JPH01234495A - 高炉用コークス強度の推定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はコークス炉で石炭を乾留して製造する際の高炉
用コークスの強度の推定および管理方法に関するもので
ある。

〈従来の技術〉　５ 高炉用コークスの粉化性は高炉操業に多大の影響を与え
る。粉化性が上昇すると炉内の通気抵抗が増加し装入物
の棚つりゃスリップなどの装入物降下異常を招き、高炉
操業に悪影響を及ぼす、従ってコークス製造部門ではコ
ークス粉化特性管理が重要な業務になっている。

コークス粉化特性評価方法の代表的なものの中にタンブ
ラ−試験があり、ＪＩＳにも規定されている０例えば塊
コークスをタンブラ−試験機内へ入れ４００回転させた
後の＋６１１１１１歩留をもってＴＩＦと称し、コーク
スの耐摩耗性を表す指数として使用している。該指数は
高炉通気抵抗係数との対応関係がよく重要視されている
。

しかしながら、従来からコークス製造部門で広〈実施さ
れている石炭性状値を所定の範囲内で管理し、タンブラ
−強度指数を予測するというやり方では、高精度の予測
・制御ができなかった。これは、たとえ同一配合におい
てもコークス炉の炉操業条件が変動しているのが現状で
あることからして当然である。

このため従来よりタンブラ−強度指数と操業条件の関係
について重回帰分析などを用いてその予測を試みようと
しているが、石炭性状因子、コークス炉構造因子および
コークス炉操業因子の各要因効果を分離できないため、
日常データの解析のみでは予測精度は著しく低かった。

ところでタンブラ−強度指数、例えばＴＩ−の構成要素
が気孔率と気孔壁強度にあることは周知の通りである。

従って気孔率と気孔壁強度について、それぞれ石炭性状
因子、コークス炉構造因子およびコークス炉操業因子と
の関係を定量化することによってＴＩＦの予測精度向上
が期待できる。

その場合、気孔率の測定は問題ないが、気孔壁強度につ
いてはこれを精度よ（測定する方法がない。

例えばマイクロ強度試験という方法が存在するが、この
方法はコークスを１〜２胴に粉砕整粒して内在亀裂を除
去し、粒子の摩耗強度を測定しようとするものである。

しなしながら、タンブラ−試験後の一６ｍの粒度構成（
表１）をみるとわかるように０．２５ｍａ＋以下の粒子
が５０〜６０％にも及び、粒径０．２５園の場合、平均
気孔壁厚は０．１〜０．２ｍｌオーダーであり、マイク
ロ強度試験の供試コークス粒径ｌ〜２ＩＩＩＩ１１では
気孔が内蔵された形となり気孔率の影響を完全に分離す
ることができない、このため、マイクロ強度指数（ＭＳ
Ｉ）を気孔壁強度指数に採用した場合、例えば気孔率が
上昇し、かつ気孔壁強度が増加する場合、両者でＭＳＩ
値の変化は相殺され、見掛上気孔壁強度の増加が小さく
なる。また気孔率が低下し、気孔壁強度が増加する場合
はＭＳＩ値は気孔率低下による増加分もカウントされる
ため、見掛上気孔壁強度は大幅に増加することになり、
従って、コークスのタンブラ−強度指数ＴＩの推定式の
パラメータとしてＭＳＩ値を採用する限りでは気孔率と
気孔壁強度の効果を分離できないため高い精度でＴ　Ｉ
　Ｆを推定することは出来ない。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明はタンブラ−強度指数ＴＩに及ぼす気孔率と気孔
壁強度の効果を分離し、より精度の高い高炉用コークス
強度の推定方法を提供し、さらにコークス炉の操業条件
の調整を容易にする高炉用コークスの強度管理方法を提
供するものである。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、コークスのタンブラ−強度指数（Ｔｌ）を求
めるに隙し、まずコークス炉の操業条件である少なくと
も流動性（ＭＦ）、乾留速度（ＨＲ）および嵩密度（Ｂ
Ｄ）からコークスの気孔壁詭化指数（Ｐａｉ）とコーク
ス炉の操業条件である少なくとも平均反射率（Ｒｏ）お
よび嵩密度（ＢＤ）からコークスの気孔率（Ｐｏｒ）を
計算により求め、次式によりコークスのタンブラ−強度
指数（ＴＩ）を求める高炉用コークス強度の推定方法で
ある。

