JP5114667B2 - Evaluation method and apparatus for coke extrusion load - Google Patents
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Description
本発明は、例えば水平室炉式コークス炉のコークス押出し時において、押出し負荷に対する炉壁凹凸の影響を定量的に評価することができるコークスケーキ押出し負荷の評価方法及び装置に関するものである。 The present invention relates to a method and an apparatus for evaluating a coke cake extrusion load capable of quantitatively evaluating the influence of furnace wall unevenness on the extrusion load during coke extrusion in a horizontal chamber furnace type coke oven, for example.
コークス炉を安定に操業することは、生産量の確保、製造コストの低減、そして、炉体保護の観点から重要なことである。しかし、実際には、様々なことが原因でトラブルが発生し、操業の安定が維持できないことが多い。
例えば、炭化室からコークスを押出す際には、押出し機ラムによる押力の一部が側圧として炉壁面にかかる。この押出し側圧は、コークスの押出しに必要な力が大きいほど高くなり、時として、炉壁煉瓦の破孔や炉壁損壊等のトラブルを発生させる。
Stable operation of the coke oven is important from the viewpoints of securing production volume, reducing manufacturing costs, and protecting the furnace body. However, in reality, troubles occur due to various reasons, and it is often impossible to maintain stable operation.
For example, when coke is extruded from the carbonization chamber, a part of the pressing force by the extruder ram is applied to the furnace wall surface as a side pressure. This extruding side pressure increases as the force required to extrude the coke increases, and sometimes causes troubles such as broken holes in the furnace wall bricks and furnace wall damage.
このため、コークス押出し時において炉壁にどの程度の側圧(荷重)がかかっているかを推定することにより、上記のようなトラブルが生じないように操業条件を管理することが、特許文献1などで知られている。
この技術では、コークス押出し時に炉壁にかかる荷重を精度よく推定することが必要になるが、そのための方法として、例えば特許文献2に示されているようなコークス押出し負荷評価装置を用いてコークス押出し試験を行い、得られた測定値から推定する方法がある。
For this reason, by estimating how much side pressure (load) is applied to the furnace wall at the time of coke extrusion, it is possible to manage the operating conditions so that the above trouble does not occur. Are known.
In this technique, it is necessary to accurately estimate the load applied to the furnace wall at the time of coke extrusion. As a method therefor, for example, a coke extrusion load evaluation apparatus as shown in
特許文献2に示された装置は、図8に示すように、間隔調整可能に対向配置された側部可動壁31、32と、側部可動壁の端面に当接する受側可動壁33とでコの字状の囲いを形成し、この囲いの中に試験用のコークスケーキ34を装入し、押出し機35によって解放側から囲いの中のコークスケーキ34を押出す際、側部可動壁31、32、受側可動壁33および押出し機35に設けた多数の荷重測定器36によって、側部可動壁、受側可動壁および押出し機の各々の荷重分布や全体荷重を直接測定できるようにしたものである。
As shown in FIG. 8, the apparatus disclosed in
この装置は、支持体全体の荷重を測定するだけでなく、荷重分布をも測定することで、コークスケーキが炉壁に局部的に与える影響をより詳細に調査できるものではあるが、次のような点では、十分な試験が行えるものとはなっていない。 This device not only measures the load on the entire support but also measures the load distribution, so that the effects of coke cake on the furnace wall can be investigated in more detail. In that respect, it is not possible to perform a sufficient test.
近年では、築炉してからの年数が長く、老朽化が進展しているコークス炉が増加しており、そのような炉では、コークス押出し時に炭化室の炉壁が炉幅方向に変位する可能性も高くなっており、そのような変位を考慮した試験を行う必要がある。
また、コークス炉炭化室の炉壁煉瓦は局部的に損耗(剥離)している場合やカーボンが付着している等で凸凹している場合が多く、コークス押出し時に炉壁にかかる側圧は、全体に一様ではなく、凹凸状態などに応じた分布を持っているため、側圧や荷重をより正確に推定するためには、炉壁に局部的に発生する凹凸の影響を評価することが必要である。
In recent years, the number of coke ovens that have been built for a long time and have deteriorated is increasing. In such furnaces, the furnace wall of the carbonization chamber can be displaced in the furnace width direction during coke extrusion. Therefore, it is necessary to conduct a test in consideration of such displacement.
In addition, the furnace wall bricks in the coke oven carbonization chamber are often worn (peeled) locally or uneven due to carbon adhesion, etc., and the side pressure applied to the furnace wall during coke extrusion is Therefore, in order to estimate the side pressure and load more accurately, it is necessary to evaluate the effect of unevenness that occurs locally on the furnace wall. is there.
しかし、特許文献2に示された装置では、上記のような炉壁の変位や炉壁の凹凸が、押出し負荷にどのように影響しているかを定量的に評価できないという問題がある。
However, the apparatus disclosed in
さらに、老朽化が進展したコークス炉の炉壁が破孔する限界荷重を評価する場合には、炉壁面の凹凸が存在する箇所で局所集中荷重が発生していると推定されるので、炉壁における局所荷重分布を正確に知る必要がある。
従来、炉壁における局所荷重分布の評価方法としては、評価しようとしている箇所に感圧紙を設置することが知られている(例えば非特許文献1、参照)。しかし、この技術を上記試験装置に適用したとしても、感圧紙には最終的に最大荷重が記録されるため、荷重分布を過大に評価してしまう可能性があり、また、時間連続的な測定は不可能であるという問題がある。
Furthermore, when evaluating the limit load at which the wall of a coke oven that has deteriorated breaks down, it is estimated that local concentrated load is generated at the location where the unevenness of the furnace wall exists. It is necessary to know the local load distribution accurately.
Conventionally, as a method for evaluating a local load distribution on a furnace wall, it is known to install a pressure sensitive paper at a location to be evaluated (for example, see Non-Patent Document 1). However, even if this technology is applied to the above test equipment, the maximum load is finally recorded on the pressure-sensitive paper, so there is a possibility that the load distribution will be overestimated. There is a problem that is impossible.
