KR20070072896A

KR20070072896A - 코크스 압출방법 및 코크스 압출장치

Info

Publication number: KR20070072896A
Application number: KR1020077009604A
Authority: KR
Inventors: 가즈시게 이시노; 데츠로 우치다; 이치 가메자키; 야스히로 후쿠시마
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2007-07-06
Also published as: KR100893468B1; EP1832644A4; TW200641108A; CN101048481A; TWI299359B; CN101048481B; WO2006070924A1; EP1832644B1; EP1832644A1

Abstract

코크스로의 탄화실로부터 코크스 덩어리를 압출할 때에, 적확하게 압출 부하를 저감해서, 코크스로벽의 손상을 경감할 수 있는 코크스 압출방법 및 코크스 압출장치를 제공한다. 구체적으로는 램헤드(22)의 코크스 덩어리(11)로의 누름면(22b)을 가진기(23)에 의해 압출방향으로 진동시키고, 그것에 의해서 코크스 덩어리(11)에 진동을 부여하면서 압출을 실행한다.

코크스, 압출, 진동, 탄화실, 램

Description

코크스 압출방법 및 코크스 압출장치{COKE PUSHING METHOD AND COKE PUSHER MACHINE}

본 발명은 코크스로(coke oven)에 있어서 생성된 코크스(coke)를 탄화실(carbonization chamber)로부터 압출하기 위한 코크스 압출방법 및 코크스 압출장치에 관한 것으로서, 특히 압출부하를 저감해서, 코크스로벽의 손상을 경감하고, 노벽의 장수명화를 도모할 수 있는 코크스 압출방법 및 코크스 압출장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명에서는 특히 단정하지 않는 한, 코크스로는 실로(室爐)식 코크스로의 것을 말한다. 실로식 코크스로는 노체의 하부에 축열실이 있고, 그 상부에 연소실과 탄화실이 교대로 배열되어 있다.

코크스로에 있어서, 탄화실내에서 석탄을 건류(乾留; dry distillation)해서 생성된 코크스(코크스 덩어리)를 압출장치를 이용해서 탄화실로부터 압출할 때, 탄화실내에서 코크스의 들러붙음(sticking)을 일으키고, 그 결과, 압출부하가 증대하여, 코크스로 탄화실의 노벽에 큰 힘이 작용하여, 노벽을 손상시키는 경우가 있다. 들러붙음이 심한 경우에는 노벽을 파괴하거나, 혹은 압출장치에서 압출할 수 없어 노의 온도를 내리고 나서, 인력으로 코크스를 긁어내기도 한다. 이 때문에, 노벽의 보수비가 증대하거나, 노의 정지에 의한 생산량의 저감이 부득이하게 되는 등의 문제를 안고 있다.

이에 대해, 압출 부하를 저감하고, 노벽의 손상을 방지하기 위한 기술로서, 이하와 같은 것이 제안되어 있다.

예를 들면, 코크스로의 탄화실의 노바닥 벽돌을 보수할 때, 건조분(가루) 코크스를 탄화실에 넣고, 건조분 코크스가 노바닥 벽돌 표면의 오목부를 매립해서 평탄하게 하는 것에 의해서, 코크스 압출시에 있어서의 코크스 덩어리와 노바닥간의 마찰을 저감하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면 일본국 특허공개공보 소화59-187082호 참조).

또, 원료 석탄을 탄화실내에 장입함에 앞서, 분말형상(5㎜ 이하)의 내화재료(그래파이트나 Si₃N₄ 등)를 경사를 갖는 노바닥의 전면에 깔아 두고, 코크스 압출시에 있어서의 코크스 덩어리와 노바닥간의 마찰을 저감하여, 결과로서 노벽 손상을 방지한다는 기술도 제안되어 있다(예를 들면, 일본국 특허공개공보 평성8-120278호 참조).

또, 소비에트 특허번호 981340은 수평 삽(shovel)을 상하로 진동시켜서, 탄화실내의 코크스를 버킷(bucket)내에 붕락시켜, 코크스를 반출하는 장치가 개시되어 있다.

그러나, 상기의 일본국 특허공개공보 소화59-187082호, 일본국 특허공개공보 평성8-120278호에 기재되어 있는 기술에서는 충분한 압출부하 저감에는 결부되지 않다.

즉, 상기의 일본국 특허공개공보 소화59-187082호, 일본국 특허공개공보 평성8-120278호에 기재되어 있는 기술은 모두 코크스 덩어리와 탄화실 노바닥과의 마찰력 저감을 도모하고자 하는 것이지만, 코크스의 들러붙음의 발생 및 압출부하의 증대의 주원인은 코크스 덩어리와 탄화실 노바닥과의 마찰력이 아니라, 압출장치를 이용해서 코크스 덩어리의 압출을 실행할 때에, 압출장치의 램헤드에 의해 눌려진 코크스 덩어리가 변형, 붕괴되어, 압출방향과 직교하는 수평방향으로 넓어지는 것에 의해, 코크스 덩어리와 탄화실 측벽과의 마찰력이 증대하는 것에 있기 때문이다.

