JPH09281092A - 乾留中の石炭またはコークスの超音波伝達速度の測定装置およびその測定方法 - Google Patents
乾留中の石炭またはコークスの超音波伝達速度の測定装置およびその測定方法Info
- Publication number
- JPH09281092A JPH09281092A JP8088191A JP8819196A JPH09281092A JP H09281092 A JPH09281092 A JP H09281092A JP 8088191 A JP8088191 A JP 8088191A JP 8819196 A JP8819196 A JP 8819196A JP H09281092 A JPH09281092 A JP H09281092A
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 乾留途中のコークスの機械物性値を直接かつ
迅速に測定することを目的とする。 【解決手段】 内部に試料を充填する中空部と該中空部
を摺動可能な蓋を有する柱形の試料ホルダーを乾留炉内
に設置し、乾留炉の外部から超音波伝達用部材を前記中
空部に侵入可能に試料ホルダーの蓋を接して設けると共
に、乾留炉の外部から超音波伝達用部材を試料ホルダー
の底面に接して設け、前記超音波伝達部材の乾留炉外部
の一端に超音波振動子を設置し、前記超音波伝達部材の
乾留炉外部の他端に受振器を設置したことを特徴とする
乾留中の石炭またはコークスの超音波伝達速度の測定装
置。
迅速に測定することを目的とする。 【解決手段】 内部に試料を充填する中空部と該中空部
を摺動可能な蓋を有する柱形の試料ホルダーを乾留炉内
に設置し、乾留炉の外部から超音波伝達用部材を前記中
空部に侵入可能に試料ホルダーの蓋を接して設けると共
に、乾留炉の外部から超音波伝達用部材を試料ホルダー
の底面に接して設け、前記超音波伝達部材の乾留炉外部
の一端に超音波振動子を設置し、前記超音波伝達部材の
乾留炉外部の他端に受振器を設置したことを特徴とする
乾留中の石炭またはコークスの超音波伝達速度の測定装
置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はコークス機械物性値
の測定方法に関するものである。
の測定方法に関するものである。
【０００２】より詳しく述べると、本発明は石炭乾留時
の任意の温度、任意の昇温速度でのコークスの動ポアソ
ン比、動セン断弾性係数、動弾性係数等の機械物性値の
測定方法に関するものである。
の任意の温度、任意の昇温速度でのコークスの動ポアソ
ン比、動セン断弾性係数、動弾性係数等の機械物性値の
測定方法に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】コークス炉操業においての製品であるコ
ークスの粒度は、高炉使用のための重要な指標の１つで
ある。
ークスの粒度は、高炉使用のための重要な指標の１つで
ある。
【０００４】このコークス粒度を規定する因子の１つと
してコークス機械物性値（動ポアソン比、動セン断弾性
係数、動弾性係数等）の測定が従来から多くなされてい
る。従来の方法は、任意の昇温速度で任意の温度まで石
炭を試験炉により乾留した後、一旦窒素冷却により室温
まで冷却し、室温において圧壊試験装置を用いて、コー
クスの機械物性値を測定していた。
してコークス機械物性値（動ポアソン比、動セン断弾性
係数、動弾性係数等）の測定が従来から多くなされてい
る。従来の方法は、任意の昇温速度で任意の温度まで石
炭を試験炉により乾留した後、一旦窒素冷却により室温
まで冷却し、室温において圧壊試験装置を用いて、コー
クスの機械物性値を測定していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法によ
ると、試験片コークスを一旦室温まで冷却するため、冷
却過程でコークス内に熱応力に起因する亀裂が発生し、
真の当該温度でのコークス機械物性値とは異なる値とな
る。
ると、試験片コークスを一旦室温まで冷却するため、冷
却過程でコークス内に熱応力に起因する亀裂が発生し、
真の当該温度でのコークス機械物性値とは異なる値とな
る。
