JP2003041263A - Method for estimating cold strength of metallurgical coke - Google Patents

Method for estimating cold strength of metallurgical coke

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JP2003041263A
JP2003041263A JP2001230241A JP2001230241A JP2003041263A JP 2003041263 A JP2003041263 A JP 2003041263A JP 2001230241 A JP2001230241 A JP 2001230241A JP 2001230241 A JP2001230241 A JP 2001230241A JP 2003041263 A JP2003041263 A JP 2003041263A
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Japan
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coke
estimating
por
strength
pore
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Higashiya
公 東谷
Minoru Miyahara
稔 宮原
Tetsuya Yamamoto
哲也 山本
Seiji Sakamoto
誠司 坂本
Katsutoshi Igawa
勝利 井川
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for simply estimating with high precision cold strength of coke by estimating a pore structure of coke, particularly a pore size distribution from the composition and the like of a blended coal, and by designing a formulation in consideration of this pore size distribution. SOLUTION: In the method for estimating cold strength of metallurgical coke obtained by dry distillation of a blended coal, cold strength of coke is estimated from the relations between the amount of pores of each pore size division, determined according to the estimated pore size distribution in the coke estimated by a discrete element method, and breakdown velocity of each grain size division of powders generated when coke undergoes abrasion or impact.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、複数銘柄の原料炭
を配合して得られる配合炭を乾留して冶金用コークスを
製造するに際して、その配合炭組成下での製品コークス
の冷間強度を推定する方法であって、それによって配合
炭の配合設計にフィードバックするために有効な方法を
提案する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to the cold strength of a product coke under the composition of the coal blend when the coal blend obtained by blending a plurality of brands of raw coal is carbonized to produce a coke for metallurgy. We propose a method to estimate and use it as an effective method to feed back to the blending design of blended coal.

【0002】[0002]

【従来の技術】高炉などに用いられる冶金用コークスと
しては、高炉の安定操業の観点から、強度、粒度、気孔
率などの品質が安定したコークスが求められている。通
常、高炉用コークスは10〜20銘柄の原料炭を配合し
て得られる配合炭を乾留することによって製造されてい
るが、その原料炭に用いられる石炭は、産出国、炭鉱、
炭層などにより性質が異なるため、安定した品質のコー
クスを製造するためには、性質の異なる種々の原料炭か
らなる配合炭のコークス特性、特に冷間強度を推定し
て、これをフィードバックして原料炭の配合管理を行う
ことが不可欠となる。
2. Description of the Related Art As coke for metallurgy used in a blast furnace and the like, coke having stable quality such as strength, grain size and porosity is required from the viewpoint of stable operation of the blast furnace. Normally, blast furnace coke is produced by dry-distilling blended coal obtained by blending 10 to 20 brands of raw coal, and the coal used for the raw coal is the country of origin, coal mine,
Since the properties differ depending on the coal bed, etc., in order to produce coke of stable quality, the coke characteristics of the blended coal consisting of various raw material coals with different properties, especially the cold strength, are estimated and fed back to the raw material. It is essential to manage the mixture of charcoal.

【0003】このような背景の下で、従来、特開昭57
−144443号公報では、コークスの気孔率と気孔壁
強度を表わすマイクロストレングス値を用いるコークス
強度推定法が提案されている。また、特開平4−132
792号公報には、気孔壁摩耗指数と気孔率を用いたコ
ークス強度推定法が提案されている。
Under such a background, conventionally, Japanese Unexamined Patent Publication No. Sho 57-57
Japanese Patent Laid-Open No. 144443 proposes a coke strength estimating method using a microstrength value representing coke porosity and pore wall strength. In addition, JP-A-4-132
In Japanese Patent Publication No. 792, a coke strength estimating method using a pore wall wear index and a porosity is proposed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記の各従来技術は、
それぞれに評価はできるものの、まだ解決課題も残して
いた。例えば、特開昭57−144443号公報に開示
の方法は、気孔率と気孔壁強度を用いてコークス強度を
推定する技術である。しかしながら、コークスの気孔径
は、常に一定の大きさだけのものに限られている訳では
なく、大きい気孔径もまた小さい気孔径のものも混在し
て分布しているため、このような気孔径分布を考慮した
推定が必要なところ、上記の方法はこの点の配慮が欠け
ていた。また、特開平4−132792号公報に開示の
方法についてもまた、同様に気孔径分布の影響が全く考
慮されていなかった。つまり、これらの方法はいずれ
も、気孔径分布の影響というものが全く考慮していない
分、コークス強度を正確に推定することができなかった
のである。
Each of the above-mentioned prior arts is
Although each could be evaluated, there were still problems to be solved. For example, the method disclosed in JP-A-57-144443 is a technique for estimating coke strength using porosity and pore wall strength. However, the pore size of coke is not always limited to a certain size, and both large pore sizes and small pore sizes are mixed and distributed. The above method lacked consideration for this point because the estimation considering distribution was necessary. Also, in the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-132792, the influence of the pore size distribution is not considered at all. In other words, none of these methods could accurately estimate the coke strength because the influence of the pore size distribution was not considered at all.

