JPH09236597A

JPH09236597A - コークスの強度試験機及びコークス強度の自動測定装置

Info

Publication number: JPH09236597A
Application number: JP4296396A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Sato; 曉彦佐藤; Naoki Ishihara; 直樹石原; Minoru Watanabe; 実渡辺; Yusuke Okamura; 涌亮岡村; Tetsuo Takahashi; 哲男高橋
Original assignee: SEFUKO KK; Kawasaki Steel Corp
Current assignee: SEFUKO KK; JFE Steel Corp
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1996-02-29
Publication date: 1997-09-09
Anticipated expiration: 2016-02-29
Also published as: JP3557304B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、人手作業を皆無として試験作業の自
動化、迅速化及び安全衛生化を図ると共に、高い測定精
度が得られるコークスの強度試験機及びコークス強度の
自動測定装置を提供することを目的としている。【解決手段】試料を収容する有蓋の筒状体と、該筒状体
をその軸を中心に回転させる回転手段とを備えたコーク
スの強度試験機であって、上記筒状体の外周にその長手
方向の長さと同一幅の開口部及びその開閉蓋を設けると
共に、該開閉蓋を該開口部に押しつけあるいは引き離す
取付アームと、該取付アームを回動させるクランク軸
と、該クランク軸に連結したクランク・アームと、該ク
ランク・アームを回動させるアクチュエータとを備えて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コークスの強度試
験機及びコークス強度の自動測定装置に関し、特に、試
料の採取から廃棄までの一連の工程を自動化し、作業の
省力化、能率化及び測定精度の向上を図ったものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、高炉操業において安定した炉況
を維持するには、高炉の通気性を確保することが重要で
ある。この通気性は、高炉に装入した原燃料の性質、特
にコークスの強度に依存することが知られている。従っ
て、高炉に装入するコークスの強度とその変動を検知す
ることは、高炉操業を行うに際しての重要な管理事項で
ある。

【０００３】ところで、該コークス強度を測定する方法
として数種のものが知られているが、コークスの破壊強
度（外力で試料が破壊された程度）を測定する方法の１
つに、ＪＩＳＫ２１５１に規定されているタンブラ
ー強度試験方法がある。そして、図８に示すような通称
タンブラーというドラムからなる試験機が使用される。
それは、所定量の試料を収納する本体ドラム６が回転軸
１２と軸受１７で支持されており、回転軸１２と連結し
たカップリング１３や減速歯車１４を介して、駆動電動
機１５により回転されるようになっている。なお、本体
ドラム６には、試料の出し入れのためにヒンジ３７と蓋
固定ストッパ３６を有する手動開閉蓋４０が設けられて
いる。

【０００４】以下、上記ＪＩＳに規定されたタンブラー
強度試験の作業例を図９に基づき説明する。まず、ある
量のコークスが、目的地へコークスを輸送している搬送
手段１（例えば、高炉ホッパへの途中で）から人手、あ
るいはサンプラにより採取される。採取されたコークス
は、人手または自動篩分装置で上記ＪＩＳ試験法に規定
された粒度に整粒され、人手作業により秤量し、試験用
コークス試料（以下、単に試料という）３８として調整
される。そして、該試料３８は、手動開閉蓋４０が上向
き状態になるよう停止させた上記タンブラー試験機の本
体ドラム６内に人手により装入される。その後、該手動
開閉蓋４０は、蓋固定ストッパ３６で固定されて、内部
の試料３８が試験中に外へ飛び出さないようにする。

【０００５】次いで、本体ドラム６を規定された回転速
度（２４±１ｒｐｍ）及び回転数で回転させ、内部に保
持した試料３８を破砕する。そして、手動開閉蓋４０を
下方に向けて開き、本体ドラム６内の破砕試料３９を人
手により掻き出し、排出する。引続き、この破砕試料３
９は、手篩、または自動篩分装置で規定された粒度に篩
分され、各粒度別の試料を秤量した後、規定の式を用い
てタンブラー強度として算定される。なお、サンプラで
採取したコークスの余剰分及び試験後の破砕試料３９を
処分する廃棄作業は、人手で行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の試験方法には、コークスの採取から篩分け、試
料の粒度や重量調整、タンブラー試験機への試料の装
入、排出及び試料の各工程間の運搬等、そこで行われる
作業の大半が人手によるため、以下のような問題点があ
った。

