JPH09263764A - コークス強度の推定方法 - Google Patents

コークス強度の推定方法

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JPH09263764A
JPH09263764A JP7386696A JP7386696A JPH09263764A JP H09263764 A JPH09263764 A JP H09263764A JP 7386696 A JP7386696 A JP 7386696A JP 7386696 A JP7386696 A JP 7386696A JP H09263764 A JPH09263764 A JP H09263764A
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JP
Japan
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coke
coal
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JP7386696A
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Inventor
Takashi Arima
孝 有馬
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 精度の高いコークス強度の推定方法を提供す
ることを目的とするものである。 【解決手段】 配合する各石炭の性状から乾留後のコー
クス強度を推定する方法において、配合する各石炭につ
いて乾留前に測定した石炭性状よりコークスの表面破壊
により生成する粉コークス量およびコークスの体積破壊
により生成する粉コークス量を推定し、前記表面破壊お
よび体積破壊により生成する粉コークス量の和より乾留
後のコークス強度を推定することを特徴とするコークス
強度の推定方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は高炉用コークスの強
度を推定する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】コークスは、通常多くの種類の石炭を配
合し、コークス炉で乾留して製造される。高炉用コーク
スは、高炉までの輸送や高炉内での衝撃に耐えるため、
所定の値以上の強度を持つことが要求される。
【0003】コークス強度としては、JISのドラム強
度指数、ISOのマイカム強度指数、ASTMのタンブ
ラー強度指数などの回転強度指数と落下強度指数が用い
られており、いずれも、所定の機械的衝撃をコークスに
与えたときに粉コークスにならないで塊コークスとして
どの程度残るかを表す指数である。回転強度指数は円筒
形の容器内でコークスの落下試験を自動的に繰返して行
って得られる指数で、落下強度指数と本質的には同様の
指数である。
【0004】石炭の配合を変更する際などには、コーク
ス強度を一定に維持するために、事前にコークス強度を
予測することが必要である。
【0005】そのために、石炭の性状からコークス強度
を推定する技術が開発されており、通常は、石炭化度を
表す性状と粘結性を表す性状とからコークス強度を推定
している。石炭化度を表す性状としては、揮発分、反射
率、炭素含有率などが用いられ、粘結性を表す性状とし
ては、JIS M8801に規定されている膨張性や流
動性などが用いられている。また、そのほかに、石炭組
織分析値から石炭化度と粘結性に相当する2つのパラメ
ーターを算出してコークス強度を推定する方法や元素分
析値から石炭化度と粘結性に相当する2つのパラメータ
ーを算出してコークス強度を推定する方法なども開発さ
れている。
【0006】これらは、いずれも、石炭性状あるいは石
炭性状を加工したパラメーターから直接コークス強度を
推定している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来法
では使用する石炭が大幅に変更された場合などに十分な
精度でコークス強度を推定することができない。
【0008】本発明は、上述したような従来技術におけ
る問題点を解決するため、精度の高い、コークス強度の
推定方法を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、配合する各石
