JPH09143473A - コークス炉の操業方法 - Google Patents
コークス炉の操業方法Info
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- JPH09143473A JPH09143473A JP6802596A JP6802596A JPH09143473A JP H09143473 A JPH09143473 A JP H09143473A JP 6802596 A JP6802596 A JP 6802596A JP 6802596 A JP6802596 A JP 6802596A JP H09143473 A JPH09143473 A JP H09143473A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コークス炉の操業において、コークスケーキ
の押出し性を改善し、コークス炉の寿命の延長をはか
る。 【解決手段】 原料炭特性および操業条件から実験的あ
るいは計算により、炉壁負荷指数としてコークスケーキ
圧縮中の一定押力に対する側壁荷重の比を求め、該炉壁
負荷指数を指標として操業する。
の押出し性を改善し、コークス炉の寿命の延長をはか
る。 【解決手段】 原料炭特性および操業条件から実験的あ
るいは計算により、炉壁負荷指数としてコークスケーキ
圧縮中の一定押力に対する側壁荷重の比を求め、該炉壁
負荷指数を指標として操業する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、コークスケーキ
の押出し性を改善するコークス炉の操業方法を提案する
ものである。
の押出し性を改善するコークス炉の操業方法を提案する
ものである。
【０００２】高炉用コークスは、還元材として、熱源と
して、また通気性を保つための支持材として機能してお
り、高炉に良質なコークスを安定して供給することが必
要不可欠である。しかし、21世紀初頭に日本国内のコー
クス炉の大半が、現在コークス炉の寿命とされている築
炉35年を迎えるため、現状コークス炉の代替炉の検討が
鉄鋼会社を始めとして行われている。例えば、連続式成
形コークス炉（例えば、奥原ら：鉄と鋼、Ｓ584 〜587
、1979）等である。しかるに、いずれの技術において
も設備の投資額は莫大なものとなるうえ、現状では従来
の室炉式のコークスと100 ％代替使用できる次世代高炉
用コークス製造技術は開発されていない。
して、また通気性を保つための支持材として機能してお
り、高炉に良質なコークスを安定して供給することが必
要不可欠である。しかし、21世紀初頭に日本国内のコー
クス炉の大半が、現在コークス炉の寿命とされている築
炉35年を迎えるため、現状コークス炉の代替炉の検討が
鉄鋼会社を始めとして行われている。例えば、連続式成
形コークス炉（例えば、奥原ら：鉄と鋼、Ｓ584 〜587
、1979）等である。しかるに、いずれの技術において
も設備の投資額は莫大なものとなるうえ、現状では従来
の室炉式のコークスと100 ％代替使用できる次世代高炉
用コークス製造技術は開発されていない。
【０００３】そこで、現状のコークス炉の寿命を延長す
ることが、現在の高炉製鉄法にとって最も重要であるこ
とは議論を待たない。コークス炉の寿命を決定する要因
としては、炭化室側壁（以下、炉壁という）れんがの損
傷、バックステー等の炉体変形、ドア部のシール不良等
の設備上の問題が挙げられているが、特に操業中の抜本
的な補修が不可能な、炉壁れんがの損傷が致命的となる
と考えられる。このれんがの損傷は、経年劣化による以
外に、コークス押出し時に炉壁への負荷が発生して、コ
ークスが炭化室内で閉塞して押出しが困難あるいは不能
となる状況（以下、それぞれ押止り、押詰り、まとめて
言う場合には押出し不良という）時に著しく進展すると
されている。さらに、この炉壁損傷はさらなる押出し不
良を誘発しやすいため炉寿命にとって悪循環となるばか
りでなく、調湿炭や弱粘結炭の増配合などにより炉壁へ
の負荷は一層増大する。
ることが、現在の高炉製鉄法にとって最も重要であるこ
とは議論を待たない。コークス炉の寿命を決定する要因
としては、炭化室側壁（以下、炉壁という）れんがの損
傷、バックステー等の炉体変形、ドア部のシール不良等
の設備上の問題が挙げられているが、特に操業中の抜本
的な補修が不可能な、炉壁れんがの損傷が致命的となる
と考えられる。このれんがの損傷は、経年劣化による以
外に、コークス押出し時に炉壁への負荷が発生して、コ
ークスが炭化室内で閉塞して押出しが困難あるいは不能
となる状況（以下、それぞれ押止り、押詰り、まとめて
言う場合には押出し不良という）時に著しく進展すると
されている。さらに、この炉壁損傷はさらなる押出し不
良を誘発しやすいため炉寿命にとって悪循環となるばか
りでなく、調湿炭や弱粘結炭の増配合などにより炉壁へ
の負荷は一層増大する。
【０００４】
【従来の技術】これまで、コークスの押出し特性に関す
る基礎的な研究はいくつかなされているが（例えば、V.
