KR20150068997A - 코크스의 압출력 추정 방법 및 코크스로의 보수 방법 - Google Patents

Abstract

압출력 추정 장치 (1) 에 있어서, 노벽 프로필 취득부 (171) 는, 탄화실의 내벽면의 요철을 측정하여 노벽 프로필을 취득한다. 코크스 형상 추정부 (173) 는, 노벽 프로필을 기초로 탄화실 내에서 생산되는 코크스의 외형 형상을 추정한다. 압출력 추정부 (175) 는, 노벽 프로필과 추정한 코크스의 외형 형상을 기초로, 노폭에 비해 코크스폭이 좁은 코크스의 측면 위치로 주동 상태를 정의하고, 노폭에 비해 코크스폭이 넓은 코크스의 측면 위치로 수동 상태를 정의한다. 그리고, 압출력 추정부 (175) 는, 코크스의 측면 위치에 대한 주동 상태 또는 수동 상태의 정의를 기초로, 미리 설정되는 코크스의 겉보기 영률을 이용하여 코크스의 측면 위치마다의 노벽 마찰력을 산출하고, 노벽 마찰력을 기초로 압출력을 추정한다.

Description

코크스의 압출력 추정 방법 및 코크스로의 보수 방법{METHOD FOR ESTIMATING COKE EXTRUSION FORCE AND METHOD FOR REPAIRING COKE OVEN}

본 발명은, 코크스로로부터 코크스를 압출하기 위해서 필요한 압출력을 추정하는 코크스의 압출력 추정 방법, 이 방법에 의해 추정된 압출력을 사용한 코크스로의 보수 방법에 관한 것이다.

연소실과 탄화실이 교대로 연접되어 구성되는 수평실식 코크스로 (이하, 간단히 「코크스로」라고 한다) 에서는, 탄화실 내에 장입 (裝入)ㆍ충전한 석탄 (장입탄) 을 인접하는 연소실 내에 공급되는 연소 가스에 의해 가열하여 건류함으로써 코크스를 생산하고 있다. 얻어진 코크스 케이크는, 압출기에 의해 각 탄화실로부터 압출되어 노 외로 배출되고, 냉각되어 제품이 된다.

이와 같은 코크스로에서는, 가동년수가 길어짐에 따라 노후화에 의해 노벽에 형성된 요철이 원인이 되어 코크스를 압출하는 데에 필요한 압출력이 증가하여, 탄화실로부터의 코크스의 배출이 곤란해지는 압출 정지나 가마 막힘이라고 불리는 현상이 발생하는 경우가 있다. 이들 압출 정지나 가마 막힘의 발생은, 압출기에 의한 압출 사이클의 저하 등을 초래하여 생산성을 저하시키는 경우가 있기 때문에, 코크스로를 조업함에 있어서는, 압출력의 파악이 중요해진다.

예를 들어, 특허문헌 1 에는, 탄화실의 측벽면에 생긴 요철에 관련된 정보에 기초하여 코크스가 압출시에 받는 저항 지표를 도출하는 수법이 개시되어 있다. 또, 특허문헌 2 에는, 시험용 코크스 케이크의 압출 시험을 실시함으로써 코크스 케이크의 압출 부하를 구하는 수법이 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 2008-201993호 일본 공개특허공보 2012-62366호

그러나, 특허문헌 1 의 기술에서는, 노벽을 관측하여 얻은 요철 정보를 기초로 하여 저항 지수를 구하고 있기는 있지만, 구한 저항 지수는 간접적인 지표에 지나지 않고, 이 저항 지수와 실제 압출 부하의 상관 관계로부터 노벽의 상태를 평가하고 있을 뿐이기 때문에, 직접적으로 코크스의 압출력을 추정하는 것은 곤란하였다. 또, 특허문헌 2 의 기술에서는, 사전에 시험용 코크스 케이크를 생산해서 사용하여, 실제 코크스로의 탄화실을 모의한 압출 부하 시험을 반복해서 실시할 필요가 있기 때문에, 압출력을 추정하는 데에 필요로 하는 수고나 비용이 증대되는 문제가 있었다.

