特開 2024-155718 ガイダンス方法、中間排滓方法、溶銑の精錬方法、溶鋼の製造方法、ガイダンスシステム、精錬システム、及びモデル生成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024155718

(43)【公開日】2024-10-31

(54)【発明の名称】ガイダンス方法、中間排滓方法、溶銑の精錬方法、溶鋼の製造方法、ガイダンスシステム、精錬システム、及びモデル生成方法

(51)【国際特許分類】

   C21C 5/28 20060101AFI20241024BHJP

【ＦＩ】

C21C5/28 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024008200

(22)【出願日】2024-01-23

(31)【優先権主張番号】P 2023069633

(32)【優先日】2023-04-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000001258

【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】100165696

【弁理士】

【氏名又は名称】川原 敬祐

(74)【代理人】

【識別番号】100195534

【弁理士】

【氏名又は名称】内海 一成

(72)【発明者】

【氏名】吉泉 瑛

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 新吾

(72)【発明者】

【氏名】加▲瀬▼ 寛人

(72)【発明者】

【氏名】小笠原 太

(72)【発明者】

【氏名】渡久地 祐輝

(72)【発明者】

【氏名】島田 祐輔

【テーマコード（参考）】

4K070

【Ｆターム（参考）】

4K070AB02

4K070AB03

4K070AB06

4K070AC14

4K070BA12

4K070BC04

(57)【要約】

【課題】操業条件の変化を考慮しつつ安定した中間排滓を実現するための情報を出力するガイダンス方法及びガイダンスシステム、炉の傾動パターンを選択して中間排滓を実行する中間排滓方法、溶銑の精錬方法、精錬システム及び溶鋼の製造方法、並びに、ガイダンス方法で用いるモデルを生成するモデル生成方法を提供する。
【解決手段】ガイダンス方法は、溶銑３を処理する炉４０からスラグ２を排滓する工程において炉４０の傾動パターンを選択するための情報を出力する。ガイダンス方法は、スラグ２の質量、粘度若しくは固相率、又は炉４０の中で発生するガス流量の少なくとも１つに基づいたスラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報を、モデルに入力する工程と、複数の傾動パターンのそれぞれを用いて炉４０を傾動する場合において投入する石灰量又は溶銑３の流出量の少なくとも１つに基づく損失コストをモデルから出力する工程とを含む。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

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炉の傾動パターンを選択するための情報を出力するガイダンス方法であって、
前記スラグの質量、前記スラグの粘度、前記スラグの固相率、又は前記炉の中で発生するガス流量の少なくとも１つに基づいた前記スラグのフォーミング及び鎮静に関する情報を、モデルに入力する工程と、
複数の前記傾動パターンのそれぞれを用いて前記炉を傾動する場合において投入する石灰量又は前記溶銑の流出量の少なくとも１つに基づく損失コストを前記モデルから出力する工程と
を含む、ガイダンス方法。

【請求項2】

請求項１に記載のガイダンス方法を実行することによって出力された損失コストに基づいて、前記複数の傾動パターンの中から１つの傾動パターンを選択する工程と、
選択した傾動パターンを用いて前記炉を制御することによって前記スラグの排滓を行う工程と
を含む、中間排滓方法。

【請求項3】

副原料を添加した炉の中で吹錬を実行する工程と、請求項２に記載の中間排滓方法を実行する工程とを含む、溶銑の精錬方法。

【請求項4】

請求項３に記載の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、溶鋼の製造方法。

【請求項5】

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炉の傾動パターンを選択するための情報を出力するガイダンスシステムであって、
モデルと、算出装置とを備え、
前記モデルは、
前記スラグの質量、前記スラグの粘度、前記スラグの固相率、又は前記炉の中で発生するガス流量の少なくとも１つに基づいた前記スラグのフォーミング及び鎮静に関する情報を入力として受け付け、
複数の前記傾動パターンのそれぞれを用いて前記炉を傾動する場合において投入する石灰量又は前記溶銑の流出量の少なくとも１つに基づく損失コストを出力し、
前記算出装置は、前記モデルに前記スラグのフォーミング及び鎮静に関する情報を入力する処理と、前記モデルから出力された前記損失コストを含む、前記傾動パターンを選択するための情報を出力する処理とを実行する、ガイダンスシステム。

【請求項6】

副原料を添加した炉の中で吹錬を行う中間排滓を実行する精錬装置と、
請求項５に記載のガイダンスシステムと、を備え、
前記ガイダンスシステムは、溶銑を処理するために前記炉からスラグを排滓する際において、前記炉の前記傾動パターンを選択するための情報を出力し、
前記精錬装置は、前記ガイダンスシステムが出力した情報に基づいて選択された前記炉の前記傾動パターンを用いて前記炉を制御する、
精錬システム。

【請求項7】

請求項１に記載のガイダンス方法においてスラグのフォーミング及び鎮静に関する情報を入力するモデルを生成するモデル生成方法であって、
前記スラグの質量、前記スラグの粘度、前記スラグの固相率又は炉内で発生するガス流量の少なくとも１つに基づいた前記スラグのフォーミング及び鎮静に関する情報を元に、前記炉の中においてフォーミングしたスラグの体積及び見かけの粘度を算出する工程と、
前記炉を傾動させるパターンとして複数の傾動パターンを設定し、前記複数の傾動パターンのそれぞれを用いて前記炉を傾動する場合における前記炉の中の溶銑及びスラグの流体解析を実施することによって、前記複数の傾動パターンのそれぞれを用いて前記炉を傾動する場合における前記炉からの排滓スラグ量又は前記炉からの流出溶銑量の少なくとも１つを算出する工程と、
前記排滓スラグ量を算出した場合に、前記排滓スラグ量に基づいて次の吹錬の実行において前記炉に投入する石灰量を推定することによって前記炉への石灰投入コストを算出する工程と、
前記流出溶銑量を算出した場合に、前記流出溶銑量に基づいて前記炉からの溶銑流出コストを算出する工程と、
前記スラグのフォーミング及び鎮静に関する情報が入力された場合に、前記複数の傾動パターンのそれぞれについて前記石灰投入コスト又は前記溶銑流出コストの少なくとも１つを損失コストとして出力するモデルを生成する工程と
を含む、モデル生成方法。

【請求項8】

前記モデルを生成する工程において、前記モデルとして、前記スラグのフォーミング及び鎮静に関する情報と、前記石灰投入コスト又は前記溶銑流出コストの少なくとも１つとを、前記複数の傾動パターンのそれぞれについて関連づけたデータベースを生成する、請求項７に記載のモデル生成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、転炉での脱珪及び脱燐等の吹錬処理後において一酸化炭素ガスを含有してフォーミングしたスラグを炉外へ排出するための炉の傾動パターンを選択するために用いる案内情報を生成するガイダンス方法に関する。本開示は、案内情報を出力するモデルを生成するモデル生成方法に関する。本開示は、炉を傾動してスラグを排出する手順を含む中間排滓方法、溶銑の精錬方法、及び溶鋼の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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。代表的なものとして、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て脱珪及び脱燐処理を行い、炉内スラグの一部を排出した後に、引き続き脱燐及び脱炭処理を行う方法がある。脱珪、脱燐及び脱炭処理の途中でスラグを排滓する工程は、スラグの中間排滓工程とも称される。

