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技術 吹錬プロセス操業支援方法及び吹錬プロセス操業支援装置

出願人 JFEスチール株式会社
発明者 岡崎健太郎
出願日 2012年3月1日 (8年8ヶ月経過) 出願番号 2012-045054
公開日 2013年9月12日 (7年2ヶ月経過) 公開番号 2013-181194
状態 特許登録済
技術分野 炭素鋼又は鋳鋼の製造
主要キーワード 超過コスト 操業支援 管理者用端末装置 操業実績データ 設備番号 装入温度 目標成分 チャージ毎
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2013年9月12日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

吹錬プロセスの操業上の問題点を推定、改善することを支援すること。

解決手段

プロセスコンピュータ10が、吹錬プロセスの操業条件目標値と実績値との差分値チャージ毎に算出し、差分値に対する他の複数の操業条件の寄与度を要素とする寄与度ベクトルをチャージ毎に算出し、寄与度ベクトルに対応する操業条件を乗算した値に対し主成分分析を行うことによって、差分値と複数の操業条件との関係を導出し、寄与度ベクトル及び差分値と複数の操業条件との関係に関する情報を提示する。これにより、吹錬プロセスの操業上の問題点を推定、改善することを支援できる。

概要

背景

転炉での吹錬プロセスでは、高炉から供給される銑鉄石灰等の副原料投入した後に酸素を吹き込むことによって、銑鉄の内部に含まれる珪素、燐等の不純物酸化によって除去する。また、銑鉄の内部に含まれる硫黄(S)は、主原料に石灰等の副原料を加えることによって、還元により除去される。この吹錬プロセスにおいて、プロセス終了時における銑鉄中の不純物濃度所定範囲内に制御することは重要な課題である。このような背景から、吹錬プロセスでは、銑鉄中の不純物濃度を所定範囲内に制御するために必要な副原料の投入量を算出し、算出された投入量を副原料投入量指示値としてオペレータ通知する技術が利用されている(特許文献1,2参照)。

概要

吹錬プロセスの操業上の問題点を推定、改善することを支援すること。プロセスコンピュータ10が、吹錬プロセスの操業条件目標値と実績値との差分値チャージ毎に算出し、差分値に対する他の複数の操業条件の寄与度を要素とする寄与度ベクトルをチャージ毎に算出し、寄与度ベクトルに対応する操業条件を乗算した値に対し主成分分析を行うことによって、差分値と複数の操業条件との関係を導出し、寄与度ベクトル及び差分値と複数の操業条件との関係に関する情報を提示する。これにより、吹錬プロセスの操業上の問題点を推定、改善することを支援できる。

目的

この吹錬プロセスにおいて、プロセス終了時における銑鉄中の不純物濃度を所定範囲内に制御することは重要な課題である

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

転炉での吹錬プロセスの操業支援する吹錬プロセス操業支援方法であって、前記吹錬プロセスの操業条件目標値と実績値との差分値チャージ毎に算出するステップと、前記差分値に対する他の複数の操業条件の寄与度を要素とする寄与度ベクトルをチャージ毎に算出するステップと、前記寄与度ベクトルに対応する操業条件を乗算した値に対し主成分分析を行うことによって、前記差分値と前記複数の操業条件との関係を導出するステップと、前記寄与度ベクトル及び前記差分値と前記複数の操業条件との関係に関する情報を提示するステップと、を含むことを特徴とする吹錬プロセス操業支援方法。

請求項2

前記操業条件の目標値は、物理モデルを用いて算出された副原料投入量の指示値であることを特徴とする請求項1に記載の吹錬プロセス操業支援方法。

請求項3

転炉での吹錬プロセスの操業を支援する吹錬プロセス操業支援装置であって、前記吹錬プロセスの操業条件の目標値と実績値との差分値をチャージ毎に算出する手段と、前記差分値に対する他の複数の操業条件の寄与度を要素とする寄与度ベクトルをチャージ毎に算出する手段と、前記寄与度ベクトルに対応する操業条件を乗算した値に対し主成分分析を行うことによって、前記差分値と前記複数の操業条件との関係を導出する手段と、前記寄与度ベクトル及び前記差分値と前記複数の操業条件との関係に関する情報を提示する手段と、を備えることを特徴とする吹錬プロセス操業支援装置。

技術分野

0001

本発明は、転炉での吹錬プロセスの操業支援する吹錬プロセス操業支援方法及び吹錬プロセス操業支援装置に関する。

背景技術

0002

転炉での吹錬プロセスでは、高炉から供給される銑鉄石灰等の副原料投入した後に酸素を吹き込むことによって、銑鉄の内部に含まれる珪素、燐等の不純物酸化によって除去する。また、銑鉄の内部に含まれる硫黄(S)は、主原料に石灰等の副原料を加えることによって、還元により除去される。この吹錬プロセスにおいて、プロセス終了時における銑鉄中の不純物濃度所定範囲内に制御することは重要な課題である。このような背景から、吹錬プロセスでは、銑鉄中の不純物濃度を所定範囲内に制御するために必要な副原料の投入量を算出し、算出された投入量を副原料投入量指示値としてオペレータ通知する技術が利用されている(特許文献1,2参照)。