또, 소비에트 특허번호 981340은 본원이 대상으로 하고 있는 압출장치를 사용하지 않고, 버킷에 부착된 수평 삽을 상하로 진동시켜서, 탄화실내의 코크스를 버킷내에 붕락시켜, 버킷에서 노내에 있는 코크스를 몇 번이나 퍼내는 것으로서, 압출장치를 이용하는 코크스로에 비해 코크스의 반출작업에 많은 시간을 요한다.

본 발명은 상기의 사정을 감안해서 이루어진 것으로서, 코크스로의 탄화실로부터 코크스 덩어리를 압출할 때에, 적확하게 압출부하를 저감하여 코크스로벽의 손상을 경감할 수 있는 코크스 압출방법 및 코크스 압출장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 특징을 갖는다.

[1] 본 발명의 코크스 압출방법은 코크스로의 탄화실내의 코크스 덩어리에 압출장치의 램헤드를 꽉눌러 탄화실로부터 코크스 덩어리를 압출할 때에, 코크스 덩어리에 진동을 부여하면서 압출하는 것을 특징으로 한다.

[2] 상기 [1]에 있어서, 압출 하중이 소정값 이상인 경우에, 코크스 덩어리에 진동을 부여한다,

[3] 상기 [1]에 있어서, 압출개시위치로부터의 램헤드의 이동거리가 소정의 범위에 있는 경우에, 코크스 덩어리에 진동을 부여한다.

[4] 상기 [1] 내지 [3]중의 어느 하나에 있어서, 상기 진동은 램헤드를 진동시키는 것에 의해서 부여한다.

[5] 상기 [4]에 있어서, 상기 램헤드는 높이방향에 복수개로 분할되어 있고, 적어도 그 중의 1개를 진동시킨다.

[6] 상기 [1] 내지 [5]에 있어서, 상기 램헤드의 진동방향은 적어도 압출방향성분을 포함한 진동이다.

[7] 상기 [1] 내지 [6]에 있어서, 상기 램헤드의 진동은 2㎐∼100㎐의 주파수성분을 1종류 이상 포함한 진동이다.

[8] 상기 [1] 내지 [7]에 있어서, 상기 램헤드의 진동은 1종류 이상의 정현파를 포함한 파형의 진동이다.

[9] 상기 [1] 내지 [8]에 있어서, 상기 램헤드의 진동은 적어도 0.5G∼10G의 가속도 레벨이다.

[10] 또, 본 발명의 코크스의 제조방법은 배합탄을 코크스로내에 장입하여 코크스를 생성하고, 코크스로의 탄화실내의 코크스 덩어리에 압출장치의 램헤드를 꽉눌러 탄화실로부터 코크스 덩어리를 압출할 때에, 코크스 덩어리에 진동을 부여하면서 압출하는 것을 특징으로 한다.

[11] 상기 [10]에 있어서, 상기 배합탄의 로트의 하중평균의 휘발분이 29mass%이상, 혹은 25mass%이하이다.

[12] 상기 [10] 또는 [11]에 있어서, 상기 배합탄의 로트의 하중평균의 팽창압이 6kPa이상이다.

[13] 상기 [10] 내지 [12]에 있어서, 상기 배합탄 중, 팽창압이 20kPa이상인 석탄의 배합율이 20mass% 이상이다.

[14] 또한, 본 발명의 코크스 압출장치는 코크스로의 탄화실내의 코크스 덩어리에 램헤드를 꽉눌러 코크스 덩어리를 탄화실로부터 압출하는 코크스의 압출장치로서, 램헤드를 진동시키기 위한 램헤드 진동수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

[15] 상기 [14]에 있어서, 램헤드가 상하방향에 복수개로 분할되어 있고, 상기 램헤드 진동수단은 적어도 그 중의 1개를 진동시키는 것이다.

[16] 상기 [14] 또는 [15]에 있어서, 상기 램헤드의 진동방향은 적어도 압출방향성분을 포함한 진동이다.

[17] 상기 [14] 내지 [16]에 있어서, 상기 램헤드의 진동은 2㎐∼100㎐의 주파수성분을 1종류 이상 포함한 진동이다.

[18] 상기 [14] 내지 [17]에 있어서, 상기 램헤드의 진동이 1종류 이상의 정현파를 포함한 파형이다.

[19] 상기 [14] 내지 [18]에 있어서, 상기 램헤드의 진동은 적어도 0.5G∼10G의 가속도 레벨이다.

본 발명에 있어서는 코크스 덩어리에 진동을 부여하면서 코크스 덩어리를 탄화실로부터 압출하도록 하고 있으므로, 그 진동에 의해서 코크스 덩어리와 탄화실 노벽의 사이의 마찰이 정(靜)마찰에서 동(動)마찰로 변화하여, 마찰계수가 저하하고, 그것에 의해서 압출 부하가 저감한다. 그 결과, 노벽의 손상을 억제할 수 있는 동시에, 들러붙음에 의한 조업지연이 회피되어, 생산성을 올리는 것이 가능해진다.