【0003】

上述したように、スラグの中間排滓工程を実行する精錬手法において、コスト削減のために、溶銑流出量を抑えつつ、なるべく多くのスラグを安定的に炉外排出することが重要である。スラグの中間排滓工程の後に引き続き精錬を実施する場合、炉内に残留したスラグ質量が少ないほど、脱珪、脱燐及び脱炭処理のために新規に投入する副原料の添加量が削減される。

【0004】

一方でスラグの中間排滓工程において、精錬炉の操業条件によっては安定して大量のスラグを炉外に排出することが難しい場合がある。例えば、特定の操業条件下において炉内でフォーミングしたスラグの体積の減少又はスラグの見かけの粘度の増加が顕著になった場合に、スラグ排滓速度が大きく低下することによって、安定して大量のスラグを炉外に排出することが難しくなる。

【0005】

このような課題を解決すべく、特定の操業条件を回避することによってスラグの排滓量を安定化させる手法が提案されている。例えば、特許文献１に記載の構成において、スラグの固相率の増加又はスラグの粘度の増加によるスラグの排滓性能低下を防止するために、スラグの塩基度又は温度を調整する方法が提案されている。また、特許文献２に記載の構成において、スラグの排滓率を安定させるために、全てのチャージにおいて排滓前のスラグのフォーミング高さが一定となるように吹錬を実施する手法が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００７－２６２５７６号公報

【特許文献2】特開２０２２－１０５８８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

スラグの中間排滓工程において、炉外に排滓するスラグ量を増加させることは、次工程における投入石灰量を低減するために重要である。特許文献１に記載の操業条件の制御、又は、特許文献２に記載のスラグ高さの制御等による排滓性能の向上及び安定化方法は、操業条件をコントロールすることに主眼が置かれている。しかし、これらの方法において、操業条件が変化した場合にも安定に排滓を持続させることは困難である。

【0008】

そこで、本開示は、操業条件の変化を考慮しつつ安定した中間排滓を実現するための情報を出力するガイダンス方法及びガイダンスシステム、炉の傾動パターンを選択して中間排滓を実行する中間排滓方法、溶銑の精錬方法、精錬システム及び溶鋼の製造方法、並びに、ガイダンス方法で用いるモデルを生成するモデル生成方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

（１）本開示の一実施形態に係るガイダンス方法は、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炉の傾動パターンを選択するための情報を出力するガイダンス方法であって、前記スラグの質量、前記スラグの粘度、前記スラグの固相率、又は前記炉の中で発生するガス流量の少なくとも１つに基づいた前記スラグのフォーミング及び鎮静に関する情報を、モデルに入力する工程と、複数の傾動パターンのそれぞれを用いて前記炉を傾動する場合において投入する石灰量又は前記溶銑の流出量の少なくとも１つに基づく損失コストを前記モデルから出力する工程とを含む。

【0010】

（２）本開示の一実施形態に係る中間排滓方法は、上記（１）に記載のガイダンス方法を実行することによって出力された損失コストに基づいて、前記複数の傾動パターンの中から１つの傾動パターンを選択する工程と、選択した傾動パターンを用いて前記炉を制御することによって前記スラグの排滓を行う工程とを含む。

【0011】

（３）本開示の一実施形態に係る溶銑の精錬方法は、副原料を添加した炉の中で吹錬を実行する工程と、上記（２）に記載の中間排滓方法を実行する工程とを含む。

【0012】

（４）本開示の一実施形態に係る溶鋼の製造方法は、上記（３）に記載の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。

【0013】

（５）本開示の一実施形態に係るガイダンスシステムは、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炉の傾動パターンを選択するための情報を出力する。前記ガイダンスシステムは、モデルと、算出装置とを備える。前記モデルは、前記スラグの質量、前記スラグの粘度、前記スラグの固相率、又は前記炉の中で発生するガス流量の少なくとも１つに基づいた前記スラグのフォーミング及び鎮静に関する情報を入力として受け付け、複数の前記傾動パターンのそれぞれを用いて前記炉を傾動する場合において投入する石灰量又は前記溶銑の流出量の少なくとも１つに基づく損失コストを出力する。前記算出装置は、前記モデルに前記スラグのフォーミング及び鎮静に関する情報を入力する処理と、前記モデルから出力された前記損失コストを含む、前記傾動パターンを選択するための情報を出力する処理とを実行する。

【0014】

（６）本開示の一実施形態に係る精錬システムは、副原料を添加した炉の中で吹錬を行う中間排滓を実行する精錬装置と、上記（５）に記載のガイダンスシステムとを備える。前記ガイダンスシステムは、溶銑を処理するために前記炉からスラグを排滓する際において、前記炉の前記傾動パターンを選択するための情報を出力する。前記精錬装置は、前記ガイダンスシステムが出力した情報に基づいて選択された前記炉の前記傾動パターンを用いて前記炉を制御する。

【0015】

（７）本開示の一実施形態に係るモデル生成方法は、上記（１）に記載のガイダンス方法においてスラグのフォーミング及び鎮静に関する情報を入力するモデルを生成するモデル生成方法であって、前記スラグの質量、前記スラグの粘度、前記スラグの固相率又は炉内で発生するガス流量の少なくとも１つに基づいた前記スラグのフォーミング及び鎮静に関する情報を元に、前記炉の中においてフォーミングしたスラグの体積及び見かけの粘度を算出する工程と、前記炉を傾動させるパターンとして複数の傾動パターンを設定し、前記複数の傾動パターンのそれぞれを用いて前記炉を傾動する場合における前記炉の中の溶銑及びスラグの流体解析を実施することによって、前記複数の傾動パターンのそれぞれを用いて前記炉を傾動する場合における前記炉からの排滓スラグ量又は前記炉からの流出溶銑量の少なくとも１つを算出する工程と、前記排滓スラグ量を算出した場合に、前記排滓スラグ量に基づいて次の吹錬の実行において前記炉に投入する石灰量を推定することによって前記炉への石灰投入コストを算出する工程と、前記流出溶銑量を算出した場合に、前記流出溶銑量に基づいて前記炉からの溶銑流出コストを算出する工程と、前記スラグのフォーミング及び鎮静に関する情報が入力された場合に、前記複数の傾動パターンのそれぞれについて前記石灰投入コスト又は前記溶銑流出コストの少なくとも１つを損失コストとして出力するモデルを生成する工程とを含む。

【発明の効果】

【0016】

本開示によれば、操業条件の変化を考慮しつつ安定した中間排滓を実現するための情報を出力するガイダンス方法及びガイダンスシステム、炉の傾動パターンを選択して中間排滓を実行する中間排滓方法、溶銑の精錬方法、精錬システム及び溶鋼の製造方法、並びに、ガイダンス方法で用いるモデルを生成するモデル生成方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本開示に係る精錬システムの構成例を示すブロック図である。

