特開 2024-25011 コークスケーキの押出性評価方法及びコークスケーキの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024025011

(43)【公開日】2024-02-26

(54)【発明の名称】コークスケーキの押出性評価方法及びコークスケーキの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C10B 41/02 20060101AFI20240216BHJP

   G01N 23/046 20180101ALI20240216BHJP

【ＦＩ】

C10B41/02

G01N23/046

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022128084

(22)【出願日】2022-08-10

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087398

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 勝文

(74)【代理人】

【識別番号】100128783

【弁理士】

【氏名又は名称】井出 真

(74)【代理人】

【識別番号】100128473

【弁理士】

【氏名又は名称】須澤 洋

(72)【発明者】

【氏名】内田 宗宏

(72)【発明者】

【氏名】窪田 征弘

【テーマコード（参考）】

2G001

【Ｆターム（参考）】

2G001AA01

2G001BA11

2G001CA01

2G001HA04

2G001HA07

2G001HA14

2G001KA04

2G001KA07

2G001LA03

(57)【要約】

【課題】 コークスケーキの押出性を評価する。
【解決手段】 試験コークス炉を用いて評価対象の原料炭を乾留して製造されたコークスケーキに対してＸ線撮影を行うことにより、三次元画像データを生成する。三次元画像データの画像解析によって、コークスケーキに含まれる隣り合う２つのコークス塊の境界に位置する亀裂面をそれぞれ抽出し、コークスケーキにおける亀裂割合を求める。予め求められた、亀裂割合及びコークスケーキのランキン係数の相関関係を用いて、求めた亀裂割合に対応するランキン係数を特定する。ここで、亀裂割合は、コークスケーキの亀裂面の総数に対して、所定のベクトル成分が閾値よりも大きい亀裂面の数が占める割合である。所定のベクトル成分とは、亀裂面がコークスケーキの押出方向及びコークス炉の炉高方向によって規定される基準平面に沿う程度を示すベクトル成分である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コークスケーキの押出性を評価する方法であって、
試験コークス炉を用いて評価対象の原料炭を乾留して製造されたコークスケーキに対してＸ線撮影を行うことにより、三次元画像データを生成し、
前記三次元画像データの画像解析によって、前記コークスケーキに含まれる隣り合う２つのコークス塊の境界に位置する亀裂面をそれぞれ抽出し、
前記コークスケーキの前記亀裂面の総数に対して、前記亀裂面が前記コークスケーキの押出方向及びコークス炉の炉高方向によって規定される基準平面に沿う程度を示すベクトル成分が閾値よりも大きい前記亀裂面の数が占める割合である亀裂割合を求め、
予め求められた、前記亀裂割合及び前記コークスケーキのランキン係数の相関関係を用いて、求めた前記亀裂割合に対応するランキン係数を特定することを特徴とするコークスケーキの押出性評価方法。

【請求項2】

前記ベクトル成分は、前記亀裂面に対して設定された単位法線ベクトルのうち、前記基準平面と直交する方向におけるベクトル成分であることを特徴とする請求項１に記載のコークスケーキの押出性評価方法。

【請求項3】

前記閾値が０．９であることを特徴とする請求項２に記載のコークスケーキの押出性評価方法。

【請求項4】

前記相関関係は、正の相関関係を有することを特徴とする請求項１に記載のコークスケーキの押出性評価方法。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１つに記載のコークスケーキの押出性評価方法によって特定されたランキン係数に基づいて、コークスケーキを製造するときの原料炭の銘柄及び配合比率の少なくとも１つを変更することを特徴とするコークスケーキの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コークスケーキの押出性を評価する方法と、この評価に基づいてコークスケーキを製造する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１では、試験コークス炉にて配合炭を乾留して得られるコークスケーキの内部に発生し、試験コークス炉の壁面に平行な向きの亀裂成分の量に基づいて、室炉式コークス炉におけるコークスケーキの押出し性を推定している。この推定においては、亀裂成分の量とコークスケーキを押出したときの押出し力との関係を予め求めておき、この関係に基づいてコークスケーキの押出し性を推定している。ここで、試験コークス炉の壁面に平行な向きの亀裂成分とは、コークスケーキの内部に形成された亀裂のうち、炉高方向に延びる亀裂成分であり、亀裂成分の量としては、炉高方向の亀裂成分における長さ及び幅から求めた面積を用いている。

