專利名稱：煉焦?fàn)t的焦炭擠出時(shí)發(fā)生的負(fù)荷的推測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如在水平室式煉焦?fàn)t的焦炭擠出時(shí)、特別在炭化室的爐壁上有突起部的情況下、考慮到由裝入炭的種類及干餾條件決定的焦炭餅的性狀來(lái)推測(cè)在擠出時(shí)產(chǎn)生的負(fù)荷的方法。本申請(qǐng)基于2008年10月30日在日本國(guó)提出申請(qǐng)的特愿2008-279889號(hào)，主張優(yōu)先權(quán)，這里引用其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
在近年來(lái)的煉焦?fàn)t作業(yè)中，為了實(shí)現(xiàn)焦炭品質(zhì)及生產(chǎn)性的提高，向炭化室內(nèi)的煤的裝入(填充)密度有上升的趨勢(shì)。因此，在擠出焦炭時(shí)，有作用在炭化室的側(cè)壁(爐壁) 上的載荷上升、且與之相伴地焦炭擠出負(fù)荷也增加的趨勢(shì)。此外，建設(shè)并經(jīng)過(guò)30年以上、爐體的老化發(fā)展，爐壁的剛性下降的煉焦?fàn)t也增加。 在這樣的煉焦?fàn)t中，在煉焦?fàn)t炭化室的爐壁面上發(fā)生變形或凹凸。當(dāng)焦炭餅通過(guò)這些發(fā)生了變形或凹凸的部位時(shí)，焦炭擠出阻力增加，作用在爐壁上的載荷上升。結(jié)果，在該煉焦?fàn)t中，發(fā)生爐壁磚的穿孔或爐壁損壞等的故障的可能性變高。更具體地講，在老化發(fā)展的煉焦?fàn)t的炭化室中，在其爐壁上附著碳而形成突起部 (凸部)，爐壁磚缺損而形成凹坑部(凹部)的情況也較多，爐壁表面的凹凸的程度增加。當(dāng)焦炭通過(guò)突起部時(shí)，從該突起部的擠出機(jī)柱塞側(cè)的斜面受到反作用力，與該反作用力相當(dāng)?shù)妮d荷作用在爐壁上。另一方面，當(dāng)焦炭通過(guò)凹坑部(凹部)時(shí)，從該凹坑部(凹部)的焦炭導(dǎo)引輪側(cè)的斜面受到反作用力，與該反作用力相當(dāng)?shù)妮d荷作用在爐壁上。與這些反作用力相當(dāng)?shù)妮d荷作用在剛性下降的爐壁上的情況下，有可能發(fā)生爐壁的損傷。因?yàn)檫@樣的狀況，事前評(píng)價(jià)從炭化室將干餾后的焦炭餅擠出所需要的力及作用在爐壁上的載荷，以使得在爐壁上不會(huì)負(fù)載過(guò)度的載荷變得更加重要。從煉焦?fàn)t的炭化室擠出焦炭餅所需要的力由使焦炭餅移動(dòng)時(shí)的阻力決定。作為決定該阻力的主要原因，可以想到如下兩個(gè)原因(i)起因于爐體側(cè)的原因、以及(ii)起因于焦炭餅的特性的原因?！捌鹨蛴跔t體側(cè)的原因”主要是指爐壁的性狀。具體而言，有爐壁磚的凹凸、磚表面的粗糙度、爐壁與焦炭餅的摩擦系數(shù)、爐壁的強(qiáng)度(擠出時(shí)的爐壁的位移)等。其中，可以認(rèn)為爐壁磚的凹凸的影響最大。特別是，在近年來(lái)煉焦?fàn)t的老化不斷發(fā)展，在煉焦?fàn)t的炭化室中，如上述那樣在其爐壁上附著碳而形成突起部的情況較多。對(duì)于形成有該碳的突起部的部分而言，與其相應(yīng)地爐寬(爐壁間距離)變窄(爐寬狹窄部)。當(dāng)焦炭餅通過(guò)該爐寬狹窄部時(shí)，從突起部的擠出機(jī)側(cè)的斜面受到反作用力。進(jìn)而，由于使焦炭餅通過(guò)比本來(lái)的炭化室寬度窄的部分，所以當(dāng)然需要與通常相比額外的力。這樣，當(dāng)焦炭餅通過(guò)突起部時(shí)，擠出焦炭餅時(shí)的阻力增大。如在專利文獻(xiàn)2中公開的那樣，焦炭餅的擠出壓力僅由焦炭塊與爐壁之間的空隙 (間隙)決定的側(cè)壓轉(zhuǎn)化率的量作為推壓爐壁的壓力作用。在發(fā)生了從突起部的斜面受到的反作用力及為了通過(guò)爐寬狹窄部所需要的力等、與通常相比額外的阻力的情況下，需要用于克服這些力的額外的擠出力。因此，根據(jù)該阻力的程度，比通常大的載荷(壓力)作用在爐壁上。此時(shí)，在炭化室的爐壁上發(fā)生的側(cè)面載荷比爐壁的剛性大的情況下，發(fā)生爐壁磚的穿孔或爐壁的損壞等的故障的可能性變得很高。因此，為了防止這些故障發(fā)生，需要考慮形成在爐壁上的突起部給擠出負(fù)荷帶來(lái)的影響來(lái)操作煉焦?fàn)t。為此，需要開發(fā)高精度地預(yù)測(cè)在爐壁上有突起部的情況下的擠出負(fù)荷的方法。