【図2】精錬炉においてスラグをフォーミングする処理の一例を示す断面図である。

【図3】精錬炉を傾斜させてスラグを排滓する処理の一例を示す断面図である。

【図4】本開示に係るガイダンス方法の手順例を示すフローチャートである。

【図5】精錬炉の傾動パターンの例を示すグラフである。

【図6】各傾動パターンで精錬炉を傾動した場合における損失コストの例を示すグラフである。

【図7】本開示に係るモデル生成方法の手順例を示すフローチャートである。

【図8】精錬炉の炉体形状の一例を示す断面図である。

【図9】精錬炉の炉口形状の一例を示す平面図である。

【図10】図９のＡ－Ａ断面図である。

【図11】炉の形状に基づくガイダンス方法の手順例を示すフローチャートである。

【図12】炉の形状に基づくモデル生成方法の手順例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本開示に係る精錬システム１００（図１等参照）及び算出装置５０（図１等参照）、並びに、ガイダンス方法及び中間排滓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。

【0019】

本開示に係る精錬システム１００及び算出装置５０、並びに、モデル生成方法、ガイダンス方法及び中間排滓方法によれば、操業条件の変化を考慮しつつ安定した中間排滓を実現できるように炉の傾動パターンが選択される。炉の傾動パターンの説明は後述される。安定した中間排滓が実現されることによって、中間排滓後に炉内に残留する不純物量が低減される。不純物量の低減によって、次工程における投入石灰量が削減される。その結果、精錬の操業コストが削減される。

【0020】

本開示に係るモデル生成方法は、複数の傾動パターンの候補のそれぞれを用いて炉を傾動させた場合における、スラグ２（図２等参照）のフォーミング及び鎮静の様々な条件に対する損失コストをモデル化する工程を含む。モデル生成方法は、炉の傾動パターンの候補のそれぞれの損失コストを様々な操業条件に対してデータベース化してよい。

【0021】

本開示に係るガイダンス方法は、炉の操業情報又は計測値に基づいてスラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報を導出してモデルに入力することによって、複数の傾動パターンの候補のそれぞれで炉を傾動させた場合の損失コストを出力する工程を含む。本開示に係る中間排滓方法は、複数の傾動パターンの候補の中から１つの傾動パターンを選択して炉の傾動を実行し、スラグ２の排滓を実行する工程を含む。

【0022】

（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、算出装置５０と、精錬装置４０と、データベース３０とを備える。

【0023】

＜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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

精錬装置４０は、図３に例示されるように、θで表される精錬炉１の傾斜角度を制御して傾動させることによって、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。精錬炉１の傾斜角度（θ）は、破線で表される鉛直方向の軸と、一点鎖線で表される精錬炉１の軸との間の角度である。精錬装置４０は、精錬炉１の傾斜角度を所定の傾動パターンに基づいて制御することによって精錬炉１を傾動させる。傾動パターンは、精錬炉１の傾斜角度の時間変化のパターンである。傾動パターンは、単位時間当たりの精錬炉１の傾斜角度の変化量を特定してよい。単位時間当たりの精錬炉１の傾斜角度の変化量は、傾斜速度とも称される。傾動パターンは、傾斜速度を変化させるときの精錬炉１の傾斜角度を特定してよい。傾動パターンは、精錬炉１の最大の傾斜角度を特定してよい。精錬炉１の最大の傾動角度は、精錬炉１から溶銑３が流出しないように、又は、精錬炉１から流出する溶銑３の量が少なくなるように設定されてよい。

【0027】

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。

【0028】

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、算出装置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。

【0029】

精錬装置４０は、精錬炉１の形状を測定するための測定装置を備えてよい。精錬炉１の形状は、精錬炉１の内壁６の形状、すなわち炉体形状を含んでよい。精錬炉１の形状は、精錬炉１の炉口５の形状、すなわち炉口形状を含んでよい。測定装置は、精錬炉１の３次元形状を測定できるように構成されてよい。測定装置は、精錬炉１の各部までの距離を測定するレーザー距離計等の測距センサを含んでよい。測定装置は、精錬炉１を撮影するカメラを含んでよい。測定装置は、精錬炉１の点群データを取得できるように構成されてよい。測定装置は、精錬システム１００に含まれない外部の装置であってもよい。

【0030】

測定装置は、精錬炉１から溶銑３及びスラグ２が排出された状態で、精錬炉１の形状を測定してよい。測定装置がカメラである場合、カメラは、精錬炉１から溶銑３及びスラグ２が排出された状態で精錬炉１を撮影してもよいし、精錬炉１の中に溶銑３又はスラグ２が充填されている状態で精錬炉１を撮影してもよい。

【0031】

＜算出装置５０＞
算出装置５０は、精錬炉１からスラグ２を排滓する工程において精錬炉１の傾動パターンを選択するための情報を、精錬炉１の中のスラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報に基づいて生成して出力する。スラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報は、精錬炉１の操業情報又は精錬炉１における計測値に基づいて算出される。精錬炉１の傾動パターンを選択するための情報は、傾動パターンの複数の候補のそれぞれで精錬炉１を傾動した場合の損失コストを含む。損失コストは、スラグ２を排滓した後の工程における石灰投入コスト、又は、スラグ２を排滓するときの溶銑流出コストの少なくとも１つを含む。精錬炉１の中のスラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報は、精錬炉１の中のスラグ２の質量、スラグ２の粘度、スラグ２の固相率、又は、精錬炉１の中で発生するＣＯガス等のガス流量の少なくとも１つを含む。算出装置５０は、精錬炉１の中のスラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報を、精錬炉１の操業情報又は精錬炉１における計測値に基づいて算出してよい。

【0032】

算出装置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。

【0033】

プロセッサ５２は、算出装置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、算出装置５０の機能を実現してよい。

【0034】

記憶部５４は、算出装置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。

【0035】

インタフェース５６は、有線又は無線によって精錬装置４０又はデータベース３０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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

＜データベース３０＞
データベース３０は、算出装置５０が精錬炉１の傾動パターンを選択するための情報を生成するために用いる、損失コストとスラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報とを関連づけた情報を格納する。損失コストは、傾動パターンの複数の候補のそれぞれで精錬炉１を傾動した場合における石灰投入コスト又は溶銑流出コストの少なくとも１つを含む。

【0039】

データベース３０は、算出装置５０の記憶部５４の一部として構成されてもよい。データベース３０は、算出装置５０と別体の記憶装置として構成されてもよい。データベース３０は、クラウドサービスで構成されてもよい。

【0040】

（スラグ２の排滓を実行する動作例）
本実施形態に係る精錬システム１００において、算出装置５０は、精錬炉１の傾動パターンを選択するための情報を生成する。また、精錬装置４０は、選択された傾動パターンで精錬炉１を傾動させてスラグ２を排滓する。以下、図４に例示されるフローチャートの手順に基づく精錬システム１００の動作例が説明される。

【0041】

＜ガイダンス方法の手順例＞
算出装置５０のプロセッサ５２は、スラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報を算出する（ステップＳ１）。プロセッサ５２は、精錬装置４０の操業情報又は計測値に基づいて、スラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報を算出してよい。操業情報又は計測値は、例えば、溶銑量、スクラップ量、副原料投入量、排ガスの流量若しくは成分、又は底吹きガス流量等を含んでよい。スラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報は、スラグ２の質量、スラグ２の粘度、スラグ２の固相率、又は精錬炉１の中で発生するガス流量の推移のうち少なくとも１つを含んでよい。

【0042】

プロセッサ５２は、例えば以下に説明するように、精錬装置４０の操業情報又は計測値に基づいて、スラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報を算出してよい。