【0003】

特許文献２では、試験コークス炉で乾留したコークスケーキの炉幅方向の収縮量と、コークスケーキ内部に存在する亀裂量とを求め、この収縮量及び亀裂量に基づいてコークスケーキの押し出し性を推定している。ここで、収縮量としては、試験コークス炉の炉壁内面とコークスケーキの側面との間に生じた空隙の炉幅方向の平均距離を用いている。また、亀裂量としては、亀裂の本数、単位面積当りの亀裂の面積、又は亀裂の幅を用いている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７－３３２３１２号公報

【特許文献2】特開２００５－０６８２９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明者らは、上述した特許文献１，２とは異なる手法において、コークスケーキの押出性を評価できることを見出し、本発明を完成するに至った。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本願第１の発明は、コークスケーキの押出性を評価する方法である。まず、試験コークス炉を用いて評価対象の原料炭を乾留して製造されたコークスケーキに対してＸ線撮影を行うことにより、三次元画像データを生成する。次に、三次元画像データの画像解析によって、コークスケーキに含まれる隣り合う２つのコークス塊の境界に位置する亀裂面をそれぞれ抽出する。

【0007】

次に、コークスケーキにおける亀裂割合を求める。亀裂割合は、コークスケーキの亀裂面の総数に対して、所定のベクトル成分が閾値よりも大きい亀裂面の数が占める割合である。所定のベクトル成分とは、亀裂面がコークスケーキの押出方向及びコークス炉の炉高方向によって規定される基準平面に沿う程度を示すベクトル成分である。次に、予め求められた、亀裂割合及びコークスケーキのランキン係数の相関関係を用いて、求めた亀裂割合に対応するランキン係数を特定する。

【0008】

ベクトル成分としては、亀裂面に対して設定された単位法線ベクトルのうち、基準平面と直交する方向におけるベクトル成分とすることができる。亀裂割合を求めるときの閾値を０．９とすることができる。すなわち、ベクトル成分が０．９よりも大きい亀裂面の数をカウントして、亀裂割合を求めることができる。

【0009】

上述した相関関係は、正の相関関係を有する。すなわち、亀裂割合が高いほど、ランキン係数が大きくなる。言い換えれば、亀裂割合が低いほど、ランキン係数が小さくなる。

【0010】

本願第２の発明であるコークスケーキの製造方法では、本願第１の発明であるコークスケーキの押出性評価方法によって特定されたランキン係数に基づいて、コークスケーキを製造するときの原料炭の銘柄及び配合比率の少なくとも１つを変更する。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、ベクトル成分が閾値よりも大きい亀裂面の数に着目することにより、コークスケーキの押出性を評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】コークス炉を上方から見たときの概略図であり、炭化室内のコークスケーキを押出機によって押出す状態を示す図である。

【図2】コークスケーキの押出性を評価する方法を説明するフローチャートである。

【図3】コークスケーキの三次元画像（一例）を示す図である。

【図4】亀裂だけを示す三次元画像（一例）を示す図である。

【図5】亀裂面の規定方法を説明する図である。

【図6】ｒｚベクトルが閾値ｒｚ＿ｔｈ（ｒｚ＿ｔｈ＝０．５）を超える亀裂面について、亀裂割合Ｒｒｚ及びランキン係数Ｋの相関関係Ｒｒｚ－Ｋを示す図である。

【図7】ｒｚベクトルが閾値ｒｚ＿ｔｈ（ｒｚ＿ｔｈ＝０．７）を超える亀裂面について、亀裂割合Ｒｒｚ及びランキン係数Ｋの相関関係Ｒｒｚ－Ｋを示す図である。

【図8】ｒｚベクトルが閾値ｒｚ＿ｔｈ（ｒｚ＿ｔｈ＝０．８）を超える亀裂面について、亀裂割合Ｒｒｚ及びランキン係数Ｋの相関関係Ｒｒｚ－Ｋを示す図である。

【図9】ｒｚベクトルが閾値ｒｚ＿ｔｈ（ｒｚ＿ｔｈ＝０．９）を超える亀裂面について、亀裂割合Ｒｒｚ及びランキン係数Ｋの相関関係Ｒｒｚ－Ｋを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