또, 배합탄의 휘발분이나 배합탄의 팽창압, 고팽창탄압의 배합량에 관계없이 최고 압출부하 전류가 관리레벨을 넘는 일이 없으므로, 배합탄의 관리가 매우 용이하다. 또, 코스트가 저렴한 휘발분이 많은 탄이나 휘발분이 적은 탄, 혹은 팽창압이 높은 탄을 사용할 수 있으므로, 비용 이점이 크다.

또한, 본 발명에서 말하는 코크스 덩어리는 탄화실내에 있는 코크스 전체의 것을 말하며, 코크스끼리가, 고착된 블록형상의 코크스 덩어리만을 의미하는 것은 아니다. 코크스는 냉각과정에서 갈라지지만, 압출과정에서 코크스끼리가 서로 밀하게 접촉하고, 코크스 전체에 진동을 전달할 수 있으므로, 코크스가 고착된 블록형상일 필요는 없다.

도 1은 본 발명의 1실시형태를 설명하기 위한 측면도,

도 2는 본 발명의 1실시형태에 있어서의 코크스 압출장치의 사시도,

도 3은 본 발명의 효과를 나타내는 도면,

도 4는 1m×0.8m×0.4m의 소형의 코크스로를 이용한 가진실혐장치를 나타내는 도면,

도 5는 가진주파수 40㎐, 가진레벨 약 1G의 경우의 압출력의 변화를 나타내는 도면,

도 6은 가진주파수 50㎐, 가진레벨 약 1G의 경우의 압출력의 변화를 나타내는 도면,

도 7은 가진주파수 60㎐, 가진레벨 약 1.5G의 경우의 압출력의 변화를 나타내는 도면,

도 8은 가진주파수 30㎐, 가진레벨 약 0.2G의 경우의 압출력의 변화를 나타내는 도면,

도 9는 배합탄의 휘발분(VM)과 최고 압출부하 전류비의 관계를 나타내는 도면,

도 10은 배합탄의 팽창압(kPa)과 최고 압출부하 전류비의 관계를 나타내는 도면,

도 11은 배합탄의 고팽창압탄의 배합율과 최고 압출부하 전류비의 관계를 나타내는 도면.

[부호의 설명]

10; 탄화실 20; 코크스 압출장치

21; 압출 램 22, 32; 램헤드

22a, 32a; 상부 누름면 22b, 32b; 중간 누름면

22c, 32c; 하부 누름면 23, 33; 가진기

24; 가진 로드 30; 모의 코크스로

31; 벽 34; 로드셀

35; 유압 실린더 36; 변환기

37; 계측기(PC) 38; 가속도 픽업(B&K 4383)

39; 차지앰프(B&K 2635)

본 발명의 1실시형태를 도면에 의거해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 1실시형태를 설명하기 위한 측면도이고, 도 2는 본 발명의 1실시형태에 있어서의 코크스 압출장치의 사시도이다.

도 1 중, (10)이 코크스로의 탄화실이고, 그 중에서 코크스 덩어리(11)가 생성된다.

그리고, 도 1, 도 2에 있어서, (20)이 본 발명의 1실시형태에 있어서의 코크스 압출장치이고, 압출 램(21)과, 압출 램 구동장치(도시하지 않음)와, 압출 램(21)의 선단에 설치된 램헤드(22)를 구비하고 있는 동시에, 코크스 덩어리(11)에 꽉 눌러지는 램헤드(22)의 누름면이 상하방향에 상부누름면(22a), 중간누름면(22b), 하부누름면(22c)의 3개의 누름면으로 분할되어 있고, 그 중의 누름면적이 가장 큰 중간누름면(22b)을 가진로드(24)를 통해서 압출방향으로 진동시키기 위한 가진기(23)가 압출 램(21)에 부착되어 있다.

상기와 같이 구성된 코크스 압출장치(20)를 이용해서, 코크스 덩어리(11)를 탄화실(10)로부터 압출하는 경우의 수순을 이하에 나타낸다.

[1] 우선, 도 1에 나타내는 바와 같이, 탄화실(10) 외에 대기하고 있는 상태로부터, 압출 램(21)을 작동시켜서, 램헤드(22)의 각 누름면(22a, 22b, 22c)을 탄화실(10)내의 코크스 덩어리(11)에 꽉 누르고, 램헤드(22)를 전진시킨다.

[2] 다음에, 압출하중(압출부하)이 소정의 값 이상(구체적으로는 예를 들면 압출 램 구동장치의 부하전류값이 소정값을 넘은 경우)이 되면, 가진기(23)에 의해서 중간 누름면(22b)을 압출방향으로 진동시켜서, 코크스 덩어리(11)에 진동을 부여하면서, 램헤드(22)를 전진시킨다. 또한, 압출하중의 검출은 예를 들면 압출램 구동장치의 부하전류값으로부터 산정한다.