본 발명은, 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 탄화실의 노벽의 변형을 고려하여 코크스의 압출력을 고정밀도로 추정할 수 있는 코크스의 압출력 추정 방법 및 코크스의 배출이 곤란해지는 압출 정지나 가마 막힘의 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 코크스로의 보수 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관련된 코크스의 압출력 추정 방법은, 코크스로를 구성하는 탄화실 내의 코크스를 압출 방향을 따라 압출할 때에 필요한 압출력을 추정하는 코크스의 압출력 추정 방법으로서, 상기 탄화실의 내벽면의 요철을 측정하여 노벽 프로필을 취득하는 단계와, 상기 노벽 프로필을 기초로 상기 탄화실 내에서 생산되는 상기 코크스의 외형 형상을 추정하는 단계와, 상기 노벽 프로필과 상기 추정한 상기 코크스의 외형 형상을 기초로, 노폭 (爐幅) 에 비해 코크스폭이 좁은 상기 코크스의 측면 위치로 주동 (主動) 상태를 정의하고, 노폭에 비해 코크스폭이 넓은 상기 코크스의 측면 위치로 수동 (受動) 상태를 정의하는 단계와, 상기 코크스의 상기 측면 위치에 대한 상기 주동 상태 또는 상기 수동 상태의 정의를 기초로, 미리 설정되는 상기 코크스의 겉보기 영률을 이용하여 상기 코크스의 상기 측면 위치마다의 노벽 마찰력을 산출하고, 그 노벽 마찰력을 기초로 상기 압출력을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련된 코크스로의 보수 방법은, 본 발명에 관련된 코크스의 압출력 추정 방법으로 압출력을 추정하는 단계와, 1 개 이상의 볼록부 및/또는 오목부를 평탄화하여 상기 노벽 프로필을 수정하는 단계와, 상기 코크스의 압출력 추정 방법을 이용하여 상기 노벽 프로필을 상기 수정 후의 노벽 프로필로 한 경우의 압출력을 추정하는 단계와, 상기 노벽 프로필의 수정 전후에 있어서의 상기 압출력의 증감량에 따라 상기 평탄화한 볼록부 및/또는 오목부를 보수 지점으로서 특정하는 단계를 포함하여, 상기 보수 지점의 보수 작업을 실시하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 탄화실의 노벽의 변형을 고려하여 코크스의 압출력을 고정밀도로 추정할 수 있다. 또, 본 발명에 의하면, 코크스의 배출이 곤란해지는 압출 정지나 가마 막힘의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

도 1 은, 압출력 추정 장치의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 2 는, 코크스로를 구성하는 1 개의 탄화실을 나타내는 평면도이다.
도 3a 은, 노벽이 변형된 탄화실로부터 코크스가 압출되는 모습을 나타내는 단면도이다.
도 3b 는, 노벽이 변형된 탄화실로부터 코크스가 압출되는 모습을 나타내는 다른 단면도이다.
도 4 는, 압출력 추정 처리의 처리 순서를 나타내는 플로차트이다.
도 5a 은, 탄화실의 일방의 노벽의 노벽 프로필의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5b 는, 탄화실의 타방의 노벽의 노벽 프로필의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6 은, 코크스에 설정하는 계산 격자를 나타내는 도면이다.
도 7 은, 램 헤드 위치마다의 압출력의 추정값과 측정값을 나타내는 도면이다.
도 8 은, 보수 지점 특정 처리의 처리 순서를 나타내는 플로차트이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 코크스의 압출력 추정 방법 및 코크스로의 보수 방법을 실시하기 위한 형태에 대해서 설명한다. 또한, 이 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또, 도면의 기재에 있어서, 동일 부분에는 동일한 부호를 붙여 나타내고 있다.

도 1 은, 본 실시형태의 압출력 추정 장치 (1) 의 구성예를 나타내는 블록도이다. 이 압출력 추정 장치 (1) 는, 예를 들어 워크 스테이션이나 퍼스널 컴퓨터 등의 범용 컴퓨터를 사용하여 실현되며, 코크스로에서 생산되는 코크스의 압출력을 추정하기 위한 처리 (압출력 추정 처리) 를 실시한다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 압출력 추정 장치 (1) 는, 주된 기능부로서, 입력부 (11) 와 표시부 (13) 와 기록부 (15) 와 처리부 (17) 를 포함한다. 여기에서, 코크스로는, 연소실과 탄화실이 교대로 연접 배치되어 구성되며, 석탄을 각 탄화실에 장입ㆍ충전함과 함께 각 연소실에 연료 가스를 공급하고, 각 탄화실을 양측의 연소실이 발하는 열에 의해 가열함으로써, 각 탄화실 내에 장입ㆍ충전된 석탄 (장입탄) 을 건류하여 코크스를 생산한다.

입력부 (11) 는, 예를 들어 키보드나 마우스, 터치 패널, 각종 스위치 등의 입력 장치에 의해 실현되는 것으로, 조작 입력에 따른 입력 신호를 처리부 (17) 에 출력한다. 표시부 (13) 는, LCD 나 EL 디스플레이, CRT 디스플레이 등의 표시 장치에 의해 실현되는 것으로, 처리부 (17) 로부터 입력되는 표시 신호에 기초하여 각종 화면을 표시한다.

기록부 (15) 는, 갱신 기록 가능한 플래시 메모리, 내장 혹은 데이터 통신 단자에 의해 접속된 하드 디스크, 메모리 카드 등의 정보 기록 매체 및 그 읽고 쓰기 장치 등에 의해 실현되며, 용도에 따른 기록 장치를 적절히 채용하여 사용할 수 있다. 이 기록부 (15) 에는, 압출력 추정 장치 (1) 를 동작시켜, 이 압출력 추정 장치 (1) 가 구비하는 여러 가지 기능을 실현시키기 위한 프로그램이나 이 프로그램의 실행 중에 사용되는 데이터 등이 미리 보존되거나, 혹은 처리할 때마다 일시적으로 보존된다.