I.Ades et.al : AIME 45th Ironmaking Conference、19
86. p.459)、原料特性や操業条件から根本的に押止り、
押詰りを防止する技術は得られていない。さらに、特開
平５−339580号公報（コークス炉の操業方法）および特
開平６−271865号公報（コークス炉の操業方法）には、
炭芯温度が再固化温度に達したのち、あるいは膨張圧が
０となったのちの垂直あるいは水平方向の焼き減り量
と、装入高さあるいは炉幅との比率を制御することによ
り押詰りを防止する技術が開示されている。しかしなが
らこれらの技術は各々の配合炭についてコークス化過程
における焼き減り量を測定することが必須であり、日々
の操業における配合炭の配合設計に反映させることは困
難である。
る基礎的な研究はいくつかなされているが（例えば、V.
I.Ades et.al : AIME 45th Ironmaking Conference、19
86. p.459)、原料特性や操業条件から根本的に押止り、
押詰りを防止する技術は得られていない。さらに、特開
平５−339580号公報（コークス炉の操業方法）および特
開平６−271865号公報（コークス炉の操業方法）には、
炭芯温度が再固化温度に達したのち、あるいは膨張圧が
０となったのちの垂直あるいは水平方向の焼き減り量
と、装入高さあるいは炉幅との比率を制御することによ
り押詰りを防止する技術が開示されている。しかしなが
らこれらの技術は各々の配合炭についてコークス化過程
における焼き減り量を測定することが必須であり、日々
の操業における配合炭の配合設計に反映させることは困
難である。
【０００５】またこれまでに、上記のような損傷の激し
い炉壁状態や劣質原料炭使用の観点からコークスの押出
し性について検討された例はない。このため、操業中に
得られる情報から炉壁、炉底の損傷を事前に察知して補
修を行い、押止り、押詰りを未然に防止し、またそれに
よって炉壁、炉底のさらなる損傷を防ぐ技術が指向され
ている。例えば、特開平３−146589号公報（コークス炉
炭化室炉壁の異常診断方法）には、押出し時のモーター
にかかる負荷情報から炉壁異常を診断する技術が開示さ
れている。
い炉壁状態や劣質原料炭使用の観点からコークスの押出
し性について検討された例はない。このため、操業中に
得られる情報から炉壁、炉底の損傷を事前に察知して補
修を行い、押止り、押詰りを未然に防止し、またそれに
よって炉壁、炉底のさらなる損傷を防ぐ技術が指向され
ている。例えば、特開平３−146589号公報（コークス炉
炭化室炉壁の異常診断方法）には、押出し時のモーター
にかかる負荷情報から炉壁異常を診断する技術が開示さ
れている。
【０００６】炭化室炉壁の補修はSi, SiO2等のレンガ原
料を溶射することによって可能であり、実際に実操業で
実施されて押出し不良の低減に大きな効果をあげてい
る。そのため、上記に開示されているような診断方法を
用いて炉壁状態を診断して損傷部の溶射補修を行う技術
は有意義なものであるが、窯がある程度損傷してからの
対策であり、押出し不良の根本的な解決方法とはいえな
い。さらに、炉団当りの窯数が数10から100 と多いた
め、この溶射補修は効率的にも経済的にも多大な負荷を
伴う。
料を溶射することによって可能であり、実際に実操業で
実施されて押出し不良の低減に大きな効果をあげてい
る。そのため、上記に開示されているような診断方法を
用いて炉壁状態を診断して損傷部の溶射補修を行う技術
は有意義なものであるが、窯がある程度損傷してからの
対策であり、押出し不良の根本的な解決方法とはいえな
い。さらに、炉団当りの窯数が数10から100 と多いた
め、この溶射補修は効率的にも経済的にも多大な負荷を
伴う。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】通常のコークスの製造
においては、高炉使用時に要求されるコークス性能を満
たすように石炭配合やフリュー温度などのコークス炉の
操業条件を決定するのが一般的である。ここで言うコー
クス性能とは、例えば粒度、タンブラー強度 (ＴＩ) 、
ドラム強度（ＤＩ）、反応後強度（ＣＳＲ）、反応性
（ＪＩＳ−反応性）などである。しかし、これらの操業
方法はコークス押出し性を考慮に入れたものではないた
め、炉の老朽化や損傷により押出し不良が多発した場合
の抜本的な解決方法を与えるものではない。また、現状
