JPH08176553A - 非・微粘結炭の流動性等推定方法 - Google Patents
非・微粘結炭の流動性等推定方法Info
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- JPH08176553A JPH08176553A JP6320796A JP32079694A JPH08176553A JP H08176553 A JPH08176553 A JP H08176553A JP 6320796 A JP6320796 A JP 6320796A JP 32079694 A JP32079694 A JP 32079694A JP H08176553 A JPH08176553 A JP H08176553A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 非粘結炭または微粘結炭の流動性等を、より
直接的な方法により推定することができる技術を確立す
ること。 【構成】 流動性指数または粘度が既知である粘結炭を
乾留して得られたコークスの引張強度と；流動性指数ま
たは粘度が未知もしくは測定不能な非粘結炭または微粘
結炭に、粘結炭の膨張圧と同じ膨張圧となる条件の加圧
乾留を施して得られたコークスの引張強度と；の比か
ら、非粘結炭または微粘結炭の流動性指数あるいは粘度
を推定する。
直接的な方法により推定することができる技術を確立す
ること。 【構成】 流動性指数または粘度が既知である粘結炭を
乾留して得られたコークスの引張強度と；流動性指数ま
たは粘度が未知もしくは測定不能な非粘結炭または微粘
結炭に、粘結炭の膨張圧と同じ膨張圧となる条件の加圧
乾留を施して得られたコークスの引張強度と；の比か
ら、非粘結炭または微粘結炭の流動性指数あるいは粘度
を推定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、冶金用コークスに用い
る配合炭の軟化溶融特性を評価するのに必要な原料炭の
流動性あるいは粘性の推定方法に関するものであり、コ
ークスの品質を安定化ならびに制御のために有利に用い
られる技術である。
る配合炭の軟化溶融特性を評価するのに必要な原料炭の
流動性あるいは粘性の推定方法に関するものであり、コ
ークスの品質を安定化ならびに制御のために有利に用い
られる技術である。
【０００２】
【従来の技術】石炭乾留時の軟化溶融特性，例えば流動
性や膨張性は、コークス化性の重要な因子であると共
に、高炉内でのコークスの反応性や機械的強度などにも
大きく影響する。従って、コークスに用いる配合炭の軟
化溶融特性は、原料炭（銘柄）毎に評価する必要があ
る。
性や膨張性は、コークス化性の重要な因子であると共
に、高炉内でのコークスの反応性や機械的強度などにも
大きく影響する。従って、コークスに用いる配合炭の軟
化溶融特性は、原料炭（銘柄）毎に評価する必要があ
る。
【０００３】このような軟化溶融特性のうち、石炭の流
動性は、それの指標として、通常、ギーセラープラスト
メーターによる最大流動度（ＭＦ）が用いられている
（ＪＩＳ Ｍ8801）。この指標によれば、粘結炭のよう
な容易に溶融する石炭は、最大流動度（ＭＦ）の測定に
よってその流動性を評価することができる。ところが、
配合炭のなかには、炭化度が高く流動性に乏しい非粘結
炭などの石炭、あるいは著しく溶融粘度の高い石炭のよ
うに、最大流動度（ＭＦ）の測定による流動性の評価が
困難なものがある。
動性は、それの指標として、通常、ギーセラープラスト
メーターによる最大流動度（ＭＦ）が用いられている
（ＪＩＳ Ｍ8801）。この指標によれば、粘結炭のよう
な容易に溶融する石炭は、最大流動度（ＭＦ）の測定に
よってその流動性を評価することができる。ところが、
配合炭のなかには、炭化度が高く流動性に乏しい非粘結
炭などの石炭、あるいは著しく溶融粘度の高い石炭のよ
うに、最大流動度（ＭＦ）の測定による流動性の評価が
困難なものがある。
【０００４】そこで従来、このような流動性の評価が難
