JPH1161233A - 溶湯成分濃度・溶湯温度調整方法、並びにその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 評価指数が最適である条件で溶湯成分濃度及
び溶湯温度を正確に目標値に調整することが可能な方法
及びその実施に使用する装置を提供すること。 【解決手段】 添加材投入後の目標成分濃度及び目標溶
湯温度、並びに組み合わせるべき各添加材の組成、温度
特性及び単価の各値を入力し、吹錬前の溶湯の各成分濃
度、温度及び重量を測定し、その値を演算装置へ入力す
る。演算装置２は各入力値に基づいて、歩留り等の各定
数を設定し、設定した各定数に基づいて制約条件及び目
的関数を設定し、数理計画法により吹錬時の酸素量、投
入すべき添加材の組み合わせ、及び各添加材の投入量を
演算する。得られた酸素量を、転炉に設定し、また得ら
れた添加材の組み合わせ及び投入量を投入装置４に設定
する。その後、転炉において設定された酸素量にて吹錬
が実施され、吹錬終了後、設定された添加材が設定され
た分量で投入される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吹錬工程において
溶湯に、例えば酸素を吹き込み、その後、添加材を投入
して溶湯中の成分濃度及び溶湯温度を各目標値に調整す
る溶湯成分濃度及び溶湯温度の調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属精錬プラントにおいては、溶湯に酸
素を吹き込む吹錬工程後に、この溶湯を転炉から汲み出
し、添加材を投入してその成分濃度を調整する工程が実
施される。この調整工程において溶湯に投入される添加
材は、含有成分の組成が異なる複数の種類が存在し、ま
たこれら複数種の添加材が組み合わされて投入されるこ
とがある。そこで添加材投入後の各成分濃度を所定値に
するための方法が、種々提案されている。

【０００３】例えば特開昭55-13121号公報には、溶湯成
分が上昇する推定式を用い、サンプリングによる分析値
と推定式による目標値との誤差を少なくする方法が開示
されている。しかしながらこの方法は、調整可能な溶湯
成分が３種程度（例えばＣ，Ｓｉ，Ｍｎ）に限られてい
る、添加材の種類が３種程度に限られている、添加材の
投入上限値を設定することができない、コストを考慮し
ていない、という問題を有する。

【０００４】ここで添加材は高価であるために、添加材
の総コストが可及的に低くなるように、各添加材の投入
量を決定することが重要である。また添加材は価格変動
が大きいために、この投入量は変更が容易である必要が
ある。添加材コストが可及的に低くなるような添加材を
選択しその投入量を決定する方法が、特公昭57-14732号
公報にて開示されている。しかしながら、例えば連続鋳
造工程等のその後の工程を円滑に実施するには、添加材
投入後の溶湯温度を所定値以上で許容範囲内に保持する
必要があるが、添加材の種類によって投入後の温度変化
量が異なるため、この制御を困難にしている。

【０００５】そこで本出願人は、溶湯成分及び溶湯重量
の測定値と、溶湯成分の目標値とに基づいた演算式と、
溶湯温度の測定値及び添加材投入による熱損失に基づい
た演算式と、添加材の投入量の最大値及び最小値とを制
約条件とし、添加材投入後の溶湯温度を目標値に近付
け、添加材コストを最小にする目的関数を用いた数理計
画法によって投入量を求める方法を特願平９−100491号
にて提案している。この方法では、溶湯温度が目標値を
下回ることなく、調整成分の限定が存在せず、添加材の
投入量を低コストにて決定することが可能である。

【０００６】この方法で用いる数理計画法は与えられた
条件のもとで、ある目的関数を最小（又は最大）にする
解を求めるための公知の解法である。〔式１〕は数理計
画法の一般式である。 〔式１〕 目標関数 ｆ（ｘ）→最小（又は最大） 制約条件 ｘ∈Ｓ、但しＳ⊆Ｘ

【０００７】ここでＸは基礎となる空間であって、Ｓは
その領域である。ｘ∈Ｓを満たす解ｘを可能解という。
領域Ｓを定義する制約条件はいくつかの不等式又は等式
で与えられる。目的関数ｆ（ｘ）は解の良さを数量的に
評価するものであり、最小化の場合はこの値が小さいほ
ど良い。例えば、ある可能解ｘが他の任意の可能解ｙに
対して、ｆ（ｘ）＜ｆ（ｙ）が成立するとき、このｘを
最適解という。また可能解ｘを含むある解集合Ｈが存在
して、任意のｙ∈Ｓ∩Ｈに対してｆ（ｘ）＜ｆ（ｙ）が
成立するとき、このｘを局所最適解という。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この方法で
初期値として使用している、例えば吹錬終了時の成分濃
度及び溶湯温度は、調整コストに及ぼす影響が大きいこ
とが分かっている。しかしながらこれらの値は、製品の
種類に応じて、吹錬工程の目標値として予め決定されて
おり、調整コストは考慮されずに設定されているという
問題がある。