Ｔ　Ｉ　−ＣＨＰａｉ＋ＣｚＰｏｒ＋Ｃｚ但し、コーク
スの気孔壁詭化指数（Ｐａｉ）は、高炉用塊コークスよ
り求めた複数のコアサンプルの気孔率（Ｐｏｒ）と同じ
コアサンプルより圧潰試験により間接的に求めた引張り
強度の対数値との回帰線の勾配として定義される。

さらに本発明は、コークス炉の操業条件にもとづいて推
定した前記式によるタンブラ−強度指数（ＴＩ）が所定
の目標管理値内に入るようにコークス炉の操業条件であ
る乾留速度（ＨＲ）、ギスラー最大流動度の対数値（ｄ
ｄｐａ＋）　、嵩密度（ＢＤ）および平均反射率（Ｒｏ
　）の一つ以上を調整する高炉用コークスの強度管理方
法である。

〈作　用〉 本発明は高炉操業にとって有用なコークスのタンブラ−
強度指数、例えばＴＩＦを高精度で予測・管理するため
、ＴＩＦの構成要素である気孔壁強度を高精度に評価す
る方法を発見し、これをとり込んだＴＩの予測式に、コ
ークス炉の操業条件を関連づけたものである。

一般にコークスの気孔壁強度の評価方法としては、マイ
クロ強度試験法がよく知られているが、該方法では供試
コークス径１〜２ｆｆｉ１１を採用しているため表１に
例を示すようにＴＩｒＩｒ特定時約５０〜６０％率で発
生する０、２５ｍｍ粉の原因となる０、１〜０．２　ｒ
ｒｍオーダーの気孔壁で構成される気孔の影響を分離で
きないため、気孔率の影響が混入するので、気孔壁強度
のパラメータとしては好ましくない。

表　　１ 一方、多孔質体としてのコークス強度を評価する方法と
して間接的引張強度試験法がある。当試験法は塊コーク
スから例えばＤφｘｔ’のコアサンプルを切り出し、圧
潰試験により引張強度（σｆ）但しＷは破壊荷重である
０本発明者らは、第２図のようにＴＩＥ”とこの引張強
度の対数値（〜σｆ）に比較的良好な相関があること、
また、コークス炉から取り出した塊コークスから１０φ
×５ＨＩＩａｌの複数のコアサンプルを切り出し夫々コ
ークスの気孔率Ｐａｒと引張強度の対数値（ｈσ、）を
測定した結果、第３図のように引張強度の対数値ｈσず
と気孔率Ｆｏｒはよい相関があること、また第４図のよ
うに製造条件の異なるコークスでは気孔率Ｆｏｒの変化
に対応する引張強度の対数〜σ、の変化率即ち両者の回
帰線の勾配θが異なることを発見した。

そこで、高炉用塊コークスより求めた複数のコアサンプ
ルの気孔率（Ｐｏｒ）と同じコアサンプルより圧潰試験
により間接的に求めた引張り強度の対数値との回帰線の
勾配を気孔壁詭化指数Ｐａｔ。

即ちＰａ１＝−ｄ　Ｃｋｔｊｔ　）　／ｄ　（Ｐｏｒ）
と定義し、気孔率Ｐａｒと合わせてタンブラ−強度指数
ＴＩＦ”の推定を試みたところ、実測値と非常に良好な
対応が得られた。