そこで本発明は、コ−クス押出し時に炭化室の炉壁が炉幅方向に変位した場合に、また、さまざまな形状の凹凸が炉壁の長手方向や炉高方向にわたって複数点在している場合に、それらが押出し負荷にどのように影響しているかを定量的に評価でき、さらに、局所集中荷重が発生し易い凹凸部位の荷重分布を時間的に連続して定量的に評価できる方法及び装置を提供することにより上記従来技術の問題を解決することを課題とするものである。 Therefore, in the present invention, when the furnace wall of the carbonization chamber is displaced in the furnace width direction at the time of coke extrusion, a plurality of irregularities of various shapes are scattered in the longitudinal direction of the furnace wall and the furnace height direction. In addition, it is possible to quantitatively evaluate how they affect the extrusion load, and furthermore, a method and an apparatus capable of quantitatively evaluating the load distribution of uneven portions where local concentrated loads are likely to occur continuously and quantitatively. It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art by providing the above.
上記課題を解決する本発明の要旨は、次のとおりである。
(1)左右の側壁間に配置された試験用のコークスを、側壁に沿って一方から他方に向けて押出し、押出す際の左右の側壁にかかる力を測定してコークス押出し負荷を評価する方法において、コ−クスを押出す際、コークスに反力を作用させながら押出すとともに、左右の側壁の少なくとも一方を、一定以上の力が加わるとコークスケーキの押出し方向と垂直の方向に変位するようにして押出し、コークスが移動するときの左右の側壁にかかる力、押出す際の押出し力、反力を作用する際の受力をそれぞれ測定し、これらの測定値と前記反力の値に基づいて左右の側壁が変位する場合の押出し負荷を評価することを特徴とするコークス押出し負荷の評価方法。
The gist of the present invention for solving the above problems is as follows.
(1) A method for evaluating the coke extrusion load by extruding test coke disposed between the left and right side walls from one side to the other along the side walls and measuring the force applied to the left and right side walls during extrusion. When coke is extruded, the coke is pushed while exerting a reaction force, and at least one of the left and right side walls is displaced in a direction perpendicular to the coke cake extrusion direction when a certain level of force is applied. Then, the force applied to the left and right side walls when the coke moves, the pushing force when pushing, and the receiving force when applying the reaction force are measured, and based on these measured values and the value of the reaction force And evaluating the extrusion load when the left and right side walls are displaced.
(2)少なくとも一方の側壁に突起を設け、さらに、コークスが該突起を乗り越える際の押出し負荷を評価することを特徴とする(1)に記載のコークス押出し負荷の評価方法。
(3)コークスを押出す際、コークス上に荷重を積載して押出すようにし、前記測定値と前記反力の値のほかに、該荷重をさらに加えて押出し負荷を評価することを特徴とする(1)または(2)に記載のコークス押出し負荷の評価方法。
(4)前記側壁とコークスとの間に、検出領域内の任意の位置での荷重の変化を時間的に連続して測定できるシート状の荷重検出手段を配設し、該シート状の荷重検出手段によって、側壁にかかる力の分布と任意の位置での荷重の変化を時間的に連続して測定し、前記測定値と前記反力の値のほかに、該シート状の荷重検出手段の測定結果をさらに加えて押出し負荷を評価することを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のコークス押出し負荷の評価方法。
(2) The method for evaluating a coke extrusion load according to (1), wherein a protrusion is provided on at least one side wall, and further, the extrusion load when the coke gets over the protrusion is evaluated.
(3) When extruding coke, a load is loaded on the coke and extruded, and in addition to the measured value and the reaction force value, the load is further evaluated to evaluate the extrusion load. The evaluation method for coke extrusion load according to (1) or (2).
(4) A sheet-like load detecting means capable of continuously measuring a change in load at an arbitrary position in the detection region is disposed between the side wall and the coke, and the sheet-like load detection is performed. By means of the means, the distribution of force applied to the side wall and the change in load at an arbitrary position are continuously measured in time. In addition to the measurement value and the reaction force value, the sheet-like load detection means measures The coke extrusion load evaluation method according to any one of (1) to (3), wherein the extrusion load is evaluated by further adding the result.
(5)コークス押出し方向に間隔を置いて設置された前後の支持体と、前記前後の支持体の一方の側に配置されたコークス押出し手段と、前記前後の支持体の他方の側に配置され、コークス押出しの際に前記コークス押出し手段による押出し力に対する反力をコークスに作用させる反力付与手段と、前記前後の支持体間に間隔を置いて対向配置された左右の支持体と前記左右の支持体に互いに対向するようにそれぞれ支持され、かつ、対向方向に移動可能に支持された左右の中間可動壁と、前記中間可動壁に設定値以上の力が作用した際に、中間可動壁を移動させるための手段と、内側にコークス押出し空間を形成するように前記中間可動壁にそれぞれ対向して配置され、対向方向には移動でき、コークス押出し方向には移動できないように設置された左右の側壁と、前記左右の側壁間に配置された試験用のコークスを囲むように、その押出し方向前後に配置され、前記左右の側壁間の間隔よりも小さい幅を有する前後の可動壁と、前記中間可動壁と前記側壁との間、前記押出し手段と前記可動壁との間、及び前記反力付与手段と前記可動壁との間にそれぞれ設置された荷重検出手段、とを備えることを特徴とするコークス押出し負荷の評価装置。 (5) Front and rear support bodies installed at intervals in the coke extrusion direction, coke extrusion means disposed on one side of the front and rear support bodies, and disposed on the other side of the front and rear support bodies a reaction force applying means for applying a reaction force to the coke for extruding force by the coke pushing means during coke extrusion, oppositely disposed left and right support and the right and left at an interval between the front and rear support The left and right intermediate movable walls that are supported by the support so as to face each other and are movably supported in the opposite direction, and when a force greater than a set value acts on the intermediate movable wall, Means for moving, and arranged to face the intermediate movable wall so as to form a coke extrusion space inside, so that it can move in the opposite direction and not in the coke extrusion direction The left and right side walls placed and the test coke placed between the left and right side walls are arranged in front and back in the pushing direction and have a width that is smaller than the distance between the left and right side walls. And a load detection means installed between the intermediate movable wall and the side wall, between the push-out means and the movable wall, and between the reaction force applying means and the movable wall. An apparatus for evaluating a coke extrusion load.