처리부 (17) 는, CPU 등에 의해 실현되며, 입력부 (11) 로부터 입력되는 입력 신호, 기록부 (15) 에 보존되는 프로그램이나 데이터 등에 기초하여, 압출력 추정 장치 (1) 를 구성하는 각 부에 대한 지시나 데이터의 전송 등을 실시하여 압출력 추정 장치 (1) 의 동작을 제어한다. 이 처리부 (17) 는, 노벽 프로필 취득부 (171) 와 코크스 형상 추정부 (173) 와 압출력 추정부 (175) 를 구비한다.

먼저, 압출력 추정 장치 (1) 가 실시하는 압출력 추정 처리의 원리를 설명한다. 도 2 는, 코크스로를 구성하는 1 개의 탄화실 (3) 을 나타내는 평면도이다. 또한, 도 2 등에 있어서, 탄화실 (3) 의 노폭 방향을 X 방향, 높이 방향을 Y 방향, 깊이 방향 (압출 방향 (A1)) 을 Z 방향으로 하여 도시한다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 탄화실 (3) 은, 인접하는 연소실 (도시 생략) 과의 사이가 노벽 (31, 33) 에 의해 구획되어 구성되며, 그 내부에서 코크스 (C) 가 생산된다. 생산된 코크스 (C) 는, 코크스로의 압출기측 (도 2 의 하측) 으로부터 삽입되는 압출기 (35) 의 램 헤드에 의해 압출 방향 (A1) 으로 압출되고, 압출기측과 탄화실 (3) 을 사이에 두고 반대측의 가이드차측에서 대기하는 가이드차 (도시 생략) 에 수수된다. 여기에서, 노벽 (31, 33) 의 내벽면은, 탄화실 (3) 로부터 코크스 (C) 를 효율적으로 압출하기 위해서 압출기측보다 가이드차측의 노폭이 넓어지도록 테이퍼상으로 형성되어 있다.

여기에서, 본 발명은, 코크스의 압출력을 추정함에 있어서, 옹벽 등이 흙과 접촉하는 면에 기능하는 토압을 구하는 토압 이론을 이용하여 코크스의 압출력을 추정하는 것이다. 즉, 코크스로벽 (탄화실 (3) 의 노벽 (31, 33)) 을 옹벽으로 가정하고, 요철 등의 변형이 생길 수 있는 코크스로벽의 내벽면 내측에서 생산되는 코크스 케이크 (코크스 (C)) 를 흙으로 가정하여, 노벽 프로필을 기초로 토압 이론에서 말하는 바인 주동 토압 및 수동 토압의 발생 상태를 추정함으로써, 코크스 (C) 의 직접적인 압출력 추정을 실시한다. 토압 중에서, 주(主)응력의 방향이 연직 방향이고 옹벽이 흙으로부터 멀어질 때에 받는 토압은 주동 토압, 주응력의 방향이 수평 방향이고 옹벽이 흙을 향할 (흙을 누를) 때에 받는 토압은 수동 토압이라고 불리고 있으며, 이들 주동 토압과 수동 토압에서는, 수동 토압쪽이 수직 항력이 크다.

전술한 바와 같은 압출력 추정을 실현시키기 위해서, 본 실시형태의 압출력 추정 처리에서는, 노벽 (31, 33) 의 내벽면 내측에서 건류하여 생산되는 코크스 (C) 를 1 개의 탄성체 (혹은 소성체) 로서 취급하여, 그 양 측면 내에서 대향하는 노벽 (31, 33) 의 내벽면이 외측으로 넓어져 코크스 (C) 로부터 멀어지는 측면 위치를 주동 상태, 대향하는 노벽 (31, 33) 의 내벽면이 내측으로 좁아져 코크스 (C) 에 가까워지는 측면 위치를 수동 상태라고 정의한다.

먼저, 건설 당초의 노벽 (31, 33) 의 경우, 즉, 노후화에 의한 노벽 (31, 33) 의 변형이 생기지 않아, 내벽면이 도 2 에 나타내는 테이퍼상을 유지하고 있는 동안에는, 코크스 (C) 가 압출 방향 (A1) 으로 압출되는 과정에서 코크스 (C) 의 폭 (코크스폭) 은 반드시 노폭보다 좁게 된다. 따라서, 코크스 (C) 는, 양 측면 내의 어느 측면 위치도 노벽 (31, 33) 과 접촉하지 않는 상태 혹은 주동 토압이 발생한 상태 (주동 상태) 에서 압출된다.

