JP4887883B2 - Coke strength estimation method - Google Patents

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Description

本発明は、単味石炭および複数銘柄の石炭を配合した配合石炭を乾留して所定強度のコークスを製造する際のコークス強度の推定方法に関する。   The present invention relates to a method for estimating coke strength when producing coke having a predetermined strength by dry distillation of coal blended with simple coal and a plurality of brands of coal.

高炉操業において、コークスは熱源や還元材としてだけではなく、炉内通気性を確保するためのスペーサーとしての役割を果たす。したがって、コークスは、高炉までの輸送や、高炉内での落下や下降の際の衝撃に耐えるため、高い強度を持つことが要求される。   In blast furnace operation, coke plays a role not only as a heat source and a reducing material, but also as a spacer for ensuring air permeability in the furnace. Therefore, the coke is required to have high strength in order to withstand the impact during transportation to the blast furnace and dropping or descending in the blast furnace.

高炉用コークスを製造する際には、十数銘柄の単味石炭、更には複数銘柄の石炭が配合された配合石炭など、多種多様な銘柄の石炭を配合した原料石炭をコークス炉内に装入し、乾留する。原料石炭の性状は銘柄毎に異なるため、要求される品質のコークスを安定して製造するには、配合される各石炭の性状および操業条件から事前にコークス強度を推定した上で、それに基づく配合設計やコークス炉の操業条件を設定することが必要である。   When producing coke for blast furnace, raw coal containing various brands of coal, such as blended coal with more than ten brands of simple coal and blended with several brands of coal, is charged into the coke oven. And dry distillation. Since the quality of the raw coal varies from brand to brand, in order to stably produce coke with the required quality, the coke strength is estimated in advance from the characteristics and operating conditions of each coal to be blended, and then blended based on it. It is necessary to set the design and operating conditions of the coke oven.

このコークス強度を適切に推定することができれば、所望の強度を有するコークスを安定して製造することが可能となる。しかも、これによって、良質で高価な粘結炭を多量配合することによりコークス品質(特に強度)を必要以上に高めて過剰品質となるのを回避し、使用目的に応じた適正な品質を確保して、コスト削減に繋げることができる。   If this coke strength can be estimated appropriately, coke having a desired strength can be stably produced. In addition, by adding a large amount of high-quality and expensive caking coal, coke quality (especially strength) is increased more than necessary to avoid excessive quality, ensuring appropriate quality according to the purpose of use. This can lead to cost reduction.

コークスの高炉内での強度を表す指標には、回転強度が広く用いられている。回転強度としては、例えば回転ドラム内で試料としてのコークスを所定の回転数で処理した後、所定篩目の篩でふるい分けた篩上のコークスの質量を、初期試料質量(試験に供したコークスの全質量)に対する百分率で表した回転強度が一般的である。この試験方法は、コークスの搬送過程や高炉装入時の破壊を模擬していると考えられ、また、試料として10kgのコークスを用いるので、不均一な性質を持つコークスに対して試料の代表性が確保されていることがその理由である。   Rotational strength is widely used as an index representing the strength of coke in a blast furnace. As the rotational strength, for example, after processing coke as a sample in a rotating drum at a predetermined number of revolutions, the mass of coke on the sieve screened with a predetermined sieve is the initial sample mass (of the coke used for the test). Rotational strength expressed as a percentage of the total mass) is common. This test method is thought to simulate the coke transport process and destruction during blast furnace charging, and because 10 kg of coke is used as the sample, the representativeness of the sample with respect to coke with non-uniform properties The reason is that it is secured.

回転強度の試験方法は他にもいくつかあり、表1にその概要を示した。   There are several other test methods for rotational strength, and Table 1 shows the outline.

Figure 0004887883
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表1に示すように、高炉内でのコークスの強度を表す指標として、JISのドラム強度指数、ASTM(およびJIS)のタンブラー強度指数、ISO(およびDIN、NF)のマイカム強度指数、NF(およびISO)のイルシッド強度指数などが用いられている。   As shown in Table 1, JIS drum strength index, ASTM (and JIS) tumbler strength index, ISO (and DIN, NF) Mycom strength index, NF (and ISO) Ilsid strength index is used.

コークスそれ自体の強度としては、引張強度や圧縮強度がある。引張強度とは単位面積あたりの破壊強度であり、圧縮強度とは、例えば、切り出したコークス塊表面に所定の大きさのアルミナ球を所定の荷重で押し付けたときに生ずる圧痕の径から算出した強度のことである。これらはコークスの基質の強度を表していると考えられる。   The strength of coke itself includes tensile strength and compressive strength. The tensile strength is the breaking strength per unit area, and the compressive strength is, for example, the strength calculated from the diameter of the indentation that occurs when an alumina sphere of a predetermined size is pressed against the cut coke lump surface with a predetermined load. That is. These are thought to represent the strength of the coke substrate.

特許文献1では、等方性組織、モザイク組織等の各種のコークス組織の基質強度とそれら各組織の存在頻度から圧縮強度(同文献では、コークス塊の強度Hbと表示)を求め、得られた圧縮強度とドラム強度指数(JIS K 2151に規定された方法により測定された150回転後における粒径15mm以上のコークス塊の割合[質量%])との相関式からドラム強度指数を推定する方法が開示されている。   In Patent Document 1, the compressive strength (indicated by the strength Hb of the coke mass in the same document) was obtained from the substrate strength of various coke tissues such as isotropic tissue and mosaic tissue and the frequency of existence of each tissue, and obtained. A method for estimating the drum strength index from a correlation equation between the compressive strength and the drum strength index (the ratio [mass%] of a coke lump having a particle diameter of 15 mm or more after 150 revolutions measured by a method defined in JIS K 2151). It is disclosed.

しかし、これらの強度(引張強度や圧縮強度)はコークス塊内に存在するミリオーダーの亀裂の影響を十分に反映することができず、高炉内でのコークスの破壊挙動全般を十分に表現したものとは言いがたい。   However, these strengths (tensile strength and compressive strength) cannot fully reflect the effects of millimeter-order cracks existing in the coke mass, and fully express the overall fracture behavior of coke in a blast furnace. It's hard to say.

ところで、前述した回転強度に特徴的なのは、回転後の発生コークス粉量を二種の篩目を用いて評価していること、すなわち、二値指標にて評価している点にある。例えば、前記表1に示したタンブラー強度(TI)において、>25mm[%](25mm篩でふるい分けた篩上のコークス塊の割合[質量%]を意味する)および>6mm[%](6mm篩でふるい分けた篩上の割合)と表示している。   By the way, what is characteristic of the rotational strength described above is that the amount of coke powder generated after rotation is evaluated using two types of sieve mesh, that is, it is evaluated by a binary index. For example, in the tumbler strength (TI) shown in Table 1 above,> 25 mm [%] (meaning the ratio of mass of coke on the sieve screened by 25 mm sieve [mass%]) and> 6 mm [%] (6 mm sieve) The ratio on the sieve screened with

その理由として、コークスの破壊機構には少なくとも体積破壊と表面破壊の二種類があり、これら機構の異なる二つの破壊の程度を表現するために、コークス強度として二値指標にて評価していると考えられる。なお、前記の体積破壊とは、コークス中における比較的大きな欠陥(主にミリオーダーの亀裂)が起点となって起こる破壊であり、比較的大きな粉が生成する。一方、表面破壊とは、前記亀裂の影響を受けない微視的なレベルでの破壊であり、比較的小さな粉が生成すると一般的に考えられている。   The reason for this is that there are at least two types of coke fracture mechanisms: volume fracture and surface fracture. In order to express the degree of two different fractures of these mechanisms, the coke strength is evaluated with a binary index. Conceivable. Note that the above-mentioned volume fracture is a fracture caused by a relatively large defect (mainly, a millimeter-order crack) in coke, and a relatively large powder is generated. On the other hand, surface fracture is a fracture at a microscopic level not affected by the crack, and it is generally considered that relatively small powder is generated.

