轉(zhuǎn)爐吹煉設備的控制裝置以及控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及為了使吹煉處理結(jié)束時的鋼液中碳濃度成為目標碳濃度而控制吹煉 處理中途取樣時刻W后的爐料(charge)的送氧量的轉(zhuǎn)爐吹煉設備的控制裝置W及控制方 法。
【背景技術】
[0002] 在煉鐵廠所使用的轉(zhuǎn)爐吹煉設備中，由于通過向鋼液吹入氧氣的吹煉處理來進行 鋼液中的雜質(zhì)的除去和升溫，對吹煉處理結(jié)束時的鋼液的成分W及溫度進行控制，W使其 收束在指定的范圍內(nèi)。然而，在吹煉處理時，鋼液中的氧化反應變得劇烈，鋼液溫度變高，所 W難W時時刻刻測量鋼液的成分W及溫度。
[0003] 因此，在實際作業(yè)中，根據(jù)取樣出的吹煉處理中途的鋼液的成分分析結(jié)果來推斷 取樣時刻的鋼液中碳濃度，根據(jù)推斷出的鋼液中碳濃度和脫碳氧效率模型公式，而計算出 為了使鋼液的成分W及溫度收束于指定的范圍內(nèi)而在取樣時刻W后所需的送氧量下， 表示為所需送氧量）。此外，上述脫碳氧效率模型公式是根據(jù)鋼液中碳濃度計算脫碳氧效率 的公式。脫碳氧效率是指針對吹入轉(zhuǎn)爐內(nèi)的每單位氧量向轉(zhuǎn)爐外排出的碳量。一般若鋼液 中碳濃度高則脫碳氧效率變高。
[0004] 然而，在上述脫碳氧效率模型公式存在設定參數(shù)，在作業(yè)時根據(jù)作業(yè)條件變更設 定參數(shù)的值，并根據(jù)設定參數(shù)的值變更后的脫碳氧效率模型公式來計算脫碳氧效率。然而， 脫碳氧效率模型公式所表示的鋼液中碳濃度與脫碳氧效率的關系不僅根據(jù)作業(yè)條件還根 據(jù)包含時間變化、季節(jié)變化在內(nèi)的各種重要因素而復雜地變化。因此，一般難W適當?shù)刈兏?脫碳氧效率模型公式的設定參數(shù)而高精度地計算脫碳氧效率。
[0005] 根據(jù)運樣的背景，提出有用于適當?shù)卦O定脫碳氧效率模型公式的設定參數(shù)的方 法。具體而言，在在專利文獻1中記載有如下方法，即選擇作業(yè)條件與下次爐料相近的過往 爐料，W使根據(jù)選擇出的過往爐料的吹煉處理中途鋼液中碳濃度W及脫碳氧效率模型公式 計算出的吹煉處理結(jié)束時鋼液中碳濃度與實際值的誤差的合計值最小的方式，確定脫碳氧 效率模型公式的設定參數(shù)的方法。另外，專利文獻2記載有用作業(yè)條件的回歸式來確定作為 脫碳氧效率模型公式的設定參數(shù)的最大脫碳氧效率和脫碳氧效率減少系數(shù)的方法，且掲示 排氣計測信息的利用對于回歸式的系數(shù)確定是有效的。
[0006] 專利文獻1:日本特開2010-7150號公報
[0007] 專利文獻2:日本特開2012-117090號公報
[000引然而，專利文獻1記載的方法僅使用作業(yè)條件W及取樣出的鋼液的成分分析值來 確定脫碳氧效率模型公式的設定參數(shù)。因此，不能考慮各種外部干擾、未計測信息成為原因 而產(chǎn)生的吹煉處理反應的推移變化，精度的提高存在極限。此外，作為上述的外部干擾、未 計測信息，能夠舉例表示有投入鋼液的副原料的成分、成品率、計測誤差等。另外，作為實施 把握吹煉處理反應的推移變化的一個指標，雖然有排氣流量、成分分析值，但在專利文獻1 并沒有提及運些信息的利用。
