DE3536113A1

DE3536113A1 - Geraet zur reparatur einer ofenwand

Info

Publication number: DE3536113A1
Application number: DE19853536113
Authority: DE
Inventors: Yuji Amagasaki Narita; Toshihiko Sakai
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1984-10-12
Filing date: 1985-10-10
Publication date: 1986-04-24
Also published as: ZA857820B; US4649858A; FR2571835B1; AU566699B2; JPH065155B2; AU4843985A; JPS6193384A; FR2571835A1

Description

Gerät zur Reparatur einer Ofenwand

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zur Reparatur einer beschädigten Innenwand (feuerfesten Auskleidung) eines Industrie-Ofens, etwa von Koks-Öfen oder Raffinerie-Öfen.
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Die Innenwände von Industrie-Öfen, etwa von Koks-Öfen oder Raffinerie-Öfen, bestehen aus einer Auskleidung aus einem feuerfesten Material, etwa aus Schamotteziegeln. Jedoch werden die Innenwände von Industrie-

öfen wiederholt hohen Temperaturen von 1 000⁰C oder mehr ausgesetzt, so daß sie nicht nur thermisch durch Hochtemperatur-Substanzen beschädigt werden, sondern auch Risse und Spaltungen durch wiederholte Ausdehnung und Kontraktion entstehen. Aus diesem Grunde stellt die wirksame Reparatur der oben beschriebenen thermischen Schaden, Risse, Spalte und dergleichen der Innenwand eines Ofens unter sicherer Umgebung ein bedeutendes Problem beim Betrieb von eisenverarbeitenden Werken dar, die solche öfen benutzen.

Die Reparatur der Innenwände der oben beschriebenen Industrieöfen erfolgt mittels eines Verfahrens der Naß-Reparatur, bei dem ein Reparatur-Material, das ein durch Vermischen von Bindemitteln hergestelltes unge-

formtes feuerfestes Material mittels einer Spritzapparatur, die in den Ofen durch einen Ofen-Einlaß eingeführt oder durch eine Bedienungsperson während eines Betriebsstillstandes des Ofens eingebracht wird, auf die beschädigten Teile gespritzt wird. Damit bei diesem

Naßverfahren das Reparatur-Material in spritzfähigem Zustand vorliegt, werden wasserhaltige Bindemittel miteinander vermischt, so daß eine hohe Viskosität erzielt wird. Wenn das auf die beschädigten Teile aufgespritzte Reparatur-Material nach dem Auftragen erhitzt wird, verdampft dementsprechend das in den Bindemitteln enthaltene Wasser explosionsartig, so daß unter Umständen dadurch die reparierten Teile wieder getrennt werden. Außerdem ist die Haftung des Reparatur-Materials an der Ofenwand nicht gleichmäßig, wenn die Bindemittel unzureichend mit dem Reparatur-Material vermischt wurden und die Bindemittel nicht gleichmäßig verteilt sind. Außerdem tritt auch das Problem auf, daß nur Teile in der Nachbarschaft der Ofen-Einlaßöffnung repariert werden können, und dergleichen.

Ein Verfahren der Trocken-Reparatur, bei dem metallische oder halbmetallische feine Teilchen als Reparatur-Material thermisch flammgespritzt oder zusammen mit einem oxidierenden Gas gespritzt werden und das metallische oder halbmetallische Reparatur-Material durch die zu der Zeit erzeugte Hitze gesintert wird, ist als ein Verfahren zur Lösung der bei dem beschriebenen Naßverfahren zur Reparatur auftretenden Probleme bekannt.

Im Vergleich zu dem Naßverfahren hat das Trockenverfahren die Vorteile, daß ein Bindemittel nicht erforderlich ist, wodurch auch die durch das in dem Bindemittel enthaltene Wasser verursachten Effekte entfallen. Weiterhin werden die Flamme oder der Gasstrom, die zum Spritzen verwendet werden, diffus verteilt, so daß sich das Trockenverfahren zur Reparatur zum Aufbringen einer großen Menge Reparatur-Material auf einen weiten Bereich eignet. Wenn es jedoch erforderlich ist, schmale

Schadstellen wie Risse und Schaden in einem Verbindungsteil von Schamotte-Material mit hoher Genauigkeit zu reparieren, wird das Material auch auf die Umgebung der beschädigten Teile aufgebracht, wodurch Vorsprünge in der Ofenwand gebildet werden. Unter derartigen Bedingungen tritt in Koksöfen beim Hinausschieben des Kokses eine Behinderung auf, so daß das Trockenverfahren der Reparatur für den Betrieb des Ofens nicht geeignet ist. Außerdem läßt sich in gleicher Weise wie bei dem oben beschriebenen Naßverfahren der Reparatur das Problem nicht lösen, daß nur Teile in der Nachbarschaft der Ofen-Einlaßöffnung repariert werden können.

Im Hinblick auf die im Vorstehenden beschriebenen Verhältnisse haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung ein Verfahren zur Reparatur einer Innenwand unter Einsatz des Plasmaspritzens in der JP-OS 58-49 889 (1983) offenbart.

