JP7732147B2 - Slag mass estimation method, slag mass estimation device, refining system, auxiliary raw material addition method, molten iron refining method, and molten steel manufacturing method - Google Patents
Slag mass estimation method, slag mass estimation device, refining system, auxiliary raw material addition method, molten iron refining method, and molten steel manufacturing methodInfo
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Description
本開示は、精錬フォーミングスラグの鎮静挙動を推定するために、転炉での脱珪又は脱燐等の吹錬処理後においてCOガスを含有してフォーミングしたスラグの鎮静に伴うスラグの嵩密度を推定する推定方法、推定装置及び精錬システムに関する。また、本開示は、スラグの嵩密度の推定方法を用いた副原料の添加方法、溶銑の精錬方法、及び、溶鋼の製造方法に関する。 This disclosure relates to an estimation method, estimation device, and refining system for estimating the bulk density of slag that occurs during settling of foamed slag containing CO gas after blowing processes such as desiliconization or dephosphorization in a converter, in order to estimate the settling behavior of refining foamed slag. This disclosure also relates to a method for adding auxiliary materials, a method for refining molten iron, and a method for producing molten steel, all of which use the method for estimating slag bulk density.
近年、溶銑の予備処理技術が進み、転炉型精錬炉を用いた様々な溶銑の予備処理方法が開発されている。例えば、特許文献1に、転炉を用いて脱珪、脱燐及び脱炭処理をする際に、前チャージの脱炭スラグを排滓することなく、次チャージの溶銑を転炉に装入し、溶銑中の珪素(Si)が0.2%以下になった時点で炉内スラグの一部を排出し、引き続き脱燐及び脱炭処理を行う方法が開示されている。 In recent years, advances have been made in molten iron pretreatment technology, and various molten iron pretreatment methods using converter-type refining furnaces have been developed. For example, Patent Document 1 discloses a method in which, when performing desiliconization, dephosphorization, and decarburization processes using a converter, the next charge of molten iron is charged into the converter without discharging the decarburization slag from the previous charge, and when the silicon (Si) in the molten iron falls to 0.2% or less, some of the slag is discharged from the furnace, followed by the subsequent dephosphorization and decarburization processes.
上述したようにスラグを排滓する精錬手法において、スラグのフォーミングによるスラグ体積の増加は、排滓量を確保する上で重要である。ここで、スラグのフォーミングは、溶銑中の炭素(C)とスラグ中の酸化鉄(FeO)との反応によって発生した一酸化炭素(CO)がスラグ中にトラップされることで発生する。 As mentioned above, in refining methods that involve removing slag, increasing the slag volume through slag foaming is important for ensuring the amount of slag that can be removed. Slag foaming occurs when carbon monoxide (CO), generated by the reaction between carbon (C) in the molten iron and iron oxide (FeO) in the slag, is trapped in the slag.
スラグ排滓工程の後に引き続き精錬が実施される場合、炉内に残留したスラグの質量に応じて、副原料の添加量が決定される。炉内に残留したスラグの質量の算出結果と実際のスラグの質量との間に乖離が発生することによって副原料の投入が過多になる場合、コスト又は熱損失の増加が発生する。逆に副原料の投入が過小になる場合、燐などの成分外れが発生する。したがって、コストミニマムを実現するために、排滓工程後に炉内に残留したスラグの質量を正確に推定することが必要である。 When refining is carried out following the slag removal process, the amount of auxiliary materials added is determined based on the mass of slag remaining in the furnace. If there is a discrepancy between the calculated mass of slag remaining in the furnace and the actual mass of slag, and too much auxiliary material is added, this will result in increased costs or heat loss. Conversely, if too little auxiliary material is added, components such as phosphorus will be removed. Therefore, in order to minimize costs, it is necessary to accurately estimate the mass of slag remaining in the furnace after the slag removal process.
従来、炉内残留スラグ質量推定は、オペレータが目視で排滓状況を確認する方法等を用いて実施されてきた。しかしながら、排滓中にスラグの鎮静現象が発生することによってスラグの体積が時々刻々と変化する。したがって、炉内に残留するスラグの質量をオペレータが推定することは非常に困難である。特に実際の操業において、スラグの組成、温度又は吹錬条件などの違いによって鎮静挙動のばらつきが発生しやすい。鎮静挙動のばらつきによって、炉内に残留したスラグの質量を正確に推定することがさらに困難になる。 Conventionally, the mass of slag remaining in the furnace has been estimated by operators visually checking the slag discharge status. However, the volume of slag changes from moment to moment due to the slag settling phenomenon that occurs during slag discharge. Therefore, it is extremely difficult for operators to estimate the mass of slag remaining in the furnace. In particular, in actual operation, variations in settling behavior are likely to occur due to differences in slag composition, temperature, or blowing conditions. Variations in settling behavior make it even more difficult to accurately estimate the mass of slag remaining in the furnace.
これを解決すべく、計測データから炉内に残留したスラグの質量を推定する方法が提案されている。例えば、特許文献2において、転炉の最終傾動角から炉内に残留したスラグの質量を推定する方法が示されている。また、特許文献3において、排滓前にスラグの高さを連続計測することによって、排滓後のスラグの密度及び炉内に残留したスラグの質量を推定する方法が提案されている。 To solve this problem, methods have been proposed for estimating the mass of slag remaining in the furnace from measurement data. For example, Patent Document 2 discloses a method for estimating the mass of slag remaining in the furnace from the final tilting angle of the converter. Furthermore, Patent Document 3 proposes a method for estimating the density of the slag after slag removal and the mass of slag remaining in the furnace by continuously measuring the slag height before slag removal.
ここで、転炉からスラグを排滓する工程において、排滓後のスラグの質量の予測は、次工程において副原料として投入する石灰量を決定するために非常に重要である。従来、特許文献2に示されるように転炉の最終傾動角から炉内に残留したスラグの質量を推定する方法、又は、特許文献3に示されるように排滓前にスラグの高さの履歴から排滓後のスラグの密度及び炉内に残留したスラグの質量を推定する方法が提案されている。 Here, in the process of discharging slag from a converter, predicting the mass of the slag after discharging is extremely important in order to determine the amount of lime to be added as an auxiliary raw material in the next process. Previously, methods have been proposed, such as one shown in Patent Document 2, which estimates the mass of slag remaining in the converter from the final tilting angle, and one shown in Patent Document 3, which estimates the density of the slag after discharging and the mass of slag remaining in the converter from the history of the slag height before discharging.
しかし、特許文献2の方法において、スラグの嵩密度が一定であることが仮定されていることによって、鎮静途中のスラグの質量を推定の対象とすることができない。また、特許文献3の方法において、鎮静挙動の影響が考慮されるものの、チャージごとにスラグの高さを一定時間連続的に計測する必要がある。スラグの高さの計測のタイムロスによって生産性が低下するおそれがある。 However, the method of Patent Document 2 assumes that the bulk density of the slag is constant, making it impossible to estimate the mass of the slag during settling. Furthermore, while the method of Patent Document 3 takes into account the effects of settling behavior, it is necessary to continuously measure the slag height for a certain period of time for each charge. There is a risk that productivity will decrease due to the time lost in measuring the slag height.
上述したように、実際の操業条件において、操業条件の違いによって鎮静挙動にばらつきが発生する。鎮静挙動のばらつきによって、排滓後のスラグの嵩密度及び炉内に残留したスラグの質量の推定は困難である。操業条件に基づいてスラグ鎮静挙動の影響を簡易に予測し、炉内に残留したスラグの質量の推定精度の向上が求められる。また、炉内に残留したスラグの質量の推定精度の向上によって、次工程において投入する石灰量の削減、熱損失の低減、又は成分外れの防止を実現することが求められる。 As mentioned above, differences in actual operating conditions cause variations in settling behavior. This variation in settling behavior makes it difficult to estimate the bulk density of the slag after slag removal and the mass of slag remaining in the furnace. It is necessary to easily predict the impact of slag settling behavior based on operating conditions and improve the accuracy of estimating the mass of slag remaining in the furnace. Furthermore, by improving the accuracy of estimating the mass of slag remaining in the furnace, it is desirable to reduce the amount of lime added in the next process, reduce heat loss, and prevent component loss.
本開示は、炉内に残留したスラグの質量を推定できるスラグ質量推定方法、スラグ質量推定装置及び精錬システム、並びに、スラグの質量の推定結果に基づいて効率的に溶鋼を製造できる副原料の添加方法、溶銑の精錬方法及び溶鋼の製造方法を提供することを目的とする。 The present disclosure aims to provide a slag mass estimation method, a slag mass estimation device, and a refining system that can estimate the mass of slag remaining in a furnace, as well as a method for adding auxiliary materials, a method for refining molten pig iron, and a method for producing molten steel that can efficiently produce molten steel based on the results of slag mass estimation.
本開示の一実施形態に係るスラグ質量推定方法は、
溶銑を処理する炉からスラグを排滓する工程において前記スラグの排滓後に前記炉の中に残留したスラグの質量を推定するスラグ質量推定方法であって、
前記スラグの物性と前記スラグの鎮静挙動との関連性を特定する情報を取得する情報取得工程と、
前記炉における前記溶銑の処理の操業条件から前記スラグの物性を決定する物性決定工程と、
前記情報取得工程で取得した情報と、前記物性決定工程で決定した前記スラグの物性とに基づいて前記スラグの鎮静挙動を予測し、前記スラグの排滓後に前記炉の中に残留したスラグの密度を推定する密度推定工程と、
前記炉の中のスラグの高さと前記炉の炉体の体積とを計測することによって、前記炉の中に残留したスラグの体積を推定する体積推定工程と、
前記密度推定工程で推定した前記スラグの密度と、前記体積推定工程で推定した前記スラグの体積とに基づいて、前記炉の中に残留したスラグの質量を推定する質量推定工程と
を含む。
A slag mass estimation method according to an embodiment of the present disclosure includes:
A slag mass estimation method for estimating a mass of slag remaining in a furnace after slag removal from a furnace for treating molten iron, comprising:
an information acquisition step of acquiring information that identifies a relationship between the physical properties of the slag and the settling behavior of the slag;
a physical property determination step of determining the physical properties of the slag based on the operating conditions of the treatment of the molten iron in the furnace;
a density estimation step of predicting the settling behavior of the slag based on the information acquired in the information acquisition step and the physical properties of the slag determined in the physical property determination step, and estimating the density of the slag remaining in the furnace after the slag is discharged;
a volume estimation step of estimating the volume of the slag remaining in the furnace by measuring the height of the slag in the furnace and the volume of the furnace body;
and a mass estimation step of estimating the mass of the slag remaining in the furnace based on the density of the slag estimated in the density estimation step and the volume of the slag estimated in the volume estimation step.