【０００７】（１）一連の測定作業に長時間を要する
（測定速度が遅い）。（２）測定頻度（回／日）を増すことが難しい。（３）熟練作業者の確保が不可欠である。（４）作業者の技量により測定値のばらつきが大きく測
定精度が悪い。（５）作業場が粉塵の飛散が多く、作業環境が悪い。

【０００８】（６）重筋作業で厳しい作業である。（７）作業場は、回転及び移動の機器の近傍で人災事故
を発生しやすく、危険作業である。そこで、本発明は、上記事情を鑑み、人手作業を皆無と
して試験作業の自動化、迅速化及び安全衛生化を図ると
共に、高い測定精度が得られるコークスの強度試験機及
びコークス強度の自動測定装置を提供することを目的と
している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】発明者は、前記目的を達
成するため、従来のコークス強度の測定方法を見直し、
その自動化に多くの公知技術を組み合わせることで多大
な効果を挙げるよう鋭意努力した。本発明は、その成果
としてなされたもので、すなわち、コークス試料を収容
する有蓋の筒状体と、該筒状体をその軸を中心に回転さ
せる回転手段とを備えたコークスの強度試験機であっ
て、上記筒状体の外周にその長手方向の長さと同一幅の
開口部及びその開閉蓋を設けると共に、該開閉蓋を該開
口部に押しつけあるいは引き離す取付アームと、該取付
アームを回動させるクランク軸と、該クランク軸に連結
したクランク・アームと、該クランク・アームを回動さ
せるアクチュエータとを備えたことを特徴とするコーク
スの強度試験機である。

【００１０】また、本発明は、上記筒状体の回転数及び
試料装入位置を検出する回転センサと、試料を排出する
位置を検出する排出位置検出センサと、開閉蓋の開状態
を検出する開状態検出センサと、閉状態を検出する閉状
態検出センサと、上記各センサからの信号を受け、該筒
状体の停止及び運転再開、該開閉蓋の開閉を操作する運
転指令手段とを備えたことを特徴とするコークスの強度
試験機でもある。

【００１１】さらに、本発明は、搬送手段上のコークス
の有無を検知する存在確認センサと、存在するコークス
の一部を採取するサンプラと、採取したコークスを篩分
ける篩分手段と、該篩分手段で篩分けたコークスを秤量
する秤量器と、該秤量器で調整した試験用コークス試料
の強度を測定する強度試験機と、該強度試験機から排出
した破砕された試料を篩分ける篩分手段と、該篩分装置
により粒度別に篩分けられた試料重量をそれぞれ秤量す
る秤量器と、その秤量値から試料の強度を算出する演算
器と、前記秤量後の試料を前記搬送手段に戻す輸送手段
と、上記各手段及び機器を作動させる複数のセンサと、
これらセンサの信号を受け各手段及び機器の操作を指令
する運転指令手段とを備えたり、あるいは強度試験機に
前記コークスの強度試験機を用いることを特徴とするコ
ークス強度の自動測定装置である。

【００１２】この場合のコークス強度には、通常頻繁に
利用されるタンブラー強度、ドラム強度、回転強度、マ
イカム強度等が該当する。以下に、本発明の実施形態と
作用を、代表例としてタンブラー強度の場合を選び、説
明する。