【０００９】本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたも
のであり、目的関数による数理計画法に基づいて、吹錬
時に吹き込むガス量、並びに添加材及びその投入量の各
値を求め、求めたガス量で吹錬を実施し、求めた添加材
をその分量で投入することにより、評価指数が最適であ
る条件で溶湯成分濃度及び溶湯温度を正確に目標値に調
整することが可能な方法及びその実施に使用する装置を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ガスを吹き込み吹錬した後の溶湯に、添加材を投入し
て、溶湯中の複数成分の各濃度及び溶湯の温度を、夫々
所定の目標成分濃度及び所定の目標温度に調整する溶湯
成分濃度・溶湯温度調整方法であって、吹錬時に吹き込
むべきガス量を用いた数理計画法に基づき、評価指数が
最大又は最小であるときのガス量、投入すべき添加材及
びその投入量を求める工程と、評価指数が最大又は最小
であるときのガス量に基づいて吹錬する工程と、吹錬後
の溶湯に、評価指数が最大又は最小であるときの添加材
を、その投入量だけ投入する工程とを含むことを特徴と
する。

【００１１】請求項２記載の発明は、ガスを吹き込み吹
錬した後の溶湯に、添加材を投入して、溶湯中の複数成
分の各濃度及び溶湯の温度を、夫々所定の目標成分濃度
及び所定の目標温度に調整する溶湯成分濃度・溶湯温度
調整方法であって、吹錬時に吹き込むべきガス量を仮設
定する工程と、仮設定されたガス量を用いた数理計画法
に基づき、吹錬後の溶湯に投入すべき添加材及びその投
入量を求める工程と、仮設定されたガス量、並びに求め
られた投入すべき添加材及びその投入量を用いた場合の
評価指数を求める工程と、仮設定するガス量を変更する
工程と、以上の工程を繰り返すことにより、評価指数が
最大又は最小であるときのガス量、投入すべき添加材及
びその投入量を求める工程と、評価指数が最大又は最小
であるときのガス量に基づいて吹錬する工程と、吹錬後
の溶湯に、評価指数が最大又は最小であるときの添加材
を、その投入量だけ投入する工程とを含むことを特徴と
する。

【００１２】請求項３記載の発明は、ガスを吹き込み吹
錬した後の溶湯に、添加材を投入して、溶湯中の複数成
分の各濃度及び溶湯の温度を、夫々所定の目標成分濃度
及び所定の目標温度に調整する溶湯成分濃度・溶湯温度
調整方法であって、吹錬前の溶湯中の各成分の濃度、溶
湯温度及び溶湯重量を求める工程と、求めた各成分濃度
及び溶湯重量、並びに吹錬終了時の各目標成分濃度、吹
錬時に吹き込むべきガス量から定式化した各成分の吹錬
終了時の濃度を表す式と、予め設定した各添加材の組成
及び求めるべき各添加材の投入量から定式化した各成分
の需給関係を表す式と、求めた溶湯の温度、並びに前記
目標温度、仮設定したガス量から定式化した吹錬終了時
の溶湯温度を表す式と、予め設定した各添加材の温度特
性及び求めるべき各添加材の投入量から定式化した添加
材投入による熱損失と温度変化の許容量との関係を表す
式と、各添加材の最大投入量及び最小投入量とを制約条
件とし、添加材を投入した後の溶湯の温度を前記目標温
度に近付け、吹錬に関する評価指数及び添加材に関する
評価指数を含む複合評価指数が最大又は最小となること
を目的とする目的関数による数理計画法に基づき、吹錬
時に吹き込むべきガス量と、吹錬後の溶湯に投入すべき
添加材及びその投入量を求める工程と、求めたガス量に
基づいて吹錬する工程と、吹錬後の溶湯に、求めた添加
材を、夫々求めた投入量だけ投入する工程とを含むこと
を特徴とする。

【００１３】請求項４記載の発明は、ガスを吹き込み吹
錬した後の溶湯に、添加材を投入して、溶湯中の複数成
分の各濃度及び溶湯の温度を、夫々所定の目標成分濃度
及び所定の目標温度に調整する溶湯成分濃度・溶湯温度
調整方法であって、吹錬前の溶湯中の各成分の濃度、溶
湯温度及び溶湯重量を求める工程と、吹錬時に吹き込む
べきガス量を仮設定する仮設定工程と、求めた各成分濃
度及び溶湯重量、並びに吹錬終了時の各目標成分濃度、
仮設定したガス量から定式化した各成分の吹錬終了時の
濃度を表す式と、予め設定した各添加材の組成及び求め
るべき各添加材の投入量から定式化した各成分の需給関
係を表す式と、求めた溶湯の温度、並びに前記目標温
度、仮設定したガス量から定式化した吹錬終了時の溶湯
温度を表す式と、予め設定した各添加材の温度特性及び
求めるべき各添加材の投入量から定式化した添加材投入
による熱損失と温度変化の許容量との関係を表す式と、
各添加材の最大投入量及び最小投入量とを制約条件と
し、添加材を投入した後の溶湯の温度を前記目標温度に
近付けることを目的とする目的関数による数理計画法に
基づき、吹錬後の溶湯に投入すべき添加材及びその投入
量を求める演算工程と、仮設定したガス量、求めた添加
材及び投入量を使用した場合の、吹錬に関する評価指数
及び添加材に関する評価指数を含む複合評価指数を求め
る評価指数演算工程と、一連の前記仮設定工程、前記演
算工程及び前記評価指数演算工程を所定回繰り返し、前
記複合評価指数が最大又は最小となる場合の、吹錬時に
吹き込むべきガス量と、吹錬後の溶湯に投入すべき添加
材及びその投入量を求める最大／最小値演算工程と、該
最大／最小値演算工程で得られたガス量に基づいて吹錬
する工程と、吹錬後の溶湯に、前記最大／最小値演算工
程で得られた添加材を、前記最大／最小値演算工程で得
られた各投入量だけ投入する工程とを含むことを特徴と
する。