Die Erfindung besteht darin, daß ein Arbeitsgas, das Ar-Gas mit dem Zusatz von N_-Gas ist, einen Plasmastrahl erzeugt, und die Pulver aus feuerfesten Materialien wie Keramik als Reparatur-Material werden unter Erhitzen einer Ofenwand durch den entstandenen Plasmastrahl thermisch auf die Ofenwand gespritzt. Da diese Erfindung ein Trockenverfahren der Reparatur betrifft, in dem Pulver aus feuerfesten Materialien wie Keramik als Reparatur-Material verwendet werden, lassen sich die dem Reparatur-Naßverfahren innewohnenden Nachteile wie etwa die explosionsartige Verdampfung des Wassers ausschalten. Da eine Flamme eines Plasmastrahls schmal gemacht werden kann, eignet sich dieses Verfahren auch für den Fall, in dem es nötig ist, das Reparatur-Material mit hoher Genauigkeit auf nur schmale Schadstellen

wie Risse aufzuspritzen. Außerdem weist dieses Verfahren dahingehend Vorteile auf, daß das Reparatur-Material nach seinem thermischen Spritzen eine Festigkeit aufweist, die derjenigen von Ziegeln nahezu gleich ist; die Bindungsfestigkeit zwischen die Ofenwand bildenden Ziegelsteinen und dem Reparatur-Material ist groß, da beide Materialien miteinander verschweißt sind; das Reparatur-Material ist kompakt und für Gase wie Wasserdampf und CO₂-GaS nach dem Verschweißen undurchdringlich; der Einfluß auf die Ofenwand ist gering, da der verschweißte Teil des Reparatur-Materials nicht rasch abgekühlt wird; der Freiheitsgrad der Auswahl und der Kombination von Reparatur-Materialien ist vergleichsweise groß; und dergleichen.

Wenn jedoch die Reparatur einer Innenwand durchgeführt werden kann, ohne daß die Ofen-Temperatur stark gesenkt wird, und idealerweise bei gewöhnlichen Betriebstemperaturen, hat dies im Hinblick auf die Betriebseffizienz, den Energie-Wirkunsgrad und dergleichen bemerkenswerte Vorteile. In diesem Zusammenhang wurde die Reparatur mit Hilfe eines Spritzgeräts oder einer Spritzpistole durchgeführt, die nach Unterbrechung des Betriebs durch eine Bedienungsperson in den Ofen eingebracht wurde. Es ist jedoch erwünscht, unter Gesichtspunkten der Sicherheit, der Verbesserung der Arbeitsbedingungen und der Möglichkeit der Durchführung der Reparatur in der Tiefe des Ofens den Arbeitsgang der Reparatur unter Fernbedienung zu realisieren.

Im Hinblich darauf gibt es zur Fernbedienung einer Spritzpistole und dergleichen eine Reihe von Vorschlägen, beispielsweise in der JP-OS 53-82802, der JP-PS 57-48611 und dergleichen, worin die Position einer

Spritzpistole aufgrund visueller Beobachtung gesteuert wird, und in der JP-GBM-Veröffentlichung 57-46360 und dergleichen, worin der Umriß der Beziehung zwischen der Position eines beschädigten Teils der Wand und der Position einer Spritzpistole mit Hilfe eines in den Ofen eingeführten Bildaufnahmegeräts gelesen wird, um die Position der Spritzpistole zu steuern. Da jedoch in den genannten Erfindungen und Gebrauchsmustern der zu steuernde Gegenstand eine gewöhnliche Spritzpistole ist, braucht die Steuerung nicht hochgradig genau zu sein, so daß ihre Anwendung auf das Plasmaspritzen, bei dem ein Reparatur-Material thermisch mit hoher Genauigkeit gespritzt werden kann, praktisch nicht sehr wirkungsvoll ist.

Infolgedessen haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung in der oben genannten JP-OS 58-49889 auch ein Verfahren zur Steuerung der Position einer Spritzpistole und dergleichen unter Verwendung zweier Fernsehkameras und eines Laser-Punktstrahl-Bestrahlungsgeräts offenbart. Jedoch auch in diesem Verfahren ist eine Technik zur Fernsteuerung einer Spritzpistole mit hoher Genauigkeit unter Winkeln erforderlich, daß der Wert auf der Grundlage von Ergebnissen, die bei vorher durchgeführten Versuchen erhalten worden waren, als optimaler Abstand zwischen der Spritzpistole und der Ofenwand eingesetzt wird; im Fall des Plasmaspritzens hat der Abstand zwischen der Spritzpistole und der Ofenwand großen Einfluß auf die Wirksamkeit der Haftung eines Reparatur-Materials wie Keramik; mittels des Plasmaspritzens läßt sich der Vorteil erzielen, daß schmale Teile einer Ofenwand wie Risse mit hoher Genauigkeit erfolgreich repariert werden können, und dergleichen.

Die vorliegende Erfindung beruht auf den im Vorstehenden beschriebenen Umständen.

Erstes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gerät zur Reparatur einer Ofenwand verfügbar zu machen, mittels dessen ein Reparatur-Material auf nur schmale beschädigte Teile, etwa Risse, einer Ofenwand thermisch aufgesprüht werden kann, um die Ofenwand zu reparieren.

Zweites Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gerät zur Reparatur einer Ofenwand verfügbar zu machen, das eine hohe Haftwirkung des Reparatur-Materials ergibt, ohne daß jedoch eine Trennung, eine phreatische Explosion und dergleichen stattfinden.

Drittes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gerät zur Reparatur einer Ofenwand verfügbar zu machen, bei dem es unnötig ist, bei dem Reparatur-Verfahren die Ofen-Temperatur erheblich zu senken, das heißt, bei dem eine "Heiß-Reparatur" möglich ist, so daß dadurch der Betriebswirkungsgrad des Ofens nicht gesenkt wird.