[3] 그리고, 압출 하중이 소정의 값보다 작아진 곳에서, 중간누름면(22b)의 진동을 정지시키고, 그 상태에서 계속해서 압출 램(21)을 전진시킨다.

[4] 마지막으로, 코크스 덩어리(11) 전체가 탄화실(10)로부터 압출되면, 압출 램(21)을 당초의 대기위치까지 후퇴시킨다.

상기와 같이 해서 코크스 덩어리(11)의 압출을 실행하는 것에 의해서, 코크스 덩어리(11)에 부여되는 진동으로, 코크스 덩어리(11)와 탄화실(10)의 노벽의 사이의 마찰이 정마찰에서 동마찰로 변화해서, 마찰계수가 저하하고, 그것에 의해서 압출부하가 저감한다. 그 결과, 노벽의 손상을 억제할 수 있는 동시에, 들러붙음에 의한 조업지연이 회피되어, 생산성을 올리는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기에서는 압출하중이 소정의 값 이상으로 되면, 코크스 덩어리(11)에 진동을 부여하고, 압출하중이 소정의 값보다 작아지면, 진동을 부여하는 것을 정지시키도록 하고 있지만, 통상, 압출하중이 최대로 되는 것은 압출 개시위치로부터의 램헤드(22)의 전진이동거리가 1m∼1.5m로 된 곳이므로, 램헤드(22)의 전진이동거리가 1.5m를 넘으면, 코크스 덩어리(11)에 진동을 부여하는 것을 정지시키도록 해도 좋다. 또, 압출 개시시점에서 압출 종료시점까지 항상 진동을 부여해 두어도 상관없다.

[5] 본 발명의 램헤드의 진동형태

또한, 본 발명의 램헤드의 진동방향은 코크스 덩어리 전체에 진동을 부여하는 것이 가능하면, 노의 상하방향이나 압출방향의 어느 것도 사용할 수 있다. 그러나, 노의 상하방향으로의 진동을 주체로 한 진동은 램헤드로부터 코크스 덩어리 전체에 확실하게 진동을 전달하는 것이 곤란하고, 예를 들면 램헤드에 복수의 돌기를 마련해서 코크스 덩어리에 돌기를 찌르는 등의 고안이 필요하다. 그러나, 이 경우, 램 헤드의 돌기가 찔러진 코크스 덩어리의 주변부분만이 진동하고, 그 부분만의 코크스 덩어리가 붕괴할 가능성이 높아, 코크스 덩어리 전체에 진동을 전달하기 어렵게 된다. 또한, 상하방향의 진동방향을 주체로 한 경우에는 코크스 덩어리를 들어올리는 방향을 포함하므로, 가진기의 부하가 크고, 가진기의 구동능력을 크게 할 필요가 있다.

이상으로부터, 본 발명의 램헤드의 진동방향은 압출방향의 진동부분을 포함한 진동방향의 경우가, 본 발명의 램헤드의 구조를 간단하게 할 수 있고, 가진기의 구동능력을 작게 할 수 있으므로, 바람직하다. 더욱 바람직하게는 압출방향의 진동성분을 주체로 한 진동방향이 더욱 바람직하다. 더욱 구체적으로는 본 발명의 진 동은 압출방향에 평행하게 진동을 부여하는 것이 바람직하지만, 비스듬히 위쪽방향, 혹은 비스듬히 아래쪽방향에 진동을 부여해도 좋다.

또, 상기에서는 중간누름면(22b)에만 가진기(23)를 연결하고 있지만, 상부누름면(22a), 하부누름면(22c)에도 각각 가진기를 연결해서, 진동시키는 누름면을 적절히 1개 이상 선택해서 진동시켜도 좋다.

또, 이 실시형태에서는 램헤드(22)의 누름면을 3개로 분할하고, 그 중의 중간누름면(22b)의 누름면적이 가장 커지도록 하고 있지만, 필요에 따라서, 분할하는 개수나 누름면적의 비율을 선정하면 좋다. 물론, 램헤드(22)의 누름면을 분할하지 않아도 좋다.

또, 진동의 주파수대역은 2㎐∼100㎐의 단일 주파수가 제어상 바람직하지만, 이 대역의 주파수성분이 2종류 이상 포함되어도 좋다. 규칙진동 혹은 불규칙진동이어도 좋다. 진동의 주파수대역이 100㎐를 초과하면, 진동의 진폭이 작아지므로, 코크스 덩어리에 주는 진동의 효과가 작아진다. 더욱 바람직하게는 60㎐이하이다. 또, 진동의 주파수대역이 2㎐미만이 되면, 충분한 가속도를 얻기 위해 가진기로의 투입에너지의 증대가 필요하여, 코크스 덩어리에 주는 진동의 효과가 불충분하게 되기 쉽다. 특히, 30㎐∼60㎐가 바람직하다.

