(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークスの強度を表すＤＩを推定するための方法であって、
前記コークスの気孔率Ｐに基づいて、下記式１を満たす強度基準値ｙ１を算出する工程と、
前記コークスの真比重Ｄｔに基づいて、下記式２を満たす差分基準値ｙ２を算出する工程と、
強度基準値ｙ１と差分基準値ｙ２を加算することにより、ＤＩの推定値を算出する工程とを含むことを特徴とするコークス強度の推定方法。
（式１）ｙ１＝−ａ×Ｐ2＋ｂ×Ｐ−ｃ
（式２）ｙ２＝ｄ×Ｄｔ−ｅ
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは定数を示す。
【請求項２】
少量法により測定された前記コークスの見かけ比重Ｄａ１に基づいて、下記式３を満たす体積法による見かけ比重の推定値Ｄａ２を算出する工程と、
推定値Ｄａ２及び真比重Ｄｔに基づいて、下記式４を満たす気孔率Ｐを算出する工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載のコークス強度の推定方法。
（式３）Ｄａ２＝ｆ×Ｄａ１−ｇ
（式４）Ｐ＝（１−Ｄａ２／Ｄｔ）×１００
ｆ、ｇは定数を示す。
【請求項３】
コークスの強度を表すＤＩを推定するためのプログラムであって、
前記コークスの気孔率Ｐに基づいて、下記式１を満たす強度基準値ｙ１を算出する工程と、
前記コークスの真比重Ｄｔに基づいて、下記式２を満たす差分基準値ｙ２を算出する工程と、
強度基準値ｙ１と差分基準値ｙ２を加算することにより、ＤＩの推定値を算出する工程とをコンピュータに実行させることを特徴とするコークス強度の推定プログラム。
（式１）ｙ１＝−ａ×Ｐ2＋ｂ×Ｐ−ｃ
（式２）ｙ２＝ｄ×Ｄｔ−ｅ
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは定数を示す。
【請求項４】
少量法により測定された前記コークスの見かけ比重Ｄａ１に基づいて、下記式３を満たす体積法による見かけ比重の推定値Ｄａ２を算出する工程と、
推定値Ｄａ２及び真比重Ｄｔに基づいて、下記式４を満たす気孔率Ｐを算出する工程とをコンピュータに実行させることを特徴とする請求項３に記載のコークス強度の推定プログラム。
（式３）Ｄａ２＝ｆ×Ｄａ１−ｇ
（式４）Ｐ＝（１−Ｄａ２／Ｄｔ）×１００
ｆ、ｇは定数を示す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークスの強度を表すＤＩを推定するためのコークス強度の推定方法及び推定プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コークス強度は、高炉の操業に大きな影響を与える要因の１つである。すなわち、石炭をコークス炉で乾留することにより製造されるコークスは、その後の高炉への搬送や高炉内での衝撃に耐える必要があるため、高い強度が求められている。
【０００３】
コークス強度は、例えばＪＩＳ規格「ＪＩＳ  Ｋ２１５１」に準拠したドラム強度指数（ＤＩ）により評価することができる。このＤＩの測定においては、試料を規定のドラム試験機に挿入し、規定速度で規定数だけ回転させた後にふるい分け、各区分ごとにその重量を求めることにより、試料に対する加算分率（％）をＤＩとして表わすことができる。
【０００４】
実操業においては、操業管理のためにコークス強度の推定が行われるが、その推定方法は、原料となる石炭の性状を用いた推定方法（例えば、特許文献１〜４参照）と、石炭から製造されるコークスの性状を用いた推定方法（例えば、特許文献５〜７参照）とに大別することができる。
【０００５】
石炭の性状を用いてコークス強度を推定する方法としては、ギーセラー最高流動度（ＭＦ）、ディラートメータ（全膨張率）、ビトリニット平均反射率（Ｒｏ）、全イナート分（ＴＩ）などから推定する方法を例示することができる。