我が国で主に用いられているドラム強度は、通常、所定量のコークスを装入した回転ドラムを150回転させた後の篩目15mmの篩でふるい分けた篩上(粒径15mm超)のコークス質量の全装入コークス質量に対する百分率(15mm指数)で評価している。ドラム強度DI150 15である。そして、ドラム回転時に発生する篩目15mmの篩でふるい分けた篩下(粒径15mm以下)の粉には、体積破壊と表面破壊によるものが混在していることは、従来から指摘されていた。 The drum strength mainly used in Japan is usually the mass of coke on a sieve (particle size greater than 15 mm) that is sieved with a 15 mm sieve after rotating a rotating drum charged with a predetermined amount of coke for 150 revolutions. Is evaluated as a percentage (15 mm index) with respect to the total charged coke mass. The drum strength is DI 150 15 . In addition, it has been pointed out that the powder under the sieve (particle size of 15 mm or less) sieved with a sieve having a mesh size of 15 mm generated when the drum rotates is mixed with those caused by volume fracture and surface fracture.

ドラム強度指数を石炭の性状や操業条件から推定する手法はこれまでに数多く提案されてきたが、従来の多くのコークス強度の推定方法は、異なる破壊機構により発生する二種類のコークス粉をひとくくりにして、石炭の性状や操業条件との関係を整理したものといえる。   Many methods for estimating the drum strength index from coal properties and operating conditions have been proposed so far, but many conventional methods for estimating the strength of coke are a combination of two types of coke powder generated by different fracture mechanisms. Thus, it can be said that the relationship between the properties of coal and the operating conditions is organized.

しかし、本質的には、破壊機構の異なる生成コークス粉量はそれぞれ個別に評価されるべきものであり、例えば前記二種類の機構の異なる二つの破壊(体積破壊と表面破壊)により発生するコークス粉の粒度構成を考慮した推定方法が望ましいと考えられる。このようなコークスの破壊機構に注目したコークス強度の推定方法として、特許文献2または特許文献3に記載された方法があげられる。   However, essentially, the amount of coke powder produced with different fracture mechanisms should be evaluated individually, for example, coke powder generated by two different fractures (volume fracture and surface fracture) of the two types of mechanisms described above. An estimation method that takes into account the granularity configuration of the As a method for estimating the coke strength, paying attention to such a coke destruction mechanism, methods described in Patent Document 2 or Patent Document 3 can be cited.

特許文献2に記載されたコークス強度の推定方法は、表面破壊コークス粉量と体積破壊コークス粉量をそれぞれ推定し、その和を用いてコークスの回転強度を算出する方法である。機械的衝撃を与えた後のコークスの粒度分布が粗粒側のピークと微粒側のピークを示すことから、粗粒側のピークは体積破壊により生成したものであり、微粒側のピークは表面破壊により生成したものとし、その境界が6mm程度であることから、表面破壊と体積破壊の境界粒径を6mmとしている。すなわち、粒径6mm以下の粉が表面破壊によるもの、6mm超の粉が体積破壊によるものとしている。   The method for estimating the coke strength described in Patent Document 2 is a method for estimating the amount of surface fracture coke powder and the volume fracture coke powder, and calculating the rotational strength of coke using the sum thereof. The coke particle size distribution after mechanical impact shows a peak on the coarse grain side and a peak on the fine grain side, so the peak on the coarse grain side is generated by volume fracture, and the peak on the fine grain side is the surface fracture. Since the boundary is about 6 mm, the boundary particle size between surface fracture and volume fracture is set to 6 mm. That is, powder having a particle size of 6 mm or less is caused by surface destruction, and powder having a particle size exceeding 6 mm is caused by volume destruction.

また、特許文献3には、特許文献2に示された手法によるコークスの回転強度算出法に、石炭装入嵩密度および炉温の条件を加味したコークス強度の推定方法が開示されている。   Further, Patent Literature 3 discloses a method for estimating coke strength in which the conditions of coal charging bulk density and furnace temperature are added to the method for calculating the rotational strength of coke by the method disclosed in Patent Literature 2.

前記の表面破壊が比較的大きな欠陥(ミリオーダーの亀裂)の影響を受けないのであれば、その破壊に影響するのはさらに小さな欠陥(主に気孔)であると考えられる。コークス内の気孔は、コークス化の過程において、400〜500℃付近で軟化溶融した石炭からガスが発生することにより形成されるが、コークス製造に使用される石炭の平均粒径は1〜2mmであり、形成される気孔の大きさは一般にミクロンオーダーである。特許文献2、特許文献3では、表面破壊と体積破壊とにより発生するコークス粉の境界粒径を6mmとして、石炭性状と乾留条件がこれら二つの破壊機構に及ぼす影響を分離して評価しているが、気孔の大きさがミクロンオーダーであることを考慮すると、前記境界粒径が6mmというのは大きすぎると考えられる。   If the surface destruction is not affected by relatively large defects (millimeter-order cracks), it is considered that even smaller defects (mainly pores) affect the destruction. The pores in the coke are formed by generating gas from coal softened and melted at around 400 to 500 ° C. in the process of coking. The average particle size of coal used for coke production is 1 to 2 mm. In general, the size of the pores formed is on the order of microns. In Patent Document 2 and Patent Document 3, the boundary particle diameter of coke powder generated by surface fracture and volume fracture is set to 6 mm, and the influence of coal properties and dry distillation conditions on these two fracture mechanisms is evaluated separately. However, considering that the pore size is in the micron order, the boundary particle size of 6 mm is considered too large.

特開2004−251850号公報JP 2004-251850 A 特開平9−263764号公報JP-A-9-263964 特開2005−194358号公報JP 2005-194358 A

前述のように、従来のコークス強度の推定方法においては、コークスの破壊機構が考慮されていないか、破壊機構に注目しても、それら異なる機構により発生するそれぞれのコークス粉の境界を示す粒径が的確に把握されていないため、推定精度が必ずしも高いとはいえない。   As described above, in the conventional coke strength estimation method, the coke destruction mechanism is not taken into account, or the particle size indicating the boundary between the coke powders generated by these different mechanisms even if attention is paid to the destruction mechanism. However, the accuracy of estimation is not necessarily high.

本発明の課題は、このような問題を解決し、簡便で推定精度の高いコークス強度の推定方法を提供することにある。   An object of the present invention is to solve such problems and to provide a simple and highly accurate estimation method of coke strength.

本発明者らは、上記の課題を解決するため検討を重ねた結果、回転ドラム内でコークスを処理する際に発生する粉のうち、粒径が0.5mm以下の微視構造破壊粉の発生率と粒径が0.5mm超15mm以下の巨視構造破壊粉の発生率を個別に推定することにより、コークス強度を精度よく推定できることを見出した。以下に、その詳細について説明する。   As a result of repeated studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors generate microstructurally disrupted powder having a particle size of 0.5 mm or less among the powder generated when coke is processed in a rotating drum. It was found that the coke strength can be accurately estimated by individually estimating the rate of occurrence of macroscopic structural fracture powder having a rate and particle size of more than 0.5 mm and not more than 15 mm. The details will be described below.

まず、本発明者らは、ドラム回転数を変化させ、発生する粒径15mm以下の粉について、粒径ごとの粉の発生挙動を調査した。   First, the inventors investigated the generation behavior of the powder for each particle diameter with respect to the generated powder having a particle diameter of 15 mm or less by changing the drum rotation speed.