【０００６】このことから、石炭乾留途中の任意の温度
におけるコークスの機械物性値を正確に測定するために
は、乾留途中の当該温度での動ポアソン比、動セン断弾
性係数、動弾性係数等の機械物性値を直接かつ迅速に測
定する必要がある。
におけるコークスの機械物性値を正確に測定するために
は、乾留途中の当該温度での動ポアソン比、動セン断弾
性係数、動弾性係数等の機械物性値を直接かつ迅速に測
定する必要がある。
【０００７】本発明は、石炭乾留時の任意の温度、任意
の昇温速度でのコークスの動ポアソン比、動セン断弾性
係数、動弾性係数等の直接かつ迅速な測定を可能とする
測定方法を提供するものである。
の昇温速度でのコークスの動ポアソン比、動セン断弾性
係数、動弾性係数等の直接かつ迅速な測定を可能とする
測定方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、 （１）内部に試料を充填する中空部と該中空部を摺動可
能な蓋を有する柱形の試料ホルダーを乾留炉内に設置
し、乾留炉の外部から超音波伝達用部材を前記中空部に
侵入可能に試料ホルダーの蓋を接して設けると共に、乾
留炉の外部から超音波伝達用部材を試料ホルダーの底面
に接して設け、前記超音波伝達部材の乾留炉外部の一端
に超音波振動子を設置し、前記超音波伝達部材の乾留炉
外部の他端に受振器を設置したことを特徴とする乾留中
の石炭またはコークスの超音波伝達速度の測定装置であ
る。
解決するために、 （１）内部に試料を充填する中空部と該中空部を摺動可
能な蓋を有する柱形の試料ホルダーを乾留炉内に設置
し、乾留炉の外部から超音波伝達用部材を前記中空部に
侵入可能に試料ホルダーの蓋を接して設けると共に、乾
留炉の外部から超音波伝達用部材を試料ホルダーの底面
に接して設け、前記超音波伝達部材の乾留炉外部の一端
に超音波振動子を設置し、前記超音波伝達部材の乾留炉
外部の他端に受振器を設置したことを特徴とする乾留中
の石炭またはコークスの超音波伝達速度の測定装置であ
る。
【０００９】（２）乾留炉内に設置した試料ホルダーの
中空部に試料を充填し、該中空部を上下に摺動可能な蓋
をした後、試料ホルダーの蓋側及び底面に超音波伝達部
材を接して乾留炉内に設け、乾留中の収縮時に試料ホル
ダーの蓋及び底面とホルダー内の試料とが常に接するよ
うに該蓋の中空部への挿入量を調節して、乾留中の試料
の超音波伝達速度を測定すること特徴とする乾留中の石
炭およびコークスの超音波伝達速度の測定方法である。
中空部に試料を充填し、該中空部を上下に摺動可能な蓋
をした後、試料ホルダーの蓋側及び底面に超音波伝達部
材を接して乾留炉内に設け、乾留中の収縮時に試料ホル
ダーの蓋及び底面とホルダー内の試料とが常に接するよ
うに該蓋の中空部への挿入量を調節して、乾留中の試料
の超音波伝達速度を測定すること特徴とする乾留中の石
炭およびコークスの超音波伝達速度の測定方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】超音波（周波数：約２０ｋＨｚか
ら約１００ｋＨｚ）の物質中の伝播速度は、物質により
異なり、物質の強度が大きいほど、伝播速度は速くな
る。
ら約１００ｋＨｚ）の物質中の伝播速度は、物質により
異なり、物質の強度が大きいほど、伝播速度は速くな
る。
【００１１】つまり、試料中の超音波の縦波と横波との
伝播時間を測定し、予め強度の分かっている物質中の超
音波伝播時間と比較することにより、試料の強度を測定
することができる。
伝播時間を測定し、予め強度の分かっている物質中の超
音波伝播時間と比較することにより、試料の強度を測定
することができる。
【００１２】ここで、（１）式と（２）式より、試料中
の超音波の縦波と横波の伝播速度から超音波の試料中の
縦波と横波の伝播速度が求まる。
の超音波の縦波と横波の伝播速度から超音波の試料中の
縦波と横波の伝播速度が求まる。
【００１３】 Ｖｌ＝Ｌ／Ｔｌ×１０［ｋｍ／ｓ］ ──────────── （１） Ｖｌ：試料中の超音波の縦波の伝播速度［ｋｍ／ｓ］ Ｌ：超音波伝播距離［ｃｍ］ Ｔｌ：試料中の超音波の縦波の伝播時間［μｓ］ Ｖｓ＝Ｌ／Ｔｓ×１０［ｋｍ／ｓ］ ──────────── （２） Ｖｓ：試料中の超音波の横波の伝播速度［ｋｍ／ｓ］ Ｌ：超音波伝播距離［ｃｍ］ Ｔｓ：試料中の超音波の横波の伝播時間［μｓ］ ここで、（３）式より試料の動ポアソン比が求まる。
