JP6010928B2 - Blowing process operation support method and blowing process operation support device - Google Patents
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Description
本発明は、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及び吹錬プロセス操業支援装置に関する。 The present invention relates to a blowing process operation support method and a blowing process operation support device that support the operation of a blowing process in a converter.
転炉での吹錬プロセスでは、高炉から供給される銑鉄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、銑鉄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。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を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に通知する技術が利用されている（特許文献１，２参照）。 In the blowing process in the converter, by adding oxygen to the pig iron supplied from the blast furnace and then blowing oxygen, impurities such as silicon and phosphorus contained in the pig iron are removed by oxidation. Moreover, sulfur (S) contained in the pig iron is removed by reduction by adding a secondary raw material such as lime to the main raw material. In this blowing process, it is an important issue to control the impurity concentration in the pig iron within the predetermined range at the end of the process. From such a background, in the blowing process, the input amount of the auxiliary material necessary for controlling the impurity concentration in the pig iron within a predetermined range is calculated, and the calculated input amount is used as an auxiliary material input amount instruction value. (See Patent Literatures 1 and 2).
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。 However, in the conventional technology, in order to calculate the input amount of the auxiliary raw material using a physical model that expresses the blowing process by a mathematical formula, when the process condition when the physical model is created and the actual process condition are different, The input amount of the auxiliary material cannot be calculated accurately. For this reason, when the operator determines that the calculated input amount is not appropriate, the impurity concentration in the pig iron must be within a predetermined range without estimating and improving the reason why the calculated input amount is not appropriate. An amount of the auxiliary material larger than the calculated input amount is input. As a result, the cost of the auxiliary material increases and it becomes difficult to reduce the cost of the entire blowing process.
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。 The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to provide a blowing process operation support method and a blowing process operation capable of supporting estimation and improvement of operational problems in the blowing process. It is to provide a support device.
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の目標値と実績値との差分値を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。 In order to solve the above problems and achieve the object, a blowing process operation support method according to the present invention is a blowing process operation support method for supporting operation of a blowing process in a converter, Calculating a difference value between the target value and the actual value of the operation condition of the process for each charge, and calculating a contribution vector having, as elements, contributions of other operation conditions to the difference value for each charge Deriving a relationship between the difference value and the plurality of operation conditions by performing principal component analysis on a value obtained by multiplying the operation condition corresponding to the contribution vector, and the contribution vector and the difference Presenting information relating to the relationship between the value and the plurality of operating conditions.
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。 The blowing process operation support method according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the target value of the operation condition is an instruction value of the input amount of the auxiliary raw material calculated using a physical model.
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。 In order to solve the above problems and achieve the object, a blowing process operation support device according to the present invention is a blowing process operation support device that supports operation of a blowing process in a converter, and the blowing process Means for calculating a difference value between a target value and an actual value of the operation condition of the process for each charge, and means for calculating a contribution vector having a contribution factor of a plurality of other operation conditions for the difference value for each charge And means for deriving a relationship between the difference value and the plurality of operation conditions by performing principal component analysis on a value obtained by multiplying the operation condition corresponding to the contribution vector, and the contribution vector and the difference Means for presenting information relating to a relationship between the value and the plurality of operating conditions.
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。 According to the blowing process operation support method and the blowing process operation support apparatus according to the present invention, it is possible to support estimation and improvement of operational problems in the blowing process.
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。 Hereinafter, with reference to drawings, the composition of the blowing process operation support system which is one embodiment of the present invention is explained.
〔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。
[Configuration of Blowing Process Operation Support System]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a blowing process operation support system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an example of operation result data stored in the process computer 10 shown in FIG.
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。
As shown in FIG. 1, the blowing process operation support system 1 according to an embodiment of the present invention is configured to add oxygen to the hot metal 3 in the
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の識別情報（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。 The process computer 10 is configured by an information processing apparatus such as a workstation. The process computer 10 acquires operation result data for each charge, and stores the acquired operation result data. Specifically, as shown in FIG. 2, the operation result data includes unique identification information (charge ID) given for each charge, operation date and time, auxiliary material input amount, component, amount of steel output, charging temperature, It includes information on a plurality of operating conditions B N (N = 1 to N, N is the number of operating conditions) such as finishing temperature, equipment number (equipment No.), and a person in charge of blowing. In addition, a charge means the operation unit of a blowing process, and respond | corresponds to the hot metal 3 for 2 converters.
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。
The process computer 10 calculates the input amount of the auxiliary raw material using a physical model that expresses the blowing process by a mathematical formula, and uses the calculated input amount as the auxiliary raw material input amount instruction value to the
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。
The
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。 In the blowing process operation support system 1 having such a configuration, the process computer 10 executes the blowing process operation support process shown below to estimate and improve problems in the operation of the blowing process. Support. Hereinafter, with reference to the flowchart shown in FIG. 3, operation | movement of the process computer 10 at the time of performing this blowing process operation assistance process is demonstrated.
