JPH0227404B2 - Itsukanseitetsushoniokerutamokutekyosennoseisankanrihoho - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は一貫製鉄所における多目的溶銑の生産
管理方法に関するものである。 ここで多目的溶銑とはJIS規格、需要家規格等
を満たす溶銑である。溶銑製造炉とは高炉、直接
還元炉、溶融還元炉等を示し、以下高炉で代表さ
せる。又、以下の説明で高炉工程の生産を出銑で
代表させる。 （従来の技術） 一貫製鉄所における高炉出銑の生産管理は、従
来、予め月乃至日単位で製銑工程と製鋼工程間の
生産（出銑）計画を調整しておき、実行時におい
ては、両工程間のずれは混銑炉在銑管理やトーピ
ード（取鍋）運行管理、HMR（Hot Metal
Ratio）の調整等、出銑後の溶銑在庫調整により
修正を施している。又、上記の様な諸手段でも調
整できない状態に至つたときは両工程間の生産計
画の修正を行つている。 しかし、この様に両工程間にまたがる緊密な、
かつ連続した工程管理機能が無い場合、精度の高
い生産管理は実施できない。 一貫製鉄所等、多工程から構成される生産現場
における生産管理方法としては、特公昭44−3158
号公報に開示された方法や特公昭52−18416号公
報に開示された方法等が知られている。 前者は物流やエネルギー等の管理方法として予
め単数又は複数の経時的変動パターン、及び該パ
ターンを自動的に配列もしくは組み合せする機能
を計算機に入力しておき、現在の状態と比較する
事により将来の状態を予測し、予測せられた将来
の状態が修正を要する場合には希望する状態を満
足する制御アクシヨンを求める予測修正動作を必
要時毎に行う方法である。 しかし、この生産管理方法は予め計算機に入力
された生産パターンの配列、組合せについてのみ
管理する方法であり、種々な操業変動に対応して
適確な予測修正を行う事は出来ない。 後者は一貫製鉄所におけるエネルギー管理に関
わるものであり、高炉工程に予め複数の操業ケー
スを設定しておき、各ケースに対し所全体のエネ
ルギー使用量乃至特定エネルギー使用量が最小と
なる操業の選択を行うものである。 しかし、この技術も予め設定された操業パター
ン以外の選択が出来ず、かつ高炉工程以降は高炉
工程の選択に従つてエネルギー使用量が割り振ら
れるため生産活動が制約される。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明を確立する上で従来技術にはなく、従つ
て解決しなければならなかつた問題点を以下に記
す。 従来、高炉工程と製鋼工程、鋳銑工程は二元
的に管理が行われており、全工程を一元管理す
る技術は確立されなかつた。 この理由は、高炉工程管理のメツシユが月、
日単位と粗い一方製鋼、鋳銑工程では吹錬、鋳
銑単位（時、分単位）と細かく、両者を結びつ
ける技術がなかつたため、時々刻々と変わる生
産状況に対応できず、高炉工程の変動を製鋼、
鋳銑工程で吸収させる形で生産活動が行われて
きた。 従つて、両工程を一元的に結びつける管理技
術を確立する必要があつた。 で説明した理由により高炉出銑はしばしば
当該時刻の要求度の比較的低い工程に分配され
る事があり、このため生産目標を達成できなか
つたり、余剰在庫を多量に抱え込んだ生産推移
をするときが生じた。 この対策として、各工程の要求を一元的に集約
し、全所的に最も効率的な溶銑分配管理を行う技
術の開発が必要となつた。 （問題点を解決するための手段） 生産工程フローを第１図に、又情報処理フロー
を第２図に示す。各工程にプロセス計算機を導入
し、又各プロセス計算機を中央計算機と結び、情
報処理の迅速化と中央計算機による生産管理の一
元化を計つている。 高炉Ａの出銑は、炉外成分調整装置群Ｂによ
り、下工程群Ｄの要求する規格を満足する様成分
調整を施される。この成分調整に当つては、中央
計算機Ｇが決めた最適溶銑分配パターンに従い、
各工程の要求を満足する様高炉プロセス計算機Ｆ
がＢに成分調整材投入指示を行う。 Ｂで成分調整を受けた溶銑は、取鍋又はトーピ
ード等の受銑容器Ｃにより、予めＧにより決定さ
れている下工程D₁〜D₄へ搬送される。以下、受
銑容器をトーピードで代表させる。 Ｄで最終製品まで仕上げた後在庫ヤードＥに一
時集約し、需要家に渡す。 以上が炉外成分調整機能を加えた一貫製鉄所に
おける工程フローであり、当該生産工程の在庫を
一定量以下に抑え、効率よく目標生産量を達成す
るためには、全所的に工程管理を一元化すると同
時に高炉工程において下工程が各々要求する溶銑