【００１４】 μD ＝（Ｖｌ2 −２Ｖｓ2 ）／２／（Ｖｌ2 −Ｖｓ2 ） ─── （３） μD ：試料の動ポアソン比［−］ Ｖｌ：試料中の超音波の縦波の伝播速度［ｋｍ／ｓ］ Ｖｓ：試料中の超音波の横波の伝播速度［ｋｍ／ｓ］ また、（４）式から試料の動セン断弾性係数が求まる。
【００１５】 ＧD ＝Ｖｓ2 ρ／ｇ×１０7 ［ｋｇ／ｃｍ2 ］ ─────── （４） ＧD ：動セン断弾性係数［ｋｇ／ｃｍ2 ］ Ｖｓ：試料中の超音波の横波の伝播速度［ｋｍ／ｓ］ ρ：試料の密度［ｇ／ｃｍ3 ］ ｇ：重力加速度［ｃｍ／ｓ2 ］ また、（５）式から棒状試料の動弾性係数が求まる。
【００１６】 ＥD ＝Ｖｌ2 ρ／ｇ×１０7 ［ｋｇ／ｃｍ2 ］ ─────── （５） ＥD ：動弾性係数［ｋｇ／ｃｍ2 ］ Ｖｌ：試料中の超音波の縦波の伝播速度［ｋｍ／ｓ］ ρ：試料の密度［ｇ／ｃｍ3 ］ ｇ：重力加速度［ｃｍ／ｓ2 ］ つまり、石炭またはコークス試料の縦波、横波の超音波
伝達速度を乾留中に測定できれば、以上で説明したよう
に乾留中の石炭またはコークス試料の動ポアソン比、動
セン断弾性係数、動弾性係数を求めることができる。図
１に示すような試験装置により、試料ホルダー３内の石
炭を任意の昇温速度で乾留しながら、任意の温度におい
て、コークス試料中に超音波を伝播させ、その縦波と横
波の伝播時間を測定することにより、任意の昇温速度、
温度でのコークス試料の動ポアソン比、動セン断弾性係
数、動弾性係数を求めることができる。
伝達速度を乾留中に測定できれば、以上で説明したよう
に乾留中の石炭またはコークス試料の動ポアソン比、動
セン断弾性係数、動弾性係数を求めることができる。図
１に示すような試験装置により、試料ホルダー３内の石
炭を任意の昇温速度で乾留しながら、任意の温度におい
て、コークス試料中に超音波を伝播させ、その縦波と横
波の伝播時間を測定することにより、任意の昇温速度、
温度でのコークス試料の動ポアソン比、動セン断弾性係
数、動弾性係数を求めることができる。
【００１７】ここで、測定する石炭を充填する中空部を
有する柱状の試料ホルダーの底面及び蓋の材質は測定対
象である石炭またはコークスの超音波伝達速度をよりで
きるだけ大きな材料、例えば炭素鋼が好ましい。また、
前記試料ホルダーの側面は超音波が試料ホルダー内の試
料を伝達するように測定対象である石炭またはコークス
の超音波伝達速度よりできるだけ小さな材料、例えばイ
ソライト煉瓦が好ましい。但し両材質とも略１４００℃
までの高温に耐えるものを使用する。
有する柱状の試料ホルダーの底面及び蓋の材質は測定対
象である石炭またはコークスの超音波伝達速度をよりで
きるだけ大きな材料、例えば炭素鋼が好ましい。また、
前記試料ホルダーの側面は超音波が試料ホルダー内の試
料を伝達するように測定対象である石炭またはコークス
の超音波伝達速度よりできるだけ小さな材料、例えばイ
ソライト煉瓦が好ましい。但し両材質とも略１４００℃
までの高温に耐えるものを使用する。
【００１８】電気炉１外に設置した超音波振動子２の超
音波振動を試料ホルダー３に伝達し、かつ試料ホルダー
から炉外に設置した受振器４まで伝達する超音波伝達用
部材は測定対象である石炭またはコークスの超音波伝達
速度よりできるだけ大きな材料、例えばグラファイトが
好ましい。
音波振動を試料ホルダー３に伝達し、かつ試料ホルダー
から炉外に設置した受振器４まで伝達する超音波伝達用
部材は測定対象である石炭またはコークスの超音波伝達
速度よりできるだけ大きな材料、例えばグラファイトが
好ましい。
【００１９】図中５はグラファイト棒、６はＮ2 ガス入
口、７はＮ2 ガス出口を示す。
口、７はＮ2 ガス出口を示す。
【００２０】石炭は乾留中に軟化溶融し再固化して収縮
する。そこで、本発明では前記中空部内を摺動可能な試
料ホルダーの蓋を用い、蓋側に接する超音波伝達材料の
ホルダー内への侵入量を乾留中の試料の収縮に追随さ
せ、蓋と底面とがホルダー内の試料に常に接触させるこ