(6)少なくとも一方の前記側壁のコークスと対向する面に、対向する面から連続する斜面を有する突起が設置されていることを特徴とする(5)に記載のコークス押出し負荷の評価装置。
(7)前記突起が、位置を任意に変更できるように側壁に設置されていることを特徴とする(6)に記載のコークス押出し負荷の評価装置。
(8)前記コークスと左右の側壁の間に、検出領域内の任意の位置での荷重の変化を時間的に連続して測定できるシート状の荷重検出手段がさらに配設されていることを特徴とする(5)〜(7)のいずれかに記載のコークス押出し負荷の評価装置。
(9)前記コークス上に積載される荷重をさらに備えることを特徴とする(5)〜(8)のいずれかに記載のコークス押出し負荷の評価装置。
(6) The coke extrusion load evaluation device according to (5), wherein a protrusion having a slope continuous from the facing surface is provided on a surface of at least one of the side walls facing the coke.
(7) The evaluation apparatus for coke extrusion load according to (6), wherein the protrusion is installed on a side wall so that the position can be arbitrarily changed.
(8) A sheet-like load detecting means capable of continuously measuring a change in load at an arbitrary position in the detection region in time is further disposed between the coke and the left and right side walls. The evaluation apparatus for coke extrusion load according to any one of (5) to (7).
(9) The coke extrusion load evaluation device according to any one of (5) to (8), further comprising a load loaded on the coke.
本発明によれば、コ−クス押出し時に炭化室の炉壁が炉幅方向に変位した場合、また、さまざまな形状の凹凸が炭化室炉壁の長手方向や炉高方向にわたって複数点在している場合、炉壁の変位や炉壁に存在する凹凸が、押出し負荷にどのように影響しているかを定量的に評価でき、さらに、局所集中荷重が発生し易い凹凸部位での荷重分布が時間的に連続して定量的に評価できるので、コークス押出し時の押出し負荷をより精度よく推定でき、炉体煉瓦の破孔や炉壁損壊等のトラブルの発生を防止することができる。 According to the present invention, when the furnace wall of the carbonization chamber is displaced in the furnace width direction at the time of coke extrusion, a plurality of irregularities of various shapes are scattered along the longitudinal direction of the carbonization chamber furnace wall and the furnace height direction. Can be quantitatively evaluated how the displacement of the furnace wall and the unevenness present on the furnace wall affect the extrusion load, and the load distribution at the uneven part where local concentrated load is likely to occur Therefore, the extrusion load at the time of coke extrusion can be estimated with higher accuracy, and troubles such as broken holes in the furnace body bricks and damage to the furnace wall can be prevented.
本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
図1は、本発明の実施の形態を示すコークス押出し負荷の評価装置の平面図であり、図2は同じく側面図である。図において、基台14上には、一定の間隔を置いて左右の側面支持体7、7が対向して設置され、また、この側面支持体7、7の配置方向と交わる押出し方向前後にも一定の間隔を置いて前後の支持体15、16が対向して設置されており、支持体15には、押出し用の油圧シリンダ1が、支持体16には反力付加用の油圧シリンダ3がそれぞれ取り付けられている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view of a coke extrusion load evaluation apparatus showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view of the same. In the figure, the left and right side supports 7 and 7 are installed on the
左右の側面支持体間には、左右の側壁となる一対の側面パネル5、5が配置され、また、対向する各シリンダ間には、可動壁となる前後パネル11、12が各側面パネル5、5や突起9に接触しないように配置されており、これら側面パネルと前後パネルにより、試験用のコークスケーキ2の押出し空間が形成される。
Between the left and right side supports, a pair of
油圧シリンダ1は、コークスケーキ2に押出し力を作用させるための押出し手段を構成するもので、そのロッド先端のシリンダヘッド10によって前パネル11に押力を伝えるようになっている。また、油圧シリンダ3は、押出し力に対する反力を作用させるための反力付与手段を構成するもので、そのロッド先端のシリンダヘッド10によって他方の後パネル12に反力を伝えるようになっている。
The
炭化室からコークスを押出す際には、押出し機ラム側からガイド車側に行くにしたがって、炉壁にかかる側圧が減少する。この炉長方向の側圧の減少による摩擦力の低下を擬似的に再現するため、油圧シリンダ1によって各パネルによって囲まれたコークスケーキ2を押出すとき、油圧シリンダ3による反力の大きさを変えるようにする。これにより、実際に押出されるコークスケーキ2の炉長方向の想定位置を変えた条件で、押出し力を測定することが可能となる。
When coke is extruded from the carbonization chamber, the side pressure applied to the furnace wall decreases from the extruder ram side to the guide wheel side. In order to simulate the decrease in the frictional force due to the decrease in the side pressure in the furnace length direction, when the
油圧シリンダ1、3のシリンダヘッド10、10とそれぞれに対向する前後パネル11、12の間には、それぞれ荷重検出手段としてロードセル17、17が設置され、各ロードセルによって、油圧リンダ1の押出し力、油圧シリンダ3が受ける受力が検出される。
Between the front and
前後パネル11、12は、コークスケーキ2とともに側面パネル5、5間をコークス押出し方向に移動するため、側面パネル5、5間の間隔よりも小さい幅に形成されている。
また、前後パネル11、12の下端部には、それぞれローラ21が取り付けられており、基台14上を円滑に移動できるようになっている。
The front and
In addition,
側面パネル5、5は、炭化室の炉壁が炉幅方向に変位する場合を想定して、一定以上の荷重が側面パネルに加わると、コークスケーキの押出し方向と垂直な方向に変位できるように設置する。