【００１３】

【発明の実施の形態】まず、本発明に係るコークスの強
度試験機であるが、その主要部は図１に示すように、試
料を収容する回転自在な筒状体（以下、本体ドラム６と
いう）である。ここまでは、従来のコークス強度試験機
と同じである。しかし、従来試験機のコークス試料装
入、排出用の開口部は適当に大きさが決められていた
が、本発明のものは、該本体ドラム６の外周に、その長
手方向長さと同一幅の開口部４２及びそれを覆う開閉蓋
１０を設けてある。同一幅にした理由は、試料の自動装
入、排出での便宜を考慮しているからである。また、該
開閉蓋１０は、それを開口部に押付けたり、引き離す取
付アーム２７と、該取付アーム２７を回動させるクラン
ク軸１６と、該クランク軸１６に連結したクランク・ア
ーム２６と、該クランク・アーム２６を回動させるアク
チュエータ（駆動装置）１１とで支持されている。な
お、このアクチュエータ１１は、図２に示すように、供
給口１９、複式ロータリージョイント１８、及び供給管
２０を介して駆動源（例えば、油、圧縮空気等）が供給
され、排出されるようになっている。

【００１４】本体ドラム６は、回転軸１２、カップリン
グ１３、減速歯車１４及び駆動電動機１５からなる回転
手段を備えている点は従来通りである。しかし、本発明
に係る強度試験機には、本体ドラム６の回転数検出と試
料３８の装入位置検出を兼ねた回転センサ２１、試料３
８の排出位置を検出する排出位置センサ２２、上記開閉
蓋１０の開状態検出センサ２３及び閉状態検出センサ２
４が別途配設され、上記回転手段、蓋の開閉手段及び種
々の信号を受け試験機の運転を指令、操作する運転指令
手段（演算制御装置）９と連係して本体ドラム６の運転
停止、開閉蓋１０の開閉及び試料３８の出し入れを自動
的に行うようになっている。

【００１５】次に、上記コークスの強度試験機の運転か
ら停止までの作業流れを説明する。本体ドラム６への試
料３８の装入は、該本体ドラム６の開口を上向きにして
停止した状態で行う。この上向き停止は、上記回転セン
サ２１からの信号を受けた運転指令手段９の命令で行
う。そして、開及び閉状態検出センサ２３、２４の信号
を上記運転指令手段９を介してアクチュエータ１１を作
動させて開閉蓋１０を開いた後、スキップ・ホイストで
搬送されてきた試料３８を本体ドラム６に装入する。該
試料３８の装入が完了すると、開閉蓋１０は、開及び閉
状態検出センサ２３、２４と運転指令手段９を介して閉
塞される。引き続き、本体ドラム６は、上記運転指令手
段９からの命令で駆動電動機１５を作動させ、上記回転
センサ２１で回転数を検出しながら回転させられ、内部
に収容した試料３８を回転破砕する。所定の回転が終了
すると（検出は回転センサ２１）、該本体ドラム６は、
開閉蓋１０を下向きにして停止する。この下向き停止
は、回転センサ２１及び排出位置センサ２２の助けを受
けて行う。その後、運転指令手段９の命令でアクチュエ
ータ１１が作動して該開閉蓋１０を開け、破砕された試
料３９が、所定の容器に回収され、篩分手段、秤量器へ
と搬送される。

【００１６】さらに、本発明では、試料の本体ドラム６
からの排出を確実に行うために、本体ドラム６の形状及
び開閉蓋１０の開角度等に、下記の工夫をこらしてい
る。（ａ）本体ドラム６内には、該本体ドラム６の開口部４
２を真下にして停止させた場合、コークス掻き上げ用ア
ングル２５（通常、長手方向に沿い複数枚適当な間隔で
配設されている、特にタンブラー試験機では１８０°間
隔で２枚）を図３に示すようその端面が垂直下向きにな
るように取付ける。また、開閉蓋１０の内面に配設する
コークス掻き上げ用アングル２５は、その端面が垂直上
向きになるように取付け、コークス排出時にアングルの
掻き上げ面に破砕試料３９が残留しないようにしてい
る。

【００１７】（ｂ）本体ドラム６の開口部４２の大きさ
は、破砕試料３９の排出時に該ドラム６内に該試料３９
が残留しないように、図３に示す∠ａがコークスの安息
角以上となるように設定する。（ｃ）破砕試料３９の排出時に開閉蓋１０内面に該試料
が残留しないように、該開閉蓋１０の開く角度は、図８
の∠ｂがコークスの安息角以上となるように設定する。