すなわち、粒径25mm以上の実炉で製造されたコークス(ドラム強度指数DI150 15が84.0、平均粒径が65mm)10kgを試料としてドラム試験機内に投入し、所定の回転数の衝撃を加えた後に取り出して、粒径15mm以下の粉について最小の篩目が0.25mmまでの篩を用いて粒度分布を測定した。この手順による試験を1回の試験とし、別に採取した前記の実炉コークス10kgを試料としてドラム試験機内に投入し、回転数を変化させて、前記と同様に粒度分布を測定した。このように、回転数を変化させて、粒度分布を測定する試験を数回行った。 That is, 10 kg of coke produced in an actual furnace having a particle size of 25 mm or more (drum strength index DI 150 15 is 84.0, average particle size is 65 mm) is put into a drum tester as a sample, and an impact at a predetermined rotational speed is applied. After the addition, the particle size distribution was measured using a sieve having a minimum sieve size of up to 0.25 mm for a powder having a particle diameter of 15 mm or less. The test according to this procedure was performed as a single test, and 10 kg of the actual furnace coke collected separately was put into a drum tester as a sample, and the particle size distribution was measured in the same manner as described above while changing the rotation speed. Thus, the test which measures a particle size distribution by changing rotation speed was performed several times.

このような試験を行った理由は、以下のとおりである。   The reason for conducting such a test is as follows.

コークスの破壊は、先ずコークス塊中のミリオーダーの欠陥(亀裂)部分から起こり、比較的大きな粉が発生する。このような粉はドラム回転数が増加し、破壊が進行して亀裂が減少するに伴い、徐々に発生しなくなると考えられる。一方、亀裂が影響しない、コークス基質の強度と気孔が影響する破壊からは比較的小さな粉が生成する。このような粉はドラム回転数の多寡には関係なく、定常的に発生すると考えられる。   The destruction of coke first occurs from a millimeter-order defect (crack) in the coke mass, and a relatively large powder is generated. It is considered that such powder does not gradually occur as the drum rotation speed increases and breakage progresses and cracks decrease. On the other hand, relatively small powders are produced from fractures that are not affected by cracks and that are affected by the strength and porosity of the coke matrix. Such powder is considered to be generated constantly regardless of the number of drum rotations.

すなわち、ドラム回転数を増加させても粉発生速度が変化しない粒径(境界粒径)を見出すことにより、亀裂が基点となる巨視的な破壊による発生粉と、亀裂が影響しない微視的な破壊による発生粉の粒径領域が明らかになると考えられるからである。   In other words, by finding the particle size (boundary particle size) that does not change the powder generation rate even when the drum rotation speed is increased, the generated powder due to macroscopic fracture with cracks as the starting point and the microscopic effect that cracks do not affect This is because it is considered that the particle size region of the generated powder due to destruction becomes clear.

図2は、前述した試験の結果を、ドラム回転数を横軸にとり、新たに定義した粉発生速度Vxを縦軸にとって示した図である。粉発生速度Vx[%/回転]とは、ドラム1回転あたりの粒径Xmm以下の粉の発生率[%]を表し、下記 (1)式で定義される。   FIG. 2 is a diagram showing the results of the test described above, with the drum rotation speed on the horizontal axis and the newly defined powder generation speed Vx on the vertical axis. The powder generation speed Vx [% / rotation] represents the generation rate [%] of powder having a particle diameter of X mm or less per one rotation of the drum, and is defined by the following equation (1).

Vx=(Nx(b)−Nx(a))/(b−a) ・・・(1)
ここで、aおよびbはドラム回転数[回転](b>a)、Nx(a)およびNx(b)は、それぞれ回転数a、bにおける粒径Xmm以下の粉発生率[%]を表す。
Vx = (Nx (b) -Nx (a) ) / (ba) (1)
Here, a and b represent the drum rotation speed [rotation] (b> a), and Nx (a) and Nx (b) represent the powder generation rate [%] of the particle size Xmm or less at the rotation speeds a and b, respectively. .

図2において、例えば、記号□は、篩目が15mmの篩を用いてふるい分けたときの篩下(粒径15mm以下の粉)の発生率を前記(1)式に従ってドラム回転数で除した粒径15mm以下の粉の発生速度Vx(すなわち、ドラム1回転あたりの粒径15mm以下の粉の発生率)を表す。また、例えば記号●は、粒径0.5mm以下の粉の発生速度Vx(ドラム1回転あたりの粒径0.5mm以下の粉の発生率)である。   In FIG. 2, for example, the symbol □ is a particle obtained by dividing the generation rate of the under-sieving (powder having a particle size of 15 mm or less) by the number of drum rotations according to the above equation (1) when sieving using a 15-mm sieve. The generation speed Vx of the powder having a diameter of 15 mm or less (that is, the generation rate of the powder having a particle diameter of 15 mm or less per one rotation of the drum) is represented. Further, for example, the symbol ● represents the generation rate Vx of powder having a particle size of 0.5 mm or less (the generation rate of powder having a particle size of 0.5 mm or less per drum rotation).

この図2に示したように、粒径が大きい粉ほどドラム回転開始後の初期に多く発生し、回転数の増加に伴って発生量が減少する傾向がみられた。さらに、記号●で示した粒径0.5mm以下の粉の発生速度がドラム回転数によらずほぼ一定となることから、巨視的な破壊と微視的な破壊による生成コークス粉の境界粒度は約0.5mmと考えられる。   As shown in FIG. 2, powder having a larger particle diameter was more frequently generated at the initial stage after the start of drum rotation, and the generation amount tended to decrease as the rotation speed increased. Furthermore, since the generation speed of the powder having a particle diameter of 0.5 mm or less indicated by the symbol ● is almost constant regardless of the drum rotation speed, the boundary particle size of the coke powder produced by macroscopic destruction and microscopic destruction is It is considered to be about 0.5 mm.

そこで、粒径0.5mm以下のコークス粉を「微視構造破壊粉」、0.5mm超15mm以下のコークス粉を「巨視構造破壊粉」とし、これら破壊機構の異なるそれぞれのコークス粉の発生率を個別に推定したところ、コークス強度(ドラム強度)を精度よく推定できることが判明した。   Therefore, the coke powder having a particle size of 0.5 mm or less is referred to as “microscopic structural fracture powder”, and the coke powder of greater than 0.5 mm to 15 mm or less is referred to as “macroscopic structural fracture powder”. As a result, it was found that the coke strength (drum strength) can be accurately estimated.

本発明は、このような考え方、並びにそれにより得られた知見に基づいてなされたもので、その要旨は、下記のコークス強度の推定方法にある。   The present invention has been made on the basis of such a concept and the knowledge obtained thereby, and the gist thereof is the following coke strength estimation method.

すなわち、石炭性状およびコークス炉の操業条件からドラム回転試験時に発生する粒径が0.5mm以下の微視構造破壊粉率と粒径が0.5mm超15mm以下の巨視構造破壊粉率をそれぞれ個別に求め、微視構造破壊粉率と巨視構造破壊粉率の和を100から減じてドラム強度(DI 150 15 (%))を算出しコークスの強度を推定する方法であって、微視構造破壊粉率はコークス圧縮強度との関係から求め、コークス圧縮強度は各種コークス組織の基質強度および存在頻度と、コークス気孔率から求め、各種コークス組織の基質強度は予め測定し、各種コークス組織存在頻度はビトリニット平均反射率とギーセラー流動度から求め、コークス気孔率は、石炭の揮発分量および装入嵩密度から求め、巨視構造破壊粉率は、ビトリニット平均反射率とギーセラー最高流動度から求めることを特徴とする方法である。
That is, the coal properties and operating conditions or rads ram rotation microstructure breakdown powder ratio particle size which occurs following 0.5mm at study and particle size 0.5mm super 15mm following macrostructure destruction powder ratio of coke oven A method for estimating the strength of coke by calculating the drum strength (DI 150 15 (%)) by subtracting the sum of the microscopic structural fracture powder rate and the macroscopic structural fracture powder rate from 100 and calculating the drum strength. The structural fracture powder ratio is obtained from the relationship with the coke compressive strength, the coke compressive strength is obtained from the substrate strength and existence frequency of various coke tissues and the coke porosity, the substrate strength of various coke tissues is measured in advance, and various coke tissues are present. The frequency is obtained from the vitrinite average reflectance and the Gieseller flow rate, the coke porosity is obtained from the volatile content of the coal and the charged bulk density, and the macroscopic structural fracture powder rate is calculated from the vitrinite average antireflection rate. A method characterized by determining from the incidence and Gisera maximum fluidity degree.