をタイムリーに又確実に生産する技術の確立が必
要である事は前に述べた通りである。 以下に本発明方法の各工程の説明をする。 工程別所要溶銑量の算出 溶銑を分配するに当つては、下工程である製
鋼、鋳銑工程群の工程別所要溶銑量を把握しなけ
ればならない。 製鋼、鋳銑工程群の所要溶銑量は各工程の生産
目標と生産実績、及び現在の生産状況等を元に工
程計算を行う事により求められる。この計算は各
工程のプロセス計算機乃至中央計算機を用い迅速
に処理する事ができる。情報処理体系は第２図に
示す通り。 製鋼工程における算出フローを第３図に示す。
所要溶銑量は次式で求められる。 Pi＝Po＋Pi₁−Pi₂ ……(1) Pi₁＝CHi＊Si＊HMRi ……(2) Pi：T₁〜T₂間の第ｉ製鋼工場の工程の高炉直送
所要溶銑量 Po：混銑炉（又はトーピード）適正在庫量 Pi₁：T₁〜T₂間の当該工程の所要溶銑量 Pi₂：混銑炉（又はトーピード）在庫量 CHi：T₁〜T₂間の出鋼数 Si：１チヤージ当りの鉄源量（ｔ／ch） HMRi：溶銑比率 T₁：当該所要溶銑の出銑開始時刻 T₂：当該所要溶銑の出銑終了時刻 鋳銑工程の所要溶銑量も製鋼工程と同じ方法で
求められる。 出銑量、成分等の予測 高炉工程における銑鉄生産方法は、周知の如
く、炉内装入装置４２から装入した鉄鉱石を、羽
口部４４から送られた熱風がコークス等と反応し
て生成した還元ガスにより徐々に還元、溶融し、
一旦炉床部４５に貯留した後、出銑孔４７を経て
炉外に出銑するものである（第４図参照）。この
ように高炉工程は固、液、気３相が相互に作用
し、いわば完全には理解されない複雑な工程から
成り立つているため、従来出銑量の推移を精度良
く予測する技術は確立されていなかつた。 しかし、本発明者等は最近の高炉解体結果か
ら、出銑という現象が炉床部に貯留された溶銑が
熱風圧力の静圧成分及び貯留溶銑の自重によりト
リチエリーの法則に従つて炉外に排出される事
（第５図参照）、実際の出銑が不規則であるのは炉
床部の滞留コークスに起因する通液性のばらつ
き、鉄鉱石装入ピツチのばらつき等による事に注
目し、これらの因子と溶銑秤量機の秤量実績とを
用い、周知の状態予測法であるARMA（自己回帰
移動平均）モデルにより精度良く出銑量の推移
（出銑速度の予測）を行なうことを可能とした。
ARMAモデルについては赤池、中川著「ダイナ
ミツクシステムの統計的解析と制御」に記載され
ている。 第６図はこの方法の予測結果と実績の推移を示
す。 他方、出銑成分、温度は高炉炉内反応等に大き
く左右されるため、反応に密接な関係のある高炉
操業諸データ、例えば炉頂ガス成分、炉体放散熱
量、荷下り指標、過去の成分、温度実績等を用
い、出銑量予測と同様ARMAモデルを用いて精
度良い予測値を得る。出銑成分、温度の将来期間
の予測値としては、変動が小さい時は直近実績値
を適用することも可能である。 溶銑分配最適パターンの策定 ，で求めた将来のある期間に対する各工程
の所要溶銑量（＝需要）と同期間の出銑量（＝供
給）を元に、生産目標達成度を評価因子とし、こ
の因子を最適化する条件のもとで線形計画法を用
い、各工程への溶銑分配の第１次最適パターンを
策定する。 生産可否の判定 次に、この第１次最適パターンで受け入れられ
た工程の要求する規格の溶銑を供給出来るかどう
か高炉工程において判定する。 判定は高炉プロセス計算機を用い、前述の該当
期間の出銑成分、温度予測値、及び炉外成分調整
装置群（第１図Ｂ）の調整剤供給能力、調整能力
等から行う。 第７図に炉外成分調整工程の概要を示す。 成分調整の対象はSi，Mn，Ｐ，Ｓ等多目的溶
銑の規格成分であり、ミルスケール等の固体酸素
及び気体酸素、フエロシリコン、フエロマンガ
ン、Mn鉱石、生石灰等の調整剤を単独又は複合
して用いる。 判定フローを第８図に示す。 判定は先ず炉外成分調整＝０の条件で各工程の
要求規格を満たす溶銑を生産できるか否か判定す
る。 この判定に用いる溶銑成分、温度は前述の様に
ARMAモデルによる予測値を用いる他、溶銑が
安定している場合は直接測定を行い、測定値によ
り代表させる事もできる。 この判定で生産できないと判定された場合、炉
外成分調整剤による生産可否の判定を行う。 判定は次式により調整後成分、温度を求め、結
果が当該溶銑規格を満足するかどうかで行う。 Ai＝Ai₀＋ΔAi ……(3) ΔAi＝ηAi＊Wi＊（％Ａ）／100 ……(4) Ai：調整後成分又は温度 Ai₀＝調整前 ΔAi：成分、温度のための調整幅 ηAi：成分、温度のための調整効率 Wi：調整剤投入量（０〜設備能力） （％Ai）：調整剤中Ai成分含有量 尚、炉外成分調整能力は表１に示す範囲が最大
とする。

