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JP6003909B2 - Blast furnace air permeability prediction apparatus and blast furnace air permeability prediction method - Google Patents

Blast furnace air permeability prediction apparatus and blast furnace air permeability prediction method Download PDF

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JP6003909B2 JP2014013807A JP2014013807A JP6003909B2 JP 6003909 B2 JP6003909 B2 JP 6003909B2 JP 2014013807 A JP2014013807 A JP 2014013807A JP 2014013807 A JP2014013807 A JP 2014013807A JP 6003909 B2 JP6003909 B2 JP 6003909B2
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Description

本発明は、高炉操業の安定維持管理のために高炉の通気性を予測する高炉通気性予測装置及び高炉通気性予測方法に関する。   The present invention relates to a blast furnace air permeability predicting apparatus and a blast furnace air permeability predicting method for predicting air permeability of a blast furnace for stable maintenance management of blast furnace operation.

近年の高炉操業は、原燃料コストの合理化を追求すべく、微粉炭吹き込み等の実施等を含め、厳しい条件下で行われている。このような状況下では、とりわけ日々の高炉操業の安定維持管理、特に通気性の安定維持管理が重要である。従って、高炉の安定操業を確保するためには、通気性予測技術の確立が重要である。高炉の通気性は高炉内での通気抵抗を指数化した指標、すなわち、通気抵抗指数(ΔP/V)により評価される。この通気抵抗指数ΔP/Vは下記式(1)により計算される。ここで、BPは送風圧力[Pa]であり、TPは炉頂圧力[Pa]であり、BGVはボッシュガス量[m(標準状態)/min]である。これらの値は、高炉に設置されたセンサにより計測される。 In recent years, blast furnace operations have been carried out under severe conditions, including the implementation of pulverized coal injection, etc. in order to pursue rationalization of raw fuel costs. Under such circumstances, the stable maintenance of daily blast furnace operation, in particular, the stable maintenance of ventilation is important. Therefore, in order to ensure stable operation of the blast furnace, it is important to establish a breathability prediction technique. The air permeability of the blast furnace is evaluated by an index obtained by indexing the airflow resistance in the blast furnace, that is, the airflow resistance index (ΔP / V). This ventilation resistance index ΔP / V is calculated by the following formula (1). Here, BP is the blowing pressure [Pa], TP is the furnace top pressure [Pa], and BGV is the Bosch gas amount [m 3 (standard state) / min]. These values are measured by sensors installed in the blast furnace.

Figure 0006003909
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高炉の通気抵抗指数を安定化させることは、生産性の向上や燃料原単位の低減等の点からも操業上重要である。高炉の通気性予測は、これまで以下のような方法によって行われてきた。   Stabilizing the ventilation resistance index of the blast furnace is important from the viewpoint of improving productivity and reducing fuel consumption. Up to now, the blast furnace air permeability has been predicted by the following method.

すなわち、特許文献1には、衝撃試験に付した後のコークスを目開き径の異なる2種類の篩のそれぞれにて分別し、各篩の通過質量割合を基に定められた式から計算した指数により、高炉内の通気性を予測する方法が記載されている。また、特許文献2記載の方法では、操業中高炉の炉下部での送風圧力の仮想低下量を用いて炉下部の充填物粒子径を推定する。また、特許文献2記載の方法は、この仮想低下量と予め求められた高炉の安定操業中の炉下部での送風圧力の仮想低下量とを用いて、そのときの炉下部の充填物粒子径を推定する。そして、特許文献2記載の方法は、操業中高炉の上記充填物粒子径と、安定操業中の上記充填物粒子径との比を、高炉の操業安定性の指標として用いる。この特許文献2記載の方法では、さらに、羽口の上方で朝顔部に属する2点以上の炉内壁近傍の圧力を用いて求めた羽口軸上の仮想の送風圧力Pb’と、上記2点以上の圧力の内最も高い位置の圧力測定値Pminとの圧力差を仮想低下量としている。特許文献2記載の方法は、この仮想低下量から、Ergunの式を用いて炉下部の平均的充填粒子径を求めている。また、特許文献3には、実機操業諸元から求められた重回帰式より、羽口から炉頂部までの通気抵抗を推定する方法が記載されている。この特許文献3記載の方法では、出銑量、ボッシュガス量、ダスト量、O/C(鉱石原料とコークスとの存在比)、CR(コークス比)、PCR(微粉炭比)、及び装入原料性状のうち、少なくとも一つの因子に基づいて、羽口から炉頂部までの通気抵抗を推定している。   That is, in Patent Document 1, coke after being subjected to the impact test is classified by each of two types of sieves having different opening diameters, and an index calculated from an equation determined based on the passing mass ratio of each sieve. Describes a method for predicting air permeability in a blast furnace. Moreover, in the method of patent document 2, the filler particle diameter of a furnace lower part is estimated using the virtual fall amount of the ventilation pressure in the furnace lower part of a blast furnace during operation. Moreover, the method of patent document 2 uses the hypothetical | virtual fall amount and the hypothetical | virtual fall amount of the ventilation pressure in the furnace lower part in the stable operation of a blast furnace calculated | required beforehand, and the filler particle diameter of the furnace lower part at that time Is estimated. And the method of patent document 2 uses the ratio of the said filler particle diameter of the blast furnace in operation and the said filler particle diameter in the stable operation as a parameter | index of the operation stability of a blast furnace. In the method described in Patent Document 2, a virtual blowing pressure Pb ′ on the tuyere shaft obtained by using pressures in the vicinity of the furnace inner wall at two or more points belonging to the morning glory portion above the tuyere, and the above two points The pressure difference from the pressure measurement value Pmin at the highest position among the above pressures is set as a virtual drop amount. In the method described in Patent Document 2, the average packed particle size in the lower part of the furnace is obtained from this hypothetical decrease using the Ergun equation. Patent Document 3 describes a method for estimating the airflow resistance from the tuyere to the top of the furnace from the multiple regression equation obtained from actual machine operation specifications. In the method described in Patent Document 3, the amount of slag, the amount of Bosch gas, the amount of dust, O / C (the ratio of ore raw material to coke), CR (coke ratio), PCR (rough coal ratio), and charging The airflow resistance from the tuyere to the top of the furnace is estimated based on at least one factor among the raw material properties.