ここで、「粒径が0.5mm以下」とは、篩目が0.5mmの篩を用いてふるい分けたときの篩下を言い、「粒径が0.5mm超15mm以下」とは、篩目が15mmの篩を用いてふるい分けたときの篩下であって、かつ篩目が0.5mm篩の篩上を言う。   Here, “the particle size is 0.5 mm or less” refers to the sieving when sieving using a sieve having a sieve mesh of 0.5 mm, and “the particle size is more than 0.5 mm and 15 mm or less” When the sieve is screened using a 15 mm sieve, the sieve is above the 0.5 mm sieve.

前記本発明のコークス強度の推定方法において、下記(a)式から微視構造破壊粉率を求めることとすれば、簡便に微視構造破壊粉率を求め、コークス強度を高精度で推定することが可能である。
微視構造破壊粉率=21.10×Sc -0.24 ・・・(a)
ここで、Sc:コークス圧縮強度[MPa]であり、下記(b)式により求められる。
Sc=Hc×exp(−k×P) ・・・(b)
上記(b)式中、Hc:コークス組織平均強度、k:定数[−]、P:コークス気孔率である。
In the method of estimating the coke strength of the present invention, if obtaining the microstructure breakdown powder rate from the following formula (a), conveniently determine the microstructure breakdown powder ratio, estimating the coke strength with high precision Is possible.
Microstructural fracture powder rate = 21.10 x Sc -0.24 (a)
Here, Sc is coke compressive strength [MPa], and is obtained by the following equation (b).
Sc = Hc × exp (−k × P) (b)
In the above formula (b), Hc: coke structure average strength, k: constant [−], P: coke porosity.

また、前記本発明のコークス強度の推定方法において、下記(c)式から巨視構造破壊粉率を求めることとすれば、やはり簡便に巨視構造破壊粉率を求めることができ、望ましい。
巨視構造破壊粉率=(1.41×MF 2 −7.34×MF+16.95)
/(−1.36×Ro 2 +3.78×Ro−1.48)
・・・(c)
ここで、MF:ギーセラー最高流動度[log ddpm]、Ro:ビトリニット平均反射率[%]である。
Further, in the estimation method of the coke strength of the present invention, if obtaining the macrostructure destruction powder rate from the following equation (c), also conveniently you can ask for macrostructure destruction powder ratio, desirable.
Macroscopic structure breaking powder rate = (1.41 × MF 2 −7.34 × MF + 16.95)
/(−1.36×Ro 2 + 3.78 × Ro−1.48)
... (c)
Here, MF: Gieseeller maximum fluidity [log ddpm], Ro: Vitrinite average reflectance [%].

本発明のコークス強度の推定方法によれば、コークス強度を高精度で簡便に推定することができる。これにより、品質変動の少ない所望の品質のコークスを製造し、高炉に安定供給することが可能となる。従って、コークス炉操業における原料炭コストを大幅に削減できるとともに、高炉の安定操業に寄与できる。   According to the coke strength estimation method of the present invention, the coke strength can be easily estimated with high accuracy. This makes it possible to produce coke having a desired quality with little quality fluctuation and stably supply it to the blast furnace. Therefore, the cost of coking coal in the coke oven operation can be greatly reduced, and it can contribute to the stable operation of the blast furnace.

以下に、本発明のコークス強度の推定方法について具体的に説明する。   Below, the estimation method of the coke intensity | strength of this invention is demonstrated concretely.

本発明の特徴は、ドラム回転試験時に発生する粒径が0.5mm以下の微視構造破壊粉率と粒径が0.5mm超15mm以下の巨視構造破壊粉率をそれぞれ個別に推定することにある。   The feature of the present invention is that the microscopic structural fracture powder rate with a particle size of 0.5 mm or less generated during the drum rotation test and the macroscopic structural fracture powder rate with a particle size of more than 0.5 mm and 15 mm or less are individually estimated. is there.

このように、微視構造破壊粉率と巨視構造破壊粉率をそれぞれ個別に推定するのは、前述のように、コークスの破壊機構には少なくとも体積破壊と表面破壊の二種類があるとされており、コークス強度を推定するに際しては、破壊機構の異なる生成コークス粉量(または、粉率)をそれぞれ個別に評価するのが、本質的に妥当と言えるからである。   In this way, the microstructural breakdown powder rate and the macroscopic structural breakdown powder rate are estimated separately, respectively, as described above, there are at least two types of coke destruction mechanisms, volume destruction and surface destruction. In addition, when estimating the coke strength, it can be said that it is essentially appropriate to individually evaluate the amount of coke powder (or the powder ratio) with different destruction mechanisms.

微視構造破壊粉率、巨視構造破壊粉率の推定方法について何ら限定はない。ドラム回転試験時に発生する粒径が0.5mm以下のコークス粉量(率)、粒径が0.5mm超15mm以下のコークス粉量(率)をそれぞれ求めることができる方法であれば、何れも適用できる。   There is no limitation on the method for estimating the microscopic structural destruction powder rate and the macroscopic structural destruction powder rate. Any method can be used as long as it can determine the amount (rate) of coke powder having a particle diameter of 0.5 mm or less and a coke powder (rate) having a particle diameter of more than 0.5 mm and 15 mm or less, which are generated during a drum rotation test. Applicable.

なお、ドラム回転試験時に発生する微視構造破壊粉率[%]と巨視構造破壊粉率[%]が推定できれば、両者の和は粒径15mm以下のコークス粉率に該当するので、これを100[%]から減ずることにより容易にドラム強度(DI150 15)を推定することができる。 If the microscopic structural fracture powder rate [%] and the macroscopic structural fracture powder rate [%] generated during the drum rotation test can be estimated, the sum of the two corresponds to the coke powder rate of 15 mm or less in particle size. The drum strength (DI 150 15 ) can be easily estimated by subtracting from [%].

微視構造破壊粉率および巨視構造破壊粉率の具体的な推定方法の一例について、以下に説明する。まず、微視構造破壊粉率の求め方について述べる。   An example of a specific method for estimating the microscopic structural destruction powder rate and the macroscopic structural destruction powder rate will be described below. First, how to obtain the microstructural breakdown powder rate will be described.

図3は、本発明者らが引き続き行った調査の結果見出した事実で、コークスの圧縮強度と微視構造破壊粉率の関係を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing the relationship between coke compressive strength and microstructural breakdown powder rate, which is a fact found as a result of the investigation conducted continuously by the present inventors.