本發(fā)明者們對(duì)于這樣的突起部的影響，發(fā)現(xiàn)將各個(gè)突起部的形狀及突起部的存在位置進(jìn)行數(shù)值化后的“阻力指數(shù)”與擠出力良好地對(duì)應(yīng)，以前進(jìn)行了專利申請(qǐng)(參照專利文獻(xiàn)1) O另一方面，在“起因于焦炭餅的特性的原因”中，有焦炭塊的強(qiáng)度、及水平燒減量 (率)、焦炭餅內(nèi)的空隙量(率)等。對(duì)于裝入到炭化室中的煤而言，在其干餾過(guò)程中，煤的軟化熔融層在爐寬方向中央會(huì)合后在爐寬方向上收縮，發(fā)生其體積沿水平方向減小的水平燒減。該焦炭的水平燒減與在焦炭的爐寬方向中央處產(chǎn)生的空隙量、以及在爐壁與焦炭塊之間形成的空隙量(將這些空隙量的合計(jì)以下稱作“爐寬方向的全空隙量”)緊密地關(guān)聯(lián)。在將焦炭餅從炭化室擠出時(shí)，從擠出機(jī)對(duì)焦炭餅施加的擠出力(壓力)的一部分作為側(cè)壓施加在爐壁面上(例如，參照非專利文獻(xiàn)1)。該水平燒減量越多、爐寬方向的全空隙越大，則在焦炭餅的擠出中需要的力較少即可，結(jié)果使作用在爐壁上的載荷(壓力)也降低。因此，在專利文獻(xiàn)2、3中公開了以防止在爐壁上施加過(guò)度載荷(壓力)為目的、推測(cè)上述焦炭的水平燒減量(率)、調(diào)整干餾時(shí)間等的作業(yè)條件、以使炭化室爐壁與焦炭塊之間的空隙量不低于規(guī)定值的技術(shù)。在專利文獻(xiàn)1中公開了，如果焦炭餅的干餾狀態(tài)相同、則擠出負(fù)荷可以通過(guò)根據(jù)爐壁表面的突起部的狀況(形狀、存在位置等)所定義的阻力指數(shù)良好地表述。但是，在實(shí)際的煉焦?fàn)t的作業(yè)中，由于有裝入炭的水分量及燃燒室煙道溫度的變動(dòng)、移動(dòng)機(jī)械的設(shè)備故障造成的干餾時(shí)間的變動(dòng)等，所以很難將焦炭餅的干餾狀態(tài)保持為相同。特別是對(duì)于老化后的煉焦?fàn)t而言，在配置在炭化室的兩側(cè)的燃燒室中也同樣發(fā)生老化的可能性較高。因此，有根據(jù)各煉焦?fàn)t的不同而煤的干餾條件不同的情況。此外，燃燒室是將多個(gè)氣體(另 ^ )供給口和空氣供給口在焦炭的擠出方向并列配置的結(jié)構(gòu)。因此，通過(guò)各個(gè)氣體供給口及空氣供給口的劣化狀態(tài)，煤的干餾條件也有可能不同。即，即使在一個(gè)煉焦?fàn)t內(nèi)，也有煤的干餾條件不同的情況。另外，在專利文獻(xiàn)3中，記載了考慮附著在爐壁上的碳的厚度的技術(shù)，但并沒(méi)有將因附著碳形成的爐壁的突起部作為問(wèn)題。專利文獻(xiàn)1 日本特開2008-201993號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開平8483730號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開2000-290658號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本特開2005-249698號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn) 1 "Ironmaking Conference ProceedingslIME、1998 年、1155—1159
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發(fā)明內(nèi)容
如上所述，爐體側(cè)的因素對(duì)焦炭擠出力的影響通過(guò)上述阻力指數(shù)建立了關(guān)系，但在焦炭餅側(cè)的因素也同時(shí)相干的情況下并沒(méi)有公開明確的指數(shù)。在因爐體側(cè)的因素而煤的干餾條件變化的情況下，焦炭餅側(cè)的因素有可能變動(dòng)，所以即使使用在專利文獻(xiàn)1中記載的阻力指數(shù)推測(cè)擠出力，也有可能在推測(cè)精度中發(fā)生問(wèn)題。此外，以往著眼于爐壁與焦炭塊之間的空隙，但實(shí)際的該空隙量是約幾mm左右，相對(duì)于此，焦炭的爐寬方向中央的空隙量為幾十mm。因而，為了高精度地推測(cè)擠出力，需要也一起討論焦炭的爐寬方向中央的空隙量給焦炭的擠出力帶來(lái)的影響。本發(fā)明的目的是，在包括由裝入炭的種類及干餾條件決定的焦炭餅的性狀和爐體側(cè)因素的兩者的影響的條件下，提示與擠出力存在良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系的指數(shù)，進(jìn)一步提高焦炭擠出負(fù)荷的推測(cè)精度。