（コークスケーキ）
高炉などで用いられるコークスは、原料炭をコークス炉で乾留することによって製造されたコークスケーキを破砕することによって得られる。原料炭は、１つの銘柄の石炭であってもよいし、複数の銘柄の石炭を所定の配合比率で配合した配合炭であってもよい。コークス炉は、原料炭が充填される炭化室と、炭化室を挟む位置に配置された燃焼室とから構成されており、炭化室の内壁面には耐火煉瓦が配置されている。燃焼室では、燃料ガスを燃焼させることによって原料炭の乾留に必要な熱を発生させ、炭化室では、燃焼室からの熱の供給を受けて原料炭を乾留する。一般的に、炭化室及び燃焼室は所定方向において交互に配置されており、１つのコークス炉団を構成している。

【0014】

炭化室における原料炭の乾留によってコークスケーキが製造され、押出機がコークスケーキを押し出すことによって、コークスケーキが炭化室から排出される。炭化室から排出されたコークスケーキは破砕された後、高炉に装入されるコークスとして用いられる。コークスケーキは、複数のコークス塊の集合体であり、隣り合う２つのコークス塊の間には亀裂が存在している。

【0015】

本発明では、コークスケーキで生成された複数の亀裂面について、コークスケーキの押出方向及びコークス炉の炉高方向によって規定される平面（以下、「基準平面」という）に沿う程度に着目して、コークスケーキの押出性を評価する。コークスケーキの押出性は、コークスケーキ及び炭化室（耐火煉瓦）の接触面における摩擦抵抗に依存し、この摩擦抵抗を評価する指標としてランキン係数（側圧転換率ともいう）Ｋが用いられている。ランキン係数Ｋは、炭化室の内壁面に作用する圧力Ｐｗを、コークスケーキを押し出すときの圧力（押出力）Ｐｐで除算した値である。圧力Ｐｗが圧力Ｐｐよりも高くなるほど、ランキン係数Ｋが大きくなり、コークスケーキの押出性が悪化することになる。

【0016】

本発明者らは、コークスケーキの押出性を悪化させる主な原因として、基準平面に沿う亀裂面に着目した。この亀裂面がコークスケーキの押出性に悪影響を与える点について、図１を用いて説明する。図１は、コークス炉１０を上方から見たときの概略図であり、２つの燃焼室１１の間に炭化室１２が設けられており、この炭化室１２の内部で乾留することによって製造されたコークスケーキを押出機１３によって押出す状態を示す。

【0017】

図１に示すように、コークスケーキの押出方向（図１の上下方向）及びコークス炉１０の炉高方向（図１の紙面と直交する方向）に沿った亀裂面（すなわち、基準平面に沿った亀裂面）がコークスケーキに形成されていると仮定する。この場合において、押出機１３からコークスケーキに対して押出方向の押出力Ｆ１を与えると、亀裂面を境界としたコークス塊の分断が発生しやすくなる。結果として、押出力Ｆ１の一部は、コークスケーキが炭化室の内壁面を押し付ける押圧力Ｆ２に変換されやすくなる。また、基準平面に沿った亀裂面の数が多いほど、押出力Ｆ１に対して押圧力Ｆ２に変換される力の割合が高くなり、コークスケーキの押出性を悪化させてしまう。