〔実施例 １〕

これは高炉１基と製鋼工場、鋳銑工場各１工場
から成る一貫製鉄所の実施例である。 この製鉄所では低Si含有の製鋼用銑と高Si含有
の鋳物銑を同一高炉で生産している。高炉におい
ては操業方針として中間Si含有率の出銑を目標と
した。 短期間の実施例１ 10〜14時の期間に対し製鋼工場から規格Ａの溶
銑を250t、鋳銑工場から規格Ｂ，Ｃの溶銑をそれ
ぞれ100t，150tの溶銑要求が出された。 規格Ａ，Ｂ，Ｃの成分仕様を表２に示す。

【表】 一方、高炉プロセス計算機の同じ期間における
出銑量予測は420tであり、以上の条件を元に中央
計算機により最適溶銑分配パターンが、「先ず規
格Ｂ：100t、規格Ｃ：150t生産した後、規格Ａ：
170t生産する」と策定された。 次に当該パターンの生産可否が以下の様に検証
された。 10時〜14時間の出銑成分は表３の様に予測され
た。この予測値は直近分析値を用いた。

【表】 炉外成分調整を必要とする成分はSi（珪素）の
みである。従つて、加珪又は脱珪剤を投入して珪
素調整する必要がある事がわかつた。 当該時の加珪、脱珪能力を表４に示す。脱Mn
は脱Siと同時に起こる。

【表】 10時における加珪、脱珪剤ホツパーの在庫量は
夫々80t、60tであり、予測した420tの溶銑を処理
する能力がある事が認められた。 以上の結果、最適溶銑分配パターンは生産可能
と判定され、10時から該パターンに従つて生産す
る事に決定した。 10時〜14時間の出銑量は第９図に示す様に推移
し、順次規格Ｂ，Ｃ，Ａと生産していつた。 表５に生産実績を示す。第９図に示した様に出
銑量の実績は予測とほぼ合致したが、10〜14時間
の累計出銑量は450tになり、規格Ａは200t生産し
た。