【００１４】請求項５記載の発明は、ガスを吹き込み吹
錬した後の溶湯に、添加材を投入して、溶湯中の複数成
分の各濃度及び溶湯の温度を、夫々所定の目標成分濃度
及び所定の目標温度に調整する溶湯成分濃度・溶湯温度
調整装置であって、吹錬前の溶湯中の各成分の濃度、溶
湯温度及び溶湯重量を求める手段と、求めた各成分濃度
及び溶湯重量、並びに吹錬終了時の各目標成分濃度、吹
錬時に吹き込むべきガス量から定式化した各成分の吹錬
終了時の濃度を表す式と、予め設定した各添加材の組成
及び求めるべき各添加材の投入量から定式化した各成分
の需給関係を表す式と、求めた溶湯の温度、並びに前記
目標温度、仮設定したガス量から定式化した吹錬終了時
の溶湯温度を表す式と、予め設定した各添加材の温度特
性及び求めるべき各添加材の投入量から定式化した添加
材投入による熱損失と温度変化の許容量との関係を表す
式と、各添加材の最大投入量及び最小投入量とを制約条
件とし、添加材を投入した後の溶湯の温度を前記目標温
度に近付け、吹錬に関する評価指数及び添加材に関する
評価指数を含む複合評価指数が最大又は最小となること
を目的とする目的関数による数理計画法に基づき、吹錬
時に吹き込むべきガス量と、吹錬後の溶湯に投入すべき
添加材及びその投入量を求める手段と、求めたガス量に
基づいて吹錬する手段と、吹錬後の溶湯に、求めた添加
材を、夫々求めた投入量だけ投入する手段とを備えるこ
とを特徴とする。

【００１５】吹錬の実施前に、（複合）評価指数が最大
又は最小となる、ガス量（例えば酸素量）、並びに添加
材及びその投入量を求め、この各値によって、吹錬を実
施し、さらに添加材を投入する。従って従来は初期値で
あった添加材投入前の成分濃度及び溶湯温度をも調整し
て、（複合）評価指数が最大又は最小となる最適な条件
で、例えば低コストで正確に溶湯成分濃度及び溶湯温度
を目標値に近付けることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づき具体的に説明する。図１は本発明に係
る溶湯成分濃度及び溶湯温度調整装置の構成を示すブロ
ック図である。図中５は、溶湯を収容し、酸素を吹き込
んで吹錬を実施する転炉であり、吹錬後の溶湯は取鍋６
へ汲み出される構成となっている。取鍋６には、溶湯の
成分濃度及び温度を調整するための添加材を投入する投
入装置４が連結されている。

【００１７】転炉５内の溶湯の温度、溶湯中の各成分濃
度、及び溶湯の重量等の各値は、測定装置３にて測定さ
れるようになしてあり、測定装置３には、吹錬時に吹き
込むべき酸素量、並びに取鍋６へ投入すべき添加材の組
み合わせ及びその投入量を演算する演算装置２が接続さ
れている。また演算装置２には、これに設定値を入力す
るための入力装置１と、演算結果を与える投入装置４及
び転炉５とが接続されている。

【００１８】以上の如く構成された本発明装置では、測
定装置３にて測定されたデータは演算装置２へ与えら
れ、また入力装置１を介して演算装置２へ所要の設定値
が入力される。演算装置２は、これら設定値及び測定デ
ータに基づいて、吹錬時に吹き込むべき酸素量、並びに
取鍋６へ投入すべき添加材の組み合わせ及びその投入量
を演算し、酸素量に関するデータを転炉５へ与え、添加
材の組み合わせ及びその投入量に関するデータを投入装
置４へ出力する。転炉５は、与えられたデータに基づい
た量の酸素量を吹き込んで吹錬を実施する。そして吹錬
後、取鍋６へ汲み取られた溶湯には、演算装置２から与
えられたデータに基づいた添加材がその投入量で、投入
装置４から投入される。

