(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を収容する有蓋の筒状体と、該筒状体をその軸を中心に回転させる回転手段とを備えたコークスの強度試験機であって、
上記筒状体の外周にその長手方向の長さと同一幅の開口部及びその開閉蓋を設けると共に、該開閉蓋を該開口部に押しつけあるいは引き離す取付アームと、該取付アームを回動させるクランク軸と、該クランク軸に連結したクランク・アームと、該クランク・アームを回動させるアクチュエータとを備えたことを特徴とするコークスの強度試験機。
【請求項２】
上記筒状体の回転数及び試料装入位置を検出する回転センサと、試料を排出する位置を検出する排出位置検出センサと、開閉蓋の開状態を検出する開状態検出センサと、閉状態を検出する閉状態検出センサと、上記各センサからの信号を受け、該筒状体の停止及び運転再開、該開閉蓋の開閉を操作する運転指令手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載のコークスの強度試験機。
【請求項３】
搬送手段上のコークスの有無を検知する存在確認センサと、存在するコークスの一部を採取するサンプラと、採取したコークスを篩分ける篩分手段と、該篩分手段で篩分けたコークスを秤量する秤量器と、該秤量器で調整した試験用コークス試料の強度を測定する請求項１又は２記載の強度試験機と、該強度試験機から排出した破砕された試料を篩分ける篩分手段と、該篩分装置により粒度別に篩分けられた試料重量をそれぞれ秤量する秤量器と、その秤量値から試料の強度を算出する演算器と、前記秤量後の試料を前記搬送手段に戻す輸送手段と、上記各手段及び機器を作動させる複数のセンサと、これらセンサの信号を受け各手段及び機器の操作を指令する運転指令手段とを備えたことを特徴とするコークス強度の自動測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークスの強度試験機及びコークス強度の自動測定装置に関し、特に、試料の採取から廃棄までの一連の工程を自動化し、作業の省力化、能率化及び測定精度の向上を図ったものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、高炉操業において安定した炉況を維持するには、高炉の通気性を確保することが重要である。この通気性は、高炉に装入した原燃料の性質、特にコークスの強度に依存することが知られている。従って、高炉に装入するコークスの強度とその変動を検知することは、高炉操業を行うに際しての重要な管理事項である。
【０００３】
ところで、該コークス強度を測定する方法として数種のものが知られているが、コークスの破壊強度（外力で試料が破壊された程度）を測定する方法の１つに、ＪＩＳ  Ｋ  ２１５１に規定されているタンブラー強度試験方法がある。そして、図８に示すような通称タンブラーというドラムからなる試験機が使用される。それは、所定量の試料を収納する本体ドラム６が回転軸１２と軸受１７で支持されており、回転軸１２と連結したカップリング１３や減速歯車１４を介して、駆動電動機１５により回転されるようになっている。なお、本体ドラム６には、試料の出し入れのためにヒンジ３７と蓋固定ストッパ３６を有する手動開閉蓋４０が設けられている。
【０００４】
以下、上記ＪＩＳに規定されたタンブラー強度試験の作業例を図９に基づき説明する。まず、ある量のコークスが、目的地へコークスを輸送している搬送手段１（例えば、高炉ホッパへの途中で）から人手、あるいはサンプラにより採取される。採取されたコークスは、人手または自動篩分装置で上記ＪＩＳ試験法に規定された粒度に整粒され、人手作業により秤量し、試験用コークス試料（以下、単に試料という）３８として調整される。そして、該試料３８は、手動開閉蓋４０が上向き状態になるよう停止させた上記タンブラー試験機の本体ドラム６内に人手により装入される。その後、該手動開閉蓋４０は、蓋固定ストッパ３６で固定されて、内部の試料３８が試験中に外へ飛び出さないようにする。
【０００５】