진동파형은 1종류 이상의 정현파를 포함한 파형으로 램헤드를 진동시키는 장치가 바람직하다. 또, 반드시 정현파일 필요는 없으며, 삼각파나 구형파 혹은 연속된 임펄스파와 같은 파형이나 그들이 혼재된 파형이어도 좋다.

진동의 가속도 레벨은 코크스 덩어리에 유효한 진동을 주기 위해 0.5G이상의 가속도 레벨이 있으면 좋다. 또한, 1G이상의 가속도레벨이 더욱 바람직하다. 또, 압출장치의 기계적강도를 고려해서 10G 이하가 바람직하다. 또한, 가속도레벨의 “G”는 중력가속도로 1G=9.8m/S²이다. 또한, 가속도 레벨의 측정은 특히 규정하지 않는다. 예를 들면, 시험 램의 가진부분에 부착한 가속도 픽업(B&K사제 Piezoelectric Charge Accelerometer형번 Type 4383)의 신호를 차지앰프(B&K사제 Charge Amplifier형번 Type 2635)에 의해 변환하고, 퍼스널컴퓨터로 기록하여 구할 수 있다.

또한, 본 발명에서 이용하는 가진기의 구조는 주파수와 가속도레벨을 임의로 조정할 수 있는 장치가 바람직하고, 그 구동방법은 모터, 유압, 수압 등을 채용할 수 있다. 단, 고온부하로부터 좁은 스페이스에 탑재가능한 가진기구로서, 예를 들면 바이브로 해머나 에어 해머 등이 사용가능하다.

[6] 본 발명에 적용가능한 배합탄의 휘발분(volatile matter, 이후, VM이라 칭한다)

본원 발명에서 이용하는 배합탄은 종래 적용할 수 없었던 배합탄의 로트마다의 하중평균의 휘발분이 29mass% 이상, 혹은 25mass% 이하의 배합탄에도 적용가능하다. 또한, 배합탄의 품목의 휘발분은 탄갱마다 배마다 등의 로트단위로 석탄을 샘플링하고, 휘발분이 측정되어 관리되고 있다. 코크스로에 투입하기 전에 로트마다의 휘발분을 고려해서 각 로트의 석탄의 투입량이 배합된다. 가중평균의 휘발분은 각 로트의 투입량과 휘발분을 곱하고, 전투입량으로 나누어 구하였다. 각 로트 의 휘발분의 분석은 JIS M 8812에 준거한다. 시료를 덮개를 갖는 도가니에 넣고 공기와의 접촉을 피하도록 해서 900℃에서 7분간 가열했을 때의 가열감량의 시료에 대한 질량분율을 구하고, 지금부터 동시에 측정한 수분을 차감해서 휘발분으로 한다.

일반적으로, 배합탄의 휘발분이 29mass% 이상이 되면, 카본 석출량이 증가하고, 노벽에 부착된 카본이 성장하여, 압출시에, 코크스 케이크와 노벽에 부착된 카본이 접촉하여, 윤활한 압출이 어려워진다. 본원발명의 진동압출기를 사용하는 것에 의해, 카본과 코크스 케이크의 접촉시에 케이크가 머무르는 일 없이 압출이 가능하게 된다. 또한, 본원발명에 적용할 수 있는 배합탄의 로트의 하중평균의 휘발분의 최대값은 통상 원료탄의 품목의 최대 휘발분이 40mass%이므로, 40mass%이다. 한편, 일반적으로 배합탄의 휘발분이 25mass%이하로 되면, 노벽과 코크스 케이크의 간극이 작아져 노벽에 볼록부가 있는 경우, 볼록부와 코크스 케이크가 접촉하여, 윤활한 압출이 불가능하게 된다. 본원발명의 진동압출기를 사용하는 것에 의해, 볼록부와 코크스 케이크간의 마찰이 작아져, 케이크가 머무르는 일 없이, 압출이 가능하게 된다. 본원발명에 적용가능한 배합탄의 로트마다의 하중평균의 휘발분의 최소값은 통상, 원료탄의 품목의 최소 휘발분이 15mass%이므로, 15mass%이다.

[7] 본원발명에서 적용가능한 배합탄의 팽창압

본원발명에서 이용하는 배합탄은 종래 적용할 수 없었던 배합탄의 로트마다의 하중평균의 팽창압이 6kPa 이상에도 적용가능하다. 또한, 배합탄의 로트마다의 팽창압은 탄갱마다 배마다 등의 로트단위로 석탄을 샘플링하고, 팽창압이 측정되 어, 관리되고 있다. 코크스로에 투입하기 전에 로트마다의 팽창압을 고려해서, 각 로트의 석탄의 투입량이 배합된다. 가중평균의 팽창압은 각 로트의 투입량과 팽창압을 곱하고, 전 투입량으로 나누어 구하였다. 팽창압의 측정방법은 석탄을 1-3㎜로 정립(整粒)해서 직경 50㎜, 높이 70㎜의 도가니에 넣어 부피밀도 775kg/㎥로 되도록 조정하고, 도가니의 위로부터 덮개를 덮어 차압계를 석탄내에 꽂아 넣는다. 도가니를 1000℃까지 4℃/min으로 승온하고, 승온과정에 있어서의 차압의 최대값을 판독한다.