【0018】

このため、亀裂面が基準平面に沿う程度に着目すれば、コークスケーキの押出性を評価することができる。本実施形態では、亀裂面が基準平面に沿う程度を示す指標として、後述する「ｒｚベクトル」を規定している。なお、亀裂面が基準平面に対してどの程度沿っているのかを把握することができればよいため、後述する「ｒｚベクトル」に限定されるものではない。

【0019】

（コークスケーキの押出性の評価方法）
以下、コークスケーキの押出性を評価する方法について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。

【0020】

ステップＳ１０１では、評価対象となるコークスケーキを製造するための原料炭を試験コークス炉に充填して乾留することにより、コークスケーキを製造する。試験コークス炉としては、例えば、電気乾留炉を用いることができる。原料炭を乾留するときの条件（昇温速度や最高到達温度など）は、実機のコーク炉において原料炭を乾留するときの条件と同一とし、使用される原料炭は、評価対象となる原料炭と同一とする。

【0021】

ステップＳ１０２では、Ｘ線透過撮影装置を用いて、ステップＳ１０１の処理で製造したコークスケーキの三次元画像データを生成する。図３には、コークスケーキの三次元画像の一例を示す。図３において、Ｘ軸はコークスケーキの押出方向に延びる軸であり、Ｙ軸は炭化室の炉高方向に延びる軸であり、Ｚ軸は炭化室の炉幅方向に延びる軸である。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに直交する軸である。

【0022】

ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２の処理で生成した三次元画像データに対して画像解析を行うことにより、後述するように亀裂面毎にｒｚベクトルを抽出する。まず、コークスケーキは、上述したように、複数のコークス塊と、隣り合う２つのコークス塊の間に形成された亀裂とを有するため、コークスケーキを示す三次元画像を、コークス塊だけを示す三次元画像と亀裂だけを示す三次元画像とに分離する。図４は、図３に示すコークスケーキの三次元画像から亀裂だけを示す三次元画像を抽出した図（一例）である。図４に示すＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、図３と同じである。

【0023】

次に、亀裂だけを示す三次元画像から複数の亀裂面を抽出する。ここで、亀裂面の規定方法について、図５を用いて説明する。図５は、コークスケーキの一部分の断面を示す概略図であり、図５では、３つのコークス塊Ａ，Ｂ，Ｃを示す。亀裂面は、上述したように、隣り合う２つのコークス塊の境界を形成するものであるため、コークス塊Ａ，Ｂの境界を形成する亀裂面ＣＳ１と、コークス塊Ｂ，Ｃの境界を形成する亀裂面ＣＳ２と、コークス塊Ａ，Ｃの境界を形成する亀裂面ＣＳ３とが抽出される。

【0024】

次に、コークスケーキに含まれるすべての亀裂面を抽出した後、この亀裂面の固有ベクトルを算出して、固有値の最も小さな固有ベクトルと同じ方向ベクトルの面を亀裂面とし、各亀裂面において単位法線ベクトルを設定する。そして、単位法線ベクトルをＸ軸成分、Ｙ軸成分及びＺ軸成分に分離する。ここで、単位法線ベクトルの各成分を規定するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、図３や図４に示す軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と同じであり、本実施形態では、Ｚ軸成分を「ｒｚベクトル」という。これにより、コークスケーキに含まれるすべての亀裂面のそれぞれについて、ｒｚベクトルが求められる。

【0025】

なお、亀裂面の形状によっては、単位法線ベクトルが３つの軸成分で構成されていなく、１つ又は２つの軸成分で構成されている場合もある。例えば、亀裂面がＸ軸及びＹ軸に沿った平面（基準平面）内にのみ存在している場合には、単位法線ベクトルがｒｚベクトルだけとなり、ｒｚベクトルが「１．０」を示す。本実施形態では、単位法線ベクトルを設定しているため、ｒｚベクトルが１．０に近づくほど、亀裂面は、Ｘ軸及びＹ軸に沿った平面（基準平面）に近づくことになる。本実施形態では、亀裂面に対して「単位法線ベクトル」を設定しているが、これに限るものではなく、例えば、亀裂面に対する「法線ベクトル」を設定することもできる。