次いで、本体ドラム６を規定された回転速度（２４±１ｒｐｍ）及び回転数で回転させ、内部に保持した試料３８を破砕する。そして、手動開閉蓋４０を下方に向けて開き、本体ドラム６内の破砕試料３９を人手により掻き出し、排出する。引続き、この破砕試料３９は、手篩、または自動篩分装置で規定された粒度に篩分され、各粒度別の試料を秤量した後、規定の式を用いてタンブラー強度として算定される。なお、サンプラで採取したコークスの余剰分及び試験後の破砕試料３９を処分する廃棄作業は、人手で行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の試験方法には、コークスの採取から篩分け、試料の粒度や重量調整、タンブラー試験機への試料の装入、排出及び試料の各工程間の運搬等、そこで行われる作業の大半が人手によるため、以下のような問題点があった。
【０００７】
（１）一連の測定作業に長時間を要する（測定速度が遅い）。
（２）測定頻度（回／日）を増すことが難しい。
（３）熟練作業者の確保が不可欠である。
（４）作業者の技量により測定値のばらつきが大きく測定精度が悪い。
（５）作業場が粉塵の飛散が多く、作業環境が悪い。
【０００８】
（６）重筋作業で厳しい作業である。
（７）作業場は、回転及び移動の機器の近傍で人災事故を発生しやすく、危険作業である。
そこで、本発明は、上記事情を鑑み、人手作業を皆無として試験作業の自動化、迅速化及び安全衛生化を図ると共に、高い測定精度が得られるコークスの強度試験機及びコークス強度の自動測定装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
発明者は、前記目的を達成するため、従来のコークス強度の測定方法を見直し、その自動化に多くの公知技術を組み合わせることで多大な効果を挙げるよう鋭意努力した。本発明は、その成果としてなされたもので、すなわち、コークス試料を収容する有蓋の筒状体と、該筒状体をその軸を中心に回転させる回転手段とを備えたコークスの強度試験機であって、上記筒状体の外周にその長手方向の長さと同一幅の開口部及びその開閉蓋を設けると共に、該開閉蓋を該開口部に押しつけあるいは引き離す取付アームと、該取付アームを回動させるクランク軸と、該クランク軸に連結したクランク・アームと、該クランク・アームを回動させるアクチュエータとを備えたことを特徴とするコークスの強度試験機である。
【００１０】
また、本発明は、上記筒状体の回転数及び試料装入位置を検出する回転センサと、試料を排出する位置を検出する排出位置検出センサと、開閉蓋の開状態を検出する開状態検出センサと、閉状態を検出する閉状態検出センサと、上記各センサからの信号を受け、該筒状体の停止及び運転再開、該開閉蓋の開閉を操作する運転指令手段とを備えたことを特徴とするコークスの強度試験機でもある。
【００１１】
さらに、本発明は、搬送手段上のコークスの有無を検知する存在確認センサと、存在するコークスの一部を採取するサンプラと、採取したコークスを篩分ける篩分手段と、該篩分手段で篩分けたコークスを秤量する秤量器と、該秤量器で調整した試験用コークス試料の強度を測定する前記強度試験機と、該強度試験機から排出した破砕された試料を篩分ける篩分手段と、該篩分装置により粒度別に篩分けられた試料重量をそれぞれ秤量する秤量器と、その秤量値から試料の強度を算出する演算器と、前記秤量後の試料を前記搬送手段に戻す輸送手段と、上記各手段及び機器を作動させる複数のセンサと、これらセンサの信号を受け各手段及び機器の操作を指令する運転指令手段とを備えたことを特徴とするコークス強度の自動測定装置である。
【００１２】
この場合のコークス強度には、通常頻繁に利用されるタンブラー強度、ドラム強度、回転強度、マイカム強度等が該当する。以下に、本発明の実施形態と作用を、代表例としてタンブラー強度の場合を選び、説明する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
まず、本発明に係るコークスの強度試験機であるが、その主要部は図１に示すように、試料を収容する回転自在な筒状体（以下、本体ドラム６という）である。ここまでは、従来のコークス強度試験機と同じである。しかし、従来試験機のコークス試料装入、排出用の開口部は適当に大きさが決められていたが、本発明のものは、該本体ドラム６の外周に、その長手方向長さと同一幅の開口部４２及びそれを覆う開閉蓋１０を設けてある。同一幅にした理由は、試料の自動装入、排出での便宜を考慮しているからである。また、該開閉蓋１０は、それを開口部に押付けたり、引き離す取付アーム２７と、該取付アーム２７を回動させるクランク軸１６と、該クランク軸１６に連結したクランク・アーム２６と、該クランク・アーム２６を回動させるアクチュエータ（駆動装置）１１とで支持されている。なお、このアクチュエータ１１は、図２に示すように、供給口１９、複式ロータリージョイント１８、及び供給管２０を介して駆動源（例えば、油、圧縮空気等）が供給され、排出されるようになっている。
