(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配合炭コークスの熱間反応後強度（以下「ＣＳＲ」という。）の推定方法であって、
配合炭コークスの反応率（以下「ＣＲＩ」という。）を単味炭コークスのＣＲＩの加重平均値として求める第１のステップと、
この求めた配合炭コークスのＣＲＩ（以下、「補正前の配合炭コークスのＣＲＩ」という。）を、コークス到達温度、コークスの気孔率及びコークス炉の炉幅からなる操業条件に基づき補正する第２のステップと、
この補正後の配合炭コークスのＣＲＩと配合炭コークス表面破壊強度（以下「ＤＩ１５０６」という。）とに基づいて配合炭コークスのＣＳＲを推定する第３のステップと、を有し、
前記第２のステップにおいて、
炉幅とＣＲＩの変化量との関係として、炉幅が大きくなるほどＣＲＩが低下する関係に基いて、前記第１のステップで求めた配合炭コークスのＣＲＩに対して、操業時の炉幅でのＣＲＩの変化量との差分を補正することを特徴とするコークス熱間反応後強度の推定方法。
【請求項２】
前記操業条件は、前記コークス到達温度、前記コークスの気孔率、前記コークス炉の炉幅及びコークス炉の昇温速度からなることを特徴とする請求項１に記載のコークス熱間反応後強度の推定方法。
【請求項３】
前記第２のステップにおいて、
コークス到達温度とＣＲＩの変化量との関係に基いて、前記第１のステップで求めた配合炭コークスのＣＲＩに対して、操業時のコークス到達温度でのＣＲＩの変化量との差分を補正し、
コークスの気孔率とＣＲＩの変化量との関係に基いて、前記第１のステップで求めた配合炭コークスのＣＲＩに対して、操業時のコークスの気孔率でのＣＲＩの変化量との差分を補正することを特徴とする請求項１に記載のコークス熱間反応後強度の推定方法。
【請求項４】
前記第２のステップにおいて、
コークス到達温度とＣＲＩの変化量との関係に基いて、前記第１のステップで求めた配合炭コークスのＣＲＩに対して、操業時のコークス到達温度でのＣＲＩの変化量の差分を補正し、
コークスの気孔率とＣＲＩの変化量との関係に基いて、前記第１のステップで求めた配合炭コークスのＣＲＩに対して、操業時のコークスの気孔率でのＣＲＩの変化量との差分を補正し、
前記昇温速度とＣＲＩの変化量との関係に基いて、前記第１のステップで求めた配合炭コークスのＣＲＩに対して、操業時の昇温速度でのＣＲＩの変化量との差分を補正することを特徴とする請求項２に記載のコークス熱間反応後強度の推定方法。
【請求項５】
前記第１のステップにおいて、前記補正前の配合炭コークスのＣＲＩを、単味炭コークスのＣＲＩの加重平均値及び単味炭コークスの全膨張率（以下「ＴＤ」という。）の加重平均値に基づいて求めることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載のコークス熱間反応後強度の推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配合炭のコークス熱間反応後強度を推定するコークス熱間強度の推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉装入用原料として使用されるコークスは、乾留後のコークス強度が高いのみならず、高炉内での反応後においても高いコークス強度を有することが要求される。高炉内での反応後に粉化が多くなると、還元ガスの通気性が阻害され、高炉の操業条件が悪化する。
【０００３】
高炉内での反応後のコークス強度を評価する指標として、コークスの熱間反応強度（以下、「ＣＳＲ」という）が用いられる。ＣＳＲの測定方法は、ASTM-D5341に規定されており、２０±１ｍｍの大きさに調整されたコークス２００ｇを、ガス組成を二酸化炭素（１００％）、反応温度１１００℃、反応時間２時間の条件で反応させた後、Ｉ型ドラムで６００回転させた後、反応後質量に対する９．５６ｍｍ篩上での質量の百分率で定義される。