しい非粘結炭や微粘結炭（以下、単に「非・微粘結炭」
という。）のような石炭の流動性評価は、以下のような
工夫がなされている。すなわち、粘結炭に非・微粘結炭
を低配合率（≦30％）で配合し、乾留して得られたコー
クスの引張強度の低下率から非・微粘結炭100 ％での引
張強度を推定して、引張強度と最大流動度（ＭＦ）の関
係から、非・微粘結炭の最大流動度（ＭＦ）を推定する
方法が知られている（図１参照、コークス・サーキュラ
ー，杉辺ら，29, No.3, 159-168 参照）。
しい非粘結炭や微粘結炭（以下、単に「非・微粘結炭」
という。）のような石炭の流動性評価は、以下のような
工夫がなされている。すなわち、粘結炭に非・微粘結炭
を低配合率（≦30％）で配合し、乾留して得られたコー
クスの引張強度の低下率から非・微粘結炭100 ％での引
張強度を推定して、引張強度と最大流動度（ＭＦ）の関
係から、非・微粘結炭の最大流動度（ＭＦ）を推定する
方法が知られている（図１参照、コークス・サーキュラ
ー，杉辺ら，29, No.3, 159-168 参照）。
【０００５】しかしながら、この既知の方法は、非・微
粘結炭30％以下の低配合率のコークスの引張強度値を非
・微粘結炭100 ％のコークスの引張強度値に当てはめ、
いわゆる非・微粘結炭の最大流動度（ＭＦ）を間接的に
推定する方法であるため、非・微粘結炭の流動性を精度
良く評価する方法とは言えない。そのため、流動性ある
いは粘性をより直接的に推定する方法を確立すること
が、安定した品質のコークスを製造する上で必要であっ
た。
粘結炭30％以下の低配合率のコークスの引張強度値を非
・微粘結炭100 ％のコークスの引張強度値に当てはめ、
いわゆる非・微粘結炭の最大流動度（ＭＦ）を間接的に
推定する方法であるため、非・微粘結炭の流動性を精度
良く評価する方法とは言えない。そのため、流動性ある
いは粘性をより直接的に推定する方法を確立すること
が、安定した品質のコークスを製造する上で必要であっ
た。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
課題を有利に解決できる推定方法を提案することにあ
り、特に、非・微粘結炭の最大流動度（ＭＦ）を、より
直接的な方法により推定することができる方法を確立
し、非・微粘結炭の流動性を精度良く評価して、良質の
製銑用コークスを安定して製造するのに有効な技術を提
案する。
課題を有利に解決できる推定方法を提案することにあ
り、特に、非・微粘結炭の最大流動度（ＭＦ）を、より
直接的な方法により推定することができる方法を確立
し、非・微粘結炭の流動性を精度良く評価して、良質の
製銑用コークスを安定して製造するのに有効な技術を提
案する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】発明者らは、上記目的実
現に向け鋭意研究した結果、以下に示す内容を要旨構成
とする推定方法に想到した。すなわち、本発明は、流動
性指数または粘度が既知である粘結炭を乾留して得られ
たコークスの引張強度と；流動性指数または粘度が未知
もしくは測定不能な非粘結炭または微粘結炭に、粘結炭
の膨張圧と同じ膨張圧となる条件の加圧乾留を施して得
られたコークスの引張強度と；の比から、非粘結炭また
は微粘結炭の流動性指数あるいは粘度を推定することを
特徴とする非・微粘結炭の流動性等推定方法である。
現に向け鋭意研究した結果、以下に示す内容を要旨構成
とする推定方法に想到した。すなわち、本発明は、流動
性指数または粘度が既知である粘結炭を乾留して得られ
たコークスの引張強度と；流動性指数または粘度が未知
もしくは測定不能な非粘結炭または微粘結炭に、粘結炭
の膨張圧と同じ膨張圧となる条件の加圧乾留を施して得
られたコークスの引張強度と；の比から、非粘結炭また
は微粘結炭の流動性指数あるいは粘度を推定することを
特徴とする非・微粘結炭の流動性等推定方法である。
【０００８】
【作用】さて、乾留時に石炭粒子が軟化溶融して融着す
る過程は、Gryaznovらによってモデル化されている（N.