可以想到，焦炭餅經(jīng)過(guò)形成有突起部、并且與其相應(yīng)地爐寬變窄的爐寬狹窄部時(shí)的擠出力受突起部的厚度與爐寬方向的空隙的合計(jì)量(爐寬方向的全空隙量)與爐壁間距離的關(guān)系支配。所以，本發(fā)明者們調(diào)查突起部的厚度、爐寬方向的全空隙量、和爐壁間距離相對(duì)于擠壓負(fù)荷的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，焦炭餅經(jīng)過(guò)該爐寬狹窄部時(shí)的擠出負(fù)荷可以通過(guò)特定的指數(shù)表述?；谶@樣的認(rèn)識(shí)的本發(fā)明的主旨如下。(1)本發(fā)明的煉焦?fàn)t的焦炭擠出時(shí)發(fā)生的負(fù)荷的推測(cè)方法，將焦炭餅通過(guò)因煉焦?fàn)t炭化室的爐壁上存在突起部而上述爐壁間的距離變窄的爐寬狹窄部時(shí)的擠出負(fù)荷，以爐壁間距離L、突起部的厚度h、及爐寬方向的全空隙量w為參數(shù)，使用由下述數(shù)學(xué)式(1)定義的指數(shù)Qn評(píng)價(jià)；設(shè)上述全空隙量w為將上述焦炭餅擠出方向左右的上述爐壁與上述焦炭餅之間的空隙量與處于上述焦炭餅的中央部的空隙量加在一起的空隙量。Qn = (h-w) /L...(1)(2)在上述(1)的情況下，優(yōu)選的是，使用在側(cè)壁上能夠安裝具有不同的突起部的厚度h的多個(gè)突起部的擠出負(fù)荷測(cè)量試驗(yàn)裝置，將在側(cè)壁間距離L、突起部的厚度h、及寬度方向的全空隙量w的條件下的擠出負(fù)荷一邊更換上述突起部一邊測(cè)量多次，預(yù)先求出使用權(quán)利要求1所述的上述數(shù)學(xué)式(1)計(jì)算出的上述Qn與實(shí)測(cè)的上述擠出負(fù)荷的相關(guān)關(guān)系X。 并且，根據(jù)煉焦?fàn)t炭化室的爐壁的突起部的厚度Ii1、由裝入炭的種類及干餾條件得到的爐寬方向的全空隙量W1和爐壁間距離L1,使用權(quán)利要求1所述的上述式(1)計(jì)算關(guān)于上述煉焦?fàn)t炭化室的指數(shù)Qn1 ；基于上述相關(guān)關(guān)系X和上述Qn1,求出上述煉焦?fàn)t炭化室的上述擠出負(fù)荷。(3)在上述⑵的情況下，優(yōu)選的是，通過(guò)將上述爐壁的輪廓(口 7 7 O )信息進(jìn)行積分而計(jì)算上述突起部的厚度比。(4)在上述⑵或⑶的情況下，優(yōu)選的是，當(dāng)對(duì)配置在上述擠出負(fù)荷測(cè)量試驗(yàn)裝置中的焦炭餅進(jìn)行擠出時(shí)，從與上述焦炭餅的擠出方向相反方向施加規(guī)定的力，求出上述 Qn與實(shí)測(cè)的上述擠出負(fù)荷的相關(guān)關(guān)系X。(5)在上述⑵或⑶的情況下，優(yōu)選的是，當(dāng)對(duì)配置在上述擠出負(fù)荷測(cè)量試驗(yàn)裝置中的焦炭餅進(jìn)行擠出時(shí)，從上述焦炭餅的上部施加規(guī)定的力，求出上述Qn與實(shí)測(cè)的上述擠出負(fù)荷的相關(guān)關(guān)系X。在本發(fā)明的煉焦?fàn)t的焦炭擠出負(fù)荷的推測(cè)方法中，同時(shí)考慮作為與焦炭餅的擠出負(fù)荷相關(guān)的因素的爐壁側(cè)的因素、和焦炭餅側(cè)的因素而進(jìn)行。因此，能夠高精度地推測(cè)對(duì)應(yīng)于爐壁的狀態(tài)、裝入炭的種類、及干餾條件的、焦炭擠出力和作用在爐壁上的擠壓(爐壁側(cè)壓)。因此，能夠管理煉焦?fàn)t的作業(yè)條件及裝入煤的性狀，以使基于焦炭擠出負(fù)荷推測(cè)的爐壁側(cè)壓不超過(guò)爐壁的耐壓極限。結(jié)果，能夠防止?fàn)t壁穿孔等的故障。此外，能夠基于爐壁的輪廓信息高精度地推測(cè)有可能達(dá)到爐壁磚的穿孔的部位，能夠可靠地確定爐壁修補(bǔ)的優(yōu)先順序，能夠?qū)崿F(xiàn)修補(bǔ)效率的提高。結(jié)果，不僅能夠延長(zhǎng)煉焦?fàn)t主體的壽命，還能夠穩(wěn)定地進(jìn)行煉焦?fàn)t的作業(yè)。此外，根據(jù)本發(fā)明，由于能夠推測(cè)焦炭的擠出所需要的力，所以能夠事前判斷焦炭的擠出的可否。由此，焦炭的擠壓堵塞等的故障減少，所以能夠得到焦炭的生產(chǎn)性提高的疊加效果。