【０００４】
コークス製造時の石炭の配合が変更になると、乾留したコークスのＣＳＲの値も変動する。したがって、石炭の配合変更時には予めＣＳＲを予測し、目標とするＣＳＲにできるだけ近づくように石炭の配合条件を設定することが重要である。そのため、従来、コークス熱間反応強度を推定する様々な方法が提案されている。
【０００５】
特許文献１は、配合炭コークスの熱間反応後強度の推定方法であって、配合炭コークスの反応率（以下「ＣＲＩ」という）を単味炭コークスのＣＲＩの加重平均値に基づいて定め、この求めた配合炭コークスのＣＲＩと配合炭コークス表面破壊強度に基づいて配合炭コークスのＣＳＲを推定することを特徴とするコークス熱間反応後強度の推定方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２３２３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の推定方法は、石炭の配合条件等のみからＣＲＩを求めており、コークス炉での操業条件が考慮されていなかった。このため、ＣＲＩ及びＣＳＲの推定精度が低かった。本願発明はＣＳＲの推定精度を従来よりも向上させることを目的する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、上記操業条件について検討したところ、特にコークス到達温度、コークスの気孔率及びコークス炉の炉幅がＣＲＩに大きな影響を与えることを発見した。上記知見に基づき、本願発明に係るコークス熱間反応後強度の推定方法は、（１）配合炭コークスの反応率（以下「ＣＲＩ」という。）を単味炭コークスのＣＲＩの加重平均値に基づいて求める第１のステップと、この求めた配合炭コークスのＣＲＩ（以下、「補正前の配合炭コークスのＣＲＩ」という。）を、コークス到達温度、コークスの気孔率及びコークス炉の炉幅からなる操業条件に基づき補正する第２のステップと、この補正後の配合炭コークスのＣＲＩと配合炭コークス表面破壊強度（以下「ＤＩ１５０６」という。）とに基づいて配合炭コークスのＣＳＲを推定する第３のステップと、を有し、前記第２のステップにおいて、炉幅とＣＲＩの変化量との関係として、炉幅が大きくなるほどＣＲＩが低下する関係に基いて、前記第１のステップで求めた配合炭コークスのＣＲＩに対して、操業時の炉幅でのＣＲＩの変化量との差分を補正することを特徴とする。
【０００９】
本発明者等は、上記操業条件について検討したところ、コークス炉の昇温速度をＣＲＩの推定条件に加えることにより、さらにＣＲＩの推定精度が向上することを発見した。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、配合炭コークスのＣＳＲの推定精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】コークス熱間反応後強度を推定する推定方法のモデル図である（実施形態１）。
【図２】横軸に単味炭コークスのＣＲＩの加重平均値、縦軸に配合炭コークスの実績ＣＲＩをとってデータをプロットした図である。
【図３】横軸にＴＤの加重平均値、縦軸に配合炭コークスのＣＲＩと単味炭コークスのＣＲ  Ｉの加重平均値との差分（ΔＣＲＩ）をとった図である。
【図４】コークス到達温度とＣＲＩとの相関図である。
【図５】コークスの気孔率とＣＲＩとの相関図である。
【図６】コークス炉の炉幅とＣＲＩとの相関図である。
【図７】補正前のＣＲＩを操業条件で補正した補正後のＣＲＩと、ＣＲＩの実測値との関係をプロットした図である（実施例）。
【図８】補正前のＣＲＩとＣＲＩの実測値との関係をプロットした図である（比較例）。
【図９】第３のステップで推定されたＣＳＲとＣＳＲの実測値との関係をプロットした図である（実施例）。
