(57)【要約】【課題】コークス炉からコークスケーキを押し出す際の押し出し負荷を的確に低減して、コークス炉の炉壁の損傷を軽減し、炉壁の延命化を図ることができるコークス炉の炉壁構造及び炉壁形成方法を提供する。【解決手段】コークス炉１の押し出し開始端１ａ近傍の炉壁２に、目地部４による炉壁表面の凹部を埋める処理（目地埋め処理）が施された目地埋め処理部５を設けることによって、コークスケーキ２０と炉壁２との間の摩擦係数を低下させて、押し出し負荷を減少させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉の炉壁に、押し出されるコークスケーキと炉壁との間の摩擦係数を低下させるための摩擦係数低下処理が施されていることを特徴とするコークス炉の炉壁構造。
【請求項２】
前記摩擦係数低下処理は、炉壁内表面のレンガの目地部による凹部を埋める処理であることを特徴とする請求項１記載のコークス炉の炉壁構造。
【請求項３】
炉長方向に、コークスケーキの押し出し開始位置から、少なくとも押し出し荷重が最大になる位置までの間の炉壁に、前記摩擦係数低下処理が施されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のコークス炉の炉壁構造。
【請求項４】
炉長方向に、コークスケーキの押し出し開始位置から、少なくとも炉長の０．０８倍以上の長さ位置までの間で、かつ、高さ方向に、炉底から、少なくとも炉高さの０．１７倍以上の高さ位置までの間の炉壁に、前記摩擦係数低下処理が施されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のコークス炉の炉壁構造。
【請求項５】
コークス炉の炉壁に、押し出されるコークスケーキと炉壁との間の摩擦係数を低下させるための摩擦係数低下処理を施すことを特徴とするコークス炉の炉壁形成方法。
【請求項６】
前記摩擦係数低下処理は、炉壁内表面のレンガの目地部による凹部を埋める処理であることを特徴とする請求項５記載のコークス炉の炉壁形成方法。
【請求項７】
炉長方向に、コークスケーキの押し出し開始位置から、少なくとも押し出し荷重が最大になる位置までの間の炉壁に、前記摩擦係数低下処理を施すことを特徴とする請求項５又は請求項６記載のコークス炉の炉壁形成方法。
【請求項８】
炉長方向に、コークスケーキの押し出し開始位置から、少なくとも炉長の０．０８倍以上の長さ位置までの間で、かつ、高さ方向に、炉底から、少なくとも炉高さの０．１７倍以上の高さ位置までの間の炉壁に、前記摩擦係数低下処理を施すことを特徴とする請求項５又は請求項６記載のコークス炉の炉壁形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉炭化室（以下、単にコークス炉という）の炉壁構造に関し、特に、コークス炉からコークスケーキを押し出す際の押し出し負荷を低減して、コークス炉の炉壁の損傷を軽減し、炉壁の延命化を図ることができるコークス炉の炉壁構造及び炉壁形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉で石炭を乾留して生成されたコークスはコークスケーキと呼ばれる塊になっているが、コークス押し出し機によって炉内から押し出す際に、押し出し負荷が増大して、コークス炉の側壁（炉壁）に大きな力が作用し、炉壁を損傷することがある。場合によっては、押し詰まりを起こして、炉壁が破壊されたり、押し出し機で押し出すことができず炉の温度を下げてから、人力でコークスを掻き出したりすることがある。このため、炉壁の補修費が増大するとか、炉の停止による生産量の低減を余儀なくされるなどの問題を抱えている。
【０００３】
鉄鋼会社では、新規にコークス炉の建造を行うには巨額の投資を必要とするため、コークス炉の延命化を推進しており、そのための最も重要な技術が、コークスの押し出し負荷の低減技術である。このための技術として、例えば、以下のようなものがある。
【０００４】
（１）コークス炉の炉底レンガの補修方法として、乾燥粉コークスをコークス炉に投入し、乾燥粉コークスが炉底レンガ表面の凹部を埋めて炉底面が平坦となるようにすることによって、コークスケーキと炉底間の摩擦を低減する方法が示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