【０００６】
一方、コークスの性状を用いてコークス強度を推定する方法は、コークス自体の性状からＤＩを推定する点で、より本質的な推定方法である。この推定方法としては、例えばコークスを多孔質物質として評価し、基質部分と気孔部分とに分けて、それぞれからコークス強度を推定する方法を例示することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２７９２０６号公報
【特許文献２】特開２０００−６３８４６号公報
【特許文献３】特開平９−２６３７６４号公報
【特許文献４】特開平９−７２８６９号公報
【特許文献５】特開２００４−２５１８５０号公報
【特許文献６】特開２００４−２６９０２号公報
【特許文献７】特開２００７−２９１２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、石炭の性状を用いてコークス強度を推定する方法では、原料となる石炭の性状からの推定であるため、製造条件によって変化するコークス強度を精度よく推定することが困難である。また、原料に関する情報がない場合には、コークス強度を推定すること自体が不可能となる。
【０００９】
コークスの性状を用いてコークス強度を推定する方法においても、上記のようにコークスを多孔質物質として評価する方法では、基質部分と気孔部分の性状をそれぞれ別々の試験で測定し破壊強度の測定等を行うため、手間や時間がかかるという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、コークス強度を精度よく簡単に推定することができるコークス強度の推定方法及び推定プログラムを提供することを目的とする。また、本発明は、少量のコークスを用いて精度よくコークス強度を推定することができるコークス強度の推定方法及び推定プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願発明者は、コークスの気孔率Ｐと真比重Ｄｔに着目し、これらのパラメータとＤＩの実測値との関係を研究した結果、一定の関係が成り立つことを見出した。具体的には、コークスの気孔率Ｐを変数とする二次関数により、ＤＩの実測値に近似した強度基準値ｙ１を表すことができ、当該強度基準値ｙ１とＤＩの実測値との差分を、コークスの真比重Ｄｔを変数とする一次関数により表わされる差分基準値ｙ２に近似することができることを見出した。下記（式１）、（式２）及び（式３）は、本願発明者の研究によって見出された式である。また、下記（式４）は、ＪＩＳ規格「ＪＩＳ  Ｋ２１５１」に規定された式に基づくものである。
【００１２】
本発明に係るコークス強度の推定方法は、コークスの強度を表すＤＩを推定するための方法であって、前記コークスの気孔率Ｐに基づいて、下記式１を満たす強度基準値ｙ１を算出する工程と、前記コークスの真比重Ｄｔに基づいて、下記式２を満たす差分基準値ｙ２を算出する工程と、強度基準値ｙ１と差分基準値ｙ２を加算することにより、ＤＩの推定値を算出する工程とを含むことを特徴とする。
（式１）ｙ１＝−ａ×Ｐ2＋ｂ×Ｐ−ｃ
（式２）ｙ２＝ｄ×Ｄｔ−ｅ
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは定数を示す。
【００１３】
このような構成によれば、コークスの気孔率Ｐと真比重Ｄｔを用いて、コークスの強度を表すＤＩの推定値を算出することができる。したがって、簡単に測定可能なコークスの気孔率Ｐと真比重Ｄｔを用いて、コークス強度を精度よく簡単に推定することができる。
【００１４】
また、コークスの気孔率Ｐと真比重Ｄｔは、少量のコークスを用いて測定可能である。したがって、少量のコークスを用いて精度よくコークス強度を推定することができる。
【００１５】