【図１０】操業条件で補正せずに推定されたＣＳＲとＣＳＲの実測値との関係をプロットした図である（比較例）。
【図１１】コークス熱間反応後強度の推定方法のモデル図である（実施形態２）。
【図１２】コークス炉の昇温速度とＣＲＩとの相関図である。
【図１３】補正前のＣＲＩを実施形態２の操業条件で補正した補正後のＣＲＩと、ＣＲＩの実測値との関係をプロットした関係図である（実施例）。
【図１４】第３のステップで推定されたＣＳＲとＣＳＲの実測値との関係をプロットした図である。
【図１５】配合炭コークスのＣＲＩを横軸に取り、配合炭コークスのＣＳＲを縦軸とし、コークスの表面破壊強度で層別してデータをプロットした図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１実施形態）
本実施形態に係るコークス熱間反応後強度の推定方法について説明する。図１はコークス熱間反応後強度を推定する推定方法のモデルを示している。本実施形態に係る配合炭コークスの熱間反応後強度（以下「ＣＳＲ」という場合もある）の推定方法は、配合炭コークスの反応率（以下「ＣＲＩ」という場合もある）を単味炭コークスのＣＲＩの加重平均値に基づいて求める第１のステップと、この求めた配合炭コークスのＣＲＩ（以下、「補正前の配合炭コークスのＣＲＩ」という場合もある）を、コークス到達温度、コークスの気孔率及びコークス炉の炉幅からなる操業条件に基づき補正する第２のステップと、この補正後の配合炭コークスのＣＲＩと配合炭コークス表面破壊強度（以下「ＤＩ１５０６」というもある）に基づいて配合炭コークスのＣＳＲを推定する第３のステップと、を有する。
【００１３】
まず、第１のステップについて説明する。補正前の配合炭コークスのＣＲＩは、コークス炉に装入される配合炭を構成する各単味炭のＣＲＩを加重平均することにより求められる。コークスのＣＲＩについては、加成性が成立し、配合炭を構成する各単味炭のＣＲＩを加重平均することにより、配合炭のＣＲＩを推定することが可能である。図２には、横軸に単味炭コークスのＣＲＩの加重平均値、縦軸に配合炭コークスの実績ＣＲＩをとってデータをプロットした結果を示す。図から明らかなように、単味炭コークスのＣＲＩ加重平均値から配合炭コークスのＣＲＩが推定できることがわかる。ここでＣＲＩとは、２０±１ｍｍの大きさに調整されたコークス２００ｇを、ガス組成：二酸化炭素（１００％）、反応温度１１００℃、反応時間２時間の条件で反応させた後に反応後試料の質量を測定し、（反応前質量−反応後質量）／反応前質量×１００で表される、反応による質量減少率を示す指数である。
【００１４】
ＣＲＩの測定においては、まず各単味炭を試験乾留炉で乾留し、上記方法でＣＲＩを測定する。試験乾留炉での乾留方法としては特に指定はなく、通常の方法で乾留を行えばよい。例えば、コークスサーキュラー第３０巻第４号（１９８１）、２３９〜２４５ページに記載の方法を用いることができる。
なお、試験乾留炉での乾留条件（昇温速度、気孔率、コークス到達温度、炉幅）も特に指定はなく、通常の操業条件の範囲内で、設定することができる。
【００１５】
配合炭コークスのＣＲＩを、単味炭コークスのＣＲＩの加重平均値から推定するより好ましい方法について説明する。
【００１６】
配合炭コークスのＣＲＩと単味炭コークスのＣＲＩの加重平均値との関係について詳細に調査したところ、単味炭の全膨張率（ＴＤ）の加重平均値が低くなったときは、配合炭コークスのＣＲＩが単味炭コークスのＣＲＩの加重平均値よりも大きな値を示すことが明らかになった。図３には、横軸にＴＤの加重平均値、縦軸に配合炭コークスのＣＲＩと単味炭コークスのＣＲＩの加重平均値との差分（ＣＲＩの差分）をとり、データをプロットしている。この図からも上記事実が明らかである。
【００１７】
ここで石炭の全膨張率ＴＤとは、ＪＩＳ Ｍ ８８０１のディラトメーターにより測定される全膨張率であり、収縮率と膨張率の和として表される。