この図3の「コークスの圧縮強度」とは、前掲の特許文献1で中間的な強度指標として設定されているコークス塊の強度(Hb)である。同文献に記載される発明では、各種コークス組織の基質強度および存在頻度と、コークス気孔率からコークス塊の強度(Hb)を求め、このコークス塊の強度(Hb)とドラム強度(DI150 15)の関係を用いてドラム強度を推定するのであるが、本発明のコークス強度の推定方法では、図3に示した関係を用いて、コークス圧縮強度から微視構造破壊粉率を求めるのである。 The “compressive strength of coke” in FIG. 3 is the strength (Hb) of the coke mass set as an intermediate strength index in Patent Document 1 described above. In the invention described in the same document, the strength (Hb) of the coke mass is obtained from the substrate strength and existence frequency of various coke tissues and the coke porosity, and the strength (Hb) and drum strength (DI 150 15 ) of this coke mass. The drum strength is estimated using this relationship. In the coke strength estimation method of the present invention, the microstructural fracture rate is obtained from the coke compression strength using the relationship shown in FIG.

図3に示すように、コークス圧縮強度が大きくなるほど微視構造破壊粉の発生率が小さくなる。なお、コークスの圧縮強度とは、先に述べたように、切り出したコークス塊表面に所定の大きさのアルミナ球を所定の荷重で押し付けたときに生ずる圧痕の径から算出される強度で、コークス基質強度に気孔(率)の影響が含まれたものである。   As shown in FIG. 3, as the coke compressive strength increases, the generation rate of the microscopic structure breaking powder decreases. The coke compressive strength, as described above, is a strength calculated from the diameter of the indentation produced when an alumina sphere of a predetermined size is pressed against the cut coke lump surface with a predetermined load. The effect of porosity (rate) is included in the substrate strength.

コークスの圧縮強度は、前掲の特許文献1に記載されるように、各種コークス組織の基質強度および存在頻度と、コークス気孔率から求めることができる。   The compression strength of coke can be determined from the substrate strength and existence frequency of various coke tissues and the coke porosity, as described in Patent Document 1 described above.

図1は、コークス組織の存在頻度と石炭のビトリニット平均反射率(Ro)との関係を例示する図である。同図は、中庸なギーセラー流動度(MF)を有する銘柄の石炭に由来するコークス組織の存在頻度を示す。   FIG. 1 is a diagram illustrating the relationship between the presence frequency of coke texture and the vitrinite average reflectance (Ro) of coal. The figure shows the coexistence frequency of a coke organization derived from a brand of coal with a moderate Gieseller fluidity (MF).

前記のビトリニット反射率(Ro)とは、石炭組織学上の微細な組織であるコリット、テリニットを総称したものであるビトリニットに対して、偏光顕微鏡観察下における反射光と入射光の比を百分率で表したものである。石炭の炭化度の指標となるもので、Roの値が高いほど炭化が進んでいると言える。ビトリニット平均反射率(Ro)は、JIS M 8816に規定された方法により測定された値を用いる。   The vitrinite reflectance (Ro) is a percentage of the ratio of reflected light and incident light under a polarizing microscope, compared to vitrinite, which is a collective term for corrit and territite, which are fine structures in coal histology. It is a representation. It becomes an index of the carbonization degree of coal, and it can be said that the higher the value of Ro, the more carbonization has progressed. As the vitrinite average reflectance (Ro), a value measured by a method defined in JIS M 8816 is used.

また、ギーセラー流動度(MF)とは、石炭を加熱昇温する過程で、約400〜500℃の範囲で軟化溶融した石炭の流動性を、JIS M 8801に規定されたギーセラープラストメータにより測定した最高流動度である。これにより、中庸な流動性を有する銘柄の石炭か、流動性に富む(または、乏しい)銘柄の石炭かの判断をする。   Gieseller fluidity (MF) is the process of heating and heating coal, and measuring the fluidity of coal softened and melted in the range of about 400-500 ° C using a Gieseler plastometer specified in JIS M8801. The highest fluidity. In this way, it is determined whether the coal has a moderate fluidity or a fluidity (or poor).

流動度に富む銘柄、または流動性に乏しい銘柄の石炭では、図1に示した関係から偏寄する。ここで、「偏寄」とは、流動度に富む銘柄の石炭は、同じビトリニット平均反射率の中庸な流動性を有する銘柄の石炭から生成したコークスよりも高次、すなわちビトリニット平均反射率が高い銘柄から生成する組織を多く形成し、また、流動性に乏しい銘柄の石炭から生成したコークスは、同じビトリニット平均反射率の中庸な流動性を有する銘柄から生成したコークスよりも低次、すなわちビトリニット平均反射率が低い銘柄の石炭から生成する組織をより多く形成することを意味する。   In the case of a brand having a high fluidity or a brand having a low fluidity, the coal is offset from the relationship shown in FIG. Here, “deviation” means that coals with high fluidity have higher order, ie, vitrinite average reflectance, than coke produced from coals with medium fluidity with the same vitrinite average reflectance. Coke formed from coal with a lot of structure formed from brands and poorly fluid is lower than coke produced from brands with moderate fluidity with the same vitrinite average reflectivity, vitrinite average. It means that more tissues are produced from coal of low reflectivity brand.

そして、この「偏寄」の度合いを「転換率[−]」で表し、「等方性組織−モザイク状組織転換率(CISO-MO)」、「モザイク状組織−繊維状組織転換率(CMO-FIB)」等と記す。例えば、前記図1から求められる存在頻度よりもモザイク状組織が0.3、すなわち30%少なく、その分だけより高次の繊維状組織が多く生成している銘柄石炭の場合には、その石炭については、モザイク状組織−繊維状組織転換率「CMO-FIB」=+0.3となる。これに対して、より低次の組織が多く生成している場合は、転換率には負の符号を付して表す。 And the degree of this “deviation” is represented by “conversion rate [−]”, “isotropic tissue-mosaic tissue conversion rate (C ISO-MO )”, “mosaic tissue-fibrous tissue conversion rate ( C MO-FIB ) ”. For example, in the case of a brand coal in which the mosaic structure is 0.3, that is, 30% less than the existence frequency obtained from FIG. 1 and a higher degree of fibrous structure is generated, the coal Is a mosaic structure-fibrous structure conversion rate “C MO-FIB ” = + 0.3. On the other hand, when many lower-order structures | tissues are producing | generating, a negative sign is attached | subjected and represented to a conversion rate.

これらの転換率は、ギーセラー流動度(MF)の関数として下記(2)式、(3)式で表される。   These conversion rates are expressed by the following formulas (2) and (3) as a function of the Gieseller fluidity (MF).

ISO-MO=−0.77+0.32×MF(Ro<0.85の場合) ・・・(2)
MO-FIB=−0.36+0.23×MF(0.85≦Ro<1.25) ・・(3)
コークス組織の存在頻度は、図1から組織の存在頻度を求め、これらを(2)式および(3)式で補正することにより算出することができる。
C ISO-MO = −0.77 + 0.32 × MF (when Ro <0.85) (2)
C MO-FIB = −0.36 + 0.23 × MF (0.85 ≦ Ro <1.25) (3)
The existence frequency of the coke structure can be calculated by obtaining the existence frequency of the structure from FIG. 1 and correcting these with the expressions (2) and (3).

表2は、前述したコークス組織の強度測定結果を例示したものである。これらの値は、マイクロビッカース硬度計などにより組織ごとに求めることができる。なお、これらのコークス組織の強度は、コークス炉の乾留温度などの操業条件により変化すると考えられるので、操業条件を変化させた場合のコークス組織の強度変化を予め測定しておけば、操業条件の変化に対応したコークス組織の強度を用いて、コークスの圧縮強度の推定精度を高めることが可能でる。   Table 2 exemplifies the strength measurement results of the coke structure described above. These values can be obtained for each structure by a micro Vickers hardness meter or the like. In addition, since it is thought that the strength of these coke structures changes depending on the operating conditions such as the carbonization temperature of the coke oven, if the change in strength of the coke structure when the operating conditions are changed is measured in advance, By using the strength of the coke structure corresponding to the change, it is possible to improve the estimation accuracy of the coke compression strength.