前記コークス強度の推定方法は、少量法により測定された前記コークスの見かけ比重Ｄａ１に基づいて、下記式３を満たす体積法による見かけ比重の推定値Ｄａ２を算出する工程と、推定値Ｄａ２及び真比重Ｄｔに基づいて、下記式４を満たす気孔率Ｐを算出する工程とを含むことが好ましい。
（式３）Ｄａ２＝ｆ×Ｄａ１−ｇ
（式４）Ｐ＝（１−Ｄａ２／Ｄｔ）×１００
ｆ、ｇは定数を示す。
【００１６】
このような構成によれば、少量のコークスを用いた少量法によりコークスの見かけ比重Ｄａ１を測定するだけで、体積法による見かけ比重の推定値Ｄａ２を算出し、当該推定値Ｄａ２を用いてコークスの気孔率Ｐを算出することができる。このようにして算出したコークスの気孔率Ｐを用いてＤＩの推定値を算出することにより、少量のコークスを用いて精度よくコークス強度を推定することができる。
【００１７】
本発明に係るコークス強度の推定プログラムは、コークスの強度を表すＤＩを推定するためのプログラムであって、前記コークスの気孔率Ｐに基づいて、下記式１を満たす強度基準値ｙ１を算出する工程と、前記コークスの真比重Ｄｔに基づいて、下記式２を満たす差分基準値ｙ２を算出する工程と、強度基準値ｙ１と差分基準値ｙ２を加算することにより、ＤＩの推定値を算出する工程とをコンピュータに実行させることを特徴とする。
（式１）ｙ１＝−ａ×Ｐ2＋ｂ×Ｐ−ｃ
（式２）ｙ２＝ｄ×Ｄｔ−ｅ
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは定数を示す。
【００１８】
前記コークス強度の推定プログラムは、少量法により測定された前記コークスの見かけ比重Ｄａ１に基づいて、下記式３を満たす体積法による見かけ比重の推定値Ｄａ２を算出する工程と、推定値Ｄａ２及び真比重Ｄｔに基づいて、下記式４を満たす気孔率Ｐを算出する工程とをコンピュータに実行させることが好ましい。
（式３）Ｄａ２＝ｆ×Ｄａ１−ｇ
（式４）Ｐ＝（１−Ｄａ２／Ｄｔ）×１００
ｆ、ｇは定数を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係るコークス強度の推定方法の一例を示すフローチャートである。
【図２】表１の結果から導き出されたＤＩの実測値と気孔率との関係を示すグラフである。
【図３】強度基準値ｙ１とＤＩの実測値との差分に対する真比重の関係を示すグラフである。
【図４】算出されたＤＩの推定値とＤＩの実測値との関係を示すグラフである。
【図５】気孔率の算出方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】少量法による見かけ比重の実測値と体積法による見かけ比重の実測値との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係るコークス強度の推定方法の一例を示すフローチャートである。本実施形態では、コークスの強度を表す指数としてＪＩＳ規格「ＪＩＳ  Ｋ２１５１」に規定されたＤＩ（ドラム強度指数）を推定する方法について説明する。
【００２１】
コークス強度を推定する際には、まず、コークスの真比重Ｄｔを測定する（ステップＳ１０１）。真比重Ｄｔは、空隙を含まない比重を意味しており、少量のコークスをサンプルとして用いて、周知の方法により容易に測定することができる。真比重Ｄｔの測定は、ＪＩＳ規格「ＪＩＳ  Ｋ２１５１」に準拠して行うことが可能である。ただし、コークスの真比重Ｄｔを測定する工程（ステップＳ１０１）を行うことなく、予め定められた真比重Ｄｔの値を用いてコークス強度を推定してもよい。
【００２２】
その後、コークスの真比重Ｄｔに基づいてコークスの気孔率Ｐを算出する（ステップＳ１０２）。気孔率Ｐは、Ｐ＝（１−Ｄａ／Ｄｔ）×１００で表すことができる。ここで、Ｄａはコークスの見かけ比重である。見かけ比重Ｄａは、空隙を含む比重を意味しており、少量のコークスをサンプルとして用いて、周知の方法により容易に測定することができる。ＪＩＳ規格「ＪＩＳ  Ｋ２１５１」に規定された見かけ比重Ｄａの測定方法としては、体積法と少量法とがある。体積法では約８ｋｇのコークスが必要となるが、少量法では約２５０ｇのコークスで測定が可能である。
