JPH0853676A

JPH0853676A - コークス炉の炉壁損傷判定方法

Info

Publication number: JPH0853676A
Application number: JP19042294A
Authority: JP
Inventors: Shiro Watakabe; 史朗渡壁; Yoshiaki Hara; 義明原; Kanji Takeda; 幹治武田; Hiroshi Itaya; 宏板谷
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1994-08-12
Filing date: 1994-08-12
Publication date: 1996-02-27

Abstract

(57)【要約】【目的】押出しラムの駆動モータの負荷電力情報に基づ
いて、炉壁の損傷を的確に判定し、予防保全することに
より、コークス炉の押し止まり、押し詰まり及びこれら
によるコークス炉の損傷を防止する判定方法を提供す
る。【構成】日々のコークス炉操業における、押出しラムの
速度切替ノッチを最後に切替えた位置２からブレーキ作
動位置３までの範囲の、ラムヘッドの移動量に対する駆
動モータの負荷電力の変動波形から、統計手法により指
標を設定し、その指標値により炉壁の損傷状況を判定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コークス炉の炉壁損傷
判定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高炉用コークスは、還元材として、熱源
として、また通気性を保つための支持材として機能して
おり、高炉に良質なコークスを安定に供給することが必
要不可欠である。しかし21世紀初頭には日本国内のコー
クス炉の大半がコークス炉の寿命とされている築炉後35
年を迎えるため、現状コークス炉の代替炉の検討が行わ
れている。

【０００３】例えば、連続式成形コークス炉（例えば、
奥原ら：鉄と鋼、Ｓ５８４〜５８７、１９７９）、ＪＣ
Ｒ＝ＪｕｍｂｏＣｏｋｉｎｇＲｅａｃｔｏｒ（例え
ば、西岡：太陽の化石、アグネ叢書２）等がある。しか
るに、いずれの技術においても設備の投資額は莫大なも
のとなるうえ、現状では高炉に１００％使用できる次世
代コークス製造技術は開発されていない。

【０００４】そこで、現状のコークス炉の寿命を延長す
ること、すなわちコークス炉の寿命に最も大きな影響を
与え操業中に抜本的な補修が不可能な炭化室側壁・炉底
れんが壁（以下、この発明では炭化室側壁及び炉底れん
が壁を称して炉壁と呼ぶ）の損傷状況の把握、損傷低減
が懸命に検討されている。炭化室側壁・炉底れんがの損
傷は、一般にコークス押出し時の側壁・炉底への負荷発
生時、特にコークスが炭化室内で閉塞して押出しが困難
あるいは不能となる状況（以下、それぞれ押し止まり、
押し詰まりと呼ぶ) 時に著しく進行し、またこのような
側壁・炉底の損傷が大きくなると押し止まりや押し詰ま
りをさらに誘発しやすくなるため、炉寿命にとって悪循
環となる。

【０００５】さらに、調湿炭や弱粘結炭の増配合などの
今後必要とされるコークス炉操業技術の変化に伴い、炉
壁・炉底への負荷はますます増大すると予想されるた
め、これらの押し止まり、押し詰まりを検出し、損傷が
軽微な間に熱間補修することがコークス炉の寿命延長に
とって最も必要なことである。このようなコークスの押
し出し特性に関する基礎的な研究は、例えば、Ｖ．Ｉ．
Ａｄｄｅｓ：ＡＩＭＥ４５ｔｈＩｒｏｎｍａｋｉｎ
ｇＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，１９８６、に公表されてい
るようにいくつかなされているが、原料特性や操業条件
から抜本的に押し止まり、押し詰まりを防止する技術は
得られておらず、また一旦激しく損傷した炉壁状態を前
提とした観点や劣質原料使用時の観点から検討された例
はない。