特開2001−254081号公報JP 2001-240881 A 特開2003−306708号公報JP 2003-306708 A 特開2012−87375号公報JP 2012-87375 A

特許文献1,2記載の方法によれば、高炉内の現象を模倣した予測モデルを構築する必要があるが、高炉内の現象をすべて精緻にモデル化することは極めて困難であるため、十分に高い精度の予測モデルを構築することができない。また、特許文献3記載の方法によれば、各操業条件と通気抵抗指数との関係は非常に複雑で非線形であるので、簡易な線形回帰式では十分に高い精度の予測モデルを構築することができない。そのため、従来の高炉通気性予測方法によれば、高炉の通気抵抗指数を精度高く予測することが困難であった。   According to the methods described in Patent Documents 1 and 2, it is necessary to construct a prediction model that imitates the phenomenon in the blast furnace, but it is extremely difficult to accurately model all the phenomena in the blast furnace. A highly accurate prediction model cannot be constructed. Further, according to the method described in Patent Document 3, the relationship between each operating condition and the airflow resistance index is very complicated and non-linear. Therefore, it is possible to construct a sufficiently accurate prediction model with a simple linear regression equation. Can not. Therefore, according to the conventional blast furnace air permeability prediction method, it is difficult to accurately predict the blast furnace air flow resistance index.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、高炉の通気抵抗指数を精度高く予測可能な高炉通気性予測装置及び高炉通気性予測方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a blast furnace air permeability predicting apparatus and a blast furnace air permeability predicting method capable of accurately predicting a ventilation resistance index of a blast furnace. .

上記した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る高炉通気性予測装置は、過去の高炉の操業条件及び該操業条件で高炉の操業を行った際の通気抵抗指数に関する情報を含む実績データの各変数について、複数ステップ前の過去にまで遡ってデータを展開して実績データセットを作成するデータ展開部と、前記実績データセット内の複数の操業条件について、予測対象の操業条件に対する類似度を算出する類似度算出部と、前記実績データセット内の操業条件に関する情報を用いて高炉の操業条件と通気抵抗指数との関係を表す通気抵抗指数の予測式を作成すると共に、前記類似度算出部によって算出された類似度を重みとする評価関数を前記予測式の予測誤差を評価する評価関数として最適化問題を解くことによって、前記予測式のパラメータを決定する予測式作成部と、前記予測式作成部によって作成された予測式に前記予測対象の操業条件を入力することによって、前記予測対象の操業条件で高炉の操業を行った際の通気抵抗指数を予測する通気性予測部と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the blast furnace air permeability predicting apparatus according to the present invention includes past operating conditions of the blast furnace and information on the ventilation resistance index when the blast furnace is operated under the operating conditions. For each variable of the actual data, a data expansion unit that expands the data retroactively to the past of a plurality of steps and creates an actual data set, and a plurality of operating conditions in the actual data set with respect to the operating condition to be predicted Using the similarity calculation unit for calculating the similarity and information on the operation condition in the actual data set, a prediction formula of the ventilation resistance index representing the relationship between the operation condition of the blast furnace and the ventilation resistance index is created, and the similarity By solving the optimization problem using the evaluation function weighted by the similarity calculated by the degree calculation unit as an evaluation function for evaluating the prediction error of the prediction expression, the prediction expression A prediction formula creation unit for determining a parameter, and the ventilation when operating the blast furnace under the operation condition of the prediction target by inputting the operation condition of the prediction target into the prediction formula created by the prediction formula creation unit A breathability predicting unit for predicting a resistance index.

本発明に係る高炉通気性予測装置は、上記発明において、前記予測式作成部は、予測対象の物理的特性を制約対象として前記最適化問題を解くことを特徴とする。   The blast furnace air permeability predicting apparatus according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the prediction formula creating unit solves the optimization problem with a physical characteristic to be predicted as a restriction target.

本発明に係る高炉通気性予測装置は、上記発明において、前記類似度算出部は、予測対象の操業条件に対する類似度と実績データと予測対象との時間的な類似度との積を類似度として算出することを特徴とする。   In the blast furnace air permeability prediction device according to the present invention, in the above invention, the similarity calculation unit uses a product of the similarity to the operation condition of the prediction target, the actual data, and the temporal similarity of the prediction target as the similarity. It is characterized by calculating.

本発明に係る高炉通気性予測装置は、上記発明において、前記データ展開部、前記類似度算出部、前記予測式作成部、及び前記通気性予測部が処理に用いる操業条件は主成分分析によって線形変換、次元圧縮されたものであることを特徴とする。   In the blast furnace air permeability prediction apparatus according to the present invention, in the above invention, the operation conditions used by the data development unit, the similarity calculation unit, the prediction formula creation unit, and the air flow prediction unit are linear by principal component analysis. It is characterized by being transformed and dimensionally compressed.

上記した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る高炉通気性予測方法は、過去の高炉の操業条件及び該操業条件で高炉の操業を行った際の通気抵抗指数に関する情報を含む実績データの各変数について、複数ステップ前の過去にまで遡ってデータを展開して実績データセットを作成するデータ展開ステップと、前記実績データセット内の複数の操業条件について、予測対象の操業条件に対する類似度を算出する類似度算出ステップと、前記実績データセット内の操業条件に関する情報を用いて高炉の操業条件と通気抵抗指数との関係を表す通気抵抗指数の予測式を作成すると共に、前記類似度算出ステップにおいて算出された類似度を重みとする評価関数を前記予測式の予測誤差を評価する評価関数として最適化問題を解くことによって、前記予測式のパラメータを決定する予測式作成ステップと、前記予測式作成ステップにおいて作成された予測式に前記予測対象の操業条件を入力することによって、前記予測対象の操業条件で高炉の操業を行った際の通気抵抗指数を予測する通気性予測ステップと、を含むことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the blast furnace air permeability prediction method according to the present invention includes information on the past blast furnace operating conditions and the ventilation resistance index when the blast furnace is operated under the operating conditions. For each variable of the actual data, a data expansion step for developing the data retroactively to the past before a plurality of steps to create a historical data set, and a plurality of operating conditions in the actual data set with respect to the operating condition to be predicted Using the similarity calculation step for calculating the similarity and the information on the operation condition in the actual data set, a prediction formula of the ventilation resistance index representing the relationship between the operation condition of the blast furnace and the ventilation resistance index is created, and the similarity In order to solve the optimization problem, the evaluation function weighted by the similarity calculated in the degree calculation step is used as an evaluation function for evaluating the prediction error of the prediction formula. Thus, a prediction formula creation step for determining parameters of the prediction formula, and by inputting the operation conditions of the prediction target into the prediction formula generated in the prediction formula creation step, And a breathability prediction step of predicting a ventilation resistance index when the operation is performed.

本発明に係る高炉通気性予測装置及び高炉通気性予測方法によれば、高炉の通気抵抗指数を精度高く予測することができる。   According to the blast furnace air permeability predicting apparatus and the blast furnace air permeability predicting method according to the present invention, the ventilation resistance index of the blast furnace can be predicted with high accuracy.