【００１８】
石炭の全膨張率が低いときに配合炭のＣＲＩが単味炭ＣＲＩの加重平均値よりも大きくなる理由については以下のように考えることができる。即ち、全膨張率が低い場合は石炭粒子表面全体が接着していない。このため、気孔と気孔の連結部分（即ち粒子間接着部）をガスが拡散しやすくなり、結果として配合炭のＣＲＩが単味炭ＣＲＩの加重平均値よりも高くなると考えられる。
【００１９】
本発明において、後述の第２のステップの操業条件による補正を行う前の配合炭コークスのＣＲＩを求めるより好適な方法としては、単味炭コークスのＣＲＩの加重平均値と、単味炭の全膨張率（ＴＤ）の加重平均値との関係を統計的手法で明らかにし、例えば単味炭ＣＲＩの加重平均値を、ＴＤの加重平均値の一次関数として、第２のステップの操業条件による補正を行う前の配合炭コークスのＣＲＩを推定する式を立てることができる。これにより、後述の第２のステップの操業条件による補正を行う前の配合炭コークスのＣＲＩをより精度良く求めることができるため、好ましい。
【００２０】
次に、第２のステップについて説明する。第２のステップでは、第１のステップで求めた補正前の配合炭コークスのＣＲＩを、操業条件としてのコークス到達温度、コークス炉に装入される石炭の気孔率、コークス炉の炉幅に基づき補正する。また、昇温速度は４℃／ｍｉｎの条件とした。
【００２１】
（コークス到達温度について）
ここで、コークス到達温度とは、コークス炉からコークスを押し出す時のコークス温度である。コークス温度は、コークス炉の炉幅方向において温度のバラツキがあるため、本明細書では炉幅方向の温度の平均値をコークス到達温度と定義する。なお、コークス到達温度は、コークス炉における乾留時間、コークス炉の燃焼室の温度、装入される配合炭の温度に左右される。
【００２２】
図４は、コークス到達温度とＣＲＩの変化量との相関図である。コークス炉の昇温速度を４℃/ｍｉｎ、コークス炉に装入される石炭の気孔率を５０％、炉幅を４５０ｍｍに設定して、コークス到達温度を変化させることにより、コークス到達温度とＣＲＩの変化量との相関関係を求めた。図示するように、コークス到達温度とＣＲＩの変化量の間には相関があり、コークス到達温度が高くなるほどＣＲＩが低下することがわかった。このように、ＣＲＩが低下するのは、コークス到達温度が高くなるとコークスの結晶化度が増加し、緻密な炭素構造となることによると考えられる。
【００２３】
具体的には、測定されたコークス到達温度と、基準到達温度（本実施形態では１０００℃）との差分を求め、図４を参照しながら、ＣＲＩの変化量であるΔＣＲＩ（以下、「ΔＣＲＩ−Ｉ」と称する）を算出する。図４のデータ形式は、コークス到達温度とΔＣＲＩ−Ｉとを対応付けたデータテーブル、或いは測定したコークス到達温度を関数式（一次式）に代入することによりΔＣＲＩ−Ｉを算出する算出プログラムであってもよい。
【００２４】
（コークスの気孔率について）
コークスの気孔率は、コークス炉に装入される配合炭の嵩密度を用いて算出することができる。図５は、コークスの気孔率とＣＲＩの変化量との相関図である。コークス炉の昇温速度を４℃/ｍｉｎ、コークス到達温度を１０００℃、炉幅を４５０ｍｍに設定して、コークスの気孔率を変化させることにより、コークスの気孔率とＣＲＩの変化量との相関関係を求めた。図示するように、コークスの気孔率及びＣＲＩの変化量の間には、コークスの気孔率が下がるとＣＲＩも低下する相関関係がある。このように、ＣＲＩが低下するのは、気孔率が低下することによりコークスの比表面積が低下するためであると考えられる。
【００２５】
具体的には、測定されたコークスの気孔率と、基準気孔率（本実施形態では５０％）との差分を求め、図５を参照しながら、ＣＲＩの変化量であるΔＣＲＩ（以下、「ΔＣＲＩ−ＩＩ」と称する）を算出する。図５のデータ形式は、コークスの気孔率とΔＣＲＩ−ＩＩの数値とを対応付けたデータテーブル、或いは測定したコークスの気孔率を関数式に代入することによりΔＣＲＩ−ＩＩを算出する算出プログラムであってもよい。