〔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。
[Blowing process operation support processing]
FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the blowing process operation support process according to the embodiment of the present invention. The flowchart shown in FIG. 3 is started every time the operation result data stored in the process computer 10 is updated, and the blowing process operation support process proceeds to the process of step S1.
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。
In the process of step S1, the process computer 10 calculates the excess cost of the auxiliary material for each charge in which the operation result data is recorded, and the operation cost B N constituting the excess cost of the auxiliary material and the operation result data is an element. For each charge as an operation data vector. Specifically, the input amount instruction value X of each auxiliary material is (x 1 , x 2 ,..., X n ) (n is the number of auxiliary materials), and the input amount actual value Y of each auxiliary material is (y 1 , When expressed as y 2 ,..., y n ), first, the process computer 10 calculates the amount Z (= (y 1 −x 1 , y 2 ) in which the actual input amount of each auxiliary material exceeds the input amount instruction value. -x 2, ..., y n -x n) = (z 1,
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。 Next, the process computer 10 determines that the cost A per unit weight of each auxiliary material (= (a 1 , a 2 ,..., An )) and the actual input amount of each auxiliary material exceed the input amount instruction value. By substituting the quantity Z into the following formula (1), the excess cost C (= (c 1 , c 2 ,..., C n )) of each auxiliary material is calculated. Finally, the process computer 10 creates, for each charge, a vector having each operation condition B N constituting the operation result data and the excess cost C of each auxiliary material as an operation data vector, and sets a set of operation data vectors. Create Thereby, the process of step S1 is completed and a blowing process operation assistance process progresses to the process of step S2.
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。 In the process of step S2, the process computer 10 performs a multiple regression analysis process using the operation data vector created by the process of step S1, thereby contributing each operation condition B N to the excess cost C of each auxiliary material. A contribution vector having degrees as an element is calculated for each charge. In the present embodiment, has been calculated contribution of each operational conditions B N for excess cost C of each auxiliary materials, the difference value between the target temperature and the target component and actual, the target blowing time and the actual value difference value may be calculated contribution of each operational conditions B N for other cost increase factors such as the amount blowing gas. In this case, the contribution vector for the total cost can also be calculated by normalizing the contribution vector for each cost increase factor and multiplying by the weighting factor defined for each cost increase factor. Thereby, the process of step S2 is completed and a blowing process operation assistance process progresses to the process of step S3.
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。 In the process of step S3, the process computer 10 performs the principal component analysis on the contribution vector calculated by the process of step S2 multiplied by each operation condition B N, thereby increasing the cost of the auxiliary material. Extract information about operational trends during the process. Thereby, the process of step S3 is completed and a blowing process operation assistance process progresses to the process of step S4.
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。
In the process of step S4, the process computer 10 obtains information on the operational tendency when the contribution vector of each charge calculated by the process of step S2 and the cost of the auxiliary material extracted by the process of step S3 increases. Transfer to the
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。 Thereafter, the manager who manages the auxiliary raw material input amount management system 1 determines the operational problems of the blowing process based on the contribution vector of each charge and the operational tendency when the cost of the auxiliary raw material increases. Estimate and improve. Specifically, when there is a problem with the calculation of the input amount of the auxiliary material using the physical model, the manager corrects the physical model so that the input amount of the auxiliary material can be accurately calculated. In addition, the administrator feeds back information to the operator so that the cost of the auxiliary raw material is reduced.
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。 Although the embodiment to which the invention made by the present inventor is applied has been described above, the present invention is not limited by the description and the drawings that form a part of the disclosure of the present invention according to this embodiment. That is, other embodiments, examples, operational techniques, and the like made by those skilled in the art based on the present embodiment are all included in the scope of the present invention.
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Blowing process
Claims (2)
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、を含み、
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吹錬プロセス操業支援方法。 A blowing process operation support method for supporting operation of a blowing process in a converter,
Calculating a difference value between the target value and the actual value of the operating condition of the blowing process for each charge;
Calculating for each charge a contribution vector whose elements are contributions of other operating conditions to the difference value;
Deriving a relationship between the difference value and the plurality of operation conditions by performing principal component analysis on a value obtained by multiplying the operation condition corresponding to the contribution vector;
Presenting information on the relationship between the contribution vector and the difference value and the plurality of operation conditions ,
The target value of the operation condition is an instruction value of the input amount of the auxiliary raw material calculated using a physical model .
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、
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吹錬プロセス操業支援装置。 A blowing process operation support device for supporting the operation of a blowing process in a converter,
Means for calculating a difference value between the target value and the actual value of the operating condition of the blowing process for each charge;
Means for calculating, for each charge, a contribution vector having contributions of other operating conditions for the difference value as elements.
Means for deriving a relationship between the difference value and the plurality of operation conditions by performing principal component analysis on a value obtained by multiplying the operation condition corresponding to the contribution vector;
Means for presenting information relating to the relationship between the contribution vector and the difference value and the plurality of operation conditions ;
The target value of the operation condition is an instruction value of the input amount of the auxiliary raw material calculated using a physical model .
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