Figure 0004887883
Figure 0004887883

前述のようにして算出したコークス組織の存在頻度と、表2に例示した各コークス組織の強度から、その加重平均値として、コークス組織の平均的な強度、すなわちコークス基質の強度(これを、ここでは「コークス組織平均強度」ともいう)Hcを算出することができる。但し、コークス組織平均強度Hcは、コークス塊中に存在する気孔の影響を考慮していない強度である。   From the existence frequency of the coke structure calculated as described above and the strength of each coke structure illustrated in Table 2, the average strength of the coke structure, that is, the strength of the coke substrate (this is referred to here as the weighted average value). (Also referred to as “coke texture average strength”) Hc can be calculated. However, the coke texture average strength Hc is a strength that does not consider the influence of pores existing in the coke mass.

コークス気孔率(P)は、例えば、石炭の揮発分量(VM)および装入嵩密度(ρB)から、以下の式で求めることができる。 The coke porosity (P) can be determined from the following equation, for example, from the volatile content (VM) and the charge bulk density (ρ B ) of coal.

P=1−ρcact/ρctru ・・・(3)
ρcact=ρB/(1−ε/100) ・・・(4)
ε=52.82−8.31×(3.40−0.16×VM
+3.63×10-3×VM2
−2.05×10-5×VM3
−45.3×(ρB−0.73) ・・・(5)
ここで、ρctruは石炭の真密度である。また、石炭の揮発分量とは、石炭を900℃で7分間加熱したときの試料減量の質量百分率であり、石炭化度と密接な関係を有する。
P = 1−ρ cact / ρ ctru (3)
ρ cact = ρ B / (1−ε / 100) (4)
ε = 52.82−8.31 × (3.40−0.16 × VM
+ 3.63 × 10 −3 × VM 2
-2.05 × 10 -5 × VM 3 )
-45.3 × (ρ B −0.73) (5)
Where ρ ctru is the true density of the coal. Moreover, the volatile matter amount of coal is the mass percentage of the sample weight loss when coal is heated at 900 degreeC for 7 minutes, and has a close relationship with the degree of coalification.

そして、コークスの圧縮強度(Sc)は、前述のコークス組織平均強度(Hc)、コークス気孔率(P)を用いて、例えば、下記(6)式で求めることができる。kは定数[−]である。   And the compressive strength (Sc) of coke can be calculated | required by following (6) Formula, for example using the above-mentioned coke structure average strength (Hc) and coke porosity (P). k is a constant [−].

Sc=Hc×exp(−k×P) ・・・(6)
このように、コークス圧縮強度は、各コークス組織の強度および存在頻度と、コークス気孔率から求めることができ、前記図3に示した関係を用いて、微視構造破壊粉率を求めることができる。
Sc = Hc × exp (−k × P) (6)
Thus, the coke compressive strength can be obtained from the strength and existence frequency of each coke structure and the coke porosity, and the microstructural fracture powder rate can be obtained using the relationship shown in FIG. .

前記各コークス組織の存在頻度は、石炭化度の指標であるビトリニット平均反射率を測定することにより求められ、その際に必要になるギーセラー流動度は軟化溶融した石炭の粘結性を定量的に表す指標(粘結性指数)である。また、コークス気孔率は、前述のように、石炭の揮発分量および装入嵩密度から求めることができる。   The existence frequency of each coke structure is obtained by measuring the vitrinite average reflectance, which is an index of the degree of coalification, and the Gieseller flow rate required at that time is a quantitative measure of the caking property of the softened and melted coal. This is an index (caking index). Further, as described above, the coke porosity can be determined from the volatile content of coal and the charged bulk density.

したがって、微視構造破壊粉率は、原料石炭の石炭化度、軟化溶融時の粘結性指数および装入嵩密度から、前記図3に示した関係を用いて推定することが可能である。コークス圧縮強度の算出に必要な各コークス組織の強度や石炭の揮発分量については、実測値を用いればよい。   Therefore, the microstructural fracture powder rate can be estimated using the relationship shown in FIG. 3 from the coalification degree of the raw material coal, the caking property index during softening and melting, and the charged bulk density. Actual measured values may be used for the strength of each coke structure and the amount of volatile components of coal necessary for calculating the coke compressive strength.

なお、微視構造破壊粉率の推定方法は上述の方法に限定されない。例えば、後述する実施例で採用しているように、コークス圧縮強度を実測により求めてもよい。   In addition, the estimation method of a microscopic structure destruction powder rate is not limited to the above-mentioned method. For example, the coke compression strength may be obtained by actual measurement, as employed in the embodiments described later.

次に、巨視構造破壊粉の求め方について述べる。   Next, how to obtain macroscopic structural destruction powder will be described.

図4は、原料石炭のビトリニット平均反射率(Ro)および石炭の流動性を表すギーセラー最高流動度(MF)と巨視構造破壊粉率の関係示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the vitrinite average reflectance (Ro) of raw coal and the Gieseler maximum fluidity (MF) representing the fluidity of coal and the macroscopic structural fracture powder rate.

図4に示したように、巨視構造破壊粉(粒径0.5mm超15mm以下の粉)の発生率は、ビトリニット平均反射率(Ro)が低下(すなわち、石炭化度が低下)するほど増加する。また、ギーセラー最高流動度(MF)が低下し、およそ2[log ddpm]より小さい場合は、その影響が大きくなる。   As shown in FIG. 4, the occurrence rate of macroscopic structural destruction powder (powder having a particle size of more than 0.5 mm and 15 mm or less) increases as the vitrinite average reflectance (Ro) decreases (that is, the degree of coalification decreases). To do. In addition, when the Gieseeller maximum fluidity (MF) decreases and is smaller than about 2 [log ddpm], the influence becomes large.

これは、石炭化度が低下(すなわち揮発分率が増加)すると、乾留時のコークス収縮率が大きくなり、コークス塊内の亀裂が多くなること、および、軟化時の石炭の流動性が極端に低下するとコークス構造が脆弱になり、比較的大きな粉の発生が増加することによるものと考えられる。   This is because when the degree of coalification decreases (that is, the volatile content increases), the coke shrinkage during dry distillation increases, cracks in the coke mass increase, and the fluidity of coal during softening This is considered to be due to the coke structure becoming brittle and decreasing the generation of relatively large powder.

このように、巨視構造破壊粉率は、石炭化度の指標であるビトリニット平均反射率と粘結性指標であるギーセラー最高流動度から算出することが可能である。   Thus, the macroscopic structural fracture powder rate can be calculated from the vitrinite average reflectance, which is an indicator of the degree of coalification, and the Gieseler maximum fluidity, which is a caking property index.

なお、巨視構造破壊粉の推定方法も上述の方法に限定されない。他の因子との関係を調査し、それを基に求めてもよい。   In addition, the estimation method of macroscopic structure destruction powder is not limited to the above-mentioned method. The relationship with other factors may be investigated and determined based on that.

以上述べたように、ドラム回転試験時に発生する粒径が0.5mm以下の微視構造破壊粉率と、粒径が0.5mm超15mm以下の巨視構造破壊粉率とは、それぞれ個別に推定することができる。   As described above, the microscopic structural destruction powder rate with a particle size of 0.5 mm or less generated during the drum rotation test and the macroscopic structural destruction powder rate with a particle size of more than 0.5 mm and 15 mm or less are individually estimated. can do.

