１中の横方向は時間経過方向を表し、プレート７０の仮止め位置が上下方向３段に分かれているのは、製造品種の別を意味している。図１の例では３段しかないが、それ以上あってもよく、そうすれば、もっと他種類の製造品種の製造にも対応できる。

図１中の３段に分かれている製造品種の別に応じて、磁気プレート７０の長さが違っているが、これは吹錬するチャージ数の違いに伴う所要時間の違いである。１チャージ分、２チャージ分、・・・各チャージ分に応じて各種の長さのものが一つ以上準備されている。

原初的に、現場オペレータが、生産管理部門とか工程管理部門とか称される部門のオペレータから連絡を受けた大まかな製造品種別の生産量の命令や、中間工程、例えば製鋼工程の必完時期の情報をもとに、どの製造品種を何チャージずつ、どういう順番で、吹錬していくかを判断して、その結果について、ホワイトボード３００上に、各製造品種の吹錬予定チャージ数に対応した各長さの磁気プレート７０を、時間経過方向に、吹錬する製造品種の順番に、仮止めしたようすが図１なのである。

製造品種の違いによって、１チャージあたりの吹錬に要する時間は異なるため、正確には、横方向を時間経過と称するのは間違っている。しかしながら、ここでいう時間経過というのは大まかな時間の流れとでもいうべき概念と考えてよい。

さて、ここからが先程後述するとしたプロセスコンピュータ９０内の処理の内容である。製造品種の違いによって、１チャージあたりの吹錬に要する時間は実際には異なるものであるところ、ホワイトボード３００上では、吹錬予定チャージ数が同じで、同じ長さの磁気プレート７０で表されていても、プロセスコンピュータ７０内では、製造品種の違いに応じた予測ロジックにより、正確に吹錬予定時間が計算されるため問題はない。

さて、今仮にもし、上から２段目の製造品種の吹錬中に、次の小工程である連続鋳造で設備トラブルが発生して生産能率が半分に落ちたとする。すると、現場オペレータの判断により、上から２段目の製造品種の吹錬予定チャージ数に対応した長さの磁気プレート７０として、もっと長い、設備トラブルがあった分だけ余計にかかる時間を加味した、異なる長さ、すなわち、その製造品種の吹錬終了時までに相当する長さの磁気プレート７０に仮止めし直すか、その製造品種の吹錬終了時までに相当する長さまで磁気プレート７０を付け足して仮止めする。そして、その次に吹錬予定の上から３段目の製造品種の吹錬予定チャージ数に対応した長さの磁気プレート７０の開始端を、上から２段目の製造品種の吹錬終了時に相当する位置までずらす。

現場オペレータがこのような操作を行うと、プロセスコンピュータ９０では、上から２段目の製造品種の吹錬に要する時間がそれだけ長くかかるものと認識し、図２に示すように、上工程の生産能率の調整に反映する。すなわち、製銑工程（高炉）の過去の出銑ピッチ及び今の出銑情報を基に、将来の出銑ピッチを調整する。さらにその先の出銑情報を予測してもよい。

また、酸素の過剰供給に伴う無駄な廃棄などがなくなるように付帯工程の生産能率の調整にも反映する。（このほかにもプロセスコンピュータ９０は本来的に連続鋳造の制御など数多くの処理をしているが、それらは通常通り行う。）
以上説明したようなしくみを構築すれば、設備トラブルの場合のみならず、時々刻々に変化する生産実績によって、プロセスコンピュータ９０内での各チャージの吹錬開始、終了時刻の予測と実績にわずかなずれが発生し、以降の各チャージの吹錬開始、終了時刻の予測の微修正が必要になったような場合でも、現場オペレータの判断による磁気プレートの仮止めし直しか、付け足しての仮止めにより、プロセスコンピュータ９０内での各チャージの吹錬開始、終了時刻の予測のし直しを、即座に行える。

以上の通りであるが、本発明の実施の形態は、以上の説明中のものに限るものではない。例えば、特許文献１のように、１チャージ出鋼するごとに、その回を含めた過去２０回分の吹錬時間の実績平均値に、該当するテーブル値を更新して記憶し直す実績補正機能をもつなどしてもよい。

また、各チャージの吹錬タイミングの予測の結果を基に、さらに、トーピードカーの運行管理機能からの情報も勘案して、複数ある製銑工程（高炉）と複数ある製鋼工程（転炉）間の溶銑配分計画に反映したりしてもよい。

本発明の実施の形態を説明するための線図 本発明の実施の形態を説明するための線図 背景技術を説明するための線図 背景技術を説明するための線図

符号の説明

２０ ループアンテナ
３１ 表面シート
３２ 鉄片
３３ 本体足
３４ キャスター
３５ 支持部
３６ 鉄片支持材
３７ 空隙
５０ ＰＣ（制御装置）
６０ 表示部
７０ 磁気プレート
８０ センサー
９０ プロセスコンピュータ
１００ 受信機
１１０ 送信機
２００ ＲＦタグ
２１０ マグネットシート
２２０ スペーサ
２３０ タグ支持材
２４０ 案内板
３００ ホワイトボード（電子黒板）
３５０ マトリックスアンテナ
３５０ａ コイル
１０００ 転炉吹錬予定決定システム

Claims (2)

1. 電子黒板上に、製鋼工程における各製造品種の吹錬予定チャージ数に対応した各長さの磁気プレートを、時間経過方向に、吹錬する製造品種の順番に、仮止めすることで発生する、電子黒板上のセンサーのＯＮ、ＯＦＦの信号を、プロセスコンピュータに送り、該プロセスコンピュータ内で、各チャージの吹錬開始、終了時刻を予測するとともに、
   前記製鋼工程に生じるトラブルに応じて、前記電子黒板上に、異なる長さの前記磁気プレートが、仮止めし直されるか、付け足して仮止されると、前記プロセスコンピュータ内では、前記各チャージの吹錬開始、終了時刻を予測し直し、かつ、製銑工程における出銑ピッチを調整することを特徴とする転炉吹錬予定決定システム。
2. 前記請求項１の転炉吹錬予定決定システムを用いた鉄鋼の転炉吹錬方法。

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