図1は、本発明の一実施形態である高炉通気性予測システムの構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a blast furnace air permeability prediction system according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1に示す実績データベースに格納されている実績データの一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of performance data stored in the performance database illustrated in FIG. 1. 図3は、本発明の一実施形態である実績データベース展開処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the performance database expansion process according to the embodiment of the present invention. 図4は、本発明の一実施形態である高炉通気性予測処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a flow of blast furnace air permeability prediction processing according to an embodiment of the present invention. 図5Aは、通気抵抗指数の実績値と従来の高炉通気性予測方法を用いて予測された通気抵抗指数の予測値との関係を示す図である。FIG. 5A is a diagram showing the relationship between the actual value of the ventilation resistance index and the predicted value of the ventilation resistance index predicted by using the conventional blast furnace air permeability prediction method. 図5Bは、通気抵抗指数の実績値と本願発明の高炉通気性予測方法を用いて予測された通気抵抗指数の予測値との関係を示す図である。FIG. 5B is a diagram showing the relationship between the actual value of the ventilation resistance index and the predicted value of the ventilation resistance index predicted using the blast furnace air permeability prediction method of the present invention. 図6Aは、通気抵抗指数の実績値と従来の高炉通気性予測方法を用いて予測された通気抵抗指数の予測値との関係を示す図である。FIG. 6A is a diagram showing the relationship between the actual value of the ventilation resistance index and the predicted value of the ventilation resistance index predicted by using the conventional blast furnace air permeability prediction method. 図6Bは、通気抵抗指数の実績値と本願発明の高炉通気性予測方法を用いて予測された通気抵抗指数の予測値との関係を示す図である。FIG. 6B is a diagram showing the relationship between the actual value of the ventilation resistance index and the predicted value of the ventilation resistance index predicted by using the blast furnace air permeability prediction method of the present invention.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である高炉通気性予測システムの構成及びその動作について説明する。   Hereinafter, the configuration and operation of a blast furnace air permeability prediction system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

〔高炉通気性予測システムの構成〕
始めに、図1,図2を参照して、本発明の一実施形態である高炉通気性予測システムの構成について説明する。図1は、本発明の一実施形態である高炉通気性予測システムの構成を示すブロック図である。図2は、図1に示す実績データベースに格納されている実績データの一例を示す図である。
[Configuration of Blast Furnace Breathability Prediction System]
First, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the structure of the blast furnace air permeability prediction system which is one embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a blast furnace air permeability prediction system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of performance data stored in the performance database illustrated in FIG. 1.

図1に示すように、本発明の一実施形態である高炉通気性予測システム1は、入力装置2、出力装置3、実績データベース4、及び高炉通気性予測装置5を主な構成要素として備えている。入力装置2は、キーボード、マウスポインタ、テンキー等の情報入力装置によって構成され、オペレータが各種情報を高炉通気性予測装置5に入力する際に操作される。出力装置3は、表示装置や印刷装置等の情報出力装置によって構成され、高炉通気性予測装置5の各種処理情報を出力する。   As shown in FIG. 1, a blast furnace air permeability prediction system 1 according to an embodiment of the present invention includes an input device 2, an output device 3, a performance database 4, and a blast furnace air permeability prediction device 5 as main components. Yes. The input device 2 includes an information input device such as a keyboard, a mouse pointer, and a numeric keypad, and is operated when an operator inputs various types of information to the blast furnace air permeability predicting device 5. The output device 3 is configured by an information output device such as a display device or a printing device, and outputs various processing information of the blast furnace air permeability predicting device 5.

図2に示すように、実績データベース4は、数分から数十分の一定周期で高炉プロセスにおける通気抵抗指数、並びに高炉における送風温度、送風湿分、微粉炭吹込量、及び酸素富化量等の操業条件実績データを格納する。具体的には、実績データベース4は、数分から数十分の一定周期で出力変数の実績値y(但し、n=1,2,…,N)と以下の数式(2)で表される入力変数の実績値とを格納する。 As shown in FIG. 2, the performance database 4 includes the ventilation resistance index in the blast furnace process at a constant cycle of several minutes to several tens of minutes, and the blowing temperature, blowing moisture, pulverized coal injection amount, oxygen enrichment amount, etc. in the blast furnace. Stores operating condition results data. Specifically, the actual result database 4 is expressed by the actual value y n (where n = 1, 2,..., N) of the output variable and the following mathematical formula (2) at a constant cycle of several minutes to several tens of minutes. Stores the actual value of the input variable.

Figure 0006003909
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なお、本実施形態においては、出力変数は通気抵抗指数であり、入力変数は通気抵抗指数と物理的な因果関係がある高炉プロセスの操作変数である送風温度、送風湿分、微粉炭吹込量、及び酸素富化量等の操業条件である。また、実績データベース4は、最新の実績データに基づいて高炉通気性の予測モデルを構築できるように、先入れ先出し法等の方法によって古い実績データが除去されるように構成されている。   In the present embodiment, the output variable is a ventilation resistance index, and the input variable is an operating variable of a blast furnace process that is physically and causally related to the ventilation resistance index, a blowing temperature, a blowing moisture, a pulverized coal injection amount, And operating conditions such as oxygen enrichment. The performance database 4 is configured such that old performance data is removed by a method such as a first-in first-out method so that a prediction model of blast furnace permeability can be constructed based on the latest performance data.

図1に戻る。高炉通気性予測装置5は、ワークステーションやパーソナルコンピュータ等の情報処理装置によって構成され、CPU10、RAM11、及びROM12を主な構成要素として備えている。CPU10は、高炉通気性予測装置5全体の動作を制御する。CPU10は、ROM12内に予め格納されている高炉通気性予測プログラム12aを実行することによってデータ展開部10a、類似度算出部10b、予測式作成部10c、及び通気性予測部10dとして機能する。これら各部の機能については後述する。   Returning to FIG. The blast furnace air permeability predicting device 5 is constituted by an information processing device such as a workstation or a personal computer, and includes a CPU 10, a RAM 11, and a ROM 12 as main components. The CPU 10 controls the overall operation of the blast furnace air permeability predicting device 5. The CPU 10 functions as a data expansion unit 10a, a similarity calculation unit 10b, a prediction formula creation unit 10c, and a breathability prediction unit 10d by executing a blast furnace air permeability prediction program 12a stored in advance in the ROM 12. The functions of these units will be described later.