【００２３】
本実施形態では、コークスの気孔率Ｐに基づいて、ＤＩの推定値の基準となる強度基準値ｙ１を算出するとともに（ステップＳ１０３）、コークスの真比重Ｄｔに基づいて、強度基準値ｙ１とＤＩの実測値との差分の基準となる差分基準値ｙ２を算出する（ステップＳ１０４）。これらの工程（ステップＳ１０３、Ｓ１０４）は、どちらを先に行ってもよい。
【００２４】
強度基準値ｙ１としては、下記式１を満たす値を算出する。また、差分基準値ｙ２としては、下記式２を満たす値を算出する。
（式１）ｙ１＝−ａ×Ｐ2＋ｂ×Ｐ−ｃ
（式２）ｙ２＝ｄ×Ｄｔ−ｅ
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは定数を示す。
【００２５】
上記式１及び式２について、表及び図面を用いて説明する。下記表１は、複数種類のコークスのサンプルを用いて、ＤＩの実測値（ＤＩ１５０１５）、体積法による見かけ比重、真比重及び気孔率などを測定した結果を示している。
【表１】
0005758698.tif 000002
【００２６】
図２は、表１の結果から導き出されたＤＩの実測値と気孔率との関係を示すグラフである。表１における各サンプルのＤＩの実測値（平均値）と気孔率との関係は、図２のようにプロットすることができる。
【００２７】
この結果から、図２に実線で示すように、気孔率を変数とする二次関数により、ＤＩの実測値に対する近似値を表すことができる。この近似値が、上記式１に示した強度基準値ｙ１となる。この例では、上記式１における各定数ａ、ｂ、ｃの値が、ａ＝３．９２４９、ｂ＝３４５．１５、ｃ＝７５００．４となっている。
【００２８】
図３は、強度基準値ｙ１とＤＩの実測値との差分に対する真比重の関係を示すグラフである。表１における各サンプルの真比重と上記差分との関係は、図３のようにプロットすることができる。
【００２９】
この結果から、図３に実線で示すように、真比重を変数とする一次関数により、強度基準値ｙ１とＤＩの実測値との差分に対する近似値を表すことができる。この近似値が、上記式２に示した差分基準値ｙ２となる。この例では、上記式２における各定数ｄ、ｅの値が、ｄ＝６７．９４６、ｅ＝１２８．４４となっている。
【００３０】
各定数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの値は、複数種類のコークスのサンプルを用いて予め求めることができるが、上記値に限定されるものではない。
【００３１】
算出された強度基準値ｙ１と差分基準値ｙ２は加算され、これによりＤＩの推定値が算出される（図１のステップＳ１０５）。
【００３２】
図４は、算出されたＤＩの推定値とＤＩの実測値との関係を示すグラフである。表１における各サンプルについて、上記のようにして算出されたＤＩの推定値とＤＩの実測値（平均値）との関係は、図４のようにプロットすることができる。
【００３３】
この結果から、図４に実線で示すように、算出されたＤＩの推定値とＤＩの実測値とがほぼ同等であることが分かる。このように、本実施形態では、コークスの気孔率Ｐと真比重Ｄｔを用いて、コークスの強度を表すＤＩの推定値を算出することができる。したがって、簡単に測定可能なコークスの気孔率Ｐと真比重Ｄｔを用いて、コークス強度を精度よく簡単に推定することができる。
【００３４】
また、コークスの気孔率Ｐと真比重Ｄｔは、少量のコークスを用いて測定可能である。したがって、少量のコークスを用いて精度よくコークス強度を推定することができる。
【００３５】
