コークス強度の推定方法
【課題】コークスの断面を画像解析して、コークス強度の推定に必要な物理量を数値化して求め、それらの数値を用いてコークス強度を推定する際、さらに推定精度を向上することができる方法を提供することを課題とする。
【解決手段】コークスの断面を画像解析して、コークス壁の平均壁厚、円形度が所定値以下の低円形度気孔における低円形度気孔量、及び絶対最大長が所定値以上の粗大イナート組織における粗大イナート量をそれぞれ数値化して求め、求められたこれらの数値と原料石炭の揮発分含有量とを用いてコークス強度を推定する際に、前記低円形度気孔量として、コークスの断面を３次元で画像解析して数値化した３次元平均低円形度気孔量を用いてコークス強度を推定する。また、平均壁厚についても３次元で画像解析して数値化した３次元平均壁厚を用いてもよい。
【解決手段】コークスの断面を画像解析して、コークス壁の平均壁厚、円形度が所定値以下の低円形度気孔における低円形度気孔量、及び絶対最大長が所定値以上の粗大イナート組織における粗大イナート量をそれぞれ数値化して求め、求められたこれらの数値と原料石炭の揮発分含有量とを用いてコークス強度を推定する際に、前記低円形度気孔量として、コークスの断面を３次元で画像解析して数値化した３次元平均低円形度気孔量を用いてコークス強度を推定する。また、平均壁厚についても３次元で画像解析して数値化した３次元平均壁厚を用いてもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉用コークスの強度をコークスの断面画像から推定する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉用コークスの品質を評価する指標の一つとして、冷間強度がある。この冷間強度は、代表的には、ＪＩＳ Ｋ２１５１に規定されたドラム強度指数、タンブラー強度指数を測定することによって評価される。
これらの指数を測定するためには、数多くの大規模な設備や作業が必要であり、設備の運転や維持などに高額なコストや複数の人員が必要になるという問題点がある。
【０００３】
そこで、大規模な設備や作業が必要でなく、簡便に冷間強度を推定できる方法が求められている。そのような方法の例として、例えば、本発明者らによって提案された特許文献１に記載の方法がある。
【０００４】
特許文献１では、コークス断面の顕微鏡写真を作成し、その断面写真を解析して、コークス壁の平均壁厚、円形度が所定値以下の低円形度気孔における低円形度気孔量、及び絶対最大長が所定値以上の粗大イナート組織における粗大イナート量をそれぞれ数値化して求め、求められたこれらの数値と原料石炭の揮発分含有量とを用いてコークス強度を推定するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−０２６９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、コークス断面の顕微鏡写真という２次元画像に基づいて得られた数値により、コークス強度を推定しているが、本発明者らのさらなる検討によれば、２次元画像に基づいて得られた数値から推定されたコークス強度が、実績値と乖離する場合があることが知見された。
【０００７】
そこで、特許文献１で示されたように、コークスの断面を画像解析して、コークス強度の推定に必要なコークス壁の平均壁厚等の物理量を数値化して求め、それらの数値を用いてコークス強度を推定する際、さらに推定精度を向上することができる方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、推定されたコークス強度が実績値と乖離する場合について、コークスの３次元断面画像をもとに詳細に解析した。その結果、３次元的に連結した連結気孔がコークス強度に大きな影響を及ぼすことを見出した。そして、従来の二次元画像に基づく解析では、３次元的に連結した連結気孔の影響を十分に評価できず、それが実績値との乖離の原因になっており、コークス強度の推定精度をより向上するには、気孔量を３次元的に解析して求めることが有効であることを見出した。
また、平均壁厚についても同様に３次元的に解析すればより精度良く推定でき、コークス強度の推定精度をより向上できることも見出した。
そのような、知見に基づいてなされた本発明の要旨は次のとおりである。
【０００９】
［１］コークスの断面を画像解析して、コークス壁の平均壁厚、円形度が所定値以下の低円形度気孔における低円形度気孔量、及び絶対最大長が所定値以上の粗大イナート組織における粗大イナート量をそれぞれ数値化して求め、求められたこれらの数値と原料石炭の揮発分含有量とを用いてコークス強度を推定するコークス強度の推定方法において、
前記低円形度気孔量として、コークスの断面を３次元で画像解析して数値化した３次元平均低円形度気孔量を用いることを特徴とするコークス強度の推定方法。
［２］さらに、前記コークス壁の平均壁厚として、コークスの断面を３次元で画像解析して数値化した３次元平均壁厚を用いることを特徴とする上記［１］に記載のコークス強度の推定方法。
［３］前記数値化した、平均壁厚Ｗ（μｍ）、３次元平均低円形度気孔量Ｌａｖ（mm2／mm3）、粗大イナート量Ｉ（％）、原料石炭の揮発分含有量ＶＭ（％）を用いて、コークスのドラム強度指数ＤＩ１５０１５を下記の（１）式によって推定することを特徴とする上記［１］に記載のコークス強度の推定方法。
ＤＩ１５０１５＝Ａ×Ｗ−Ｂ×Ｌａｖ−Ｃ×Ｉ−Ｄ×ＶＭ＋Ｅ ・・・（１）
ここで、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、定数である。
［４］前記数値化した、３次元平均壁厚Ｗａｖ（μｍ）、３次元平均低円形度気孔量Ｌａｖ（mm2／mm3）、粗大イナート量Ｉ（％）、原料石炭の揮発分含有量ＶＭ（％）を用いて、コークスのドラム強度指数ＤＩ１５０１５を下記の（２）式によって推定することを特徴とする上記［２］に記載のコークス強度の推定方法。
ＤＩ１５０１５＝Ａ×Ｗａｖ−Ｂ×Ｌａｖ−Ｃ×Ｉ−Ｄ×ＶＭ＋Ｅ ・・・（２）
ここで、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、定数である。