【0005】そこで、本発明の目的は、従来技術が抱え
ている上述した問題点の克服を目指し、特に、配合炭の
組成等からコークスの気孔構造、とくに気孔径分布を推
定し、この気孔径分布を考慮した配合設計を行うことに
より、コークスの冷間強度を高い精度で簡便に推定する
方法を提案することにある。
Therefore, an object of the present invention is to overcome the above-mentioned problems of the prior art. In particular, the pore structure of coke, particularly the pore size distribution, is estimated from the composition of the blended coal, and this pore size is estimated. It is to propose a method for easily estimating the cold strength of coke with high accuracy by performing a mixture design considering distribution.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】発明者らは、上記目的を
達成するため、コークスの粉化特性および原料炭の種類
とそれらの配合について鋭意研究を重ねた。その結果、
コークスが摩耗あるいは衝撃を受けた際に発生する発生
粉と、コークスの気孔構造、とくに気孔径分布の間には
密接な関係があることを見い出し、本発明を開発するに
至った。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned object, the inventors have conducted extensive studies on coke pulverization characteristics, types of coking coal and their blending. as a result,
The inventors have found that there is a close relationship between the powder generated when the coke is subject to wear or impact and the pore structure of the coke, particularly the pore size distribution, and have developed the present invention.

【0007】すなわち、本発明は、配合炭を乾留して製
造したコークスの冷間強度を推定する方法において、離
散要素法によりコークス中の気孔構造を推定し、その推
定気孔構造に応じて決定される気孔径区分毎の気孔量と
コークスが摩耗や衝撃を受けたときに発生する粉の粒度
区分毎の破壊速度との関係から、コークスの冷間強度を
推定することを特徴とする冶金用コークスの冷間強度の
推定方法である。
That is, the present invention is a method for estimating the cold strength of coke produced by dry distillation of blended coal, in which the pore structure in the coke is estimated by the discrete element method and is determined according to the estimated pore structure. Coke for metallurgy characterized by estimating the cold strength of coke from the relationship between the amount of pores in each pore size category and the fracture speed in each particle size category of powder generated when the coke is subject to wear or impact. It is a method of estimating the cold strength of.

【0008】また、本発明は、配合炭を乾留して製造し
たコークスの冷間強度を推定する方法において、離散要
素法により、石炭粒子間の粗大気孔と、各石炭粒子内の
単位粒子間で形成される粒内気孔とからなる気孔径分布
を推定し、その推定気孔径分布ごとに決定される気孔径
区分毎の気孔量Porとコークスが摩耗や衝撃を受け
たときに発生する粒度区分毎の破壊速度定数kとの関
係を示す下記式に基づいて、コークスの冷間強度を推定
することを特徴とする冶金用コークスの冷間強度の推定
方法。 記 TI=100exp[−(k+k)St =100exp[−(a+bPor+a+b
Por)×S×t] k=a+bPor =a+bPor Por:粗大気孔 Por:粒内気孔 k,k:破壊速度定数 a,a,b,b:定数 S:塊コークスAの単位質量当りの球相当表面積 t:回転数
Further, the present invention is manufactured by dry distillation of blended coal.
In the method for estimating the cold strength of
By the elementary method, the coarse air holes between coal particles and the inside of each coal particle
Pore size distribution consisting of intragranular pores formed between unit particles
Pore size, which is determined for each estimated pore size distribution
Porosity Por for each categoryxAnd the coke is subject to wear and impact
Rate constant k for each particle size classificationxSeki
Estimate the cold strength of coke based on the formula below
Of cold strength of metallurgical coke characterized by
Method. Record TI6= 100exp [-(k1+ KTwo) SAt = 100exp [-(al+ BlPorl+ ATwo+ BTwo
PorTwo) × SA× t] kl= Al+ BlPorl kTwo= ATwo+ BTwoPorTwo Porl: Coarse air hole PorTwo: Intragranular pore k1, kTwo: Fracture rate constant al, ATwo, Bl, BTwo:constant SA: Sphere equivalent surface area per unit mass of lump coke A t: rotation speed