本開示の一実施形態に係る副原料の添加方法は、上記スラグ質量推定方法を実行することによって推定した、炉の中に残留したスラグの質量に基づいて前記炉の中に副原料を添加する工程を含む。 A method for adding an auxiliary material according to one embodiment of the present disclosure includes a step of adding an auxiliary material to a furnace based on the mass of slag remaining in the furnace, estimated by performing the slag mass estimation method described above.
本開示の一実施形態に係る溶銑の精錬方法は、上記副原料の添加方法を実行することによって副原料を添加した炉の中で吹錬を実行する工程を含む。 A method for refining molten iron according to one embodiment of the present disclosure includes a step of performing blowing in a furnace to which auxiliary materials have been added by carrying out the auxiliary material addition method described above.
本開示の一実施形態に係る溶鋼の製造方法は、上記溶銑の精錬方法を実行することによって処理した溶銑を炉から流し出す工程を含む。 A method for producing molten steel according to one embodiment of the present disclosure includes a step of pouring molten iron treated by carrying out the above-described molten iron refining method from a furnace.
本開示の一実施形態に係るスラグ質量推定装置は、上記スラグ質量推定方法を実行するプロセッサを備える。 A slag mass estimation device according to one embodiment of the present disclosure includes a processor that executes the above-described slag mass estimation method.
本開示の一実施形態に係る精錬システムは、上記スラグ質量推定装置と、溶銑を処理する精錬装置とを備える。 A refining system according to one embodiment of the present disclosure includes the above-described slag mass estimation device and a refining device that processes molten iron.
本開示によれば、炉内に残留したスラグの質量を推定できるスラグ質量推定方法、スラグ質量推定装置及び精錬システム、並びに、スラグの質量の推定結果に基づいて効率的に溶鋼を製造できる副原料の添加方法、溶銑の精錬方法及び溶鋼の製造方法が提供される。 This disclosure provides a slag mass estimation method, a slag mass estimation device, and a refining system that can estimate the mass of slag remaining in a furnace, as well as a method for adding auxiliary materials, a method for refining molten pig iron, and a method for producing molten steel that can efficiently produce molten steel based on the results of slag mass estimation.
以下、本開示に係る精錬システム100(図1等参照)、推定装置50(図1等参照)、及び推定方法の実施形態が図面に基づいて説明される。各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本開示の技術的思想を具体化するための装置又は方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本開示の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 The following describes embodiments of a refining system 100 (see Figure 1, etc.), an estimation device 50 (see Figure 1, etc.), and an estimation method according to the present disclosure, with reference to the drawings. The drawings are schematic and may differ from the actual product. Furthermore, the following embodiments exemplify devices or methods that embody the technical concepts of the present disclosure, and are not intended to limit the configuration to those described below. In other words, the technical concepts of the present disclosure may be modified in various ways within the technical scope set forth in the claims.
本開示に係る精錬システム100、推定装置50、及び推定方法によれば、あらかじめ予備実験等でスラグの物性とスラグの鎮静挙動との関連性が調査される。スラグの物性とスラグの鎮静挙動との関連性に基づいて操業における鎮静挙動を予測することによって、スラグの嵩密度及び炉内に残留したスラグの質量が高精度で推定される。 The refining system 100, estimation device 50, and estimation method disclosed herein investigate the relationship between the physical properties of slag and the settling behavior of slag in advance through preliminary experiments, etc. By predicting the settling behavior during operation based on the relationship between the physical properties of slag and the settling behavior of slag, the bulk density of slag and the mass of slag remaining in the furnace can be estimated with high accuracy.
(精錬システム100の構成例)
図1に示されるように、一実施形態に係る精錬システム100は、推定装置50と、精錬装置40とを備える。
(Configuration example of refining system 100)
As shown in FIG. 1 , a refining system 100 according to one embodiment includes an estimation device 50 and a refining device 40 .
<精錬装置40>
精錬装置40は、図2に例示されるように、精錬炉1と上吹きランス42とを備える。本実施形態において、精錬炉1は、転炉型であるとする。精錬炉1は、転炉型に限られず他の種々の態様であってよい。精錬炉1は、単に炉とも称される。また、本実施形態に係る精錬装置40は、精錬炉1の中に収容した溶銑3に対して脱珪処理を実行するように構成されるとする。精錬装置40は、脱珪処理に限られず脱燐処理等の他の種々の処理を実行できるように構成されてよい。
<Refining device 40>
As illustrated in Fig. 2, the refining apparatus 40 includes a refining furnace 1 and a top-blowing lance 42. In this embodiment, the refining furnace 1 is of a converter type. The refining furnace 1 is not limited to a converter type and may be of various other types. The refining furnace 1 is also simply referred to as a furnace. The refining apparatus 40 according to this embodiment is configured to perform desiliconization treatment on the molten pig iron 3 contained in the refining furnace 1. The refining apparatus 40 is not limited to desiliconization treatment, and may be configured to perform various other treatments such as dephosphorization treatment.
精錬装置40において、精錬炉1の中の溶銑3に対して脱珪処理が実行される。脱珪処理において、溶銑3に対して上吹きランス42から酸素含有ガスが供給される。上吹きランス42から供給された酸素含有ガスと溶銑3の中の珪素(Si)とが反応することによって、スラグ2が生成される。スラグ2は、脱珪スラグとも称される。スラグ2の密度が溶銑3の密度より低いことによって、スラグ2は、溶銑3の上方に浮く。 In the refining apparatus 40, desiliconization is performed on the molten pig iron 3 in the refining furnace 1. During the desiliconization process, an oxygen-containing gas is supplied to the molten pig iron 3 from the top lance 42. The oxygen-containing gas supplied from the top lance 42 reacts with the silicon (Si) in the molten pig iron 3 to produce slag 2. Slag 2 is also called desiliconization slag. Because the density of slag 2 is lower than that of the molten pig iron 3, slag 2 floats above the molten pig iron 3.
上吹きランス42から供給された酸素含有ガスと溶銑3の中の炭素とが反応することによって、一酸化炭素(CO)ガスが発生する。スラグ2は、COガス気泡を内包することによって泡状になる。スラグ2の見かけ上の体積は、COガス気泡を内包することによって数倍以上に増大する。このような状態は、フォーミング状態とも称される。 Oxygen-containing gas supplied from the top lance 42 reacts with carbon in the molten iron 3 to generate carbon monoxide (CO) gas. The slag 2 becomes foamy due to the inclusion of CO gas bubbles. The apparent volume of the slag 2 increases by several times or more due to the inclusion of CO gas bubbles. This state is also referred to as a foaming state.
精錬装置40は、図3に例示されるように、精錬炉1の傾動角度を制御することによって、溶銑3を精錬炉1から流出させずに、スラグ2の少なくとも一部を精錬炉1から排出できる。スラグ2を排出する処理は、排滓処理とも称される。 As illustrated in Figure 3, the refining apparatus 40 controls the tilting angle of the refining furnace 1 to discharge at least a portion of the slag 2 from the refining furnace 1 without causing the molten iron 3 to flow out of the refining furnace 1. The process of discharging the slag 2 is also called slag removal processing.
精錬装置40は、精錬炉1に副原料を投入する投入装置を更に備えてよい。副原料は、例えば、石灰等を含んでよい。投入装置は、精錬炉1に投入する副原料の種類又は量を制御するように構成されてよい。 The refining apparatus 40 may further include an input device for inputting auxiliary materials into the refining furnace 1. The auxiliary materials may include, for example, lime. The input device may be configured to control the type or amount of auxiliary materials input into the refining furnace 1.
精錬装置40は、上吹きランス42から供給するガスの流量、精錬炉1に投入する添加物の種類若しくは量、又は、精錬炉1の傾動角度等を制御するプロセスコンピュータを備えてよい。プロセスコンピュータは、例えばCPU(Central Processing Unit)又はGPU(Graphics Processing Unit)等を備えてよい。プロセスコンピュータは、例えば半導体メモリ又は電磁記録媒体等の記憶デバイスを備えてよい。プロセスコンピュータは、推定装置50等の他の装置と通信する通信インタフェースを備えてよい。 The refining device 40 may be equipped with a process computer that controls the flow rate of gas supplied from the top-blowing lance 42, the type or amount of additives added to the refining furnace 1, or the tilting angle of the refining furnace 1. The process computer may be equipped with, for example, a CPU (Central Processing Unit) or a GPU (Graphics Processing Unit). The process computer may be equipped with a storage device such as a semiconductor memory or an electromagnetic recording medium. The process computer may be equipped with a communication interface for communicating with other devices such as the estimation device 50.
<推定装置50>
推定装置50は、精錬炉1からスラグ2を排滓した後に精錬炉1の中に残留するスラグ2の質量を推定する。推定装置50は、スラグ質量推定装置とも称される。推定装置50は、プロセッサ52と、記憶部54と、インタフェース56とを備える。
<Estimation device 50>
The estimation device 50 estimates the mass of the slag 2 remaining in the refining furnace 1 after the slag 2 is discharged from the refining furnace 1. The estimation device 50 is also referred to as a slag mass estimation device. The estimation device 50 includes a processor 52, a memory unit 54, and an interface 56.