【0026】

図２に示すステップＳ１０４では、コークスケーキに含まれるすべての亀裂面の数（以下、「総亀裂数Ｎｔ」という）に対して、ｒｚベクトルが閾値ｒｚ＿ｔｈを超える亀裂面の数（以下、「対象亀裂数Ｎｒｚ」という）が占める割合（以下、「亀裂割合」という）Ｒｒｚ（Ｒｒｚ＝１００×Ｎｒｚ／Ｎｔ）を求める。ステップＳ１０３の処理で説明したように、コークスケーキの亀裂の三次元画像（図４）から亀裂面を抽出することにより、総亀裂数Ｎｔを求めることができる。また、亀裂面毎にｒｚベクトルが求められるため、各亀裂面において、ｒｚベクトルが閾値ｒｚ＿ｔｈを超えているか否かを判別し、閾値ｒｚ＿ｔｈを超えるｒｚベクトルを示す亀裂面をカウントすることにより、対象亀裂数Ｎｒｚを求めることができる。

【0027】

ステップＳ１０５では、ステップＳ１０４の処理で求められた亀裂割合Ｒｒｚに基づいて、ランキン係数Ｋを特定する。ここで、ランキン係数Ｋを特定するときには、予め求められた亀裂割合Ｒｒｚ及びランキン係数Ｋの相関関係Ｒｒｚ－Ｋを用いる。後述する実施例から分かるように、亀裂割合Ｒｒｚ及びランキン係数Ｋの間には、所定の相関関係Ｒｒｚ－Ｋが成り立つため、この相関関係Ｒｒｚ－Ｋを用いることにより、ステップＳ１０４の処理で求められた亀裂割合Ｒｒｚに対応するランキン係数Ｋを特定することができる。

【0028】

後述する実施例で示すように、相関関係Ｒｒｚ－Ｋは正の相関関係を有しており、亀裂割合Ｒｒｚが高いほど、ランキン係数Ｋが大きくなる。言い換えれば、亀裂割合Ｒｒｚが低いほど、ランキン係数Ｋが小さくなる。なお、相関関係Ｒｒｚ－Ｋを求める方法については、後述する。

【0029】

ステップＳ１０５の処理において、ランキン係数Ｋを特定することにより、コークスケーキの押出性を評価することができる。ここで、ランキン係数Ｋが大きいほど、コークスケーキの押出性が悪化することを評価できる。言い換えれば、ランキン係数Ｋが小さいほど、コークスケーキの押出性が良好であることを評価できる。

【0030】

（相関関係Ｒｒｚ－Ｋの求め方）
相関関係Ｒｒｚ－Ｋを求めるときには、まず、図２に示すステップＳ１０１～Ｓ１０４で説明した処理を行うことにより、亀裂割合Ｒｒｚを求める。亀裂割合Ｒｒｚを求めるときの閾値ｒｚ＿ｔｈは、図２に示す処理によってコークスケーキの押出性を評価するときにおいて、図２に示すステップＳ１０４で用いられる閾値ｒｚ＿ｔｈと同じ値に設定する。

【0031】

一方、亀裂割合Ｒｒｚを求めたコークスケーキについて、ランキン係数Ｋを求める。ランキン係数Ｋは、公知の手法によって求めることができる。例えば、冷間圧縮試験装置を用いてランキン係数Ｋを求めることができる。具体的には、冷間圧縮試験装置の各壁面に対して圧力を測定するロードセルを設けておき、コークスケーキに押圧力を付与したときのロードセルの測定値（圧力）とコークスケーキの押圧力とに基づいてランキン係数Ｋを求めることができる。

【0032】

上述した方法により、１つのコークスケーキについて、亀裂割合Ｒｒｚ及びランキン係数Ｋの相関関係Ｒｒｚ－Ｋを得ることができる。この相関関係Ｒｒｚ－Ｋでは、亀裂割合Ｒｒｚ及びランキン係数Ｋが１：１である。ここで、後述する実施例に示すように、原料炭を試験コークス炉に充填するときの充填嵩密度を変化させることにより、ランキン係数Ｋを変化させることができる。このため、複数の充填嵩密度のそれぞれについて、亀裂割合Ｒｒｚ及びランキン係数Ｋの相関関係Ｒｒｚ－Ｋを求めることにより、亀裂割合Ｒｒｚの変化に対するランキン係数Ｋの変化を把握することができる。