このことより塊コークスの気孔壁強度指数として、コー
クスの気孔率Ｆｏｒと引張強度の対数の関係より得られ
るコークス気孔壁詭化指数Ｐａｉを求め、本指数とコー
クス炉の操業条件である石炭性状因子、コークス炉構造
因子およびコークス炉操業因子との要因関係を事前に定
量化してお（こと、により炉操業変動によるコークスＴ
ＩＥ”の変動を高い精度で予測・管理できることが判明
した。

即ち本発明者らはコークスの操業条件とＰａｉおよびＰ
ａｒの関係を鋭意検討した結果、第７図に示すようなブ
ロックダイヤグラムが得られ図中の■印は特にＰａｉ、
　　Ｐｏｒに対して有意のあるパラメータであることが
判明した０次いでこれらの関係を公知の統計的手法によ
り定量化しく１）、　（２）式を得た。

Ｐａ１−　（ａｌ−ＨＲ＋ａｚ）ＸＭＦ＋　（ａｓ・Ｒ
ｏ”十ａａ　・Ｍ　＊　＋ａｓ）　Ｘ　Ｔ７＊＋ａｉＸ
　Ｂ　Ｄ　＋ａｌＸ　ＨＲ＋ａ＠Ｘ　Ｄ　Ｐ　＋ａｑ　
　　−−−−−（１）Ｆｏｒ−（ｂｔ　　・　ＨＲ＋ｂ
ｉ’）　　ｘＭＦ＋　　（ｂｉ　　・　Ｒ１１”十ｂ４
・’ｎｏ　＋ｂｓ）　Ｘ　Ｒｏ＋ｂａｘ　Ｂ　Ｄ　＋ｂ
、ｘ　ＨＲ＋ｂ、ｘ　Ｄ　Ｐ　＋ｂｖ　　・−・−・−
・・・・・・（２）（１）、　（２）式によりＴＩの推
定式（３）が得られた。

Ｔ　Ｉ　＝Ｃ，Ｐａｆ　＋Ｃｔ　Ｐｏｒ＋Ｃｓ　　　　
・−−−−−−（３）ここで　ＭＦ：ギスラー最大流動
度の対数値（ｄｄｐｍ） 葺。：配合炭の平均反射率（−） ＨＲ：乾留速度（■／ｈｒ） ＢＤ：嵩密度（ｋｇ／ボ） ＤＰ：配合炭粉砕粒度−３ｍ％ ａｌ〜ａｑ、　Ｊ〜ｂｑ、　ＣＩ＋　Ｃｚ＋　Ｃ３は夫
々定数である。

なおＰａｉとＦｏｒの実験式のパラメータとして、いず
れもＨＲ，ＭＦ、Ｒ，、ＢＤ、ＤＰを採用したが、これ
に限定されるものではなく、少なくともＰａｉのパラメ
ータとしてはＨＲ，ＭＦ、ＢＤを、またＰａｒのパラメ
ータとしてはＲ，、ＢＤを採用すれば、従来方式よりも
ＴＩを高精度に推定できることが確認されている。

〈実施例〉 表２に示すＩからＶの製造条件で供試炭を４０ｋｇ装入
の室炉タイプの電気炉で乾留して塊コークスを得、該コ
ークスの平均的な特性を得るべくそのコークスを頭、胴
１足に３分割し各区分毎２０コのコアサンプル（１０φ
Ｘ５’ｍｍ）を採取して、気孔率と引張強度を測定した
。同時に残試料についてマイクロ強度試験とタンブラ−
試験も実施した。

表３に本発明による気孔壁詭化指数を含めてこれらの結
果をまとめて示した０表３の結果を用いてＴＩＦとの対
応関係を検討した結果を第５図と第６図に示す１本発明
法を採用した第５図ではＴＩＥ”の計算値と実測値は良
好に一致している。

しかしマイクロ強度と気孔率をパラメータとしだ式（４
）でＴＩを推定した場合、第６図に示すようにケースｍ
、　ｒｖ、　ｖに見られる気孔率の影響が完全に分離し
きれていないため（ＭＳ＋が高い）気孔壁強度が高目に
カウントされＴＩごとの対応が本発明の第５図に比べ劣
っている。