【００１４】
本体ドラム６は、回転軸１２、カップリング１３、減速歯車１４及び駆動電動機１５からなる回転手段を備えている点は従来通りである。しかし、本発明に係る強度試験機には、本体ドラム６の回転数検出と試料３８の装入位置検出を兼ねた回転センサ２１、試料３８の排出位置を検出する排出位置センサ２２、上記開閉蓋１０の開状態検出センサ２３及び閉状態検出センサ２４が別途配設され、上記回転手段、蓋の開閉手段及び種々の信号を受け試験機の運転を指令、操作する運転指令手段（演算制御装置）９と連係して本体ドラム６の運転停止、開閉蓋１０の開閉及び試料３８の出し入れを自動的に行うようになっている。
【００１５】
次に、上記コークスの強度試験機の運転から停止までの作業流れを説明する。本体ドラム６への試料３８の装入は、該本体ドラム６の開口を上向きにして停止した状態で行う。この上向き停止は、上記回転センサ２１からの信号を受けた運転指令手段９の命令で行う。そして、開及び閉状態検出センサ２３、２４の信号を上記運転指令手段９を介してアクチュエータ１１を作動させて開閉蓋１０を開いた後、スキップ・ホイストで搬送されてきた試料３８を本体ドラム６に装入する。該試料３８の装入が完了すると、開閉蓋１０は、開及び閉状態検出センサ２３、２４と運転指令手段９を介して閉塞される。引き続き、本体ドラム６は、上記運転指令手段９からの命令で駆動電動機１５を作動させ、上記回転センサ２１で回転数を検出しながら回転させられ、内部に収容した試料３８を回転破砕する。所定の回転が終了すると（検出は回転センサ２１）、該本体ドラム６は、開閉蓋１０を下向きにして停止する。この下向き停止は、回転センサ２１及び排出位置センサ２２の助けを受けて行う。その後、運転指令手段９の命令でアクチュエータ１１が作動して該開閉蓋１０を開け、破砕された試料３９が、所定の容器に回収され、篩分手段、秤量器へと搬送される。
【００１６】
さらに、本発明では、試料の本体ドラム６からの排出を確実に行うために、本体ドラム６の形状及び開閉蓋１０の開角度等に、下記の工夫をこらしている。
（ａ）本体ドラム６内には、該本体ドラム６の開口部４２を真下にして停止させた場合、コークス掻き上げ用アングル２５（通常、長手方向に沿い複数枚適当な間隔で配設されている、特にタンブラー試験機では１８０°間隔で２枚）を図３に示すようその端面が垂直下向きになるように取付ける。また、開閉蓋１０の内面に配設するコークス掻き上げ用アングル２５は、その端面が垂直上向きになるように取付け、コークス排出時にアングルの掻き上げ面に破砕試料３９が残留しないようにしている。
【００１７】
（ｂ）本体ドラム６の開口部４２の大きさは、破砕試料３９の排出時に該ドラム６内に該試料３９が残留しないように、図３に示す∠ａがコークスの安息角以上となるように設定する。
（ｃ）破砕試料３９の排出時に開閉蓋１０内面に該試料が残留しないように、該開閉蓋１０の開く角度は、図８の∠ｂがコークスの安息角以上となるように設定する。
【００１８】
（ｄ）開閉蓋１０のクランク軸１６を本体ドラム６の外部に設け、該開閉蓋１０と取付アーム２７の接続部を該開閉蓋１０の外部曲面中央部に設け、かつ接続部にフレキシビリティをもたせることで、該本体ドラム６と開閉蓋１０が密着するようにした（図４参照）。
以上述べた本発明に係るコークスの強度試験機だけを、前記したコークス強度測定の一連の従来作業に組み入れたところ、試料調整、篩分け、秤量作業等を手作業で行っても、作業効率が従来より大幅に向上した。しかし、本発明者はさらなる飛躍を目指して新しいコークス強度の自動測定装置を創案したのである。
【００１９】
以下、そのコークス強度の自動測定装置の実施形態と作用を説明する。それは、前記強度試験機を除き公知の手段を組み合わせて自動化を図ったもので、該装置全体構成を図５に示す。ただし、個々の手段は、強度試験機以外は全て公知なので、全体構成の説明は省略し、該自動測定装置を用いた作業のみを説明する。まず、コークスを使用目的地へ搬送するベルトコンベヤ等、搬送手段１の上方に設けた存在確認センサ２（超音波レベル計）でコークス４１の有無を検知すると、サンプラ３（例えば、押出式）が作動してコークスの一部が採取される。採取されたコークスは、篩分手段４（トロンメル回転篩）に供給され前記ＪＩＳ試験法で規定された篩目サイズで篩分けされる。この篩分けられたコークスから強度試験用の試料に相当する粒度５０〜７５ｍｍのものが秤量器５（ベルト・ウエア）に供給され、秤量で規定量（約１０ｋｇ）を分割し、試料３８とされる。なお、上記で発生する規定外（粒度＜５０ｍｍ及び粒度＞７５ｍｍ）のコークス及び規定粒度（５０〜７５ｍｍ）の余剰コークスは、前記搬送手段１に戻される。