そのために、側面支持体7、7と側面パネル5、5の間に、側面用油圧シリンダ4、4で保持された中間可動壁6、6を設置し、この中間可動壁によって側面パネルを受けるようにする。
Assuming the case where the furnace wall of the coking chamber is displaced in the furnace width direction, the
For this purpose, intermediate
また、中間可動壁6、6と側面パネル5、5の間には、側面パネル5、5が受ける荷重を測定するためのロードセル18、18が複数個設置される。左右の側面パネル5、5が受ける荷重(受力)は、それぞれのロードセルの測定値の合計値として検出される。
In addition, a plurality of
側面パネル5、5は、コークス押出し時に、コークスとの摩擦力によってコークスケーキ2と一緒にコークス押出し方向に移動するおそれがある。それを防止するために、側面パネル5、5は、コークス押出し方向と垂直な方向(幅方向)には移動可能となるが、コークス押出し方向へは移動できないように規制するのがよい。
The
そのためには、油圧シリンダ3側に押出し方向への移動のみを規制するストッパを設けるようにしてもよいが、側面パネル5の幅方向の移動が確実になされるようにするには、例えば、側面パネル5、5のコークス押出し方向の両端部に、図1及び図13に示すように、リニアモーションガイド(LMガイド)19を取り付け、このLMガイド19を基台14に固定されたLMガイド支持体20に取り付けるようにする。
これにより、側面パネル5、5は、LMガイド19によってコークス押出し方向と垂直な方向(幅方向)には移動できるが、コークス押出し方向の移動はLMガイド支持体20によって規制される。
For this purpose, a stopper that restricts only the movement in the push-out direction may be provided on the
Thereby, the
側面用油圧シリンダ4はそれぞれ側面支持体7に設置され、その作動圧は油圧ポンプ(図示せず)によって制御されるようになっている。油圧ポンプは、予め設定された一定の吐出圧力(設定値)を維持するように、側面用油圧シリンダ4のシリンダピストンを前進または後退させる機能を有する。
この側面用油圧シリンダ4と油圧ポンプによって、中間可動壁6、6に設定値以上の力が作用した際に、中間可動壁を移動させるための手段を構成する。
Each of the side
The side
コークスケーキ2を押出すと、コ−クスケーキ2は圧縮されて側方に広がるため、側圧が発生し、側面パネル5に荷重がかかる。また、後述するように、側面パネル5に突起が設置されており、コークスケーキ2がこの突起を乗り越える場合にも同様に荷重がかかる。この荷重は中間可動壁6を介して側面用油圧シリンダ4に伝達される。
その際、側面用油圧シリンダ4に油圧ポンプの吐出圧力の設定値以上の荷重がかかると、シリンダピストンが中間可動壁6とともに後退して側面パネル5、5の間隔が広がる。これは、実コークス炉では炭化室の炉幅が広がることに相当する。
When the
At that time, when a load equal to or higher than the set value of the discharge pressure of the hydraulic pump is applied to the side
なお、図1、2に示した実施形態では、押出し手段、反力付与手段ともに油圧シリンダを適用した例を示したが、この実施形態に限られるものではなく、それぞれの手段に対して油圧シリンダ及びエアシリンダの何れを用いても良い。また、それぞれのシリンダの個数も図の例に限られるものではない。一般には、油圧シリンダの方がエアシリンダに比べて小型のシリンダで同じ荷重を発生させることができるため、装置を小型化するためには油圧シリンダが有利である。 In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, an example in which a hydraulic cylinder is applied to both the pushing means and the reaction force applying means has been described. However, the invention is not limited to this embodiment, and the hydraulic cylinder is used for each means. Either an air cylinder or an air cylinder may be used. Further, the number of each cylinder is not limited to the example shown in the figure. In general, a hydraulic cylinder can generate the same load with a small cylinder as compared with an air cylinder. Therefore, a hydraulic cylinder is advantageous for downsizing the apparatus.
また、左右両方の側面パネルが、コークス押出し試験中にコークスケーキの押出し方向と垂直な方向に変位できる構成としたが、いずれか一方の側面パネルは、コークス押出し試験中に変位しないような構成としてもよい。 Also, both the left and right side panels can be displaced in the direction perpendicular to the coke cake extrusion direction during the coke extrusion test, but either one of the side panels is configured not to be displaced during the coke extrusion test. Also good.
コークス炉炭化室の炉壁には、部分的な損耗やカーボンの付着のため、局部的に凹凸になっている箇所があり、そのような炉壁に局部的に発生する凹凸の影響を評価するために、側面パネル5のコークスケーキ2と対向する面には、図3に示されるような突起9が、例えば溶接、ボルトなどの固定手段により取り付けられる。
The furnace wall of the coke oven carbonization chamber has local unevenness due to partial wear and carbon adhesion, and the effect of unevenness locally generated on such furnace wall is evaluated. Therefore, a
突起9は、取り付け位置を任意に変更できるように側面パネル5、5に固定することが好ましく、例えば、側面パネル5の押出し方向に長穴を設け、その長穴を介して突起9をボルトにより固定することにより、長穴に沿って押出し方向に突起9の固定位置を変えることができる。
The
突起9は、図3に示されるように、側面パネル5上面と連続する斜面22及び該パネル上面と平行な水平面23を有する楔形とし、斜面22の角度αや長さdなどが異なる突起9を複数準備しておくことにより、突起形状の違いによる押出し負荷への影響を評価することができる。
この突起9を用いることで、壁面に凸凹がある場合の押出し負荷に及ぼす影響を定量的に測定できる。
As shown in FIG. 3, the
By using this
また、側面パネル5、5に突起9を設けた場合は、コークスケーキ2が突起を乗り越える際に、側面パネルとコークスとの摩擦力に加え、突起の斜面に作用する力も加わるため、側面パネル5、5にはコークス押出し方向に移動させようとするより大きな力が作用する。
そのため、側面パネル5、5の押し出し方向への移動を防止するためには、前述のように、側面パネル5、5のコークス押出し方向の両端にLMガイドレール19を設置して、側面パネル5、5のコークス押出し方向と垂直な方向(幅方向)への移動を可能としつつ、コークス押出し方向へは移動できないようにすることがより望ましい。
Further, when the
Therefore, in order to prevent the movement of the
各パネルに囲まれたコークスケーキ2の上方は開放されているので、測定するコークスケーキ上に荷重を積載することもできる。実際のコークス炉では、コークスの高さ方向に自荷重の分布が存在するので、荷重を積載することによって、自荷重が異なる炉の高さ方向で突起9の想定位置を変化させることができる。コークスケーキ上に積載する荷重としては、鋼板を用い、鋼板の厚みや、重ねる枚数を変更して荷重の大きさを変えるのがよい。また、荷重を積載しない場合は、押出し過程のコークスの突起による変形挙動を、上から観察し、記録することができる。