圖1是表示通過(guò)焦炭擠出負(fù)荷測(cè)量試驗(yàn)得到的Qn與越過(guò)突起部所需要的力(焦炭擠出力-反作用力)的關(guān)系的1例的圖。圖2是表示通過(guò)焦炭擠出負(fù)荷測(cè)量試驗(yàn)得到的Qn與高臺(tái)面擠壓的關(guān)系的1例的圖。圖3是表示通過(guò)焦炭擠出負(fù)荷測(cè)量試驗(yàn)得到的Qn與(高臺(tái)面擠壓/擠出壓力) 的關(guān)系的1例的圖。圖4是表示通過(guò)焦炭擠出負(fù)荷測(cè)量試驗(yàn)得到的Qn與爐寬方向的全空隙量w的關(guān)系的1例的圖。圖5A是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式中使用的焦炭擠出負(fù)荷測(cè)量試驗(yàn)裝置的正視圖。圖5B是在圖5A中表示的焦炭擠出負(fù)荷測(cè)量試驗(yàn)裝置的側(cè)視圖。圖5C是在圖5A中表示的焦炭擠出負(fù)荷測(cè)量試驗(yàn)裝置使用的突起部的形狀的一例的圖。圖6是表示使用圖5A 5C所示的焦炭擠出負(fù)荷測(cè)量試驗(yàn)裝置的擠出試驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果的一例的圖。圖7是用來(lái)說(shuō)明炭化室內(nèi)的關(guān)于焦炭餅的空隙的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。在從爐壁上形成有因附著碳而帶來(lái)的突起部的炭化室將焦炭餅在煤的干餾后擠出的情況下，例如如圖7所示，構(gòu)成焦炭餅的各個(gè)焦炭塊需要從擠出機(jī)側(cè)朝向焦炭導(dǎo)引輪側(cè)地爬上該突起部9的擠出機(jī)側(cè)的斜面21、通過(guò)(越過(guò))高臺(tái)面22。突起部9的高臺(tái)面22與和其相對(duì)置的爐壁之間的距離若比處于比突起部9更靠近擠出機(jī)側(cè)的焦炭餅的爐寬方向的長(zhǎng)度窄，則為了通過(guò)該突起部9，與爐壁面是平滑的情況相比需要更大的力?？紤]其通過(guò)所需要的力受突起部9的爐寬方向的厚度(突起部的厚度 h)、爐寬方向的空隙的合計(jì)量(爐寬方向的全空隙量w)、以及爐壁間距離L所支配。所以，本發(fā)明者們使用后述的擠出負(fù)荷測(cè)量試驗(yàn)裝置，通過(guò)焦炭擠出測(cè)量試驗(yàn)，對(duì)突起部的厚度h與爐寬方向的全空隙量w的差對(duì)應(yīng)于擠出負(fù)荷的關(guān)系進(jìn)行了深入調(diào)查。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，焦炭餅通過(guò)因突起而爐壁間的距離變窄的爐寬狹窄部時(shí)，所需要的力(擠出力)可以使用由以下的數(shù)學(xué)式(1)定義的指數(shù)Qn處理。Qn = (h-w) /L...(1)這里，爐寬方向的全空隙量w，如后所述，是由裝入炭的種類及干餾條件等決定的值。該爐寬方向的全空隙量w如果參照?qǐng)D7，則為炭化室的爐壁沈與焦炭塊25之間的空隙23的量(炭化室兩側(cè)的空隙量的合計(jì))、和焦炭餅的爐寬方向中央的空隙M的量的合計(jì)量。此外，h是突起部9的厚度(爐寬方向)，L是炭化室的爐壁沈間的距離(爐寬)。在上述數(shù)學(xué)式⑴中，將(h-w)用爐壁間距離L除是因?yàn)椋炕业臓t寬是從擠出機(jī)側(cè)(Pusher Side, PS)朝向焦炭導(dǎo)引輪側(cè)(Coke Side, CS)逐漸擴(kuò)大的錐形狀，所以能夠反映炭化室的爐長(zhǎng)方向的位置帶來(lái)的影響。此外，炭化室的寬度(平均爐寬)根據(jù)煉焦?fàn)t而不同，所以也是考慮到該影響的結(jié)果。因此，Qn在結(jié)果上是無(wú)因次數(shù)。使用后述的擠出負(fù)荷測(cè)量試驗(yàn)裝置(參照?qǐng)D5A 5C)，在擠出負(fù)荷測(cè)量試驗(yàn)裝置的側(cè)壁上安裝各種厚度的突起部9，變更兩側(cè)的側(cè)壁5與試驗(yàn)用焦炭塊的空隙量、以及該焦炭塊的爐寬方向中央的空隙量，一邊對(duì)試驗(yàn)用焦炭餅2施加擠出力和與其對(duì)置的反作用力，一邊實(shí)施擠出負(fù)荷測(cè)量試驗(yàn)。在圖1中表示使由該試驗(yàn)得到的突起部9通過(guò)所需要的力(從焦炭押力減去反作用力后的值、即越過(guò)突起部所需要的力)與指數(shù)Qn的關(guān)系。此外， 在圖2中表示作用在突起部9的高臺(tái)面22上的壓力(高臺(tái)面押壓)與指數(shù)Qn的關(guān)系。如圖1所示，越過(guò)突起部所需要的力可以通過(guò)使用了在上述數(shù)學(xué)式(1)中表示的指數(shù)Qn的指數(shù)函數(shù)從而以較高的相關(guān)系數(shù)(R2 = 0. 87)進(jìn)行近似。