プロセッサ52は、推定装置50の種々の機能を制御及び管理するために、例えばCPU又はGPU等を含んで構成されてよい。プロセッサ52は、記憶部54に格納されたプログラムを読み込んで実行することによって、推定装置50の機能を実現してよい。 The processor 52 may be configured to include, for example, a CPU or GPU in order to control and manage various functions of the estimation device 50. The processor 52 may implement the functions of the estimation device 50 by reading and executing programs stored in the memory unit 54.
記憶部54は、推定装置50で用いる各種の情報又はデータ等を格納する。記憶部54は、例えばプロセッサ52において実行されるプログラム、又は、プロセッサ52において実行される処理で用いられるデータ若しくは処理の結果等を格納してよい。記憶部54は、プロセッサ52のワークメモリとして機能してよい。記憶部54は、例えば半導体メモリ等を含んで構成されてよいがこれに限定されない。記憶部54は、例えば、プロセッサ52の内部メモリとして構成されてもよいし、プロセッサ52からアクセス可能なハードディスクドライブ(HDD)等の電磁記録媒体として構成されてもよい。記憶部54は、非一時的な読み取り可能媒体として構成されてもよい。記憶部54は、プロセッサ52と一体に構成されてもよいし、プロセッサ52と別体として構成されてもよい。 The memory unit 54 stores various information or data used by the estimation device 50. The memory unit 54 may store, for example, a program executed by the processor 52, or data or processing results used in processing executed by the processor 52. The memory unit 54 may function as a work memory for the processor 52. The memory unit 54 may be configured to include, for example, semiconductor memory, but is not limited to this. The memory unit 54 may be configured as, for example, internal memory of the processor 52, or as an electromagnetic recording medium such as a hard disk drive (HDD) accessible from the processor 52. The memory unit 54 may be configured as a non-transitory readable medium. The memory unit 54 may be configured integrally with the processor 52 or as a separate entity from the processor 52.
インタフェース56は、有線又は無線によって精錬装置40等の他の装置と通信するための通信インタフェースを含んで構成されてよい。通信インタフェースは、ネットワークを介して他の装置と通信可能に構成されてよい。インタフェース56は、他の装置との間でデータを入出力する入出力ポートを含んで構成されてよい。インタフェース56は、プロセスコンピュータ又は上位システムに対して、必要なデータ及び信号を送受信する。インタフェース56は、有線通信規格に基づいて通信してよいし、無線通信規格に基づいて通信してもよい。例えば無線通信規格は3G、4G及び5G等のセルラーフォンの通信規格を含んでよい。また、例えば無線通信規格は、IEEE802.11及びBluetooth(登録商標)等を含んでよい。インタフェース56は、これらの通信規格の1つ又は複数をサポートしてよい。インタフェース56は、これらの例に限られず、種々の規格に基づいて他の装置と通信したりデータを入出力したりしてよい。 The interface 56 may be configured to include a communication interface for communicating with other devices, such as the refining device 40, via a wired or wireless connection. The communication interface may be configured to be able to communicate with other devices via a network. The interface 56 may be configured to include an input/output port for inputting and outputting data to and from other devices. The interface 56 transmits and receives necessary data and signals to and from a process computer or a higher-level system. The interface 56 may communicate based on a wired communication standard or a wireless communication standard. For example, wireless communication standards may include cellular phone communication standards such as 3G, 4G, and 5G. Furthermore, for example, wireless communication standards may include IEEE 802.11, Bluetooth (registered trademark), and the like. The interface 56 may support one or more of these communication standards. The interface 56 is not limited to these examples and may communicate with other devices or input/output data based on various standards.
インタフェース56は、プロセッサ52から取得した情報を出力するように構成されてよい。インタフェース56は、直接又は外部装置等を介して、文字、図形、又は画像等の視覚情報を出力することによってユーザに情報を通知してよい。インタフェース56は、表示デバイスを備えてもよいし、表示デバイスと有線又は無線で接続されてもよい。表示デバイスは、例えば液晶ディスプレイ等の種々のディスプレイを含んでよい。インタフェース56は、直接又は外部装置等を介して、音声等の聴覚情報を出力することによってユーザに情報を通知してもよい。インタフェース56は、スピーカ等の音声出力デバイスを備えてもよいし、音声出力デバイスと有線又は無線で接続されてもよい。インタフェース56は、振動デバイスを備えてもよい。インタフェース56は、視覚情報、聴覚情報又は触覚情報だけでなく、直接又は外部装置等を介して、ユーザが他の感覚で知覚できる情報を出力することによってユーザに情報を通知してもよい。 The interface 56 may be configured to output information obtained from the processor 52. The interface 56 may notify the user of information by outputting visual information such as text, figures, or images, either directly or via an external device. The interface 56 may include a display device or may be connected to a display device via a wired or wireless connection. The display device may include various displays such as an LCD display. The interface 56 may notify the user of information by outputting auditory information such as sound, either directly or via an external device. The interface 56 may include an audio output device such as a speaker or may be connected to an audio output device via a wired or wireless connection. The interface 56 may include a vibration device. The interface 56 may notify the user of information by outputting not only visual, auditory, or tactile information, but also information that the user can perceive with other senses, either directly or via an external device.
インタフェース56は、ユーザからの入力を受け付ける入力デバイスを含んでもよい。入力デバイスは、例えば、キーボード又は物理キーを含んでもよいし、タッチパネル若しくはタッチセンサ又はマウス等のポインティングデバイスを含んでもよい。入力デバイスは、これらの例に限られず、他の種々のデバイスを含んでもよい。 The interface 56 may include an input device that accepts input from a user. The input device may include, for example, a keyboard or physical keys, a touch panel or touch sensor, or a pointing device such as a mouse. The input device is not limited to these examples and may include various other devices.
(精錬システム100の動作例)
以下、本実施形態に係る精錬システム100において、精錬装置40が精錬炉1からスラグ2を排滓した後に精錬炉1に残留するスラグ2の質量を、推定装置50によって推定する動作例が説明される。
(Example of operation of refining system 100)
Below, an example of operation in the refining system 100 of this embodiment is described, in which the estimation device 50 estimates the mass of slag 2 remaining in the refining furnace 1 after the refining device 40 discharges the slag 2 from the refining furnace 1.
<スラグ2の質量を推定する基本手順例>
推定装置50のプロセッサ52は、情報取得工程(A)として、スラグ2の物性とスラグ2の鎮静挙動との関連性を特定する情報を取得する。スラグ2の物性は、例えば、スラグ2の粘度、固相率又は表面張力を含んでよい。スラグ2の物性は、スラグ2とともに発生するCOガスの発生速度を含んでよい。スラグ2の鎮静挙動は、スラグ2がフォーミング状態になったときにスラグ2に内包されるCOガスが抜けてスラグ2の体積が減少していく挙動である。スラグ2の鎮静挙動は、スラグ2の体積が減少するときの経過時間と体積との関係によって特定されてよい。
<Basic procedure example for estimating the mass of slug 2>
In the information acquisition step (A), the processor 52 of the estimation device 50 acquires information that identifies the relationship between the physical properties of the slag 2 and the settling behavior of the slag 2. The physical properties of the slag 2 may include, for example, the viscosity, solid fraction, or surface tension of the slag 2. The physical properties of the slag 2 may include the rate of CO gas generation that occurs along with the slag 2. The settling behavior of the slag 2 is the behavior in which the volume of the slag 2 decreases as the CO gas contained in the slag 2 is released when the slag 2 enters a foaming state. The settling behavior of the slag 2 may be identified by the relationship between the elapsed time and the volume of the slag 2 as the volume of the slag 2 decreases.
スラグ2の鎮静挙動は、図4に例示されるように、精錬炉1の中でフォーミング状態になったスラグ2の精錬炉1の炉底11からの高さの経時変化として表されてよい。吹錬が終わった状態におけるスラグ2の湯面21までの高さはH1で表されるとする。時間の経過とともにスラグ2の高さが減少する。所定時間経過後のスラグ2の湯面22までの高さはH2で表されるとする。 As shown in Figure 4, the settling behavior of slag 2 may be expressed as the change over time in the height of slag 2 from the hearth 11 of the refining furnace 1, which has become foamed inside the refining furnace 1. The height of slag 2 to the molten metal surface 21 after blowing is represented by H1. The height of slag 2 decreases over time. The height of slag 2 to the molten metal surface 22 after a predetermined time has elapsed is represented by H2.
スラグ2の鎮静挙動は、例えば図5のグラフに示されるように、吹錬が終わったときからの経過時間とスラグ2の高さとの関係として表されてよい。図5のグラフにおいて、横軸は吹錬が終わったときからの経過時間を表す。縦軸はフォーミング状態になったスラグ2の高さを表す。フォーミング状態になったスラグ2の高さは、スラグ2の泡沫高さとも称される。図5のグラフの丸印(○)でプロットされている点は、経過時間ごとのスラグ2の泡沫高さの測定値を表す。図5のグラフの実線は、スラグ2の泡沫高さの測定値を近似した指数関数等の関数を表す。 The settling behavior of slag 2 may be expressed as the relationship between the time elapsed since the end of blowing and the height of slag 2, as shown in the graph of Figure 5, for example. In the graph of Figure 5, the horizontal axis represents the time elapsed since the end of blowing. The vertical axis represents the height of slag 2 that has reached a foamed state. The height of slag 2 that has reached a foamed state is also referred to as the foam height of slag 2. The points plotted as circles (○) on the graph of Figure 5 represent the measured values of the foam height of slag 2 at each elapsed time. The solid line on the graph of Figure 5 represents a function, such as an exponential function, that approximates the measured value of the foam height of slag 2.