では操業条件とコークスの押出し性との関係が明らかに
されていないため、コークスの押出し性を改善するコー
クス炉の操業技術は得られていない。
においては、高炉使用時に要求されるコークス性能を満
たすように石炭配合やフリュー温度などのコークス炉の
操業条件を決定するのが一般的である。ここで言うコー
クス性能とは、例えば粒度、タンブラー強度 (ＴＩ) 、
ドラム強度（ＤＩ）、反応後強度（ＣＳＲ）、反応性
（ＪＩＳ−反応性）などである。しかし、これらの操業
方法はコークス押出し性を考慮に入れたものではないた
め、炉の老朽化や損傷により押出し不良が多発した場合
の抜本的な解決方法を与えるものではない。また、現状
では操業条件とコークスの押出し性との関係が明らかに
されていないため、コークスの押出し性を改善するコー
クス炉の操業技術は得られていない。
【０００８】この発明は、これらの背景に鑑み、実操業
に適用可能な技術の開発を目的として、種々の操業条件
で決定されるコークスケーキの構造とコークスケーキの
押出し性との関係に注目し、原料炭の選別または配合比
の調整による原料炭特性や操業条件を適正化してコーク
スケーキの押出し不良の発生を防止するコークス炉の操
業方法を提案することを目的とする。
に適用可能な技術の開発を目的として、種々の操業条件
で決定されるコークスケーキの構造とコークスケーキの
押出し性との関係に注目し、原料炭の選別または配合比
の調整による原料炭特性や操業条件を適正化してコーク
スケーキの押出し不良の発生を防止するコークス炉の操
業方法を提案することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明の要旨とすると
ころは以下の通りである。 コークス炉炭化室内へ単味または２種以上の石炭を
配合した原料炭を装入したのち、乾留して炭化させたコ
ークスケーキを、押出しラムにより炭化室から押出して
排出するコークス炉の操業方法において、原料炭特性お
よび操業条件から実験的あるいは計算により、炉壁負荷
指数としてコークスケーキ圧縮中の一定押力に対する側
壁荷重の比を求め、該炉壁負荷指数を指標として操業
し、コークスケーキの押出し性を確保することを特徴と
するコークス炉の操業方法（第１発明）。
ころは以下の通りである。 コークス炉炭化室内へ単味または２種以上の石炭を
配合した原料炭を装入したのち、乾留して炭化させたコ
ークスケーキを、押出しラムにより炭化室から押出して
排出するコークス炉の操業方法において、原料炭特性お
よび操業条件から実験的あるいは計算により、炉壁負荷
指数としてコークスケーキ圧縮中の一定押力に対する側
壁荷重の比を求め、該炉壁負荷指数を指標として操業
し、コークスケーキの押出し性を確保することを特徴と
するコークス炉の操業方法（第１発明）。
【００１０】 炉壁負荷指数を原料炭特性の粘結性と
石炭化度とを用いて求め、得られた指数値が所定の範囲
を満足するように、原料炭の選別または配合比の調整を
行うことを特徴とする第１発明に記載のコークス炉の操
業方法（第２発明）。
石炭化度とを用いて求め、得られた指数値が所定の範囲
を満足するように、原料炭の選別または配合比の調整を
行うことを特徴とする第１発明に記載のコークス炉の操
業方法（第２発明）。
【００１１】 粘結性として、最大流動度、全膨張率
または粘着度指数を用い、石炭化度として、揮発分量、
発熱量またはビトリニット平均反射率を用いる第２発明
に記載のコークス炉の操業方法（第３発明）。
または粘着度指数を用い、石炭化度として、揮発分量、
発熱量またはビトリニット平均反射率を用いる第２発明
に記載のコークス炉の操業方法（第３発明）。
【００１２】 炉壁負荷指数を下記式（１）であらわ
し、該指数を一定値以下に制御することを特徴とする第
１，２または第３発明に記載のコークス炉の操業方法
（第４発明）。
し、該指数を一定値以下に制御することを特徴とする第
１，２または第３発明に記載のコークス炉の操業方法
（第４発明）。
【数２】
【００１３】
【発明の実施の形態】この発明の作用を以下に詳細に述
べる。通常のコークス炉操業においては、押出しラムに
よってコークスケーキを片側（マシンサイド）から押し
て排出する。その際、押出し機の能力や炉壁保護のため
に決められた押力の最大許容値を超える場合に、電気的
に押出しを中断、あるいは中止するのが押出し不良であ
る。実機でのコークスケーキの押出しを原料炭装入孔か