【表】 は混銑炉在庫等で調整した。
短期の実施例２ 第１０図は同じ製鉄所における１日間の溶銑分
配計画と実績のタイミングチヤートである。 実績はほぼ計画量を満足している。適中率の実
績例を表６に示す。

〔実施例 ２〕

これは高炉２基と２製鋼工場から成る一貫製鉄
所の実施例である。 当該製鉄所では普通鋼と低リン鋼を極力各製鋼
工場毎に分担して生産している。 高炉においては２基共低Si含有率の出銑を目標
とし、普通鋼用銑は脱珪を、低リン鋼用銑は脱珪
後脱リンを行う。低リン鋼用銑についてはSi含有
率がより低い事が望ましい。 第１１図はある期間における２製鋼工場所要溶
銑量と受入れ実績、並びに供給高炉の出銑推移を
示すタイミングチヤートである。 相対的に低Si出銑の高炉溶銑を低リン鋼用銑と
して炉外成分調整を施して供給し、ほぼ製鋼工場
の要求量を満足している。 又、目標生産量達成のほか使用エネルギー等も
大きく低減できた（表７、表８）。

【表】

【表】 尚、本例では溶銑製造炉を高炉にしたが、直接
還元炉、溶融還元炉でも同様に実施できる。 （発明の効果） 本発明の効果としては一元管理化による規格
適中率向上及び余剰在庫量低減、省エネルギ
ー、炉外成分調整剤使用量低減、製鋼副原料
使用量の低減、並びに高炉操業安定化に伴う高
炉工程の省エネルギーがあげられる。 ここで規格適中率とはT₁〜T₂期間の目標に対
する生産実績であり、第１２図でいえばＣ／Ａであ る。又余剰在庫とは総在庫（実績）から適正在庫
（一定）を差引いたもので、溶銑在庫、半製品在
庫、製品在庫として計上する。 規格適中率向上及び余剰在庫低減効果 例１の一貫製鉄所における本発明実施した期間
Ｘと実施しない期間Ｙの比較結果を表９に示す。

【表】 Ｘ，Ｙは各々１ケ月間の実績である。実施例の
処理条件は表11の通りである。期間ＸはＹに比べ
適中率が向上し、その結果従来生産バツフアーと
して高位にあつた各余剰在庫を抑える事が出来
た。特に製品の余剰在庫を大巾に軽減し得た。表
10は例２における比較結果である（期間：１ケ
月、X′：実施、Y′：非実施）。

【表】

【表】 省エネルギー効果 銑鋼間１元管理により、高炉から製鋼工場への
溶銑直送比率が向上したため製鋼搬入時の受銑待
ち時間等の短縮により規格適中率が向上したため
環境対策設備系列の空転時間減少あるいは精錬
炉、取鍋等の容器の効率的加熱等によりエネルギ
ー使用量が低下した。 表７、表８に例１，２における直送比率、並び
に製鋼工場使用エネルギー（精錬のみ）の実績比
較を示す。 ここで溶銑直送比率とは高炉〜製鋼間の実績所
要時間に対する標準所要時間の比であり、第１３
図でいえばTS／TGである。又、溶銑直送比率が変 動するのは要求と違つた溶銑を受入れる事による
工程調整待ち等に時間を費すためである。 炉外成分調整剤使用量の低減効果 予め生産可否をチエツクしたり、又例２におい
てはより成分的に生産が容易な高炉出銑について
炉外で成分調整を行うため、調整剤を過剰投入す
る事なく規格適中率（表９、表10）で所要溶銑を
生産できる。表12、表13に例１，２について加珪
剤（フエロシリコン）、脱珪剤（ミルスケール）、
及び脱リン剤（生石灰）の使用量比較を示す。期
間は、と同じ期間である。