プロセッサ52は、スラグ2の物性とスラグ2の鎮静挙動との関連性を特定する情報として、実際の精錬炉1の中における泡沫高さの経時変化のデータを取得してもよい。しかし、実際の精錬炉1の中における泡沫高さの経時変化を測定することは難しい。そこで、プロセッサ52は、スラグ2の物性とスラグ2の鎮静挙動との関連性を特定する情報として、例えば吹錬直後の精錬炉1の内部状態を再現するような予備実験を実施することによって取得されたデータを取得してよい。予備実験は、スラグ2の粘度又は固相率等の物性がスラグ2の鎮静挙動に及ぼす影響を調査するために、スラグ2の物性を模擬した水溶液を用いて実施されてよい。 The processor 52 may acquire data on the change in foam height over time in an actual refining furnace 1 as information identifying the relationship between the physical properties of slag 2 and the settling behavior of slag 2. However, it is difficult to measure the change in foam height over time in an actual refining furnace 1. Therefore, the processor 52 may acquire data acquired by conducting a preliminary experiment that reproduces the internal state of the refining furnace 1 immediately after blowing, for example, as information identifying the relationship between the physical properties of slag 2 and the settling behavior of slag 2. The preliminary experiment may be conducted using an aqueous solution that simulates the physical properties of slag 2 in order to investigate the effect of the physical properties of slag 2, such as the viscosity or solid fraction, on the settling behavior of slag 2.
予備実験において、スラグ2の物性を模擬した水溶液にガスが吹き付けられる。ガスの吹き付けによって泡立てられてフォーミング状態になった水溶液の体積の経時変化が測定される。フォーミング状態になった水溶液の体積として、フォーミング状態になった水溶液の高さが測定されてよい。フォーミング状態になった水溶液の高さは、水溶液の泡沫高さとも称される。水溶液の泡沫高さの経時変化の測定結果は、水溶液によって物性が模擬されているスラグ2が精錬炉1の中でフォーミング状態になった場合のスラグ2の泡沫高さの経時変化を表す。 In a preliminary experiment, gas is sprayed onto an aqueous solution simulating the physical properties of slag 2. The change over time in the volume of the aqueous solution, which is foamed by the gas spray and enters a foaming state, is measured. The height of the aqueous solution in the foaming state may be measured as the volume of the aqueous solution in the foaming state. The height of the aqueous solution in the foaming state is also referred to as the foam height of the aqueous solution. The measurement results of the change over time in the foam height of the aqueous solution represent the change over time in the foam height of slag 2 when slag 2, whose physical properties are simulated by the aqueous solution, enters a foaming state in the refining furnace 1.
スラグ2の物性は、物性を特定する種々のパラメータの値の組み合わせによって特定される。予備実験は、スラグ2の物性を特定するパラメータの値の複数の組み合わせのそれぞれを模擬する水溶液を用いて実施されてよい。つまり、予備実験は、異なる物性を呈するスラグ2のそれぞれを模擬する水溶液を用いて実施されてよい。予備実験によって、異なる物性を呈するスラグ2の泡沫高さの経時変化のデータが、異なる物性を呈するスラグ2のそれぞれを模擬する水溶液の泡沫高さの経時変化の測定値として取得される。プロセッサ52は、スラグ2の物性とスラグ2の鎮静挙動との関連性を特定する情報として、スラグ2の物性を特定するパラメータの値の組み合わせと、そのスラグ2の物性を模擬する水溶液の泡沫高さの経時変化の測定値とを関連づけた情報を取得してよい。 The physical properties of slag 2 are determined by a combination of various parameter values that determine the physical properties. A preliminary experiment may be conducted using aqueous solutions that simulate each of multiple combinations of parameter values that determine the physical properties of slag 2. In other words, a preliminary experiment may be conducted using aqueous solutions that simulate each of slag 2 exhibiting different physical properties. Through the preliminary experiment, data on the change in foam height over time for slag 2 exhibiting different physical properties is obtained as measured values of the change in foam height over time for aqueous solutions that simulate each of slag 2 exhibiting different physical properties. Processor 52 may obtain information that associates combinations of parameter values that determine the physical properties of slag 2 with measured values of the change in foam height over time for aqueous solutions that simulate the physical properties of slag 2, as information that determines the relationship between the physical properties of slag 2 and the settling behavior of slag 2.
スラグ2の物性を特定するパラメータの値の組み合わせと、そのスラグ2の物性を模擬する水溶液の泡沫高さの経時変化の測定値とを関連づけた情報は、あらかじめデータベースとして準備されてよい。データベースは、推定装置50の記憶部54に格納されてよいし外部の記憶装置に格納されてもよい。プロセッサ52は、データベースから、スラグ2の物性とスラグ2の鎮静挙動との関連性を特定する情報を取得してよい。 Information associating combinations of parameter values specifying the physical properties of slag 2 with measured values of the change in foam height over time of an aqueous solution simulating the physical properties of slag 2 may be prepared in advance as a database. The database may be stored in the memory unit 54 of the estimation device 50 or in an external storage device. The processor 52 may acquire information specifying the association between the physical properties of slag 2 and the settling behavior of slag 2 from the database.
プロセッサ52は、物性決定工程(B)として、精錬炉1において溶銑3を処理するときの操業条件に基づいてスラグ2の物性を決定する。操業条件は、溶銑3に含まれる珪素(Si)等の不純物の量、溶銑3に副原料として投入する石灰の量、又は、スラグ2の推定温度等を含んでよい。操業条件は、例えば、精錬炉1内の溶銑3の量、スラグ2の持越量(スラグ2の排滓後のスラグ2の残留量)、スラグ2のフォーミング高さの推定値、又は、酸化鉄(FeO)の推定量等を含んでもよい。プロセッサ52は、熱力学データベース等に更に基づいて、スラグ2の粘度、固相率又は表面張力等の、スラグ2の鎮静挙動に影響を及ぼすスラグ2の物性を導出してもよい。 In the physical property determination step (B), the processor 52 determines the physical properties of the slag 2 based on the operating conditions when the molten iron 3 is treated in the refining furnace 1. The operating conditions may include the amount of impurities such as silicon (Si) contained in the molten iron 3, the amount of lime added as an auxiliary material to the molten iron 3, or the estimated temperature of the slag 2. The operating conditions may include, for example, the amount of molten iron 3 in the refining furnace 1, the carryover amount of slag 2 (the amount of slag 2 remaining after slag 2 is drained), the estimated foaming height of the slag 2, or the estimated amount of iron oxide (FeO). The processor 52 may also derive physical properties of the slag 2 that affect the settling behavior of the slag 2, such as the viscosity, solid fraction, or surface tension of the slag 2, based on a thermodynamic database or the like.
プロセッサ52は、密度推定工程(C)として、情報取得工程(A)で取得した情報と、物性決定工程(B)で決定したスラグ2の物性とに基づいてスラグ2の鎮静挙動を予測し、スラグ2の排滓後に精錬炉1の中に残留したスラグ2の密度を推定する。 In the density estimation step (C), the processor 52 predicts the settling behavior of the slag 2 based on the information acquired in the information acquisition step (A) and the physical properties of the slag 2 determined in the physical property determination step (B), and estimates the density of the slag 2 remaining in the refining furnace 1 after the slag 2 has been removed.
具体的に、プロセッサ52は、情報取得工程(A)において取得した、スラグ2の物性とスラグ2の鎮静挙動との関連性を特定する情報から、スラグ2の物性を模擬した水溶液の泡沫高さの経時変化の測定データを引き当てて、スラグ2の鎮静挙動の予測データとして取得する。 Specifically, the processor 52 extracts measurement data of the change over time in the foam height of an aqueous solution simulating the physical properties of slag 2 from the information acquired in the information acquisition step (A) that identifies the relationship between the physical properties of slag 2 and the settling behavior of slag 2, and acquires this as predicted data for the settling behavior of slag 2.
また、プロセッサ52は、スラグ2の鎮静挙動の予測データに基づいて、スラグ2の排滓が終了したときのスラグ2の嵩密度を推定する。スラグ2の嵩密度は、フォーミング状態になったスラグ2に内包されるCOガスが時間の経過とともに抜けてスラグ2の泡沫高さが減少することによって、時間の経過とともに増加する。スラグ2の嵩密度は、例えば図6のグラフに示されるように時間の経過とともに増加する。図6のグラフにおいて、横軸は吹錬が終わった後の経過時間を表す。縦軸は各時刻におけるスラグ2の嵩密度を表す。吹錬が終わってからスラグ2の排滓が終了するまでの経過時間はT0で表されるとする。プロセッサ52は、図6のグラフにおいて経過時間がT0であるときのスラグ2の嵩密度を、スラグ2の排滓が終了したときのスラグ2の嵩密度として推定する。 Furthermore, processor 52 estimates the bulk density of slag 2 when the slag discharge of slag 2 is completed based on predicted data on the settling behavior of slag 2. The bulk density of slag 2 increases over time as the CO gas contained in slag 2 in a foaming state escapes over time, reducing the foam height of slag 2. The bulk density of slag 2 increases over time, for example, as shown in the graph of Figure 6. In the graph of Figure 6, the horizontal axis represents the elapsed time after the end of blowing. The vertical axis represents the bulk density of slag 2 at each time. The elapsed time from the end of blowing to the end of slag discharge of slag 2 is represented by T0. Processor 52 estimates the bulk density of slag 2 when the elapsed time is T0 in the graph of Figure 6 as the bulk density of slag 2 when the slag discharge of slag 2 is completed.