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】そもそもコークスは、広い気孔径
分布をもつものであり、その気孔径分布は、配合炭の性
状や乾留条件によって大きく変化する。そして、コーク
スの強度は気孔率のみならず、コークス中の気孔径の大
小に強く影響されるため、従来のように単に、気孔率の
みを基準にしていてはコークスの冷間強度を精度よく推
定することはできない。従って、コークスの冷間強度を
推定するには、コークスの気孔構造、すなわち気孔径分
布を求めることが必須となる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the first place, coke has a wide pore size distribution, and the pore size distribution greatly changes depending on the properties of the coal blend and the conditions of carbonization. Since the strength of coke is strongly influenced not only by the porosity but also by the size of the pore size in the coke, it is possible to accurately estimate the cold strength of coke by simply using only the porosity as the standard as in the past. You cannot do it. Therefore, in order to estimate the cold strength of coke, it is essential to obtain the pore structure of coke, that is, the pore size distribution.

【0010】そこで、本発明では、コークスの冷間強度
を推定するに当ってはまず、配合炭を乾留することによ
って生成するコークスの気孔構造、とくに気孔径分布
を、以下に説明するような、離散要素法を用いた計算に
より、推定することにした。かかる離散要素法とは、石
炭粒子を微小単位粒子の集合体とみなし、各微小単位粒
子に働く力を求めて微小時間刻み毎の微小単位粒子の移
動を計算することにより、乾留後のコークスの気孔構造
を求める手法である。なお、かかる単位粒子とは、離散
要素法の計算に用いる粒子のことである。
Therefore, in the present invention, in estimating the cold strength of the coke, first, the pore structure of the coke produced by carbonization of the blended coal, particularly the pore size distribution, will be explained as follows. We decided to make an estimation by calculation using the discrete element method. Such a discrete element method considers coal particles to be an aggregate of minute unit particles, calculates the force acting on each minute unit particle, and calculates the movement of the minute unit particles at each minute time step, to obtain the coke after carbonization. This is a method for obtaining the pore structure. The unit particles are particles used in the calculation of the discrete element method.

【0011】離散要素法の計算において、前記各単位粒
子に及ぼす影響としては、石炭の性状および温度の関数
としてガス発生速度を定義し、ガス発生に伴う粒径低下
と重量減少を考慮した。また、各微小単位粒子に作用す
る力として、ガス透過による圧力、単位粒子間の付着力
および反発力を考慮した。そして、注目粒子周りを粘性
流体と仮定して、各単位粒子の移動距離を計算した。こ
こで、粘性抵抗は、温度と注目粒子周りの局所空隙率の
関数として与えた。
In the calculation by the discrete element method, as the effect on each unit particle, the gas generation rate was defined as a function of the property of coal and the temperature, and the particle size reduction and the weight decrease due to the gas generation were considered. As the force acting on each minute unit particle, the pressure due to gas permeation, the adhesive force between unit particles, and the repulsive force were considered. Then, assuming the viscous fluid around the particle of interest, the moving distance of each unit particle was calculated. Here, the viscous resistance was given as a function of temperature and local porosity around the particle of interest.

【0012】ただし、単一の粒子サイズでコークスの乾
留挙動をモデル化し、1μm〜数mmオーダーの気孔径
分布を求めるには、さらに単位粒子のサイズを少なくと
も0.1μmのオーダーで計算することが必要となり、
膨大な計算時間と計算コストが必要となるため実際的で
はない。そこで、発明者らは、コークス中の気孔構造に
ついては、後述するように、石炭の流動性不足による石
炭粒子間の融着不良によって生じていたもの:石炭粒子
間に形成された数百μmオーダーの粗大気孔や空隙(以
下、単に「粗大気孔等」という)と、溶融時に石炭粒子
内に形成されたもの:0.1μmオーダーの微細気孔
と、に分けて考察することにした。すなわち、石炭粒子
自体を図1に示すような単位粒子の集合体とみなして、
その石炭粒子内の気孔構造(粒内気孔)を推定し、一方
で石炭粒子相互間に現われる粗大気孔等とを区別して別
々に推定し、これらをその後、合計することによって、
短時間で精度よくコークス全体の気孔構造を推定するこ
とにしたのである。
However, in order to model the carbonization behavior of coke with a single particle size and to obtain the pore size distribution on the order of 1 μm to several mm, it is necessary to further calculate the size of a unit particle on the order of at least 0.1 μm. Required,
It is not practical because it requires a huge amount of calculation time and calculation cost. Therefore, the inventors of the present invention, as to the pore structure in the coke, were caused by poor fusion between coal particles due to insufficient fluidity of coal, as will be described later: several hundred μm order formed between coal particles The rough atmosphere pores and voids (hereinafter, simply referred to as "coarse atmosphere pores") and those formed in coal particles during melting: fine pores of the order of 0.1 μm will be considered separately. That is, the coal particles themselves are regarded as an aggregate of unit particles as shown in FIG.
By estimating the pore structure (intragranular pores) in the coal particles, while separately estimating from the coarse air holes and the like appearing between the coal particles, and then by summing these,
We decided to accurately estimate the pore structure of the entire coke in a short time.