ら観察した結果、押出しラムによって押力が与えられる
と、コークスケーキは横方向（炉壁方向）に拡がりなが
ら押出され、この横方向の拡がりが著しくなると押出し
不良に到ることが判明した。これは、コークスケーキの
押出し中に横方向への拡がりによって炉壁に荷重が作用
すると、壁面との摩擦によってコークスケーキを排出す
る推力が減少するためである。すなわち、押力に対する
炉壁荷重の比（以下、βという）が一定値を超えると押
力がその最大許容値になってもコークスケーキの押出し
に必要な推力が得られず、押出し不良に至ると考えられ
る。
べる。通常のコークス炉操業においては、押出しラムに
よってコークスケーキを片側（マシンサイド）から押し
て排出する。その際、押出し機の能力や炉壁保護のため
に決められた押力の最大許容値を超える場合に、電気的
に押出しを中断、あるいは中止するのが押出し不良であ
る。実機でのコークスケーキの押出しを原料炭装入孔か
ら観察した結果、押出しラムによって押力が与えられる
と、コークスケーキは横方向（炉壁方向）に拡がりなが
ら押出され、この横方向の拡がりが著しくなると押出し
不良に到ることが判明した。これは、コークスケーキの
押出し中に横方向への拡がりによって炉壁に荷重が作用
すると、壁面との摩擦によってコークスケーキを排出す
る推力が減少するためである。すなわち、押力に対する
炉壁荷重の比（以下、βという）が一定値を超えると押
力がその最大許容値になってもコークスケーキの押出し
に必要な推力が得られず、押出し不良に至ると考えられ
る。
【００１４】この発明は、これらの知見にもとづいて達
成したもので、以下にその内容を述べる。片側の炉壁と
炉体との拘束をなくし、コークスケーキを押出しラムで
圧縮したときの炉壁への荷重を測定できるようにした石
炭乾留試験炉において、押出しラムの押力とコークスケ
ーキ圧縮中の炉壁への荷重との関係を測定する実験を行
った。
成したもので、以下にその内容を述べる。片側の炉壁と
炉体との拘束をなくし、コークスケーキを押出しラムで
圧縮したときの炉壁への荷重を測定できるようにした石
炭乾留試験炉において、押出しラムの押力とコークスケ
ーキ圧縮中の炉壁への荷重との関係を測定する実験を行
った。
【００１５】そこで、上記実験結果の１例として、コー
クスケーキの圧縮ひずみ（圧縮前コークスケーキ長さに
対する圧縮変形量）とβ（炉壁負荷指数）および圧縮応
力（圧縮中の押力を応力値に換算した値）との関係のグ
ラフを図１に示す。
クスケーキの圧縮ひずみ（圧縮前コークスケーキ長さに
対する圧縮変形量）とβ（炉壁負荷指数）および圧縮応
力（圧縮中の押力を応力値に換算した値）との関係のグ
ラフを図１に示す。
【００１６】図１から明らかなように、コークスケーキ
の変形は、圧縮方向の変形量（圧縮ひずみ）の増加に従
って、図１の点線で示すように４つの領域、すなわち、
コークスケーキの変形抵抗（圧縮応力）が小さく安定し
ている第１の領域、変形抵抗が上昇し始める第２の領
域、βが発生し、その値が安定している第３の領域およ
び変形抵抗と特にβが急増する第４の領域に分けること
ができ、コークスケーキの変形量（圧縮ひずみ）が一定
値を超えると変形抵抗（圧縮応力）とβとが急激に増加
することがわかる。このコークスケーキの変形量がβの
急増領域に入ると、押出し不良が発生する確率が高くな
る。
の変形は、圧縮方向の変形量（圧縮ひずみ）の増加に従
って、図１の点線で示すように４つの領域、すなわち、
コークスケーキの変形抵抗（圧縮応力）が小さく安定し
ている第１の領域、変形抵抗が上昇し始める第２の領
域、βが発生し、その値が安定している第３の領域およ
び変形抵抗と特にβが急増する第４の領域に分けること
ができ、コークスケーキの変形量（圧縮ひずみ）が一定
値を超えると変形抵抗（圧縮応力）とβとが急激に増加
することがわかる。このコークスケーキの変形量がβの
急増領域に入ると、押出し不良が発生する確率が高くな
る。
【００１７】そこで、種々の条件で実験を行った結果、
β急増領域の境界の圧縮応力は、原料炭の配合（原料炭
特性）や操業条件によらずほぼ一定であることがわかっ
た。このことから、コークスケーキの変形がβの急増す
る領域、この場合押力６ｔ時の押力に対する炉壁荷重の
比（以下、β6tという）が、コークスケーキの押出し性
をあらわす指標となることが判明した。
β急増領域の境界の圧縮応力は、原料炭の配合（原料炭