【００１９】図２は本発明に係る溶湯成分濃度及び溶湯
温度の調整方法を実施する場合の演算装置２における処
理手順を示すフローチャートである。先ず作業者に、添
加材投入後の目標成分濃度及び目標溶湯温度Ｔ_aim を設
定入力せしめ、組み合わせるべき各添加材ｊにおける各
成分ｉの含有率Ｓ_i,j 、各添加材ｊの温度特性（温度変
化量）Δｔ_j 、及び各添加材ｊの単価Ｈ_j の各値を入力
装置１を用いて入力せしめる（ステップＳ１）。そして
測定装置３にて測定された吹錬前の溶湯の各成分濃度、
温度Ｔ₀ 及び重量Ｗの各値の入力を受ける（ステップＳ
２）。演算装置２は、これら入力された値に基づいて、
歩留り等の各定数を設定する（ステップＳ３）。そして
設定された各定数に基づいて制約条件及び目的関数を設
定し、数理計画法により吹錬時の酸素量、投入すべき添
加材の組み合わせ、及び各添加材の投入量を演算する
（ステップＳ４）。

【００２０】この演算結果に従い、得られた酸素量を、
転炉５における吹錬時の酸素量として設定し、また得ら
れた添加材の組み合わせ及び投入量を、投入装置４によ
って投入されるべき添加材の組み合わせ、及び各添加材
の投入量として設定する（ステップＳ５）。その後、演
算装置２が転炉５に対し設定された酸素量にて吹錬する
ことを指令し（ステップＳ６）、吹錬終了後の溶湯は取
鍋６へ汲み取られる。演算装置２は、取鍋６への汲み取
り終了のデータを受けると、投入装置４へ、設定された
添加材を設定された分量だけ分取することを指令し（ス
テップＳ７）、さらに、投入装置４へ各添加材を所定量
だけ添加することを指令して（ステップＳ８）、処理を
終了する。

【００２１】図３、４は、図２のステップＳ４における
吹錬時の酸素量、投入すべき添加材の組み合わせ、及び
各添加材の投入量を演算する工程を詳細に示すフローチ
ャートである。先ず数理計画法による求解のために必要
な設定値、具体的には制約条件の緩和に係る所定の許容
濃度差及びその緩和の程度を表す所定の緩和係数ｎ、並
びに所定の許容温度差及びその緩和の程度を表す所定の
緩和係数ｍを作業者に入力装置１を用いて入力させ、こ
れを受け付ける（ステップＳ41）。演算装置２は、入力
された設定値及びステップＳ３で設定された各定数に基
づいて〔式２〕、〔式３〕に示す２つの目的関数を設定
する（ステップＳ42）。

【００２２】〔式２〕は、吹錬コスト及び添加材コスト
を含む複合コストを低減すること、並びに添加材投入後
の溶湯温度を目標値に近付けることを目的とする目的関
数を表す式である。 〔式２〕 Ｈ₁ ・Ｇ₁ ＋Ｈ₂ ・Ｇ₂ ＋…Ｈ_j ・Ｇ_j ＋…Ｈ_M ・Ｇ_M
＋Ｈ_T →ｍｉｎ 但し、Ｈ_j ：添加材ｊの単価 Ｇ_j ：添加材ｊの投入量 Ｈ_T ：耐火物溶損コスト Ｈ_T ＝ｈ・ (Ｔ_aim −（Δｔ₁ ・Ｇ₁ ＋Δｔ₂ ・Ｇ₂ ＋
…＋Δｔ_j ・Ｇ_j ＋…＋Δｔ_M ・Ｇ_M ))

【００２３】ここで耐火物溶損コストＨ_T を求めるため
に用いるｈは、耐火物溶損コスト係数であり、単位温度
差当たりの取鍋の溶損コストを表す。またＴ_aim は、添
加材投入後の目標溶湯温度であり、Δｔ_j は添加材ｊの
単位量投入による熱損失である。Ｍは添加材の種類数で
ある。即ち〔式２〕は、吹き込み酸素のコストと、全添
加材のコストと、取鍋の溶損コストとの和が最小となる
添加材の組み合わせ及びその投入量を表す。

【００２４】〔式３〕は、吹き込む酸素及び投入する添
加材のコストを低減すること、並びに添加材投入後の溶
湯温度を目標値に近付けることを目的とする目的関数を
表す式である。即ち〔式３〕は、酸素吹き込みコストと
添加材の総コストと取鍋の溶損コストとの和が最小とな
る添加材の組み合わせ及びその投入量を表す。 〔式３〕 Ｈ₀ ・ΔＯ_k ＋Ｈ₁ ・Ｇ₁ ＋Ｈ₂ ・Ｇ₂ ＋…Ｈ_j ・Ｇ_j
＋…Ｈ_M ・Ｇ_M ＋Ｈ_T→ｍｉｎ 但し、Ｈ₀ ：酸素のコスト ΔＯ_k ：転炉吹錬時に吹き込む酸素量

【００２５】次に、〔式２〕、〔式３〕で用いる転炉吹
錬時に吹き込むべき酸素量ΔＯ_k を仮設定し（ステップ
Ｓ61）、所定の関数式である〔式４〕にこの値を代入す
ることにより、酸素量ΔＯ_k による吹錬終了時の溶湯成
分濃度Ｃ_i,k 及び溶湯温度Ｔ _k を推定し、仮の転炉終点
目標値とする。以下に示す〔式４〕は、転炉吹錬時に吹
き込む酸素量ΔＯ_k から定式化した、吹錬時における各
成分の濃度を表す式と、吹錬時に吹き込む酸素量ΔＯ_k
から定式化した溶湯温度を表す式である。 〔式４〕 Ｃ_i,k ＝ｆ（ΔＯ_k ） Ｔ_k ＝ｇ（ΔＯ_k ） 但し、ΔＯ_k ：吹錬時に吹き込む酸素量 Ｃ_i,k ：吹錬終了時の成分ｉの濃度 Ｔ_k ：吹錬終了時（添加材投入前）の溶湯温度