【0013】そのためには例えば、図1に示すように、
離散要素法により求めたコークスの気孔構造から、単位
粒子の1/10程度の大きさのメッシュに分割し、各メ
ッシュにおいて単位粒子と重ならない最大径を求めるこ
とにより、気孔径分布を推定することが可能である。単
位粒子の粒径は、平均粒径が上述のサイズであればよ
く、粒径分布があっていてもよい。また、2つのサイズ
の単位粒子の重ね合せにより、気孔径分布を推定したが
単位粒子の区分はより多く分割した方が好ましい。ここ
で、コークスの冷間強度に影響を及ぼすと考えられる、
前記粗大気孔や空隙の大きさは、およそ数100μm〜
数mmのオーダーであり、一方、石炭粒子内の前記粒内
気孔の大きさは、およそ数μm〜数100μmのオーダ
ーである。
For that purpose, for example, as shown in FIG.
Estimating the pore size distribution by dividing the pore structure of coke obtained by the discrete element method into meshes with a size of about 1/10 of the unit particle, and obtaining the maximum diameter that does not overlap the unit particles in each mesh. Is possible. The particle size of the unit particles may be any size as long as the average particle size is the above size, and may have a particle size distribution. Further, the pore size distribution was estimated by superposing unit particles of two sizes, but it is preferable to divide the unit particles into a larger number. Here, it is considered that it affects the cold strength of the coke,
The size of the coarse air holes and voids is about several 100 μm.
On the other hand, the size of the intragranular pores in the coal particles is on the order of several μm to several 100 μm.

【0014】次に、コークスの耐粉化性を表わす指数と
しては、一般に、タンブラー強度指数TI(6/40
0)が用いられている。この指数は、400回転後の6
mm以上の塊コークスの質量分率を表わしたものであ
る。その他、コークスの耐粉化性を表わす指標として、
ドラム強度指数DI(15/150)も用いられる。こ
れらの試験は、コークスが外部からの摩耗あるいは衝撃
を受けた際に発生する発生粉の量、即ち耐粉化性を表わ
す指数(強度指数)である。
The tumbler strength index TI (6/40) is generally used as an index representing coke dusting resistance.
0) is used. This index is 6 after 400 rotations
It represents the mass fraction of lump coke of mm or more. In addition, as an index showing coke dust resistance,
The drum strength index DI (15/150) is also used. These tests are an index (strength index) representing the amount of powder generated when the coke is subject to external wear or impact, that is, the resistance to pulverization.

【0015】例えば、図2は、50〜75mmの塊コー
クスをタンブラー強度試験機に装填し、400回転後の
コークスの粒度分布の測定結果を示したものである。こ
の図からわかるように、塊コークスの粒度分布は約10
mmの付近を境として2成分性を示すことが窺える。そ
して、これは粗粒側が体積破壊によるものであり、細粒
側は表面破壊によるものであると考えられている。そし
て、タンブラー強度指数T1(6/400)は、その表
面破壊を表わす指数と見なすことができる。従って、タ
ンブラー強度指数TIを推定するためには、コークスの
表面破壊の程度を推定することが必要になる。なお、か
かるコークス表面破壊については、Litsterら(Transac
tions ISIJ,Vol.26,1986,p704-709)の報告例がある。
その説明によると、マイカムドラム試験機を用いて、品
質の異なる種々のコークスの表面破壊速度の評価実験を
行ったところ、コークスの表面破壊は、下記(1)式に
示すように、一次の粉砕速度式で表わすことができると
説明してある。 dM/dt=−kM・・・(1) M:1mm篩い上重量分率 k:破壊速度定数
For example, FIG. 2 shows the results of measurement of the particle size distribution of coke after 400 rotations after loading a coke of 50 to 75 mm in a tumbler strength tester. As can be seen from this figure, the particle size distribution of the lump coke is about 10
It can be seen that two-component property is exhibited with the vicinity of mm as the boundary. It is considered that this is due to volume breakdown on the coarse grain side and surface breakdown on the fine grain side. The tumbler strength index T1 (6/400) can be regarded as an index representing the surface destruction. Therefore, in order to estimate the tumbler strength index TI, it is necessary to estimate the degree of surface breakage of coke. Regarding such coke surface destruction, Litster et al. (Transac
tions ISIJ, Vol.26, 1986, p704-709).
According to the explanation, when an evaluation experiment of the surface breakage rate of various cokes having different qualities was carried out using the Mycam drum tester, the surface breakage of the coke was determined by the following equation (1). It is explained that it can be expressed by a crushing rate formula. dM / dt = -kM (1) M: Weight fraction on 1 mm sieve k: Breaking rate constant