【００１８】（ｄ）開閉蓋１０のクランク軸１６を本体
ドラム６の外部に設け、該開閉蓋１０と取付アーム２７
の接続部を該開閉蓋１０の外部曲面中央部に設け、かつ
接続部にフレキシビリティをもたせることで、該本体ド
ラム６と開閉蓋１０が密着するようにした（図４参
照）。以上述べた本発明に係るコークスの強度試験機だけを、
前記したコークス強度測定の一連の従来作業に組み入れ
たところ、試料調整、篩分け、秤量作業等を手作業で行
っても、作業効率が従来より大幅に向上した。しかし、
本発明者はさらなる飛躍を目指して新しいコークス強度
の自動測定装置を創案したのである。

【００１９】以下、そのコークス強度の自動測定装置の
実施形態と作用を説明する。それは、前記強度試験機を
除き公知の手段を組み合わせて自動化を図ったもので、
該装置全体構成を図５に示す。ただし、個々の手段は、
強度試験機以外は全て公知なので、全体構成の説明は省
略し、該自動測定装置を用いた作業のみを説明する。ま
ず、コークスを使用目的地へ搬送するベルトコンベヤ
等、搬送手段１の上方に設けた存在確認センサ２（超音
波レベル計）でコークス４１の有無を検知すると、サン
プラ３（例えば、押出式）が作動してコークスの一部が
採取される。採取されたコークスは、篩分手段４（トロ
ンメル回転篩）に供給され前記ＪＩＳ試験法で規定され
た篩目サイズで篩分けされる。この篩分けられたコーク
スから強度試験用の試料に相当する粒度５０〜７５ｍｍ
のものが秤量器５（ベルト・ウエア）に供給され、秤量
で規定量（約１０ｋｇ）を分割し、試料３８とされる。
なお、上記で発生する規定外（粒度＜５０ｍｍ及び粒度
＞７５ｍｍ）のコークス及び規定粒度（５０〜７５ｍ
ｍ）の余剰コークスは、前記搬送手段１に戻される。

【００２０】次に、得られた試料３８は、前記と同一又
は類似のコークス強度試験機に供給される。そして、規
定の回転速度（２４±１ｒｐｍ）及び回転数（１４００
ｏｒ４００）で回転破砕される。破砕された試料３９
は、引き続き篩分手段７（振動篩）で規定（篩目サイズ
６ｍｍ）の粒度に篩分けられ秤量器８で各粒度の重量を
秤量する。その際、この秤量値は演算器（運転指令手段
の一部を利用）に入力され、所定の式を用いてタンブラ
ー強度値が算出される。秤量器８で秤量を終えた試料３
９は、前記搬送手段１に戻される。

【００２１】なお、本自動測定装置には、上記各手段及
び機器を作動させるため、前記した複数のセンサ２１、
２２、２３、２４や運転指令手段（演算制御装置）９を
備えたり、また試料３８、３９を各手段や機器間で移送
するため、図６に示すシュート３２、ベルト・コンベア
２８、２９、ベルト・フィーダ３０、スキップ・ホイス
ト３１等を備えている。また、運転指令手段９は、前記
コークスの強度試験機との併用ができる。

【００２２】最後に、本発明に係るコークス強度の自動
測定装置を用いた場合の成績を、従来のように測定の各
段階を手作業で行った場合と比較して表１に一括して示
す。表１から明らかなように、本発明に係る装置の使用
で、作業の省力化、測定能力の向上、測定値のばらつき
低減が達成されている。

【００２３】

【表１】

【００２４】また、本発明では、開閉蓋１０のアクチュ
エータ１１を本体ドラム６に装着し、本体ドラムと共に
回転するようにしたので、試料の装入及び排出に際し、
該本体ドラムを傾動させる必要がなく、本体ドラムは狭
いスペースでも設置できるようになった。さらに、開閉
蓋１０は、片開きに限らず、図７に示すような両開式
（ウイング形）としても良い。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明により、人手
作業を皆無として試験作業の自動化、迅速化が達成され
た。また、従来よりも高い測定精度が得られたばかりで
なく、コークス粉塵が多い環境及び危険作業からも開放
された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るコークスの強度試験機を示す斜視
図である。