【0043】

プロセッサ５２は、溶銑量、スクラップ量及び副原料投入量に含まれる石灰成分及び不純物成分量に基づいて、スラグ２のＦｅＯ以外の組成及びスラグ２の質量を導出する。また、プロセッサ５２は、スラグ２のＦｅＯ以外の組成、スラグ２の質量、及び排ガスの流量又は成分を用いて、反応熱及び顕熱の計算を行うことによって、吹錬直後のＦｅＯ質量及びスラグ２の温度を推定する。プロセッサ５２は、ＦｅＯ質量及びスラグ２の温度を、例えば特開２０１８－１５０５８９号公報に記載される方法を用いて推定してよい。

【0044】

プロセッサ５２は、スラグ２のＦｅＯ以外の質量と、ＦｅＯ質量とを合算することによってスラグ２の質量を算出する。また、プロセッサ５２は、スラグ２の組成、スラグ２の質量及びスラグ２の温度を使用して状態図に基づく物性計算を実施することによって、スラグ２の粘度及びスラグ２の固相率を算出する。

【0045】

プロセッサ５２は、精錬炉１の中で発生するガス流量の推移を、排ガス流量及び成分に基づいて推定される吹錬末期に発生するＣＯガス量と、スラグ２の中間排滓時の底吹きガス流量に基づいて推定されるＣＯガス量とを合算することによって算出する。

【0046】

プロセッサ５２は、スラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報をモデルに入力する処理を実行する（ステップＳ２）。モデルは、入力されたスラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報に対応する損失コストを、精錬炉１の傾動パターンの候補毎に算出する。

【0047】

精錬炉１の傾動パターンは、例えば図５にグラフとして例示されるように、精錬炉１の傾斜角度の時間変化として特定される。図５のグラフにおいて横軸は時間を表す。縦軸は精錬炉１の傾斜角度を表す。傾動パターンとしてＣａｓｅ１～５の５つのパターンが例示されている。各傾動パターンにおいて、精錬炉１の傾斜角度は、所定角度まで同じ傾斜速度で増加する。精錬炉１の傾斜角度が所定角度まで達した後、傾斜速度が遅くなる。各傾動パターンにおいて、遅くなった傾斜速度は同じであるとする。精錬炉１の傾斜角度は、遅くなった傾斜速度で増加し続け、最大の傾斜角度に達する。

【0048】

Ｃａｓｅ１の傾動パターンにおいて、所定角度はθ１で表される。θ１は、精錬炉１の最大の傾斜角度と同じである。したがって、Ｃａｓｅ１の傾動パターンにおいて、傾斜速度が変わらない間に、精錬炉１の傾斜角度が最大の傾斜角度に達する。Ｃａｓｅ２～５の傾動パターンにおいて、所定角度はθ２～θ５で表される。

【0049】

Ｃａｓｅ５の傾動パターンにおいて精錬炉１の傾斜角度が所定角度（θ５）に達するまでの期間は、Ｐ１として表されている。精錬炉１の傾斜角度が最大の傾斜角度に達するまでの期間は、Ｐ２として表されている。Ｐ２で表される期間において傾斜速度が遅くなっている。精錬炉１の傾斜角度が最大の傾斜角度に達した後の期間は、Ｐ３として表されている。言い換えれば、Ｐ２で表される期間よりも前の期間がＰ１で表される。Ｐ２で表される期間よりも後の期間がＰ３で表される。Ｃａｓｅ１においてＰ２で表される期間は存在しない。Ｃａｓｅ２～５においてＰ２で表される期間の長さが互いに異なる。各傾動パターンにおける所定角度が小さいほど、その傾動パターンにおいてＰ２で表される期間が長くなる。言い換えれば、所定角度が小さいほど、精錬炉１がゆっくり傾動される。

【0050】

傾動パターンは、図５に例示されるパターンに限られない。Ｐ１で表される期間における傾斜速度を異ならせたパターンが候補として設定されてもよい。Ｐ２で表される期間における傾斜速度を異ならせたパターンが候補として設定されてもよい。最大の傾斜角度を異ならせたパターンが候補として設定されてもよい。傾動パターンを表すグラフは、直線の組み合わせに限られず、曲線を含んでもよい。

【0051】

モデルは、精錬炉１の傾動パターンの複数の候補のそれぞれについて生成されてよい。モデルが傾動パターンの候補毎に生成される場合、プロセッサ５２は、傾動パターンの各候補に対応するモデルにスラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報を入力し、傾動パターンの各候補に対応する損失コストをモデルに算出させる。傾動パターンの各候補に対応するモデルが生成されている場合、各モデルが並列に動作できる。その結果、傾動パターンの各候補に対応する損失コストが並列に算出され得る。

【0052】

モデルは、傾動パターンの候補を特定する情報を入力として受け付けるように構成されてもよい。モデルが傾動パターンの候補を特定する情報を入力として受け付ける場合、プロセッサ５２は、スラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報と、損失コストを算出する対象とする傾動パターンの各候補を特定する情報とをモデルに入力し、傾動パターンの各候補に対応する損失コストをモデルに算出させる。傾動パターンの候補を特定する情報を入力として受け付けるモデルが生成されている場合、モデルが１つにまとめられる。その結果、モデルが簡便に管理され得る。

【0053】

モデルは、傾動パターンの各候補について、スラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報と損失コストとを関連づけたデータベース３０そのものであるデータベース形式のモデルとして構成されてよい。モデルは、スラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報と損失コストとの関係の回帰分析モデルの形式で構成されてもよい。モデルは、あらかじめ準備されていてもよい。モデルは、算出装置５０又は他の装置によって生成されてもよい。モデルは、データベース形式であるかにかかわらずデータベース３０に格納されてよい。算出装置５０又は他の装置がモデルを生成する手順例は、後述される。

【0054】

図４のフローチャートに戻って、プロセッサ５２は、スラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報を入力したモデルから、傾動パターンの各候補で精錬炉１を傾動させた場合の損失コストを出力させる（ステップＳ３）。モデルが精錬炉１の傾動パターンの各候補について生成されている場合、プロセッサ５２は、傾動パターンの各候補のモデルにスラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報を入力し、各候補で精錬炉１を傾動させた場合の損失コストを各候補のモデルから出力させる。モデルが傾動パターンの候補を特定する情報を入力として受け付けるように構成されている場合、プロセッサ５２は、スラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報と傾動パターンの各候補を特定する情報とを入力し、各候補で精錬炉１を傾動させた場合の損失コストをモデルから出力させる。

【0055】

図６に傾動パターンの各候補について算出された損失コストが棒グラフとして例示される。損失コストは、右上がり斜線で表される石灰投入コストと、右下がり斜線で表される溶銑流出コストとに区別して出力されてよい。図６のグラフにおいて、横軸は傾動パターンに対応する。縦軸は傾動パターンがＣａｓｅ２である場合の石灰投入コストと溶銑流出コストとを合計した損失コストが１になるように損失コストを規格化した値に対応する。図６の例において、傾動パターンがＣａｓｅ２である場合に損失コストが最小になっている。