Since the upper part of the
基台14上に設けられた油圧シリンダ支持体15には、例えばレーザ距離計のような位置検出器13が取り付けられており、コークス押出し時の前パネル11の移動距離を連続的に計測できるようになっている。
また、側面支持体7にも同様の位置検出器8が取り付けられており、中間可動壁6の側方への移動量を連続的に計測できるようになっている。
A
A
上記のように構成されたコークスケーキ押出し負荷評価装置においては、例えば小型電気炉などで乾留して得られた所定サイズの試験用コークスケーキ2を、装置の側面パネル5、5及び前後パネル11、12で囲まれる空間に装入する。装入されたコークスケーキ2と側面パネル5、5の間のクリアランスを、左右の中間可動壁6、6の移動により調整する。一方の側の側面パネル5には、あらかじめ突起9を図4(a)のように取り付けておく。
In the coke cake extrusion load evaluation apparatus configured as described above, for example, a
そして、側面用油圧シリンダ4の油圧ポンプの設定圧力を、中間可動壁が移動する場合と移動しない場合をそれぞれ想定した圧力に設定しておく。
その後、油圧シリンダ1を作動させてコークスケーキ2に押出し力を付与するとともに、油圧シリンダ3によって反力を作用させる。
その結果、コークスケーキ2は、(押出し力−反力)の力によって反対側の油圧シリンダ3の方に移動する。その際、コークスケーキ2は、図4(a)の初期状態(I)から、突起の斜面を移動(登坂)し(II)、最終的には突起頂点に乗り上げる(III)ように移動する。
The set pressure of the hydraulic pump of the side
Thereafter, the
As a result, the
コークスが突起9を通過する際、ロードセルにより、左右の側面パネルにかかる力、押出す際の押出し力、反力を作用する際の受力を、中間可動壁が側方に移動しない場合と移動する場合のそれぞれの場合において測定する。
When the coke passes through the
先ず、中間可動壁が側方に移動しない場合の測定について説明する。
側面パネル5の一方に角度α9.5度、斜面の長さd182.5mm、コークスと接する水平面の長さ220mmの突起を設置し、おおよそのサイズが押出し方向600mm、幅400mm、高さ380mmのコークスケーキを押出した場合の、位置検出器13により測定されたコークスの移動距離に対するロードセルの検出荷重(それぞれの面における複数個の合計値)の変化を図4(b)に示す。
First, the measurement when the intermediate movable wall does not move to the side will be described.
A coke with an angle α of 9.5 degrees, a slope length d182.5 mm, a horizontal plane length 220 mm in contact with the coke, and an approximate size of 600 mm in the extrusion direction, 400 mm in width, and 380 mm in height is installed on one
なお、図4(b)において、(イ)は押出し側のシリンダヘッド10と前パネル11の間に設けられたロードセル17で測定された荷重(押出し力)、(ロ)は受け側のシリンダヘッド10と後パネル12の間に設けられたロードセル17で測定された荷重(反力)、(ハ)は右側の側面パネル5と中間可動壁6の間に設けられたロードセル18で測定された荷重の合計値(右壁受力)、(ニ)は左側の側面パネル5と中間可動壁6の間に設けられたロードセル18で測定された荷重の合計値(左壁受力)をそれぞれ示す。
In FIG. 4B, (a) is a load (extrusion force) measured by a
油圧シリンダ(押出し手段)1によりコークスケーキ2に押出し力を作用する際には、油圧シリンダ(反力付与手段)3による反力が一定になるように油圧シリンダ3の油圧を制御する。この一定とする反力の設定値を変更(この反力の設定値により押出し力も変化する)することにより、実際のコークスケーキ2の炉長方向の想定位置での負荷を推定することが可能となる。
When the pushing force is applied to the
図4(b)において、(イ)の押出し力と(ロ)の反力の差が、コークスケーキ2が側壁パネル上面に設けた突起9の狭小部を通過するために必要な荷重に相当する。図4(b)からコークスケーキ2の移動距離が約100mmの位置から(イ)の押出し力と(ロ)の反力間に差が生じ、これとほぼ同じタイミングで、右壁全体の受力(ハ)および左壁全体の受力(ニ)が増加を開始している。移動距離がさらに進むにつれて、(イ)の押出し力と(ロ)の反力の差が拡大し、右壁全体の受力(ハ)および左壁全体の受力(ニ)もさらに増加していき、右壁受力(ハ)および左壁受力(ニ)は、図4(a)の(III)に示すコークスケーキ2が突起9の斜面を乗り超えた位置に相当する移動距離(470〜500mm)でそれぞれの値が最大となる。
In FIG. 4B, the difference between the extrusion force (a) and the reaction force (b) corresponds to the load necessary for the
次に、左右の側面用油圧シリンダ4を制御する油圧ポンプ(図示せず)の吐出圧力の設定値を種々変化させ、左右の中間可動壁が側方に移動する条件で、左右の側面パネル5、5にかかる力、押出す際の押出し力、反力を作用する際の受力をロードセル18により測定した結果の一例を示す。
Next, the left and
図5は、側面パネル5、5に角度α9.5度、斜面の長さd182.5mm、コークスと接する水平面の長さ220mmの突起を設置し、おおよそのサイズが押出し方向600mm、幅400mm、高さ380mmのコークスケーキを押出し、この時のコークスの移動距離に対するロードセルの荷重(それぞれの面における複数個の合計値)及び左右側面パネル5、5間の距離の変位量を測定した結果である。
FIG. 5 shows that
図5において、(イ)は押出し側のシリンダヘッド10と前パネル11の間に設けられたロードセル17で測定された荷重(押出し力)、(ロ)は受け側のシリンダヘッド10と後パネル12の間に設けられたロードセル17で測定された荷重(反力)、(ハ)は右側の側面パネル5と中間可動壁6の間に設けられたロードセル18で測定された荷重の合計値(右壁受力)、(ニ)は左側の側面パネル5と中間可動壁6の間に設けられたロードセル18で測定された荷重の合計値(左壁受力)をそれぞれ示す。
In FIG. 5, (a) is the load (extrusion force) measured by the
また、図5において、(ホ)は左右の側面支持体7、7に取り付けられた位置検出器8、8による測定値から求めた左右側面パネル5、5間の距離の変位量を示す。この値が正値であることは、左右パネル5、5間の間隔がコークス押出し中に広がったことを意味する。
Further, in FIG. 5, (e) shows the displacement amount of the distance between the left and
図5において、移動距離(横軸)がおおよそ250mmまでは、押出し力(イ)、壁受力(ハ)(ニ)は増加しているが、移動距離が250mmを超えると、壁間距離の変位量(ホ)が急激に増加し、押出し力(イ)、壁受力(ハ)(ニ)が低下に転じている。
図5の結果を基に、コークス押出し時の壁間距離の変位量と突起乗り越えに要する荷重(=押出し力−反力)の関係、及び、右側壁に作用する合計荷重の関係を求めた。その結果を図6(a)、(b)に示す。
In FIG. 5, when the moving distance (horizontal axis) is approximately 250 mm, the pushing force (b) and the wall receiving force (c) (d) increase, but when the moving distance exceeds 250 mm, the distance between the walls is increased. The amount of displacement (e) increases rapidly, and the pushing force (b) and wall receiving force (c) (d) start to decline.