【0033】

後述する実施例で示すように、閾値ｒｚ＿ｔｈの設定内容に応じて、相関関係Ｒｒｚ－Ｋの決定係数Ｒ^２が変化する。このため、押出性を評価するときの精度を考慮して、閾値ｒｚ＿ｔｈを適宜決めることができる。例えば、新しいコークス炉を用いてコークスケーキを製造する場合には、押出性の評価において、高い精度が求められないことがあるため、決定係数Ｒ^２が低い相関関係Ｒｒｚ－Ｋを用いることができる。一方、コークス炉の稼働開始から長時間が経過した老朽化のコークス炉を用いてコークスケーキを製造する場合には、押出性の評価において、高い精度が求められることがあるため、決定係数Ｒ^２が高い相関関係Ｒｒｚ－Ｋを用いることができる。

【0034】

本実施形態によれば、実機のコークス炉でコークスケーキを製造してコークスケーキの押出を行う前に、相関関係Ｒｒｚ－Ｋを用いて亀裂割合Ｒｒｚからランキン係数Ｋを求めることにより、ランキン係数Ｋに基づくコークスケーキの押出性を評価することができる。このように、コークスケーキの押出性を事前に評価することができれば、例えば、以下に説明するような不具合を回避することができる。

【0035】

コークスケーキの押出性が悪化している場合には、コークスケーキが炭化室の内部で詰まってしまい、コークスケーキを炭化室の外部に排出することができない。排出できなかったコークスケーキを処理するためには、炭化室を長時間開放する必要があり、炭化室及び燃焼室を分離している耐火煉瓦を冷やすことになるため、耐火煉瓦が損傷してしまうおそれがある。また、コークス炉の稼働開始から長時間が経過した老朽コークス炉では、耐火煉瓦同士の拘束力が低下しやすくなるため、コークスケーキの押出性が悪化した場合には、耐火煉瓦が破孔してしまうおそれがある。このような不具合は、コークスケーキの押出性を事前に評価することによって回避することができる。

【0036】

一方、図２に示す処理によって評価されたコークスケーキの押出性に基づいて、原料炭を変更することができ、変更後の原料炭を用いて、実機のコークス炉でコークスケーキを製造することができる。

【0037】

例えば、コークスケーキの押出性が悪化すると評価したときにおいて、原料炭として１つの銘柄の石炭を用いるときには、銘柄を変更して図２に示す処理を行うことにより、コークスケーキの押出性を再び評価することができる。また、原料炭として複数の銘柄の石炭を配合した配合炭を用いるときには、少なくとも１つの銘柄を変更したり、配合比率を変更したりして図２に示す処理を行うことにより、コークスケーキの押出性を再び評価することができる。そして、押出性が悪化しないと評価された原料炭を用いて、実機のコークス炉でコークスケーキを製造することができる。

【実施例0038】

石炭としては、銘柄が互いに異なる３種類の石炭（Ａ炭、Ｂ炭及びＣ炭）を使用した。各石炭については、粉砕した後、３ｍｍ以下の粒子径の割合が８５質量％以上となるように調整した。そして、４５質量％のＡ炭と、４５質量％のＢ炭と、１０質量％のＣ炭を配合した配合炭を電気乾留炉（Ｗ４００ｍｍ×Ｌ６００ｍｍ×Ｈ４２０ｍｍ）に充填し、１８．５ｈｒをかけて乾留を行うことにより、コークスケーキを製造した。