이에 반해, 노체의 노후화가 진행되어 노벽 (31, 33) 에 변형이 생긴 경우를 생각해 본다. 노후화에 의한 노벽 (31, 33) 의 변형이란, 노후화에 의해 노벽 (31, 33) 의 내벽면에 국소적으로 요철이 형성되거나, 내벽면이 전체적으로 마모된 것 등에 의한 내벽면의 형상 변화를 말한다. 도 3a 및 도 3b 는, 내벽면에 볼록부 (331) 나 오목부 (333) 가 형성되거나 하여 노벽 (31, 33) 이 변형된 탄화실 (3) 로부터 코크스 (C) 가 압출되는 모습을 나타내는 단면도이다. 여기에서, 탄화실 (3) 내에서 생산되는 코크스 (C) 는, 그 외형이 대체로 노벽 (31, 33) 의 내벽면을 따른 형상이 된다. 즉, 도 3a 에 나타내는 바와 같이, 코크스 (C) 의 양 측면은, 볼록부 (331) 가 형성되어 노벽 (31, 33) 이 튀어나온 곳에서는 이것을 따라 오목 형상이 되고, 오목부 (333) 가 형성되어 노벽 (31, 33) 이 패인 곳에서는 이것을 따라 볼록 형상이 된다.

그리고, 이와 같은 코크스 (C) 가 압출 방향 (A1) 으로 압출되는 과정에서는, 볼록부 형성 위치의 노폭보다 여기를 통과하는 코크스 (C) 의 코크스폭쪽이 넓은 경우가 발생할 수 있다. 이와 같은 경우, 코크스 (C) 는, 전술한 바와 같은 코크스폭이 넓은 곳에서 노폭이 좁은 만큼 압축되어, 수동 토압이 발생한 상태 (수동 상태) 에서 압출되게 되고, 주동 토압보다 수동 토압쪽이 수직 항력이 크기 때문에 필요한 압출력이 증대된다. 예를 들어, 코크스 (C) 의 도 3a 중에 파선으로 둘러싼 부분의 코크스폭 (L31) 은, 볼록부 (331) 의 형성 위치의 노폭 (L1) 보다 넓다. 이 때문에, 도 3a 의 상태로부터 코크스 (C) 가 압출되는 과정에 있어서, 코크스 (C) 의 파선 부분의 양측의 측면 위치는, 볼록부 (331) 의 형성 위치를 통과할 때에 압축되어 수동 상태가 된다.

단, 코크스 (C) 의 양 측면 내의 측면 위치가 주동 상태인지 수동 상태인지는, 그 코크스폭이 통과 위치의 노폭보다 좁은지 넓은지에 좌우되기 때문에, 볼록부 형성 위치를 통과하는 코크스 (C) 의 측면 위치가 항상 수동 상태가 된다 (압축된다) 고는 할 수 없다. 즉, 코크스 (C) 의 외형 형상은, 전체적으로는 압출기측에서 코크스폭이 좁고, 가이드차측에서 코크스폭이 넓게 형성된다. 따라서, 도 3b 에 나타내는 바와 같이, 코크스 (C) 의 압출기측의 코크스폭의 좁은 부분이 볼록부 (331) 의 형성 위치를 통과할 때에는, 그 코크스폭 (L33) 이 노폭 (L1) 보다 좁기 때문에 수동 상태로는 되지 않는다.

그래서, 압출력 추정 처리에서는, 램 헤드에 의해 압출 방향 (A1) 으로 압출됨에 따른 탄화실 (3) 내에서의 코크스 (C) 의 압출 방향 (A1) 의 위치 (압출 방향 위치) 의 변위를 가상적으로 재현하면서, 그 때마다 코크스 (C) 의 코크스폭을 통과 위치의 노폭과 비교하여, 주동 상태 또는 수동 상태를 정의한 후에 압출력을 추정한다.

도 4 는, 압출력 추정 처리의 처리 순서를 나타내는 플로차트이다. 압출력 추정 장치 (1) 는, 도 4 의 처리 순서에 따라 압출력 추정 처리를 실시함으로써 압출력 추정 방법을 실시한다. 이하에서는, 1 개의 탄화실 (3) 에 주목하여, 해당하는 탄화실 (3) 에 있어서 코크스 (C) 를 압출하기에 필요한 압출력을 추정하는 경우를 예시한다. 또한, 여기에서 설명하는 처리는, 압출력 추정 처리를 실현시키기 위한 프로그램을 기록부 (15) 에 보존해 두고, 처리부 (17) 가 이 프로그램을 읽어내어 실행함으로써 실현시킬 수 있다.

도 4 에 나타내는 바와 같이, 압출력 추정 처리에서는, 먼저, 노벽 프로필 취득부 (171) 가, 주목하는 탄화실 (3) 의 노벽 (31, 33) 의 노벽 프로필을 취득한다 (단계 S1). 또한, 이 노벽 (31, 33) 의 노벽 프로필은, 사전에 취득하여 기록부 (15) 에 보존해 두고, 이것을 읽어내어 사용하는 것으로 해도 된다.