プロセッサ52は、体積推定工程(D)として、精錬炉1の中のスラグ2の高さと、精錬炉1の炉体の体積とを計測することによって、精錬炉1の中に残留したスラグ2の体積を推定する。プロセッサ52は、スラグ2の排滓のために傾斜していた精錬炉1の姿勢を元に戻した状態におけるスラグ2の高さの測定値を取得してよい。プロセッサ52は、スラグ2の高さの測定値と精錬炉1の炉体の体積とに基づいて精錬炉1の中に残留しているスラグ2の体積を推定してよい。 In the volume estimation step (D), the processor 52 estimates the volume of the slag 2 remaining in the refining furnace 1 by measuring the height of the slag 2 in the refining furnace 1 and the volume of the furnace body of the refining furnace 1. The processor 52 may obtain a measurement value of the height of the slag 2 when the refining furnace 1, which had been tilted to discharge the slag 2, is returned to its original position. The processor 52 may estimate the volume of the slag 2 remaining in the refining furnace 1 based on the measurement value of the height of the slag 2 and the volume of the furnace body of the refining furnace 1.
プロセッサ52は、質量推定工程(E)として、密度推定工程(C)で推定したスラグ2の密度と、体積推定工程(D)で推定した、排滓後に精錬炉1の中に残留したスラグ2の体積とに基づいて、精錬炉1の中に残留したスラグ2の質量を推定する。 In the mass estimation step (E), the processor 52 estimates the mass of the slag 2 remaining in the refining furnace 1 based on the density of the slag 2 estimated in the density estimation step (C) and the volume of the slag 2 remaining in the refining furnace 1 after slag removal estimated in the volume estimation step (D).
<<フローチャートの例>>
推定装置50のプロセッサ52は、図7に例示されるフローチャートの手順を含むスラグ質量推定方法を実行してよい。スラグ質量推定方法は、プロセッサ52に実行させるスラグ質量推定プログラムとして実現されてもよい。スラグ質量推定プログラムは、非一時的なコンピュータ読み取り可能な媒体に格納されてよい。
<<Flowchart example>>
The processor 52 of the estimation device 50 may execute a slag mass estimation method including the steps of the flowchart illustrated in Fig. 7. The slag mass estimation method may be realized as a slag mass estimation program executed by the processor 52. The slag mass estimation program may be stored in a non-transitory computer-readable medium.
プロセッサ52は、情報取得工程(A)として、スラグ2の物性とスラグ2の鎮静挙動との関連性を特定する情報として、予備実験の結果を取得する(ステップS1)。プロセッサ52は、物性決定工程(B)として、質量を推定する対象とするスラグ2の物性を導出する(ステップS2)。プロセッサ52は、密度推定工程(C)として、精錬炉1からのスラグ2の排滓後のスラグ2の嵩密度を推定する(ステップS3)。プロセッサ52は、体積推定工程(D)として、スラグ2の排滓後に精錬炉1の中に残留したスラグ2の体積を推定する(ステップS4)。プロセッサ52は、質量推定工程(E)として、精錬炉1の中に残留したスラグ2の質量を推定する(ステップS5)。プロセッサ52は、ステップS5の手順の実行後、図7のフローチャートの手順の実行を終了する。 In the information acquisition step (A), the processor 52 acquires the results of a preliminary experiment as information identifying the relationship between the physical properties of the slag 2 and the settling behavior of the slag 2 (step S1). In the physical property determination step (B), the processor 52 derives the physical properties of the slag 2 whose mass is to be estimated (step S2). In the density estimation step (C), the processor 52 estimates the bulk density of the slag 2 after the slag 2 has been discharged from the refining furnace 1 (step S3). In the volume estimation step (D), the processor 52 estimates the volume of the slag 2 remaining in the refining furnace 1 after the slag 2 has been discharged (step S4). In the mass estimation step (E), the processor 52 estimates the mass of the slag 2 remaining in the refining furnace 1 (step S5). After executing the procedure of step S5, the processor 52 terminates execution of the procedure of the flowchart in FIG. 7.
<<小括>>
推定装置50は、上述してきた基本手順例を実行することによって、吹錬直後から排滓を完了するまでの間のスラグ2の状態を測定しなくても、スラグ2の排滓後に精錬炉1の中に残留したスラグ2の質量を推定できる。スラグ2の状態を測定せずにスラグ2の質量を推定できることによって、測定のための処理の中断が避けられる。その結果、作業効率が向上する。
<<Summary>>
By executing the above-described example of the basic procedure, the estimation device 50 can estimate the mass of the slag 2 remaining in the refining furnace 1 after the slag 2 has been removed, without measuring the state of the slag 2 from immediately after blowing until the completion of the slag removal. Being able to estimate the mass of the slag 2 without measuring the state of the slag 2 avoids interrupting the process for measurement. As a result, work efficiency is improved.
精錬システム100において、精錬装置40は、精錬炉1の中に残留したスラグ2の質量の推定結果に基づいて、精錬の次の段階の処理において添加する副原料の量を決定できる。精錬炉1の中に残留したスラグ2の質量が高精度で推定されることによって、次の段階の処理で必要な副原料の量が高精度に推定される。副原料の量が高精度に推定されることによって、副原料が精錬炉1の中で余剰にならない。つまり、投入する副原料の量が適切な量に抑えられる。その結果、投入する副原料の量が削減される。また、副原料の量が高精度に推定されることによって、精錬の処理における熱損失が低減する。また、副原料の量が高精度に推定されることによって、精錬した溶銑3の成分が目標から外れにくくなる。つまり、製造する溶銑3の品質が向上する。 In the refining system 100, the refining device 40 can determine the amount of auxiliary materials to be added in the next stage of refining processing based on the estimated mass of slag 2 remaining in the refining furnace 1. By accurately estimating the mass of slag 2 remaining in the refining furnace 1, the amount of auxiliary materials required in the next stage of processing can be estimated with high accuracy. By accurately estimating the amount of auxiliary materials, there is no excess auxiliary material in the refining furnace 1. In other words, the amount of auxiliary materials added is kept appropriate. As a result, the amount of auxiliary materials added is reduced. Furthermore, by accurately estimating the amount of auxiliary materials, heat loss in the refining process is reduced. Furthermore, by accurately estimating the amount of auxiliary materials, the composition of the refined molten pig iron 3 is less likely to deviate from the target. In other words, the quality of the molten pig iron 3 produced is improved.
<情報取得工程の動作例>
情報取得工程(A)は、データ取得工程(F)と、数式化工程(G)と、安定性導出工程(H)とを含んでよい。プロセッサ52は、データ取得工程(F)として、スラグ2の物性とスラグ2の鎮静挙動との関連性を特定する情報として、スラグ2の物性に関する無次元数の相似条件を考慮して操業下での鎮静現象を再現した実験によって得られた、スラグ2の鎮静挙動のデータを取得する。プロセッサ52は、数式化工程(G)として、データ取得工程(F)で取得したスラグ2の鎮静挙動のデータを関数近似することによって数式化する。プロセッサ52は、安定性導出工程(H)として、数式化工程(G)で得られた近似関数からフォーミング安定性を導出する。
<Example of information acquisition process>
The information acquisition step (A) may include a data acquisition step (F), a mathematical formulation step (G), and a stability derivation step (H). In the data acquisition step (F), the processor 52 acquires data on the settling behavior of the slag 2, obtained through an experiment that reproduces the settling phenomenon under operation, taking into account similarity conditions of dimensionless numbers related to the physical properties of the slag 2, as information specifying the relationship between the physical properties of the slag 2 and the settling behavior of the slag 2. In the mathematical formulation step (G), the processor 52 mathematically formulates the data on the settling behavior of the slag 2 acquired in the data acquisition step (F) by function approximation. In the stability derivation step (H), the processor 52 derives the forming stability from the approximate function obtained in the mathematical formulation step (G).
データ取得工程(F)に関して、スラグ2の物性とスラグ2の鎮静挙動との関連性をあらかじめ調査するための具体的手法は限定されない。例えば水溶液を用いてスラグ2の鎮静挙動を模擬したコールドモデル実験を実施することによって、スラグ2の物性とスラグ2の鎮静挙動との関連性が調査されてよい。 Regarding the data acquisition process (F), the specific method for investigating in advance the relationship between the physical properties of slag 2 and the settling behavior of slag 2 is not limited. For example, the relationship between the physical properties of slag 2 and the settling behavior of slag 2 may be investigated by conducting a cold model experiment that simulates the settling behavior of slag 2 using an aqueous solution.
コールドモデル実験においてスラグ物性の影響を再現するため、泡の安定性に関する無次元数である、下記の式(1)で表されるモートン数Mo、又は、スラグ2の中の粒子析出の影響を表す無次元数である、下記の式(2)で表される固相率Φsの少なくとも一方がスラグ2の物性と一致するように水溶液の物性が調整される。 In order to reproduce the influence of the physical properties of the slag in the cold model experiment, the physical properties of the aqueous solution are adjusted so that at least one of the following two properties matches the physical properties of the slag 2: Morton's number Mo, which is a dimensionless number related to the stability of bubbles and is expressed by the following formula (1), or the solid fraction Φs, which is a dimensionless number representing the influence of particle precipitation in the slag 2 and is expressed by the following formula (2).
式(1)において、μは液体の粘度[Pa・s]である。gは重力加速度[m/s2]である。ρは液体の密度[kg/m3]である。σは液体の表面張力[N/m]である。式(2)において、Vsは固液共存体に含まれる固相体積[m3]である。Vlは固液共存体に含まれる液体体積[m3]である。 In formula (1), μ is the viscosity of the liquid [Pa·s]. g is the acceleration of gravity [m/s 2 ]. ρ is the density of the liquid [kg/m 3 ]. σ is the surface tension of the liquid [N/m]. In formula (2), V s is the solid phase volume [m 3 ] contained in the solid-liquid coexistence material. V l is the liquid volume [m 3 ] contained in the solid-liquid coexistence material.