［５］前記３次元平均低円形度気孔量を、マイクロＸ線ＣＴによる３次元断層画像を画像解析して数値化することを特徴とする上記［１］〜［４］のいずれかに記載のコークス強度の推定方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、コークスの断面画像からコークス強度の推定に必要な上記物理量をそれぞれ数値化して求める際、コークス壁の平均壁厚及び粗大イナート量は従来の二次元画像の解析から求め、低円形度気孔量を３次元画像を解析して求めるようにして、より少ない労力でコークス強度の推定精度を向上することができる。
また、平均壁厚についても同様に３次元的に解析すれば、コークス強度の推定精度をより向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】コークス断面の３次元画像を作成する手順を説明する図である。
【図２】コークスの３次元画像の一例を示す図であり、（ａ）は基質を、（ｂ）は気孔をそれぞれ示す。
【図３】コークスの３次元画像の別の一例を示す図である。
【図４】３次元画像を解析する方法を説明するための概略図である。
【図５】２値化画像からコークス壁の平均壁厚を求める際に用いる解析方法を説明するための図である。
【図６】図５の解析方法で用いられるコークス壁厚さナンバーの頻度を表すヒストグラムを示す図である。
【図７】実績ＤＩ１５０１５と推定ＤＩ１５０１５の比較を示す図であり、（ａ）は２次元低円形度気孔量Ｌを用いた従来例を、（ｂ）は３次元平均低円形度気孔量Ｌａｖを用いた本発明例１を、（ｃ）は３次元平均壁厚Ｗａｖと３次元平均低円形度気孔量Ｌａｖを用いた本発明例２をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
特許文献１に記載の方法を基礎にして、冷間強度をより精度よく求めるためには、測定試験の際のコークスの破壊のメカニズムについて、さらに検討する必要がある。
コークスの破壊は脆性破壊であり、コークス塊内部の欠陥を起点として破壊が起こることが予想される。そこで、本発明者らは、コークスの３次元断面画像をもとに、有限要素法による応力解析を行った。
【００１３】
その結果、コークス内部に応力が集中する部位があることがわかり、さらに、応力集中部位の構造特性について検討したところ、３次元的に連結した連結気孔に応力が集中することを発見した。
また、３次元の構造がコークスの破壊に影響を及ぼすのは低円形度気孔量であり、コークス壁の平均壁厚、低円形度気孔量、及び粗大イナート量のうち、特に３次元断面画像の解析が有効なのは、低円形度気孔量であることを見出した。
【００１４】
特許文献１の方法では、コークス壁が不連続であり、気孔が連続化あるいは粗大化している部分を、二次元画像をもとに低円形度気孔量として数値化し、コークス強度の推定に用いていた。
これに対し、その測定に３次元画像を用いると、二次元画像では判別できない３次元的に連結した低円形度気孔が判別できるようになり、それを３次元方向に平均化して数値化すれば、より精度よくコークス強度への寄与を評価できることがわかった。
また、低円形度気孔の測定に用いた３次元画像から、平均壁厚についても３次元方向に平均化して数値化することにより、さらに精度良く評価できることもわかった。
【００１５】
以上のようにしてなされた本発明について、以下順次説明する。
まず、コークス試料を作成し、その試料からマイクロＸ線ＣＴ（以下、Ｘ線ＣＴと略記する）を用いて、次のような手順で３次元の断層画像を作成する。
【００１６】
ａ）石炭をコークス製造用に用いられる標準的な粒度（３ｍｍ以下が質量比で７０〜１００％）に粉砕し、得られた原料石炭を乾留してコークスを製造する。
ｂ）得られたコークスから粒径が２０ｍｍ程度のコークスを採取し、Ｘ線ＣＴを用いて２次元の断層画像を撮影する。その際、３次元の方向へのスライス幅は、例えば０．０２ｍｍとする。図１（ａ）に断層画像の１例を示す。
ｃ）セル（画素）のＣＴ値にしきい値を設け、得られた断層画像をコークス壁が黒色領域、気孔が白色領域になるように２値化処理して、２値化画像を得る。図１（ｂ）に２値化画像の１例を示す。
ｄ）２値化画像から解析対象を抽出する。図１（ｃ）に抽出画像の１例を示す。
ｅ）１画像を１要素としてメッシュを作成し、画像を積み重ねて３次元（３Ｄ）メッシュを作成する。図１（ｄ）に３Ｄメッシュの１例を示す。
以上の手順によって得られたコークスの３次元画像の一例を図２、３に示す。
【００１７】
次に、２次元画像を積み重ねて構築した３次元画像に基づいて、コークス壁の平均壁厚、低円形度気孔量、及び粗大イナート量を求めるが、従来は２次元画像を解析して数値化していたのに対し、本発明では低円形度気孔量を、あるいは低円形度気孔量及びコークス壁の平均壁厚を３次元画像を解析して数値化するところに特徴がある。
以下、コークスの断面画像からコークス強度の推定に必要な上記物理量をそれぞれ数値化して求める方法について説明する。
【００１８】
（低円形度気孔量）
３次元画像での低円形度気孔量を求めるには、図４に示すように、３次元に構成した画像をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に垂直な断面（スライス断面）に分解し、それぞれのスライス断面の二次元画像において、以下の手順で低円形度気孔を数値化する。
【００１９】
ａ１）Ｘ、Ｙ、Ｚのそれぞれのスライス断面の２次元画像について、画像解析ソフトを用い、前記のように２値化する。
ａ２）得られた２値化画像について、水平方向に全てのセルをスキャンして、それぞれの気孔について、白色領域のセルの数と白色領域と黒色領域の境界の位置から、気孔面積Ｓ（ｍｍ）と周囲長ｌ（ｍｍ）を求める。そして、求められたＳとｌの値から下式によってそれぞれの気孔の円形度を求める。
円形度＝（４π×Ｓ）／（ｌ２）
ａ３）円形度が、例えば０．５以下の気孔を低円形度気孔として特定し、低円形度気孔について累積周囲長Ｒｓ（ｍｍ）を求める。
ａ４）累積周囲長Ｒｓと画像の領域面積Ｓａ（ｍｍ２）から、低円形度気孔量ＡＬ（ｍｍ／ｍｍ２）を、例えば、Ｘ軸についてＡＬｘ＝Ｒｓ／Ｓａとして求める。
【００２０】