このような構成を有する高炉通気性予測システム1では、高炉通気性予測装置5が以下に示す実績データベース展開処理及び高炉通気性予測処理を実行することによって、高炉内の通気抵抗指数を予測する。以下、図3及び図4に示すフローチャートを参照して、実績データベース展開処理及び高炉通気性予測処理を実行する際の高炉通気性予測装置5の動作について説明する。   In the blast furnace air permeability predicting system 1 having such a configuration, the blast furnace air permeability predicting device 5 predicts the ventilation resistance index in the blast furnace by executing the results database development process and the blast furnace air permeability predicting process described below. Hereinafter, with reference to the flowcharts shown in FIG. 3 and FIG. 4, the operation of the blast furnace air permeability prediction device 5 when executing the result database development process and the blast furnace air permeability prediction process will be described.

〔実績データベース展開処理〕
始めに、図3に示すフローチャートを参照して、実績データベース展開処理を実行する際の高炉通気性予測装置5の動作について説明する。
[Result database expansion processing]
First, with reference to the flowchart shown in FIG. 3, the operation of the blast furnace air permeability predicting device 5 when executing the performance database development process will be described.

図3は、本発明の一実施形態である実績データベース展開処理の流れを示すフローチャートである。図3に示すフローチャートは、外部の計算機が一定周期で収集している高炉プロセスにおける通気抵抗指数、並びに高炉における送風温度、送風湿分、微粉炭吹込量、及び酸素富化量等の操業条件実績データが実績データベース4に格納され、先入れ先出し法等の方法によって実績データベース4の内容が更新されたタイミングで開始となり、実績データベース展開処理はステップS1の処理に進む。   FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the performance database expansion process according to the embodiment of the present invention. The flow chart shown in FIG. 3 shows the results of operating conditions such as the ventilation resistance index in the blast furnace process collected by an external computer at regular intervals, and the blowing temperature, blowing moisture, pulverized coal injection amount, and oxygen enrichment amount in the blast furnace. The data is stored in the results database 4 and starts when the contents of the results database 4 are updated by a method such as a first-in first-out method, and the results database expansion process proceeds to the process of step S1.

ステップS1の処理では、データ展開部10aが、実績データベース4に格納されている出力変数(通気抵抗指数)及び入力変数(送風温度、送風湿分、微粉炭吹込量、及び酸素富化量等の操業条件)の過去の実績データを通気性予測に利用可能な形に展開する。具体的には、過去の実績データは、以下の数式(3)に示すように、N行(L+1)列の行列として実績データベース4内に格納されている。   In the process of step S1, the data development unit 10a includes output variables (ventilation resistance index) and input variables (blast temperature, blast moisture, pulverized coal injection amount, oxygen enrichment amount, etc.) stored in the performance database 4. Develop past performance data (operating conditions) into a form that can be used for air permeability prediction. Specifically, past performance data is stored in the performance database 4 as a matrix of N rows (L + 1) columns, as shown in the following formula (3).

Figure 0006003909
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そこで、始めに、データ展開部10aは、実績データベース4に格納されている各変数について、(K−1)ステップ前までの過去の実績データを横に並べて展開し、以下の数式(4)に示すようなN行K(L+1)列の行列を生成する。なお、数式(4)に示す行列の1列目は出力変数y(但し、n=1,2,…,N)である。 Therefore, first, the data expansion unit 10a expands the past performance data before the (K-1) step side by side for each variable stored in the performance database 4, and the following equation (4) is obtained. A matrix of N rows and K (L + 1) columns as shown is generated. Note that the first column of the matrix shown in Equation (4) is an output variable y n (where n = 1, 2,..., N).

Figure 0006003909
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次に、データ展開部10aは、数式(4)に示す行列の2列目以降を説明変数とし、以下の数式(5)に示すように説明変数の記号を付け替える。以後、数式(5)に示す行列を展開後実績データセットと表記する。   Next, the data expansion unit 10a uses the second and subsequent columns of the matrix shown in Equation (4) as explanatory variables, and changes the symbols of the explanatory variables as shown in Equation (5) below. Hereinafter, the matrix shown in Equation (5) is referred to as an expanded actual data set.

Figure 0006003909
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なお、展開後実績データセットの2列目以降の説明変数の部分は、予め主成分分析により線形変換、次元圧縮されたものであってもよい。具体的には、説明変数の実績値が以下の数式(6)のように表される時、始めに、データ展開部10aは、以下に示す数式(7)を利用して、平均値が0、標準偏差が1になるように各説明変数を標準化する。   Note that the explanatory variables in the second and subsequent columns of the post-development performance data set may have been subjected to linear transformation and dimension compression in advance by principal component analysis. Specifically, when the actual value of the explanatory variable is expressed as in the following formula (6), first, the data expansion unit 10a uses the following formula (7) and the average value is 0. Standardize each explanatory variable so that the standard deviation is 1.

Figure 0006003909
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Figure 0006003909
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標準化後の説明変数の実績値を以下に示す数式(8)又は(9)のように表す。次に、データ展開部10aは、以下に示す数式(10)によって定義される行列Zの共分散行列Vを求め、共分散行列Vの固有値とそれに対応する固有ベクトルとを算出する。共分散行列Vには、非負の固有値が複数あり、それらに対応する固有ベクトルも複数存在する。   The actual value of the explanatory variable after standardization is expressed as the following formula (8) or (9). Next, the data expansion unit 10a calculates a covariance matrix V of the matrix Z defined by the following formula (10), and calculates an eigenvalue of the covariance matrix V and an eigenvector corresponding thereto. The covariance matrix V has a plurality of non-negative eigenvalues and a plurality of eigenvectors corresponding to them.

Figure 0006003909
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次に、データ展開部10aは、固有ベクトルを対応する固有値が大きい順に並べ替える。固有ベクトルを対応する固有値の大きい順からM個取り出したものを行列P=[w,w,…,w (但し、MはK(L+1)−1以下の自然数である)と表す。行列Pはローディング行列と呼ばれる。データ展開部10aは、ローディング行列Pを用いて説明変数の実績値zを以下に示す数式(11)のように線形変換したものを展開後実績データセットの説明変数として用いるようにする。以後、使用する展開後実績データセットを以下に示す数式(12)のように表すこととする。これにより、ステップS1の処理は完了し、実績データベース展開処理は終了する。 Next, the data expansion unit 10a rearranges the eigenvectors in descending order of the corresponding eigenvalues. A matrix P = [w 1 , w 2 ,..., W M n ] T (where M is a natural number equal to or less than K (L + 1) −1) obtained by extracting M eigenvectors from the corresponding eigenvalues in descending order. Represent. The matrix P is called a loading matrix. The data expansion unit 10a uses a result obtained by linearly converting the actual value z of the explanatory variable using the loading matrix P as shown in the following formula (11) as the explanatory variable of the expanded actual data set. Hereinafter, the post-expansion result data set to be used is represented as the following formula (12). Thereby, the process of step S1 is completed and a performance database expansion | deployment process is complete | finished.