【0016】なお、Litsterらの上記報告は、コークス
の強度を直接推定する手法ではなく、まして破壊速度定
数kと気孔径分布や石炭性状との関係に基づいてコーク
ス強度を推定する方法について言及したものではない。
そして、これらの関係が、石炭の配合設計に利用できる
ことまではもちろん、開示していない。
The above report by Litster et al. Referred to a method of estimating the coke strength based on the relationship between the fracture rate constant k and the pore size distribution and coal properties, rather than the method of directly estimating the coke strength. Not a thing.
And, of course, it does not disclose that these relationships can be used for coal blending design.

【0017】これに対し、発明者らは、コークスの表面
破壊速度の上記(1)式とコークスの冷間強度との関係
を明らかにするために、コークスの気孔径分布と強度試
験時の発生粉の粒度分布の関係を調査した。その結果、
これらの間には密接な関係があることがわかった。以下
に、これらの関係を明らかにするために行った実験結果
について説明する。なお、この実験は、本発明の前提と
なる表面破壊速度式(1)式について検証するものとも
言える。
On the other hand, in order to clarify the relationship between the above equation (1) of the surface fracture rate of the coke and the cold strength of the coke, the inventors of the present invention distributed the pore size of the coke and the occurrence of the coke during the strength test. The relationship of the particle size distribution of the powder was investigated. as a result,
It turns out that there is a close relationship between these. The results of experiments conducted to clarify these relationships will be described below. In addition, it can be said that this experiment verifies the surface breakdown rate equation (1), which is the premise of the present invention.

【0018】強度試験に当っては、同一のサンプルを用
いて通常法(タンブラー強度試験)および100回転法
を実施した。通常法であるタンブラー強度試験法(JI
SK 2151)は、50〜75mmの塊コークス10
kgを試験機に装填して試験し、400回転後の+6m
mの塊コークスの質量分率をTI(6/400)として
表わした。また、100回転法では、前記通常法と同様
に、50〜75mmの塊コークス10kgを試験機に装
填し、100回転毎に+6mmの塊コークスの質量分率
を測定し、粉および塊コークスの全量を試験機に再度装
填して回転数が合計400回転になるまで繰り返し行う
方法で試験をしたものである。この試験の結果を図3に
示す。この図から明らかなように、一次の表面破壊速度
式(1)式により、タンブラー強度指数や100回転強
度指数が表わされることがわかった。
In the strength test, a normal method (tumbler strength test) and a 100-rotation method were carried out using the same sample. Tumbler strength test method (JI
SK 2151) is a block coke 10 of 50 to 75 mm.
+ 6m after 400 rotations by loading kg into the tester
The mass fraction of m coke of coke was expressed as TI (6/400). Further, in the 100-rotation method, as in the case of the normal method, 10 kg of lump coke of 50 to 75 mm was loaded into the test machine, and the mass fraction of lump coke of +6 mm was measured every 100 rotations to determine the total amount of powder and lump coke. Was reloaded into the testing machine and repeated until the total number of rotations reached 400. The results of this test are shown in FIG. As is clear from this figure, it was found that the tumbler strength index and the 100-rotation strength index are represented by the first-order surface breakage rate equation (1).