【0039】

ここで、電気乾留炉に充填する配合炭の量（言い換えれば、配合炭の充填嵩密度）を変化させて４種類のコークスケーキを製造した。３種類の石炭（Ａ炭、Ｂ炭及びＣ炭）の性状を下記表１に示し、配合炭の充填嵩密度を下記表２に示す。下記表２において、４つの充填嵩密度のそれぞれをサンプル１～４とした。

【0040】

【表1】

【0041】

上記表１において、揮発分ＶＭはＪＩＳ Ｍ８８１２の規定に準じて測定し、全膨張率ＴＤ及び最高流動度ＭＦはＪＩＳ Ｍ８８０１の規定に準じて測定し、平均最大反射率ＲоはＪＩＳ Ｍ８８１６の規定に準じて測定した。

【0042】

【表2】

【0043】

製造されたコークスケーキは、窒素雰囲気下において１日間かけて室温まで冷却した。そして、冷却後のコークスケーキを透過Ｘ線撮影装置にセットしてＸ線透過撮影を行うことにより、コークスケーキの三次元画像データ（図１参照）を取得した。ここで、透過Ｘ線撮影装置の撮影条件としては、管電圧を１２０ｋＶ、管電流を３５０ｍＡ、スライスピッチを０．５ｍｍ、画像サイズを５１２×５１２ｐｉｘｅｌ、解像度を１．１３２ｍｍ／ｐｉｘｅｌとした。

【0044】

次に、得られた三次元画像データに対して画像解析を行い、コークスケーキに形成された亀裂の状態を評価した。画像解析では、公知のソフトウェアＡｖｉｚоを用いた。画像解析では、まず、コークスケーキの三次元画像を、コークス塊だけを示す三次元画像と亀裂だけを示す三次元画像に分離した。図２には、コークスケーキの三次元画像からコークス塊を取り除いた三次元画像、すなわち、コークスケーキに存在する亀裂だけを示す三次元画像を示す。

【0045】

亀裂だけを示す三次元画像において、隣り合う２つのコークス塊の境界に位置する亀裂面を抽出した。１つ１つのコークス塊を識別することにより、亀裂面を特定することができる。抽出した各亀裂面について単位法線ベクトルを設定し、この単位法線ベクトルをＸ軸成分、Ｙ軸成分及びＺ軸成分のそれぞれに分離することにより、各亀裂面のｒｚベクトルを特定した。

【0046】

本実施例では、ｒｚベクトルが０．０～１．０の範囲を１０個の区分に均等に分け、各区分に属するｒｚベクトルを示す亀裂面の数（以下、「亀裂数」という）をカウントした。例えば、ｒｚベクトルが０．１５であるとき、このｒｚベクトルは、ｒｚベクトルが０．１～０．２である区分に属することになり、この区分における亀裂数がカウントアップされる。亀裂数のカウント結果を下記表３に示す。

【0047】

【表3】

【0048】

上記表３に示す各区分について、「０．０～０．１」の区分は、０．０以上であって、０．１以下である範囲を示し、「０．９～１．０」の区分は、０．９よりも大きく、１．０以下である範囲を示す。他の区分も、下限値よりも大きく、上限値以下である範囲を示す。例えば、「０．１～０．２」の区分は、０．１よりも大きく、０．２以下である範囲を示す。

【0049】

サンプル１～４では、総亀裂数（すべての区分の亀裂数の総数）Ｎｔが互いに異なっているが、サンプル１～４のいずれでも総亀裂数Ｎｔが１０００を超えていた。上記表３に示す結果によれば、充填嵩密度が高いほど、総亀裂数Ｎｔが多くなる。

【0050】

一方、サンプル１～４のコークスケーキのそれぞれについて、冷間圧縮試験装置を用いてランキン係数Ｋを測定した。具体的には、冷間圧縮試験装置の各壁面に対して圧力を測定するロードセルを設けておき、コークスケーキに押圧力を付与したときのロードセルの測定値（圧力）とコークスケーキの押圧力とに基づいてランキン係数Ｋを求めた。この結果を下記表４に示す。