도 5a 은, 탄화실 (3) 의 일방의 노벽의 노벽 프로필의 일례를 나타내고, 도 5b 는, 타방의 노벽의 노벽 프로필을 나타내는 도면이다. 이 노벽 프로필은, 각 노벽 (31, 33) 의 내벽면의 소정의 영역 (주요 영역 ; 본 예에서는 6.5 m 평방 영역) 의 형상을 나타낸 것으로, 도 5a 및 도 5b 중에서는, 색의 농담에 의해 내벽면의 요철량을 나타내고 있다. 이 노벽 프로필의 취득시에는, 먼저, 노벽 (31, 33) 의 각각의 내벽면의 요철을 레이저 스캐너로 측정한다. 계속해서, 노벽 (31, 33) 마다 건설 당초의 내벽면의 초기 상태와 레이저 스캐너의 측정값을 비교함으로써 초기 상태를 기준으로 한 내벽면의 주요 영역의 요철량을 구하여 노벽 프로필로 한다. 또한, 여기에서는, 각 노벽 (31, 33) 의 내벽면의 주요 영역의 노벽 프로필을 예시하였지만, 내벽면 전역을 대상으로 측정을 실시하여 노벽 프로필을 취득해도 된다. 이로써, 노후화에 의한 노벽 (31, 33) 의 변형, 즉, 그 내벽면이 노후화에 의해 어느 정도 튀어나와 있거나 혹은 패여 있는지를 내벽면의 전역 혹은 주요 영역의 전역에 걸쳐 파악할 수 있다.

계속해서, 코크스 형상 추정부 (173) 가, 주목하는 탄화실 (3) 내에서 생산되는 코크스 (C) 의 외형 형상을 추정한다 (단계 S3). 이 단계 S3 에서는, 코크스 형상 추정부 (173) 는, 상기한 바와 같이, 노벽 프로필이 나타내는 노벽 (31, 33) 의 내벽면의 형상 (요철) 을 따라 코크스 (C) 의 양 측면의 외형 형상을 추정한다.

또, 코크스 형상 추정부 (173) 는, 단계 S3 에서 추정한 외형 형상의 코크스 (C) 를 구획하여 계산 격자를 설정한다 (단계 S5). 도 6 은, 코크스 (C) 에 설정하는 계산 격자 (5) 를 나타내는 도면이다. 또한, 도 6 중에서는 코크스 (C) 의 측면을 평탄면으로서 도시하고 있지만, 실제로는, 단계 S3 의 처리에 의해, 노벽 프로필을 기초로 적절히 요철이 형성된 측면으로서 추정된다. 단계 S5 에서는, 압출력 추정부 (175) 는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 추정한 외형 형상의 코크스 (C) 의 양 측면을 소정 사이즈로 구획한 측면 위치에 상당하는 사각형 범위를 단면 (端面) (51, 53) 으로 하고, 그 길이 (55) 가 코크스폭에 상당하는 계산 격자 (5) 를 설정한다. 후단의 처리에서는, 계산 격자 (5) 마다 노벽 마찰력을 산출함과 함께, 계산 격자 (5) 의 열마다 노 바닥 마찰력을 산출한다.

그 후에는, 압출력 추정부 (175) 가, 단계 S7 ∼ 단계 S17 의 처리를 실시하여, 램 헤드의 위치를 압출기측으로부터 가이드차측으로 소정량씩 이동시키면서, 대응하는 압출 방향 위치의 코크스 (C) 를 압출하기에 필요한 압출력을 순차적으로 추정해 간다.

즉, 먼저, 압출력 추정부 (175) 는, 램 헤드 위치를 초기 위치 (탄화실 (3) 의 압출기측의 단부 (端部) 위치) 로 초기화한다 (단계 S7).

계속해서, 압출력 추정부 (175) 는, 노벽 (31, 33) 의 노벽 프로필과, 추정한 코크스 (C) 의 외형 형상을 기초로, 현재의 램 헤드 위치에 의해 정해지는 코크스 (C) 의 압출 방향 위치에 따라 코크스폭과 노폭의 대소를 계산 격자 (5) 마다 판별한다 (단계 S9). 그리고, 압출력 추정부 (175) 는, 코크스폭이 노폭보다 좁은 계산 격자 (5) 에는 그 차폭과 아울러 주동 토압을 정의하고, 코크스폭이 노폭보다 넓은 계산 격자 (5) 에는 그 차폭과 아울러 수동 토압을 정의한다 (단계 S11).

예를 들어, 도 6 중의 최상단 전방의 부호를 붙인 계산 격자 (5) 에 주목하면, 먼저, 그 단면 (51, 53) 의 각각과 대향하는 노벽 (31, 33) 의 내벽면 내의 위치를 코크스 (C) 의 압출 방향 위치로부터 특정하고, 노벽 (31, 33) 의 노벽 프로필을 참조하여 특정한 위치의 노폭을 구한다. 그리고, 계산 격자 (5) 의 길이 (55) 를 코크스폭으로 하고, 이 코크스폭과 구한 노폭을 비교하여 대소를 판별한다. 또, 이 때, 코크스폭과 노폭의 차폭을 산출해 둔다. 그 후, 코크스폭이 노폭보다 좁으면 계산 격자 (5) 에 대해 노폭과 아울러 주동 토압을 정의하는 한편, 코크스폭이 노폭보다 넓은 경우에는, 계산 격자 (5) 에 대해 노폭과 아울러 수동 토압을 정의한다. 도 4 의 단계 S9, S11 에서는, 이상의 처리를 모든 계산 격자 (5) 에 대하여 실시한다.