【0019】次に、上記実験の結果から得られた知見、
すなわち表面破壊速度式(1)がコークスの冷間強度に
よく符号することに鑑み、さらにコークスの表面破壊の
メカニズムについて以下のような2つのケースを想定し
て検討した。 石炭の流動性不足による石炭粒子間の融着不良によっ
て生じた石炭粒子間に形成された粗大気孔等に起因する
石炭粒子間の破壊。 溶融時に石炭粒子内に形成された微細気孔に起困する
石炭粒子内の破壊。 このように考えられるコークスの表面破壊を、図4に示
すようにモデル化し、それぞれの破壊要因が同一のもの
については、同じ表面破壊速度定数kになると仮定す
ると、上記粉砕速度式の(1)式は、下記の(2)〜
(4)式のように表わすことができる。ここで、粒径区
分として、例えば、塊コークスAは+6mm、粉コーク
スBは0.3〜6mm、粉コークスCは−0.3mmと
した。なお、この粒径区分については、少なくとも3区
分以上とし、より多くの区分に分けることが好ましい。 dW/dt=−(k+k)S・・・(2) dW/dt=k−k・・・(3) dW/dt=k(S+S)・・・(4) W,W,W:各粒度成分の質量 SA,:各粒度成分の単位質量当りの球相当表面積 k:破壊速度定数 t:タンブラー回転数
Next, the findings obtained from the results of the above experiments,
That is, in view of the fact that the surface breakage rate equation (1) is well-signed to the cold strength of coke, the mechanism of surface breakage of coke was further examined under the following two cases. Destruction between coal particles caused by coarse air holes formed between coal particles caused by poor fusion between coal particles due to insufficient fluidity of coal. Destruction of coal particles caused by micropores formed in the coal particles during melting. Assuming that the surface failure of coke considered in this way is modeled as shown in FIG. 4, and assuming that the failure factors are the same, it is assumed that the same surface failure rate constant k x results in (1 ) Is expressed by the following (2)-
It can be expressed as in equation (4). Here, as the particle size classification, for example, the lump coke A is +6 mm, the powder coke B is 0.3 to 6 mm, and the powder coke C is -0.3 mm. It should be noted that the particle size classification should be at least 3 or more, and it is preferable to divide the particle size into a larger number. dW A / dt = - (k 1 + k 2) S A W A ··· (2) dW B / dt = k l S A W A -k 2 S B W B ··· (3) dW C / dt = k 2 (S a W a + S B W B) ··· (4) W a, W B, W C: mass S a of each particle size component, S B: sphere equivalent surface area per unit mass of each particle size component k x : Failure rate constant t: Tumbler rotation speed

【0020】さらに、上記(2)〜(4)式を、各粒度
成分の単位重量当りの球相当表面積が一定として解く
と、各々の粒度成分A,B,Cの重量分率から、各々の
粒度成分における表面破壊速度定数kが求められる。
そして、これらの表面破壊速度定数kを用いると、塊
コークス(A)の冷間強度TIについて、下記(5)
式のように表わすことができるようになる。 TI=100W/W=100exp[−(k+k)St] ・・・(5)
Further, if the above equations (2) to (4) are solved with the sphere-equivalent surface area per unit weight of each particle size component being constant, the weight fraction of each particle size component A, B, C The surface breaking rate constant k x in the particle size component is obtained.
When these surface fracture rate constants k x are used, the cold strength TI 6 of the lump coke (A) is described in (5) below.
It becomes possible to express it like a formula. TI 6 = 100W A / W 0 = 100exp [− (k 1 + k 2 ) S A t] (5)

【0021】なお、上述した説明において、コークス強
度として、タンブラー強度指数を用いた例を述べたが、
これはタンブラー強度のみに限定されるものではない。
また、当然のことながら、ドラム強度指数、マイカム強
度指数などに対しても適用が可能である。例えば、一般
に用いられる、ドラム強度指数DI(15/150)へ
の適用に当っては、150回転後の+15mm指数を用
いるのが普通であるが、篩目を6mmなどに適切に設定
することで、本発明への適用が可能である。また、ここ
では通常用いられている篩目6mmを用いたが、必要に
応じて10mmを上限として設定してもよい。
In the above description, the tumbler strength index is used as the coke strength.
This is not limited to tumbler strength only.
Further, as a matter of course, the present invention can be applied to the drum strength index, the Mycam strength index, and the like. For example, when applied to the commonly used drum strength index DI (15/150), it is common to use the +15 mm index after 150 rotations, but by appropriately setting the sieve mesh to 6 mm or the like. Can be applied to the present invention. In addition, although the commonly used sieve mesh of 6 mm is used here, 10 mm may be set as the upper limit if necessary.

【0022】次に、本発明では、上述した表面破壊速度
定数kとコークスの気孔構造、すなわち気孔径分布と
の関係について検討した。コークスの気孔径に応じて破
壊速度定数kが定まり、その結果として、発生粉の粒
度分布が規定されると考えられる。そこで、発生粉の粒
度分布を、例えば+300μmと−300μmの2つに
区分して、各粒度における破壊速度定数kを求め、さ
らにその破壊速度定数に対応する気孔径の区分(例えば
+200μmと−200μm)との関係を検討した。
Next, in the present invention, the relationship between the surface fracture rate constant k x and the pore structure of coke, that is, the pore size distribution, was examined. It is considered that the fracture rate constant k x is determined according to the pore diameter of the coke, and as a result, the particle size distribution of the generated powder is regulated. Therefore, the particle size distribution of the generated powder is divided into two, for example, +300 μm and −300 μm, the fracture rate constant k x in each grain size is obtained, and the pore size corresponding to the fracture rate constant (for example, +200 μm and − 200 μm).