일반적으로 배합탄의 팽창압이 높으면 건류시의 수축이 적어져 노벽과 코크스 케이크의 간극이 작아지고, 노벽에 볼록부가 있는 경우, 볼록부와 코크스 케이크가 접촉하여, 윤활한 압출이 불가능하게 된다. 본원발명의 진동압출기를 사용하는 것에 의해, 볼록부와 코크스 케이크간의 마찰이 작아지고, 케이크가 머무르는 일 없이 압출이 가능해진다. 본원발명에 적용할 수 있는 배합탄의 품목의 하중평균의 팽창압의 최대값은 통상, 원료탄의 품목의 최대 팽창압력이 9kPa이므로, 9kPa이다.

[8] 본원발명에서 적용가능한 배합탄의 고팽창압탄의 배합율

본원발명에서 이용하는 배합탄은 종래 적용할 수 없었던 배합탄의 고팽창압탄의 배합율이 20mass% 이상에도 적용가능하다.

일반적으로 배합탄 중, 고팽창압탄(2000㎜H₂O 초과, 20kPa 초과)의 배합율이 20mass% 이상이면 건류시의 수축이 적어져 노벽과 코크스 케이크의 간극이 작아지 고, 노벽에 볼록부가 있는 경우, 볼록부와 코크스 케이크가 접촉하여, 윤활한 압출이 불가능하게 된다. 본원발명의 진동압출기를 사용하는 것에 의해, 볼록부와 코크스 케이크간의 마찰이 작아지고, 케이크가 머무르는 일 없이 압출이 가능해진다. 본원발명에 적용할 수 있는 배합탄 중, 고팽창압탄의 배합율의 최대값은 100mass%이다. 또한, 고팽창압탄의 품목으로서, 블루크리크(Blue Creek)(미국): 68kPa(6940㎜H₂O), 사우스야쿠트(South Yakut)(러시아): 34kPa(3453㎜H₂O), 노위치(Norwich)(호주): 73kPa(7450㎜H₂O), 저먼크리크(German Creek)(호주): 43kPa(4420㎜H₂O)가 있다.

[실시예 1]

진동의 효과를 조사하기 위해 가진실험을 실행하였다. 도 4에 나타내는 1m×0.8m×0.4m의 소형의 모의 코크스로(30)에 미리 모의 코크스로와 동형 사이즈의 소형 코크스로에서 건류해서 생성된 코크스 덩어리(11)를 투입하고, 측면의 벽(31)에 힘을 가해서 누르고, 단면으로부터 시험 램으로 진동(주파수1∼110㎐, 가속도레벨 0.3∼12G, 정현파)을 가하면서 일정속도로 압출하고, 필요한 힘을 측정하였다. 시험 램(32)의 1/2을 진동 가능으로 하고, 배면으로부터 가진기(33)로 가진하였다. 도 5∼도 8에 압출력의 추이의 일예를 나타낸다. 횡축은 시간(속도 일정을 위해 위치를 나타냄), 종축은 시험 램의 압출력을 나타낸다. 또한, 가속도레벨은 시험 램의 가진부분에 부착한 가속도 픽업(38)(B&K사제 Piezoelectric Charge Accelerometer형번 Type 4383)의 신호를 차지앰프(39)(B&K사제 Charge Amplifier형 번 Type 2635)에 의해 변환하고, 퍼스널컴퓨터로 기록하여 구하였다. 또, 압출력은 로드셀(34)로 측정하였다. 또한, 가진기(33)는 진동모터(편심한 추를 고속회전)를 이용하였다.

압출을 개시해서 일정시간 경과후에 진동을 ON하고, 마지막에 OFF로 하고 그 후 압출을 정지하였다. 도 5에서 압출 개시후, 힘은 대략 일정한 값으로 되고, 진동을 ON하면 약 1/2로 압출력이 저하하였다. 진동을 OFF하면, 개시후의 레벨로 복귀하고 있는 것을 알 수 있다. 이것으로부터 가진에 의해 약 1/2로 압출력을 내릴 수 있는 것을 알 수 있다. 이 때의 가진주파수는 40㎐이고, 가진레벨은 약 1G이었다.

또, 도 6은 가진주파수는 50㎐, 가속도레벨은 약 1G, 도 7은 가진 주파수는 60㎐, 가속도 레벨은 약 1.5G이었지만, 도 6과 도 7 모두 가진에 의해 약 1/2로 압출력을 내릴 수 있었다. 도시하고 있지 않지만, 가진주파수가 2㎐∼100㎐ 및 가속도레벨이 0.5G∼10G의 본원발명 범위에 있는 경우에는 압출력을 저하시킬 수 있었다. 특히, 가진 주파수가 30∼60㎐의 경우에 압출력이 크게 저하하였다.