上述の式(1)又は(2)に基づいて調整した水溶液がガス吹きによって泡立てられる。ガス発生を停止させたときから泡立てられた水溶液において鎮静現象が再現される。この時の水溶液の泡沫高さの時間変化が記録される。本実験において、実機で想定されるスラグ2の物性を特定するパラメータの値及び溶銑3に吹き付けられるガス速度の値の複数の組み合わせについて実験が行われてよい。複数の組み合わせについて実験が行われることによって、様々な操業条件におけるスラグ2の鎮静挙動のデータが取得される。 An aqueous solution prepared based on the above-mentioned formula (1) or (2) is foamed by gas blowing. From the time gas generation is stopped, the settling phenomenon is reproduced in the foamed aqueous solution. The change in the foam height of the aqueous solution over time is recorded. In this experiment, experiments may be conducted for multiple combinations of parameter values specifying the physical properties of slag 2 expected in an actual machine and values of the gas velocity blown onto the molten iron 3. By conducting experiments for multiple combinations, data on the settling behavior of slag 2 under various operating conditions can be obtained.
数式化工程(G)及び安定性導出工程(H)に関して、スラグ2の鎮静挙動(スラグ2が鎮静する時のスラグ2の泡沫高さの時間変化)を数式化するために用いる関数は限定されない。例えば、以下の式(3)として示される式が近似関数として用いられてよい。 With regard to the mathematical formulation process (G) and the stability derivation process (H), the function used to mathematically formulate the settling behavior of slag 2 (the change in the foam height of slag 2 over time as slag 2 settles) is not limited. For example, the following formula (3) may be used as an approximate function.
式(3)において、v(t)は現在時刻を0秒としたときのt秒後(-∞<t<0)の時刻における発生ガス速度[m/s]である。τはフォーミング安定性を表す時定数[s-1]である。h∞はスラグ2が完全に鎮静した時のスラグ2の高さ(スラグ2の液相高さ)である。ここで、発生ガス速度v(t)は実験条件で特定されることによって既知である。フォーミング高さhの時間変化は、あらかじめ測定されている。v(t)とhの時間変化とに基づいて、フォーミング安定性を表す時定数τが導出される。 In equation (3), v(t) is the gas generation rate [m/s] at t seconds (-∞<t<0) after the current time is 0 seconds. τ is the time constant [s -1 ] representing the foaming stability. h∞ is the height of slag 2 when slag 2 has completely settled (the height of the liquid phase of slag 2). Here, the gas generation rate v(t) is known because it is specified by the experimental conditions. The change in the foaming height h over time is measured in advance. The time constant τ representing the foaming stability is derived based on the change in v(t) and h over time.
<物性決定工程の動作例>
物性決定工程(B)は、操業条件抽出工程(I)とスラグ物性推定工程(J)とを含んでよい。プロセッサ52は、操業条件抽出工程(I)として、精錬炉1の操業を制御するプロセスコンピュータのデータから精錬炉1の操業条件を抽出する。プロセッサ52は、スラグ物性推定工程(J)として、熱力学データベースと、操業条件抽出工程(I)で抽出した精錬炉1の操業条件とを用いてスラグ2の物性を推定する。
<Example of operation of physical property determination process>
The physical property determination step (B) may include an operating condition extraction step (I) and a slag physical property estimation step (J). In the operating condition extraction step (I), the processor 52 extracts the operating conditions of the refining furnace 1 from data of a process computer that controls the operation of the refining furnace 1. In the slag physical property estimation step (J), the processor 52 estimates the physical properties of the slag 2 using a thermodynamic database and the operating conditions of the refining furnace 1 extracted in the operating condition extraction step (I).
操業条件抽出工程(I)に関して、スラグ2物性の導出に必要となる操業条件が抽出される。例えば、スラグ2の粘性、固相率、表面張力の導出に必要となる溶銑3の量、スラグ2の持越量(排滓後のスラグ2の残留量)、副原料投入量、又は、スラグ2の推定温度等が抽出されてよい。また、発生ガス速度の導出に必要となる吹錬終了直後の推定フォーミング高さ又は酸化鉄(FeO)の推定量等が抽出されてよい。 In the operating condition extraction step (I), the operating conditions required to derive the physical properties of slag 2 are extracted. For example, the amount of molten pig iron 3 required to derive the viscosity, solid fraction, and surface tension of slag 2, the amount of slag 2 carried over (the amount of slag 2 remaining after slag removal), the amount of auxiliary raw materials added, or the estimated temperature of slag 2 may be extracted. Furthermore, the estimated foam height immediately after the end of blowing or the estimated amount of iron oxide (FeO), which are required to derive the gas generation rate, may be extracted.
スラグ物性推定工程(J)に関して、スラグ2の粘度又は固相率はFactSage等の熱力学データベースから取得されてよい。表面張力はButlerのモデル式に基づいて算出されてよい。また、COガス発生速度v(t)は、例えば以下の式(4)として表されてよい。 With regard to the slag property estimation process (J), the viscosity or solid fraction of slag 2 may be obtained from a thermodynamic database such as FactSage. The surface tension may be calculated based on Butler's model formula. Furthermore, the CO gas generation rate v(t) may be expressed, for example, as the following formula (4):
式(4)において、VCOは吹錬終了直前におけるCOガス発生速度[m/s]である。T0は吹錬終了からの経過時間[s]である。τCOは吹錬終了後のCOガス発生速度の減衰係数[s-1]である。 In equation (4), VCO is the CO gas generation rate [m/s] just before the end of blowing, T0 is the elapsed time [s] from the end of blowing, and τCO is the decay coefficient [s -1 ] of the CO gas generation rate after the end of blowing.
操業中のCOガス発生速度VCO及び吹錬終了後のCOガス発生速度減衰係数τCOをリアルタイムで計測したり計算したりすることは困難である。したがって、これらの値は、過去の操業実績から解析的に導出されてよい。そして、解析的に導出された値は、COガス発生速度v(t)と酸化鉄(FeO)の推定量との間に相関があると仮定して紐づけられてよい。 It is difficult to measure or calculate the CO gas generation rate V (t) during operation and the CO gas generation rate decay coefficient τ( t) after the end of blowing in real time. Therefore, these values may be analytically derived from past operational results. The analytically derived values may be linked to the CO gas generation rate v(t) and the estimated amount of iron oxide (FeO) on the assumption that there is a correlation between them.
まず、式(4)で仮定したCOガス発生速度v(t)におけるフォーミング高さh(T0)、及び、フォーミングしたスラグ2が含有する気相割合を表す気相率Φ(T0)は、以下の式(5)及び式(6)で表される。 First, the foaming height h(T 0 ) at the CO gas generation rate v(t) assumed in equation (4) and the gas phase ratio Φ(T 0 ) representing the gas phase ratio contained in the foamed slag 2 are expressed by the following equations (5) and (6).
すなわち、吹錬終了からT0秒経過したときのフォーミング高さh(t0)及び気相率Φ(T0)は、COガス発生速度VCO、フォーミング安定性を表す時定数τ、及び、吹錬終了後のCOガス発生速度の減衰係数τCOの関数として表される。式(5)及び式(6)の中に含まれる変数のうち、VCOは吹錬直後(T0=0秒)におけるフォーミング高さに基づいて推定される。τは安定性導出工程(H)において既知である。したがって、未知変数はΦ(T0)及びτCOのみとなる。気相率Φ(T0)については、以下の式(7)によって推定される。 That is, the foaming height h(t 0 ) and the gas phase fraction Φ(T 0 ) when T 0 seconds have elapsed since the end of blowing are expressed as functions of the CO gas generation rate V CO , the time constant τ representing foaming stability, and the damping coefficient τ CO of the CO gas generation rate after the end of blowing. Of the variables included in equations (5) and (6), V CO is estimated based on the foaming height immediately after blowing (T 0 =0 seconds). τ is known in the stability derivation step (H). Therefore, the only unknown variables are Φ(T 0 ) and τ CO . The gas phase fraction Φ(T 0 ) is estimated by the following equation (7):
式(7)において、ρairは空気の密度[kg/m3]である。ρslagは純固液状態スラグの密度[kg/m3]である。ここで、吹錬終了からT0秒経過したときのスラグ2の嵩密度ρ(T0)は、操業実績に基づいて推定される。例えば、スラグ2の排滓開始時のスラグ2の嵩密度は、副原料投入量から推定したスラグ2の質量を、精錬炉1の傾動角に基づいて推定したスラグ2の体積で割ることによって導出される。 In equation (7), ρ air is the density of air [kg/m 3 ]. ρ slag is the density of pure solid-liquid slag [kg/m 3 ]. Here, the bulk density ρ (T 0 ) of the slag 2 when T 0 seconds have elapsed since the end of blowing is estimated based on operational records. For example, the bulk density of the slag 2 at the start of slag discharge is derived by dividing the mass of the slag 2 estimated from the amount of auxiliary raw materials charged by the volume of the slag 2 estimated based on the tilting angle of the refining furnace 1.
最後に、式(5)~(7)及び吹錬終了からT0秒経過したときの推定スラグ密度ρ(T0)を連立させることによって、減衰係数τCOが導出される。一連の作業を複数チャージに対して実施することによって、酸化鉄(FeO)の推定量とCOガス発生速度VCO及び減衰係数τCOとの相関が得られる。オンラインでは、酸化鉄(FeO)の推定量に対応するCOガス発生速度VCO及び減衰係数τCOを引き当てることによって、COガス発生速度を推定する方法が採用されてよい。 Finally, the damping coefficient τCO is derived by simultaneously applying Equations (5) to (7) and the estimated slag density ρ( T0 ) when T0 seconds have elapsed since the end of blowing. By performing a series of operations on multiple charges, a correlation between the estimated amount of iron oxide (FeO) and the CO gas generation rate VCO and damping coefficient τCO can be obtained. Online, a method of estimating the CO gas generation rate by allocating the CO gas generation rate VCO and damping coefficient τCO corresponding to the estimated amount of iron oxide (FeO) may be employed.