先行技術

0003

特開2007−327113号公報
特開2009−68089号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、従来の技術は、吹錬プロセスを数式によって表現した物理モデルを用いて副原料の投入量を算出するために、物理モデルを作成した際のプロセス条件と実際のプロセス条件とが異なる場合、副原料の投入量を正確に算出できない。このため、オペレータは、算出された投入量が適切でないと判断した場合、算出された投入量が適切でない原因を推定、改善することなく、銑鉄中の不純物濃度が必ず所定範囲内になるように算出された投入量より多い量の副原料を投入する。この結果、副原料のコストが増加し、吹錬プロセス全体のコストを削減することが困難になる。

0005

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、吹錬プロセスの操業上の問題点を推定、改善することを支援可能な吹錬プロセス操業支援方法及び吹錬プロセス操業支援装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る吹錬プロセス操業支援方法は、転炉での吹錬プロセスの操業を支援する吹錬プロセス操業支援方法であって、前記吹錬プロセスの操業条件目標値と実績値との差分値チャージ毎に算出するステップと、前記差分値に対する他の複数の操業条件の寄与度を要素とする寄与度ベクトルをチャージ毎に算出するステップと、前記寄与度ベクトルに対応する操業条件を乗算した値に対し主成分分析を行うことによって、前記差分値と前記複数の操業条件との関係を導出するステップと、前記寄与度ベクトル及び前記差分値と前記複数の操業条件との関係に関する情報を提示するステップと、を含むことを特徴とする。

0007

本発明に係る吹錬プロセス操業支援方法は、上記発明において、前記操業条件の目標値は、物理モデルを用いて算出された副原料の投入量の指示値であることを特徴とする。

0008

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る吹錬プロセス操業支援装置は、転炉での吹錬プロセスの操業を支援する吹錬プロセス操業支援装置であって、前記吹錬プロセスの操業条件の目標値と実績値との差分値をチャージ毎に算出する手段と、前記差分値に対する他の複数の操業条件の寄与度を要素とする寄与度ベクトルをチャージ毎に算出する手段と、前記寄与度ベクトルに対応する操業条件を乗算した値に対し主成分分析を行うことによって、前記差分値と前記複数の操業条件との関係を導出する手段と、前記寄与度ベクトル及び前記差分値と前記複数の操業条件との関係に関する情報を提示する手段と、を備えることを特徴とする。

発明の効果

0009

本発明に係る吹錬プロセス操業支援方法及び吹錬プロセス操業支援装置によれば、吹錬プロセスの操業上の問題点を推定、改善することを支援できる。

図面の簡単な説明

0010

図1は、本発明の一実施形態である吹錬プロセス操業支援システムの構成を示すブロック図である。
図2は、図1に示すプロセスコンピュータ内に格納される操業実績データの一例を示す図である。
図3は、本発明の一実施形態である吹錬プロセス操業支援処理の流れを示すフローチャートである。

実施例

0011

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である吹錬プロセス操業支援システムの構成について説明する。

0012

〔吹錬プロセス操業支援システムの構成〕
図1は、本発明の一実施形態である吹錬プロセス操業支援システムの構成を示すブロック図である。図2は、図1に示すプロセスコンピュータ10内に格納される操業実績データの一例を示す図である。

0013

図1に示すように、本発明の一実施形態である吹錬プロセス操業支援システム1は、転炉2内の溶銑3に石灰等の副原料を投入した後に酸素を吹き込むことによって、溶銑3の内部に含まれる珪素、燐等の不純物を酸化によって除去する吹錬プロセスの操業を支援するものである。この吹錬プロセス操業支援システム1は、プロセスコンピュータ10、データベースサーバ11、オペレータ用端末装置12、及び管理者用端末装置13を備えている。

0014

プロセスコンピュータ10は、ワークステーション等の情報処理装置によって構成されている。プロセスコンピュータ10は、操業実績データをチャージ毎に取得し、取得した操業実績データを記憶する。具体的には、図2に示すように、操業実績データは、チャージ毎に付与された固有識別情報チャージID)、操業日時、副原料投入量、成分、出鋼量装入温度仕上温度設備番号設備No.)、吹錬担当者等の複数の操業条件BN(N=1〜N,Nは操業条件の数)に関する情報を含んでいる。なお、チャージとは、吹錬プロセスの操業単位を意味し、転炉2一杯分の溶銑3に対応する。

0015

プロセスコンピュータ10は、吹錬プロセスを数式によって表現した物理モデルを用いて副原料の投入量を算出し、算出された投入量を副原料投入量指示値としてオペレータが操作するオペレータ用端末装置12に出力する。オペレータは、オペレータ用端末装置12に出力された副原料投入量指示値に基づいて転炉2内の溶銑3に副原料を投入する。