【００２６】
（コークス炉の炉幅について）
図６は、コークス炉の炉幅とＣＲＩの変化量との相関図である。コークス炉の昇温速度を４℃/ｍｉｎ、コークス到達温度を１０００℃、コークス炉に装入される石炭の気孔率を５０％に設定して、コークス炉の炉幅を変化させることにより、コークス炉の炉幅とＣＲＩの変化量との相関関係を求めた。図示するように、コークス炉の炉幅及びＣＲＩの変化量の間には相関があり、コークス炉の炉幅が大きくなるほどＣＲＩが低下することがわかった。このように、ＣＲＩが低下する理由について説明する。乾留中に石炭から発生するガスは、コークス層内の気孔を通って炉壁側に移動する。このとき、気孔内に熱分解カーボンがデボジットして気孔が小さくなり、コークスの比表面積が低下し、その結果ＣＲＩが低下するものと考えられる。
【００２７】
ところで、近年のコークス炉新設においては、労働生産性の向上のために、コークス炉の炉幅を従来よりも大きく設計することが多い。したがって、コークス炉の炉幅が変化した際にその変化の度合いに応じてＣＲＩを補正することは、ＣＲＩの推定精度を高める上で非常に重要である。
【００２８】
具体的には、測定されたコークス炉の炉幅と、基準炉幅（本実施形態では４５０ｍｍ）との差分を求め、図６を参照しながら、ＣＲＩの変化量であるΔＣＲＩ（以下、「ΔＣＲＩ−ＩＩＩ」と称する）を算出する。図６のデータ形式は、コークス炉の炉幅とΔＣＲＩ−ＩＩＩの数値とを対応付けたデータテーブル、或いは関数式に測定したコークス炉の炉幅を代入することによりΔＣＲＩ−ＩＩＩを算出する算出プログラムであってもよい。
【００２９】
以上の通り、図４〜６の関係は、通常の操業における典型的な条件（コークス到達温度が１０００℃、気孔率が５０％、炉幅が４５０ｍｍ、昇温速度は４℃／ｍｉｎの条件）をベースとして、基準となる操業条件として、コークス到達温度が１０００℃、気孔率が５０％、炉幅が４５０ｍｍを設定したが、基準となる操業条件が異なる場合でも、通常の操業範囲であれば、図４〜６の関係が維持されることを、別途、知見している。例えば、図４はコークス炉の昇温速度を４℃／ｍｉｎ、コークス炉に装入される石炭の気孔率を５０％、炉幅を４５０ｍｍに設定して、コークス到達温度を変化させることにより、コークス到達温度とＣＲＩとの相関関係を示した図であるが、炉幅が５５０ｍｍの場合でも図４の相関関係は維持される。  従って、通常の操業範囲であれば、図４〜６の関係を用いて、ＣＲＩを補正することができる。
【００３０】
以下に、具体的にＣＲＩの補正方法について説明する。まず、第１のステップにおいては、補正前の配合炭コークスのＣＲＩは、コークス炉に装入される配合炭を構成する各単味炭を試験乾留炉で乾留して得られたコークスのＣＲＩを測定し、各単味炭のＣＲＩの加重平均値により推定され、さらに好ましくは、単味炭の全膨張率の加重平均値も考慮して推定される。このとき、各単味炭の試験乾留炉におけるコークスの製造条件が変化すれば、各単味炭のＣＲＩの加重平均値が変化するので、補正前の配合炭コークスのＣＲＩの推定値も変化する。そこで、第２のステップにおける操業条件によるＣＲＩの補正は、第１のステップにおける各単味炭の試験乾留炉のコークスの製造条件（コークス到達温度、気孔率、炉幅）を基準の操業条件と設定し、図４〜６の関係を用いて行えばよい。例えば、第１のステップにおける各単味炭の試験乾留炉のコークスの製造時のコークス到達温度が１０５０℃であり、実操業でのコークス到達温度が９００℃であったとする。このとき、図４よりΔＣＲＩ−Ｉは、３．６−（−１．８）＝５．４となる。なお、他の操業条件（気孔率、炉幅）についても同様の補正を行うことができ、ΔＣＲＩ−ＩＩおよびΔＣＲＩ−ＩＩＩを、それぞれ求めることができる。これらの、ΔＣＲＩ−Ｉ、ΔＣＲＩ−ＩＩ、ΔＣＲＩ−ＩＩＩは、加成性が成り立つため、合計値を補正値として用いる。従って、ＣＲＩの補正としては、各単味炭を試験乾留炉で乾留して得られたコークスのＣＲＩに対して、ΔＣＲＩ−Ｉ）＋（ΔＣＲＩ−ＩＩ）＋（ΔＣＲＩ−ＩＩＩ）の値を加算することで求めることができる。