<密度推定工程の動作例>
密度推定工程(C)は、無次元数計算工程(K)と、鎮静挙動引当工程(L)と、嵩密度決定工程(M)とを含んでよい。プロセッサ52は、無次元数計算工程(K)として、スラグ物性推定工程(J)において推定したスラグ2の物性に関する無次元数を計算する。プロセッサ52は、鎮静挙動引当工程(L)として、安定性導出工程(H)で導出したフォーミング安定性と無次元数計算工程(K)で計算した無次元数とに基づいて精錬炉1の操業条件に対応する鎮静挙動を引き当てる。プロセッサ52は、嵩密度決定工程(M)として、精錬炉1における吹錬が終了したときからの経過時間と鎮静挙動引当工程(L)で引き当てた鎮静挙動とに基づいてスラグ2の嵩密度を決定する。
<Example of operation of density estimation process>
The density estimation step (C) may include a dimensionless number calculation step (K), a settling behavior allocation step (L), and a bulk density determination step (M). In the dimensionless number calculation step (K), the processor 52 calculates dimensionless numbers related to the physical properties of the slag 2 estimated in the slag physical property estimation step (J). In the settling behavior allocation step (L), the processor 52 allocates a settling behavior corresponding to the operating conditions of the refining furnace 1 based on the foaming stability derived in the stability derivation step (H) and the dimensionless number calculated in the dimensionless number calculation step (K). In the bulk density determination step (M), the processor 52 determines the bulk density of the slag 2 based on the elapsed time since the end of blowing in the refining furnace 1 and the settling behavior allocated in the settling behavior allocation step (L).
無次元数計算工程(K)に関して、スラグ物性推定工程(J)で算出したスラグ2の物性値を上述した式(1)及び式(2)に代入することによって、モートン数Mo及び固相率Φsが導出される。 In the dimensionless calculation step (K), the physical property values of the slag 2 calculated in the slag property estimation step (J) are substituted into the above-described formulas (1) and (2), whereby the Morton number Mo and the solid fraction Φ s are derived.
鎮静挙動引当工程(L)に関して、無次元数計算工程(K)で導出したモートン数Mo及び固相率Φsに対応するフォーミング安定性を表す時定数τが引き当てられる。 In the settling behavior allocating step (L), a time constant τ representing forming stability corresponding to the Morton number Mo and the solid fraction Φ s derived in the dimensionless number calculation step (K) is allocated.
嵩密度決定工程(M)に関して、上述した式(6)を用いて、排滓終了後(吹錬終了からT0秒経過したとき)に精錬炉1の中に残留したスラグ2の気相率Φ(T0)が計算される。その後、以下の式(8)を用いて精錬炉1の中に残留したスラグ2の嵩密度が推定される。 Regarding the bulk density determination step (M), the gas phase fraction Φ(T 0 ) of the slag 2 remaining in the refining furnace 1 after the end of slag removal (when T 0 seconds have elapsed since the end of blowing) is calculated using the above-mentioned formula ( 6 ). Then, the bulk density of the slag 2 remaining in the refining furnace 1 is estimated using the following formula (8).
<体積推定工程の動作例>
体積推定工程(D)は、スラグ高さ計測工程(N)とスラグ体積推定工程(O)とを含んでよい。スラグ高さ計測工程(N)に関して、例えばマイクロ波を用いた方法によって、排滓終了後における炉底11からスラグ2の湯面21又は22(図4参照)までの高さが測定される。スラグ体積推定工程(O)に関して、以下の式(9)を用いて排滓終了後において精錬炉1の中に残留したスラグ2の体積Vslagが算出される。
<Example of operation of volume estimation process>
The volume estimation step (D) may include a slag height measurement step (N) and a slag volume estimation step (O). In the slag height measurement step (N), the height from the hearth 11 to the melt surface 21 or 22 of the slag 2 (see FIG. 4) after the slag removal is measured, for example, by a method using microwaves. In the slag volume estimation step (O), the volume V slag of the slag 2 remaining in the refining furnace 1 after the slag removal is calculated using the following equation (9).
式(9)において、S(h)は炉底11からの高さがhである時の精錬炉1の炉体の断面積[m2]である。Vmetalは挿入した溶銑の体積[m3]である。 In equation (9), S(h) is the cross-sectional area [m 2 ] of the furnace body of the refining furnace 1 when the height from the hearth 11 is h. V metal is the volume [m 3 ] of the introduced molten iron.
<質量推定工程の動作例>
質量推定工程(E)に関して、嵩密度決定工程(M)で算出された排滓終了後において精錬炉1の中に残留したスラグ密度ρ(T0)、及び、スラグ体積推定工程(O)で算出されたスラグ2の体積Vslagに基づいて、以下の式(10)を用いて精錬炉1の中に残留したスラグ質量Mslagが推定される。
<Example of mass estimation process>
Regarding the mass estimation step (E), the slag mass M slag remaining in the refining furnace 1 is estimated using the following formula (10) based on the slag density ρ (T 0 ) remaining in the refining furnace 1 after the completion of slag removal calculated in the bulk density determination step (M) and the volume V slag of the slag 2 calculated in the slag volume estimation step (O).
(実施例)
本開示に係る発明者らが行った実施例が以下に説明される。実施例において、以下のパラメータで特定されるチャージ(精錬の対象とする不純物入りの溶銑3)の精錬処理の排滓終了後(吹錬終了から300秒経過時)におけるスラグ2の嵩密度及び体積から精錬炉1の中に残留したスラグ2の質量が推定される。
・塩基度C/S:1.8
・スラグ2に含まれる酸化鉄(FeO)の推定量:30%
・スラグ推定温度:1400℃
(Example)
Examples carried out by the inventors of the present disclosure are described below. In the examples, the mass of the slag 2 remaining in the refining furnace 1 is estimated from the bulk density and volume of the slag 2 after the completion of slag removal (300 seconds after the end of blowing) in the refining process of a charge (molten pig iron 3 containing impurities to be refined) specified by the following parameters:
Basicity C / S: 1.8
Estimated amount of iron oxide (FeO) contained in slag 2: 30%
Estimated slag temperature: 1400°C
発明者らは、上述した操業条件におけるスラグ2の物性を室温で再現するために、純水に対してグリセロール及びガラスビーズを添加した水溶液を調製し、調製した水溶液をガス吹きによって泡立て、ガス発生を停止させることで鎮静現象を再現した。この時の水溶液の泡沫高さの時間変化を測定したデータは、図5のグラフにおいて丸印(○)でプロットとした点として表された。また、プロットした点を近似した曲線は、上述した式(3)のグラフに対応する。この近似曲線に基づいて、時定数τの値が130秒で算出された。 To reproduce the physical properties of slag 2 under the above-mentioned operating conditions at room temperature, the inventors prepared an aqueous solution by adding glycerol and glass beads to pure water, and then foamed the prepared solution by blowing gas into it, thereby reproducing the sedation phenomenon by stopping the gas generation. The data obtained by measuring the change in the foam height of the aqueous solution over time is represented by the points plotted with circles (○) on the graph in Figure 5. The curve approximating the plotted points corresponds to the graph of equation (3) above. Based on this approximation curve, the time constant τ was calculated to be 130 seconds.
スラグ2に含まれる酸化鉄(FeO)の推定量が40%である場合のCOガス発生速度VCO及び吹錬終了後のCOガス発生速度減衰係数τCOの値は、別のチャージにおける結果に基づいて、あらかじめ見積もられている。これらの値とフォーミング安定性を表す時定数τとを上述した式(5)に代入することによって、スラグ2の高さの時刻歴h(T0)が得られた。 The values of the CO gas generation rate VCO and the CO gas generation rate decay coefficient τCO after the end of blowing when the estimated amount of iron oxide (FeO) contained in slag 2 is 40% were estimated in advance based on the results of another charge. By substituting these values and the time constant τ representing foaming stability into the above-mentioned equation (5), the time history h( T0 ) of the height of slag 2 was obtained.
スラグ2の高さの時刻歴h(T0)、及び、上述した式(6)及び式(8)によって、図6のグラフとして示されるような、スラグ2の嵩密度の時刻歴ρ(T0)が得られた。その後、T0に吹錬終了から排滓終了後までの経過時間300秒を代入することによって、排滓終了後のスラグ2の嵩密度ρ(T0)の値が246kg/m3であると推定された。 From the time history h(T 0 ) of the height of the slag 2 and the above-mentioned equations (6) and (8), the time history ρ(T 0 ) of the bulk density of the slag 2 was obtained as shown in the graph in Figure 6. Then, by substituting the elapsed time of 300 seconds from the end of blowing to the end of slag discharging into T 0 , the bulk density ρ(T 0 ) of the slag 2 after the end of slag discharging was estimated to be 246 kg/m 3 .
上述したように推定された排滓終了後のスラグ2の嵩密度ρ(T0)とマイクロ波を用いた方法によって推定した排滓終了後において精錬炉1の中に残留したスラグ2の体積Vslag=20m3を、上述した式(10)に代入することによって、精錬炉1の中に残留したスラグ2の質量Mslagの値が4.9トンであると算出された。 By substituting the bulk density ρ(T 0 ) of the slag 2 after the completion of slag removal estimated as described above and the volume V slag = 20 m 3 of the slag 2 remaining in the refining furnace 1 after the completion of slag removal estimated by the microwave method into the above-mentioned formula (10), the mass M slag of the slag 2 remaining in the refining furnace 1 was calculated to be 4.9 tons.