ａ５）以上のような解析を、最低１０枚以上、好ましくは５０枚以上のスライス断面について行い、Ｘ軸方向垂直断面の低円形度気孔量Ｌｘを、各スライス断面で求めた低円形度気孔量ＡＬｘの平均値として求める。
ａ６）続いて、３次元のＹ軸及びＺ軸方向の低円形度気孔量Ｌｙ及びＬｚについて、Ｌｘと同様にして求める。
ａ７）以上で求めた各軸の低円形度気孔量Ｌｘ、Ｌｙ、Ｌｚを用い、３次元平均低円形度気孔量Ｌａｖ（ｍｍ／ｍｍ２）を、Ｌａｖ＝（Ｌｘ＋Ｌｙ＋Ｌｚ）／３として求める。
【００２１】
なお、上記ａ３）で低円形度気孔を０．５以下としたが、これに限定されるものではなく、要求される品質に応じて、０．３以下としてもよく、さらには、０．２以下としてもよい。従って、その下限値は特に規定されない。
【００２２】
（平均壁厚）
気孔間に存在するコ−クス壁の平均壁厚Ｗは従来技術と同様にして２次元画像から、あるいは、低円形度気孔量を求めたのと同様に３次元画像を解析して数値化することができる。
２次元画像からは以下の方法によって数値化する。
ｂ１）前記ｃ）で得られた２次元の２値化画像を、水平方向に全画素スキャンしてコークス壁の厚み（隣接する気孔間の最短距離）を測定し、その平均値Ｗｈ（μｍ）を求める。
ｂ２）垂直方向についても同じようにコークス壁の厚みを測定し、その平均値Ｗｖ（μｍ）を求める。
ｂ３）平均壁厚Ｗ（μｍ）を、Ｗ＝（Ｗｈ＋Ｗｖ）／２として求める。
【００２３】
また、平均壁厚Ｗを３次元画像から数値化する場合は、低円形度気孔量を求める際に作製した３次元画像を用いて、以下の手順で数値化する。
【００２４】
ｃ１）前のａ２）で得られた、例えばＸ軸のスライス断面の２値化画像において、全てのセルを水平方向にスキャンして、白色領域（コークス壁）内にある全セルについて、黒色領域（気孔）との境界からの距離に応じたコークス壁厚さナンバーを付与する。
ナンバー付けは気孔との境界に接しているセルをナンバー１として定義し、境界から離れるごとにナンバー２、ナンバー３と数が増加するように定義し、この操作を各気孔境界から実施する。
すなわち、図５に示すように、黒色領域（気孔）に接するセルにナンバー１を付与し、ナンバー１に接し、黒色領域に接しないセルにナンバー２を付与する。以後同様に、ナンバーｎに接するセルにナンバーｎ＋１を付与していく。
【００２５】
この方法では、ナンバーが高いセルほど気孔からの距離が遠いため、気孔間に存在するセルのコークス壁厚さナンバーの数が大きいほどコークス壁厚さが厚い部位となる。また、この方法によって、境界領域の細かい変化をより忠実に再現できる。
【００２６】
ｃ２）スキャンした２値化画像において、コークス壁厚さナンバー毎に各ナンバーの付与頻度を求める。
図６に、後述の実施例で用いたコークスＪ、Ｈ、Ｇについて、コークス壁厚さナンバー毎の付与頻度をヒストグラムとして示す。コークスの種類によりコークス壁厚さナンバーの頻度分布が異なることがわかる。
ｃ３）得られた気孔厚さナンバー毎の頻度（％）から、Ｘ軸のスライス断面毎の平均壁厚ＡＷｘを次式によって求める。
平均壁厚ＡＷｘ＝Σ｛(セルの長さ)×(コークス壁厚さナンバー)×頻度(%)｝／100
【００２７】
ここで、セルの長さは、セル（画素）の幅あるいは対角線の長さの何れかを採用することができる。その場合、幅と対角線のどちらを採用したかによってＡＷｘは異なる数値となる。すなわち、セルの長さとして対角線を用いた時のＡＷｘは幅を用いた時の１．４１倍となる。
【００２８】
ｃ４）以上のような解析を、Ｘの軸方向垂直断面について、ａ５）と同様に複数のスライス断面について行い、Ｘ軸方向垂直断面の平均壁厚Ｗｘを、各スライス断面で求めた平均壁厚ＡＷｘの平均値として求める。
ｃ５）続いて、３次元のＹ軸及びＺ軸方向の平均壁厚Ｗｙ及びＷｚについて、Ｗｘと同様にして求める。
ｃ６）以上で求めた各軸の低円形度気孔量Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚを用い、３次元平均壁厚Ｗａｖ（μｍ）を、Ｗａｖ＝（Ｗｘ＋Ｗｙ＋Ｗｚ）／３として求める。
【００２９】
（粗大イナート量）
粗大イナート量Ｉは、従来技術と同様にして以下の方法によって数値化する。
ｄ１）前記２値化画像中に存在するイナート組織をマーキングし、画像解析ソフトを用いて、絶対最大長が０．５ｍｍ以上のマーキングした領域について画像の全領域に対する累積面積比Ｓｉ（％）を計測する。
ｄ２）前のａ２）で求めたそれぞれの気孔の面積Ｓ（ｍｍ）から、画像の全領域における気孔の累積面積Ｓｖを求め、画像の領域面積Ｓａに対する累積面積比Ｓｐ（％）を、Ｓｐ＝Ｓｖ／Ｓａ×１００として求める。
ｄ３）粗大イナート量Ｉ（％）を、Ｉ＝Ｓｉ／（１００−Ｓｐ）×１００として求める。
なお、イナート組織の絶対最大長０．５ｍｍ以上としたが、これに限定されるものではない。一方、現実的な上限としては特に規定されないが、２ｍｍ以下が例示できる。
【００３０】
（ドラム強度指数）
特許文献１によれば、ドラム強度指数ＤＩ１５０１５は、平均壁厚Ｗ、２次元画像より求められた低円形度気孔量Ｌ、粗大イナート量Ｉ、原料石炭の揮発分含有量ＶＭを用いて、下記の式（３）により推定することができる。
ＤＩ１５０１５＝Ａ×Ｗ−Ｂ×Ｌ−Ｃ×Ｉ−Ｄ×ＶＭ＋Ｅ ・・・（３）
なお、式（１）において、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは定数であり、最低５種類のコークスのドラム強度指数ＤＩ１５０１５、平均壁厚Ｗ、低円径度気孔量Ｌ、粗大イナート量Ｉ、揮発分ＶＭを測定して求められる。
【００３１】
本発明では、２次元画像より求められた低円形度気孔量Ｌを、前述のａ７）で求めた３次元平均低円形度気孔量Ｌａｖに置き換えて、下記の式（１）により推定する。
ＤＩ１５０１５＝Ａ×Ｗ−Ｂ×Ｌａｖ−Ｃ×Ｉ−Ｄ×ＶＭ＋Ｅ ・・・（１）
これにより、精度を一段と高めてコークス強度を推定することができる。
【００３２】
さらに、本発明では、３次元平均低円形度気孔量Ｌａｖに置き換えるのに加えて、２次元画像より求められた平均壁厚Ｗを、前述のｄ）で求めた３次元平均壁厚Ｗａｖに置き換えて、下記の式（２）によって推定する。
ＤＩ１５０１５＝Ａ×Ｗａｖ−Ｂ×Ｌａｖ−Ｃ×Ｉ−Ｄ×ＶＭ＋Ｅ ・・・（２）
これにより、（1）式による精度をさらに高めてコークス強度を推定することができる。