Based on the results shown in FIG. 5, the relationship between the displacement of the inter-wall distance during coke extrusion and the load required for overcoming the protrusion (= extrusion force-reaction force) and the relationship between the total load acting on the right side wall were determined. The results are shown in FIGS. 6 (a) and (b).
図6より、壁間距離の変位が大きくなるにつれて突起乗り越えに要する荷重、及び、右側壁(突起を有する壁)に作用する荷重は供に直線的に減少することがわかる。この結果は、コークス押出し過程で、コークス炉炭化室の炉幅が広がることによって押出し負荷が低下する場合があることを示唆している。
実コークス炉の炭化室の炉壁間距離の変位量は、コークス炉の使用年数により変わると考えられるから、実コークス炉の特定炭化室の炉壁間距離の変位量の測定値から、図5及び図6の測定結果を基に当該コークス炉炭化室における押出し負荷や側壁の全体の負荷荷重を予測することが可能となる。
From FIG. 6, it can be seen that the load required to get over the protrusion and the load acting on the right side wall (the wall having the protrusion) decrease linearly as the displacement of the wall distance increases. This result suggests that during the coke extrusion process, the extrusion load may be reduced by increasing the furnace width of the coke oven carbonization chamber.
Since the amount of displacement of the distance between the wall of the coke oven of the actual coke oven is considered to change depending on the service life of the coke oven, from the measured value of the amount of displacement of the distance between the walls of the specific coke oven of the actual coke oven, FIG. And it becomes possible to predict the extrusion load in the coke oven carbonization chamber and the entire load load on the side wall based on the measurement result of FIG.
以上のようなコークス押出し負荷の測定試験を、側面用油圧シリンダの油圧ポンプの吐出圧力の設定値を変化させて、中間可動壁が移動する場合と移動しない場合のそれぞれにおいて、突起の形状、反力、上部積載荷重を変えて行い、それぞれの場合における側壁にかかる力、押出し力、受力をそれぞれ測定する。そして、これら測定値と反力の値、さらには荷重に基づいて押出し負荷を評価することにより、さまざまな形状の凹凸が、コークス炉の炉長方向や炉高方向のさまざまな位置に存在する時の押出し負荷に与える影響を評価することができる。 The measurement test of the coke extrusion load as described above was carried out by changing the set value of the discharge pressure of the hydraulic pump of the side hydraulic cylinder, and when the intermediate movable wall moved or not moved, This is done by changing the force and the upper loading load, and measuring the force on the side wall, the pushing force and the receiving force in each case. Then, by evaluating the extrusion load based on these measured values and reaction force values, as well as the load, when irregularities with various shapes exist at various positions in the length direction and height direction of the coke oven. It is possible to evaluate the influence on the extrusion load.
以上の実施の形態では、壁全体の荷重を各ロ−ドセルの合計値(平均値)として測定しており、部分的な荷重としては測定していないが、特に、老朽化が進展したコークス炉の炉壁が破孔する限界荷重を精度よく推定するには、コークスケーキの押出し時に凹凸部で発生すると推定される局所的な集中荷重がどのような分布になっているかを定量的に、且つ、時間的に連続して測定して評価することが望ましい。 In the above embodiment, the load of the entire wall is measured as the total value (average value) of each load cell, and is not measured as a partial load. In order to accurately estimate the critical load at which the furnace wall breaks, the distribution of the localized concentrated load that is estimated to occur in the irregularities during extrusion of the coke cake is quantitatively determined, and It is desirable to measure and evaluate continuously in time.
そこで、コークスケーキの押出し時の荷重の分布や、炉壁の任意の場所における荷重の変化を時間的に連続して測定することができるようにした実施の形態について説明する。 Therefore, an embodiment will be described in which the distribution of the load at the time of extruding the coke cake and the change in the load at an arbitrary location on the furnace wall can be continuously measured.