關(guān)于高臺(tái)面的擠壓也同樣，可以通過(guò)使用了指數(shù)Qn的指數(shù)函數(shù)從而以較高的相關(guān)系數(shù)(R2 = 0.91)進(jìn)行近似(圖 2)。此外，高臺(tái)面的擠壓與作用在擠出側(cè)的焦炭面上的壓力(擠出壓力)的比(側(cè)壓轉(zhuǎn)化率)如圖3所示，可知相對(duì)于指數(shù)Qn直線性變化。這在通過(guò)突起部9的高臺(tái)面局部觀察的情況下，也可以作為符合蘭金(，>*>)系數(shù)的值掌握。雖然在圖4中表示越過(guò)突起部所需要的力與爐寬方向的全空隙量w的關(guān)系，但不能得到圖1所示那樣的良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。由此，確認(rèn)了對(duì)爐寬方向的全空隙量w考慮突起部的厚度h和爐壁間距離L而求出相關(guān)關(guān)系的有效性。如上所述示出了，擠出負(fù)荷(越過(guò)突起部所需要的力、高臺(tái)面擠壓、以及側(cè)壓轉(zhuǎn)化率)通過(guò)使用了考慮到爐體側(cè)的因素、和由裝入炭的種類及干餾條件等決定的焦炭餅側(cè)的因素而決定的指數(shù)Qn的式子，從而可以高精度地推測(cè)。接著，對(duì)推測(cè)焦炭擠出力或在該擠出力時(shí)作用在炭化室側(cè)壁上的載荷所需要的、 炭化室爐壁的突起部的厚度h及爐寬方向的全空隙量w的求出方法、以及用來(lái)求出指數(shù)Qn 與焦炭擠出力的關(guān)系的試驗(yàn)裝置進(jìn)行說(shuō)明。關(guān)于形成在炭化室的爐壁面上的突起部，其形成位置及突起部的厚度h例如像在專利文獻(xiàn)4中記載的那樣，可以通過(guò)使激光測(cè)距儀相對(duì)于炭化室的爐壁面移動(dòng)來(lái)實(shí)際測(cè)量。隨著近年來(lái)的煉焦?fàn)t的老化，掌握炭化室的爐壁狀態(tài)的重要性增加。為此，對(duì)炭化室內(nèi)的高度方向及爐長(zhǎng)方向的整個(gè)區(qū)域，測(cè)量爐壁的輪廓、調(diào)查并計(jì)測(cè)爐壁磚的狀態(tài)及爐壁上形成的凹凸的位置和形狀的重要性增加。用于進(jìn)行這樣的調(diào)查及計(jì)測(cè)的裝置除上述專利文獻(xiàn)4以外也提出了多種。在本發(fā)明中，在測(cè)量突起部的形成位置及突起部的厚度h、其形狀時(shí)，可以適當(dāng)采用那樣的公知的方法。爐寬方向的全空隙量w例如可以如以下這樣地求出。在制造焦炭時(shí)，根據(jù)混合的多個(gè)原料炭的品種及混合比例、干餾時(shí)間等的作業(yè)條件，干餾時(shí)的焦炭的收縮率變化。此外，炭化室一般在爐長(zhǎng)方向上是錐形狀，所以燃燒室的燃燒溫度具有列內(nèi)溫度分布，以使向煤的加熱成為一定。由于焦炭的收縮率隨著溫度而變化，所以有干餾時(shí)的焦炭的收縮率也隨著根據(jù)煉焦?fàn)t的焦炭擠出方向上的位置而變化的情況。所以，例如如在專利文獻(xiàn)2中記載那樣，使用小型電爐那樣的試驗(yàn)爐(例如炭化室的大小是長(zhǎng)度1050mmX高度900mmX寬度450mm)進(jìn)行干餾試驗(yàn)，預(yù)先求出在各種煤的裝入條件下、各種爐溫下的干餾時(shí)間與燒減量的關(guān)系。根據(jù)通過(guò)該試驗(yàn)得到的這些關(guān)系，能夠求出實(shí)際的作業(yè)中的爐寬方向的焦炭的燒減量(收縮率)。此外，也可以通過(guò)在專利文獻(xiàn)3中記載那樣的以下的方法求出。焦炭的收縮在煉焦?fàn)t內(nèi)在軟化熔融層消失后開始。此時(shí)，焦炭朝向該焦炭中的收縮中心收縮。因而，該收縮帶來(lái)的焦炭的體積的減小被分配為由炭化室中心部的焦炭的收縮帶來(lái)的體積的減小、和由爐壁側(cè)的焦炭的收縮帶來(lái)的體積的減小。焦炭的收縮率(收縮系數(shù))主要由煤的揮發(fā)量和溫度決定。例如，在C. Meyer， D. Habermehl and O.Abel :Gluckauf_Forshungshefte，42 (1981)，233 中，將焦炭的收縮系數(shù)表示為煤的揮發(fā)量與溫度的函數(shù)?；谶@樣的本領(lǐng)域的技術(shù)人員周知的方法，通過(guò)給出揮發(fā)量和溫度，能夠求出焦炭層的各部分的收縮率。此時(shí)，焦炭層的各部分的溫度可以使用鎧裝熱電偶等直接測(cè)量，但也可以使用例如在田代等、富士冶煉技報(bào)、17(1968年)、353頁(yè)等中記載那樣的周知的方法，通過(guò)1維熱傳導(dǎo)模型的計(jì)算來(lái)推測(cè)。