【0056】

以上述べてきたステップＳ１からＳ３までの手順で得られた、傾動パターンの各候補の損失コストは、スラグ２の排滓を実行する際に、精錬炉１の傾動の制御に用いる傾動パターンを選択するために参照される。したがって、傾動パターンの各候補の損失コストは、傾動パターンを選択するための案内情報として用いられる。精錬システム１００を操作又は管理するユーザは、傾動パターンの各候補の損失コストを案内情報として参照し、精錬炉１を制御するために用いる傾動パターンを選択してよい。言い換えれば、プロセッサ５２は、ユーザが傾動パターンを選択できるようにガイダンスを実施できる。また別の言い方をすれば、プロセッサ５２は、モデルから出力された損失コストを含む傾動パターンを選択するための情報を出力する処理を実行する。

【0057】

以上述べてきたステップＳ１からＳ３までの手順は、ガイダンス方法として実行されてよい。ガイダンス方法は、プロセッサ５２に実行させるガイダンスプログラムとして実現されてもよい。ガイダンスプログラムは、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。算出装置５０は、ガイダンス方法又はガイダンスプログラムを実行する場合、ガイダンス装置とも称される。算出装置５０とモデルを格納するデータベース３０とを備える構成は、ガイダンスシステムとも称される。言い換えれば、ガイダンスシステムは、算出装置５０とモデルとを備えてよい。ガイダンスシステムは、データベース３０に格納されているモデルを備えてもよいし、データベース３０に格納されていないモデルを備えてもよい。精錬システム１００は、精錬装置４０とガイダンスシステムとを備えてよい。

【0058】

＜中間排滓方法の手順例＞
図４のフローチャートに戻って、ステップＳ３でモデルから出力された傾動パターンの各候補の損失コストに基づいて、精錬装置４０が精錬炉１の傾動を制御するために用いる傾動パターンが選択される（ステップＳ４）。上述したように、精錬システム１００又は精錬装置４０を操作、制御又は管理するユーザが、損失コストに基づいて傾動パターンを選択し、選択した傾動パターンで精錬装置４０を制御して精錬炉１を傾動させてよい。ユーザは、損失コストが最小となる１つの傾動パターンを選択してよい。ユーザは、精錬装置４０の状態を考慮して傾動パターンの候補を絞り込み、絞り込んだ候補の中から損失コストが最小となる１つの傾動パターンを選択してもよい。ユーザは、傾動パターンの各候補の損失コストと、精錬装置４０の状態とに基づいて１つの傾動パターンを選択してもよい。ユーザは、精錬装置４０の状態として、精錬炉１を傾動させるクレーン設備の稼働可能範囲を考慮してよい。ユーザは、精錬装置４０の状態として、精錬装置４０のメンテナンス後の動作回数又は動作時間を考慮してよい。ユーザは、精錬装置４０の状態として、精錬装置４０の定期メンテナンスまでの期間を考慮してよい。

【0059】

算出装置５０のプロセッサ５２が傾動パターンを選択し、選択した傾動パターンを精錬装置４０に出力してもよい。プロセッサ５２は、精錬装置４０の状態に基づいて傾動パターンの候補を絞り込み、絞り込んだ候補の中から損失コストが最小となる１つの傾動パターンを選択してもよい。

【0060】

ステップＳ４で選択された傾動パターンを用いてスラグ２の排滓が実行される（ステップＳ５）。精錬システム１００又は精錬装置４０を操作、制御又は管理するユーザがユーザ自身で選択した傾動パターンに基づいて精錬装置４０を操作して精錬炉１を傾動させることによって、スラグ２の排滓が実行されてもよい。プロセッサ５２が選択した傾動パターンに基づいて精錬装置４０が精錬炉１を傾動させることによって、スラグ２の排滓が実行されてもよい。

【0061】

ステップＳ５の手順の実行後、図４のフローチャートの手順の実行が終了される。以上述べてきたステップＳ４及びＳ５の手順は、中間排滓方法として実行されてよい。上述したように中間排滓方法は、ユーザによって実行されてよいし、プロセッサ５２によって実行されてもよい。プロセッサ５２が中間排滓方法を実行する場合、中間排滓方法は、プロセッサ５２に実行させるスラグ排滓プログラムとして実現されてもよい。スラグ排滓プログラムは、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。

【0062】

＜小括＞
以上述べてきたように、本実施形態に係る精錬システム１００において、算出装置５０は、精錬装置４０の操業条件に基づいてスラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報を算出する。算出装置５０は、スラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報に基づいて精錬炉１の傾動パターンを選択するための案内情報として、精錬炉１の傾動パターンの各候補の損失コストを算出する。ユーザ又は算出装置５０は、損失コストを考慮して精錬炉１の傾動パターンを選択してスラグ２の排滓を実行できる。その結果、操業条件の変化を考慮しつつ安定した中間排滓が実現される。

【0063】

（モデルを生成する動作例）
上述してきたように、算出装置５０は、精錬炉１の傾動パターンの各候補の損失コストを算出するために、スラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報をモデルに入力する。モデルは、算出装置５０又は他の装置によって生成されてよい。以下、算出装置５０がデータベース形式のモデルを生成する動作の一例が説明される。

【0064】

算出装置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モデル生成方法を実行してよい。モデル生成方法は、プロセッサ５２に実行させるモデル生成プログラムとして実現されてもよい。モデル生成プログラムは、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。

【0065】

プロセッサ５２は、スラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報に基づいて、スラグ２の体積及びスラグ２の見かけの粘度を算出する（ステップＳ１１）。言い換えれば、プロセッサ５２は、スラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報を元に、スラグ２の体積及びスラグ２の見かけの粘度を算出してよい。具体的に、プロセッサ５２は、スラグ２の排滓性能を左右する、フォーミングしたスラグ２の鎮静挙動及びフォーミングしたスラグ２の見かけの粘度の定式化を実行する。フォーミングしたスラグ２の鎮静挙動は、スラグ２の体積の時間変化として表される。

【0066】

スラグ２の鎮静挙動を表すスラグ２の体積の時間変化は、以下の式（１）によって算出される。ここで、Ｖ（ｔ）［ｍ^３］はスラグ２の体積の時間変化を表す。ｍ_ｓ［ｋｇ］はスラグ２の質量を表す。μ［Ｐａ・ｓ］はスラグ２の粘度を表す。φ_ｓ［％］はスラグ２の固相率を表す。Ｑ（ｔ）［ｍ^３／ｓ］は精錬炉１の中で発生するＣＯガス流量の時間変化を表す。つまり、スラグ２の鎮静挙動は、スラグ２の質量、粘度及び固相率、並びに、発生するＣＯガス流量の関数として表される。

【数1】

【0067】

スラグ２の見かけの粘度は、以下の式（２）によって算出される。ここで、μ_ｓ［Ｐａ・ｓ］はスラグ２の見かけの粘度を表す。μ［Ｐａ・ｓ］はスラグ２の粘度を表す。φ_ｇ［％］はフォーミングしたスラグ２に含まれる気相割合である気相率を表す。φ_ｓ［％］はスラグ２の固相率を表す。

【数2】

【0068】

気相率を表すφ_ｇ［％］は、スラグ２の質量、密度及び体積の関数としても表される。したがって、上述した式（２）は、以下の式（３）に変形される。ここで、μ［Ｐａ・ｓ］はスラグ２の粘度を表す。ｍ_ｓ［ｋｇ］はスラグ２の質量を表す。ρ_ｓ［ｋｇ／ｍ^３］はスラグ２の密度を表す。Ｖ（ｔ）［ｍ^３］はスラグ２の体積を表す。φ_ｓ［％］はスラグ２の固相率を表す。