（２）また、コークス炉のコークス排出部の炉底に下り勾配領域を設けることによって、コークスケーキと炉底間の摩擦を低減する方法が示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開昭５９−１８７０８２号公報
【特許文献２】特開平０８−１２０２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、発明者が調査検討した結果では、コークス押し出し負荷の増大は、コークスケーキと炉底間の摩擦が主たる要因ではなく、コークス押し出し時に、コークスケーキが変形・崩壊して、押し出し方向とは直角方向にコークスケーキが広がることにより、コークスケーキと炉壁との間の摩擦力が増すことが最も大きな要因であることを見出している。
【０００７】
したがって、前記特許文献１及び特許文献２に示されているようなコークスケーキと炉底間の摩擦を少なくする方法では、充分なコークス押し出し負荷低減効果を得ることはできない。しかも、コークスの押し詰まりを起こす個所は、押し出し開始部の近傍であることが発明者の調査検討で明らかになっており、前記特許文献２のようにコークス排出部に勾配を設けても効果がない。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、コークス炉からコークスケーキを押し出す際の押し出し負荷を的確に低減して、コークス炉の炉壁の損傷を軽減し、炉壁の延命化を図ることができるコークス炉の炉壁構造及び炉壁形成方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、発明者は、コークス炉からコークスケーキを押し出す際の押し出し荷重の変化について検討を行った。
【００１０】
押し出し荷重は、押し出し機のラムヘッドの前進によりコークスケーキが炉壁方向へ押し広げられることによって生じる炉壁垂直方向への押し付け力とコークスケーキと炉壁との間の摩擦係数の積と考えられるが、コークスケーキと炉壁との間の摩擦係数は大きく、これが押し出し荷重を増大させている。
【００１１】
乾留後のコークスケーキと炉壁との間にはわずかな隙間が生じていることから、ラムヘッドが押し出し開始位置からおよそ１ｍ近傍まで前進する間は、コークスケーキは押し出し方向に対して直交する方向へ押し広げられていく。その後、コークスケーキが炉壁に接触すると、炉壁との摩擦が生じて押し出し荷重が急激に増加し、ラムヘッドが押し出し開始位置から１〜２ｍの領域まで前進した位置で押し出し荷重が最大ピークになる。この時点までは、炉外へ押し出されるコークスの量はわずかで、押し出し荷重の大部分は、コークスケーキの圧縮及び押し出し方向とは直角方向への押し広げに費やされる。そして、押し出し荷重が最大値に達した後は、押し出し荷重はコークスケーキ全体を押し出すことに費やされるようになるため、炉外へのコークスの押し出しに伴って、押し出し荷重は徐々に減少する。その結果、押し詰りは、押し出し開始位置から押し出し荷重が最大になる位置までの間で最も生じやすい。したがって、少なくともこの間の摩擦係数を低減させることができれば、それに比例して、押し出し負荷を低減させることができるとの考えに至った。
【００１２】
上記の検討に基づいて、本発明は、前述の課題を解決するために、以下の特徴を有している。
【００１３】
［１］コークス炉の炉壁に、押し出されるコークスケーキと炉壁との間の摩擦係数を低下させるための摩擦係数低下処理が施されていることを特徴とするコークス炉の炉壁構造。
【００１４】
［２］前記摩擦係数低下処理は、炉壁内表面のレンガの目地部による凹部を埋める処理であることを特徴とする前記［１］記載のコークス炉の炉壁構造。
【００１５】
［３］炉長方向に、コークスケーキの押し出し開始位置から、少なくとも押し出し荷重が最大になる位置までの間の炉壁に、前記摩擦係数低下処理が施されていることを特徴とする前記［１］又は［２］記載のコークス炉の炉壁構造。
【００１６】