とで、任意の乾留温度においても上記のコークス機械物
性を精度良く測定できる。
する。そこで、本発明では前記中空部内を摺動可能な試
料ホルダーの蓋を用い、蓋側に接する超音波伝達材料の
ホルダー内への侵入量を乾留中の試料の収縮に追随さ
せ、蓋と底面とがホルダー内の試料に常に接触させるこ
とで、任意の乾留温度においても上記のコークス機械物
性を精度良く測定できる。
【００２１】
【実施例】使用したサンプルケースの概略図を図２に示
す。
す。
【００２２】サンプルケース上下面（グラファイト棒と
の接触面）は炭素鋼を使用、側面はイソライト煉瓦を使
用している。
の接触面）は炭素鋼を使用、側面はイソライト煉瓦を使
用している。
【００２３】試料石炭の装入条件と性状を表１に示す。
図１に示す試験装置により、試料石炭をφ２５ｍｍ×４
０ｍｍのサンプルケースに所定の充填密度で装入し、電
気炉にて炉温１０００℃に設定し、サンプルの昇温を行
い、所定温度の動弾性係数の測定を行った。
図１に示す試験装置により、試料石炭をφ２５ｍｍ×４
０ｍｍのサンプルケースに所定の充填密度で装入し、電
気炉にて炉温１０００℃に設定し、サンプルの昇温を行
い、所定温度の動弾性係数の測定を行った。
【００２４】
【表１】
【００２５】測定結果を図３に示す。この結果は従来冷
間で測定された値に比して５〜１０程度であり、これは
冷間測定においては冷却時コークス内亀裂発生の影響に
よりコークス強度が実際より低く測定されているためで
ある。
間で測定された値に比して５〜１０程度であり、これは
冷間測定においては冷却時コークス内亀裂発生の影響に
よりコークス強度が実際より低く測定されているためで
ある。
【００２６】
【発明の効果】本発明により、乾留中の石炭またはコー
クスの機械的強度を直接かつ迅速に測定することができ
る。
クスの機械的強度を直接かつ迅速に測定することができ
る。
【図１】（ａ），（ｂ）は、試験装置の概略図。
【図２】使用したサンプルケースの説明図。
【図３】コークス動弾性係数の温度依存性を示す図。
１…電気炉 ２…超音波振動子 ３…試料ホルダー ４…受振器 ５…グラファイト棒 ６…Ｎ2 ガス入口 ７…Ｎ2 ガス出口
Claims (2)
- 【請求項１】 内部に試料を充填する中空部と該中空部
を摺動可能な蓋を有する柱形の試料ホルダーを乾留炉内
に設置し、乾留炉の外部から超音波伝達用部材を前記中
空部に侵入可能に試料ホルダーの蓋を接して設けると共
に、乾留炉の外部から超音波伝達用部材を試料ホルダー
の底面に接して設け、前記超音波伝達部材の乾留炉外部
の一端に超音波振動子を設置し、前記超音波伝達部材の
乾留炉外部の他端に受振器を設置したことを特徴とする
乾留中の石炭またはコークスの超音波伝達速度の測定装
置。 - 【請求項２】 乾留炉内に設置した試料ホルダーの中空
部に試料を充填し、該中空部を上下に摺動可能な蓋をし
た後、試料ホルダーの蓋側及び底面に超音波伝達部材を
接して乾留炉内に設け、乾留中の収縮時に試料ホルダー
の蓋及び底面とホルダー内の試料とが常に接するように
該蓋の中空部への挿入量を調節して、乾留中の試料の超
音波伝達速度を測定すること特徴とする乾留中の石炭ま
たはコークスの超音波伝達速度の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8088191A JPH09281092A (ja) | 1996-04-10 | 1996-04-10 | 乾留中の石炭またはコークスの超音波伝達速度の測定装置およびその測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8088191A JPH09281092A (ja) | 1996-04-10 | 1996-04-10 | 乾留中の石炭またはコークスの超音波伝達速度の測定装置およびその測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09281092A true JPH09281092A (ja) | 1997-10-31 |
Family