【数3】

【0069】

プロセッサ５２は、上述してきた式（１）及び（３）を用いてスラグ２の体積及びスラグ２の見かけの粘度を算出してよい。

【0070】

プロセッサ５２は、精錬炉１の傾動パターンの複数の候補を設定し、傾動パターンの各候補で精錬炉１を傾動した場合における排滓スラグ量又は流出溶銑量を算出する（ステップＳ１２）。排滓スラグ量は、精錬炉１を傾動パターンで傾動させた場合に精錬炉１から排滓されるスラグ２の量である。流出溶銑量は、精錬炉１を傾動パターンで傾動させた場合に精錬炉１から流出する溶銑３の量である。

【0071】

具体的に、プロセッサ５２は、傾動パターンの各候補で精錬炉１を傾動した場合における、フォーミングしたスラグ２及び溶銑３の挙動の流体解析を実行する。流体解析は、数値計算によって実行されてよい。プロセッサ５２は、流体解析の結果として、傾動パターンの各候補における排滓スラグ質量［ｋｇ］及び溶銑流出量［ｋｇ］を算出する。

【0072】

プロセッサ５２は、排滓スラグ量に基づいて次回の吹錬時に投入する石灰量を推定し、推定した石灰量に基づいて石灰投入コストを算出する（ステップＳ１３）。石灰投入コストは、石灰そのものの価値及び石灰を投入するために必要なエネルギーの価値を含む。プロセッサ５２は、石灰投入コストを金額ベースで算出してよい。

【0073】

具体的に、プロセッサ５２は、次回の吹錬時に投入する石灰質量を、精錬工程全体における精錬炉１内の燐の量のバランスに基づいて算出できる。言い換えれば、石灰質量は、排滓スラグ質量と、精錬炉１内の初期の燐量と、精錬炉１内の目標終点における燐量とに基づいて算出される。プロセッサ５２は、次回の吹錬時に投入する石灰質量を、以下の式（４）を用いて算出してよい。ここで、ｍ_ｌ［ｋｇ］は石灰質量を表す。ｍ’_ｓ［ｋｇ］はステップＳ１２で算出された排滓スラグ質量を表す。ｍ_Ｐ［ｋｇ］は精錬炉１内の初期の燐量を表す。ｍ’_Ｐ［ｋｇ］は精錬炉１内の目標終点における燐量を表す。

【数4】

【0074】

プロセッサ５２は、次回の吹錬時に投入する石灰質量に基づいて石灰投入コストを金額ベースで算出してよい。プロセッサ５２は、次回の吹錬時に投入する石灰量のうち過剰になった石灰量に基づく石灰コストの増加分を石灰投入コストとして算出してもよい。プロセッサ５２は、単位質量当たりの石灰のコストに基づいて石灰投入コストを算出してよい。

【0075】

プロセッサ５２は、流出溶銑量に基づいて溶銑流出コストを算出する（ステップＳ１４）。溶銑流出コストは、流出した溶銑３そのものの価値を含む。プロセッサ５２は、溶銑流出コストを金額ベースで算出してよい。プロセッサ５２は、溶銑３の流出による歩留まりの減少に基づく損失を溶銑流出コストとして算出してよい。プロセッサ５２は、単位質量当たりの溶銑３のコストに基づいて溶銑流出コストを算出してよい。

【0076】

プロセッサ５２は、石灰投入コスト又は溶銑流出コストの少なくとも１つに基づいてデータベース形式のモデルを生成する（ステップＳ１５）。プロセッサ５２は、石灰投入コスト若しくは溶銑流出コストのいずれか、又は、石灰投入コスト及び溶銑流出コストを合算したコストを損失コストとして算出する。プロセッサ５２は、スラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報と損失コストとを関連づけてデータベース３０に格納する。

【0077】

例えば、プロセッサ５２は、石灰投入コスト及び溶銑流出コストを合算したコストを、以下の式（５）を用いて算出してよい。ここで、Ｌは損失コストを表す。Ｌ_ｍは溶銑流出コストを表す。Ｌ_ｌは石灰投入コストを表す。ΔＬ_ｍは単位質量当たりの溶銑３のコストを表す。ｍ’_ｍは流出した溶銑３の質量を表す。ΔＬ_ｌは単位質量当たりの石灰のコストを表す。ｍ_ｌは次回の吹錬時に投入する石灰質量を表す。

【数5】

【0078】

プロセッサ５２は、損失コストを算出するために用いたスラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報と、その情報に基づいて算出した損失コストとを関連づけてデータベース３０に格納する。プロセッサ５２は、以上述べてきたように、データベース形式のモデルを生成できる。

【0079】

プロセッサ５２は、回帰分析のモデルを生成してもよい。プロセッサ５２は、回帰分析のモデルを生成する場合、実際の精錬工程におけるスラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報と、実際の精錬工程におけるスラグ２の排滓量又は溶銑３の流出量とを取得して回帰分析を実行してよい。プロセッサ５２は、回帰分析の結果に基づいて回帰式を生成し、回帰式に基づくモデルを生成できる。

【0080】

プロセッサ５２は、実際の精錬工程におけるスラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報と、実際の精錬工程におけるスラグ２の排滓量又は溶銑３の流出量とを学習データとして用いる機械学習を実行してよい。プロセッサ５２は、機械学習を実行することによって、スラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報を入力したときに損失コストを出力する学習済みモデルを生成してもよい。

【0081】

プロセッサ５２は、実際の精錬工程におけるスラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報、並びに、実際の精錬工程におけるスラグ２の排滓量又は溶銑３の流出量を離散的なデータとして取得した場合に、データの補間によって中間のデータを生成してもよい。回帰分析又は機械学習のために用いられる、スラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報は、例えばビーカー内における実験データとして取得されてもよい。

【0082】

＜精錬炉１の形状に基づく動作例＞
上述してきたように、算出装置５０は、スラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報に基づいて、損失コストを小さくするように精錬炉１の傾動パターンを選択するための情報を生成する。ここで、精錬工程における損失コストに影響を及ぼすスラグ２の排滓量又は溶銑３の流出量は、精錬炉１の形状に応じて定まる。

【0083】

精錬炉１の形状は、精錬炉１で精錬を実施することによって変形することがある。例えば図８に示されるように、精錬炉１の内壁６が損耗することによって、精錬炉１の炉体形状が変形することがある。図８の（ａ）は、未使用の状態の精錬炉１の断面形状を表す。図８の（ｂ）は、精錬の実施によって内壁６が損耗して破線で示される未使用の状態における内壁６の位置から内壁６ｂの位置まで薄くなった状態の精錬炉１の断面形状を表す。図８の（ｃ）は、図８の（ｂ）よりも精錬の実施回数を増やして内壁６がさらに損耗して内壁６ｃの位置まで薄くなった状態の精錬炉１の断面形状を表す。精錬炉１における精錬の実施回数が増えるほど精錬炉１の内壁６の損耗が大きくなることが分かる。