또, 도 8은 가진 주파수는 30㎐, 가속도레벨은 약 0.2G이었지만, 가속도레벨이 본원발명 범위를 벗어나고, 작으므로 압출력을 저하시키는 것은 불가능하였다. 또한, 본 발명 범위로부터 어긋나는 가진 주파수가 1㎐이고, 가속도 레벨이 약 1G인 경우에도, 도중에 압출력이 크게 저하하는 일은 없었다. 비교예로서, 가진을 실행하지 않은 실험도 실시하였지만, 도중에 압출력이 크게 저하하는 일은 없었다.

[실시예 2]

본 발명예로서 실제의 실노식 코크스로에서, 도 1, 도 2에 나타낸 코크스 압출장치(20)를 이용해서, 전술한 수순으로 코크스 덩어리에 진동을 부여하면서 압출을 실행하였다. 또한, 가속도레벨의 측정은 실시예 1과 마찬가지로 실행하였다.

그 진동주파수는 40㎐이고, 가속도레벨은 1G이었다. 또한, 실시예에서 이용한 배합탄은 로트마다의 하중평균의 휘발분은 27.2%, 로트마다의 하중평균의 팽창압은 4.3kPa, 고팽창압탄의 배합율이 17%이었다. 한편, 비교예로서, 종래와 같이, 코크스 덩어리에 진동을 부여하지 않고 압출을 실행하였다.

본 발명예과 비교예에 있어서의 압출 하중비(상대비)를 도 3에 나타내지만, 본 발명예에 있어서는 최대 압출 하중비가 비교예에 비해 대폭 감소하고 있다. 또한, 압출 하중비는 비교예의 압출하중의 피크값을 1.0으로 해서, 그 상대비로 나타내었다.

이것에 의해서, 본 발명의 효과가 확인되었다.

[실시예 3]

본 발명예로서 실제의 코크스로에서, 도 1 및 도 2에 나타낸 코크스 압출장치(20)를 이용하여, 전술한 수순으로 코크스 덩어리에 진동을 부여하면서 압출을 실행하였다. 또한, 가속도레벨의 측정은 실시예 1과 마찬가지로 실행하였다.

그 진동주파수는 50㎐이고, 가속도레벨은 2G이었다. 또한, 이 실시예에서 이용한 배합탄은 로트마다의 하중평균의 휘발분은 24%∼31%, 로트마다의 하중평균의 팽창압은 4.1kPa∼7.2kPa, 고팽창압탄의 배합율은 11%∼26%이 범위를 변동시켜서, 본원발명의 효과를 조사하였다. 이 때의 코크스로의 연소실 바닥부의 온도는 1240℃, 총 탄화시간 18∼19시간이다.

도 9는 로트마다의 하중평균의 팽창압이 4.5kPa이고, 고팽창압탄의 배합율이 15% 배합탄인 경우의 휘발분(VM)과 최고 압출부하 전류비(상대비)의 관계를 나타낸다. 도 10은 로트마다의 하중평균의 휘발분이 27.3%이고, 고팽창압탄의 배합율이 15% 배합탄인 경우의 배합탄의 팽창압(kPa)과 최고 압출부하 전류비(상대비)의 관계를 나타낸다. 도 11은 로트마다의 평균하중의 휘발분이 27.3%, 로트마다의 하중평균의 팽창압이 5.1kPa인 경우의 배합탄의 고팽창압탄의 배합율과 최고 압출부하 전류비(상대비)의 관계를 나타낸다. 또한, 최고 압출부하 전류비는 관리값(관리레벨)을 1.00으로 해서, 그 상대비로 나타내었다.

도 9∼도 11로부터 명확한 바와 같이, 본원발명의 경우는 배합탄의 휘발분이나 배합탄의 팽창압, 고팽창압탄의 배합량에 관계없이 최고 압출부하 전류가 관리레벨을 넘는 일이 없으므로, 배합탄의 관리가 매우 용이하다. 또, 비용이 저렴한 휘발분이 많은 탄이나 휘발분이 적은 탄, 혹은 팽창압이 높은 탄을 사용할 수 있으므로, 비용 이점이 크다.

한편, 본원발명의 압출방법을 사용하지 않는 경우에는 적절한 배합탄의 휘발분 범위와 적절한 팽창압의 배합탄이나 적절한 고팽창압탄 배합율로 하지 않으면 최고 압출부하 전류비(상대비)를 넘어 버리므로, 사용하는 배합탄의 휘발분이나 팽창압, 또한 고팽창압탄의 배합율을 엄밀하게 관리할 필요가 있으며, 생산 비용이 높아진다.