【００３１】
これらの操業条件でＣＲＩを補正することによる効果について説明する。図７は、補正前の配合炭コークスのＣＲＩを、コークス到達温度に対応するΔＣＲＩ−Ｉ、コークスの気孔率に対応するΔＣＲＩ−ＩＩ及びコークス炉の炉幅に対応するΔＣＲＩ−ＩＩＩで補正した補正後のＣＲＩと、ＣＲＩの実測値との関係をプロットした図である（実施例）。図８は、補正前のＣＲＩとＣＲＩの実測値との関係をプロットした図である（比較例）。これらの図に描かれた基準線からプロット値が離れるほど、推定精度が低下する。これらの図を比較参照して、本発明の実施例は、比較例よりも基準線により接近した領域に多くのデータがプロットされている。したがって、補正前の配合炭コークスのＣＲＩをコークス到達温度、コークスの気孔率及びコークス炉の炉幅からなる操業条件で補正することにより、ＣＲＩの推定精度が高まることが証明された。
【００３２】
次に、第３のステップについて説明する。第３のステップでは、第２のステップで求めた補正後の配合炭コークスのＣＲＩと配合炭コークスのＤＩ１５０６とに基づいて、配合炭コークスのＣＳＲを推定する。
【００３３】
配合炭コークスのＣＳＲと配合炭コークスのＣＲＩとの関係について調べてみると、両者の間には強い相関があり、両者の関係はコークスの表面破壊強度の影響を受ける。即ち、配合炭コークスのＣＳＲは、補正後の配合炭コークスのＣＲＩと配合炭コークスのＤＩ１５０６とから精度良く推定することが可能である。
【００３４】
ここで、コークスの表面破壊強度であるＤＩ１５０６は、ドラム試験機で１５０回転の衝撃を与えた後の、６ｍｍ以上の塊の質量割合を示す。
【００３５】
配合炭コークスのＣＲＩを横軸に取り、配合炭コークスのＣＳＲを縦軸とし、コークスの表面破壊強度で層別してデータをプロットすると、図１５に示すデータを得ることができる。図１５において、例えば「ＤＩ＜８５」と表示されているものは、８４≦ＤＩ１５０６＜８５の意味であり、ここでは、コークス表面破壊強度に応じて６つの階層に分類した。この図から明らかなように、コークス表面破壊強度の各階層ごとに配合炭コークスのＣＳＲはＣＲＩと良好な相関を有しており、コークスの表面破壊強度が高くなるほどＣＳＲは値が高い側にシフトしていることがわかる。このように配合炭コークスのＣＳＲが配合炭コークスのＣＲＩと表面破壊強度とで定まる理由については以下のように考えられる。ＣＲＩは一定反応時間における反応率を示す指数であり、ＣＲＩが高いコークスは、脆弱な構造となる。そのため、ＣＲＩが高いほど、Ｉ型ドラムで衝撃を加えた場合の粉化率が高くなり、ＣＳＲは低くなると考えられる。また、同一反応率（同一ＣＲＩ）の場合には、反応させる前の元々のコークスの表面破壊強度が高いほど、耐衝撃粉化性が大きくなるため、ＣＳＲは高くなると考えられる。
【００３６】
そこで、コークスのＣＳＲをＣＲＩおよびＤＩ１５０６から推定する具体的な方法としては、図１５に示したＣＳＲ、ＣＲＩ、ＤＩ１５０６の３者の関係を統計的手法により関数として整理しておき、ＣＳＲを推定することができる。例えばＣＲＩ、ＤＩ１５０６の一次関数としてＣＳＲを推定する式を立てることが推奨できる。
【００３７】
ここで、コークスの表面破壊強度ＤＩ１５０６を推定する方法について説明する。表面破壊強度ＤＩ１５０６を推定する手段としては、例えば下記（１）式で定義される石炭軟化時の空隙充填度を、石炭軟化時の比容積とコークス炉装入時の石炭の嵩密度から求め、さらに石炭軟化時の空隙充填度とコークスの表面破壊強度との関係を予め求めておく。これにより、次に使用する石炭の石炭軟化時の比容積とコークス炉装入時の石炭の嵩密度からコークスの表面破壊強度を推定することができる。