Viertes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gerät zur Reparatur einer Ofenwand verfügbar zu machen, bei dem eine Betriebsperson nicht gezwungen ist, unter schlechten Umweltbedingungen die Reparatur durchzuführen.

Fünftes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gerät zur Reparatur einer Ofenwand verfügbar zu machen, bei dem auch ein beschädigter Teil der Ofenwand in der Tiefe des Ofens, der von der Außenseite des Ofens her nicht sichtbar ist, repariert werden kann.

Sechstes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gerät zur Reparatur einer Ofenwand verfügbar zu machen, mittels dessen sich die Standzeit eines Ofens verlängern läßt.
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Siebtes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gerät zur Reparatur einer Ofenwand verfügbar zu machen, das leicht zu bedienen ist.

Die vorstehenden und weitere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden im einzelnen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich.

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht der Konstruktion des Kopfteils einer wassergekühlten Lanze.

Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht der Konstruktion eines Bewegungsmechanismus.
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Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht der Konstruktion eines Verbindungsabschnitts des Kopfteils einer wassergekühlten Lanze und eines Hebemechanismus.

Fig. 4 zeigt eine Außenansicht des in Fig. 3 dargestellten Verbindungsabschnitts.

Fig. 5 zeigt eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Komponenten-Verhältnis des Arbeitsgases eines Plasmastrahls und der Flammenlänge.

Fig. 6 zeigt eine schematische Ansicht einer Plasma-Flamme .

Fig. 7 zeigt eine schematische Ansicht der Form einer Flamme bei einem optimalen Spritzabstand.

Fig. 8 zeigt eine schematische Ansicht der Form einer Flamme bei einem ungeeigneten Spritzabstand.

Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

In Fig. 1, die eine schematische Ansicht der Konstruktion des Kopfteils einer wassergekühlten Lanze 1 eines Geräts zur Reparatur der Ofenwand gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, ist der Kopfteil der wassergekühlten Lanze 1 so ausgeführt, daß er entlang einer senkrechten Ebene wie weiter unten beschrieben drehbar ist; in Fig. 1 ist jedoch ein Abschnitt senkrecht zu der Drehebene dargestellt, und die Drehung wird in Richtung auf die Tiefe, wie in der Zeichnung betrachtet, durchgeführt. Der Kopfteil der wassergekühlten Lanze 1 ist so ausgelegt, daß er die in dem Gerät angebrachten Instrumente dadurch vor hohen Temperaturen schützt, daß Kühlwasser in einem metallischen doppelt ausgeführten Kühlgehäuse 10 umläuft. Der Kopfteil der wassergekühlten Lanze 1 ist mit einer Plasma-Spritzpistole 11, einer Fernsehkamera 12 zur Beobachtung der Ofenwand, die ein Bild-Aufnahmegerät zur Beobachtung der Ofenwand 2 ist, einer Fernsehkamera 13 zur Beobachtung der Flamme 110 der Plasma-Spritzpistole 11, einem Lichtleiter 14 zum Projizieren eines Laserstrahls auf die Ofenwand 2 zur Bestimmung des Abstandes zwischen der Plasma-Spritzpistole 11 und der Ofenwand 2 vermittels Dreiecksaufnahme und dergleichen in seinem Inneren an Stellen in der Nähe seines vorderen Endes ausgerüstet.

Die optische Achse der Fernsehkamera 12 zur Beobachtung der Ofenwand und die Spritzrichtung des Plasmastrahls (die Richtung der Flamme) der Plasma-Spritzpistole 11 sind so eingestellt, daß sie senkrecht zu der Drehebene des Kopfteils der wassergekühlten Lanze 1 verlaufen, und die optische Achse der Fernsehkamera 13 zur Beobachtung der Flamme und die Laserstrahl-Projektionsrichtung des Lichtleiters 14 sind so eingestellt, daß sie in einer Ebene angeordnet sind, die senkrecht zu der Drehebene des Kopfteils der wassergekühlten Lanze 1 verläuft. Der Kopfteil der wassergekühlten Lanze 1 ist mit einem Arm 18 (siehe Fig. 3) an einem Endteil der Basis derselben (auf der rechten Seite entsprechend der Ansicht in der Zeichnung) verbunden. Der Arm 18 wird schwenkbar auf dem unteren Ende eines Hebemechanismus 81 gehalten, der auf dem Bewegungsmechanismus 8 für den Kopfteil der wassergekühlten Lanze 1 befestigt ist, wobei die Plasma-Spritzpistole 11, die Fernsehkameras 12 und 13 und dergleichen dafür ausgelegt sind, daß sie parallel zu der Ofenwand 2 unter der Bedingung der Zuwendung zur Ofenwand 2 drehbar sind.