【0023】図5に示すように破壊速度定数kと気孔
径区分毎の気孔量Porとの関係が得られ、これは下
記(6),(7)式のように表わすことができる。この
結果を(5)式へ代入すると、下記(8)式に示すよう
な、コークス気孔径分布を考慮した冷間強度推定式TI
が得られる。上記気孔量Porとは、コークス単位
重量当りに含まれる気孔容積を意味している。
As shown in FIG. 5, the relationship between the fracture rate constant k x and the pore volume Por x for each pore diameter section is obtained, which can be expressed by the following equations (6) and (7). Substituting this result into the equation (5), the cold strength estimation equation TI considering the coke pore size distribution as shown in the following equation (8)
6 is obtained. The porosity Por x means the pore volume contained per unit weight of coke.

【0024】なお、式中の粒度成分:A,B,Cの各粒
度区分と対応する気孔径の区分は、実験結果に基づいて
適宜に変更して設計すればよい。 k=a+bPor・・・(6) k=a+bPor・・・(7) Por:粗大気孔(例えば+200μm) Por:粒内気孔(例えば−200μm) k,k:破壊速度定数 a,a,b,b:定数 S:塊コークスAの単位質量当りの球相当表面積 TI=100exp[−(k+k)St =100exp[−(a+bPor+a+bPor)×S ×t] ・・・(8)
The particle size components in the formula: A, B and C, and the corresponding pore size classes may be designed by appropriately changing them based on the experimental results. k l = a l + b l Por l ··· (6) k 2 = a 2 + b 2 Por 2 ··· (7) Por l: coarse pores (e.g. + 200μm) Por 2: intragranular pores (e.g. -200Myuemu) k 1, k 2: breaking rate constants a l, a 2, b l , b 2: constant S a: per unit mass equivalent sphere surface area TI 6 = 100exp of lump coke a [- (k 1 + k 2) S a t = 100exp [- (a l + b l Por l + a 2 + b 2 Por 2) × S A × t] ··· (8)

【0025】このようにして、コークスの冷間強度をコ
ークスの気孔径分布から上記(8)式に基づき推定する
ことができるようになる。なお、発明者らが先に提案し
た特願平2000−124549号明細書の記載内容
は、本発明の理解を助ける上で有効である。
In this way, the cold strength of the coke can be estimated from the pore size distribution of the coke based on the above equation (8). The contents described in the specification of Japanese Patent Application No. 2000-124549 previously proposed by the inventors are effective for helping understanding of the present invention.

【0026】[0026]

【実施例】この実施例は、代表的な石炭15種(炭化度
:0.75〜1.65、最大流動度MF:0.8〜
4.3)の単味コークスを作成し、これらのコークスの
気孔径分布をそれぞれ測定してタンブラー強度の推定を
試みたものである。
EXAMPLE In this example, 15 representative types of coal (carbonization degree R o : 0.75 to 1.65, maximum fluidity MF: 0.8 to
This is an attempt to estimate the tumbler strength by preparing plain coke of 4.3) and measuring the pore size distribution of each of these cokes.

【0027】図6は、離散要素法により推定した気孔量
と実測した気孔量との関係を示すものであるが、この両
者は良好な対応関係があった。そこで、離散要素法によ
り推定した気孔量を用い、(8)式で示すタンブラー強
度推定式TIによりタンブラー強度の推定値を求めた
ところ、図7に示すように、実測したタンブラー強度の
値とよく一致することがわかり、本発明の作用・効果が
確かめられた。
FIG. 6 shows the relationship between the amount of pores estimated by the discrete element method and the measured amount of pores, and both have a good correspondence. Therefore, when the estimated value of the tumbler strength was obtained by the tumbler strength estimation equation TI 6 shown in the equation (8) using the porosity estimated by the discrete element method, as shown in FIG. It was found that they were in good agreement, and the action and effect of the present invention were confirmed.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
特定配合組成からなる配合炭(装入炭)について、この
配合炭の配合計画から、精度の高いコークス強度の推定
が可能となるので、原料炭の配合設計が容易かつコーク
ス強度の推定精度が向上する。従って、推定精度が上が
る分だけ劣質原料炭の利用増加が図れるようになる。そ
の結果、高炉用コークス製造コストの大幅な削減が図れ
る。
As described above, according to the present invention,
It is possible to estimate the coke strength with high accuracy from the blending plan of this blending coal (charging coal) with a specific blending composition, so the blending design of the raw coal is easy and the estimation accuracy of the coke strength is improved. To do. Therefore, the use of inferior coking coal can be increased as the estimation accuracy increases. As a result, the cost of manufacturing blast furnace coke can be significantly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】離散要素法により計算した粒子内の気孔構造を
示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a pore structure in a particle calculated by a discrete element method.