【００２６】そして上述した種々の値を用いて制約条件
を設定する（ステップＳ43）。ここでは以下に述べる、
制約条件に関する４つの式を使用する。

【００２７】先ず、ステップＳ１で予め設定されてい
る、添加材投入後の成分ｉの目標成分濃度と、〔式４〕
にて得た転炉吹錬終了時の成分濃度Ｃ_i,k との差を演算
して、成分ｉの濃度上昇目標値Ｘ_i として〔式５〕に代
入する。〔式５〕は、各添加材を投入した場合の、各成
分の需給関係による制約条件を表す式である。〔式５〕
の各等式における左辺の各項は、投入する添加材に含ま
れる成分毎の重量を表し、対応する右辺は成分ｉの投入
すべき重量を表す。即ち〔式５〕は、投入される添加材
に含まれる成分ｉの総重量と、成分ｉの投入すべき重量
とを等しくすることを示す。

【００２８】〔式５〕 Ｓ_1,1 ・Ｇ₁ ＋Ｓ_1,2 ・Ｇ₂ ＋…＋Ｓ_1,j ・Ｇ_j …＋Ｓ_1,M ・Ｇ_M ＝Ｘ₁ ・Ｗ Ｓ_2,1 ・Ｇ₁ ＋Ｓ_2,2 ・Ｇ₂ ＋…＋Ｓ_2,j ・Ｇ_j …＋Ｓ_2,M ・Ｇ_M ＝Ｘ_2,・Ｗ … Ｓ_i,1 ・Ｇ₁ ＋Ｓ_i,2 ・Ｇ₂ ＋…＋Ｓ_i,j ・Ｇ_j …＋Ｓ_i,M ・Ｇ_M ＝Ｘ_i,・Ｗ … Ｓ_N,1 ・Ｇ₁ ＋Ｓ_N,2 ・Ｇ₂ ＋…＋Ｓ_N,j ・Ｇ_j …＋Ｓ_N,M ・Ｇ_M ＝Ｘ_N,・Ｗ 但し、Ｓ_i,j ：添加材ｊ中の成分ｉの含有率 Ｇ_j ：添加材ｊの投入量 Ｘ_i ：成分ｉの濃度上昇目標値 Ｗ ：溶湯重量 Ｎ ：調整対象成分ｉの数 Ｍ ：添加材ｊの数

【００２９】また〔式４〕にて得た添加材投入前の溶湯
温度Ｔ_k を〔式６〕へ代入する。〔式６〕は、添加材投
入による熱損失と温度変化の許容量との関係による制約
条件を表す式である。〔式６〕の左辺の各項は、各添加
材を投入することによる温度の変化量を表し、右辺は添
加材投入後の溶湯目標温度Ｔ_aim と添加材投入前の溶湯
温度Ｔ_k （式４より算出）との差を表す。即ち、〔式
６〕は、全ての添加材を投入したときの溶湯の総温度変
化量が、目標溶湯温度を下回らないようにすることを示
す。

【００３０】〔式６〕 Δｔ₁ ・Ｇ₁ ＋Δｔ₂ ・Ｇ₂ ＋…＋Δｔ_j ・Ｇ_j ＋…＋
Δｔ_M ・Ｇ_M≦Ｔ_aim −Ｔ_k 但し、Δｔ_j ：添加材ｊの単位量投入による溶湯の温度
変化量 Ｔ_aim ：添加材投入後の目標溶湯温度

【００３１】さらに添加材の投入量Ｇ₁ ，Ｇ₂ …Ｇ_j …
Ｇ_M の制約条件を設定する。〔式７〕は、添加材の最大
投入量及び最小投入量による制約条件を表す式である。
最大投入量ｇ_j,t には添加材ｊの準備量を設定する。ま
た最小投入量ｇ_j,u には基本的に０を設定するが、在庫
管理等の理由でその添加材ｊを優先的に使用したい場合
は０より大きい所定値を設定する。

【００３２】〔式７〕 ｇ_1,u ≦Ｇ₁ ≦ｇ_1,t ｇ_2,u ≦Ｇ₂ ≦ｇ_2,t … ｇ_j,u ≦Ｇ_j ≦ｇ_j,t … ｇ_N,u ≦Ｇ_N ≦ｇ_N,t