그 후, 압출력 추정부 (175) 는, 계산 격자 (5) 마다 노벽 마찰력을 산출하고, 계산 격자 (5) 의 열마다 노 바닥 마찰력을 산출하여, 이들의 총합을 압출력으로서 추정한다 (단계 S13).

먼저, 압출력 추정부 (175) 는, 모든 계산 격자 (5) 를 차례로 처리 대상으로 하여, 처리 대상인 계산 격자 (5) 에 대한 주동 상태 또는 수동 상태의 정의에 따라 계산 격자 (5) 마다 노벽 마찰력을 산출한다. 이 노벽 마찰력의 산출에 사용하는 겉보기 영률 (탄성률) 은, 코크스로에 있어서 실제로 코크스를 생산하고, 탄화실 (3) 로부터 압출할 때에 측정한 압출력의 측정값이나 노벽 프로필 등을 기초로 미리 통계적으로 구하여 설정해 둔다. 또, 노벽 마찰 계수는 고정값으로 하여 미리 설정해 둔다. 그리고, 처리 대상인 계산 격자 (5) 의 주동 상태/수동 상태의 정의 및 차폭을 기초로, 겉보기 영률을 이용하여 대향하는 노폭 사이를 통과할 때에 처리 대상인 계산 격자 (5) 를 신장 또는 압축 변형시키는 수직 항력이나 응력을 구하고, 마찰 계수를 곱하여 노벽 마찰력을 산출한다. 이로써, 계산 격자 (5) 마다 노벽 마찰력이 얻어진다.

계속해서, 각 계산 격자 (5) 를 열마다 차례로 처리 대상으로 하여, 계산 격자 (5) 의 열마다 노 바닥 마찰력을 산출한다. 이 노 바닥 마찰력의 산출에 사용하는 노 바닥 마찰 계수는 고정값으로 하여 미리 설정해 둔다. 예를 들어, 도 6 중에 굵은 선으로 둘러싼 한 열 (57) 에 주목하면, 먼저, 이 한 열 (57) 분의 코크스 (C) 의 체적과 미리 설정되는 코크스 밀도로부터 중량을 구한다. 그리고, 구한 중량에 노 바닥 마찰 계수를 곱하여 노 바닥 마찰력을 산출한다. 이로써, 계산 격자 (5) 의 열마다 노 바닥 마찰력이 얻어진다.

그 후, 계산 격자 (5) 마다의 노벽 마찰력의 총합과, 계산 격자 (5) 의 열 마다의 노 바닥 마찰력의 총합을 합계하여, 현재의 램 헤드 위치에 있어서 코크스 (C) 를 압출하기에 필요한 압출력으로서 추정한다.

이상과 같이 하여 압출력을 추정하였다면, 압출력 추정부 (175) 는, 램 헤드 위치를 가이드차측으로 소정량 이동시켜 갱신하고 (단계 S15), 램 헤드 위치가 탄화실 (3) 의 가이드차측의 단부 위치가 될 때까지의 동안에는 (단계 S17 : No), 단계 S9 로 되돌아가 상기한 처리를 반복한다. 램 헤드 위치의 이동량에 대해서는 적절히 설정하면 된다. 그리고, 압출력 추정부 (175) 는, 램 헤드 위치가 탄화실 (3) 의 가이드차측의 단부 위치까지 이동한 경우에는 (단계 S17 : Yes), 추정한 램 헤드 위치마다의 압출력을 표시부 (13) 에 표시하는 처리를 실시하여 (단계 S19), 오퍼레이터에게 제시한다.

실제로, 도 4 의 처리 순서에 따라 압출력 추정 처리를 실시하여, 램 헤드 위치마다의 압출력을 추정함과 함께, 코크스로의 조업을 실시하여 램 헤드 위치마다의 압출력의 측정값을 얻었다. 도 7 은, 가로축을 램 헤드 위치로 하고, 세로축을 압출력으로 하여 추정값과 측정값을 그래프화한 도면이다. 또한, 도 7 에 나타내는 추정값의 산출시에는, 코크스 (C) 의 겉보기 영률을 70 kN/㎡, 처리 대상인 탄화실 (3) 의 코크스 중량을 약 20 톤, 실험값에 기초하는 노 바닥 마찰 계수, 노벽 마찰 계수를 각각 0.6 으로 하였다. 그리고, 압출력은, 코크스 중량을 계산 격자 (5) 의 한 열 (57) 마다 코크스 중량을 할당하여, 노 바닥에 발생하는 수직 항력을 구하고, 노 바닥 마찰 계수에 의해 추정하였다. 도 7 에 나타내는 바와 같이, 도 4 의 처리 순서에 따라 압출력을 추정한 경우, 측정값을 고정밀도로 추정할 수 있는 것을 알 수 있었다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 탄화실 (3) 의 노벽 (31, 33) 각각의 내벽면의 요철을 레이저 스캐너로 측정함으로써 노벽 (31, 33) 의 노벽 프로필을 취득하고, 이것을 사용하여 코크스로로부터 코크스 (C) 를 압출하기 위해서 필요한 압출력을 램 헤드 위치마다 추정할 수 있기 때문에, 코크스 (C) 의 직접적인 압출력 추정을 실현시킬 수 있다. 따라서, 코크스 (C) 가 탄화실 (3) 의 압출기측에서부터 가이드차측까지 압출될 때까지의 각 압출 방향 위치에서의 코크스 (C) 의 압출력을, 노후화에 의한 탄화실 (3) 의 노벽 (31, 33) 의 변형을 고려하여 고정밀도로 추정할 수 있다.