【図２】図１の正面図であり、開口部が上向き状態を示
す。

【図３】本体ドラムの形状を説明する図である。

【図４】図１の正面図であり、開口部が下向き状態を示
す。

【図５】本発明に係るコークス強度の自動測定装置の全
体を示すフロー図である。

【図６】図５における各手段及び機器間の連結手段を示
す図である。

【図７】両開き式開閉蓋の一例を示す図である。

【図８】従来のコークス強度試験機の正面を示す図であ
る。

【図９】図８の側面図であり、該試験機の操作を説明す
る図である。

【符号の説明】

１搬送手段（ベルトコンベヤ）２存在確認センサ３サンプラ４篩分手段（トロンメル）５秤量器６本体ドラム７篩分手段８秤量器９運転指令手段（演算制御装置）１０開閉蓋１１アクチュエータ１２回転軸１３カップリング１４減速歯車１５駆動電動機１６クランク軸１７軸受１８複式ロータリージョイント１９供給口２０供給管２１回転センサ２２排出位置検出センサ２３閉状態検出センサ２４開状態検出センサ２５コークス掻き上げ用アングル２６クランク・アーム２７取付アーム２８ベルト・コンベヤ２９ベルト・フィーダ３０ベルト・フィーダ３１スキップ・ホイスト３２振動シュート３３中間ホッパ３４ベルト・コンベヤ３５ベルト・コンベヤ３６蓋固定用ストッパ３７ヒンジ３８試験用コークス試料（試料）３９破砕試料４０手動開閉蓋４１コークス４２開口部

フロントページの続き (72)発明者石原直樹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 (72)発明者渡辺実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 (72)発明者岡村涌亮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 (72)発明者高橋哲男北海道室蘭市中島町４丁目９番地の24 株式会社セフコ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料を収容する有蓋の筒状体と、該筒状
体をその軸を中心に回転させる回転手段とを備えたコー
クスの強度試験機であって、上記筒状体の外周にその長手方向の長さと同一幅の開口
部及びその開閉蓋を設けると共に、該開閉蓋を該開口部
に押しつけあるいは引き離す取付アームと、該取付アー
ムを回動させるクランク軸と、該クランク軸に連結した
クランク・アームと、該クランク・アームを回動させる
アクチュエータとを備えたことを特徴とするコークスの
強度試験機。
【請求項２】上記筒状体の回転数及び試料装入位置を
検出する回転センサと、試料を排出する位置を検出する
排出位置検出センサと、開閉蓋の開状態を検出する開状
態検出センサと、閉状態を検出する閉状態検出センサ
と、上記各センサからの信号を受け、該筒状体の停止及
び運転再開、該開閉蓋の開閉を操作する運転指令手段と
を備えたことを特徴とする請求項１記載のコークスの強
度試験機。
【請求項３】搬送手段上のコークスの有無を検知する
存在確認センサと、存在するコークスの一部を採取する
サンプラと、採取したコークスを篩分ける篩分手段と、
該篩分手段で篩分けたコークスを秤量する秤量器と、該
秤量器で調整した試験用コークス試料の強度を測定する
強度試験機と、該強度試験機から排出した破砕された試
料を篩分ける篩分手段と、該篩分手段により粒度別に篩
分けられた試料重量をそれぞれ秤量する秤量器と、その
秤量値から試料の強度を算出する演算器と、前記秤量後
の試料を前記搬送手段に戻す輸送手段と、上記各手段及
び機器を作動させる複数のセンサと、これらセンサの信
号を受け各手段及び機器の操作を指令する運転指令手段
とを備えたことを特徴とするコークス強度の自動測定装
置。
【請求項４】上記強度試験機に、請求項１又は２記載
のコークスの強度試験機を用いてなることを特徴とする
請求項３記載のコークス強度の自動測定装置。