ここで、比較例として、排滓終了後のスラグ2の嵩密度ρ(T0)が吹錬終了直後のスラグ2の嵩密度(ρ=100kg/m3)と等しいと仮定して精錬炉1の中に残留したスラグ2の質量が推定された。比較例における残留スラグ質量の推定値は、2.0トンであった。一方で、スラグ2を排滓する先の転滓台車の秤量値から導出した精錬炉1の中に残留したスラグ2の質量の値は、6.0トンであった。つまり、本実施例における残留スラグ質量の推定値は、比較例における残留スラグ質量の推定値よりも、実際の残留スラグ質量の値に近い。以上のことから、鎮静挙動を考慮したスラグ質量推定方法を実行することによって、精錬炉1の中に残留したスラグ2の質量の推定精度が向上していることが分かる。 Here, as a comparative example, the mass of slag 2 remaining in the refining furnace 1 was estimated assuming that the bulk density ρ (T 0 ) of the slag 2 after the completion of slag removal was equal to the bulk density of the slag 2 immediately after the completion of blowing (ρ = 100 kg/m 3 ). The estimated value of the residual slag mass in the comparative example was 2.0 tons. On the other hand, the value of the mass of slag 2 remaining in the refining furnace 1 derived from the weighing value of the slag rolling cart to which the slag 2 was removed was 6.0 tons. In other words, the estimated value of the residual slag mass in this example is closer to the actual value of the residual slag mass than the estimated value of the residual slag mass in the comparative example. From the above, it can be seen that the accuracy of estimating the mass of slag 2 remaining in the refining furnace 1 is improved by executing a slag mass estimation method that takes into account settling behavior.
以上述べてきたように、本開示に係るスラグ質量推定方法によれば、排滓終了後に精錬炉1の中に残留したスラグ2の質量が高精度で、かつ、簡易に推定される。 As described above, the slag mass estimation method disclosed herein allows for highly accurate and simple estimation of the mass of slag 2 remaining in the refining furnace 1 after slag removal is complete.
(他の実施形態)
上述してきたスラグ質量推定方法を実行することによって、精錬炉1の中に残留したスラグ2の質量が推定される。精錬装置40のプロセスコンピュータは、推定した残留スラグ質量に基づいて精錬炉1の中に投入する副原料の量を制御してよい。精錬システム100又は精錬装置40のプロセスコンピュータは、精錬炉1の中に残留したスラグ2の質量に基づいて精錬炉1の中に副原料を添加する工程を含む、副原料の添加方法を実行してよい。
(Other embodiments)
By executing the above-described slag mass estimation method, the mass of the slag 2 remaining in the refining furnace 1 is estimated. The process computer of the refining device 40 may control the amount of auxiliary materials to be charged into the refining furnace 1 based on the estimated remaining slag mass. The process computer of the refining system 100 or the refining device 40 may execute an auxiliary material addition method including a step of adding auxiliary materials to the refining furnace 1 based on the mass of the slag 2 remaining in the refining furnace 1.
精錬装置40のプロセスコンピュータは、上述した副原料の添加方法を実行することによって副原料を添加した精錬炉1の中で吹錬を実行してよい。精錬システム100又は精錬装置40のプロセスコンピュータは、上述した副原料の添加方法を実行することによって副原料を添加した精錬炉1の中で吹錬を実行する工程を含む、精錬方法を実行してよい。 The process computer of the refining apparatus 40 may perform blowing in the refining furnace 1 to which the auxiliary material has been added by executing the auxiliary material addition method described above. The process computer of the refining system 100 or the refining apparatus 40 may perform a refining method that includes the step of performing blowing in the refining furnace 1 to which the auxiliary material has been added by executing the auxiliary material addition method described above.
精錬装置40のプロセスコンピュータは、上述した精錬方法を実行することによって処理した溶銑3を精錬炉1から流し出すことによって、溶鋼を製造してよい。精錬システム100又は精錬装置40のプロセスコンピュータは、上述した精錬方法を実行することによって精錬した溶銑3を流し出す工程を含む、溶鋼の製造方法を実行してよい。 The process computer of the refining apparatus 40 may produce molten steel by pouring the molten iron 3 processed by executing the refining method described above from the refining furnace 1. The process computer of the refining system 100 or the refining apparatus 40 may execute a method for producing molten steel, which includes the step of pouring out the molten iron 3 refined by executing the refining method described above.
本開示の実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は改変を行うことが可能であることに注意されたい。従って、これらの変形又は改変は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部又は各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部又はステップなどを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。本開示に係る実施形態は装置が備えるプロセッサにより実行されるプログラム又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものである。本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。 Although embodiments of the present disclosure have been described based on various drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art would be able to make various modifications or alterations based on this disclosure. Therefore, it should be noted that these modifications and alterations are included within the scope of the present disclosure. For example, the functions included in each component or step may be rearranged so as not to cause logical inconsistencies, and multiple components or steps may be combined into one or divided. Embodiments of the present disclosure may also be realized as a program executed by a processor provided in an apparatus, or as a storage medium on which a program is recorded. It should be understood that these are also included within the scope of the present disclosure.
100 精錬システム
40 精錬装置(1:精錬炉、11:炉底、2:スラグ、21:吹錬直後のスラグの湯面、22:所定時間経過後のスラグの湯面、3:溶銑、42:上吹きランス)
50 推定装置(52:プロセッサ、54:記憶部、56:インタフェース)
100 Refining system 40 Refining apparatus (1: refining furnace, 11: hearth, 2: slag, 21: slag surface immediately after blowing, 22: slag surface after a predetermined time has elapsed, 3: molten iron, 42: top blowing lance)
50 Estimation device (52: processor, 54: memory unit, 56: interface)
Claims (10)
前記スラグの物性と前記スラグの鎮静挙動との関連性を特定する情報を取得する情報取得工程と、
前記炉における前記溶銑の処理の操業条件から前記スラグの物性を決定する物性決定工程と、
前記情報取得工程で取得した情報と、前記物性決定工程で決定した前記スラグの物性とに基づいて前記スラグの鎮静挙動を予測し、前記スラグの排滓後に前記炉の中に残留したスラグの密度を推定する密度推定工程と、
前記スラグの排滓終了後における前記炉の中のスラグの高さを測定し、前記炉の炉体の高さごとの断面積を用いて前記炉の中に残留したスラグの体積を推定する体積推定工程と、
前記密度推定工程で推定した前記スラグの密度と、前記体積推定工程で推定した前記スラグの体積とに基づいて、前記炉の中に残留したスラグの質量を推定する質量推定工程とを含む、スラグ質量推定方法。 A slag mass estimation method for estimating a mass of slag remaining in a furnace after slag removal from a furnace for treating molten iron, comprising:
an information acquisition step of acquiring information that identifies a relationship between the physical properties of the slag and the settling behavior of the slag;
a physical property determination step of determining the physical properties of the slag based on the operating conditions of the treatment of the molten iron in the furnace;
a density estimation step of predicting the settling behavior of the slag based on the information acquired in the information acquisition step and the physical properties of the slag determined in the physical property determination step, and estimating the density of the slag remaining in the furnace after the slag is discharged;
a volume estimation step of measuring the height of the slag in the furnace after the slag has been removed and estimating the volume of the slag remaining in the furnace using the cross-sectional area of the furnace body for each height of the furnace body;
A slag mass estimation method including a mass estimation step of estimating the mass of the slag remaining in the furnace based on the density of the slag estimated in the density estimation step and the volume of the slag estimated in the volume estimation step.
前記スラグの物性と前記スラグの鎮静挙動との関連性を特定する情報を取得する情報取得工程と、
前記炉における前記溶銑の処理の操業条件から前記スラグの物性を決定する物性決定工程と、
前記情報取得工程で取得した情報と、前記物性決定工程で決定した前記スラグの物性とに基づいて前記スラグの鎮静挙動を予測し、前記スラグの排滓後に前記炉の中に残留したスラグの密度を推定する密度推定工程と、
前記炉の中のスラグの高さと前記炉の炉体の体積とを計測することによって、前記炉の中に残留したスラグの体積を推定する体積推定工程と、
前記密度推定工程で推定した前記スラグの密度と、前記体積推定工程で推定した前記スラグの体積とに基づいて、前記炉の中に残留したスラグの質量を推定する質量推定工程とを含み、
前記情報取得工程は、前記スラグの物性と前記スラグの鎮静挙動との関連性を特定する情報として、前記スラグの物性に関する無次元数の相似条件を考慮して操業下での鎮静現象を再現した実験によって得られた、前記スラグの鎮静挙動のデータを取得するデータ取得工程を含み、
前記密度推定工程は、前記データ取得工程で取得した前記スラグの鎮静挙動のデータを関数近似することによって数式化する数式化工程と、前記数式化工程で得られた近似関数からフォーミング安定性を導出する安定性導出工程とを含む、
スラグ質量推定方法。 A slag mass estimation method for estimating a mass of slag remaining in a furnace after slag removal from a furnace for treating molten iron, comprising:
an information acquisition step of acquiring information that identifies a relationship between the physical properties of the slag and the settling behavior of the slag;
a physical property determination step of determining the physical properties of the slag based on the operating conditions of the treatment of the molten iron in the furnace;
a density estimation step of predicting the settling behavior of the slag based on the information acquired in the information acquisition step and the physical properties of the slag determined in the physical property determination step, and estimating the density of the slag remaining in the furnace after the slag is discharged;
a volume estimation step of estimating the volume of the slag remaining in the furnace by measuring the height of the slag in the furnace and the volume of the furnace body;
a mass estimation step of estimating the mass of the slag remaining in the furnace based on the density of the slag estimated in the density estimation step and the volume of the slag estimated in the volume estimation step;
The information acquisition step includes a data acquisition step of acquiring data on the settling behavior of the slag, the data being obtained by an experiment that reproduces the settling phenomenon under operation, taking into account similarity conditions of dimensionless numbers related to the physical properties of the slag, as information specifying the relationship between the physical properties of the slag and the settling behavior of the slag;
The density estimation step includes a mathematical formulation step of formulating data on the settling behavior of the slag acquired in the data acquisition step by function approximation, and a stability derivation step of deriving forming stability from the approximate function obtained in the mathematical formulation step .
Slag mass estimation method.
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