如上所述，如果求出了焦炭擠出時(shí)的焦炭的爐寬方向各部分的焦炭收縮率，則接著，基于這些各部分的焦炭收縮率，求出炭化室爐寬方向的任意的位置為收縮中心的情況下的爐壁側(cè)的焦炭收縮量。進(jìn)而，以在各收縮中心位置求出的爐壁側(cè)的焦炭收縮量的平均值作為爐壁側(cè)的焦炭收縮量。例如，煉焦?fàn)t內(nèi)的干餾的進(jìn)行狀況可以被認(rèn)為由于燃燒室配設(shè)在炭化室的兩側(cè)， 所以以炭化室內(nèi)的爐寬方向中心部為界左右對(duì)稱。因而，將炭化室的單側(cè)的一半沿爐寬方向10等分，對(duì)于包括該10等分的位置和炭化室的兩端的11個(gè)點(diǎn)，求出各個(gè)位置為收縮中心的情況下的爐壁側(cè)的焦炭收縮量。接著，通過(guò)求出這些11個(gè)點(diǎn)的爐壁側(cè)的焦炭收縮量的平均值，能夠求出爐壁側(cè)的焦炭收縮量、求出爐壁與焦炭塊之間的空隙量。關(guān)于爐寬方向中央的空隙量也同樣，通過(guò)求出爐寬方向中央側(cè)的焦炭的收縮量的平均而得到。接著，對(duì)通過(guò)使用焦炭擠出負(fù)荷測(cè)量試驗(yàn)裝置的脫機(jī)試驗(yàn)，在將側(cè)壁與焦炭塊之間的空隙量、和寬度方向中央的空隙量進(jìn)行了各種改變的條件下，求出各種厚度h的突起部存在于側(cè)壁面上的情況下的焦炭擠出力和作用在側(cè)壁面上的載荷的方法進(jìn)行說(shuō)明。在圖5A、5B所示的焦炭擠出負(fù)荷測(cè)量試驗(yàn)裝置中，在其基臺(tái)14上，隔開一定的間隔、對(duì)置地設(shè)置有一對(duì)(相對(duì)于焦炭餅的擠出方向?yàn)樽笥业?側(cè)面支撐體7、7。此外，在焦炭餅的擠出方向的前后，隔開一定的間隔、對(duì)置地設(shè)置有一對(duì)支撐體15、16。在一個(gè)支撐體 15上安裝有擠出用液壓缸1，在另一個(gè)支撐體16上安裝有用于附加反作用力的液壓缸3。在左右的側(cè)面支撐體7、7間，分別配置有作為左右的側(cè)壁的一對(duì)側(cè)面面板5、5。此外，在對(duì)置的擠出用液壓缸1與用于附加反作用力的液壓缸3之間，分別配置有作為可動(dòng)壁的前面板11和后面板12 (前后面板11、1 。通過(guò)這些一對(duì)的側(cè)面面板5、5和前后面板11、 12，形成試驗(yàn)用的焦炭餅2的擠出空間。在前后面板11、12的下端部，分別安裝有輥20，能夠在基臺(tái)14上平滑地移動(dòng)。因而，在測(cè)量后述的擠出載荷和承受側(cè)載荷時(shí)，前后面板11、12與基臺(tái)14的摩擦減小，得到的測(cè)量結(jié)果的精度提高。擠出用液壓缸1通過(guò)其桿(口、y Y )前端的缸頭10對(duì)前面板11傳遞推壓力。用于附加反作用力的液壓缸3也同樣，對(duì)后面板12傳遞對(duì)抗于推壓力的一定的反作用力。在實(shí)際的煉焦?fàn)t中，在從炭化室將焦炭餅擠出時(shí)，隨著從PS (擠出機(jī)側(cè))向CS (焦炭導(dǎo)引輪側(cè))前進(jìn)，經(jīng)焦炭餅內(nèi)傳遞的力(擠壓)衰減。為了模擬地再現(xiàn)該爐長(zhǎng)方向的位置帶來(lái)的擠壓的差異，在使用擠出用液壓缸1對(duì)由側(cè)面面板5、5和前后面板11、12所包圍的焦炭餅2進(jìn)行擠出時(shí)，改變用于附加反作用力的液壓缸3的反作用力的大小。由此，在任意地改變實(shí)際被擠出的焦炭餅2的爐長(zhǎng)方向的存在位置的條件下，能夠進(jìn)行擠出負(fù)荷測(cè)量試驗(yàn)。在擠出用液壓缸1的缸頭10與前面板11之間，設(shè)置有作為載荷檢測(cè)機(jī)構(gòu)的負(fù)荷傳感器(載荷變換器)17。同樣，在用于附加反作用力的液壓缸3的缸頭10與后面板12之間，設(shè)置有作為載荷檢測(cè)機(jī)構(gòu)的負(fù)荷傳感器(載荷變換器)17。通過(guò)各負(fù)荷傳感器17、17檢測(cè)擠出用液壓缸1的擠出力、和用于附加反作用力的液壓缸3受到的受力。在實(shí)際的煉焦?fàn)t中，在爐壁面與焦炭塊之間存在空隙(圖7的標(biāo)號(hào)23)。為了將該條件再現(xiàn)，側(cè)面面板5、5經(jīng)由被側(cè)面面板支撐用液壓缸4、4所保持的中間可動(dòng)壁6、6而設(shè)置，以使其能夠沿與焦炭餅的擠出方向垂直的方向位移。與焦炭餅2的擠出方向垂直的方向上的側(cè)面面板5、5與焦炭餅2的間隔，可以基于設(shè)在焦炭餅2的擠出方向的前后的位置檢測(cè)器(側(cè)面用)8、8的測(cè)量值，通過(guò)利用側(cè)面面板支撐用液壓缸4、4使中間可動(dòng)壁6、6移動(dòng)而適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)。