本発明のコークス強度の推定方法は、この微視構造破壊粉率と巨視構造破壊粉率をそれぞれ個別に推定する方法で、両者の和は、ドラム回転試験時に発生する粒径が15mm以下の粉率である。ドラム回転試験において、初期試料質量に対する粒径15mm超のコークス塊の質量の百分率がドラム強度(DI150 15)であるから、微視構造破壊粉率と巨視構造破壊粉率の和を100から減ずることにより、ドラム強度(DI150 15)を算出(推定)することができる。 The coke strength estimation method of the present invention is a method for estimating the microscopic structural fracture powder rate and the macroscopic structural fracture powder rate individually, and the sum of the two is a powder having a particle size of 15 mm or less generated during a drum rotation test. Rate. In the drum rotation test, since the percentage of the mass of the coke mass having a particle diameter of more than 15 mm with respect to the initial sample mass is the drum strength (DI 150 15 ), the sum of the microstructural fracture powder rate and the macroscopic structural fracture powder rate is reduced from 100. Thus, the drum strength (DI 150 15 ) can be calculated (estimated).

この本発明の方法を用いれば、体積破壊と表面破壊の二種類があるとされているコークスの破壊機構を反映させてコークス強度の推定をすることが可能であり、推定の精度を高めることができる。   By using the method of the present invention, it is possible to estimate the coke strength by reflecting the coke destruction mechanism, which is considered to have two types of volume destruction and surface destruction, and increase the accuracy of the estimation. it can.

本発明の効果を確認するため、9銘柄の単味石炭をそれぞれ乾留して得られた各コークスについてドラム強度の測定を行い、本発明の方法によるコークス強度の推定値と実測値の比較を行った。   In order to confirm the effect of the present invention, the drum strength of each coke obtained by dry distillation of 9 brands of simple coal is measured, and the estimated value of the coke strength according to the method of the present invention is compared with the measured value. It was.

石炭の乾留には、石炭装入量が約350kgの試験コークス炉を用いた。装入密度は740kg/m3、乾留温度は1100℃とし、炭中部のコークス温度が950℃になった時点でコークスケーキを炉から排出した。乾留時間は約22時間であった。 A test coke oven with a coal charge of about 350 kg was used for coal carbonization. The charging density was 740 kg / m 3 , the dry distillation temperature was 1100 ° C., and the coke cake was discharged from the furnace when the coke temperature in the middle of the coal reached 950 ° C. The carbonization time was about 22 hours.

排出後のコークスケーキは、窒素流通下で冷却した後、コークスの粒度分布を測定し、粒径25mm以上のコークスについて、粒度分布に従って試料10kgを比例採取し、ドラム強度試験に供した。   After discharging, the coke cake was cooled under a nitrogen flow, and then the particle size distribution of the coke was measured. A sample of 10 kg was proportionally sampled according to the particle size distribution of the coke having a particle size of 25 mm or more and subjected to a drum strength test.

ドラム150回転後のコークス塊(および粉)の粒度分布を75mm〜0.5mmの篩を用いて測定し、初期試料質量に対する粒径15mm超のコークス塊の質量の百分率をドラム強度(DI150 15)の実測値とした。同様に、粒径0.5mm超15mm以下のコークス粉発生率を巨視構造破壊粉率、粒径0.5mm以下のコークス粉発生率を微視構造破壊粉率とした。 The particle size distribution of the coke mass (and powder) after rotating the drum 150 was measured using a sieve of 75 mm to 0.5 mm, and the percentage of the mass of the coke mass having a particle diameter of more than 15 mm relative to the initial sample mass was determined as the drum strength (DI 150 15 ). Similarly, the generation rate of coke powder having a particle size of more than 0.5 mm and 15 mm or less was defined as the macroscopic structural destruction powder rate, and the generation rate of coke powder having a particle size of 0.5 mm or less was defined as the microstructural breakdown powder rate.

また、乾留して得られた各コークスについて、炉壁から80mmの位置が測定面になるようにコークス塊を約20mm立方に切出し、圧縮強度(Sc)を測定した。測定に使用したアルミナ球の直径は20mm、押さえつけ荷重は294N(30kgf)とした。   Moreover, about each coke obtained by dry distillation, the coke lump was cut into about 20 mm cube so that the position of 80 mm from a furnace wall might become a measurement surface, and the compressive strength (Sc) was measured. The diameter of the alumina sphere used for the measurement was 20 mm, and the pressing load was 294 N (30 kgf).

表3に、各銘柄の石炭の性状(ビトリニット平均反射率Ro、揮発分量VMおよびギーセラー最高流動度MF)と、微視構造破壊粉率、巨視構造破壊粉率、コークス圧縮強度(Sc)およびドラム強度(DI150 15)の実測値を示す。 Table 3 shows the properties of coal of each brand (Vitrinite average reflectance Ro, volatile matter amount VM and Gieseler maximum fluidity MF), microstructural fracture powder rate, macroscopic structural fracture powder rate, coke compressive strength (Sc) and drum The measured value of strength (DI 150 15 ) is shown.

Figure 0004887883
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表3において、ドラム強度DI150 15(本発明法推定値)は、圧縮強度(Sc)の実測値を用いて前記の図3に示した関係から微視構造破壊粉率を求め、さらに、ビトリニット平均反射率(Ro)およびギーセラー最高流動度(MF)を用いて前記図4に示した関係から巨視構造破壊粉率を求め、両者の和を100から減ずることにより算出することができる。 In Table 3, the drum strength DI 150 15 (estimated value according to the present invention) is determined from the relationship shown in FIG. 3 using the actual measured compressive strength (Sc), and the microstructural fracture powder rate is obtained. It can be calculated by obtaining the macroscopic structural destruction powder rate from the relationship shown in FIG. 4 using the average reflectance (Ro) and the Gieseler maximum fluidity (MF) and subtracting the sum of the two from 100.

しかし、ここでは、図3の測定データをもとに数式化した下記の(7)式から微視構造破壊粉率を求め、図4の測定データをもとに数式化した下記の(8)式から巨視構造破壊粉率を求め、下記(9)式によりドラム強度DI150 15を算出して、ドラム強度DI150 15(本発明法推定値)とした。 However, here, the microscopic structural fracture powder rate is obtained from the following equation (7) that is formulated based on the measurement data of FIG. 3, and the following (8) that is formulated based on the measurement data of FIG. 4. The macroscopic structural fracture powder rate was calculated from the equation, and the drum strength DI 150 15 was calculated by the following equation (9) to obtain the drum strength DI 150 15 (estimated value according to the present invention).

微視構造破壊粉率=21.10×Sc-0.24 ・・・(7)
ここで、Sc:圧縮強度[MPa]
巨視構造破壊粉率=(1.41×MF2−7.34×MF+16.95)
/(−1.36×Ro2+3.78×Ro−1.48)
・・・(8)
ここで、MF:ギーセラー最高流動度[log ddpm]
Ro:ビトリニット平均反射率[%]
DI150 15=100−(微視構造破壊粉率+巨視構造破壊粉率) ・・・(9)
また、表3に示したドラム強度DI150 15(従来法推定値)は、前掲の特許文献1に開示された、圧縮強度とドラム強度指数の相関式から求める手法(これを、以下「従来法」という)に従い算出したドラム強度の推定値である。
Microstructural fracture powder rate = 21.10 x Sc -0.24 (7)
Here, Sc: compressive strength [MPa]
Macroscopic structure breaking powder rate = (1.41 × MF 2 −7.34 × MF + 16.95)
/(−1.36×Ro 2 + 3.78 × Ro−1.48)
... (8)
Here, MF: Maximum Guesser fluidity [log ddpm]
Ro: Vitrinite average reflectance [%]
DI 150 15 = 100− (microscopic structural destruction powder rate + macroscopic structural destruction powder rate) (9)
Further, the drum strength DI 150 15 (conventional method estimated value) shown in Table 3 is obtained from the correlation equation between the compressive strength and the drum strength index disclosed in the above-mentioned Patent Document 1 (hereinafter referred to as “conventional method”). ") Is an estimated value of the drum strength calculated according to the above).