石炭軟化時の空隙充填度（−）＝石炭軟化時の比容積（ｃｍ3／ｇ）×コークス炉装入時の石炭の嵩密度 （ｇ／ｃｍ3） （１）
ここで、石炭軟化時の比容積は、例えばＪＩＳ  Ｍ  ８８０１のディラトメーターにより測定される膨脹率ｂ（％）から下記（２）式により算出できる。
石炭軟化時の比容積（ｃｍ3／ｇ）
＝最大膨脹時の石炭体積（ｃｍ3）／ディラトメーターへの石炭装入量（ｇ）
＝０．９６π（１＋ｂ／１００） ／ディラトメーターへの石炭装入量（ｇ） （２）
【００３８】
すなわち、先ず各種石炭の軟化時の比容積をそれぞれ測定し、それらの石炭を単味で、あるいは配合して、乾留してコークスを製造する。その際、単味炭あるいは配合炭の石炭装入時の嵩密度を測定しておく。
次に、製造された単味炭あるいは配合炭のコークスの表面破壊強度として、例えばＪＩＳ Ｋ２１５１のドラム試験法によるＤＩ１５０６を測定しておく。
さらに、石炭軟化時の比容積と石炭装入時の嵩密度から（１）式により算出される石炭軟化時の空隙充填度と、コークスの表面破壊強度ＤＩ１５０６の関係を、単味炭あるいは配合炭について予め求めておく。なお、石炭軟化時の比容積は、単味炭の場合は実測値を用い、配合炭の場合は各石炭の実測値の加重平均値を用いればよい。
表面破壊強度を推定するには、使用する石炭の軟化時の比容積を測定し、さらに乾留する際の石炭装入時の嵩密度を石炭水分や粒度などから公知の方法により予測し、これらの値から石炭軟化時の空隙充填度を（１）式により算出し、空隙充填度の値から、予め求めておいた石炭軟化時の空隙充填度とコークスの表面破壊強度の関係により、コークスの表面破壊強度を推定することができる。
【００３９】
図９は、本発明の第１〜第３のステップを用いて推定されたＣＳＲの推定値とＣＳＲの実測値との関係をプロットした図である（実施例）。図１０は、本発明の第１〜第３のステップのうち、第２のステップで操業条件による補正を行わずに推定された補正前のＣＲＩを用いて推定されたＣＳＲの推定値とＣＳＲの実測値との関係をプロットした図である（比較例）。これらの図に描かれた基準線からプロット値が離れるほど、推定精度が低下する。これらの図を比較参照して、本発明の実施例は、比較例よりも基準線により接近した領域に多くのデータがプロットされている。したがって、補正前の配合炭コークスのＣＲＩをコークス到達温度、コークスの気孔率及びコークス炉の炉幅からなる操業条件で補正し、これに基づきＣＳＲを推定することにより、ＣＳＲの推定精度が従来よりも高まることが証明された。
【００４０】
（第２の実施形態）
本実施形態に係るコークス熱間反応後強度の推定方法のより好ましい形態について説明する。図１１はコークス熱間反応後強度の推定方法のモデルを示している。本実施形態に係るコークス熱間反応後強度の推定方法は、配合炭コークスの熱間反応後強度（以下「ＣＳＲ」という。）の推定方法であって、配合炭コークスの反応率（以下「ＣＲＩ」という。）を単味炭コークスのＣＲＩの加重平均値に基づいて求める第１のステップと、この求めた配合炭コークスのＣＲＩ（以下、「補正前の配合炭コークスのＣＲＩ」という。）を、コークス到達温度、コークスの気孔率、コークス炉の炉幅及びコークス炉の昇温速度からなる操業条件に基づき補正する第２のステップと、この補正後の配合炭コークスのＣＲＩと配合炭コークス表面破壊強度（以下「ＤＩ１５０６」という。）に基づいて配合炭コークスのＣＳＲを推定する第３のステップと、を有する。
【００４１】
実施形態１では、コークス到達温度、コークスの気孔率及びコークス炉の炉幅からなる操業条件に基づき、補正前の配合炭コークスのＣＲＩを補正したが、本実施形態では、前記操業条件にコークス炉の昇温速度を付加する。第１のステップ及び第３のステップは、実施形態１と同様であるため説明を繰り返さない。