Der Düsenteil der Plasma-Spritzpistole 11 ragt zusätzlich aus einem kleinen Loch 17, das sich an einer Stel-Ie des Kühlgehäuses 10 gegenüber der Ofenwand 2 zusammen mit einem Rohr 31 für die Zuführung von Reparatur-Material befindet, das später erläutert wird, heraus. Die Plasma-Spritzpistole 11 ist in Richtung auf die Ofenwand 2 hin, d.h. in Strahlrichtung der Flamme, beweglich. Das bedeutet, daß der Kopfteil der wassergekühlten Lanze 1 mit einem in ihrem Inneren befindlichen Motor 115 an einem Seitenteil der Plasma-Spritzpistole 11 unter Halten einer Hauptwelle in einer Richtung (zu

der Ofenwand hin) senkrecht zu der Drehebene des Kopfteils der wassergekühlten Lanze 1 ausgerüstet ist, wobei ein Gewindestab 116 mit der Hauptwelle des Motors 115 verbunden ist. Andererseits ist die Plasma-Spritzpistole 11 mit einem an einer Seite derselben vorspringenden mutterähnlichen Bauteil 117 versehen, wobei der mit der Hauptwelle des Motors 115 verbundene Gewindestab 116 in dem mutterartigen Element 117 schraubenartig bewegt wird. Auf diese Weise wird beim Betrieb des Motors 115 der Gewindestab 116 gedreht, um die Plasma-Spritzpistole 11 auf die Ofenwand 2 zuzubewegen. Weiterhin sind drei Begrenzungsschalter an den beiden Endteilen bzw. im Mittelteil des Bewegungsbereichs der Spritzpistole 11 angebracht, wodurch die Position der Spritzpistole 11 relativ zu dem Kopfteil der wassergekühlten Lanze 1 in drei Stufen verändert werden kann.

Weiterhin ist das Kühlgehäuse 10 mit Fenstern 15, 16 aus hitzebeständigem Glas und dergleichen an Stellen versehen, die der Ofenwand 2 zugewandt sind. Das Fenster 15 ist so angeordnet, daß es dem Blickfeld der Fernsehkamera 13 zur Beobachtung der Flamme zugewandt ist, während das Fenster 16 so angeordnet ist, daß es einem gemeinsamen Blickfeld der Fernsehkamera 12 zur Beobachtung der Ofenwand 2 und dem Lichtleiter 14 zugewandt ist. Außerdem ist die Fernsehkamera 13 mit einem die Lichtmenge reduzierenden Filter 130 ausgerüstet, damit das Bild der Flamme unter Reduktion der Lichtmenge der Flamme 110 aufgenommen werden kann.

Der Plasma-Spritzpistole 11 werden ein Reparatur-Material aus einer Einspeisevorrichtung für das Reparatur-Material 3 und ein Plasma-Arbeitsgas aus einem

Plasma-Steuergerät 5 zugeführt. Die Einspeisevorrichtung für das Reparatur-Material 3 versorgt einen Düsen-Teil der Plasma-Spritzpistole 11 mit Reparatur-Material wie SiO₂, Al₂O₃, ZrO₃, MgO, CAO und SiC vermittels einer Reparatur-Material-Speiseleitung 31 und ist mit einem (nicht eingezeichneten) Dosierventil der Speisemenge versehen.

Das Plasma-Steuergerät 5 vermischt Ar-Gas 51 mit N₃
52 und versorgt die Plasma-Spritzpistole 11 mit dem erhaltenen Gemisch über eine Gas-Speiseleitung 50.

Ein von der Fernsehkamera 12 zur Beobachtung der Ofenwand 2 aufgenommenes Bild wird einem Schadensstellen-Eingabegerät 4 übermittelt und dort angezeigt. Daten der Schadensstelle 25 werden in ein Steuergerät 9 eingegeben und dort unter Kennzeichnung des Ortes des beschädigten Teils 25 mittels eines Lichtschreibers 41 auf einer Anzeige des Schadensstellen-Eingabegeräts 4 gespeichert.

Ein von dem Lichtleiter 14 projizierter Laserstrahl wird von einem Laser-Generator 6 ausgestrahlt. Das heißt, der von dem Laser-Generator 6 erzeugte Laserstrahl wird mittels des Lichtleiters 14 dem Kopfteil der wassergekühlten Lanze 1 übermittelt und von dem Vorderende des Lichtleiters 14 durch das Fenster 16 in das Sichtfeld der Fernsehkamera 12 auf die Oberfläche der Ofenwand 2 projiziert.

Ein von der Fernsehkamera 13 zur Beobachtung der Flamme aufgenommenes Bild wird auf einem Monitor 7 angezeigt.

Jedes der im Vorstehenden beschriebenen Geräte wird durch das Steuergerät 9 gesteuert. Das bedeutet, daß das Steuergerät 9 den Bewegungsmechanismus 8 steuert, der dafür sorgt, daß die Flamme der Plasmaspritzpistole 11 der Schadensstelle der Ofenwand 2 nachfolgt, die von dem Schadensstellen-Eingabegerät 4 eingegeben und in dem Steuergerät 9 gespeichert wird. Das Steuergerät steuert ebenfalls das Plasma-Steuergerät 5 zur Veränderung des Mischungsverhältnisses von Ar-Gas und N„-Gas, wodurch die Länge der Flamme der Plasma-Spritzpistole 11 geregelt wird. Außerdem steuert das Steuergerät 9 die Einspeisevorrichtung für das Reparatur-Material 3 zur Versorgung mit Reparatur-Material.

Weiterhin bezeichnet 8 einen Bewegungsmechanismus für den Kopfteil der wassergekühlten Lanze 1, der im Folgenden beschrieben wird.

Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht der Konstruktion eines Bewegungsmechanismus 8 des oben beschriebenen Kopfteils der wassergekühlten Lanze 1 und der Arbeitsweise desselben in einem Koksofen 20, wobei ein seitlicher Schnitt dargestellt ist, der die Längsrichtung des Koksofens zeigt.
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Der Bewegungsmechanismus 8 umfaßt eine bewegliche Basis 84, die auf der Oberseite des Koksofens in Richtung der Breite des Koksofens 20 fahrbar ist, einen Wagen 82, der auf der beweglichen Basis 84 in Längsrichtung des Koksofens 20 fahrbar ist, einen auf dem Wagen 8 2 transportierten Manipulator 80, einen auf dem Manipulator eingerichteten Hebemechanismus 81 für den Kopfteil der wassergekühlten Lanze 1 und dergleichen.

Der Manipulator 80 wird auf dem Wagen 82 transportiert und ist mit einem Hebemechanismus 81 für den Kopfteil der wassergekühlten Lanze 1 in seinem Mittelteil versehen, wie dies aus dem Plan desselben zu ersehen ist, so daß der Hebemechanismus 81 mittels eines Antriebsgeräts 8IA aufwärts und abwärts bewegt wird und in waagerechter Richtung mittels eines Drehantriebsgeräts 8IB gedreht wird kann, während dieses den Hebemechanismus 81 trägt. Die Position des Hebemechanismus 81 in Aufwärts-Abwärts-Richtung relativ zu dem Manipulator 80 wird durch einen Sensor 81a aufgenommen, und der Drehwinkel wird mittels eines Sensors 81b aufgenommen und in das Steuergerät 9 eingegeben.

Der Wagen 8 2 ist so eingerichtet, daß er auf zwei lateral (in Längsrichtung des Koksofens 20) gelegten Schienen 83, 83 wie in Fig. 2 dargestellt auf der beweglichen Basis 84 mittels eines Antriebsgeräts 8 2A bewegt werden kann. Die bewegliche Basis 84 ist so ausgelegt, daß sie auf zwei in der Tiefenrichtung wie in Fig. 2 dargestellt (der Richtung senkrecht zu den Schienen 83, 83, auf denen der Wagen fährt, d.h. der Breitenrichtung des Koksofens 20) gelegten Schienen 85, 85 mittels eines Antriebsgeräts 83A bewegt werden kann. Entsprechend kann der Manipulator 80 auf der Oberseite des Koksofens 20 sowohl in Richtung der Länge als auch in Richtung der Breite des Koksofens 20 bewegt werden. Die Bewegungsposition des Wagens 82 wird von einem Sensor 82a aufgenommen, während die Bewegungsposition der beweglichen Basis 84 von einem Sensor 83b aufgenommen wird. Die Aufnahme-Ergebnisse der Sensoren 82a und 83b werden in das Steuergerät 9 eingegeben.

Der Hebemechanismus 81 wird auf dem Manipulator 80 sowohl in der Längsrichtung als auch in vertikaler Richtung gehalten, wie oben beschrieben ist, wodurch er in waagerechter Richtung gedreht sowie aufwärts und abwärts bewegt wird.

Der Hebemechanismus 81 trägt den Basis-Endabschnitt des Kopfteils der wassergekühlten Lanze 1 schwenkbar gelagert an dessem unteren Ende und drehbar in der senkrechten Ebene. Fig. 3 (Schnittansicht) und Fig. 4 (Seitenansicht) zeigen in schematischen Darstellungen die Konstruktion eines Verbindungsabschnitts des Kopfteils einer wassergekühlten Lanze 1 und des Hebemechanismus 81. Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht der Fig. 4 entlang der Geraden III-III derselben in dem Zustand, in dem der Kopfteil der wassergekühlten Lanze 1 sich in der durch eine imaginäre Linie in Fig. 4 dargestellten Position befindet, das heißt, daß die Längsrichtung des Kopfteils der wassergekühlten Lanze 1 und die Längsrichtung des Hebemechanismus zusammenfallen.

Der Hebemechanismus 81 endet am unteren Ende gabelförmig in zwei Teilen, wobei ein mit der Seite des Basisendes des Kopfteils der wassergekühlten Lanze 1 verbundener Arm 18 auf diesem gegabelten Teil in der Weise schwenkbar gehalten wird, daß er in den gegabelten Teil eingeführt ist. Das heißt, daß der Arm 18 mit einer Pendelverbxndung 810 mit einer Richtung vertikal zu der Längsrichtung des Kopfteils der wassergekühlten Lanze 1 als der axialen Richtung an einer seinem Basisende nahegelegenen Stelle ausgestattet ist. Andererseits ist der Hebemechanismus 81 mit einem Lager 811 mit einer waagerechten Richtung als axialer Richtung

desselben versehen. Das Pendelgelenk 810 liegt auf diesem Lager 811 auf.

Mit der oben beschriebenen Bauweise ist der Kopfteil der wassergekühlten Lanze 1 in einer vertikalen Ebene parallel zu der Ofenwand 2 mit dem Pendelgelenk 810 als Zentrum unter der Bedingung drehbar, daß die Plasma-Spritzpistole 11, die Fernsehkameras 12 und 13 und dergleichen der Ofenwand 2 zugewandt sind. Das Pendelgelenk 810 ist mit Kabeleinlaßöffnungen 813, 813, die an den Teilen offen sind, die zu der Seite des Hebemechanismus hin vorspringen, und Kabelauslaßöffnungen 814, 814, die an den der Seite des Armes 18 zugewandten Teilen offen sind, versehen, wobei die Kabel des Lichtleiters 14, der Fernsehkameras 12 und 13 und dergleichen, die Rohrleitung für die Zufuhr des Reparaturmaterials 31, die Zuleitung für das Arbeitsgas 50 und dergleichen durch die Kabeleinlaßöffnungen 813, 813 und die Kabelauslaßöffnungen 814, 814 hindurchgeführt sind.