【実施例】
【００３３】
実際のコークス炉における乾留挙動をシミュレーション可能な試験炉を用いて６種類のＤＩ１５０１５の異なるコークスを製造し、定数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、そのコークスのＤＩ１５０１５、平均壁厚Ｗ、低円形度気孔量Ｌ、粗大イナート量Ｉを測定し、またこれらの乾留前の石炭の揮発分ＶＭとこれらの値について統計解析を行って求めた。ここで、低円形度気孔量を数値化する際に気孔の円形度が０．２以下のものを対象とし、粗大イナート量を数値化する際にイナート組織の絶対最大長が１ｍｍ以上のものを対象とした。
【００３４】
その結果、上記式（３）の定数について、得られた具体的な数値は以下に示す通りである。上記の式（１）、（２）についても、この定数を用いた。
Ａ＝０．０１、Ｂ＝０．５０、Ｃ＝０．１４、Ｄ＝０．１、Ｅ＝８９．８４
ここで、平均壁厚Ｗの係数Ａ（＝０．０１）は、セルの長さとして対角線を用いた場合の係数であるので、幅を用いた時には、Ａは０．０１／１．４１＝０．００７１とすればよい。
【００３５】
次に、小型炉で乾留して１５種類のコークスＡ〜Ｏを製造し、ＪＩＳ Ｋ２１５１記載のドラム試験機により、１５０回転後の１５ｍｍふるい上百分率ＤＩ１５０１５を実測した。
また、製造したコークスＡ〜Ｏから、粒径が２０ｍｍ程度のコークスを採取し、各コークスについてＸ線ＣＴを用い、スライス幅０．０２ｍｍで３次元の断層画像を撮影した。
【００３６】
（従来例）
得られた断層画像を２次元で画像解析して、平均壁厚Ｗ、低円形度気孔量Ｌ、粗大イナート量Ｉを求めた。表１の従来例の欄に、コークスの製造に用いた石炭の揮発分含有量ＶＭと、画像解析から得られたこれらの値をそれぞれ示す。
なお、低円形度気孔量を数値化する際に気孔の円形度が０．２以下のものを対象とし、粗大イナート量を数値化する際にイナート組織の絶対最大長が１ｍｍ以上のものを対象とした。
得られた平均壁厚Ｗ、粗大イナート量Ｉ、２次元低円形度気孔量Ｌと上記で得られた定数Ａ〜Ｅを用い、式（３）から従来例のＤＩ１５０１５を推算した。推算で得られた値を表１の従来例の欄に併せて示す。
【００３７】
（発明例１）
平均壁厚Ｗと粗大イナート量Ｉについては、従来例の２次元の画像解析から得られた値を用い、低円形度気孔量Ｌについては３次元の画像解析で求めた。
ここで得られた３次元低円形度気孔量Ｌａｖと、従来例で得られた平均壁厚Ｗ、粗大イナート量Ｉ、及び、定数Ａ〜Ｅを用い、式（１）から発明例１のＤＩ１５０１５を推算した。
得られた３次元低円形度気孔量Ｌａｖと得られたＤＩ１５０１５の値を表１の発明例１の欄に併せて示す。
【００３８】
（発明例２）
発明例１において、平均壁厚Ｗについても３次元の画像解析で推算して求めた。
得られた平均壁厚Ｗａｖ、粗大イナート量Ｉ、３次元低円形度気孔量Ｌａｖと上記で得られた定数Ａ〜Ｅを用い、式（２）から発明例１のＤＩ１５０１５を推算した。
得られた平均壁厚Ｗａｖと得られたＤＩ１５０１５の値を表１の発明例２の欄に併せて示す。
【００３９】
（まとめ）
図７（ａ）に、２次元低円形度気孔量Ｌを用いて推定した従来例のＤＩ１５０１５と実績のＤＩ１５０１５とを比較した結果を示し、図７（ｂ）に、従来例に対し３次元平均低円形度気孔量Ｌａｖに置き換えて推定した発明例１のＤＩ１５０１５と実績のＤＩ１５０１５とを比較した結果を示す。
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、いずれの場合でも実績ＤＩ１５０１５と推定ＤＩ１５０１５の間には明確な相関関係が認められるが、本発明に基づき、３次元平均低円形度気孔量Ｌａｖを用いて推定した場合には、従来の２次元低円形度気孔量Ｌを用いた場合よりも、より強い相関関係が認められ、本発明によりコークス強度の推定精度が向上していることがわかる。
また、図７（ｃ）に、３次元平均低円形度気孔量Ｌａｖと３次元平均壁厚Ｗａｖに置き換えて推定した発明例２のＤＩ１５０１５と実績のＤＩ１５０１５とを比較した結果を示す。さらに３次元平均壁厚Ｗａｖを用いることにより、発明例１よりも相関関係が向上していることが認められる。
【００４０】
【表１】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉用コークスの強度をコークスの断面画像から推定する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉用コークスの品質を評価する指標の一つとして、冷間強度がある。この冷間強度は、代表的には、ＪＩＳ Ｋ２１５１に規定されたドラム強度指数、タンブラー強度指数を測定することによって評価される。
これらの指数を測定するためには、数多くの大規模な設備や作業が必要であり、設備の運転や維持などに高額なコストや複数の人員が必要になるという問題点がある。
【０００３】
そこで、大規模な設備や作業が必要でなく、簡便に冷間強度を推定できる方法が求められている。そのような方法の例として、例えば、本発明者らによって提案された特許文献１に記載の方法がある。
【０００４】
特許文献１では、コークス断面の顕微鏡写真を作成し、その断面写真を解析して、コークス壁の平均壁厚、円形度が所定値以下の低円形度気孔における低円形度気孔量、及び絶対最大長が所定値以上の粗大イナート組織における粗大イナート量をそれぞれ数値化して求め、求められたこれらの数値と原料石炭の揮発分含有量とを用いてコークス強度を推定するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−０２６９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、コークス断面の顕微鏡写真という２次元画像に基づいて得られた数値により、コークス強度を推定しているが、本発明者らのさらなる検討によれば、２次元画像に基づいて得られた数値から推定されたコークス強度が、実績値と乖離する場合があることが知見された。
【０００７】