図7は、炉壁にかかる荷重を面として検出できるシート状の圧力検出手段を用いて、荷重分布や荷重の変化を連続的に測定できるようにした例であり、シート状の圧力検出手段として市販の圧力センサシート24を用い、それを側面パネル5とコークスケーキ2の間に配置して、コークスケーキ2の押出し時の凸部周辺の荷重分布や、荷重の時間的変化を測定できるようにしたものである。
FIG. 7 shows an example in which a load distribution and a change in load can be continuously measured by using a sheet-like pressure detecting means capable of detecting a load applied to the furnace wall as a surface. As a sheet-like pressure detecting means, A commercially available
この圧力センサシートは、行電極と列電極を有する2枚の樹脂シートを貼り合わせた構造になっており、電極の行と列の交点が個別の圧力検出点(センサセル)を構成し、このシートに加わる圧力に応じて各センサセルの電気抵抗値が減少するようになっている。そして、センサシートに圧力が加わると、各電極を通してセンサセルの電気抵抗値の変化が高速に読み取られ、読み取られたデータは、専用の計測ソフトで処理されて、センサシートの測定領域内における圧力分布や任意の位置における圧力の時間変化が出力される。 This pressure sensor sheet has a structure in which two resin sheets having row electrodes and column electrodes are bonded together, and the intersection of the row and column of electrodes constitutes an individual pressure detection point (sensor cell). The electric resistance value of each sensor cell is reduced according to the pressure applied to the sensor cell. When pressure is applied to the sensor sheet, the change in the electrical resistance value of the sensor cell is read at high speed through each electrode, and the read data is processed by dedicated measurement software, and the pressure distribution in the measurement area of the sensor sheet Or the time change of pressure at any position is output.
この圧力センサシート表面は、例えばプラスチックの薄膜等で保護されているが、コークス塊が強く接触すると損傷するので、センサシート24とコークスケーキ2の間に保護シート25を挿入するのがよい。側面パネル5側にも挿入するのがより好ましい。
保護シート25には、市販の厚紙(クラフト紙)や薄い金属シートなどを単独で、あるいは併用して使用できる。
The surface of the pressure sensor sheet is protected by, for example, a plastic thin film. However, since the coke lump is damaged when strongly contacted, it is preferable to insert a
As the
保護シート25を入れた場合には、保護シートによりセンサシート24にかかる力が減衰し、計測された荷重は真の値ではない。そのため、ロードセル18で測定された荷重をセンサシート24で得られた荷重分布を基に補正して、真の荷重値を求めるようにする。
When the
図8−1〜図8−3に、中間可動壁が側方に移動しない(固定)条件で、圧力センサシート24を用いた場合における圧力の変化を連続的に記録した場合の例を示す。
FIGS. 8A to 8C show an example in which a change in pressure is continuously recorded when the
圧力センサシ−トには市販品(ニッタ(株)製)を用い、それを図7のようにセットして、図4の場合と同様の突起を用いて押出し試験を実施した。
使用したセンサシートには、1点当たり17×17mmの圧力検出点(センサセル)が、水平方向(コークス押出し方向)に52点、高さ方向に34点、合計1768個配置されている。
なお、保護シート25としては、厚さ約0.5mmのクラフト紙と、厚さ約0.1mmの金属シートを重ね合わせたものを用い、それをセンサシートの両側に介在させた。
A commercial product (manufactured by Nitta Co., Ltd.) was used for the pressure sensor sheet, which was set as shown in FIG. 7, and an extrusion test was performed using the same protrusions as in FIG.
The sensor sheet used has 1768 pressure detection points (sensor cells) of 17 × 17 mm per point, 52 points in the horizontal direction (coke pushing direction) and 34 points in the height direction.
As the
図7に示すように、圧力センサシート24を、センサコネクター23を介してセンサ制御・データ記録システム24に接続し、所定の時間間隔で圧力センサシートによる測定値を記録するようにした。また、センサ制御・データ記録システム24に、コークスケーキの押出し中に、上述した各ロードセルで測定された荷重データや、位置検出器からの位置データを同時に記録することにより、これらの測定データを圧力センサシートによる突起面における荷重の分布のデータと1:1に対応させて解析できるようにした。
As shown in FIG. 7, the
図8−1(a)〜8−3(e)に、中間可動壁が側方に移動しない(固定)条件で、コークスケーキ押出し中に、右壁に配置した突起面で測定された圧力センサシートの荷重の分布を、コークスケーキ2の移動距離100mmごとに示す。なお、図8中には、荷重の分布と突起の位置関係を明確にするために、センサシートのセンサセル配列上に突起の輪郭(側面矢視、正面矢視)を重ね合わせて示した。
FIGS. 8-1 (a) to 8-3 (e) are pressure sensors measured on the protruding surface disposed on the right wall during coke cake extrusion under the condition that the intermediate movable wall does not move sideways (fixed). The distribution of the load on the sheet is shown for every 100 mm travel distance of the
図8−1(a)〜8−3(e)より、コークスケーキと突起面は局所的に接触していること、コークスケーキの移動(図中の左側から右側に向かって押出される)とともに、荷重が作用する点群も移動すること、右壁全体の受力が大きくなると接触面積が増加すること、などを読み取ることができる。 From FIGS. 8-1 (a) to 8-3 (e), the coke cake and the projecting surface are in local contact with the movement of the coke cake (extruded from the left side to the right side in the figure). It can be read that the point cloud on which the load acts also moves, that the contact area increases when the force received by the entire right wall increases.
このような圧力センサシートを用いた測定の結果、得られる情報の例を図9と図10に示す。
図9は、突起面とコークスケーキの接触面積、突起面に作用する全体荷重、及び、接触圧力(=全体荷重/接触面積)とコークスケーキの移動距離の関係を示したものである。図より、コークスケーキが移動するにつれて、全体荷重が増加するが、接触面積も増加すること、その結果として、接触面積は概ね一定の値で推移することがわかる。
Examples of information obtained as a result of measurement using such a pressure sensor sheet are shown in FIGS.
FIG. 9 shows the relationship between the contact area between the projection surface and the coke cake, the overall load acting on the projection surface, the contact pressure (= total load / contact area), and the distance of movement of the coke cake. The figure shows that as the coke cake moves, the overall load increases, but the contact area also increases, and as a result, the contact area changes at a substantially constant value.