【００３３】そして目標成分濃度の許容範囲及び目標溶
湯温度の許容範囲を零としたシンプレックス法により演
算を行って（ステップＳ44）、最適解が存在するか否か
を判断する（ステップＳ45）。最適解が存在しないと判
断した場合は、設定されている成分濃度が許容濃度より
低いか否かを判断し（ステップＳ62）、低い場合は成分
濃度上昇目標値Ｘ_i が最も小さい成分ｉを、制約条件を
緩和する対象として選択する（ステップＳ46）。そして
選択した成分ｉの濃度上昇目標値Ｘ_i に所定の許容値、
即ち目標成分濃度に前記許容濃度差を加えた和を緩和係
数ｎで割った値を上乗せする（ステップＳ47）。そして
ステップＳ43に戻り、この値を〔式５〕に代入すること
により、制約条件が緩和される。

【００３４】またステップＳ62において、成分濃度が許
容濃度に達していると判断された場合は、設定されてい
る溶湯温度が許容温度より低いか否かを判断し（ステッ
プＳ63）、低い場合は溶湯温度の目標値Ｔ_aim に所定の
許容値、即ち目標温度に前記許容温度差を加えた和を緩
和係数ｍで割った値を上乗せする（ステップＳ64）。そ
してステップＳ43に戻り、この値を〔式５〕に代入する
ことにより、制約条件が緩和される。このような処理を
ステップＳ45において、最適解有りと判断されるまで繰
り返す。ステップＳ63において、溶湯温度が許容温度に
達していると判断された場合は、最適解を見出せないと
してエラーを表示し（ステップＳ65）、処理を終了す
る。

【００３５】ステップＳ45において最適解有りと判断さ
れた場合は、その最適解が整数変数ｙ_j に係る〔式８〕
の整数条件を満たすか否かを判断する（ステップＳ4
8）。〔式８〕は、添加材の最大投入量の制限、具体的
には添加材の在庫の有無、又は添加材を投入する装置の
補修作業等に起因する添加材の投入制限に係る制約条件
を表す式である。 〔式８〕 ｙ_j ＝０，１ （ｊ＝１，２，…，Ｎ） Σｙ_j ＝ｖ （ｊ＝１，２，…，Ｎ） Ｇ_j ≦ｇ_j,t ・ｙ_j （ｊ＝１，２，…，Ｎ）

【００３６】〔式８〕において、変数ｙ_j は、添加材ｊ
を組み合わせの候補とするか否かを夫々１又は０により
示す。また変数ｖは組み合わせる添加材の種類数を表
す。即ち〔式８〕による制約条件を設けることにより、
組み合わせの候補とする添加材及びその組み合わせに含
まれる添加材の種類数を詳細に指定することができる。

【００３７】ステップＳ54において整数条件を満たさな
いと判断した場合は、分枝限定法に基づいて与えられた
問題を部分問題に分割し初期設定を行う（ステップＳ4
9）。そして分割した問題の１つを選択し（ステップＳ5
0）、再度シンプレックス法に基づいて最適解を探索し
て（ステップＳ51）、最適解が存在するか否かを判断す
る（ステップＳ52）。最適解が存在すると判断した場合
は、その最適解が整数条件を満たすか否かを判断し（ス
テップＳ54）、整数条件を満たす場合はステップＳ56へ
進む。最適解が整数条件を満たさない場合は、分枝状態
を再設定し、即ち前述の部分問題を分解して新たな部分
問題を設定し（ステップＳ55）、ステップＳ50以降の処
理を繰り返す。またステップＳ52において最適解が存在
しないと判断した場合は、探索深さを再設定し、即ち選
択されている部分問題の設定を解除して（ステップＳ5
3）、ステップＳ50へ戻り部分問題の選択を再度行い、
以降の処理を繰り返す。

【００３８】ステップＳ54において整数条件を満たすと
判断した場合は、その解を求めるべき解として、〔式
２〕にて添加材及び投入量を決定する（ステップＳ5
6）。

【００３９】その後、得られた添加材の組み合わせ及び
その投入量と、設定されている酸素量ΔＯ_k とにおける
総コストを〔式３〕の左辺を用いて求める（ステップＳ
57）。そして、ステップＳ61〜Ｓ57における処理が所定
回数ｒ繰り返されたか否かを判断し（ステップＳ58）、
所定回数ｒに達しない場合は、 ΔＯ_k ＝ΔＯ_k-1 ＋Ｏ_up （ｋ＝１，２，…，ｒ） に基づいて、酸素量を変更し（ステップＳ59）、変更し
た値を用いて酸素量ΔＯ _k の仮設定（ステップＳ61）を
再度行う。ステップＳ58において、所定回数ｒに達して
いる場合は、〔式３〕を用いて吹き込むべき酸素量、添
加材及び投入量を決定し（ステップＳ60）、ステップＳ
５へ進む。

【００４０】以上のように本発明では、〔式５〕〜〔式
８〕に示した制約条件下で〔式２〕に示した目的関数の
評価がより良くなる、即ち関数の値が小さくなるような
添加材の組み合わせ及び投入量を決定する。さらに〔式
３〕に示した目的関数において総コストが最も低くなる
ような酸素量を求め、求めた酸素量によって転炉吹錬を
実施し、取鍋に移した後、求めた添加材の投入量に基づ
いて添加材を取鍋に投入して溶湯の成分濃度を調整す
る。これにより低コストにて溶湯成分濃度及び溶湯温度
を正確に調整される。