そこで、特許文献１で示されたように、コークスの断面を画像解析して、コークス強度の推定に必要なコークス壁の平均壁厚等の物理量を数値化して求め、それらの数値を用いてコークス強度を推定する際、さらに推定精度を向上することができる方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、推定されたコークス強度が実績値と乖離する場合について、コークスの３次元断面画像をもとに詳細に解析した。その結果、３次元的に連結した連結気孔がコークス強度に大きな影響を及ぼすことを見出した。そして、従来の二次元画像に基づく解析では、３次元的に連結した連結気孔の影響を十分に評価できず、それが実績値との乖離の原因になっており、コークス強度の推定精度をより向上するには、気孔量を３次元的に解析して求めることが有効であることを見出した。
また、平均壁厚についても同様に３次元的に解析すればより精度良く推定でき、コークス強度の推定精度をより向上できることも見出した。
そのような、知見に基づいてなされた本発明の要旨は次のとおりである。
【０００９】
［１］コークスの断面を画像解析して、コークス壁の平均壁厚、円形度が所定値以下の低円形度気孔における低円形度気孔量、及び絶対最大長が所定値以上の粗大イナート組織における粗大イナート量をそれぞれ数値化して求め、求められたこれらの数値と原料石炭の揮発分含有量とを用いてコークス強度を推定するコークス強度の推定方法において、
前記低円形度気孔量として、コークスの断面を３次元で画像解析して数値化した３次元平均低円形度気孔量を用いることを特徴とするコークス強度の推定方法。
［２］さらに、前記コークス壁の平均壁厚として、コークスの断面を３次元で画像解析して数値化した３次元平均壁厚を用いることを特徴とする上記［１］に記載のコークス強度の推定方法。
［３］前記数値化した、平均壁厚Ｗ（μｍ）、３次元平均低円形度気孔量Ｌａｖ（mm2／mm3）、粗大イナート量Ｉ（％）、原料石炭の揮発分含有量ＶＭ（％）を用いて、コークスのドラム強度指数ＤＩ１５０１５を下記の（１）式によって推定することを特徴とする上記［１］に記載のコークス強度の推定方法。
ＤＩ１５０１５＝Ａ×Ｗ−Ｂ×Ｌａｖ−Ｃ×Ｉ−Ｄ×ＶＭ＋Ｅ ・・・（１）
ここで、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、定数である。
［４］前記数値化した、３次元平均壁厚Ｗａｖ（μｍ）、３次元平均低円形度気孔量Ｌａｖ（mm2／mm3）、粗大イナート量Ｉ（％）、原料石炭の揮発分含有量ＶＭ（％）を用いて、コークスのドラム強度指数ＤＩ１５０１５を下記の（２）式によって推定することを特徴とする上記［２］に記載のコークス強度の推定方法。
ＤＩ１５０１５＝Ａ×Ｗａｖ−Ｂ×Ｌａｖ−Ｃ×Ｉ−Ｄ×ＶＭ＋Ｅ ・・・（２）
ここで、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、定数である。
［５］前記３次元平均低円形度気孔量を、マイクロＸ線ＣＴによる３次元断層画像を画像解析して数値化することを特徴とする上記［１］〜［４］のいずれかに記載のコークス強度の推定方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、コークスの断面画像からコークス強度の推定に必要な上記物理量をそれぞれ数値化して求める際、コークス壁の平均壁厚及び粗大イナート量は従来の二次元画像の解析から求め、低円形度気孔量を３次元画像を解析して求めるようにして、より少ない労力でコークス強度の推定精度を向上することができる。
また、平均壁厚についても同様に３次元的に解析すれば、コークス強度の推定精度をより向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】コークス断面の３次元画像を作成する手順を説明する図である。
【図２】コークスの３次元画像の一例を示す図であり、（ａ）は基質を、（ｂ）は気孔をそれぞれ示す。
【図３】コークスの３次元画像の別の一例を示す図である。
【図４】３次元画像を解析する方法を説明するための概略図である。
【図５】２値化画像からコークス壁の平均壁厚を求める際に用いる解析方法を説明するための図である。
【図６】図５の解析方法で用いられるコークス壁厚さナンバーの頻度を表すヒストグラムを示す図である。
【図７】実績ＤＩ１５０１５と推定ＤＩ１５０１５の比較を示す図であり、（ａ）は２次元低円形度気孔量Ｌを用いた従来例を、（ｂ）は３次元平均低円形度気孔量Ｌａｖを用いた本発明例１を、（ｃ）は３次元平均壁厚Ｗａｖと３次元平均低円形度気孔量Ｌａｖを用いた本発明例２をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
特許文献１に記載の方法を基礎にして、冷間強度をより精度よく求めるためには、測定試験の際のコークスの破壊のメカニズムについて、さらに検討する必要がある。
コークスの破壊は脆性破壊であり、コークス塊内部の欠陥を起点として破壊が起こることが予想される。そこで、本発明者らは、コークスの３次元断面画像をもとに、有限要素法による応力解析を行った。
【００１３】
その結果、コークス内部に応力が集中する部位があることがわかり、さらに、応力集中部位の構造特性について検討したところ、３次元的に連結した連結気孔に応力が集中することを発見した。
また、３次元の構造がコークスの破壊に影響を及ぼすのは低円形度気孔量であり、コークス壁の平均壁厚、低円形度気孔量、及び粗大イナート量のうち、特に３次元断面画像の解析が有効なのは、低円形度気孔量であることを見出した。
【００１４】
特許文献１の方法では、コークス壁が不連続であり、気孔が連続化あるいは粗大化している部分を、二次元画像をもとに低円形度気孔量として数値化し、コークス強度の推定に用いていた。
これに対し、その測定に３次元画像を用いると、二次元画像では判別できない３次元的に連結した低円形度気孔が判別できるようになり、それを３次元方向に平均化して数値化すれば、より精度よくコークス強度への寄与を評価できることがわかった。
また、低円形度気孔の測定に用いた３次元画像から、平均壁厚についても３次元方向に平均化して数値化することにより、さらに精度良く評価できることもわかった。
【００１５】
以上のようにしてなされた本発明について、以下順次説明する。