【0051】

【表4】

【0052】

次に、サンプル１～４のコークスケーキのそれぞれについて、総亀裂数Ｎｔに対して対象亀裂数Ｎｒｚが占める亀裂割合Ｒｒｚを求めた。ここで、閾値ｒｚ＿ｔｈとしては、０．５、０．７、０．８、０．９にそれぞれ設定した。各閾値ｒｚ＿ｔｈにおける亀裂割合Ｒｒｚを下記表５に示す。

【0053】

【表5】

【0054】

上記表５に示す各亀裂割合Ｒｒｚと、上述したように求めたランキン係数Ｋとの関係を図６～図９に示す。図６は、ｒｚベクトルが閾値ｒｚ＿ｔｈ（ｒｚ＿ｔｈ＝０．５）を超える亀裂面について、亀裂割合Ｒｒｚ及びランキン係数Ｋの相関関係Ｒｒｚ－Ｋを示す。図７は、ｒｚベクトルが閾値ｒｚ＿ｔｈ（ｒｚ＿ｔｈ＝０．７）を超える亀裂面について、亀裂割合Ｒｒｚ及びランキン係数Ｋの相関関係Ｒｒｚ－Ｋを示す。図８は、ｒｚベクトルが閾値ｒｚ＿ｔｈ（ｒｚ＿ｔｈ＝０．８）を超える亀裂面について、亀裂割合Ｒｒｚ及びランキン係数Ｋの相関関係Ｒｒｚ－Ｋを示す。図９は、ｒｚベクトルが閾値ｒｚ＿ｔｈ（ｒｚ＿ｔｈ＝０．９）を超える亀裂面について、亀裂割合Ｒｒｚ及びランキン係数Ｋの相関関係Ｒｒｚ－Ｋを示す。

【0055】

図６～図９のそれぞれには、亀裂割合Ｒｒｚ及びランキン係数Ｋのプロットから求められた近似直線を示し、この近似直線は、亀裂割合Ｒｒｚからランキン係数Ｋを特定するときの相関関係Ｒｒｚ－Ｋとして用いられる。また、図６～図９のそれぞれには、近似直線の相関係数Ｒ^２も示している。

【0056】

図６～図９から分かるように、閾値ｒｚ＿ｔｈにかかわらず、亀裂割合Ｒｒｚが増加するほど、ランキン係数Ｋが増加する傾向がある。言い換えれば、亀裂割合Ｒｒｚが減少するほど、ランキン係数Ｋが減少する傾向がある。このような相関関係（ここでは、正の相関関係）Ｒｒｚ－Ｋを予め求めておけば、押出性を評価しようとするコークスケーキについて、三次元画像から亀裂割合Ｒｒｚを求めることにより、ランキン係数Ｋ（すなわち、コークスケーキの押出性）を把握することができる。

【0057】

一方、図６～図９から分かるように、閾値ｒｚ＿ｔｈを大きくするほど、亀裂割合Ｒｒｚ及びランキン係数Ｋの相関関係Ｒｒｚ－Ｋにおける決定係数Ｒ^２が高くなる。本実施例では、閾値ｒｚ＿ｔｈが０．９であるとき、決定係数Ｒ^２が最も高くなるため、閾値ｒｚ＿ｔｈを０．９に設定して亀裂割合Ｒｒｚを求めることにより、ランキン係数Ｋの推定精度を向上させることができる。

【0058】

ここで、コークスケーキの押出性を評価する上では、閾値ｒｚ＿ｔｈを適宜決めることができる。図６に示すように、閾値ｒｚ＿ｔｈが０．５であっても、亀裂割合Ｒｒｚ及びランキン係数Ｋの大まかな相関関係Ｒｒｚ－Ｋを把握することができるため、コークスケーキの押出性を厳密に評価する必要が無ければ、閾値ｒｚ＿ｔｈを０．５に設定することができる。一方、コークスケーキの押出性を厳密に評価したい場合には、閾値ｒｚ＿ｔｈを０．９に設定することができる。

【符号の説明】

【0059】

１０ コークス炉
１１ 燃焼室
１２ 炭化室
１３ 押出機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】