Ｔ　Ｉ　＝ｄ１Ｍ　Ｓ　Ｉ　＋ｄｚ　Ｐ　ｏｒ＋ｄｔ　
　　−・−−−−−−（４）次に表４の１に示す製造条
件で供試炭を１２ｔｏｎ装入の実炉で乾留して塊コーク
スを製造するに際して、ＴＩの推定式（＋）、　（２）
、　（３）を用いて製造されるコークスのタンブラ−強
度指数を推定したところ、ＴＩの目標管理値より　１．
０低かったため、ＴＩの推定値を目標管理値となるよう
に表４の■に示すように製造条件を変更してコークスを
製造した。製造されたコークスのタンブラ−試験結果の
ＴＩ′：ｓは目標管理値よりわずかに０．１高いだけで
あり実用上問題のないレベルであった。

表２ 表３ 表４ さらに第１図はある特定工場のコークス炉の特定の炭化
室における１２チヤージのタンブラ−強度ＴＩの推定値
と実測値を示すものであり、実操業でかなりの精度で利
用可能なことが判明した。

〈発明の効果〉 このように本発明により、高炉コークスのタンブラ−Ｔ
Ｂ’を高精度に予測・管理可能となり高炉操業の安定に
寄与するばかりでなく、コークス炉配合側での自由度が
増え劣質炭の増配合が可能となり原料炭コストの低減に
大きく寄与できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実操業コークス炉での本発明の効果を示す図、
第２図は引張り強度の対数とＴ　Ｉ　；ｌ＋−との相関
図、第３図は気孔率と引張り強度の対数との相関図、第
４図は気孔壁詭化指数のｍ拠を示す気孔率と引張り強度
の対数との相関図、第５図はＴ■ごの実測値と本発明に
よる推定値との比較を示すグラフ、第６図はＴＩＦ″の
実測値と従来法による推定値との比較を示すグラフ、第
７図はＩＭに影響を及ぼすコークス炉操業条件のブロッ
クダイヤグラムである。 特許出願人　　　川＠製鉄株式会社 ！８１図 第２図 引張強度の対数（〜σｆ） 第３図 気孔率（％） 第５１ ＴＢ”実測値 第６図 ＴＩＥ”実（照面 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コークスのタンブラー強度指数（ＴＩ）を求めるに
   際し、まずコークス炉の操業条件である少なくとも流動
   性（ＭＦ）、乾留速度（ＨＲ）および嵩密度（ＢＤ）か
   らコークスの気孔壁詭化指数（Ｐａｉ）とコークス炉の
   操業条件である少なくとも平均反射率（＠Ｒ＠ｏ）およ
   び嵩密度（ＢＤ）からコークスの気孔率（Ｐｏｒ）を計
   算により求め、次式によりコークスのタンブラー強度指
   数（ＴＩ）を求めることを特徴とする高炉用コークス強
   度の推定方法。 Ｔｉ＝Ｃ＿１Ｐａｉ＋Ｃ＿２Ｐｏｒ＋Ｃ＿３但し、コー
   クスの気孔壁詭化指数（Ｐａｉ）は、高炉用塊コークス
   より求めた複数のコアサンプルの気孔率（Ｐｏｒ）と同
   じコアサンプルより圧潰試験により間接的に求めた引張
   り強度の対数値との回帰線の勾配であり、Ｃ＿１、Ｃ＿
   ２、Ｃ＿３は定数である。 ２、コークス炉の操業条件にもとづいて推定した請求項
   １のタンブラー強度指数（ＴＩ）が所定の目標管理値内
   に入るようにコークス炉の操業条件である乾留速度（Ｈ
   Ｒ）、ギスラー最大流動度の対数値（ｄｄｐｍ）、嵩密
   度（ＢＤ）および平均反射率（＠Ｒ＠ｏ）の一つ以上を
   調整することを特徴とする高炉用コークスの強度管理方
   法。