【００４１】

【実施例】図５は、転炉吹錬時の酸素量と、溶湯成分
（Ｍｎ，Ｃ）及び溶湯温度との関係を示すグラフであ
る。このような関係を示す転炉吹錬を行った場合の各コ
ストを酸素量に対応させて図６に示す。図６(a) は転炉
吹錬時にかかる費用であり、酸素量が少ないほど（図中
）低コストであることが分かる。図６(b) は、所定の
各成分値を得るために、転炉吹錬後に投入する全添加材
にかかる費用である。全添加材にかかる費用は、比較的
多い酸素量（図中）で最も少ない。これらを組み合わ
せた総コスト（図６(c))は、今回実施した酸素量のう
ち、略中間値（図中）で最も低くなっていることがわ
かる。このように溶湯の成分及び温度の調整にかかる費
用は、酸素量が大きく影響することが分かる。本発明で
は、添加材コストのみを最小化して添加材の組み合わせ
及び投入量を決定する場合よりも、さらに低コストで成
分及び温度を正確に調整することができる。

【００４２】

【発明の効果】以上のように本発明に係る溶湯成分濃度
及び溶湯温度の調整方法、並びにその装置は、所定の制
約条件下で、所定の目的関数の評価がより良くなる添加
材の組み合わせ及び投入量を決定し、さらに他の所定の
目的関数において複合評価指数が最も低くなるようなガ
ス量を求め、求めたガス量によって転炉吹錬を実施し、
吹錬後の溶湯に求めた添加材の投入量に基づいて添加材
を投入して溶湯の成分濃度を調整するので、評価指数が
最適である条件で、例えば低コストにて正確に溶湯の成
分濃度及び温度を調整することが可能である等、本発明
は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る溶湯成分濃度及び溶湯温度の調整
装置の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明に係る溶湯成分濃度及び溶湯温度の調整
方法の手順を示すフローチャートである。

【図３】図２の演算工程を詳細に示すフローチャートで
ある。

【図４】図２の演算工程を詳細に示すフローチャートで
ある。

【図５】転炉吹錬時の酸素量と、溶湯成分及び溶湯温度
との関係を示すグラフである。

【図６】転炉吹錬時の酸素量と、転炉吹錬コスト、添加
材コスト及び総コストとの関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 入力装置 ２ 演算装置 ３ 測定装置 ４ 投入装置 ５ 転炉