또, 본 실시형태에 의하면, 노후화에 의한 노벽 (31, 33) 의 변형이 코크스 (C) 를 압출하기에 필요한 압출력에 미치는 영향을 파악할 수 있기 때문에, 노벽 (31, 33) 의 내벽면의 보수의 필요 여부를 오퍼레이터의 경험 등에 의한 주관적인 판단에 의하지 않고 정량적으로 판단할 수 있다. 그리고, 보수가 필요하다고 판단한 경우에는, 실제로 내벽면의 보수 작업을 실시함으로써 코크스의 생산성의 저하를 억제할 수 있다.

또, 본 실시형태에 의하면, 별도로 압출력을 추정하기 위한 전용의 장치를 준비하여 시험을 실시할 필요가 없기 때문에, 수고나 비용이 증대되는 경우도 없다.

또한, 상기한 실시형태에서는, 노벽 (31, 33) 의 내벽면이 테이퍼상으로 형성된 탄화실 (3) 로부터 코크스 (C) 를 압출하는 경우에 대해서 설명하였지만, 본 발명은, 노벽 (31, 33) 의 내벽면이 평행한 탄화실 내에서 코크스를 생산하고, 이것을 압출하는 경우에도 마찬가지로 적용이 가능하다.

또, 상기한 실시형태에서는, 코크스 (C) 의 압출력을 추정하는 압출력 추정 처리에 대해서 설명하였지만, 이 압출력 추정 처리 후에 보수 지점 특정 처리를 실시하여, 노벽 (31, 33) 의 보수 지점을 특정하도록 해도 된다. 도 8 은, 보수 지점 특정 처리의 처리 순서를 나타내는 플로차트이다. 본 변형예에서는, 압출력 추정 장치 (1) 가 도 4 의 압출력 추정 처리를 실시한 다음에 도 8 의 처리 순서에 따라 보수 지점 특정 처리를 실시하여, 특정된 보수 지점에 따라 실제로 노벽 (31, 33) 의 내벽면을 보수함으로써 코크스로의 보수 방법을 실시한다.

도 8 에 나타내는 바와 같이, 보수 지점 특정 처리에서는, 먼저, 처리부 (17) 가, 도 5a 및 도 5b 에 나타낸 노벽 (31, 33) 의 노벽 프로필을 표시부 (13) 에 표시하는 처리를 실시한다 (단계 S21). 계속해서, 처리부 (17) 는, 표시 처리한 노벽 프로필 상에서 진한 색으로 표시되는 볼록부 및/또는 옅은 색으로 표시되는 오목부의 지정 조작을 받아들여, 오퍼레이터에 의해 지정 조작된 볼록부나 오목부를 평탄화하여 노벽 프로필을 수정한다 (단계 S23). 그리고, 그리고 나서 도 4 의 압출력 추정 처리를 재차 실시한다 (단계 S25). 또한, 단계 S25 에서 실시하는 압출력 추정 처리에서는, 도 4 의 단계 S1 에 있어서, 도 8 의 단계 S23 에서 수정한 노벽 프로필을 취득하도록 한다. 이로써, 노벽 (31, 33) 의 내벽면의 형상을 수정 후의 노벽 프로필에 의해 나타내어지는 형상으로 한 경우의 램 헤드 위치마다의 압출력이 얻어진다.

그 후에는, 오퍼레이터는, 노벽 프로필의 수정 전후에 있어서의 압출력의 추정 결과를 비교하여, 압출력이 크게 저감되었다면, 단계 S23 에서 지정 조작된 볼록부 및/또는 오목부를 보수 지점으로서 특정한다. 이 경우에는, 볼록부를 샌드 블라스트 등의 연마 장치로 정형하거나, 혹은 오목부에 대해 용사재를 분사하는 용사 시공을 실시하거나 하여 특정한 보수 지점의 보수 작업을 실시한다.

또한, 보수 지점을 자동적으로 특정하여 오퍼레이터에게 제시하는 구성으로 해도 된다. 예를 들어, 처리부 (17) 는, 단계 S25 후에 노벽 프로필의 수정 전후에 있어서의 압출력의 증감량을 산출하는 처리를 실시해도 된다. 그리고, 처리부 (17) 는, 증감량이 소정의 임계값을 초과한 경우에 단계 S23 에서 지정 조작된 볼록부 및/또는 오목부를 보수 지점으로서 특정하고, 특정한 보정 지점을 표시부 (13) 에 표시 처리함으로써 오퍼레이터에게 제시하도록 해도 된다.