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〔高炉通気性予測処理〕
次に、図4に示すフローチャートを参照して、高炉通気性予測処理を実行する際の高炉通気性予測装置5の動作について説明する。
[Blast furnace air permeability prediction processing]
Next, the operation of the blast furnace air permeability prediction device 5 when executing the blast furnace air permeability prediction processing will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

図4は、本発明の一実施形態である高炉通気性予測処理の流れを示すフローチャートである。図4に示すフローチャートは、入力装置2に対して以下の数式(13)に示す予測対象の操業条件のデータが入力されたタイミングで開始となり、高炉通気性予測処理はステップS11の処理に進む。   FIG. 4 is a flowchart showing a flow of blast furnace air permeability prediction processing according to an embodiment of the present invention. The flowchart shown in FIG. 4 starts at the timing when data of the operation condition to be predicted shown in the following formula (13) is input to the input device 2, and the blast furnace air permeability prediction process proceeds to the process of step S11.

Figure 0006003909
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ステップS11の処理では、データ展開部10aが、入力装置2から入力された予測対象の操業条件のデータを実績データベース展開処理と同様に変数変換する。具体的には、まずデータ展開部10aは、操業条件の各入力変数について、(K−1)ステップ前までの過去の実績データを並べて展開し、以下の数式(14)に示すようなK(L+1)−1個の要素をもつベクトルを生成する。   In the process of step S11, the data expansion unit 10a performs variable conversion on the data of the operation condition to be predicted input from the input device 2 in the same manner as the result database expansion process. Specifically, the data expansion unit 10a first expands past performance data before each step (K-1) for each input variable of the operation condition, and develops K ( L + 1) Generate a vector having -1 element.

Figure 0006003909
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以下、数式(14)に示すベクトルの変数の記号を以下に示す数式(15)のように付け替える。   Hereinafter, the symbol of the vector variable shown in Expression (14) is changed as shown in Expression (15) below.

Figure 0006003909
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次に、データ展開部10aは、以下に示す数式(16)を用いて数式(15)に示すベクトルの各変数を標準化し、以下の数式(17)に示す標準化後の予測対象の説明変数を生成する。そして最後に、データ展開部10aは、ローディング行列Pを用いて以下の数式(18)に示すように予測対象の説明変数を線形変換し、これを要求点(予測対象の説明変数値)として用いる。これにより、ステップS11の処理は完了し、高炉通気性予測処理はステップS12の処理に進む。   Next, the data development unit 10a standardizes each variable of the vector shown in the formula (15) using the following formula (16), and uses the explanatory variables to be predicted after standardization shown in the following formula (17). Generate. Finally, the data expansion unit 10a linearly transforms the prediction target explanatory variable using the loading matrix P as shown in the following equation (18), and uses this as a request point (prediction target explanatory variable value). . Thereby, the process of step S11 is completed and a blast furnace air permeability prediction process progresses to the process of step S12.

Figure 0006003909
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ステップS12の処理では、類似度算出部10bが、予測対象の説明変数値と展開後実績データセットに格納されている過去の説明変数値との類似度を算出する。具体的には、始めに、類似度算出部10bは、数式(18)に示す要求点及び展開後実績データセットの各説明変数値x=[x ,x ,…,x について、以下の数式(19)に示す要求点からの距離Γを算出する。なお、数式(19)中のパラメータλは,送風流量と送風湿分のように異なる尺度で測定される入力変数をスケーリングするための重み係数である。 In the process of step S12, the similarity calculation unit 10b calculates the similarity between the explanatory variable value to be predicted and the past explanatory variable value stored in the post-deployment result data set. Specifically, first, the similarity calculation unit 10b calculates the requirement points shown in Formula (18) and the explanatory variable values x n = [x 1 n , x 2 n ,. n ] For T , a distance Γ n from the required point shown in the following mathematical formula (19) is calculated. Note that the parameter λ m in the equation (19) is a weighting factor for scaling input variables measured on different scales such as the blowing flow rate and the blowing moisture content.

Figure 0006003909
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そして、類似度算出部10bは、展開後実績データセットの各説明変数値x=[x ,x ,…,x について、以下の数式(20)を用いて要求点から数式(19)によって算出される距離Γの位置にある点の類似度Wを算出する。ここで、数式(20)中のパラメータσΓは距離Γの標準偏差、パラメータpは調整パラメータを示す。 Then, the similarity calculation unit 10b requests each explanatory variable value x n = [x 1 n , x 2 n ,..., X M n ] T of the post-expansion actual data set using the following formula (20). The similarity W n of the point at the position of the distance Γ n calculated by the equation (19) is calculated from the point. Here, the parameter σ Γ in the equation (20) is a standard deviation of the distance Γ n , and the parameter p is an adjustment parameter.

Figure 0006003909
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なお、類似度Wは、以下の数式(21)に示すように、予測対象の説明変数に対する類似度と展開後実績データセットに格納されている複数の実績データと予測対象の説明変数との時間的な類似度との積であってもよい。ここで、数式(21)中、パラメータλは、忘却要素であり、0より大きく1より小さい値の調整パラメータである。忘却要素λを入れることにより、新しい実績データの類似度が大きくなり、古い実績データの類似度が小さくなる。これにより、ステップS12の処理は完了し、高炉通気性予測処理はステップS13の処理に進む。 Note that, as shown in the following formula (21), the similarity W n is the similarity between the prediction target explanatory variable, the plurality of actual data stored in the expanded actual data set, and the prediction target explanatory variable. It may be a product of temporal similarity. Here, in Equation (21), the parameter λ is a forgetting factor and is an adjustment parameter having a value greater than 0 and less than 1. By inserting the forgetting element λ, the similarity of new performance data is increased, and the similarity of old performance data is decreased. Thereby, the process of step S12 is completed and a blast furnace air permeability prediction process progresses to the process of step S13.

Figure 0006003909
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ステップS13の処理では、予測式作成部10cが、展開後実績データセットに格納されているN個の実績データ(説明変数の実績値x)とその要求点との類似度Wとを用いて、要求点に類似する過去の実績データを重視した局所的な予測モデルを作成する。具体的には、予測式作成部10cは、以下に示す数式(22)によって表される予測モデルを作成する。 In the processing of step S13, the prediction formula creation unit 10c uses the N pieces of actual data (actual values x n of explanatory variables) stored in the post-expansion actual data set and the similarity W n between the requested points. Thus, a local prediction model that emphasizes past performance data similar to the request point is created. Specifically, the prediction formula creation unit 10c creates a prediction model represented by the following mathematical formula (22).