特性）や操業条件によらずほぼ一定であることがわかっ
た。このことから、コークスケーキの変形がβの急増す
る領域、この場合押力６ｔ時の押力に対する炉壁荷重の
比（以下、β6tという）が、コークスケーキの押出し性
をあらわす指標となることが判明した。
【００１８】さらに、実験を重ねた結果、β6tは原料炭
の特性（粘結性、石炭化度、水分等）、乾留時間および
フリュー温度などの原料炭特性や操業条件と強い関係の
あることがわかった。
の特性（粘結性、石炭化度、水分等）、乾留時間および
フリュー温度などの原料炭特性や操業条件と強い関係の
あることがわかった。
【００１９】一般にβ6tは次式（２）で与えることがで
きる。 β6t＝ｆ（ P1, P2, P3---） ---(2) ここで、Ｐi は原料炭の特性（粘結性、石炭化度、水
分）、乾留時間、フリュー温度、嵩密度および粒度など
の原料炭特性および操業条件である。
きる。 β6t＝ｆ（ P1, P2, P3---） ---(2) ここで、Ｐi は原料炭の特性（粘結性、石炭化度、水
分）、乾留時間、フリュー温度、嵩密度および粒度など
の原料炭特性および操業条件である。
【００２０】たとえば、β6tは、原料炭の最大流動度
（以下、ＭＦという）、石炭化度（以下、ビトリニット
平均反射率：
（以下、ＭＦという）、石炭化度（以下、ビトリニット
平均反射率：
【外１】 という）の増加に伴って減少し、ＭＦおよび
【外２】 の関数として一般に次式（３）で与えることができる。
【数３】 ここで、ａc ，ｂc ，ｃc ，ｄc およびｅc は他の操業
条件から決定される定数である。
条件から決定される定数である。
【００２１】なお、上記において、最大流動度、石炭化
度の異なる石炭を複数配合して原料炭として使用する場
合は、それらの配合比に基づいて荷重平均したＭＦ，
度の異なる石炭を複数配合して原料炭として使用する場
合は、それらの配合比に基づいて荷重平均したＭＦ，
【外３】 を代表値として用いることでよい。
【００２２】ついで、実験結果にもとづく、フリュー温
度：１０００℃、乾留時間：１８時間、原料炭水分：６
％の場合における
度：１０００℃、乾留時間：１８時間、原料炭水分：６
％の場合における
【外４】 をパラメーターとするβ6tとＭＦとの関係のグラフを図
２に示す。
２に示す。
【００２３】図２から明らかなように、コークスケーキ
圧縮中の炉壁荷重は、原料炭のＭＦ，
圧縮中の炉壁荷重は、原料炭のＭＦ，
【外５】 の増加に伴い減少し、この場合β6tはＭＦおよび
【外６】 の関数として次式（１）を得ることができる。
【数４】
【００２４】さらに、乾留時間：ｔとβ6tとの関係は一
般に次式（４）で与えられる。 β6t＝ａt （ｔ−ｂt )2＋ｃt ---(4) ここで、ａt ，ｂt およびｃt は他の原料炭特性や操業
条件から決定される定数である。
般に次式（４）で与えられる。 β6t＝ａt （ｔ−ｂt )2＋ｃt ---(4) ここで、ａt ，ｂt およびｃt は他の原料炭特性や操業
条件から決定される定数である。
【００２５】他の原料炭特性や操業条件の、原料炭の水
分、嵩密度、粒度およびフリュー温度などについても、
上記と同様なβ6tとの一般的な関係式が得られる。これ
らの関係式を互いに組合せて上記（２）式を用いること
によって、種々の条件におけるβ6tが得られ、このβ6t
によってコークスケーキの押出し性を予測することがで
き、このβ6tを指標とすることにより、コークスケーキ
の押出し不良が防止できることになる。
分、嵩密度、粒度およびフリュー温度などについても、
上記と同様なβ6tとの一般的な関係式が得られる。これ
らの関係式を互いに組合せて上記（２）式を用いること
によって、種々の条件におけるβ6tが得られ、このβ6t
によってコークスケーキの押出し性を予測することがで
き、このβ6tを指標とすることにより、コークスケーキ
の押出し不良が防止できることになる。
【００２６】つぎに実機のコークス炉操業における、原
料炭特性および操業条件とコークスケーキの押出し性と
の関係を調査した。対象としたコークス炉は、炉高：6.
4m、炉幅：430mm 、奥行き：14.8m で、66門の炉団であ
る。この炉団は炉令が約17年と若いため炉壁損傷はほと
んど見られない。調査期間は１年間で、調査期間中の原
料炭特性および操業条件は、
料炭特性および操業条件とコークスケーキの押出し性と
の関係を調査した。対象としたコークス炉は、炉高：6.