炭の性状から乾留後のコークス強度を推定する方法にお
いて、配合する各石炭について乾留前に測定した石炭性
状よりコークスの表面破壊により生成する粉コークス量
およびコークスの体積破壊により生成する粉コークス量
を推定し、前記表面破壊および体積破壊により生成する
粉コークス量の和より乾留後のコークス強度を推定する
ことを特徴とするコークス強度の推定方法である。
【0010】また、本発明は、配合する各石炭の膨張率
または比容積を該石炭の配合割合で加重平均した値とコ
ークス強度試験後の6mm以下の粉生成量との関係よ
り、コークスの表面破壊により生成する粉コークス量を
推定することを特徴とする。
【0011】また、本発明は、配合石炭の再固化温度と
コークス強度試験後の6mm超の粉生成量との関係よ
り、コークスの体積破壊により生成する粉コークス量を
推定することを特徴とする。
【0012】また、本発明は、配合する石炭の60重量
%が再固化する温度を配合石炭の再固化温度とすること
を特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】コークスの回転強度指数や落下強
度指数などの強度は、機械的衝撃により塊コークスから
どの程度粉コークスが発生するか(あるいは、塊コーク
スがどの程度残るか)を示すもので、所定の機械的衝撃
をコークスに与えた後の所定の篩目以下、または以上の
コークスの歩留で表される。
【0014】本発明者は、この塊コークスからの粉コー
クスの発生機構について詳細に検討した結果、以下のよ
うな知見を得た。
【0015】機械的衝撃を与えた後のコークスの粒度分
布を詳細に調べると、粗粒側のピークと微粒側のピーク
との2つのピークよりなっている。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である。上記粒度分布におけ
る体積破壊により生成した成分と表面破壊により生成し
た成分との境界は、元のコークス粒度により異なるが、
高炉用コークスの場合、ほぼ6mmである。
【0016】コークスの破壊は脆性破壊であり、コーク
ス中の欠陥から破壊が起る。体積破壊と表面破壊とで
は、破壊の原因となる欠陥が異なっている。体積破壊は
肉眼で観察できるような大きな亀裂を起点として発生す
る。これに対し、表面破壊は元の石炭粒子(平均粒度は
1mm程度)の接着の不完全な部分や顕微鏡で見える程
度のミクロな亀裂を起点として発生する。
【0017】石炭性状の乾留条件によりコークス中の欠
陥の生成状態が変化し破壊挙動が変化するが、体積破壊
と表面破壊とでは石炭性状と乾留条件の影響の仕方が異
なっている。体積破壊の原因になる大きな亀裂は、コー
クス全体の収縮の不均一さから発生する熱応力により生
成し、その生成量は乾留時のコークス内温度分布と石炭
再固化時の収縮係数に支配されている。これに対し、表
面破壊の原因になるよりミクロな亀裂は、コークス全体
の収縮でなく、局部的な、石炭粒子間の収縮の不均一さ
による応力から生成する。また、表面破壊の主要原因に
なる石炭粒子の接着の不完全な部分の発生は、石炭の粘
結性や嵩密度に支配されている。
【0018】以上述べたような知見から本願発明は完成
された。
【0019】本発明では、コークス強度試験において生
成する粉コークス量を、体積破壊により生成する粉コー
クス量と表面破壊により生成する粉コークス量とに分離
してそれぞれ推定する。具体的にはコークス強度試験に
おいて生成する粉コークスのうち、6mm以下のものを
表面破壊により生成したものとし、6mm超のものを体
積破壊により生成したものとする。
【0020】このことにより、石炭性状と乾留条件が、
体積破壊と表面破壊に、それぞれ、及す影響が的確に把
握できる。すなわち、石炭性状や乾留条件は、多くの場
合、体積破壊と表面破壊の両方に影響しているので、二
つの破壊機構の影響を分離して評価することにより、よ
り精度良く推定できる。例えば、コークス炉の炉温を上
昇させた場合、コークス内の温度勾配が大きくなり亀裂
が増加して体積破壊強度は低下するが、乾留時の昇温速
度が上昇して粘結性が向上するため表面破壊強度は向上
する。この場合、体積破壊と表面破壊とを分離して推定
することにより、より的確にコークス強度の推定ができ
る。
【0021】表面破壊強度は、例えば、石炭の膨張性か
ら推定できる。表面破壊は、主として、石炭粒子の接着
の不完全な部分が原因となって起る。石炭粒子が接着す
るためには、石炭粒子が軟化することが先ず必要であ