ID=13936020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8088191A Withdrawn JPH09281092A (ja) | 1996-04-10 | 1996-04-10 | 乾留中の石炭またはコークスの超音波伝達速度の測定装置およびその測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09281092A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006099666A1 (en) * | 2005-03-22 | 2006-09-28 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Determining average mechanical properties of constituent particles of a sample of material using ultrasound |
| JP2008537133A (ja) * | 2005-04-20 | 2008-09-11 | シーカ・テクノロジー・アーゲー | 材料の動弾性率を超音波的に求めるデバイスおよび方法 |
| AU2006227541B2 (en) * | 2005-03-22 | 2011-01-06 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Determining average mechanical properties of constituent particles of a sample of material using ultrasound |
| CN104819914A (zh) * | 2015-04-22 | 2015-08-05 | 中国矿业大学 | 超声波促进气体渗流的实验装置 |
-
1996
- 1996-04-10 JP JP8088191A patent/JPH09281092A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006099666A1 (en) * | 2005-03-22 | 2006-09-28 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Determining average mechanical properties of constituent particles of a sample of material using ultrasound |
| US7856881B2 (en) | 2005-03-22 | 2010-12-28 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Determining average mechanical properties of constituent particles of a sample of material using ultrasound |
| AU2006227541B2 (en) * | 2005-03-22 | 2011-01-06 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Determining average mechanical properties of constituent particles of a sample of material using ultrasound |
| JP2008537133A (ja) * | 2005-04-20 | 2008-09-11 | シーカ・テクノロジー・アーゲー | 材料の動弾性率を超音波的に求めるデバイスおよび方法 |
| CN104819914A (zh) * | 2015-04-22 | 2015-08-05 | 中国矿业大学 | 超声波促进气体渗流的实验装置 |
| CN104819914B (zh) * | 2015-04-22 | 2017-06-30 | 中国矿业大学 | 超声波促进气体渗流的实验装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030701 |