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスを吹き込み吹錬した後の溶湯に、添
   加材を投入して、溶湯中の複数成分の各濃度及び溶湯の
   温度を、夫々所定の目標成分濃度及び所定の目標温度に
   調整する溶湯成分濃度・溶湯温度調整方法であって、 吹錬時に吹き込むべきガス量を用いた数理計画法に基づ
   き、評価指数が最大又は最小であるときのガス量、投入
   すべき添加材及びその投入量を求める工程と、 評価指数が最大又は最小であるときのガス量に基づいて
   吹錬する工程と、 吹錬後の溶湯に、評価指数が最大又は最小であるときの
   添加材を、その投入量だけ投入する工程とを含むことを
   特徴とする溶湯成分濃度・溶湯温度調整方法。
2. 【請求項２】 ガスを吹き込み吹錬した後の溶湯に、添
   加材を投入して、溶湯中の複数成分の各濃度及び溶湯の
   温度を、夫々所定の目標成分濃度及び所定の目標温度に
   調整する溶湯成分濃度・溶湯温度調整方法であって、 吹錬時に吹き込むべきガス量を仮設定する工程と、 仮設定されたガス量を用いた数理計画法に基づき、吹錬
   後の溶湯に投入すべき添加材及びその投入量を求める工
   程と、 仮設定されたガス量、並びに求められた投入すべき添加
   材及びその投入量を用いた場合の評価指数を求める工程
   と、 仮設定するガス量を変更する工程と、 以上の工程を繰り返すことにより、評価指数が最大又は
   最小であるときのガス量、投入すべき添加材及びその投
   入量を求める工程と、 評価指数が最大又は最小であるときのガス量に基づいて
   吹錬する工程と、 吹錬後の溶湯に、評価指数が最大又は最小であるときの
   添加材を、その投入量だけ投入する工程とを含むことを
   特徴とする溶湯成分濃度・溶湯温度調整方法。
3. 【請求項３】 ガスを吹き込み吹錬した後の溶湯に、添
   加材を投入して、溶湯中の複数成分の各濃度及び溶湯の
   温度を、夫々所定の目標成分濃度及び所定の目標温度に
   調整する溶湯成分濃度・溶湯温度調整方法であって、 吹錬前の溶湯中の各成分の濃度、溶湯温度及び溶湯重量
   を求める工程と、 −求めた各成分濃度及び溶湯重量、並びに吹錬終了時の
   各目標成分濃度、吹錬時に吹き込むべきガス量から定式
   化した各成分の吹錬終了時の濃度を表す式と、 −予め設定した各添加材の組成及び求めるべき各添加材
   の投入量から定式化した各成分の需給関係を表す式と、 −求めた溶湯の温度、並びに前記目標温度、仮設定した
   ガス量から定式化した吹錬終了時の溶湯温度を表す式
   と、 −予め設定した各添加材の温度特性及び求めるべき各添
   加材の投入量から定式化した添加材投入による熱損失と
   温度変化の許容量との関係を表す式と、 −各添加材の最大投入量及び最小投入量とを制約条件と
   し、添加材を投入した後の溶湯の温度を前記目標温度に
   近付け、吹錬に関する評価指数及び添加材に関する評価
   指数を含む複合評価指数が最大又は最小となることを目
   的とする目的関数による数理計画法に基づき、吹錬時に
   吹き込むべきガス量と、吹錬後の溶湯に投入すべき添加
   材及びその投入量を求める工程と、 求めたガス量に基づいて吹錬する工程と、 吹錬後の溶湯に、求めた添加材を、夫々求めた投入量だ
   け投入する工程とを含むことを特徴とする溶湯成分濃度
   ・溶湯温度調整方法。
4. 【請求項４】 ガスを吹き込み吹錬した後の溶湯に、添
   加材を投入して、溶湯中の複数成分の各濃度及び溶湯の
   温度を、夫々所定の目標成分濃度及び所定の目標温度に
   調整する溶湯成分濃度・溶湯温度調整方法であって、 吹錬前の溶湯中の各成分の濃度、溶湯温度及び溶湯重量
   を求める工程と、 吹錬時に吹き込むべきガス量を仮設定する仮設定工程
   と、 −求めた各成分濃度及び溶湯重量、並びに吹錬終了時の
   各目標成分濃度、仮設定したガス量から定式化した各成
   分の吹錬終了時の濃度を表す式と、 −予め設定した各添加材の組成及び求めるべき各添加材
   の投入量から定式化した各成分の需給関係を表す式と、 −求めた溶湯の温度、並びに前記目標温度、仮設定した
   ガス量から定式化した吹錬終了時の溶湯温度を表す式
   と、 −予め設定した各添加材の温度特性及び求めるべき各添
   加材の投入量から定式化した添加材投入による熱損失と
   温度変化の許容量との関係を表す式と、 −各添加材の最大投入量及び最小投入量とを制約条件と
   し、添加材を投入した後の溶湯の温度を前記目標温度に
   近付けることを目的とする目的関数による数理計画法に
   基づき、吹錬後の溶湯に投入すべき添加材及びその投入
   量を求める演算工程と、 仮設定したガス量、求めた添加材及び投入量を使用した
   場合の、吹錬に関する評価指数及び添加材に関する評価
   指数を含む複合評価指数を求める評価指数演算工程と、 一連の前記仮設定工程、前記演算工程及び前記評価指数
   演算工程を所定回繰り返し、前記複合評価指数が最大又
   は最小となる場合の、吹錬時に吹き込むべきガス量と、
   吹錬後の溶湯に投入すべき添加材及びその投入量を求め
   る最大／最小値演算工程と、 該最大／最小値演算工程で得られたガス量に基づいて吹
   錬する工程と、 吹錬後の溶湯に、前記最大／最小値演算工程で得られた
   添加材を、前記最大／最小値演算工程で得られた各投入
   量だけ投入する工程とを含むことを特徴とする溶湯成分
   濃度・溶湯温度調整方法。
5. 【請求項５】 ガスを吹き込み吹錬した後の溶湯に、添
   加材を投入して、溶湯中の複数成分の各濃度及び溶湯の
   温度を、夫々所定の目標成分濃度及び所定の目標温度に
   調整する溶湯成分濃度・溶湯温度調整装置であって、 吹錬前の溶湯中の各成分の濃度、溶湯温度及び溶湯重量
   を求める手段と、 −求めた各成分濃度及び溶湯重量、並びに吹錬終了時の
   各目標成分濃度、吹錬時に吹き込むべきガス量から定式
   化した各成分の吹錬終了時の濃度を表す式と、 −予め設定した各添加材の組成及び求めるべき各添加材
   の投入量から定式化した各成分の需給関係を表す式と、 −求めた溶湯の温度、並びに前記目標温度、仮設定した
   ガス量から定式化した吹錬終了時の溶湯温度を表す式
   と、 −予め設定した各添加材の温度特性及び求めるべき各添
   加材の投入量から定式化した添加材投入による熱損失と
   温度変化の許容量との関係を表す式と、 −各添加材の最大投入量及び最小投入量とを制約条件と
   し、添加材を投入した後の溶湯の温度を前記目標温度に
   近付け、吹錬に関する評価指数及び添加材に関する評価
   指数を含む複合評価指数が最大又は最小となることを目
   的とする目的関数による数理計画法に基づき、吹錬時に
   吹き込むべきガス量と、吹錬後の溶湯に投入すべき添加
   材及びその投入量を求める手段と、 求めたガス量に基づいて吹錬する手段と、 吹錬後の溶湯に、求めた添加材を、夫々求めた投入量だ
   け投入する手段とを備えることを特徴とする溶湯成分濃
   度・溶湯温度調整装置。