【０００６】また炭化室炉壁の熱間補修はＳｉ、ＳｉＯ
₂ 等のレンガ原料を溶射することによって可能であり、
実際に実操業で実施されて押し止まり、押し詰まりの低
減に大きな効果を揚げている。しかし、この溶射補修に
は１窯あたり合計で数１０から２００時間程度もかか
り、１炉団あたり約１００の窯が存在することを考える
と、効率的に溶射補修を必要とする窯を予測することが
非常に重要である。

【０００７】このため、操業中に得られる情報から炉壁
・炉底の損傷を事前に察知して補修を行い、押し止ま
り、押し詰まりを未然に防止し、またそれによって炉壁
・炉底のさらなる損傷を防ぐ技術が必要とされている。
例えば、特開平３−１４６５８９号公報には、押し出し
時のモータにかかる負荷情報から炉壁異常を判定する技
術が開示されている。

【０００８】この技術はコークス炉内のコークスケーキ
をラムに装着した押し出しヘッドで押し出す際のラムに
かかる負荷情報に基づいて炉壁の異常を判定する方法で
あって、特にラムを起動したときから、ノッチを切替え
てラムをパワーアップしてゆくときの、ラムの押し出し
ヘッドがコークスケーキに接触・圧縮し全体が始動・加
速するまでの１０秒程度の間の負荷情報に基づいて炉壁
の異常を診断する方法である。

【０００９】しかし、この方法では、ラムを起動したと
きからラムをパワーアップしてゆくときの負荷情報から
炉壁の状況を判定する方法であるため、ノッチの切替え
による過渡的負荷ピ−クが出現し、それに隠れた軽微な
炉壁の損傷を意味する負荷情報を感度良く検出できない
という問題点があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決する、すなわちノッチの切替えによる過渡的負荷
ピークに影響されず、軽微な炉壁の損傷も感度良く検出
する判定方法を提供することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、コークス炉に
おける操業データから、コークス炉壁への補修必要時期
を早期に予測して効率的に溶射等の補修を行い、コーク
スの押し詰まりを防止し、コークス炉の寿命を延長する
ことを目的とするものであって、コークス炉内のコーク
スケーキを押出しラムにより押出す際のラムの駆動モー
タにかかる負荷情報に基づいてコークス炉の炉壁の損傷
を判定する方法において、ラムヘッドの移動量に対する
押出しラムの駆動モータの負荷電力或はトルクを測定
し、ラムの速度切替ノッチを最後に切替えた位置からラ
ムのブレーキが作動するまでの範囲における該負荷電力
或はトルクの波形に基づいて判定することを特徴とする
コークス炉の炉壁および炉底の損傷判定方法である。

【００１２】さらに、該ラムの速度切替ノッチを最後に
切替えた位置からラムのブレーキが作動するまでの範囲
における、ラムヘッドの移動量とラムの駆動モータの負
荷電力或はトルクとの関係に関する単回帰直線を求め、
各ラムヘッドの移動点に対する各駆動モータの負荷電力
或はトルクのデータと該単回帰直線上の値との差の絶対
値の合計値、又は該差の絶対値を該範囲について積分し
た積分値、或は該差の絶対値の合計値または該積分値を
それぞれの平均値で規格した規格値等により判定するこ
とができる。

【００１３】

【作用】本発明の作用を以下に詳細に述べる。コークス
炉での操業における、押出しラムヘッドの移動量に対す
るラムのモータの負荷電力の変化を示すと（ラムのモー
タのトルクでもよい）、図１のようになる。（この曲線
を押出し波形と呼ぶ）。図１において、横軸は押出し中
のラムヘッドの位置で、０は押出し開始点である。図１
のように、典型的な押出し波形にはいくつかの鋭いピー
クと、ブロ−ドなピークが見られる。