한편으로, 오퍼레이터는, 노벽 프로필의 수정 전후에서 압출력이 크게 변화하지 않는 경우에는, 단계 S23 에서 지정 조작된 볼록부 및/또는 오목부를 보수해도 압출력의 대폭적인 개선은 바랄 수 없다고 판단할 수 있다. 이 경우에는, 새로 다른 볼록부나 오목부를 지정 조작함으로써 압출력의 개선을 도모할 수 있는 보수 지점의 특정을 계속하는 것도 가능하다. 즉, 단계 S27 에 있어서 보수 지점 특정 처리를 종료 (단계 S27 : Yes) 하지 않고 단계 S21 로 되돌아가 (단계 S27 : No), 상기한 처리를 반복한다.

본 변형예에 의하면, 노벽 프로필을 참조하여 볼록부나 오목부를 지정하는 것만으로, 실제로 노벽 (31, 33) 의 내벽면을 보수한 경우를 상정하여 코크스의 압출력을 직접적으로 추정할 수 있기 때문에, 추정성을 향상시킬 수 있음과 함께, 압출력을 저감시킬 수 있는 보수 지점을 특정할 수 있다. 따라서, 노벽 (31, 33) 의 내벽면에 형성된 볼록부나 오목부를 대상으로 하는 보수의 필요 여부를 적절히 판단할 수 있다. 그리고, 실제로 특정한 보수 지점의 보수 작업을 실시함으로써, 보수 작업을 효율적으로 실시할 수 있다. 이것에 의하면, 코크스의 배출이 곤란해지는 압출 정지나 가마 막힘의 발생을 효과적으로 억제할 수 있어, 코크스의 생산성의 저하를 억제할 수 있다.

또, 상기한 실시형태에서는, 레이저 스캐너를 사용하여 노벽 프로필을 취득하는 것으로 하였지만, 사용하는 측정 기기는 레이저 스캐너에 한정되는 것은 아니며, 노벽 (31, 33) 의 내벽면의 요철을 측정할 수 있는 것이면 된다. 즉, 예를 들어, 리니어 이미지 카메라, 레이저 투광기를 조합하여 사용하거나 하여 노벽 (31, 33) 의 내벽면의 요철을 측정하여, 노벽 프로필을 취득하도록 해도 된다.

산업상 이용가능성

이상과 같이, 본 발명은, 코크스로로부터 코크스를 압출하기 위해서 필요한 압출력을 추정하는 처리, 이 처리에 의해 추정된 압출력을 사용한 코크스로의 보수 처리에 적용할 수 있다.

1 : 압출력 추정 장치
11 : 입력부
13 : 표시부
15 : 기록부
17 : 처리부
171 : 노벽 프로필 취득부
173 : 코크스 형상 추정부
175 : 압출력 추정부

Claims (4)

1. 코크스로를 구성하는 탄화실 내의 코크스를 압출 방향을 따라 압출할 때에 필요한 압출력을 추정하는 코크스의 압출력 추정 방법으로서,
   상기 탄화실의 내벽면의 요철을 측정하여 노벽 프로필을 취득하는 단계와,
   상기 노벽 프로필을 기초로 상기 탄화실 내에서 생산되는 상기 코크스의 외형 형상을 추정하는 단계와,
   상기 노벽 프로필과 상기 추정한 상기 코크스의 외형 형상을 기초로, 노폭에 비해 코크스폭이 좁은 상기 코크스의 측면 위치로 주동 상태를 정의하고, 노폭에 비해 코크스폭이 넓은 상기 코크스의 측면 위치로 수동 상태를 정의하는 단계와,
   상기 코크스의 상기 측면 위치에 대한 상기 주동 상태 또는 상기 수동 상태의 정의를 기초로, 미리 설정되는 상기 코크스의 겉보기 영률을 이용하여 상기 코크스의 상기 측면 위치마다의 노벽 마찰력을 산출하고, 그 노벽 마찰력을 기초로 상기 압출력을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스의 압출력 추정 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 탄화실 내에서의 상기 코크스의 상기 압출 방향의 위치를 변위시키면서, 각 압출 방향 위치에서의 상기 압출력을 추정하는 것을 특징으로 하는 코크스의 압출력 추정 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 탄화실의 내벽면은, 상기 코크스로의 압출기측의 노폭보다 가이드차측의 노폭이 넓은 테이퍼상으로 형성된 것을 특징으로 하는 코크스의 압출력 추정 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 코크스의 압출력 추정 방법으로 압출력을 추정하는 단계와,
   1 개 이상의 볼록부 및/또는 오목부를 평탄화하여 노벽 프로필을 수정하는 단계와,
   상기 코크스의 압출력 추정 방법을 이용하여 상기 노벽 프로필을 상기 수정 후의 노벽 프로필로 한 경우의 압출력을 추정하는 단계와,
   상기 노벽 프로필의 수정 전후에 있어서의 상기 압출력의 증감량에 따라 상기 평탄화한 볼록부 및/또는 오목부를 보수 지점으로서 특정하는 단계를 포함하여,
   상기 보수 지점의 보수 작업을 실시하는 것을 특징으로 하는 코크스로의 보수 방법.

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