Die Bezugszahl 815 bezeichnet ein Kühlgehäuse für den Hebemechanismus 81, das in der gleichen Weise wie das Kühlgehäuse 10 für den Kopfteil der wassergekühlten Lanze 1 aufgebaut ist. Außerdem bezeichnen 8IC ein an dem unteren Endteil des Hebemechanismus 81 angebrachtes Antriebsgerät und 81c einen Sensor für die Aufnahme des Drehwinkels des Kopfteils der wassergekühlten Lanze 1 relativ zu dem Hebemechanismus, wobei das aufgenommene Ergebnis des Sensors 81c dem Steuergerät 9 eingegeben wird.

Andererseits ist der Koksofen 20 mit einer Mehrzahl von Beschickungsöffnungen für Kohle 21, 21, ... zur Beschickung des Koksofens 20 mit Kohle versehen, die den

Koksrohstoff auf dessen oberer Oberfläche bildet, wobei der Kopfteil der wassergekühlten Lanze 1 in den Koksofen 20 durch eine der Beschickungsöffnungen 21, 21 ... für die Kohle eingeführt wird.
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Außerdem werden die Strecken der Bewegungen des Wagens 82, der beweglichen Basis 84 und des Hebemechanismus 81, der Betrag der Drehung des Kopfteils der wassergekühlten Lanze 1 relativ zu dem Hebemechanismus 81 und dergleichen durch den Sensor 81a und seinesgleichen aufgenommen, und diese Sensoren sind aufgebaut aus einem Potentiometer, einer digitalen Skala und dergleichen. Das Meßergebnis von dem Sensor 81a und seinesgleichen werden in das Steuergerät 9 eingegeben, so daß das Steuergerät 9 die Position eines Bildes spezifiziert, das von der Fernsehkamera 12 zur Beobachtung der Ofenwand auf der Basis der Meßergebnisse aufgenommen wird.

wie aus der vorstehenden Beschreibung zu entnehmen ist, läßt sich mit einem Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung die mittels der Plasma-Spritzpistole 11 thermisch zu bespritzende Position auf der Ofenwand 2 in Richtung aller drei Dimensionen steuern: die Aufwärt-Abwärts-Bewegung und die waagerechte Bewegung aufgrund der Drehbewegung des Kopfteils der wassergekühlten Lanze 1 mit dem unteren Endteil des Hebemechanismus 81 als Zentrum und der Aufwärt-Abwärts-Bewegung des Hebemechanismus 81, sowie die Richtung der Plasma-Spritzpistole 11 senkrecht zu der Ofenwand 2 aufgrund des Motors 115; jedoch kann auch die Flammenlänge der Plasma-Spritzpistole 11 zu Steuerung der Position in der Richtung senkrecht zu der Ofenwand 2 geregelt werden, wie weiter unten beschrieben wird.

AIs nächstes wird der Betrieb eines in der oben beschriebenen Weise aufgebauten Geräts gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der folgenden Beschreibung wird davon ausgegangen, daß die Schadensstelle 25 eine schmale Beschädigung in Form eines Risses darstellt.

Zuerst wird der Manipulator 80 des Bewegungsmechanismus 8 für den Kopfteil der wassergekühlten Lanze 1 in eine Position direkt über die der Ofenwand 2, wo die Schadstelle 25 zu sein scheint, benachbarte Beschickungsöffnung für Kohle 21 in dem Koksofen 20 gebracht. Dann wird der Hebemechanismus 81 durch die Beschickungsöffnung für Kohle 21 hindurch abgesenkt, um den Kopfteil der wassergekühlten Lanze 1 in den Koksofen 20 einzuführen. Wenn der Kopfteil der wassergekühlten Lanze 1 in den Koksofen 20 eingeführt wird, wird der Kopfteil der wassergekühlten Lanze 1 durch die Kohle-Beschikkungsöffnung 21 in der Weise in den Koksofen 20 hinunter gebracht, daß die Längsrichtung des Kopfteils der wassergekühlten Lanze 1 mit der Längsrichtung des Hebemechanismus 81 zusammenfällt, das heißt, daß die Aufwärts-Abwärts-Bewegung beider auf einer geraden Linie erfolgt.

Dann wird die Längsrichtung des Kopfteils der wassergekühlten Lanze 1 dadurch parallel zu der Ofenwand 2 gemacht, daß die Auf-und-Ab-Bewegung und die waagerechte Drehung des Hebemechanismus 81 zusammen mit der Drehung des Kopfteils der wassergekühlten Lanze 1 durchgeführt werden. Die Schadstelle 25 wird auf dem Bild gesucht, das von der Fernsehkamera 12 zur Beobachtung der Ofenwand 2 aufgenommen und in dem Schadensstellen-Eingabegerät 4 regeneriert wurde; wenn die zu