［４］炉長方向に、コークスケーキの押し出し開始位置から、少なくとも炉長の０．０８倍以上の長さ位置までの間で、かつ、高さ方向に、炉底から、少なくとも炉高さの０．１７倍以上の高さ位置までの間の炉壁に、前記摩擦係数低下処理が施されていることを特徴とする前記［１］又は［２］記載のコークス炉の炉壁構造。
【００１７】
［５］コークス炉の炉壁に、押し出されるコークスケーキと炉壁との間の摩擦係数を低下させるための摩擦係数低下処理を施すことを特徴とするコークス炉の炉壁形成方法。
【００１８】
［６］前記摩擦係数低下処理は、炉壁内表面のレンガの目地部による凹部を埋める処理であることを特徴とする前記［５］記載のコークス炉の炉壁形成方法。
【００１９】
［７］炉長方向に、コークスケーキの押し出し開始位置から、少なくとも押し出し荷重が最大になる位置までの間の炉壁に、前記摩擦係数低下処理を施すことを特徴とする前記［５］又は［６］記載のコークス炉の炉壁形成方法。
【００２０】
［８］炉長方向に、コークスケーキの押し出し開始位置から、少なくとも炉長の０．０８倍以上の長さ位置までの間で、かつ、高さ方向に、炉底から、少なくとも炉高さの０．１７倍以上の高さ位置までの間の炉壁に、前記摩擦係数低下処理を施すことを特徴とする前記［５］又は［６］記載のコークス炉の炉壁形成方法。
【発明の効果】
【００２１】
本発明においては、コークスケーキと炉壁との間の摩擦係数を低下させる処理を炉壁に施すようにしているので、コークス押し出し負荷増大の最も大きな要因であるコークスケーキと炉壁との間の摩擦力を減少させることができ、的確に押し出し負荷を低減して、炉壁の損傷を軽減し、炉壁の延命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に係るコークス炉の炉壁構造を説明するための図であり、炉壁の内表面を示している。
【００２３】
図中、１がコークス炉であり、２はコークス炉の炉壁、３は炉壁２を構成するレンガ、４はレンガ３同士をモルタル等で繋いだ個所（目地部）である。通常、目地部４とレンガ３の表面とには段差があり、炉壁２の内表面には目地部４による凹部が生じている。
【００２４】
なお、図中の１１はコークス押し出し機であり、ラムヘッド１２がコークス炉の押し出し開始端１ａから排出端１ｂに向かって移動することによって、コークス炉１からコークスケーキを押し出すようになっている。
【００２５】
そして、この実施形態においては、押し出し開始端１ａ近傍の炉壁２の内表面に、目地部４による凹部を埋める処理（目地埋め処理）が施された目地埋め処理部５が設けられている。この目地埋め処理は、目地部４にセラミック溶射を施したものであり、これによって炉壁２内表面の平滑化を図ったものである。必要に応じて、セラミック溶射によって平滑化した炉壁２内表面の上にセラミックコーティングを行い、そのセラミックコーティング面を加圧するという平滑仕上処理を施して、炉壁２内表面の一層の平滑化を図ってもよい。これらの処理によって、目地埋め処理部５での炉壁２の内表面の凹凸を１ｍｍ以内にするのが望ましい。
【００２６】
上記のような炉壁構造を有するコークス炉１に、図２に示すように、コークスを投入してコークスケーキ２０を生成し、そのコークスケーキ２０をコークス押し出し機１１によって押し出した場合、目地埋め処理で平滑化されている目地埋め処理部５ではコークスケーキ２０と炉壁２との間の摩擦係数が低下することから、その間の摩擦力が低減し、コークスケーキ２０の押し出し負荷が減少する。
【００２７】
なお、目地埋め処理部５は、押し詰まりが発生しやすい押し出し開始端１ａの近傍に設けるのがよく、炉長方向に、コークスケーキ２０の押し出し開始端１ａから、少なくとも押し出し荷重が最大になる位置までの間の炉壁に目地埋め処理を施すのが好適である。
【００２８】
このように、この実施形態においては、目地埋め処理によってコークスケーキ２０と炉壁２との間の摩擦係数を低下させるようにしているので、コークス押し出し負荷増大の最も大きな要因であるコークスケーキ２０と炉壁２との間の摩擦力を減少させることができ、的確に押し出し負荷を低減して、炉壁２の損傷を軽減し、炉壁２の延命化を図ることができる。