在中間可動(dòng)壁6、6與側(cè)面面板5、5之間，設(shè)置有多個(gè)用來(lái)測(cè)量側(cè)面面板5、5受到的載荷的負(fù)荷傳感器18、18。將左右的側(cè)面面板5、5受到的載荷(受力)作為由各個(gè)負(fù)荷傳感器18測(cè)量的值的合計(jì)值檢測(cè)。側(cè)面面板5、5在焦炭擠出時(shí)有可能與焦炭餅2—起向焦炭擠出方向移動(dòng)。為了防止該移動(dòng)，也可以在側(cè)面面板5、5的焦炭擠出方向的兩端部上安裝擋塊或線性動(dòng)作導(dǎo)引器等的移動(dòng)限制裝置。為了評(píng)價(jià)存在于煉焦?fàn)t炭化室的爐壁表面上的突起部給擠出負(fù)荷帶來(lái)的影響，在一個(gè)側(cè)面面板5的與焦炭餅2接觸的面上，通過(guò)例如螺栓等的固定機(jī)構(gòu)安裝有圖5C所示那樣的突起部9。
突起部9的形狀設(shè)置為，與通過(guò)上述方法得到的實(shí)際的煉焦?fàn)t的突起部的形狀相匹配。作為其一例，在圖5C中示出在一部分上具有楔型的斜面的梯形的突起部9。該突起部9由與擠出方向平行的高臺(tái)面22、和與其連接的斜面21構(gòu)成。通過(guò)使用多個(gè)突起部9的厚度h、斜面21的長(zhǎng)度、高臺(tái)面22的長(zhǎng)度、突起部9的形狀、以及突起部9的表面狀態(tài)等不同的突起部9分別進(jìn)行試驗(yàn)，能夠定量地評(píng)價(jià)由突起部9的形狀的差異引起的對(duì)爐壁載荷的影響。在圖5C的例子中，作為一例，示出了在一部分上具有楔型的斜面21的梯形的突起部9，但也使用具有液滴那樣的曲線的斜面、波狀的斜面等、匹配于實(shí)際的煉焦?fàn)t的實(shí)際狀況的形狀的突起部。在此情況下，也與具有楔型的斜面21的臺(tái)形型的突起部9同樣，越過(guò)突起部9所需要的力等可以通過(guò)使用了指數(shù)Qn的函數(shù)近似。在實(shí)際的煉焦?fàn)t中，如上所述，在焦炭餅的高度方向上存在自身載荷的分布。因此，如圖5B所示，通過(guò)在焦炭餅2的上部裝載作為載荷的重錘19，能夠在使炭化室的高度方向上的突起部9的設(shè)想位置變化的狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)量。作為裝載在焦炭餅上的重錘19，例如可以使用鋼板。通過(guò)變更該鋼板的厚度及重疊的片數(shù)，能夠改變載荷的大小。在設(shè)在基臺(tái)14上的擠出用液壓缸支撐體15上，安裝有例如激光測(cè)距儀那樣的位置檢測(cè)器13。該位置檢測(cè)器13能夠連續(xù)地測(cè)量焦炭擠出時(shí)的前面板11的移動(dòng)距離。在如上述那樣構(gòu)成的焦炭餅擠出負(fù)荷測(cè)量試驗(yàn)裝置中，將用例如小型電干餾爐等干餾而得到的規(guī)定尺寸(例如長(zhǎng)度600X高度370X寬度430mm)的試驗(yàn)用焦炭餅2配置在由裝置的側(cè)面面板5、5及前后面板11、12所包圍的空間中。此時(shí)，在一側(cè)的側(cè)面面板5 上，如圖5A那樣安裝具有預(yù)先規(guī)定的條件(在實(shí)際的煉焦?fàn)t中檢測(cè)到的形狀等)的突起部 9。此外，事先測(cè)量焦炭餅2中央部的空隙量?；谠O(shè)在側(cè)面支撐體7、7的前后的位置檢測(cè)器8、8的顯示，通過(guò)使中間可動(dòng)壁6、 6移動(dòng)而將構(gòu)成配置在基臺(tái)14上的焦炭餅2的焦炭塊與側(cè)面面板5、5之間的空隙量調(diào)節(jié)為規(guī)定的值。此外，在焦炭餅2的上部裝載重錘19，其重量為設(shè)想了實(shí)際的煉焦?fàn)t炭化室的爐高方向上的突起部9的位置的重量。接著，一邊使擠出用液壓缸1動(dòng)作而對(duì)焦炭餅2施加擠出力、并通過(guò)用于附加反作用力的液壓缸3作用一定的反作用力，一邊開始焦炭餅2的擠出。在擠出開始后，焦炭餅2在(擠出力-反作用力)的力作用下向用于附加反作用力的液壓缸3的方向移動(dòng)，在突起部9的斜面21上移動(dòng)(爬上)，最終移動(dòng)并登上突起部9 的高臺(tái)面22。當(dāng)焦炭餅2通過(guò)突起部9時(shí)，通過(guò)負(fù)荷傳感器17、18，分別連續(xù)地測(cè)量擠出力、反作用力、以及作用在左右的側(cè)面面板5、5上的力。在通過(guò)擠出用液壓缸1對(duì)試驗(yàn)用的焦炭餅2施加擠出力時(shí)，控制液壓缸3的液壓裝置，以使用于附加反作用力的液壓缸3的反作用力成為一定。