[0009] 另一方面，在專利文獻2記載的方法中，通過使將根據(jù)排氣計測信息計算出的爐內(nèi) 積蓄氧量包含于1次回歸式的說明變量來考慮吹煉處理反應的推移變化。然而，難W用1次 回歸式高精度地表達用非線形算式表示的脫碳氧效率模型公式的設定參數(shù)。因此，根據(jù)專 利文獻2記載的方法，有脫碳氧效率模型公式的脫碳氧效率的計算精度降低的可能性。
[0010] 此外，考慮也存在如果對排氣計測信息進行加工則能夠高精度地表達設定參數(shù)的 情況，但在專利文獻2沒有與排氣計測信息的加工方法相關的具體記載。另外，為了進行回 歸計算，需要預先針對過往爐料計算最佳的最大脫碳氧效率和脫碳氧效率減少系數(shù)，但在 專利文獻2沒有與該計算方法相關的具體記載。
[0011] 并且，脫碳氧效率模型公式的設定參數(shù)的值并不一定限于在1爐料份的吹煉處理 過程中不變化。根據(jù)發(fā)明人的數(shù)據(jù)分析，獲得如下見解:特別是若吹入轉(zhuǎn)爐內(nèi)的攬拌氣體的 流量在爐料中變化，則脫碳氧效率模型公式的設定參數(shù)受到攬拌氣體的流量的影響而變化 是。然而，專利文獻及專利文獻2記載的方法未考慮1爐料份的吹煉處理過程中的設定參 數(shù)的值的變化。因此，根據(jù)專利文獻1、2記載的方法，有基于脫碳氧效率模型公式的脫碳氧 效率的計算精度降低的可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明是為了上述運樣的課題而產(chǎn)生的，其目的在于通過高精度地計算脫碳氧效 率來高精度地將吹煉處理結(jié)束時的鋼液中碳濃度控制為目標碳濃度的轉(zhuǎn)爐吹煉設備的控 制裝置W及控制方法。
[0013] 為了解決上述課題，實現(xiàn)目的，本發(fā)明的轉(zhuǎn)爐吹煉設備的控制裝置對吹煉處理中 途取樣時刻W后的爐料的送氧量進行控制，W使得吹煉處理結(jié)束時的鋼液中碳濃度成為目 標碳濃度，上述轉(zhuǎn)爐吹煉設備的控制裝置的特征在于，具備:模型公式計算部，其利用至少 將鋼液中碳濃度W及攬拌氣體流量設為輸入變量且將脫碳氧效率設為輸出變量并具有一 個W上的設定參數(shù)的模型公式，來計算脫碳氧效率;模型參數(shù)修正部，其針對吹煉處理結(jié)束 后的多個過往爐料，使用吹煉處理中途取樣時刻W及吹煉處理結(jié)束時的鋼液中碳濃度、排 氣的流量、W及排氣的成分濃度，來對上述設定參數(shù)中的至少一個進行修正;過往處理權數(shù) 計算部，其基于吹煉處理結(jié)束后的多個過往爐料的作業(yè)條件與吹煉處理過程中的爐料的作 業(yè)條件的差異、W及吹煉處理中途的爐料相對于吹煉處理中途取樣時刻的過往爐料的模型 公式的類似度，來計算各過往爐料的權數(shù);吹煉過程中模型參數(shù)生成部，其使用通過上述模 型參數(shù)修正部修正后的各過往爐料的設定參數(shù)和通過上述過往處理權數(shù)計算部計算出的 各過往爐料的權數(shù)，來計算吹煉處理過程中的爐料的設定參數(shù)；W及送氧量計算部，其使用 脫碳氧效率，來計算吹煉處理中途取樣時刻W后的吹煉處理中途的爐料的送氧量，上述脫 碳氧效率使用在吹煉處理中途取樣時刻計測出的鋼液中碳濃度、目標碳濃度、W及通過上 述吹煉過程中模型參數(shù)生成部計算出的設定參數(shù)并由上述模型公式計算部計算出。