る。しかし、コークス炉では石炭の充填が十分でなく、
空隙率が50%前後あり、石炭粒子同士の接触が十分で
ないので、ただ軟化するだけでは粒子間の接着箇所は限
られた点のみとなり、十分な接着は得られない。石炭粒
子が膨張すると、石炭粒子同士が十分接触し接着面積が
増加してコークス強度が高くなる。すなわち、石炭の膨
張性が石炭粒子間の接着を支配している。
【0022】従って、石炭の膨張性とコークスの強度試
験における表面破壊による粉コークスの生成量の関係を
予め調べておけば、石炭の膨張性からコークスの表面破
壊強度を推定できる。石炭の膨張性は、石炭を加熱した
際に400〜500℃の間で石炭が軟化して発泡し膨張
する性質を指し、その指標としてはJIS M8801
の膨張率や、比容積を用いることができる。比容積は、
特開平5−60707号公報に記載されているもので、
石炭を加熱した際の最大膨張時の石炭体積Vと装入石炭
重量Wとの比W/Vで定義されるものである。膨張時の
石炭体積Vの測定はJIS M8801に規定されてい
る装置を使用して行うことができる。
【0023】体積破壊は、コークス中の大きな亀裂を起
点として発生し、亀裂は乾留時のコークス内温度分布と
石炭再固化時の収縮係数に支配されている。ここで、コ
ークス内温度分布は炉温から算出できる。従って、コー
クスの強度試験における体積破壊による粉コークスの生
成量は、基本的に、石炭再固化時の収縮係数と炉温との
関係を求めておけば推定できる。
【0024】配合炭の再固化時の収縮係数は、配合炭の
再固化温度に支配されている。これは、温度と収縮係数
の関係は石炭によらず一定であり、炭種による再固化時
収縮係数の違いは再固化温度の相違によるものであるか
らである。
【0025】従って、コークスの強度試験における体積
破壊による粉コークスの生成量は、配合炭の再固化温度
および炉温とコークスの強度試験における体積破壊によ
る粉コークスの生成量の関係を予め調べておけば、配合
炭の再固化温度および炉温からコークスの体積破壊強度
を推定できる。
【0026】さらに、配合炭の再固化について詳細に検
討したところ、配合炭を構成する石炭の約60重量%が
再固化したときに配合炭の再固化が起ることが判明し
た。これは、約60重量%が再固化したときに再固化石
炭のネットワークができるためである。構成石炭の60
重量%未満しか再固化していない間は、軟化石炭がネッ
トワークを形成しており、再固化した石炭はその間に不
連続に島状に存在しているため、全体としては再固化し
ない。
【0027】従って、配合炭の再固化温度は、配合炭を
構成する各石炭の再固化温度の測定値から、60重量%
の石炭が再固化する温度を算出することにより推定でき
る。石炭の再固化温度はJIS M8801の流動度あ
るいは膨張率の測定方法により測定できる。
【0028】
【実施例】表1に示すA〜Eの銘柄の石炭を用いて、表
2に示す配合炭から製造されるコークスのJIS K2
151に規定されている回転ドラム強度指数DI 15
0−15を推定した。回転ドラム強度試験で生成する1
5mm以下の粉のうち、6mm以下の粉が表面破壊によ
り生成し、6−15mmのものが体積破壊により生成す
るとして、それぞれを推定し、両者の和から回転ドラム
強度指数DI 150−15を推定した。
【0029】
【表1】
【0030】6mm以下の表面破壊により生成する粉の
量は、単味石炭の最大比容積の加重平均値から図1の比
容積と6mm以下の粉コークスの生成量との関係を用い
て推定した。図1は装入炭量300kgの乾留試験炉を
用いて各種単味炭およびそれらの配合炭についての炉温
1200℃での乾留実験から得られた関係である。石炭
の最大比容積は、JIS M8801に規定されている
石炭の膨張性測定装置を使用して石炭を1mm以下に粉
砕して粉体のまま嵩密度0.8g/cm3 に充填して測
定した。
【0031】体積破壊により生成する6−15mmの粉
の量は、配合炭の再固化温度から推定した。
【0032】配合炭の再固化温度は、配合炭を構成する
石炭の60%が再固化する温度として求めた。各石炭の
再固化温度は、JIS M8801に規定されている石
炭の流動度測定装置を使用して測定した。
【0033】この再固化温度から、図2の再固化温度と
6〜15mmの粉コースクの生成量との関係を用いて、
配合炭の再固化時収縮係数を推定した。図2は装入炭量
300kgの乾留試験炉を用いて各種単味炭およびそれ
らの配合炭についての炉温1200℃での乾留実験から