reparierende Schadensstelle 25 gefunden ist, werden die Daten der beschädigten Stelle mittels des Lichtschreibers 41 zunächst in dem Steuergerät 9 gespeichert. Die Speicherung der Daten der Schadensstelle 25 wird dadurch erreicht, daß die Position der zu reparierenden Schadensstelle 25 konkret, etwa in Form beider Endpunkte oder beider Enden und der Wendepunkte der rißartigen Schadensstelle, auf dem Bild des Schadensstellen-Eingabegeräts 4 mittels des Lichtschreibers 41 angezeigt werden. Das heißt, das Steuergerät 9 nimmt die gegenwärtige Position des Bewegungsmechanismus 8 (konkret des Manipulators 80) auf dem Koksofen 20, die Auf-und-Ab-Position und die Drehposition des Hebemechanismus 81 relativ zu dem Manipulator 80 und die Drehposition des Kopfteils der wassergekühlten Lanze 1 relativ zu dem Hebemechanismus 81 auf, um die Position des von der Fernsehkamera 12 zur Beobachtung der Ofenwand relativ zu der Ofenwand 2 auf der Basis der aufgenommen Punkte dreidimensional zu spezifizieren. Nach der Anzeige der beiden Enden der Schadensstelle 25 mittels des Lichtschreibers 41 stellt das Steuergerät 9 die Positionen als die Positionen auf dem Bild fest, wonach das Steuergerät 9 die Positionen der Schadensstelle 25 auf der Ofenwand 2 speichert.

Nach der Speicherung der Daten der Position der Schadensstelle 25 in dem Steuergerät 9 beginnt die praktische Reparatur.

Bei dem Arbeitsgang der praktischen Reparatur nimmt das Steuergerät 9 andauernd den Abstand zwischen dem Kopfteil der wassergekühlten Lanze 1 und der Ofenwand 2 durch Dreiecksbestimmung auf, wobei die Position der Projektion des von dem Vorderende des Lichtleiters 14

projizierten Laser-Strahls in Richtung von der optischen Achse der Fernsehkamera 12 auf das Bild der Fernsehkamera 12 aufgenommen wird (der Winkel der optischen Achse der Fernsehkamera 12 und der Winkel des Laser-Strahls mit der Ofenwand 2 sind konstant, und der Abstand zwischen der optischen Achse der Fernsehkamera 12 und dem Vorderende des Lichtleiters 14 ist konstant). Auf der Grundlage des Ergebnisses dieser Aufnahme treibt das Steuergerät 9 den Motor 115 zur Bewegung der Plasmaspritzpistole 11 in senkrechter Richtung zu der Ofenwand 2, wodurch der Abstand zwischen der Plasma-Spritzpistole 11 und der Ofenwand 2 auf einen für das Plasmaspritzen geeigneten Wert eingestellt wird.

Das Steuergerät 9 sorgt dafür, daß der Hebemechanismus 81 sich aufwärts und abwärts bewegt oder der Kopfteil der wassergekühlten Lanze 1 sich dreht, so daß die Strahlflamme 110 der Plasmaspritzpistole 11 entlang der Längsrichtung der Schadensstelle 25 bewegt werden kann.

Wenn jedoch in dem Verfahren des Plasmaspritzens der Abstand zwischen der Plasma-Spritzpistole 11 und der thermisch zu bespritzenden Oberfläche der Ofenwand 2 (im folgenden einfach als Spritzabstand bezeichnet) zu groß ist, wird die Haftwirkung des thermisch gespritzten Materials, d.h. des Reparatur-Materials, erniedrigt, wohingegen dann, wenn der Spritzabstand zu gering ist, die Ofenwand 2 zum Schmelzen gebracht wird. Dementsprechend ist ein Bereich zwischen dem zu großen Abstand und dem zu kleinen Abstand der optimale Spritzabstand. Das bedeutet, daß es nur erforderlich ist, den Abstand zwischen dem Vorderende der Düse der Plasma-Spritzpistole 11 und der Ofenwand 2 innerhalb des optimalen Spritzabstandes zu halten. Zu diesem Zweck ist

die Plasma-Spritzpistole 11 dazu hergerichtet, daß sie in der Richtung senkrecht zu der Ofenwand 2 mittels des Motors 115 beweglich ist, wie dies oben beschrieben

wurde.
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Die Ofenwand 2 weist jedoch über den größten Teil hinweg örtlich Unebenheiten auf der Oberfläche auf, und im allgemeinen ist die zu reparierenden Schadensstelle 25 stärker eingebuchtet als die sie umgebende unbeschädigte Ofenwand, wobei allerdings der Grad der Einbuchtung nicht gleichmäßig ist. Im Gegensatz dazu hat das Plasmaspritzen einen optimalen Spritzabstand. In Anbetracht dessen wird der Abstand zwischen dem Vorderende der Düse der Plasma-Spritzpistole 11 und der Oberfläche der praktisch zu bespritzenden Schadensstelle 25 nicht konstant, wodurch sich eine ausgezeichnete Reparaturwirkung nicht einfach dadurch erzielen läßt, daß der Abstand zwischen dem Vorderende der Düse der Plasma-Spritzpistole 11 und der Oberfläche der Ofenwand 2 zum Zwecke seiner Konstanthaltung nicht einfach mittels des Motors 115 eingestellt werden kann.