Figure 0006003909
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ここで、数式(22)中、θ=[b,a,a,…,aはモデルパラメータである。モデルパラメータθは、以下に示す数式(23)によって計算される、類似度Wを重みとする実測値と予測値との誤差の重み付き二乗和である評価関数Jの値を最も小さくする最適化問題を解くことによって算出することができる。 Here, in Equation (22), θ = [b, a 1 , a 2 ,..., A M ] T is a model parameter. The model parameter θ is an optimal value that minimizes the value of the evaluation function J, which is a weighted sum of squares of errors between the actual measurement value and the prediction value, which are calculated by the following equation (23) and weighted by the similarity W n. It can be calculated by solving the optimization problem.

Figure 0006003909
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ここで、y(但し、n=1,2,…,N)は、n番目の実績データに対応する出力変数の値であり、diag(s)は、ベクトルsの要素を主対角要素とする対角行列を示す。予測値と実測値との誤差の重み付き二乗和を最小化するモデルパラメータを計算することによって、類似度が高い、すなわち要求点に近い実績データをより良くフィッティングする局所的な予測モデルを作成することができる。 Here, y n (where n = 1, 2,..., N) is the value of the output variable corresponding to the nth actual data, and diag (s) is the element of the vector s as the main diagonal element. Is a diagonal matrix. Create a local prediction model that better fits historical data that has a high degree of similarity, that is, close to the required point, by calculating model parameters that minimize the weighted sum of squares of the error between the predicted value and the measured value be able to.

なお、最適化問題を解く際、以下に示すような制約条件を与えて最適化問題を解いてもよい。具体的には、制約条件として、モデルパラメータθの中の入力変数の偏回帰係数φ=[a,a,…,aの範囲に対して以下に示す数式(24)により表される制限を設けるようにしてもよい。ここで、下付のバーは下限値を表し、上付のバーは上限値を表している。 When solving the optimization problem, the optimization problem may be solved by giving the following constraint conditions. Specifically, the constraint condition is expressed by the following equation (24) with respect to the range of the partial regression coefficient φ = [a 1 , a 2 ,..., A M ] T of the input variable in the model parameter θ. May be provided. Here, the subscript bar represents the lower limit value, and the superscript bar represents the upper limit value.

Figure 0006003909
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下限値及び上限値には、入出力変数間の物理的先見情報を与えるものとする。具体的には、入力変数の一つである送風温度が上昇すれば出力変数である通気抵抗指数は下がる。従って、送風温度に対応するモデルパラメータについては、下限値及び上限値をそれぞれ−∞,0にする。また、入力変数の一つである送風湿分が上昇すれば通気抵抗指数は上がる。従って、送風湿分に対応するモデルパラメータについては、下限値及び上限値をそれぞれ0,∞とする。このように、物理モデルから得られる先見情報に関する制約条件を加えることによって、要求点に近い実績データをより良くフィッティングし、且つ、予測対象の物理特性に合った偏回帰係数を持ち合わせた局所的な予測モデルを作成することができる。これにより、ステップS13の処理は完了し、高炉通気性予測処理はステップS14の処理に進む。   For the lower limit and upper limit, physical foresight information between input and output variables shall be given. Specifically, if the blowing temperature, which is one of the input variables, increases, the ventilation resistance index, which is an output variable, decreases. Therefore, for the model parameter corresponding to the air temperature, the lower limit value and the upper limit value are set to −∞ and 0, respectively. Also, if the blast moisture, which is one of the input variables, increases, the ventilation resistance index increases. Therefore, for the model parameters corresponding to the blast moisture, the lower limit value and the upper limit value are set to 0 and ∞, respectively. In this way, by adding constraints on the foresight information obtained from the physical model, it is possible to better fit the actual data close to the requested point and to have a local regression coefficient that matches the physical characteristics of the prediction target. A predictive model can be created. Thereby, the process in step S13 is completed, and the blast furnace air permeability prediction process proceeds to the process in step S14.

ステップS14の処理では、通気性予測部10dが、ステップS13の処理によって作成された予測モデルに要求点の説明変数値を代入することによって高炉の通気性の予測値を算出する。これにより、ステップS14の処理は完了し、一連の高炉通気性予測処理は終了する。   In the process of step S14, the air permeability predicting unit 10d calculates the predicted value of the air permeability of the blast furnace by substituting the explanatory variable value of the required point into the prediction model created by the process of step S13. Thereby, the process of step S14 is completed and a series of blast furnace air permeability prediction processes are completed.

〔実験例〕
本願発明の高炉通気性予測方法と従来の高炉通気性予測方法とを用いて、ある高炉プロセスを対象に通気抵抗指数を予測した実験結果について説明する。ここで、従来の高炉通気性予測方法とは、特許文献3記載の方法のように、簡易な線形回帰式によって通気性を予測する方法である。なお、本実験では、送風温度、送風湿分、微粉炭吹込量、及び酸素富化量等の操業条件を入力変数とし、高炉内の通気抵抗指数ΔP/Vを出力変数とした。
[Experimental example]
The experimental results of predicting the ventilation resistance index for a certain blast furnace process using the blast furnace air permeability prediction method of the present invention and the conventional blast furnace air permeability prediction method will be described. Here, the conventional blast furnace air permeability prediction method is a method for predicting air permeability by a simple linear regression equation as in the method described in Patent Document 3. In this experiment, operating conditions such as the blowing temperature, blowing moisture, pulverized coal injection amount, and oxygen enrichment amount were input variables, and the ventilation resistance index ΔP / V in the blast furnace was an output variable.

本願発明の高炉通気性予測方法において用いるパラメータは次の通りである。入力変数の個数Lは500、実績データベースに格納するサンプル数Nは80000、データ展開する個数Kは20、主成分分析により次元圧縮した説明変数の数Mは71とした。時間における類似度を計算するための忘却要素の値は0.999とした。また、実績データベースへ格納する実績データは30分の一定周期で収集した。   The parameters used in the blast furnace air permeability prediction method of the present invention are as follows. The number L of input variables was 500, the number N of samples stored in the performance database was 80000, the number K of data expansion was 20, and the number M of explanatory variables dimensionally compressed by principal component analysis was 71. The value of the forgetting factor for calculating the similarity in time was 0.999. The record data stored in the record database was collected at a fixed period of 30 minutes.