0016

データベースサーバ11は、ワークステーション等の情報処理装置によって構成されている。データベースサーバ11は、後述する吹錬プロセス操業支援処理によってプロセスコンピュータ10が生成した情報を格納する。データベースサーバ11内に格納されている情報は、吹錬プロセス操業支援システム1を管理する管理者が操作する管理者用端末装置13を介して参照することができる。

0017

このような構成を有する吹錬プロセス操業支援システム1では、プロセスコンピュータ10が以下に示す吹錬プロセス操業支援処理を実行することによって、吹錬プロセスの操業上の問題点を推定、改善することを支援する。以下、図3に示すフローチャートを参照して、この吹錬プロセス操業支援処理を実行する際のプロセスコンピュータ10の動作について説明する。

0018

〔吹錬プロセス操業支援処理〕
図3は、本発明の一実施形態である吹錬プロセス操業支援処理の流れを示すフローチャートである。図3に示すフローチャートは、プロセスコンピュータ10内に格納されている操業実績データが更新される度毎に開始となり、吹錬プロセス操業支援処理はステップS1の処理に進む。

0019

ステップS1の処理では、プロセスコンピュータ10が、操業実績データが記録されている各チャージについて副原料の超過コストを算出し、副原料の超過コストと操業実績データを構成する各操業条件BNを要素とするベクトルを操業データベクトルとしてチャージ毎に作成する。具体的には、各副原料の投入量指示値Xを(x1,x2,…,xn)(nは副原料の数)、各副原料の投入量実績値Yを(y1,y2,…,yn)と表したとき、始めに、プロセスコンピュータ10は、各副原料の投入量実績値が投入量指示値を超えた量Z(=(y1−x1,y2−x2,…,yn−xn)=(z1,z2,…,zn))を算出する。

0020

次に、プロセスコンピュータ10は、各副原料の単位重量あたりのコストA(=(a1,a2,…,an))と各副原料の投入量実績値が投入量指示値を超えた量Zとを以下に示す数式(1)に代入することによって、各副原料の超過コストC(=(c1,c2,…,cn))を算出する。そして最後に、プロセスコンピュータ10は、操業実績データを構成する各操業条件BNと各副原料の超過コストCとを要素とするベクトルを操業データベクトルとしてチャージ毎に作成し、操業データベクトルの集合を作成する。これにより、ステップS1の処理は完了し、吹錬プロセス操業支援処理はステップS2の処理に進む。

0021

0022

ステップS2の処理では、プロセスコンピュータ10が、ステップS1の処理によって作成された操業データベクトルを用いて重回帰分析処理を実行することによって、各副原料の超過コストCに対する各操業条件BNの寄与度を要素とする寄与度ベクトルをチャージ毎に算出する。なお、本実施形態では、各副原料の超過コストCに対する各操業条件BNの寄与度を算出したが、目標温度及び目標成分と実績値との差分値、目標吹錬時間と実績値との差分値、ガス吹き込み量等の他のコスト増要因に対する各操業条件BNの寄与度を算出してもよい。また、この場合、各コスト増要因に対する寄与度ベクトルを正規化し、コスト増要因毎に規定された重み係数を乗算して和をとることによって、全体コストに対する寄与度ベクトルを算出することもできる。これにより、ステップS2の処理は完了し、吹錬プロセス操業支援処理はステップS3の処理に進む。

0023

ステップS3の処理では、プロセスコンピュータ10が、ステップS2の処理によって算出された寄与度ベクトルに各操業条件BNを乗算したものに対し主成分分析を実行することによって、副原料のコストが増加する際の操業上の傾向に関する情報を抽出する。これにより、ステップS3の処理は完了し、吹錬プロセス操業支援処理はステップS4の処理に進む。

0024

ステップS4の処理では、プロセスコンピュータ10が、ステップS2の処理によって算出された各チャージの寄与度ベクトル及びステップS3の処理によって抽出された副原料のコストが増加する際の操業上の傾向に関する情報をデータベースサーバ11に転送する。データベースサーバ11は、吹錬プロセス操業支援システム1を管理する管理者が操作する管理者用端末装置13を介してプロセスコンピュータ10から転送された情報を参照できる形態でプロセスコンピュータ10から転送された情報を格納する。これにより、ステップS4の処理は完了し、一連の吹錬プロセス操業支援処理は終了する。

0025

以後、副原料投入量管理システム1を管理する管理者は、各チャージの寄与度ベクトル及び副原料のコストが増加する際の操業上の傾向に基づいて、吹錬プロセスの操業上の問題点を推定、改善する。具体的には、管理者は、物理モデルを利用した副原料の投入量計算に問題がある場合には、物理モデルを修正して副原料の投入量を正確に算出できるようにする。また、管理者は、オペレータに対し情報をフィードバックすることによって、副原料のコストが削減されるようにする。

0026

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者などによりなされる他の実施の形態、実施例、および運用技術などは全て本発明の範疇に含まれる。

0027

1 吹錬プロセス操業支援システム
2転炉
3溶銑
10プロセスコンピュータ
11データベースサーバ
12オペレータ用端末装置
13 管理者用端末装置

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