また、図10は、センサセル1個あたりに作用する荷重とコークスケーキの移動距離の関係を示したものである。ここで、センサセルAは、図8(a)において、縦方向のセル番号20、横方向のセル番号30を、また、センサセルBは、同図において、縦方向のセル番号20、横方向のセル番号38示す。図より、突起面の特定の位置に作用する荷重値とその時間的変化を把握することができる。
FIG. 10 shows the relationship between the load acting on one sensor cell and the movement distance of the coke cake. Here, the sensor cell A has a
なお、図7の例では圧力センサシート24を押出し方向に対して右壁に配置したが、左壁に配置したり、左右の壁に同時に配置して両壁に作用する荷重の分布を同時に測定したりすることもできる。また、保護シート25の構成(材質、厚み、使用数など)は、炉壁に作用する荷重の強弱に応じたものを選定するのがよく、たとえば、炉壁に作用する荷重が弱い場合には、厚みの少ないシートを適用したり、使用する枚数を少なくしたりする。
In the example of FIG. 7, the
また、上記図7〜10に示した実施の態様では、中間可動壁が側方に移動しない(固定)条件で、圧力センサシート24を用いた場合における圧力分布及び圧力変化を測定した例を説明したが、中間可動壁が幅方向に移動した条件でも同様に測定することができる。
Further, in the embodiment shown in FIGS. 7 to 10 described above, an example in which the pressure distribution and the pressure change are measured when the
この圧力センサシートを用いる実施の態様では、側壁面に作用する荷重を、センサシートの測定範囲内において時間的に連続して測定することができる。このため、圧力センサシート用いた測定を、様々な形状の突起や炭化室内の位置を想定した条件で行うことにより、炉壁に凹凸がある部位で発生すると推定される局所的な集中荷重がどのような分布になっているかを定量的に、且つ、時間的に連続して記録して評価することができ、コークス押出し時の押出し負荷をより精度よく推定することができるとともに、老朽化が進展したコークス炉の炉壁が破孔する限界荷重を精度よく推定することができるため、炉壁煉瓦の破孔や炉壁損壊等のトラブル発生をより確実に防止することができる。 In the embodiment using this pressure sensor sheet, the load acting on the side wall surface can be measured continuously in time within the measurement range of the sensor sheet. For this reason, the measurement using the pressure sensor sheet is performed under the conditions that assume the projections of various shapes and the positions in the carbonization chamber, so that the local concentrated load that is estimated to be generated in the part where the furnace wall is uneven is determined. The distribution can be evaluated quantitatively and continuously in time, the extrusion load during coke extrusion can be estimated more accurately, and aging progresses. Since the limit load at which the furnace wall of the coke oven is broken can be accurately estimated, it is possible to more reliably prevent the occurrence of troubles such as broken bricks and furnace wall breakage.
以上では、突起をそのまま凸形状の突起とした場合について説明したが、図12に示すように突起を組み合わせて凹みの一部として用いることができ、この装置で、凹み形状の評価を併せて行うことができる。
また、側壁を形成する側面パネルは、材質や表面形状を変更することによって、表面の摩擦状態を変化させることもできる。コークスと接する底面は、基台の表面を利用することもできるが、所定の摩擦状態を得るために基台とは別に底部を設けることもできる。
In the above description, the case where the protrusion is directly formed as a protrusion has been described. However, as shown in FIG. 12, the protrusion can be combined and used as a part of the recess, and this apparatus is used to evaluate the recess shape. be able to.
Moreover, the side panel which forms a side wall can also change the friction state of a surface by changing a material and surface shape. As the bottom surface in contact with the coke, the surface of the base can be used, but in order to obtain a predetermined friction state, a bottom can be provided separately from the base.
1 押出し用油圧シリンダ
2 試験用のコークスケーキ
3 反力付加用油圧シリンダ
4 側面用油圧シリンダ
5 側面パネル
6 中間可動壁
7 側面支持体
8 位置検出器
9 突起
10 シリンダヘッド
11 前後パネルのうちの前パネル
12 前後パネルのうちの後パネル
13 位置検出器
14 基台
15 押出し用油圧シリンダ支持体
16 反力付加用油圧シリンダ支持体
17、18 ロードセル
19 リニアモーションガイド(LMガイド)
20 LMガイド支持体
21 ローラ
22 突起の斜面
23 突起の水平面
24 圧力センサシート
25 保護シート
26 センサコネクター
27 センサコネクター制御・データ記録システム
DESCRIPTION OF
20
Claims (9)
前記前後の支持体の一方の側に配置されたコークス押出し手段と、
前記前後の支持体の他方の側に配置され、コークス押出しの際に前記コークス押出し手段による押出し力に対する反力をコークスに作用させる反力付与手段と、
前記前後の支持体間に間隔を置いて対向配置された左右の支持体と
前記左右の支持体に互いに対向するようにそれぞれ支持され、かつ、対向方向に移動可能に支持された左右の中間可動壁と、
前記中間可動壁に設定値以上の力が作用した際に、中間可動壁を移動させるための手段と、
内側にコークス押出し空間を形成するように前記中間可動壁にそれぞれ対向して配置され、対向方向には移動でき、コークス押出し方向には移動できないように設置された左右の側壁と、
前記左右の側壁間に配置された試験用のコークスを囲むように、その押出し方向前後に配置され、前記左右の側壁間の間隔よりも小さい幅を有する前後の可動壁と、
前記中間可動壁と前記側壁との間、前記押出し手段と前記可動壁との間、及び前記反力付与手段と前記可動壁との間にそれぞれ設置された荷重検出手段、
とを備えることを特徴とするコークス押出し負荷の評価装置。 Front and rear supports installed at intervals in the coke extrusion direction;
Coke extrusion means disposed on one side of the front and rear supports;
A reaction force applying means that is disposed on the other side of the front and rear supports, and applies a reaction force against the extrusion force by the coke extrusion means during coke extrusion to the coke ;
The left and right supports disposed opposite to each other with a space between the front and rear supports, and the left and right supports are supported so as to face each other, and are supported so as to be movable in the facing direction. With walls,
Means for moving the intermediate movable wall when a force greater than a set value is applied to the intermediate movable wall;
Left and right side walls that are arranged so as to face the intermediate movable wall so as to form a coke extrusion space inside, can be moved in the opposite direction, and cannot be moved in the coke extrusion direction,
Front and rear movable walls disposed in front and rear in the extrusion direction so as to surround the test coke disposed between the left and right side walls, and having a width smaller than the interval between the left and right side walls;
Load detecting means installed between the intermediate movable wall and the side wall, between the pushing means and the movable wall, and between the reaction force applying means and the movable wall;
And a coke extrusion load evaluation device.
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