図5A,5Bはそれぞれ、通気抵抗指数の実績値と従来の高炉通気性予測方法及び本願発明の高炉通気性予測方法を用いて予測された通気抵抗指数の予測値との関係を示す図である。図5Aに示すように,従来の高炉通気性予測方法を用いて予測された通気抵抗指数ΔP/Vの予測誤差のRMSE(Root Mean Square Error:根平均二乗誤差)は0.637であった。これに対して、図5Bに示すように、本願発明の高炉通気性予測方法を用いて予測された通気抵抗指数の予測誤差のRMSEは0.412であった。また、図6A,6Bはそれぞれ、通気抵抗指数の実績値と従来の高炉通気性予測方法及び本願発明の高炉通気性予測方法を用いて予測された通気抵抗指数の予測値との関係を示す図である。図6Bに示すように、本願発明の高炉通気性予測方法による実測値と予測値とは、図6Aに示す従来の高炉通気性予測方法による実績値および予測値と比較して、より一致していることが確認された。このことから、本願発明の高炉通気性予測方法によれば、通気抵抗指数を精度高く予測できることが明らかになった。   5A and 5B are diagrams showing the relationship between the actual value of the ventilation resistance index and the predicted value of the ventilation resistance index predicted by using the conventional blast furnace air permeability prediction method and the blast furnace air permeability prediction method of the present invention. . As shown in FIG. 5A, the RMSE (Root Mean Square Error) of the prediction error of the ventilation resistance index ΔP / V predicted using the conventional blast furnace air permeability prediction method was 0.637. On the other hand, as shown in FIG. 5B, the RMSE of the prediction error of the ventilation resistance index predicted by using the blast furnace air permeability prediction method of the present invention was 0.412. 6A and 6B are diagrams showing the relationship between the actual value of the ventilation resistance index and the predicted value of the ventilation resistance index predicted by using the conventional blast furnace air permeability prediction method and the blast furnace air permeability prediction method of the present invention. It is. As shown in FIG. 6B, the actual measurement value and the prediction value obtained by the blast furnace air permeability prediction method of the present invention are more consistent with the actual value and the prediction value obtained by the conventional blast furnace air permeability prediction method shown in FIG. 6A. It was confirmed that From this, it became clear that according to the blast furnace air permeability prediction method of the present invention, the air flow resistance index can be predicted with high accuracy.

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である高炉通気性予測システム1によれば、データ展開部10aが、実績データベース4内に格納されている実績データの各変数について、複数ステップ前の過去にまで遡ってデータを展開して実績データセットを作成する。また、類似度算出部10bが、実績データセット内に格納されている複数の操業条件について、予測対象の操業条件に対する類似度を算出し、予測式作成部10cが、実績データセット内に格納されている操業条件に関する情報を用いて、操業条件と通気抵抗指数との関係を表す予測モデルを作成すると共に、類似度算出部10bによって算出された類似度を重みとする評価関数を予測モデルの予測誤差を評価する評価関数として最適化問題を解くことによって、予測モデルのパラメータを決定する。そして、通気性予測部10dが、予測式作成部10cによって作成された予測式に予測対象の操業条件を入力することによって、予測対象の操業条件で高炉の操業を行った場合における通気抵抗指数を予測する。このような構成によれば、実績データベース4内に格納されている実績データに基づいて予測モデルの調整を自動的に行うことができるので、高炉の通気抵抗指数を精度高く予測することができる。   As is clear from the above description, according to the blast furnace air permeability prediction system 1 which is an embodiment of the present invention, the data development unit 10a has a plurality of variables for the performance data stored in the performance database 4. Data is developed back to the past before the step to create a performance data set. Further, the similarity calculation unit 10b calculates the similarity with respect to the operation condition to be predicted for a plurality of operation conditions stored in the result data set, and the prediction formula creation unit 10c is stored in the result data set. A prediction model that represents the relationship between the operation condition and the airflow resistance index is created using the information on the operation condition, and the prediction function predicts the evaluation function weighted by the similarity calculated by the similarity calculation unit 10b. The parameters of the prediction model are determined by solving the optimization problem as an evaluation function for evaluating the error. Then, the ventilation resistance index when the blast furnace is operated under the operation condition of the prediction target is obtained by inputting the operation condition of the prediction object into the prediction expression created by the prediction expression creation unit 10c. Predict. According to such a configuration, since the prediction model can be automatically adjusted based on the performance data stored in the performance database 4, the ventilation resistance index of the blast furnace can be predicted with high accuracy.

また、本発明の一実施形態である高炉通気性予測システム1によれば、予測式作成部10cが、予測対象の物理的特性を制約条件として最適化問題を解くので、物理現象に反する予測モデルが作成されることを抑制し、通気抵抗指数の予測精度をさらに向上させることができる。   In addition, according to the blast furnace air permeability prediction system 1 according to an embodiment of the present invention, the prediction formula creation unit 10c solves the optimization problem using the physical characteristics of the prediction target as a constraint, so that the prediction model is contrary to the physical phenomenon. Can be suppressed, and the prediction accuracy of the airflow resistance index can be further improved.

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが,本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。   Although the embodiment to which the invention made by the present inventor is applied has been described above, the present invention is not limited by the description and the drawings that form part of the disclosure of the present invention according to this embodiment. That is, other embodiments, examples, operational techniques, and the like made by those skilled in the art based on this embodiment are all included in the scope of the present invention.

1 高炉通気性予測システム
2 入力装置
3 出力装置
4 実績データベース
5 高炉通気性予測装置
10 CPU
10a データ展開部
10b 類似度算出部
10c 予測式作成部
10d 通気性予測部
11 RAM
12 ROM
12a 高炉通気性予測プログラム
1 Blast Furnace Breathability Prediction System 2 Input Device 3 Output Device 4 Results Database 5 Blast Furnace Breathability Prediction Device 10 CPU
10a Data development unit 10b Similarity calculation unit 10c Prediction formula creation unit 10d Breathability prediction unit 11 RAM
12 ROM
12a Blast furnace air permeability prediction program

Claims (5)