【0084】

精錬炉１の内壁６の損耗が大きくなるほど、精錬炉１の内容積が大きくなる。精錬炉１の内容積が大きくなることによって、精錬炉１の中で溶銑３の液面の位置が低くなる。溶銑３の液面の位置が低くなった場合、精錬炉１が同じ傾動パターンで動作した場合であってもスラグ２が排滓されにくくなる。つまり、精錬炉１の内壁６の損耗の度合いは、損失コストを小さくするように傾動パターンを選択するための情報に影響を及ぼす。その結果、精錬炉１の炉体形状を考慮して精錬炉１の傾動パターンを選択することによって、損失コストが低減され得る。

【0085】

また、図９及び図１０に例示されるように、精錬炉１の炉口５に地金４が付着することによって、精錬炉１の炉口形状が変形することがある。図１０は、図９のＡ－Ａ断面図である。精錬炉１の炉口５が狭くなった場合、精錬炉１が同じ傾動パターンで動作した場合であってもスラグ２が排滓されにくくなる。つまり、精錬炉１の炉口形状は、損失コストを小さくするように傾動パターンを選択するための情報に影響を及ぼす。その結果、精錬炉１の炉口形状を考慮して精錬炉１の傾動パターンを選択することによって、損失コストが低減され得る。

【0086】

算出装置５０は、精錬炉１の形状に関する情報に基づいて精錬炉１の傾動パターンを選択するための情報を生成してよい。精錬炉１の形状に関する情報は、精錬炉１の炉体形状又は炉口形状の少なくとも一方に関する情報を含んでよい。以下、図１１に例示されるフローチャートの手順を精錬システム１００が実行する動作例が説明される。

【0087】

算出装置５０のプロセッサ５２は、スラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報を算出する（ステップＳ２１）。プロセッサ５２は、ステップＳ２１の手順を図４のステップＳ１と同様に実行してよい。

【0088】

プロセッサ５２は、精錬炉１の形状に関する情報を取得する（ステップＳ２２）。プロセッサ５２は、精錬装置４０が備える測定装置、又は、外部の測定装置から、精錬炉１の形状に関する情報を取得してよい。プロセッサ５２は、精錬炉１の形状に関する情報として、レーザー距離計から精錬炉１の各部までの距離の測定結果を取得し、距離の測定結果に基づいて空間を再構築することによって精錬炉１の炉体形状若しくは炉口形状、又は３次元形状を算出してよい。プロセッサ５２は、精錬炉１の形状に関する情報として、カメラから精錬炉１を撮影した画像を取得し、精錬炉１の画像に基づいて精錬炉１の炉体形状若しくは炉口形状、又は３次元形状を算出してよい。測定装置が精錬炉１の炉体形状若しくは炉口形状、又は３次元形状の測定データを生成して出力してもよい。プロセッサ５２は、測定装置から、精錬炉１の形状に関する情報として、精錬炉１の炉体形状若しくは炉口形状、又は３次元形状の測定データを取得してよい。

【0089】

プロセッサ５２は、スラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報と精錬炉１の形状に関する情報とをモデルに入力する処理を実行する（ステップＳ２３）。プロセッサ５２は、ステップＳ２３の手順のうちスラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報をモデルに入力する処理について、図４のステップＳ２と同様に実行してよい。

【0090】

プロセッサ５２は、精錬炉１の形状に関する情報として、精錬炉１の炉体形状若しくは炉口形状、又は３次元形状の測定データをモデルに入力してもよい。

【0091】

プロセッサ５２は、精錬炉１の形状に関する情報として、精錬炉１の炉体形状若しくは炉口形状、又は３次元形状の測定データのうち特徴的な事項を表すパラメータの値を抽出してモデルに入力してもよい。

【0092】

プロセッサ５２は、精錬炉１の炉体形状を表すパラメータとして、例えば、精錬炉１の内容積を算出してよい。精錬炉１の内容積が大きいほど精錬炉１の中における溶銑３の液面の位置が低くなる。溶銑３の液面の位置が低くなるほど、溶銑３の上のスラグ２が排滓されにくくなる。その結果、精錬炉１の内容積は、損失コストに影響を及ぼす。

【0093】

プロセッサ５２は、精錬炉１の炉体形状を表すパラメータとして、例えば、精錬炉１の内壁６の損耗量を算出してよい。プロセッサ５２は、精錬炉１の内壁６のうち、精錬炉１の側部の損耗量を算出してもよいし、精錬炉１の底部の損耗量を算出してもよい。プロセッサ５２は、精錬炉１の炉体形状を表すパラメータとして、精錬炉１の炉体の壁の肉厚を算出してもよい。

【0094】

精錬炉１の内壁６の損耗量が大きいほど、精錬炉１の内容積が大きくなる。また、精錬炉１の炉体の壁の肉厚が薄いほど、精錬炉１の内容積が大きくなる。そして、精錬炉１の内容積が大きいほど精錬炉１の中における溶銑３の液面の位置が低くなる。溶銑３の液面の位置が低くなるほど、溶銑３の上のスラグ２が排滓されにくくなる。その結果、精錬炉１の内壁６の損耗量又は精錬炉１の壁の肉厚は、損失コストに影響を及ぼす。

【0095】

プロセッサ５２は、精錬炉１の炉口形状を表すパラメータとして、例えば、精錬炉１の炉口５の開口率を算出してよい。炉口５の開口率は、炉口５を平面視したときに、地金４の付着によって狭くなった開口の面積を、地金４が付着していない状態における炉口５の開口の面積で割った値として算出されてよい。精錬炉１の炉口５の開口率が小さいほど、スラグ２が排滓されにくくなる。その結果、炉口５の開口率は、損失コストに影響を及ぼす。

【0096】

スラグ２は、精錬炉１の炉口５のうち、精錬炉１が傾動したときに低くなる側の半円から排滓される。つまり、損失コストは、精錬炉１の炉口５のうち、精錬炉１が傾動したときに低くなる側の半円の形状から大きく影響を受ける。したがって、プロセッサ５２は、精錬炉１の炉口形状を表すパラメータとして、損失コストの算出精度を高めるように、炉口５の外縁のうち精錬炉１が傾動したときに低くなる方の半円の開口率を算出してもよい。

【0097】

プロセッサ５２は、精錬炉１の炉口形状を表すパラメータとして、炉口５の半径データを算出してよい。炉口５の半径データは、炉口５の中心から炉口５の外縁の各部までの距離として表される。炉口５に地金４が付着していない場合、炉口５の半径データは、各方向に一様の半径として算出される。炉口５の形状が地金４の付着によって非対称になっている場合、炉口５の半径データは、例えば、炉口５の半径の測定方向における炉口５の中心から外縁までの距離と、基準方向に対する測定方向の角度との関係として算出される。基準方向は、精錬炉１が傾動したときに炉口５の外縁が最も低くなる方向であってよい。

【0098】

精錬炉１が傾動したときに炉口５の外縁が低くなる方向の半径が小さいほど、スラグ２が排滓されにくくなる。つまり、精錬炉１が傾動したときに炉口５の外縁が低くなる方向における地金４の付着量が多いほど、スラグ２が排滓されにくくなる。その結果、炉口５の半径データは、損失コストに影響を及ぼす。