본 발명에 있어서는 코크스 덩어리에 진동을 부여하면서 코크스 덩어리를 탄화실로부터 압출하도록 하고 있으므로, 그 진동에 의해서 코크스 덩어리와 탄화실노벽의 사이의 마찰이 정마찰에서 동마찰로 변환해서, 마찰계수가 저하하고, 그것에 의해서 압출부하가 저감한다. 그 결과, 노벽의 손상을 억제할 수 있는 동시에, 들러붙음에 의한 조업지연이 회피되어, 생산성을 올리는 것이 가능하게 된다.

또, 배합탄의 휘발분이나 배합탄의 팽창압, 고팽창압탄의 배합량에 관계없이, 최고 압출부하 전류가 관리레벨을 넘는 일이 없으므로, 배합탄의 관리가 매우 용이하다. 또, 비용이 저렴한 휘발분이 많은 탄이나 휘발분이 적은 탄, 혹은 팽창압이 높은 탄을 사용할 수 있으므로, 비용 이점이 크다.

Claims

코크스로의 탄화실내의 코크스 덩어리에 압출장치의 램헤드를 꽉눌러 탄화실로부터 코크스 덩어리를 압출할 때에, 코크스 덩어리에 진동을 부여하면서 압출하는 것을 특징으로 하는 코크스 압출방법.
제 1 항에 있어서,

압출 하중이 소정값 이상인 경우에, 코크스 덩어리에 진동을 부여하는 것을 특징으로 하는 코크스 압출방법.
제 1 항에 있어서,

압출 개시위치로부터의 램헤드의 이동거리가 소정의 범위에 있는 경우에, 코크스 덩어리에 진동을 부여하는 것을 특징으로 하는 코크스 압출방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한항에 있어서,

상기 진동은 램헤드를 진동시키는 것에 의해서 부여하는 것을 특징으로 하는 코크스 압출방법.
제 4 항에 있어서,

상기 램헤드는 상하방향에 복수개로 분할되어 있고, 적어도 그 중의 1개를 진동시키는 것을 특징으로 하는 코크스 압출방법.
제 1 항 내지 제 5 항에 있어서,

상기 램헤드의 진동방향은 적어도 압출방향성분을 포함한 진동인 것을 특징으로 하는 코크스 압출방법.
제 1 항 내지 제 6 항에 있어서,

상기 램헤드의 진동은 2㎐∼100㎐의 주파수성분을 1종류 이상 포함한 진동인 것을 특징으로 하는 코크스 압출방법.
제 1 항 내지 제 7 항에 있어서,

상기 램헤드의 진동은 1종류 이상의 정현파를 포함한 파형의 진동인 것을 특징으로 하는 코크스 압출방법.
제 1 항 내지 제 8 항에 있어서,

상기 램헤드의 진동은 적어도 0.5G∼10G의 가속도 레벨인 것을 특징으로 하는 코크스 압출방법.
배합탄을 코크스로내에 장입하여 코크스를 생성하고, 코크스로의 탄화실내의 코크스 덩어리에 압출장치의 램헤드를 꽉눌러 탄화실로부터 코크스 덩어리를 압출 할 때에, 코크스 덩어리에 진동을 부여하면서 압출하는 것을 특징으로 하는 코크스의 제조방법.
제 10 항에 있어서,

상기 배합탄의 로트의 하중평균의 휘발분이 29mass%이상, 혹은 25mass%이하인 것을 특징으로 하는 코크스의 제조방법.
제 10 항 또는 제 11항에 있어서,

상기 배합탄의 로트의 하중평균의 팽창압이 6kPa이상인 것을 특징으로 하는 코크스의 제조방법.
제 10 항 내지 제 12 항에 있어서,

상기 배합탄 중, 팽창압이 20kPa이상인 석탄의 배합율이 20mass%이상인 것을 특징으로 하는 코크스의 제조방법.
코크스로의 탄화실내의 코크스 덩어리에 램헤드를 꽉눌러 코크스 덩어리를 탄화실로부터 압출하는 코크스의 압출장치로서, 램헤드를 진동시키기 위한 램헤드 진동수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 코크스 압출장치.
제 14 항에 있어서,

램헤드가 상하방향에 복수개로 분할되어 있고, 상기 램헤드 진동수단은 적어도 그 중의 1개를 진동시키는 것인 것을 특징으로 하는 코크스 압출장치.
제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,

상기 램헤드의 진동방향은 적어도 압출방향성분을 포함한 진동인 것을 특징으로 하는 코크스 압출장치.
제 14 항 내지 제 16 항에 있어서,

상기 램헤드의 진동은 2㎐∼100㎐의 주파수성분을 1종류 이상 포함한 진동인 것을 특징으로 하는 코크스 압출장치.
제 14 항 내지 제 17 항에 있어서,

상기 램헤드의 진동이 1종류 이상의 정현파를 포함한 파형인 것을 특징으로 하는 코크스 압출장치.
제 14 항 내지 제 18 항에 있어서,

상기 램헤드의 진동은 적어도 0.5G∼10G의 가속도 레벨인 것을 특징으로 하는 코크스 압출장치.