如上所述，通過(guò)變更該為一定的反作用力的設(shè)定值(通過(guò)該反作用力的設(shè)定值使擠出力也變化)，能夠改變實(shí)際的煉焦?fàn)t中的焦炭餅2的爐長(zhǎng)方向的設(shè)想位置，能夠評(píng)價(jià)作用在爐長(zhǎng)方向的任意的位置處的爐壁上的載荷。此外，如上所述，通過(guò)改變裝載在焦炭餅2的上部上的重錘19的量，能夠改變實(shí)際的煉焦?fàn)t中的焦炭餅2的爐高方向的設(shè)想位置，能夠評(píng)價(jià)作用在爐高方向的任意的位置處的爐壁上的載荷。按照以上那樣的順序，在表1所示的條件下實(shí)施焦炭的擠出試驗(yàn)。在圖6中表示通過(guò)該試驗(yàn)得到的擠出中的負(fù)荷概況的一例。[表 1]
權(quán)利要求
1.一種焦炭擠出時(shí)產(chǎn)生的負(fù)荷的推測(cè)方法，是煉焦?fàn)t的焦炭擠出時(shí)產(chǎn)生的負(fù)荷的推測(cè)方法，其特征在于，將焦炭餅通過(guò)因煉焦?fàn)t炭化室的爐壁上存在突起部而上述爐壁間的距離變窄的爐寬狹窄部時(shí)的擠出負(fù)荷，以爐壁間距離L、突起部的厚度h、及爐寬方向的全空隙量w為參數(shù)， 使用由下述數(shù)學(xué)式(1)定義的指數(shù)Qn評(píng)價(jià)；設(shè)上述全空隙量w為將上述焦炭餅擠出方向左右的上述爐壁與上述焦炭餅之間的空隙量與處于上述焦炭餅的中央部的空隙量加在一起的空隙量Qn =Qi-W)/L …⑴。
2.如權(quán)利要求1所述的焦炭擠出時(shí)產(chǎn)生的負(fù)荷的推測(cè)方法，其特征在于，使用在側(cè)壁上能夠安裝具有不同的突起部的厚度h的多個(gè)突起部的擠出負(fù)荷測(cè)量試驗(yàn)裝置，將在側(cè)壁間距離L、突起部的厚度h、及寬度方向的全空隙量w的條件下的擠出負(fù)荷一邊更換上述突起部一邊測(cè)量多次，預(yù)先求出使用權(quán)利要求1所述的上述數(shù)學(xué)式(1)計(jì)算出的上述Qn與實(shí)測(cè)的上述擠出負(fù)荷的相關(guān)關(guān)系X ；根據(jù)煉焦?fàn)t炭化室的爐壁的突起部的厚度hp由裝入炭的種類及干餾條件而得到的爐寬方向的全空隙量W1和爐壁間距離L1,使用權(quán)利要求1所述的上述數(shù)學(xué)式(1)，計(jì)算關(guān)于上述煉焦?fàn)t炭化室的指數(shù)Qn1 ；基于上述相關(guān)關(guān)系X和上述Qn1,求出上述煉焦?fàn)t炭化室的上述擠出負(fù)荷。
3.如權(quán)利要求2所述的焦炭擠出時(shí)產(chǎn)生的負(fù)荷的推測(cè)方法，其特征在于，通過(guò)將上述爐壁的輪廓信息進(jìn)行積分而計(jì)算上述突起部的厚度比。
4.如權(quán)利要求2或3所述的焦炭擠出時(shí)產(chǎn)生的負(fù)荷的推測(cè)方法，其特征在于，當(dāng)對(duì)配置在上述擠出負(fù)荷測(cè)量試驗(yàn)裝置中的焦炭餅進(jìn)行擠出時(shí)，從與上述焦炭餅的擠出方向相反方向施加規(guī)定的力，求出上述Qn與實(shí)測(cè)的上述擠出負(fù)荷的相關(guān)關(guān)系X。
5.如權(quán)利要求2或3所述的焦炭擠出時(shí)產(chǎn)生的負(fù)荷的推測(cè)方法，其特征在于，當(dāng)對(duì)配置在上述擠出負(fù)荷測(cè)量試驗(yàn)裝置中的焦炭餅進(jìn)行擠出時(shí)，從上述焦炭餅的上部施加規(guī)定的力，求出上述Qn與實(shí)測(cè)的上述擠出負(fù)荷的相關(guān)關(guān)系
全文摘要
本發(fā)明是一種煉焦?fàn)t的焦炭擠出時(shí)產(chǎn)生的負(fù)荷的推測(cè)方法，將焦炭餅通過(guò)因煉焦?fàn)t炭化室的爐壁上存在的突起部而上述爐壁間的距離變窄的爐寬狹窄部時(shí)的擠出負(fù)荷，以爐壁間距離L、突起部的厚度h、及爐寬方向的全空隙量w為參數(shù)，使用由下述數(shù)學(xué)式(1)定義的指數(shù)Qn評(píng)價(jià)；設(shè)上述全空隙量w為將上述焦炭餅擠出方向左右的上述爐壁與上述焦炭餅之間的空隙量與處于上述焦炭餅的中央部的空隙量加在一起的空隙量。Qn＝(h-w)/L…(1)。
文檔編號(hào)C10B33/08GK102197110SQ20098014260
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月30日
發(fā)明者中川朝之, 加藤健次, 有馬孝, 福田耕一 申請(qǐng)人:新日本制鐵株式會(huì)社