まず、コークス試料を作成し、その試料からマイクロＸ線ＣＴ（以下、Ｘ線ＣＴと略記する）を用いて、次のような手順で３次元の断層画像を作成する。
【００１６】
ａ）石炭をコークス製造用に用いられる標準的な粒度（３ｍｍ以下が質量比で７０〜１００％）に粉砕し、得られた原料石炭を乾留してコークスを製造する。
ｂ）得られたコークスから粒径が２０ｍｍ程度のコークスを採取し、Ｘ線ＣＴを用いて２次元の断層画像を撮影する。その際、３次元の方向へのスライス幅は、例えば０．０２ｍｍとする。図１（ａ）に断層画像の１例を示す。
ｃ）セル（画素）のＣＴ値にしきい値を設け、得られた断層画像をコークス壁が黒色領域、気孔が白色領域になるように２値化処理して、２値化画像を得る。図１（ｂ）に２値化画像の１例を示す。
ｄ）２値化画像から解析対象を抽出する。図１（ｃ）に抽出画像の１例を示す。
ｅ）１画像を１要素としてメッシュを作成し、画像を積み重ねて３次元（３Ｄ）メッシュを作成する。図１（ｄ）に３Ｄメッシュの１例を示す。
以上の手順によって得られたコークスの３次元画像の一例を図２、３に示す。
【００１７】
次に、２次元画像を積み重ねて構築した３次元画像に基づいて、コークス壁の平均壁厚、低円形度気孔量、及び粗大イナート量を求めるが、従来は２次元画像を解析して数値化していたのに対し、本発明では低円形度気孔量を、あるいは低円形度気孔量及びコークス壁の平均壁厚を３次元画像を解析して数値化するところに特徴がある。
以下、コークスの断面画像からコークス強度の推定に必要な上記物理量をそれぞれ数値化して求める方法について説明する。
【００１８】
（低円形度気孔量）
３次元画像での低円形度気孔量を求めるには、図４に示すように、３次元に構成した画像をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に垂直な断面（スライス断面）に分解し、それぞれのスライス断面の二次元画像において、以下の手順で低円形度気孔を数値化する。
【００１９】
ａ１）Ｘ、Ｙ、Ｚのそれぞれのスライス断面の２次元画像について、画像解析ソフトを用い、前記のように２値化する。
ａ２）得られた２値化画像について、水平方向に全てのセルをスキャンして、それぞれの気孔について、白色領域のセルの数と白色領域と黒色領域の境界の位置から、気孔面積Ｓ（ｍｍ）と周囲長ｌ（ｍｍ）を求める。そして、求められたＳとｌの値から下式によってそれぞれの気孔の円形度を求める。
円形度＝（４π×Ｓ）／（ｌ２）
ａ３）円形度が、例えば０．５以下の気孔を低円形度気孔として特定し、低円形度気孔について累積周囲長Ｒｓ（ｍｍ）を求める。
ａ４）累積周囲長Ｒｓと画像の領域面積Ｓａ（ｍｍ２）から、低円形度気孔量ＡＬ（ｍｍ／ｍｍ２）を、例えば、Ｘ軸についてＡＬｘ＝Ｒｓ／Ｓａとして求める。
【００２０】
ａ５）以上のような解析を、最低１０枚以上、好ましくは５０枚以上のスライス断面について行い、Ｘ軸方向垂直断面の低円形度気孔量Ｌｘを、各スライス断面で求めた低円形度気孔量ＡＬｘの平均値として求める。
ａ６）続いて、３次元のＹ軸及びＺ軸方向の低円形度気孔量Ｌｙ及びＬｚについて、Ｌｘと同様にして求める。
ａ７）以上で求めた各軸の低円形度気孔量Ｌｘ、Ｌｙ、Ｌｚを用い、３次元平均低円形度気孔量Ｌａｖ（ｍｍ／ｍｍ２）を、Ｌａｖ＝（Ｌｘ＋Ｌｙ＋Ｌｚ）／３として求める。
【００２１】
なお、上記ａ３）で低円形度気孔を０．５以下としたが、これに限定されるものではなく、要求される品質に応じて、０．３以下としてもよく、さらには、０．２以下としてもよい。従って、その下限値は特に規定されない。
【００２２】
（平均壁厚）
気孔間に存在するコ−クス壁の平均壁厚Ｗは従来技術と同様にして２次元画像から、あるいは、低円形度気孔量を求めたのと同様に３次元画像を解析して数値化することができる。
２次元画像からは以下の方法によって数値化する。
ｂ１）前記ｃ）で得られた２次元の２値化画像を、水平方向に全画素スキャンしてコークス壁の厚み（隣接する気孔間の最短距離）を測定し、その平均値Ｗｈ（μｍ）を求める。
ｂ２）垂直方向についても同じようにコークス壁の厚みを測定し、その平均値Ｗｖ（μｍ）を求める。
ｂ３）平均壁厚Ｗ（μｍ）を、Ｗ＝（Ｗｈ＋Ｗｖ）／２として求める。
【００２３】
また、平均壁厚Ｗを３次元画像から数値化する場合は、低円形度気孔量を求める際に作製した３次元画像を用いて、以下の手順で数値化する。
【００２４】
ｃ１）前のａ２）で得られた、例えばＸ軸のスライス断面の２値化画像において、全てのセルを水平方向にスキャンして、白色領域（コークス壁）内にある全セルについて、黒色領域（気孔）との境界からの距離に応じたコークス壁厚さナンバーを付与する。
ナンバー付けは気孔との境界に接しているセルをナンバー１として定義し、境界から離れるごとにナンバー２、ナンバー３と数が増加するように定義し、この操作を各気孔境界から実施する。
すなわち、図５に示すように、黒色領域（気孔）に接するセルにナンバー１を付与し、ナンバー１に接し、黒色領域に接しないセルにナンバー２を付与する。以後同様に、ナンバーｎに接するセルにナンバーｎ＋１を付与していく。
【００２５】
この方法では、ナンバーが高いセルほど気孔からの距離が遠いため、気孔間に存在するセルのコークス壁厚さナンバーの数が大きいほどコークス壁厚さが厚い部位となる。また、この方法によって、境界領域の細かい変化をより忠実に再現できる。
【００２６】
ｃ２）スキャンした２値化画像において、コークス壁厚さナンバー毎に各ナンバーの付与頻度を求める。
図６に、後述の実施例で用いたコークスＪ、Ｈ、Ｇについて、コークス壁厚さナンバー毎の付与頻度をヒストグラムとして示す。コークスの種類によりコークス壁厚さナンバーの頻度分布が異なることがわかる。
ｃ３）得られた気孔厚さナンバー毎の頻度（％）から、Ｘ軸のスライス断面毎の平均壁厚ＡＷｘを次式によって求める。
平均壁厚ＡＷｘ＝Σ｛(セルの長さ)×(コークス壁厚さナンバー)×頻度(%)｝／100
【００２７】
ここで、セルの長さは、セル（画素）の幅あるいは対角線の長さの何れかを採用することができる。その場合、幅と対角線のどちらを採用したかによってＡＷｘは異なる数値となる。すなわち、セルの長さとして対角線を用いた時のＡＷｘは幅を用いた時の１．４１倍となる。
【００２８】