図５は、気孔率Ｐの算出方法の一例を示すフローチャートである。この例では、少量法によりコークスの見かけ比重Ｄａ１を測定し（ステップＳ２０１）、測定した見かけ比重Ｄａ１に基づいて、気孔率Ｐを算出する方法について説明する。
【００３６】
まず、測定した見かけ比重Ｄａ１に基づいて、体積法による見かけ比重の推定値Ｄａ２を算出する（ステップＳ２０２）。このとき、体積法による見かけ比重の推定値Ｄａ２としては、下記式３を満たす値を算出する。
（式３）Ｄａ２＝ｆ×Ｄａ１−ｇ
ｆ、ｇは定数を示す。
【００３７】
その後、コークスの真比重Ｄｔと、算出された体積法による見かけ比重の推定値Ｄａ２とに基づいて、下記式４を満たす気孔率Ｐを算出する（ステップＳ２０３）。
（式４）Ｐ＝（１−Ｄａ２／Ｄｔ）×１００
【００３８】
上記式３について、表及び図面を用いて説明する。下記表２は、２つのサンプルを用いて、一方のサンプルの見かけ比重を少量法により測定するとともに、他方のサンプルの見かけ比重を体積法により測定し、それらの値から算出されたＤＩの推定値とＤＩの実測値との関係を比較した結果を示している。
【表２】
0005758698.tif 000003
【００３９】
図６は、少量法による見かけ比重の実測値と体積法による見かけ比重の実測値との関係を示すグラフである。このグラフに示すように、少量法による見かけ比重の実測値を変数とする一次関数により、体積法による見かけ比重の実測値に対する近似値を表すことができる。この近似値が、上記式３に示した体積法による見かけ比重の推定値Ｄａ２となる。この例では、上記式３における各定数ｆ、ｇの値が、ｆ＝１．１５１９、ｇ＝０．１０２２となっている。
【００４０】
各定数ｆ、ｇの値は、複数種類のコークスのサンプルを用いて予め求めることができるが、上記値に限定されるものではない。
【００４１】
上記表２のサンプルＬについては、少量法により測定した見かけ比重Ｄａ１の値（１．０３６）に基づいて、上記式３を満たす値（１．０９）を体積法による見かけ比重の推定値Ｄａ２として算出した。このようにして算出した推定値Ｄａ２と、予め測定された真比重Ｄｔとに基づいて、上記式４を満たす気孔率Ｐを算出し、当該気孔率Ｐを用いてＤＩの推定値を算出した。その結果、上記表２の通り、算出されたＤＩの推定値は、ＤＩの実測値とほぼ同等であった。
【００４２】
上記表２のサンプルＭについては、体積法により見かけ比重Ｄａを測定し、その見かけ比重と、予め測定された真比重Ｄｔとに基づいて、Ｐ＝（１−Ｄａ／Ｄｔ）×１００の式により気孔率Ｐを算出した。当該気孔率Ｐを用いてＤＩの推定値を算出した結果、上記表２の通り、算出されたＤＩの推定値は、ＤＩの実測値とほぼ同等であった。
【００４３】
上述の式３及び式４を用いれば、少量のコークスを用いた少量法によりコークスの見かけ比重Ｄａ１を測定するだけで、体積法による見かけ比重の推定値Ｄａ２を算出し、当該推定値Ｄａ２を用いてコークスの気孔率Ｐを算出することができる。このようにして算出したコークスの気孔率Ｐを用いてＤＩの推定値を算出することにより、少量のコークスを用いて精度よくコークス強度を推定することができる。
【００４４】
図１におけるステップＳ１０２〜Ｓ１０５、及び、図５におけるステップＳ２０２、Ｓ２０３の各工程は、それぞれコンピュータがプログラムを実行することにより行うことができる。この場合、プログラムを実行するコンピュータは、コークス強度の推定装置として機能することとなる。ただし、上記工程の少なくとも一部を作業者が行うこともできる。また、図１及び図５に示す全ての工程を自動化することも可能である。
【図１】
0005758698.tif 000004
【図２】
0005758698.tif 000005
【図３】
0005758698.tif 000006
【図４】
0005758698.tif 000007
【図５】
0005758698.tif 000008
【図６】
0005758698.tif 000009