【0099】

プロセッサ５２は、精錬炉１の炉口形状を表すパラメータとして、炉口５の全周の半径の平均値を算出してもよいし、炉口５のうち精錬炉１が傾動したときに低くなる側の半円の半径の平均値を算出してもよい。炉口５の半径の平均値が小さいほど、スラグ２が排滓されにくくなる。その結果、炉口５の半径の平均値は、損失コストに影響を及ぼす。

【0100】

モデルは、入力された情報に対応する損失コストを、精錬炉１の傾動パターンの候補毎に算出する。プロセッサ５２は、スラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報と精錬炉１の形状に関する情報とを入力したモデルから、傾動パターンの各候補で精錬炉１を傾動させた場合の損失コストを出力させる（ステップＳ２４）。プロセッサ５２は、ステップＳ２４の手順を図４のステップＳ３と同様に実行してよい。

【0101】

ステップＳ２４でモデルから出力された傾動パターンの各候補の損失コストに基づいて、精錬装置４０が精錬炉１の傾動を制御するために用いる傾動パターンが選択される（ステップＳ２５）。図４のステップＳ４と同様に、精錬システム１００又は精錬装置４０を操作、制御又は管理するユーザが、損失コストに基づいて傾動パターンを選択し、選択した傾動パターンで精錬装置４０を制御して精錬炉１を傾動させてよい。プロセッサ５２が傾動パターンを選択し、選択した傾動パターンを精錬装置４０に出力してもよい。

【0102】

ステップＳ２５で選択された傾動パターンを用いてスラグ２の排滓が実行される（ステップＳ２６）。ステップＳ２６の手順は、図４のステップＳ５の手順と同様に実行されてよい。ステップＳ２６の手順の実行後、図１１のフローチャートの手順の実行が終了される。

【0103】

上述してきたように、算出装置５０は、精錬炉１の傾動パターンの各候補の損失コストを算出するために、スラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報と精錬炉１の形状に関する情報とをモデルに入力する。したがって、モデルは、スラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報の他に、精錬炉１の形状に関する情報を入力できるように生成される必要がある。以下、精錬炉１の形状に関する情報を入力できるモデルを算出装置５０のプロセッサ５２が生成する動作例が説明される。

【0104】

プロセッサ５２は、図１２に例示されるフローチャートの手順を含むモデル生成方法を実行してよい。モデル生成方法は、プロセッサ５２に実行させるモデル生成プログラムとして実現されてもよい。モデル生成プログラムは、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。

【0105】

プロセッサ５２は、スラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報に基づいて、スラグ２の体積及びスラグ２の見かけの粘度を算出する（ステップＳ３１）。プロセッサ５２は、ステップＳ３１の手順を図７のステップＳ１１と同様に実行してよい。

【0106】

プロセッサ５２は、精錬炉１の形状データを算出する（ステップＳ３２）。プロセッサ５２は、図１１のステップＳ２２と同様に、精錬炉１の炉体形状若しくは炉口形状、又は３次元形状のデータを、精錬炉１の形状データとして算出してよい。プロセッサ５２は、測定装置から、精錬炉１の炉体形状若しくは炉口形状、又は３次元形状のデータを、精錬炉１の形状データとして取得してもよい。

【0107】

プロセッサ５２は、精錬炉１の傾動パターンの複数の候補を設定し、傾動パターンの各候補で精錬炉１を傾動した場合における排滓スラグ量又は流出溶銑量を算出する（ステップＳ３３）。プロセッサ５２は、ステップＳ３１の手順を図７のステップＳ１２と同様に実行してよい。

【0108】

プロセッサ５２は、排滓スラグ量に基づいて次回の吹錬時に投入する石灰量を推定し、推定した石灰量に基づいて石灰投入コストを算出する（ステップＳ３４）。プロセッサ５２は、流出溶銑量に基づいて溶銑流出コストを算出する（ステップＳ３５）。プロセッサ５２は、ステップＳ３４及びＳ３５の手順を図７のステップＳ１３及びＳ１４と同様に実行してよい。

【0109】

プロセッサ５２は、石灰投入コスト又は溶銑流出コストの少なくとも１つに基づいてモデルを生成する（ステップＳ３６）。プロセッサ５２は、スラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報と精錬炉１の形状に関する情報とを損失コストに関連づけてデータベース３０に格納してデータベース形式のモデルを生成してよい。プロセッサ５２は、ステップＳ３６の手順を図７のステップＳ１５と同様に実行してスラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報を損失コストに関連づけてよい。

【0110】

プロセッサ５２は、データベース形式のモデルを生成する場合、精錬炉１の形状に関する情報として、精錬炉１の炉体形状若しくは炉口形状、又は３次元形状の測定データのうち特徴的な事項を表すパラメータの値を算出して損失コストに関連づけてよい。精錬炉１の形状に関する情報がパラメータの値で代表されることによって、データベース形式のモデルを生成するために必要とされるデータ数が削減され得る。

【0111】

プロセッサ５２は、モデルとして回帰分析モデルを生成する場合、実際の精錬工程におけるスラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報と、実際の精錬炉１の形状に関する情報と、実際の精錬工程におけるスラグ２の排滓量又は溶銑３の流出量とを用いて回帰分析を実行してよい。プロセッサ５２は、精錬炉１の形状に関する情報として、精錬炉１の炉体形状若しくは炉口形状、又は３次元形状の測定データを回帰分析に用いてよい。プロセッサ５２は、回帰分析の結果に基づいて回帰式を生成し、回帰式に基づくモデルを生成できる。

【0112】

プロセッサ５２は、実際の精錬工程におけるスラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報と、実際の精錬炉１の形状に関する情報と、実際の精錬工程におけるスラグ２の排滓量又は溶銑３の流出量とを学習データとして用いる機械学習を実行してよい。プロセッサ５２は、機械学習を実行することによって、スラグ２のフォーミング及び鎮静に関する情報と精錬炉１の形状に関する情報とを入力したときに損失コストを出力する学習済みモデルを生成してもよい。

【0113】

プロセッサ５２は、実際の精錬炉１の形状に関する情報を離散的なデータとして取得した場合に、データの補間によって中間のデータを生成してもよい。

【0114】

プロセッサ５２は、ステップＳ３６の手順の実行後、図１２のフローチャートの手順の実行を終了する。

【0115】

（他の実施形態）
上述してきたガイダンス方法及び中間排滓方法を実行することによって、精錬炉１からスラグ２が排滓される。精錬装置４０のプロセスコンピュータは、上述したガイダンス方法で生成した損失コストに基づいて選択した傾動パターンで精錬炉１を傾動させることによって精錬炉１からスラグ２を排滓してよい。精錬装置４０のプロセスコンピュータは、スラグ２を排滓した後で、精錬炉１の中に副原料を添加して次の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、副原料を添加した炉の中で吹錬を実行する工程と、上述した中間排滓方法を実行する工程とを含む、溶銑３の精錬方法を実行してよい。

【0116】

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。

【0117】

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。

【符号の説明】

【0118】

１００ 精錬システム
３０ データベース（モデルの一例）
４０ 精錬装置（１：精錬炉、２：スラグ、３：溶銑、４：地金、５：炉口、６：内壁、６ｂ、６ｃ：損耗した状態の内壁、４２：上吹きランス）
５０ 算出装置（５２：プロセッサ、５４：記憶部、５６：インタフェース）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】