S.Gryaznov, Coke and Chemistry USSR, vol.7, 4-7(19
75) 参照）。融着した石炭粒子の模式図を図２に示す。
この図は、初期の粒子半径がＲ0 であるニュートン粘性
を示す球形石炭粒子の融着モデルである。
る過程は、Gryaznovらによってモデル化されている（N.
S.Gryaznov, Coke and Chemistry USSR, vol.7, 4-7(19
75) 参照）。融着した石炭粒子の模式図を図２に示す。
この図は、初期の粒子半径がＲ0 であるニュートン粘性
を示す球形石炭粒子の融着モデルである。
【０００９】この図において、２つの粒子が表面張力に
よって融着する際、融着面の外周円でのＯ−Ｏ1 軸方向
に作用する成分は、
よって融着する際、融着面の外周円でのＯ−Ｏ1 軸方向
に作用する成分は、
【数１】 である。一般に、２つの粒子が応力を受けて融着し変形
する時、応力ＰV と相対歪みｚ／Ｒ0 の関係は、次式で
表される。
する時、応力ＰV と相対歪みｚ／Ｒ0 の関係は、次式で
表される。
【数２】
【００１０】従って、Ｏ−Ｏ1 軸方向の融着面に生じる
粘性抵抗力ＦV は、
粘性抵抗力ＦV は、
【数３】 となる。
【００１１】また、歪み速度が一定であるとすると、Ｏ
−Ｏ1 軸方向の表面張力が粘性抵抗力ＦV になるので、
以下の関係が導かれる。
−Ｏ1 軸方向の表面張力が粘性抵抗力ＦV になるので、
以下の関係が導かれる。
【数４】
【００１２】これを接触時間ｔが０の時は変位ｚが０で
あるという初期条件で解くと、以下の関係が導かれる。
あるという初期条件で解くと、以下の関係が導かれる。
【数５】
【００１３】２つの石炭粒子が、単位断面積当たりｎ個
の接触点を持ち、外部から圧力Ｐを受けて歪み速度一定
で融着するとすると、
の接触点を持ち、外部から圧力Ｐを受けて歪み速度一定
で融着するとすると、
【数６】 となる。
【００１４】これを接触時間ｔが０の時は変位ｚが０で
あるという初期条件で解くと、
あるという初期条件で解くと、
【数７】 となる。
【００１５】以上のことから、融着した石炭粒子の引張
強度Ｆは、下記(6) 式のように、単位断面積当たりの接
触面積ｎπｒ2 と基質強度（石炭自体の強度）ａで表わ
すことができる。
強度Ｆは、下記(6) 式のように、単位断面積当たりの接
触面積ｎπｒ2 と基質強度（石炭自体の強度）ａで表わ
すことができる。
【数８】
【００１６】即ち、コークスの引張強度Ｆは、石炭粒子
の嵩密度に起因する４πＲ0 2 ｎの嵩密度項、石炭の膨
張圧あるいは外部圧に起因するＰの圧力項、力を受けて
いる時間であり昇温速度に起因するｔの時間項、石炭の
流動性に起因する１／ηの項で表わすことができるので
ある。
の嵩密度に起因する４πＲ0 2 ｎの嵩密度項、石炭の膨
張圧あるいは外部圧に起因するＰの圧力項、力を受けて
いる時間であり昇温速度に起因するｔの時間項、石炭の
流動性に起因する１／ηの項で表わすことができるので
ある。
【００１７】本発明は、上述した乾留したコークスの引
張強度Ｆから、配合炭の流動性または粘性を推定するこ
とにより、コークスの粘結性を評価する方法である。そ
の非・微粘結炭の流動性，粘性を推定する方法は、流動
性指数または粘度が既知である粘結炭を乾留して得られ
たコークスの引張強度と；流動性指数または粘度が未知
もしくは測定不能な非・微粘結炭に、粘結炭の膨張圧と
同じ膨張圧となる条件の加圧乾留を施して得られたコー
クスの引張強度と；の比から推定するのである。一般
に、石炭配合の設計には、単味炭の流動性の評価が不可
欠である。従来、その評価が困難な石炭の場合には、前
述のように、粘結炭に非・微粘結炭を低配合率（≦30
％）で配合し、乾留して得られたコークスの引張強度の
低下率から、非・微粘結炭 100％の時の引張強度を外挿
して推定する方法が行われている。しかし、この方法で
の推定値は、非・微粘結炭の低配合率（≦30％）での結
果から、非・微粘結炭 100％での値まで外挿するため、
推定精度に問題があると考えられた。そこで、本発明で