さらに、表3における「本発明法実計差」とは、ドラム強度の実測値と本発明の方法による推定値の差であり、「従来法実計差」とは、ドラム強度の実測値と従来法による推定値の差である。   Further, in Table 3, “actual method difference of the present invention” is a difference between an actual measured value of drum strength and an estimated value obtained by the method of the present invention, and “conventional method actual difference” is an actual value of drum strength. It is the difference in the estimated value by the conventional method.

表3に示した結果から明らかなように、実計差(実測値と推定値の差)は、乾留に用いた石炭の銘柄には関係なく、本発明の方法を適用した場合の方が従来法による場合よりも小さかった。   As is clear from the results shown in Table 3, the actual difference (difference between the actual measurement value and the estimated value) is higher when the method of the present invention is applied, regardless of the brand of coal used for dry distillation. It was smaller than the case by law.

図5は、本発明の方法および従来法によるドラム強度DI150 15推定値と実測値との関係を示す図である。同図中に下記(10)式で定義される相関係数Rを表示したが、本発明の方法を適用した場合の方が従来法による場合に比べて推定の精度が高かった。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the estimated value and actual measured value of the drum strength DI 150 15 according to the method of the present invention and the conventional method. Although the correlation coefficient R defined by the following equation (10) is displayed in the figure, the accuracy of estimation is higher when the method of the present invention is applied than when the method of the conventional method is used.

R={Σ(xi−z)2/Σ(yi−z)21/2 ・・・(10)
ここで、xi:推定値(従来法もしくは本発明法)
i:実測値
z :実測値全データ平均
表3および図5に示した結果から、本発明の推定方法による方が、従来法に比較して、コークス強度DI150 15を精度よく推定できることがわかる。
R = {Σ (x i −z) 2 / Σ (y i −z) 2 } 1/2 (10)
Where x i : Estimated value (conventional method or method of the present invention)
y i : Actual measurement
z: Average of all measured values data From the results shown in Table 3 and FIG. 5, it can be seen that the estimation method of the present invention can estimate the coke strength DI 150 15 more accurately than the conventional method.

本発明のコークス強度の推定方法によれば、コークス強度を高精度で簡便に推定することができ、品質変動の少ない所望の品質のコークスを製造して高炉に安定供給することが可能となる。したがって、本発明のコークス強度の推定方法は、コークス製造業、鉄鋼製造業の分野において有効に利用することができる。   According to the coke strength estimation method of the present invention, the coke strength can be easily estimated with high accuracy, and coke having a desired quality with little quality fluctuation can be manufactured and stably supplied to the blast furnace. Therefore, the coke strength estimation method of the present invention can be effectively used in the fields of coke manufacturing and steel manufacturing.

コークス組織の存在頻度と石炭のビトリニット平均反射率(Ro)との関係を例示する図である。It is a figure which illustrates the relationship between the presence frequency of a coke structure | tissue, and the vitrinite average reflectance (Ro) of coal. ドラム回転数とドラム1回転あたりの粉発生率(コークス粉発生速度)の関係を、発生粉の粒径別に示す図である。It is a figure which shows the relationship between the drum rotation speed and the powder generation rate (coke powder generation speed) per drum rotation for each particle size of generated powder. コークスの圧縮強度と微視構造破壊粉率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the compressive strength of coke, and the microstructural destruction powder rate. 原料石炭のビトリニット平均反射率(Ro)およびギーセラー最高流動度(MF)と巨視構造破壊粉率の関係示す図である。It is a figure which shows the relationship between the vitrinite average reflectance (Ro) of raw material coal, the Gieseler highest fluidity (MF), and the macroscopic structure destruction powder rate. 本発明の方法および従来法によるドラム強度(DI150 15)推定値と実測値との関係を示す図である。It is a diagram showing the relationship between the drum strength (DI 0.99 15) estimate in accordance with the method and the conventional method of the present invention and the measured values.

Claims (3)

石炭性状およびコークス炉の操業条件からドラム回転試験時に発生する粒径が0.5mm以下の微視構造破壊粉率と粒径が0.5mm超15mm以下の巨視構造破壊粉率をそれぞれ個別に求め、微視構造破壊粉率と巨視構造破壊粉率の和を100から減じてドラム強度(DI 150 15 (%))を算出しコークスの強度を推定する方法であって、微視構造破壊粉率はコークス圧縮強度との関係から求め、コークス圧縮強度は各種コークス組織の基質強度および存在頻度と、コークス気孔率から求め、各種コークス組織の基質強度は予め測定し、各種コークス組織存在頻度はビトリニット平均反射率とギーセラー流動度から求め、コークス気孔率は、石炭の揮発分量および装入嵩密度から求め、巨視構造破壊粉率は、ビトリニット平均反射率とギーセラー最高流動度から求めることを特徴とするコークス強度の推定方法。
Individual coal properties and particle size which occurs during operational conditions or rads ram rotation test of the coke oven is the following microstructure breakdown powder ratio and particle size 0.5 mm 0.5 mm super 15mm below the macrostructure destruction powder ratio respectively This is a method for estimating the strength of coke by calculating the drum strength (DI 150 15 (%)) by subtracting the sum of the microscopic structural fracture powder rate and the macroscopic structural fracture powder rate from 100, and The powder ratio is obtained from the relationship with the coke compressive strength, the coke compressive strength is obtained from the substrate strength and existence frequency of various coke tissues, and the coke porosity, the substrate strength of various coke tissues is measured in advance, and the various coke tissue existence frequencies are Calculated from vitrinite average reflectivity and Gieseller flow rate, coke porosity from coal volatiles and charge bulk density, macroscopic structural fracture powder rate, vitrinite average reflectivity and Estimation method of the coke strength and obtaining from the error maximum fluidity degree.
前記微視構造破壊粉率を下記(a)式によって求めることを特徴とする請求項1に記載のコークス強度の推定方法。
微視構造破壊粉率=21.10×Sc -0.24 ・・・(a)
ここで、Sc:コークス圧縮強度[MPa]であり、下記(b)式により求められる。
Sc=Hc×exp(−k×P) ・・・(b)
上記(b)式中、Hc:コークス組織平均強度、k:定数[−]、P:コークス気孔率である。
The coke strength estimation method according to claim 1, wherein the microstructural fracture powder rate is obtained by the following equation (a) .
Microstructural fracture powder rate = 21.10 x Sc -0.24 (a)
Here, Sc is coke compressive strength [MPa], and is obtained by the following equation (b).
Sc = Hc × exp (−k × P) (b)
In the above formula (b), Hc: coke structure average strength, k: constant [−], P: coke porosity.
前記巨視構造破壊粉率を下記(c)式によって求めることを特徴とする請求項1または2に記載のコークス強度の推定方法。
巨視構造破壊粉率=(1.41×MF 2 −7.34×MF+16.95)
/(−1.36×Ro 2 +3.78×Ro−1.48)
・・・(c)
ここで、MF:ギーセラー最高流動度[log ddpm]、Ro:ビトリニット平均反射率[%]である。
The coke strength estimation method according to claim 1 or 2 , wherein the macroscopic structural destruction powder rate is obtained by the following equation (c) .
Macroscopic structure breaking powder rate = (1.41 × MF 2 −7.34 × MF + 16.95)
/(−1.36×Ro 2 + 3.78 × Ro−1.48)
... (c)
Here, MF: Gieseeller maximum fluidity [log ddpm], Ro: Vitrinite average reflectance [%].
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