【００２０】
次に、得られた試料３８は、前記コークス強度試験機に供給される。そして、規定の回転速度（２４±１ｒｐｍ）及び回転数（１４００ｏｒ４００）で回転破砕される。破砕された試料３９は、引き続き篩分手段７（振動篩）で規定（篩目サイズ６ｍｍ）の粒度に篩分けられ秤量器８で各粒度の重量を秤量する。その際、この秤量値は演算器（運転指令手段の一部を利用）に入力され、所定の式を用いてタンブラー強度値が算出される。秤量器８で秤量を終えた試料３９は、前記搬送手段１に戻される。
【００２１】
なお、本自動測定装置には、上記各手段及び機器を作動させるため、前記した複数のセンサ２１、２２、２３、２４や運転指令手段（演算制御装置）９を備えたり、また試料３８、３９を各手段や機器間で移送するため、図６に示すシュート３２、ベルト・コンベア２８、２９、ベルト・フィーダ３０、スキップ・ホイスト３１等を備えている。また、運転指令手段９は、前記コークスの強度試験機との併用ができる。
【００２２】
最後に、本発明に係るコークス強度の自動測定装置を用いた場合の成績を、従来のように測定の各段階を手作業で行った場合と比較して表１に一括して示す。表１から明らかなように、本発明に係る装置の使用で、作業の省力化、測定能力の向上、測定値のばらつき低減が達成されている。
【００２３】
【表１】
0003557304.tif 000002
【００２４】
また、本発明では、開閉蓋１０のアクチュエータ１１を本体ドラム６に装着し、本体ドラムと共に回転するようにしたので、試料の装入及び排出に際し、該本体ドラムを傾動させる必要がなく、本体ドラムは狭いスペースでも設置できるようになった。さらに、開閉蓋１０は、片開きに限らず、図７に示すような両開式（ウイング形）としても良い。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、人手作業を皆無として試験作業の自動化、迅速化が達成された。また、従来よりも高い測定精度が得られたばかりでなく、コークス粉塵が多い環境及び危険作業からも開放された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコークスの強度試験機を示す斜視図である。
【図２】図１の正面図であり、開口部が上向き状態を示す。
【図３】本体ドラムの形状を説明する図である。
【図４】図１の正面図であり、開口部が下向き状態を示す。
【図５】本発明に係るコークス強度の自動測定装置の全体を示すフロー図である。
【図６】図５における各手段及び機器間の連結手段を示す図である。
【図７】両開き式開閉蓋の一例を示す図である。
【図８】従来のコークス強度試験機の正面を示す図である。
【図９】図８の側面図であり、該試験機の操作を説明する図である。
【符号の説明】
１    搬送手段（ベルトコンベヤ）
２    存在確認センサ
３    サンプラ
４    篩分手段（トロンメル）
５    秤量器
６    本体ドラム
７    篩分手段
８    秤量器
９    運転指令手段（演算制御装置）
１０  開閉蓋
１１  アクチュエータ
１２  回転軸
１３  カップリング
１４  減速歯車
１５  駆動電動機
１６  クランク軸
１７  軸受
１８  複式ロータリージョイント
１９  供給口
２０  供給管
２１  回転センサ
２２  排出位置検出センサ
２３  閉状態検出センサ
２４  開状態検出センサ
２５  コークス掻き上げ用アングル
２６  クランク・アーム
２７  取付アーム
２８  ベルト・コンベヤ
２９  ベルト・フィーダ
３０  ベルト・フィーダ
３１  スキップ・ホイスト
３２  振動シュート
３３  中間ホッパ
３４  ベルト・コンベヤ
３５  ベルト・コンベヤ
３６  蓋固定用ストッパ
３７  ヒンジ
３８  試験用コークス試料（試料）
３９  破砕試料
４０  手動開閉蓋
４１  コークス
４２  開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003557304.tif 000007
【図６】
0003557304.tif 000008
【図７】
0003557304.tif 000009
【図８】
0003557304.tif 000010
【図９】
0003557304.tif 000011