【００１４】鋭いピークはノッチ切替え位置１における
電気的なものであり、ブロードなピーク４は特開平３−
１４６５８９号公報にもあるように、コークスケーキの
圧縮から始動に対応するもので、炉壁の損傷状況の一部
を反映している。最後の鋭いピークの後波形が安定して
いるのは、ノッチを最後に切替えた位置２以降でモータ
の負荷電力がノッチ切替えの影響を受けなくなり、かつ
コークスケーキが定常的に動き出しているためである。
換言すれば、この部分の波形は比較的軽微な炉壁・炉底
の損傷を反映する可能性があり、本発明の発明者等はこ
の部分の波形をもってコークス炉壁及び炉底の損傷を判
定することが可能であることを知見し本発明を成すに至
った。

【００１５】すなわち、ラムの速度切替ノッチを最後に
切替えた位置２から、ブレーキの作動位置３までの範囲
の波形は、コークスケーキの定常的な炉外への押出し状
態を反映しており、それゆえ、コークス炉壁や炉底の局
所的な損傷があったとしても、この範囲についてのラム
ヘッドの移動量と押出しラムのモータの負荷電力あるい
はトルクとの関係は傾向として直線関係を有するもので
ある。そしてコークス炉壁や炉底の局所的な損傷の大き
さに応じてその直線的変化は微細な振動波形を重畳する
ようになり、その微細な振動波形の程度がコークス炉壁
及び炉底の微細な損傷程度を反映することを本発明の発
明者等は知見した。

【００１６】そして、このような直線的に変化する傾向
に重畳された微細な振動波形の程度を表す指標としては
種々考えられるが、たとえば、（１）ラムの速度切替ノッチを最後に切替えた位置か
ら、ブレーキが作動するまでの範囲についての押出しラ
ムのモータの負荷電力あるいはトルクとラムヘッドの移
動量の関係に関して単回帰直線を求め、それぞれのラム
ヘッド移動距離の電力あるいはトルクのデ−タと回帰直
線上の値との差の絶対値の合計値（指標３と呼ぶ）。（２）該ラムヘッドの移動距離範囲について該差の絶対
値を積分した積分値（指標１と呼ぶ）。（３）これら（１）、（２）の値を平均値で規格した規
格値（指標２と呼ぶ）。があげられる。

【００１７】これらのいずれの指標値も、炉壁・炉底が
理想的に一定の表面状態、すなわち一定の摩擦係数であ
る場合に対してどれだけ乖離しているかを表しており、
炉壁・炉底が健全な状態にあるときはこれらの指標値は
一定値で安定しているが、カーボンの付着やレンガの損
傷などのために炉壁・炉底が不健全な状態となると増加
するものである。

【００１８】また、前述したように、この指標は炉壁・
炉底の状態を敏感に反映するため、管理値を設けること
によって押し止まり、押し詰まり、あるいは炉壁、炉底
の損傷を未然に防止することができる。さらに、このよ
うな指標を採用し日々の操業における管理値とすること
にって、比較的軽微な炉壁・炉底の損傷を事前に察知し
て補修を行い、押し止まり、押し詰まりを未然に防止
し、またそれによって炉壁・炉底のさらなる損傷を防ぐ
ことが可能になる。

【００１９】

【実施例】

実施例１炭化室径が４６０ｍｍであるコークス炉のある特定の窯
の押し出し波形について、ラムの速度切替ノッチを最後
に切替えた位置から、ブレーキが作動するまでの範囲の
単回帰直線からのデータの偏差を積分した値の日毎変化
（指標１）を図２に示した。

【００２０】この窯は築炉２５年の老朽窯である。この
窯についての上記指標は低レベルで安定していたが、１
１月下旬ごろから増加し、１１／２３〜２５に押し詰ま
りが発生した。そこで１１／２６に溶射補修を実施した
ところ該指標は再び低下、安定し、現在に至っている。
その間押し止まり、押し詰まりは発生していない。この
窯における指標１の管理値は１０００として操業を行っ
ている。