【００４２】
（コークス炉の昇温速度について）
コークス炉の昇温速度とは、石炭が軟化溶融している４００〜５００℃の温度範囲での昇温速度を意味している。一般的に、コークス炉の昇温速度は、コークス炉の燃焼室の温度、装入される配合炭の温度に左右されるため、コークス炉の炉幅方向においてバラツキがある。このため、本明細書では炉幅方向の昇温速度の平均値をコークス炉の昇温速度と定義する。
図１２は、コークス炉の昇温速度とＣＲＩの変化量との相関図である。コークス到達温度を１０００℃、コークス炉に装入される石炭の気孔率を５０％、炉幅を４５０ｍｍに設定して、コークス炉の昇温速度を変化させることにより、コークス炉の昇温速度とＣＲＩの変化量との相関関係を求めた。図示するように、コークス炉の昇温速度及びＣＲＩの変化量の間には相関があり、コークス炉の昇温速度が速くなるほどＣＲＩが低下することがわかった。このように、ＣＲＩが低下する理由については、コークス炉の昇温速度が増加すると、石炭の軟化溶融特性が向上し、コークスの異方性組織が発達するため、ＣＲＩが低下するものと考えられる。
【００４３】
具体的には、測定されたコークス炉の昇温速度と、基準昇温速度（本実施形態では４℃／ｍｉｎ）との差分を求め、図１２を参照しながら、ＣＲＩの変化量であるΔＣＲＩ（以下、「ΔＣＲＩ−ＩＶ」と称する）を算出する。図１２のデータ形式は、コークス炉の昇温速度とΔＣＲＩ−ＩＶとを対応付けたデータテーブル、或いは測定したコークス炉の昇温速度を関数式（一次式）に代入することによりΔＣＲＩ−ＩＶを算出する算出プログラムであってもよい。
【００４４】
コークス到達温度、コークスの気孔率、コークス炉の炉幅及びコークス炉の昇温速度でＣＲＩを補正することによる効果について、比較例を示して説明する。図１３は、補正前の配合炭コークスのＣＲＩをコークス到達温度に対応するΔＣＲＩ−Ｉ、コークスの気孔率に対応するΔＣＲＩ−ＩＩ、コークス炉の炉幅に対応するΔＣＲＩ−ＩＩＩ及びコークス炉の昇温速度に対応するΔＣＲＩ−ＩＶで補正した補正後のＣＲＩと、ＣＲＩの実測値との関係をプロットした関係図である（実施例）。比較例については、実施形態１と同様の図８を用いた。
【００４５】
これらの図を比較参照して、本発明の実施例は、比較例よりも基準線により接近した領域に多くのデータがプロットされている。したがって、補正前の配合炭コークスのＣＲＩをコークス到達温度、コークスの気孔率、コークス炉の炉幅及びコークス炉の昇温速度からなる操業条件で補正することにより、従来と比べて推定精度が高まることが証明された。さらに、図７及び図１３を比較参照して、補正情報としての操業条件にコークス炉の昇温速度を加えることにより、さらに、ＣＲＩの推定精度が高まることが証明された。
【００４６】
図１４は、本発明の第１〜第３のステップを用いて推定されたＣＳＲの推定値とＣＳＲの実測値との関係をプロットした図である（実施例）。比較例については、実施形態１と同様に図１０を用いた。これらの図に描かれた基準線からプロット値が離れるほど、推定精度が低下する。これらの図１０及び図１４を比較参照して、本発明の実施例は、比較例よりも基準線により接近した領域に多くのデータがプロットされている。したがって、補正前の配合炭コークスのＣＲＩをコークス到達温度、コークスの気孔率、コークス炉の炉幅及びコークス炉の昇温速度からなる操業条件で補正し、これに基づきＣＳＲを推定することにより、ＣＳＲの推定精度が従来よりも高まることが証明された。さらに、図９及び図１４を比較参照して、補正情報としての操業条件にコークス炉の昇温速度を加えることにより、さらに、ＣＳＲの推定精度が高まることが証明された。
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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