【図2】強度試験後のコークスの粒度分布を示すグラフ
である。
FIG. 2 is a graph showing the particle size distribution of coke after a strength test.

【図3】100回転毎のコークスの+6mm質量分率の
推移を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a change in +6 mm mass fraction of coke every 100 rotations.

【図4】コークスの表面破壊のモデルを説明するための
模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a model of surface destruction of coke.

【図5】各気孔区分の気孔量と破壊速度定数の関係を説
明するグラフである。
FIG. 5 is a graph illustrating the relationship between the amount of pores in each pore segment and the fracture rate constant.

【図6】離散要素法により推定した気孔量と実際に測定
した気孔量の関係を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the pore volume estimated by the discrete element method and the pore volume actually measured.

【図7】離散要素法により推走した気孔量から計算した
タンブラー強度の推定値とタンブラー強度の実測値との
関係を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the estimated value of tumbler strength calculated from the amount of pores propelled by the discrete element method and the actual measured value of tumbler strength.

フロントページの続き (72)発明者 山本 哲也 岡山県倉敷市水島川崎通 (番地なし) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 坂本 誠司 岡山県倉敷市水島川崎通 (番地なし) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 井川 勝利 岡山県倉敷市水島川崎通 (番地なし) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 Fターム(参考) 4H012 LA00 Continued front page    (72) Inventor Tetsuya Yamamoto             Mizushima Kawasaki Dori, Kurashiki City, Okayama Prefecture (no address)             Kawasaki Steel Co., Ltd. Mizushima Steel Works (72) Inventor Seiji Sakamoto             Mizushima Kawasaki Dori, Kurashiki City, Okayama Prefecture (no address)             Kawasaki Steel Co., Ltd. Mizushima Steel Works (72) Inventor Ikawa Victory             Mizushima Kawasaki Dori, Kurashiki City, Okayama Prefecture (no address)             Kawasaki Steel Co., Ltd. Mizushima Steel Works F-term (reference) 4H012 LA00

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 配合炭を乾留して製造したコークスの冷
間強度を推定する方法において、離散要素法によりコー
クス中の気孔構造を推定し、その推定気孔構造に応じて
決定される気孔径区分毎の気孔量とコークスが摩耗や衝
撃を受けたときに発生する粉の粒度区分毎の破壊速度と
の関係から、コークスの冷間強度を推定することを特徴
とする冶金用コークスの冷間強度の推定方法。
1. A method for estimating the cold strength of coke produced by carbonization of blended coal, wherein the pore structure in coke is estimated by the discrete element method, and the pore size classification is determined according to the estimated pore structure. Cold strength of coke for metallurgy, which is characterized by estimating the cold strength of coke from the relationship between the porosity of each and the breaking speed of each particle size classification of the powder generated when the coke is subject to wear or impact. Estimation method.
【請求項2】 配合炭を乾留して製造したコークスの冷
間強度を推定する方法において、離散要素法により、石
炭粒子間の粗大気孔と、各石炭粒子内の単位粒子間で形
成される粒内気孔とからなる気孔径分布を推定し、その
推定気孔径分布ごとに決定される気孔径区分毎の気孔量
Porとコークスが摩耗や衝撃を受けたときに発生す
る粒度区分毎の破壊速度定数kとの関係を示す下記式
に基づいて、コークスの冷間強度を推定することを特徴
とする冶金用コークスの冷間強度の推定方法。 記 TI=100exp[−(k+k)St=10
0exp[−(a+bPor+a+bPor
)×S×t] k=a+bPor =a+bPor Por:粗大気孔 Por:粒内気孔 k,k:破壊速度定数 a,a,b,b:定数 S:塊コークスAの単位質量当りの球相当表面積 t:回転数
2. Cold coke produced by dry distillation of blended coal
In the method of estimating the strength between
Coarse air holes between coal particles and the shape between unit particles within each coal particle
The pore size distribution consisting of intragranular pores
Pore volume for each pore size category determined for each estimated pore size distribution
PorxAnd when the coke is subject to wear or impact
Rate constant k for each particle size classificationxThe following formula showing the relationship with
It is characterized by estimating the cold strength of coke based on
Method for estimating cold strength of metallurgical coke. Record TI6= 100exp [-(k1+ KTwo) SAt = 10
0exp [-(al+ BlPorl+ ATwo+ BTwoPor
Two) × SA× t] kl= Al+ BlPorl kTwo= ATwo+ BTwoPorTwo Porl: Coarse air hole PorTwo: Intragranular pore k1, kTwo: Fracture rate constant al, ATwo, Bl, BTwo:constant SA: Sphere equivalent surface area per unit mass of lump coke A t: rotation speed
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