ｃ４）以上のような解析を、Ｘの軸方向垂直断面について、ａ５）と同様に複数のスライス断面について行い、Ｘ軸方向垂直断面の平均壁厚Ｗｘを、各スライス断面で求めた平均壁厚ＡＷｘの平均値として求める。
ｃ５）続いて、３次元のＹ軸及びＺ軸方向の平均壁厚Ｗｙ及びＷｚについて、Ｗｘと同様にして求める。
ｃ６）以上で求めた各軸の低円形度気孔量Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚを用い、３次元平均壁厚Ｗａｖ（μｍ）を、Ｗａｖ＝（Ｗｘ＋Ｗｙ＋Ｗｚ）／３として求める。
【００２９】
（粗大イナート量）
粗大イナート量Ｉは、従来技術と同様にして以下の方法によって数値化する。
ｄ１）前記２値化画像中に存在するイナート組織をマーキングし、画像解析ソフトを用いて、絶対最大長が０．５ｍｍ以上のマーキングした領域について画像の全領域に対する累積面積比Ｓｉ（％）を計測する。
ｄ２）前のａ２）で求めたそれぞれの気孔の面積Ｓ（ｍｍ）から、画像の全領域における気孔の累積面積Ｓｖを求め、画像の領域面積Ｓａに対する累積面積比Ｓｐ（％）を、Ｓｐ＝Ｓｖ／Ｓａ×１００として求める。
ｄ３）粗大イナート量Ｉ（％）を、Ｉ＝Ｓｉ／（１００−Ｓｐ）×１００として求める。
なお、イナート組織の絶対最大長０．５ｍｍ以上としたが、これに限定されるものではない。一方、現実的な上限としては特に規定されないが、２ｍｍ以下が例示できる。
【００３０】
（ドラム強度指数）
特許文献１によれば、ドラム強度指数ＤＩ１５０１５は、平均壁厚Ｗ、２次元画像より求められた低円形度気孔量Ｌ、粗大イナート量Ｉ、原料石炭の揮発分含有量ＶＭを用いて、下記の式（３）により推定することができる。
ＤＩ１５０１５＝Ａ×Ｗ−Ｂ×Ｌ−Ｃ×Ｉ−Ｄ×ＶＭ＋Ｅ ・・・（３）
なお、式（１）において、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは定数であり、最低５種類のコークスのドラム強度指数ＤＩ１５０１５、平均壁厚Ｗ、低円径度気孔量Ｌ、粗大イナート量Ｉ、揮発分ＶＭを測定して求められる。
【００３１】
本発明では、２次元画像より求められた低円形度気孔量Ｌを、前述のａ７）で求めた３次元平均低円形度気孔量Ｌａｖに置き換えて、下記の式（１）により推定する。
ＤＩ１５０１５＝Ａ×Ｗ−Ｂ×Ｌａｖ−Ｃ×Ｉ−Ｄ×ＶＭ＋Ｅ ・・・（１）
これにより、精度を一段と高めてコークス強度を推定することができる。
【００３２】
さらに、本発明では、３次元平均低円形度気孔量Ｌａｖに置き換えるのに加えて、２次元画像より求められた平均壁厚Ｗを、前述のｄ）で求めた３次元平均壁厚Ｗａｖに置き換えて、下記の式（２）によって推定する。
ＤＩ１５０１５＝Ａ×Ｗａｖ−Ｂ×Ｌａｖ−Ｃ×Ｉ−Ｄ×ＶＭ＋Ｅ ・・・（２）
これにより、（1）式による精度をさらに高めてコークス強度を推定することができる。
【実施例】
【００３３】
実際のコークス炉における乾留挙動をシミュレーション可能な試験炉を用いて６種類のＤＩ１５０１５の異なるコークスを製造し、定数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、そのコークスのＤＩ１５０１５、平均壁厚Ｗ、低円形度気孔量Ｌ、粗大イナート量Ｉを測定し、またこれらの乾留前の石炭の揮発分ＶＭとこれらの値について統計解析を行って求めた。ここで、低円形度気孔量を数値化する際に気孔の円形度が０．２以下のものを対象とし、粗大イナート量を数値化する際にイナート組織の絶対最大長が１ｍｍ以上のものを対象とした。
【００３４】
その結果、上記式（３）の定数について、得られた具体的な数値は以下に示す通りである。上記の式（１）、（２）についても、この定数を用いた。
Ａ＝０．０１、Ｂ＝０．５０、Ｃ＝０．１４、Ｄ＝０．１、Ｅ＝８９．８４
ここで、平均壁厚Ｗの係数Ａ（＝０．０１）は、セルの長さとして対角線を用いた場合の係数であるので、幅を用いた時には、Ａは０．０１／１．４１＝０．００７１とすればよい。
【００３５】
次に、小型炉で乾留して１５種類のコークスＡ〜Ｏを製造し、ＪＩＳ Ｋ２１５１記載のドラム試験機により、１５０回転後の１５ｍｍふるい上百分率ＤＩ１５０１５を実測した。
また、製造したコークスＡ〜Ｏから、粒径が２０ｍｍ程度のコークスを採取し、各コークスについてＸ線ＣＴを用い、スライス幅０．０２ｍｍで３次元の断層画像を撮影した。
【００３６】
（従来例）
得られた断層画像を２次元で画像解析して、平均壁厚Ｗ、低円形度気孔量Ｌ、粗大イナート量Ｉを求めた。表１の従来例の欄に、コークスの製造に用いた石炭の揮発分含有量ＶＭと、画像解析から得られたこれらの値をそれぞれ示す。
なお、低円形度気孔量を数値化する際に気孔の円形度が０．２以下のものを対象とし、粗大イナート量を数値化する際にイナート組織の絶対最大長が１ｍｍ以上のものを対象とした。
得られた平均壁厚Ｗ、粗大イナート量Ｉ、２次元低円形度気孔量Ｌと上記で得られた定数Ａ〜Ｅを用い、式（３）から従来例のＤＩ１５０１５を推算した。推算で得られた値を表１の従来例の欄に併せて示す。
【００３７】
（発明例１）
平均壁厚Ｗと粗大イナート量Ｉについては、従来例の２次元の画像解析から得られた値を用い、低円形度気孔量Ｌについては３次元の画像解析で求めた。
ここで得られた３次元低円形度気孔量Ｌａｖと、従来例で得られた平均壁厚Ｗ、粗大イナート量Ｉ、及び、定数Ａ〜Ｅを用い、式（１）から発明例１のＤＩ１５０１５を推算した。
得られた３次元低円形度気孔量Ｌａｖと得られたＤＩ１５０１５の値を表１の発明例１の欄に併せて示す。
【００３８】
（発明例２）
発明例１において、平均壁厚Ｗについても３次元の画像解析で推算して求めた。
得られた平均壁厚Ｗａｖ、粗大イナート量Ｉ、３次元低円形度気孔量Ｌａｖと上記で得られた定数Ａ〜Ｅを用い、式（２）から発明例１のＤＩ１５０１５を推算した。
得られた平均壁厚Ｗａｖと得られたＤＩ１５０１５の値を表１の発明例２の欄に併せて示す。
【００３９】
（まとめ）
図７（ａ）に、２次元低円形度気孔量Ｌを用いて推定した従来例のＤＩ１５０１５と実績のＤＩ１５０１５とを比較した結果を示し、図７（ｂ）に、従来例に対し３次元平均低円形度気孔量Ｌａｖに置き換えて推定した発明例１のＤＩ１５０１５と実績のＤＩ１５０１５とを比較した結果を示す。