4m、炉幅：430mm 、奥行き：14.8m で、66門の炉団であ
る。この炉団は炉令が約17年と若いため炉壁損傷はほと
んど見られない。調査期間は１年間で、調査期間中の原
料炭特性および操業条件は、
【外７】 ＝0.87〜1.14、ＭＦ＝1.82〜2.98、原料炭水分：5.5 〜
7.5 ％、炉温：1150〜1250℃および稼働率（１日１窯当
りの押出し本数×100 ）：130 〜150 ％である。押出し
性の評価は全窯における１日当りの押出し不良件数の合
計とした。この押出し不良の発生頻度とコークスのタン
ブラー強度：ＴＩとの関係のグラフを図３に、押出し不
良の発生頻度とそれぞれの原料炭特性および操業条件か
ら前記（１）式で得られるβ6tとの関係のグラフを図４
に示す。
7.5 ％、炉温：1150〜1250℃および稼働率（１日１窯当
りの押出し本数×100 ）：130 〜150 ％である。押出し
性の評価は全窯における１日当りの押出し不良件数の合
計とした。この押出し不良の発生頻度とコークスのタン
ブラー強度：ＴＩとの関係のグラフを図３に、押出し不
良の発生頻度とそれぞれの原料炭特性および操業条件か
ら前記（１）式で得られるβ6tとの関係のグラフを図４
に示す。
【００２７】これらの図から明らかなように、コークス
のＴＩ（タンブラー強度）と押出し不良の発生頻度との
間には相関が見られず、これまで考えられていたように
コークス強度が増加するほど押出し不良が減少するとは
一概には言えないことがわかる。それに対して、β6tに
関しては押出し不良の発生頻度との間に明確な相関が見
られ、押出し不良が発生しないしきい値が存在すること
がわかる。この場合におけるしきい値はβ6t＝0.05であ
るが、コークス炉の窯寸法や損傷程度等条件によってこ
のしきい値は変化する。
のＴＩ（タンブラー強度）と押出し不良の発生頻度との
間には相関が見られず、これまで考えられていたように
コークス強度が増加するほど押出し不良が減少するとは
一概には言えないことがわかる。それに対して、β6tに
関しては押出し不良の発生頻度との間に明確な相関が見
られ、押出し不良が発生しないしきい値が存在すること
がわかる。この場合におけるしきい値はβ6t＝0.05であ
るが、コークス炉の窯寸法や損傷程度等条件によってこ
のしきい値は変化する。
【００２８】また、上記と異なる実機コークス炉（91
門、炉高：5.9m、炉幅：460mm 、奥行き：14.9m)におい
て、原料炭配合がコークス押出し性に及ぼす影響を調査
する実験を行った。各実験は50窯について原料炭の配合
以外の操業条件を同一にして行い、β6tの算出には前記
の(1) 式を用いた。原料炭の配合はβ6tで0.01〜0.1 の
10水準とし、β6tが0.05と0.06の配合ではＭＦ、
門、炉高：5.9m、炉幅：460mm 、奥行き：14.9m)におい
て、原料炭配合がコークス押出し性に及ぼす影響を調査
する実験を行った。各実験は50窯について原料炭の配合
以外の操業条件を同一にして行い、β6tの算出には前記
の(1) 式を用いた。原料炭の配合はβ6tで0.01〜0.1 の
10水準とし、β6tが0.05と0.06の配合ではＭＦ、
【外８】 をそれぞれ５水準変えて行った。これらの実験結果を表
１に示す。
１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】この場合においても、β6t≦0.05となる原
料炭特性および操業条件によってコークスの押出し不良
を防止できることが判明した。これらの結果から、(1)
式から計算されるβ6tが同一となる原料炭特性および操
業条件から得られるコークスケーキについては同一の押
出し性を有し、異なる場合にはβ6tが小さいほど押出し
に有効な推力が増すため押出し性が向上することがわか
った。
料炭特性および操業条件によってコークスの押出し不良
を防止できることが判明した。これらの結果から、(1)
式から計算されるβ6tが同一となる原料炭特性および操
業条件から得られるコークスケーキについては同一の押
出し性を有し、異なる場合にはβ6tが小さいほど押出し
に有効な推力が増すため押出し性が向上することがわか
った。
【００３１】一方、コークスケーキの押出し中に発生す
る炉壁負荷とコークスケーキ内構造との関係を調査した
結果、押出し中の炉壁負荷にはケーキ内の亀裂構造が大
きく影響していることがわかった。さらに、石炭配合と
ケーキ内亀裂構造との関係を調査したところ、原料炭特
性および操業条件が炉壁負荷の発生に関係する亀裂構造
を支配していることが判明した。たとえば、原料炭の粘
結性と石炭化度が増加することによってコークスケーキ
内の構造が変化し、炉壁負荷を発生するケーキ内の運動
が抑制される。前記(1) 式の場合には原料炭の粘結性を
あらわす指標としてＭＦを、石炭化度をあらわす指標と
して
る炉壁負荷とコークスケーキ内構造との関係を調査した
結果、押出し中の炉壁負荷にはケーキ内の亀裂構造が大
きく影響していることがわかった。さらに、石炭配合と
ケーキ内亀裂構造との関係を調査したところ、原料炭特
性および操業条件が炉壁負荷の発生に関係する亀裂構造
を支配していることが判明した。たとえば、原料炭の粘