【００２１】実施例２次に図３に、同炉の異なる窯についてラムの速度切替ノ
ッチを最後に切替えた位置から、ブレーキが作動するま
での範囲の単回帰直線からのデータの差の合計値をデー
タの平均値で除した値（指標２）の日毎変化を示す。こ
の窯は築炉２９年経過しており、さらに老朽した窯であ
る。図に見られるように、この窯では８月に炉壁の溶射
補修を行い、該指標、押し出し性ともに安定していた
が、１１月中旬から該指標が増加し、１１／２５に押し
止まりが、１２／５に押し詰まりが発生した。

【００２２】すなわち、指標２の増加に伴い、押し止ま
り、押し詰まりが発生することが判った。この場合の指
標２の管理値としては４．５〜５が適当である。実施例３実施例１と同様の指標１を同炉のさらに異なる窯につい
て調査し、結果を図４に示した。

【００２３】この窯については指標が管理値１０００を
越えないように補修を行うことによって、図に見られる
ように指標が低レベルで安定し、押し詰まり、押し止ま
りを未然に防止することができた。これらの結果から、
本発明の判定方法を用いることによって、コークス炉壁
への補修必要時期を的確に予測して効率的に溶射等の補
修を行い得、それによってコークスの押し止まり、押し
詰まり、さらにそれらによるコークス炉の損傷を防止で
きることが判明した。

【００２４】

【発明の効果】本発明の判定方法では、日々の操業デー
タをそのまま用いることによって、コークス炉壁や炉底
への補修必要時期を的確に予測することができるため、
効率的に溶射等の補修を行い得、それによってコークス
の押し止まり、押し詰まり、さらにそれらによるコーク
ス炉の損傷を防止することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】押出しラムヘッドの移動量に対するラムのモー
タの負荷電力の変化を示す波形であり、押出し波形とい
う。

【図２】本発明の第１の実施例であり、炭化室径が４６
０ｍｍであるコークス炉のある特定の窯における押出し
波形のについての管理指標−１の日毎変化例を示す。

【図３】本発明の第２の実施例であり、炭化室径が４６
０ｍｍであるコークス炉の第２図とは異なる窯における
押出し波形のについての管理指標−２の日毎変化例を示
す。

【図４】本発明の第３の実施例であり、炭化室径が４６
０ｍｍであるコークス炉の第２、３図とは異なる窯にお
ける押出し波形のについての管理指標−１の日毎変化例
を示す。

【符号の説明】

１ノッチ切替え位置２ノッチを最後に切替えた位置３ブレーキ作動位置４ブロードなピーク

フロントページの続き (72)発明者武田幹治千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社鉄鋼開発・生産本部鉄鋼研究所内 (72)発明者板谷宏千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社鉄鋼開発・生産本部鉄鋼研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コークス炉内のコークスケーキを押出し
ラムにより押出す際のラムの駆動モータにかかる負荷情
報に基づいてコークス炉の炉壁の損傷を判定する方法に
おいて、ラムヘッドの移動量に対する押出しラムの駆動
モータの負荷電力或はトルクを測定し、ラムの速度切替
ノッチを最後に切替えた位置からラムのブレーキが作動
するまでの範囲における該負荷電力或はトルクの波形に
基づいて判定することを特徴とするコークス炉の炉壁損
傷判定方法。
【請求項２】該ラムの速度切替ノッチを最後に切替え
た位置からラムのブレーキが作動するまでの範囲におけ
る、ラムヘッドの移動量とラムの駆動モータの負荷電力
或はトルクとの関係に関する単回帰直線を求め、各ラム
ヘッドの移動点に対する各駆動モータの負荷電力或はト
ルクのデータと該単回帰直線上の値との差の絶対値の合
計値、又は該差の絶対値を該範囲について積分した積分
値、或は該差の絶対値の合計値または該積分値をそれぞ
れの平均値で規格した規格値により判定する請求項１記
載のコークス炉の炉壁損傷判定方法。