得られた関係である。
【0034】表面破壊により生成する6mmの粉コーク
スの量と体積破壊により生成する6−15mmの粉コー
クスの量とから、15mm以上のコークスの割合を示す
DI150−15を算出した。これらを表2に示す。
【0035】表2には、DI 150−15の実測値も
併せて示した。実測値は、炭化室内容積34m3 のコー
クス炉で配合炭を炉温1200℃で乾留して求めた。本
発明による推定値は実測値に対して±0.9以の差しか
なかった。
【0036】比較例として、従来の石炭化度と粘結性か
ら直接推定したDI 150−15も表2に示した。こ
こでは、石炭化度として揮発分を用い、粘結性としては
膨張率を用いた。本発明の方法と比べると実測値との差
が±8以内と大きい。
【0037】
【表2】
【0038】
【発明の効果】本発明により、コークス強度を精度よく
推定できる。これにより、コークス強度を一定の値に保
つことができる。その結果、高炉の安定操業と効率的操
業が維持でき、その経済効果は大きい。
【0039】また、本発明により、コークス強度の推定
精度が向上する結果、コークス強度のばらつきが低減さ
れる。従って、その分コークス強度の平均値を低下させ
ることができる。そこで、安価な非・微粘結炭の使用可
能量を増加でき、コークスのコスト低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】石炭の比容積と6mm以下の粉生成量の関係を
示す図。
【図2】石炭の再固化温度と6−15mm粉の生成量の
関係を示す図。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配合する各石炭の性状から乾留後のコー
    クス強度を推定する方法において、配合する各石炭につ
    いて乾留前に測定した石炭性状よりコークスの表面破壊
    により生成する粉コークス量およびコークスの体積破壊
    により生成する粉コークス量を推定し、前記表面破壊お
    よび体積破壊により生成する粉コークス量の和より乾留
    後のコークス強度を推定することを特徴とするコークス
    強度の推定方法。
  2. 【請求項2】 配合する各石炭の膨張率または比容積を
    該石炭の配合割合で加重平均した値とコークス強度試験
    後の6mm以下の粉生成量との関係より、コークスの表
    面破壊により生成する粉コークス量を推定することを特
    徴とする、請求項1記載のコークス強度の推定方法。
  3. 【請求項3】 配合石炭の再固化温度とコークス強度試
    験後の6mm超の粉生成量との関係より、コークスの体
    積破壊により生成する粉コークス量を推定することを特
    徴とする請求項1記載または請求項2記載のコークス強
    度の推定方法。
  4. 【請求項4】 配合する石炭の60重量%の再固化する
    温度を配合石炭の再固化温度とすることを特徴とする請
    求項3記載のコークス強度の推定方法。
JP7386696A 1996-03-28 1996-03-28 コークス強度の推定方法 Withdrawn JPH09263764A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005194358A (ja) * 2004-01-06 2005-07-21 Nippon Steel Corp コークス強度の推定方法
JP2010144099A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Nippon Steel Corp 高反応性コークスの製造方法
JP2010209310A (ja) * 2009-02-16 2010-09-24 Nippon Steel Corp 配合炭の比容積の測定方法、コークス表面破壊強度の推定方法及び石炭配合方法
JP2014019814A (ja) * 2012-07-20 2014-02-03 Nippon Steel & Sumitomo Metal 成形コークスの強度推定方法
JP2022051452A (ja) * 2020-09-18 2022-03-31 Jfeスチール株式会社 コークス強度の推定方法、高炉の操業方法、及びコークスの製造方法

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Effective date: 20030603