結性と石炭化度が増加することによってコークスケーキ
内の構造が変化し、炉壁負荷を発生するケーキ内の運動
が抑制される。前記(1) 式の場合には原料炭の粘結性を
あらわす指標としてＭＦを、石炭化度をあらわす指標と
して
【外９】 を用いたが、この発明では、粘結性をあらわす指標とし
て例えば全膨張率、粘着度指数などを石炭化度をあらす
指標として例えば揮発分量、発熱量などを用いてもよ
く、これらのいずれを用いても管理指標を構成する計算
式が異なるだけで、本質的な相違はない。
て例えば全膨張率、粘着度指数などを石炭化度をあらす
指標として例えば揮発分量、発熱量などを用いてもよ
く、これらのいずれを用いても管理指標を構成する計算
式が異なるだけで、本質的な相違はない。
【００３２】また、一般にコークスケーキの押出し不良
の発生原因には、炉の老巧化、炉壁や天井へのカーボン
付着、炉壁損傷などが挙げられている。しかし、この発
明を用いて原料炭特性や操業条件を適切に設計し、押出
し中に発生する炉壁荷重を抑制するコークスケーキ構造
とすることで、上記の諸因子下においても押出し不良の
発生を防止することができる。すなわち、原料炭特性や
操業条件からコークス押出し中の炉壁負荷をあらわす炉
壁負荷指数を算出して、このしきい値を超えないように
原料炭や操業の設計を行うことによって、コークスケー
キ排出時の押出し性を確保し、押出し不良の発生、さら
に押出し不良に伴うコークス炉の損傷を未然に防止する
ことが可能になる。
の発生原因には、炉の老巧化、炉壁や天井へのカーボン
付着、炉壁損傷などが挙げられている。しかし、この発
明を用いて原料炭特性や操業条件を適切に設計し、押出
し中に発生する炉壁荷重を抑制するコークスケーキ構造
とすることで、上記の諸因子下においても押出し不良の
発生を防止することができる。すなわち、原料炭特性や
操業条件からコークス押出し中の炉壁負荷をあらわす炉
壁負荷指数を算出して、このしきい値を超えないように
原料炭や操業の設計を行うことによって、コークスケー
キ排出時の押出し性を確保し、押出し不良の発生、さら
に押出し不良に伴うコークス炉の損傷を未然に防止する
ことが可能になる。
【００３３】
【実施例】実機コークス炉、（91門、炉高：5.9m、炉
幅：460 mm、奥行き：14.9m)において、この発明に従う
設計による操業試験を３月間実施し、従来の操業との比
較を行った。
幅：460 mm、奥行き：14.9m)において、この発明に従う
設計による操業試験を３月間実施し、従来の操業との比
較を行った。
【００３４】従来の操業期間とこの発明の設計条件（β
6t＜0.05）による操業期間における、前記(1) 式により
算出されるβ6tおよびコークスケーキの押出し不良の経
時変化のグラフを図５に示す。
6t＜0.05）による操業期間における、前記(1) 式により
算出されるβ6tおよびコークスケーキの押出し不良の経
時変化のグラフを図５に示す。
【００３５】図５から明らかなように、従来の操業で
は、計算されるβ6tの平均値が0.089で、押出し1000回
当りの押出し不良発生頻度の平均が25.4回／日であった
のに対し、この発明の設計条件による操業では、計算さ
れるβ6tの平均値が0.029 で、押出し1000回当りの押出
し不良発生頻度の平均値が0.6 回／日と大幅に低減して
いる。
は、計算されるβ6tの平均値が0.089で、押出し1000回
当りの押出し不良発生頻度の平均が25.4回／日であった
のに対し、この発明の設計条件による操業では、計算さ
れるβ6tの平均値が0.029 で、押出し1000回当りの押出
し不良発生頻度の平均値が0.6 回／日と大幅に低減して
いる。
【００３６】これらの結果より、コークスケーキ圧縮中
の一定押力に対する側壁荷重の比の炉壁負荷指数
（β6t) を指標としてコークス炉の操業を行うことによ
り、コークスケーキの押出し性を大幅に改善できること
がわかる。
の一定押力に対する側壁荷重の比の炉壁負荷指数
（β6t) を指標としてコークス炉の操業を行うことによ
り、コークスケーキの押出し性を大幅に改善できること
がわかる。
【００３７】
【発明の効果】この発明は、コークス炉の操業に当り、
コークスケーキ圧縮中の一定押力に対する炉壁荷重の比
を炉壁負荷指数とし、この炉壁負荷指数を指標として操
業するものであり、この発明によれば、コークスケーキ
の押止りや押詰りなどの押出し不良、さらには押出不良
発生によるコークス炉の損傷を未然に防止でき、炉の寿
命延長に大きく貢献できる。
コークスケーキ圧縮中の一定押力に対する炉壁荷重の比
を炉壁負荷指数とし、この炉壁負荷指数を指標として操
業するものであり、この発明によれば、コークスケーキ
の押止りや押詰りなどの押出し不良、さらには押出不良
発生によるコークス炉の損傷を未然に防止でき、炉の寿
命延長に大きく貢献できる。
【図１】コークスケーキの圧縮ひずみとβおよび圧縮応
力との関係を示すグラフである。
力との関係を示すグラフである。
【図２】
【外１０】をパラメーターとするβ6tとＭＦとの関係の
グラフである。
グラフである。
【図３】実機における押出し不良の発生頻度とコークス
のタンブラー強度（ＴＩ）との関係のグラフである。