は、 100％の非・微粘結炭で直接評価して、推定精度を
向上させるために、上記のような２つのコークス強度の
比に着目したのである。
張強度Ｆから、配合炭の流動性または粘性を推定するこ
とにより、コークスの粘結性を評価する方法である。そ
の非・微粘結炭の流動性，粘性を推定する方法は、流動
性指数または粘度が既知である粘結炭を乾留して得られ
たコークスの引張強度と；流動性指数または粘度が未知
もしくは測定不能な非・微粘結炭に、粘結炭の膨張圧と
同じ膨張圧となる条件の加圧乾留を施して得られたコー
クスの引張強度と；の比から推定するのである。一般
に、石炭配合の設計には、単味炭の流動性の評価が不可
欠である。従来、その評価が困難な石炭の場合には、前
述のように、粘結炭に非・微粘結炭を低配合率（≦30
％）で配合し、乾留して得られたコークスの引張強度の
低下率から、非・微粘結炭 100％の時の引張強度を外挿
して推定する方法が行われている。しかし、この方法で
の推定値は、非・微粘結炭の低配合率（≦30％）での結
果から、非・微粘結炭 100％での値まで外挿するため、
推定精度に問題があると考えられた。そこで、本発明で
は、 100％の非・微粘結炭で直接評価して、推定精度を
向上させるために、上記のような２つのコークス強度の
比に着目したのである。
【００１８】即ち、粘度ηB あるいは流動度ｆB が未知
の非・微粘結炭と、粘度ηA あるいは流動度ｆA が既知
の粘結炭を、同一の嵩密度、昇温速度で乾留してコーク
スを製造した場合について考える。なお、非・微粘結炭
には粘結炭との膨張圧の差に相当する圧力を外部から加
えて乾留する（図３参照）。このようにして各石炭を乾
留して得られたコークスの引張強度Ｆの比（ＦA ／
ＦB ）は、前記の理論強度式(6) を用いて求めると、嵩
密度項、圧力項、時間項がいずれも同一であることか
ら、結局下記(7) 式に示すとおり、粘度の比（ηB／η
A ）を示していることとなり、また同時に流動度の比
（ｆA ／ｆB ）を示しているということができる。従っ
て、上記の２つのコークスの強度ＦA ，ＦB が判れば、
非・微粘結炭の未知の粘度ηB あるいは流動度ｆB を計
算することができる。そしてさらには、これらの関係か
ら、最大流動度ＭＦも推定できるのである。
の非・微粘結炭と、粘度ηA あるいは流動度ｆA が既知
の粘結炭を、同一の嵩密度、昇温速度で乾留してコーク
スを製造した場合について考える。なお、非・微粘結炭
には粘結炭との膨張圧の差に相当する圧力を外部から加
えて乾留する（図３参照）。このようにして各石炭を乾
留して得られたコークスの引張強度Ｆの比（ＦA ／
ＦB ）は、前記の理論強度式(6) を用いて求めると、嵩
密度項、圧力項、時間項がいずれも同一であることか
ら、結局下記(7) 式に示すとおり、粘度の比（ηB／η
A ）を示していることとなり、また同時に流動度の比
（ｆA ／ｆB ）を示しているということができる。従っ
て、上記の２つのコークスの強度ＦA ，ＦB が判れば、
非・微粘結炭の未知の粘度ηB あるいは流動度ｆB を計
算することができる。そしてさらには、これらの関係か
ら、最大流動度ＭＦも推定できるのである。
【００１９】
【数９】
【００２０】
（石炭の調製）本実施例では、表１に示す性状の各種石
炭を用いた。本実施例において、石炭は 420μｍ以下に
粉砕し、水分６％添加し、50mmφ×150mmHのルツボに嵩
密度0.8g/cm3で充填した。なお、石炭の膨張圧（内部ガ
ス圧）を測定する場合には、石炭をルツボ内に深さ100m
mHに充填し、中心に孔を設けた500gの重りを載せ、その
孔に沿って中心部に５mmφのステンレス製のパイプを挿
入して差圧計に接続し、乾留中の膨張圧（内部ガス圧）
を測定した（図３参照）。引張強度測定用のサンプルを
作製する場合には、石炭をルツボ内に深さ40mmHに充填
し、500gの重りを載せて乾留した。なお、加圧を行う場
合には、重りの重量を変えて乾留した。
炭を用いた。本実施例において、石炭は 420μｍ以下に
粉砕し、水分６％添加し、50mmφ×150mmHのルツボに嵩