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、いずれの場合でも実績ＤＩ１５０１５と推定ＤＩ１５０１５の間には明確な相関関係が認められるが、本発明に基づき、３次元平均低円形度気孔量Ｌａｖを用いて推定した場合には、従来の２次元低円形度気孔量Ｌを用いた場合よりも、より強い相関関係が認められ、本発明によりコークス強度の推定精度が向上していることがわかる。
また、図７（ｃ）に、３次元平均低円形度気孔量Ｌａｖと３次元平均壁厚Ｗａｖに置き換えて推定した発明例２のＤＩ１５０１５と実績のＤＩ１５０１５とを比較した結果を示す。さらに３次元平均壁厚Ｗａｖを用いることにより、発明例１よりも相関関係が向上していることが認められる。
【００４０】
【表１】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークスの断面を画像解析して、コークス壁の平均壁厚、円形度が所定値以下の低円形度気孔における低円形度気孔量、及び絶対最大長が所定値以上の粗大イナート組織における粗大イナート量をそれぞれ数値化して求め、求められたこれらの数値と原料石炭の揮発分含有量とを用いてコークス強度を推定するコークス強度の推定方法において、
前記低円形度気孔量として、コークスの断面を３次元で画像解析して数値化した３次元平均低円形度気孔量を用いることを特徴とするコークス強度の推定方法。
【請求項２】
さらに、前記コークス壁の平均壁厚として、コークスの断面を３次元で画像解析して数値化した３次元平均壁厚を用いることを特徴とする請求項１に記載のコークス強度の推定方法。
【請求項３】
前記数値化した、平均壁厚Ｗ（μｍ）、３次元平均低円形度気孔量Ｌａｖ（mm2／mm3）、粗大イナート量Ｉ（％）、原料石炭の揮発分含有量ＶＭ（％）を用いて、コークスのドラム強度指数ＤＩ１５０１５を下記の（１）式によって推定することを特徴とする請求項１に記載のコークス強度の推定方法。
ＤＩ１５０１５＝Ａ×Ｗ−Ｂ×Ｌａｖ−Ｃ×Ｉ−Ｄ×ＶＭ＋Ｅ ・・・（１）
ここで、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、定数である。
【請求項４】
前記数値化した、３次元平均壁厚Ｗａｖ（μｍ）、３次元平均低円形度気孔量Ｌａｖ（mm2／mm3）、粗大イナート量Ｉ（％）、原料石炭の揮発分含有量ＶＭ（％）を用いて、コークスのドラム強度指数ＤＩ１５０１５を下記の（２）式によって推定することを特徴とする請求項２に記載のコークス強度の推定方法。
ＤＩ１５０１５＝Ａ×Ｗａｖ−Ｂ×Ｌａｖ−Ｃ×Ｉ−Ｄ×ＶＭ＋Ｅ ・・・（２）
ここで、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、定数である。
【請求項５】
前記コークスの断面を３次元で画像解析して数値化するに当たり、マイクロＸ線ＣＴによる３次元断層画像を画像解析して数値化することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のコークス強度の推定方法。
【請求項１】
コークスの断面を画像解析して、コークス壁の平均壁厚、円形度が所定値以下の低円形度気孔における低円形度気孔量、及び絶対最大長が所定値以上の粗大イナート組織における粗大イナート量をそれぞれ数値化して求め、求められたこれらの数値と原料石炭の揮発分含有量とを用いてコークス強度を推定するコークス強度の推定方法において、
前記低円形度気孔量として、コークスの断面を３次元で画像解析して数値化した３次元平均低円形度気孔量を用いることを特徴とするコークス強度の推定方法。
【請求項２】
さらに、前記コークス壁の平均壁厚として、コークスの断面を３次元で画像解析して数値化した３次元平均壁厚を用いることを特徴とする請求項１に記載のコークス強度の推定方法。
【請求項３】
前記数値化した、平均壁厚Ｗ（μｍ）、３次元平均低円形度気孔量Ｌａｖ（mm2／mm3）、粗大イナート量Ｉ（％）、原料石炭の揮発分含有量ＶＭ（％）を用いて、コークスのドラム強度指数ＤＩ１５０１５を下記の（１）式によって推定することを特徴とする請求項１に記載のコークス強度の推定方法。
ＤＩ１５０１５＝Ａ×Ｗ−Ｂ×Ｌａｖ−Ｃ×Ｉ−Ｄ×ＶＭ＋Ｅ ・・・（１）
ここで、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、定数である。
【請求項４】
前記数値化した、３次元平均壁厚Ｗａｖ（μｍ）、３次元平均低円形度気孔量Ｌａｖ（mm2／mm3）、粗大イナート量Ｉ（％）、原料石炭の揮発分含有量ＶＭ（％）を用いて、コークスのドラム強度指数ＤＩ１５０１５を下記の（２）式によって推定することを特徴とする請求項２に記載のコークス強度の推定方法。
ＤＩ１５０１５＝Ａ×Ｗａｖ−Ｂ×Ｌａｖ−Ｃ×Ｉ−Ｄ×ＶＭ＋Ｅ ・・・（２）
ここで、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、定数である。
【請求項５】
前記コークスの断面を３次元で画像解析して数値化するに当たり、マイクロＸ線ＣＴによる３次元断層画像を画像解析して数値化することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のコークス強度の推定方法。
【図５】
【図６】
【図７】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−４７３３３（Ｐ２０１３−４７３３３Ａ）
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１６５８１６（Ｐ２０１２−１６５８１６）
【出願日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【出願人】（０００００６６５５）新日鐵住金株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【出願人】（０００００６６５５）新日鐵住金株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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