[0014] 本發(fā)明的轉(zhuǎn)爐吹煉設備的控制裝置根據(jù)上述發(fā)明，特征在于，上述模型參數(shù)修正 部修正設定參數(shù)，W使得在吹煉處理中途取樣時刻計測出的鋼液中碳濃度與使上述模型公 式成立的吹煉處理中途取樣時刻的鋼液中碳濃度之差、吹煉處理結(jié)束時計測出的鋼液中碳 濃度與使上述模型公式成立的吹煉處理結(jié)束時的鋼液中碳濃度之差、W及各設定參數(shù)與標 準值之差的加權平方和最小化。
[0015] 本發(fā)明的轉(zhuǎn)爐吹煉設備的控制裝置根據(jù)上述發(fā)明，特征在于，上述過往處理權數(shù) 計算部在上述作業(yè)條件中包括吹煉處理中途取樣時刻W及吹煉處理結(jié)束時緊前的每單位 鋼液重量的攬拌氣體流量。
[0016] 為了解決上述課題，實現(xiàn)目的，本發(fā)明的轉(zhuǎn)爐吹煉設備的控制方法對吹煉處理中 途取樣時刻W后的爐料的送氧量進行控制，W使得吹煉處理結(jié)束時的鋼液中碳濃度成為目 標碳濃度，上述轉(zhuǎn)爐吹煉設備的控制方法的其特征在于，包括:修正步驟，在上述修正步驟 中，針對吹煉處理結(jié)束后的多個過往爐料，使用吹煉處理中途取樣時刻W及吹煉處理結(jié)束 時的鋼液中碳濃度、排氣的流量、W及排氣的成分濃度，來對至少將鋼液中碳濃度W及攬拌 氣體流量設為輸入變量且將脫碳氧效率設為輸出變量的模型公式的設定參數(shù)中的至少一 個進行修正;權數(shù)計算步驟，在上述權數(shù)計算步驟中，基于吹煉處理結(jié)束后的多個過往爐料 的作業(yè)條件與吹煉處理過程中的爐料的作業(yè)條件的差異、W及吹煉處理中途的爐料相對于 吹煉處理中途取樣時刻的過往爐料的模型公式的類似度，來計算各過往爐料的權數(shù);參數(shù) 計算步驟，在上述參數(shù)計算步驟中，使用在上述修正步驟中修正后的各過往爐料的設定參 數(shù)和在上述權數(shù)計算步驟中計算出的各過往爐料的權數(shù)，來計算吹煉處理中的爐料的設定 參數(shù)；W及使用脫碳氧效率來計算吹煉處理中途取樣時刻W后的吹煉處理中途的爐料的送 氧量的步驟，上述脫碳氧效率利用在吹煉處理中途取樣時刻計測出的鋼液中碳濃度、目標 碳濃度、W及在上述參數(shù)計算步驟中計算出的設定參數(shù)并由上述模型公式計算出。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)爐吹煉設備的控制裝置W及控制方法，能夠通過高精度地計算脫 碳氧效率來高精度地將吹煉處理結(jié)束時的鋼液中碳濃度控制為目標碳濃度。
【附圖說明】
[0018] 圖1是表示應用了作為本發(fā)明的一實施方式的轉(zhuǎn)爐吹煉設備的控制裝置W及控制 方法的轉(zhuǎn)爐吹煉設備及其控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0019] 圖2是表示圖1所示的控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0020] 圖3是表示攬拌氣體的影響系數(shù)的函數(shù)例的圖。
[0021 ]圖4是表示鋼液中碳濃度與脫碳氧效率的關系的圖。
[0022] 圖5是表示作為本發(fā)明的一實施方式的模型參數(shù)修正處理的流程的流程圖。
[0023] 圖6是表示作為本發(fā)明的一實施方式的送氧量計算處理的流程的流程圖。
[0024] 圖7是表示單位攬拌氣體流量與累計送氧量的關系例的圖。
【具體實施方式】
[002