密度0.8g/cm3で充填した。なお、石炭の膨張圧（内部ガ
ス圧）を測定する場合には、石炭をルツボ内に深さ100m
mHに充填し、中心に孔を設けた500gの重りを載せ、その
孔に沿って中心部に５mmφのステンレス製のパイプを挿
入して差圧計に接続し、乾留中の膨張圧（内部ガス圧）
を測定した（図３参照）。引張強度測定用のサンプルを
作製する場合には、石炭をルツボ内に深さ40mmHに充填
し、500gの重りを載せて乾留した。なお、加圧を行う場
合には、重りの重量を変えて乾留した。
【００２１】
【表１】
【００２２】（乾留条件）石炭の乾留は、上記のルツボ
が入る円筒型の電気炉を用い、まず、石炭を充填したル
ツボを電気炉に装入し、次いで、150 ℃に急速加熱して
その温度で２時間保持し、その後、昇温速度３℃／min
で750 ℃まで加熱し、その温度で１時間保持して放冷す
ることにより行った。
が入る円筒型の電気炉を用い、まず、石炭を充填したル
ツボを電気炉に装入し、次いで、150 ℃に急速加熱して
その温度で２時間保持し、その後、昇温速度３℃／min
で750 ℃まで加熱し、その温度で１時間保持して放冷す
ることにより行った。
【００２３】（引張強度の測定）石炭を乾留して得られ
たコークスから10mmφ×10mmH の円柱形サンプルを切り
出して気孔率を測定した後、圧潰強度試験機を用いて試
験速度10mm／min で圧潰試験を行い、破壊荷重Ｌ（kg）
を測定し、次式から引張強度Ｆを求めた。
たコークスから10mmφ×10mmH の円柱形サンプルを切り
出して気孔率を測定した後、圧潰強度試験機を用いて試
験速度10mm／min で圧潰試験を行い、破壊荷重Ｌ（kg）
を測定し、次式から引張強度Ｆを求めた。
【数10】
【００２４】石炭Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの膨張圧測定結果と、
標準乾留条件で乾留して得られたコークスの引張強度Ｆ
0 の測定結果を表２に示す。併せて、石炭Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄとを同じ乾留条件とするため、基準炭Ａ，Ｂ，Ｃとの
膨張圧の差に相当する荷重を加えて石炭Ｂ，Ｃ，Ｄを乾
留して得られたコークスの引張強度Ｆの測定結果を表２
に示す。表３には、上記引張強度Ｆの測定結果と(7) 式
とから得られる石炭Ｂ，Ｃ，Ｄの推定ＭＦ（最大流動
度）を示す。
標準乾留条件で乾留して得られたコークスの引張強度Ｆ
0 の測定結果を表２に示す。併せて、石炭Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄとを同じ乾留条件とするため、基準炭Ａ，Ｂ，Ｃとの
膨張圧の差に相当する荷重を加えて石炭Ｂ，Ｃ，Ｄを乾
留して得られたコークスの引張強度Ｆの測定結果を表２
に示す。表３には、上記引張強度Ｆの測定結果と(7) 式
とから得られる石炭Ｂ，Ｃ，Ｄの推定ＭＦ（最大流動
度）を示す。
【００２５】この表に示す結果から明らかなように、石
炭Ｂ，Ｃの推定ＭＦは実測ＭＦとほぼ一致し、石炭Ｄの
推定ＭＦは、基準炭Ａ，Ｂ，Ｃのいずれを用いる場合も
ほぼ一定の値に推定されることがわかった。以上の結果
から明らかなように、本発明の推定方法を採用すれば、
最大流動度（ＭＦ）の測定が困難な非・微粘結炭のＭＦ
を精度良く推定できることがわかった。
炭Ｂ，Ｃの推定ＭＦは実測ＭＦとほぼ一致し、石炭Ｄの
推定ＭＦは、基準炭Ａ，Ｂ，Ｃのいずれを用いる場合も
ほぼ一定の値に推定されることがわかった。以上の結果
から明らかなように、本発明の推定方法を採用すれば、
最大流動度（ＭＦ）の測定が困難な非・微粘結炭のＭＦ
を精度良く推定できることがわかった。
【００２６】
【表２】
【００２７】
【表３】
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明の推定方法に
よれば、最大流動度（ＭＦ）の測定が困難な非・微粘結
炭のＭＦを、より直接的な方法により推定することが可