過去の高炉の操業条件及び該操業条件で高炉の操業を行った際の通気抵抗指数に関する情報を含む実績データの各変数について、複数ステップ前の過去にまで遡ってデータを展開して1列目を出力変数かつ2列目以降を説明変数とする行列としての実績データセットを作成するデータ展開部と、
前記実績データセット内の複数の操業条件について、予測対象の操業条件に対する類似度を算出する類似度算出部と、
前記実績データセット内の操業条件に関する情報を用いて高炉の操業条件と通気抵抗指数との関係を表す通気抵抗指数の予測式を作成すると共に、前記類似度算出部によって算出された類似度を重みとする評価関数を前記予測式の予測誤差を評価する評価関数として最適化問題を解くことによって、前記予測式のパラメータを決定する予測式作成部と、
前記予測式作成部によって作成された予測式に前記予測対象の操業条件を入力することによって、前記予測対象の操業条件で高炉の操業を行った際の通気抵抗指数を予測する通気性予測部と、を備え、
前記データ展開部は、各説明変数を標準化し、当該標準化後の説明変数の実績値を表す行列の共分散行列を求め、当該共分散行列の固有値とそれに対応する固有ベクトルを算出し、前記固有ベクトルを用いて前記説明変数の実績値を線形変換し、当該線形変換された説明変数を前記実績データセットの説明変数とする
とを特徴とする高炉通気性予測装置。
For each variable of the performance data including past blast furnace operating conditions and information on the airflow resistance index when the blast furnace was operated under the operating conditions, the data is expanded to the past several steps before the first column. a data development section for creating a track record data set as an output variable and the second or subsequent column as explanatory variable matrix,
For a plurality of operation conditions in the actual data set, a similarity calculation unit that calculates a similarity to the operation condition to be predicted; and
Using the information on the operating conditions in the performance data set, create a prediction formula of the ventilation resistance index that represents the relationship between the operating conditions of the blast furnace and the ventilation resistance index, and weight the similarity calculated by the similarity calculation unit A prediction formula creation unit that determines a parameter of the prediction formula by solving an optimization problem as an evaluation function that evaluates the prediction error of the prediction formula as
A breathability prediction unit that predicts a ventilation resistance index when operating a blast furnace under the operation condition of the prediction target by inputting the operation condition of the prediction target into the prediction formula created by the prediction formula creation unit; With
The data expansion unit standardizes each explanatory variable, obtains a covariance matrix of a matrix representing the actual value of the explanatory variable after the standardization, calculates an eigenvalue of the covariance matrix and an eigenvector corresponding thereto, and calculates the eigenvector. The actual value of the explanatory variable is linearly converted using the linearly converted explanatory variable as the explanatory variable of the actual data set.
Blast breathable predicting device comprising a call.
前記予測式作成部は、予測対象の物理的特性を制約条件に加えて前記最適化問題を解き、
前記制約条件は、前記予測対象の操業条件と前記通気抵抗指数との間の物理的特性によって予め定まる物理的な因果関係に基づく制限を前記予測対象の操業条件に設けることを含む
とを特徴とする請求項1に記載の高炉通気性予測装置。
The prediction equation creating unit-out solution to the optimization problem by adding the physical properties of the prediction target constraint condition,
The constraint condition includes providing a restriction based on a physical causal relationship determined in advance by a physical characteristic between the operation condition to be predicted and the ventilation resistance index in the operation condition to be predicted.
Blast breathable prediction apparatus according to claim 1, wherein the this.
前記類似度算出部は、予測対象の操業条件に対する類似度と実績データと予測対象との時間的な類似度との積を類似度として算出することを特徴とする請求項1又は2に記載の高炉通気性予測装置。   The said similarity calculation part calculates the product of the similarity with respect to the operation condition of a prediction object, the performance data, and the temporal similarity of a prediction object as a similarity, The Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. Blast furnace air permeability prediction device. 前記データ展開部、前記類似度算出部、前記予測式作成部、及び前記通気性予測部が処理に用いる操業条件は主成分分析によって線形変換、次元圧縮されたものであることを特徴とする請求項1〜3のうち、いずれか1項に記載の高炉通気性予測装置。   The operation conditions used for processing by the data development unit, the similarity calculation unit, the prediction formula creation unit, and the air permeability prediction unit are linearly transformed and dimension-compressed by principal component analysis. The blast furnace air permeability predicting apparatus according to any one of Items 1 to 3. 過去の高炉の操業条件及び該操業条件で高炉の操業を行った際の通気抵抗指数に関する情報を含む実績データの各変数について、複数ステップ前の過去にまで遡ってデータを展開して1列目を出力変数かつ2列目以降を説明変数とする行列としての実績データセットを作成するデータ展開ステップと、
前記実績データセット内の複数の操業条件について、予測対象の操業条件に対する類似度を算出する類似度算出ステップと、
前記実績データセット内の操業条件に関する情報を用いて高炉の操業条件と通気抵抗指数との関係を表す通気抵抗指数の予測式を作成すると共に、前記類似度算出ステップにおいて算出された類似度を重みとする評価関数を前記予測式の予測誤差を評価する評価関数として最適化問題を解くことによって、前記予測式のパラメータを決定する予測式作成ステップと、
前記予測式作成ステップにおいて作成された予測式に前記予測対象の操業条件を入力することによって、前記予測対象の操業条件で高炉の操業を行った際の通気抵抗指数を予測する炉通気性予測ステップと、を含み、
前記データ展開ステップは、
各説明変数を標準化するステップと、
前記標準化後の説明変数の実績値を表す行列の共分散行列を求めるステップと、
前記共分散行列の固有値とそれに対応する固有ベクトルを算出するステップと、
前記固有ベクトルを用いて前記説明変数の実績値を線形変換するステップと、
前記線形変換された説明変数を前記実績データセットの説明変数とするステップとを含む
とを特徴とする高炉通気性予測方法。
For each variable of the performance data including past blast furnace operating conditions and information on the airflow resistance index when the blast furnace was operated under the operating conditions, the data is expanded to the past several steps before the first column. and data expansion step of creating a track record data set as an output variable and the second or subsequent column as explanatory variable matrix,
For a plurality of operation conditions in the actual data set, a similarity calculation step for calculating a similarity to the operation condition to be predicted; and
Using the information on the operating conditions in the performance data set, create a prediction formula for the ventilation resistance index representing the relationship between the operating conditions of the blast furnace and the ventilation resistance index, and weight the similarity calculated in the similarity calculation step A prediction formula creation step for determining a parameter of the prediction formula by solving an optimization problem as an evaluation function that evaluates the prediction error of the prediction formula as
Furnace air permeability prediction step of predicting a ventilation resistance index when operating a blast furnace under the operation conditions of the prediction target by inputting the operation conditions of the prediction target into the prediction formula created in the prediction formula creation step And including
The data expansion step includes:
Standardizing each explanatory variable;
Obtaining a covariance matrix of a matrix representing the actual value of the explanatory variable after the standardization;
Calculating eigenvalues of the covariance matrix and corresponding eigenvectors;
Linearly transforming the actual value of the explanatory variable using the eigenvector;
Using the linearly transformed explanatory variable as an explanatory variable of the actual data set.
Blast breathable prediction wherein a call.
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