のタンブラー強度（ＴＩ）との関係のグラフである。
【図４】実機における押出し不良の発生頻度とβ6tとの
関係のグラフである。
関係のグラフである。
【図５】実機における従来の操業期間とこの発明の設計
条件による操業期間における、β6tおよび押出し不良の
径時変化のグラフである。
条件による操業期間における、β6tおよび押出し不良の
径時変化のグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武田 幹治 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 板谷 宏 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 杉辺 英孝 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内
Claims (4)
- 【請求項１】 コークス炉炭化室内へ単味または２種以
上の石炭を配合した原料炭を装入したのち、乾留して炭
化させたコークスケーキを、押出しラムにより炭化室か
ら押出して排出するコークス炉の操業方法において、 原料炭特性および操業条件から実験的あるいは計算によ
り、炉壁負荷指数としてコークスケーキ圧縮中の一定押
力に対する側壁荷重の比を求め、該炉壁負荷指数を指標
として操業し、コークスケーキの押出し性を確保するこ
とを特徴とするコークス炉の操業方法。 - 【請求項２】 炉壁負荷指数を原料炭特性の粘結性と石
炭化度とを用いて求め、得られた指数値が所定の範囲を
満足するように、原料炭の選別または配合比の調整を行
うことを特徴とする請求項１に記載のコークス炉の操業
方法。 - 【請求項３】 粘結性として、最大流動度、全膨張率ま
たは粘着度指数を用い、石炭化度として、揮発分量、発
熱量またはビトリニット平均反射率を用いる請求項２に
記載のコークス炉の操業方法。 - 【請求項４】 炉壁負荷指数を下記式（１）であらわ
し、該指数を一定値以下に制御することを特徴とする請
求項１，２または３に記載のコークス炉の操業方法。 【数１】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06802596A JP3541552B2 (ja) | 1995-09-19 | 1996-03-25 | コークス炉の操業方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-239839 | 1995-09-19 | ||
| JP23983995 | 1995-09-19 | ||
| JP06802596A JP3541552B2 (ja) | 1995-09-19 | 1996-03-25 | コークス炉の操業方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09143473A true JPH09143473A (ja) | 1997-06-03 |
| JP3541552B2 JP3541552B2 (ja) | 2004-07-14 |
Family
ID=26409261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06802596A Expired - Fee Related JP3541552B2 (ja) | 1995-09-19 | 1996-03-25 | コークス炉の操業方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3541552B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008095121A (ja) * | 2008-01-04 | 2008-04-24 | Nippon Steel Corp | 高炉用コークス製造用の原料配合炭の評価方法 |
| KR20170073012A (ko) * | 2015-12-17 | 2017-06-28 | 주식회사 포스코 | 코크스 제조방법 |
-
1996
- 1996-03-25 JP JP06802596A patent/JP3541552B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008095121A (ja) * | 2008-01-04 | 2008-04-24 | Nippon Steel Corp | 高炉用コークス製造用の原料配合炭の評価方法 |
| JP4734350B2 (ja) * | 2008-01-04 | 2011-07-27 | 新日本製鐵株式会社 | 高炉用コークス製造用の原料配合炭の評価方法 |
| KR20170073012A (ko) * | 2015-12-17 | 2017-06-28 | 주식회사 포스코 | 코크스 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3541552B2 (ja) | 2004-07-14 |
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