能になり、非・微粘結炭の流動性等を精度良く評価する
ことができる。これにより、配合炭の配合指標の精度が
向上し、ひいてはコークス強度のバラツキが低減し、コ
ークス品質の安定化を図ることができる。
よれば、最大流動度（ＭＦ）の測定が困難な非・微粘結
炭のＭＦを、より直接的な方法により推定することが可
能になり、非・微粘結炭の流動性等を精度良く評価する
ことができる。これにより、配合炭の配合指標の精度が
向上し、ひいてはコークス強度のバラツキが低減し、コ
ークス品質の安定化を図ることができる。
【図１】非・微粘結炭の最大流動度（ＭＦ）を推定する
従来方法を説明する図である。
従来方法を説明する図である。
【図２】ニュートン粘性を示す球形石炭粒子の融着モデ
ル図である。
ル図である。
【図３】(a) 乾留中の膨張圧の測定方法、(b) 加圧しな
がら乾留する方法、を説明する図である。
がら乾留する方法、を説明する図である。
１ 石炭 ２ ルツボ ３ 電気炉 ４ 重り
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 反町 健一 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社鉄鋼開発・生産本部鉄鋼研究所 内
Claims (1)
- 【請求項１】 流動性指数または粘度が既知である粘結
炭を乾留して得られたコークスの引張強度と；流動性指
数または粘度が未知もしくは測定不能な非粘結炭または
微粘結炭に、粘結炭の膨張圧と同じ膨張圧となる条件の
加圧乾留を施して得られたコークスの引張強度と；の比
から、非粘結炭または微粘結炭の流動性指数あるいは粘
度を推定することを特徴とする非・微粘結炭の流動性等
推定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6320796A JPH08176553A (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | 非・微粘結炭の流動性等推定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6320796A JPH08176553A (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | 非・微粘結炭の流動性等推定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08176553A true JPH08176553A (ja) | 1996-07-09 |
Family
ID=18125346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6320796A Pending JPH08176553A (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | 非・微粘結炭の流動性等推定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08176553A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101160012B1 (ko) * | 2010-10-27 | 2012-06-25 | 현대제철 주식회사 | 미분탄 수송성 측정장치 및 측정방법 |
| WO2013054526A1 (ja) * | 2011-10-14 | 2013-04-18 | Ｊｆｅスチール株式会社 | コークスの製造方法 |
| WO2013145677A1 (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-03 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 石炭間の接着性の評価方法 |
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