【実施例１】
【００２９】
本発明の実施例として、上記の実施形態におけるコークスの押し出し荷重を、従来の目地ままの場合の押し出し荷重と比較した結果を図３に示す。
【００３０】
本発明例１は、セラミック溶射による目地埋め処理が施されている場合である。目地埋め処理が施されている範囲は、コークスケーキ２０の押し出し開始端１ａから炉長方向へＬｃの長さ位置まで、かつ、炉底１ｃから高さ方向にＨｃの高さ位置までの矩形の範囲であり、ここでは、炉長方向への長さＬｃが炉長Ｌの０．１０倍で、高さ方向位置Ｈｃが炉高さＨの０．２０倍となっている。
【００３１】
また、本発明例２は、上記の目地埋め処理が施された領域に、さらにセラミックコーティングをして加圧する平滑仕上処理が施されている場合である。
【００３２】
そして、比較例は、上記の目地埋め処理及び平滑仕上処理が施されていない目地ままの場合である。
【００３３】
図３から明らかなように、本発明例１及び本発明例２においては、比較例に比べて押し出し荷重が確実に減少しており、特に、ラムヘッドが押し出し開始位置から１〜２ｍの領域まで前進した位置で現れる押し出し荷重の最大ピーク値（最大押し出し荷重）が、大幅に小さくなっている。これによって、本発明の有効性が確認された。
【実施例２】
【００３４】
この実施例においては、セラミック溶射による目地埋め処理をする範囲を変更して、それが押し出し荷重に及ぼす影響をみた。
【００３５】
まず、コークスケーキ２０の押し出し開始端１ａから炉長方向への長さ位置Ｌｃと炉長Ｌとの比率（炉長比率Ｌｃ／Ｌ）を変化させた場合の最大押し出し荷重の変化を図４に示す。
【００３６】
また、炉底１ｃからの高さ方向位置Ｈｃと炉高Ｈとの比率（炉高比率Ｈｃ／Ｈ）を変化させた場合の最大押し出し荷重の変化を図５に示す。
【００３７】
なお、図４では、炉高比率Ｈｃ／Ｈ＝０．３３としており、図５では、炉長比率Ｌｃ／Ｌ＝０．１７としている。
【００３８】
図４、図５において、縦軸は、目地埋め処理を施した場合の最大押し出し荷重Ｐｍａｘと、目地ままの場合の最大押し出し荷重Ｐｏｍａｘとの比率（押し出し荷重比率Ｐｍａｘ／Ｐｏｍａｘ）である。
【００３９】
ここで、押し出し荷重比率Ｐｍａｘ／Ｐｏｍａｘ≦０．８５にできれば、炉壁の損傷を大幅に軽減して、炉壁を十分に延命化できることが、経験的に分かっている。
【００４０】
したがって、図４に示すように、炉長比率Ｌｃ／Ｌ≧０．０８とすることによって、押し出し荷重比率Ｐｍａｘ／Ｐｏｍａｘ≦０．８５とすることができる。すなわち、炉長方向に、コークスケーキの押し出し開始開始端から、少なくとも炉長Ｌの０．０８倍以上の長さ位置までの間の炉壁に、目地埋め処理を施すことが好適である。
【００４１】
また、図５に示すように、炉高比率Ｈｃ／Ｈ≧０．１７とすることによって、押し出し荷重比率Ｐｍａｘ／Ｐｏｍａｘ≦０．８５とすることができる。すなわち、高さ方向に、炉底１ｃから、少なくとも炉高さＨの０．１７倍以上の高さ位置までの間の炉壁に、目地埋め処理を施すことが好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態における炉壁構造の説明図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるコークスケーキ押し出し状態の説明図である。
【図３】本発明の実施例１における押し出し荷重の比較図である。
【図４】本発明の実施例２における押し出し荷重の低減効果を示す図である。
【図５】本発明の実施例２における押し出し荷重の低減効果を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  コークス炉
１ａ  コークス炉の押し出し開始端
１ｂ  コークス炉の排出端
１ｃ  炉底
２  炉壁
３  レンガ
４  目地部
５  目地埋め処理部
１１  コークス押し出し機
１２  ラムヘッド
２０  コークスケーキ
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図２】
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