【表】

【表】 製鋼副原料使用量等の低減効果 で説明した様に規格適中率が向上するため、
製鋼工場の副原料使用量は溶銑成分予測精度不良
に対応した危険負担的使用が軽減され変動が少な
くなり、使用量量を減少させる事ができる。但
し、スケールは冷却剤として投入増となつてい
る。又、直送比率が増し、工程間の連絡が良くな
つた事等から、時間管理が容易になり、特に集塵
機系、水処理系の電動機、ポンプの空転時間等が
著しく減少した結果電力等のエネルギー使用量も
減少できた（表７、表８）。 高炉工程の省エネルギー効果 規格適中率の向上等（表９、表10）により下工
程からの高炉操業変更依頼が少なくなり、その結
果コークス使用量を低減する事ができた。 表14に比較結果を示す。尚、両期間共オールコ
ークス操業である。

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は生産工程フロー、第２図は情報処理フ
ロー、第３図は製鋼工程における所要溶銑量算出
フロー、第４図は出銑量予測のための情報フロ
ー、第５図は高炉出銑速度影響因子を示す図、第
６図は出銑量の予測と実績を示す図、第７図は高
炉炉外成分調整工程の概要を示す図、第８図は最
適溶銑分配パターン策定フロー（第１次分配パタ
ーン策定以降）、第９図は出銑量予測値と実績値
の推移例を示す図、第１０図は溶銑量の需要と供
給タイミングチヤート、第１１図は出銑量及び製
鋼受入量の工場別タイミングチヤート、第１２図
はT₁〜T₂期間における溶銑の需要と供給を示す
図、第１３図は高炉〜下工程間の所要時間を示す
図である。 Ａ……高炉、Ｂ……炉外成分調整装置、Ｃ……
受銑容器、Ｄ……下工程群、D₁……鋳銑機、D₂
……混銑炉、D₃……転炉、D₄……トーピード精
錬、Ｅ……ヤード、Ｆ……高炉プロセス計算機、
Ｇ……中央計算機、Ｈ……下工程各プロセス計算
機、Ｉ……圧延、イ……投入量設定指示、ロ……
受銑量情報、ハ……温度、成分の実測情報、ニ…
…成分調整材の投入実績情報、ホ……在庫情報、
ａ……高炉操業情報、ｂ……炉外成分調整情報、
ｃ……制御命令、ｄ……予測情報、ｅ……最適分
配パターン、ｆ……所要溶銑量、ｇ……生産計
画、ｈ……生産情報、ｉ……在庫情報、４１……
装入切出装置、４２……炉内装入装置、４３……
高炉本体、４４……羽口部、４５……炉床部、４
６……出銑樋、４７……出銑孔、４８……溶銑秤
量機、５１……送風圧力、５２……送風圧力（静
圧）、５３……貯銑自重、５４……コークス間通
液性、５５……出銑孔開度、５６……溶銑生産
量、５７……融着帯、５８……出銑、５９……鉄
鉱石供給、７１……溶銑樋、７２……傾注樋、７
３……投入ホツパー、７４……搬送コンベア、７
５……投入装置、７６……在庫秤量機、７７……
ホツパー、７８……トーピード、７９……溶銑秤
量機、８０……測定装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 次の諸工程を含む複数の製鋼工程、鋳銑工程
   から成る一貫製鉄所における単数又は複数の溶銑
   製造炉多目的溶銑の生産管理方法。 製鋼工程、鋳銑工程、各工程毎に未来の任意
   の期間における所要溶銑量を算出する工程、 と同じ期間における出銑量や出銑成分等を
   予測する工程、 及び中の出銑量予測値の情報を用いて各
   工程への溶銑分配条件を生産目標量等を評価因
   子として検討し、最適分配パターンを策定する
   工程、 において溶銑分配が認められた工程の所要
   溶銑を高炉工程において生産出来るかどうか、
   炉外成分調整機能の能力、過去の実績等を用い
   判定する工程、 ，，の情報を用い溶銑成分目標を決定
   し、該目標を満足する様炉外成分調整機能を用い
   成分調整を実施する工程。