Andererseits wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung gefunden, daß bei Verwendung eines Gemischs aus Ar-Gas und N₂~Gas als Arbeitsgas für den Plasmastrahl der optimale Spritzabstand dadurch eingestellt werden kann, daß durch Veränderung des Mischungsverhältnisses durch Einstellen der zugesetzten Menge N₂~Gas die Länge der Plasma-Flamme verändert wird. Dies ist der Grund dafür, daß der Faktor, der den größten Einfluß auf den Erhitzungszustand der Pulver des durch die Plasma-Flamme gespritzten Spritzmaterials und den Erhitzungszustand des Substrats in dem Plasma-Spritzverfahren hat, das

Arbeitsgas ist. Mit anderen Worten: Der Erhitzungs- und Schmelzzustand des Spritzmaterials läßt sich über die Einstellung der Zusammensetzung und der Menge des Arbeitsgases steuern, wodurch ein Überzug aus dem Spritzmaterial gleichmäßig hergestellt werden kann, unabhängig von einer Änderung des Abstandes zwischen dem Vorderende der Düse der Plasma-Spritzpistole und dem zu bespritzenden Gegenstand.

Fig. 5 zeigt eine graphische Darstellung der von den Erfindern erhaltenen experimentellen Ergebnisse zur Aufstellung einer Beziehung zwischen der Menge N_-Gas (Sekundär-Gas) und der Menge Ar-Gas (Primär-Gas) und dem Spritzabstand. Die experimentellen Ergebnisse außerhalb der Anlage (off-line) für den Fall, in dem Roseki-Ziegelpulver (SiO₃: 78 %; ^Al ₂°3^{: 22 %}) ^als Reparatur-Material thermisch auf eine aus Siliciumdioxid (SiO₂) -Ziegeln gebildete Ofenwand aufgespritzt wurden, sind dargestellt. Auf der Ordinatenachse ist

²^ der Spritzabstand aufgetragen, und auf der Abszissenachse ist das Mischungsverhältnis N„-Gas zu Ar-Gas in dem Arbeitsgas für den Plasmastrahl aufgetragen; die schraffierte Fläche bezeichnet den Bereich des optimalen Spritzabstandes. An der Verbindungsstelle wurde der Bereich des optimalen Spritzabstandes aus der gemeinsamen Betrachtung der Haftwirkung, des Schmelz-Erstarrungs-Zustandes und der Einflüsse des Spritzmaterials auf das Substrat bestimmt. In dem Gebiet oberhalb des Bereichs des optimalen Spritzabstandes wird das Spritzmaterial ungenügend geschmolzen, während in dem Gebiet unterhalb des Bereichs des optimalen Spritzabstandes die Gefahr besteht, daß das Substrat geschmolzen wird.

Aus diesen Ergebnissen ist zu entnehmen, daß in dem Fall, in dem ausschließlich Ar-Gas als Arbeitsgas für den Betrieb des Plasma-Strahls mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 55 l/min (Normalbedingungen) eingesetzt wird, der optimale Spritzabstand etwa 28 bis 35 mm beträgt, und daß der optimale Spritzabstand bei allmählicher Erhöhung der Menge N₂-GaS bei Konstanthalten der Menge Ar-Gas nahezu proportional zu dem Anstieg der Menge N₂~Gas wächst. Die größte zulässige Durchflußgeschwindigkeit des N„-Gases beträgt 5,5 l/min (Normalbedingungen) bei einer Durchflußgeschwindigkeit des Ar-Gases von 55 l/min (Normalbedingungen), und innerhalb dieses Bereichs beträgt die Plammenlänge minimal 28 mm und maximal 63 mm. Dementsprechend kann trotz einer Änderung des Spritzabstandes von dem Minimalwert 28 mm bis zu dem Maximalwert 63 mm ein annähernd gleichmäßiger überzug aus dem Spritzmaterial ungeachtet der Länge des Spritzabstandes durch Einstellung des Gas-Mischungsverhältnisses entsprechend der Änderung des Spritzabstandes zur Steuerung der Flammenlänge hergestellt werden.

Dementsprechend ist es notwendig, nur die Flammenlänge mittels des im Vorstehenden beschriebenen Verfahrens entsprechend der Tiefe des beschädigten Teils 25 von der Oberfläche der unbeschädigten Ofenwand 2 zu steuern, während der Abstand zwischen dem Vorderende der Düse der Plasma-Spritzpistole 11 und der Oberfläche der unbeschädigten Ofenwand 2 aufrechterhalten bleibt.

Wie oben beschrieben wurde, gelangt bei einer zu hohen Durchflußgeschwindigkeit des N„-Gases ein Wärmeüberschuß auf den zu bespritzenden Gegenstand, wodurch das

Substrat geschmolzen und beschädigt wird. Wenn im Gegensatz dazu die Durchflußgeschwindigkeit des N₃-Gases zu niedrig ist, kann das Vorderende der Flamme nicht auf die Oberfläche des zu bespritzenden Gegen-Standes auftreffen. Infolgedessen ist das Pulver des Spritzmaterials, wenn es den zu bespritzenden Gegenstand erreicht, bereits abgekühlt, wodurch die Haftfestigkeit desselben an dem zu bespritzenden Gegenstand erniedrigt wird. Außerdem gilt, daß bei einem Mischungsverhältnis des N_-Gases (Sekundär-Gas) zu dem Ar-Gas (Primär-Gas) von 10/100 oder mehr die Flammenlänge nicht mehr wirklich vergrößert wird. Aus diesem Grunde ist es sinnlos, die Durchflußgeschwindigkeit des N„-Gases noch weiter zu vergrößern.

Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt die Steuerung zur Einstellung des optimalen Spritzabstandes in der folgenden Weise:

Die aus der Plasma-Spritzpistole 11 abgestrahlte Flamme 110 besteht aus einer tatsächlichen (realen) Plasma-Flamme 111 und einer Flamme 112, die von dem Reparatur-Material abgestrahlt wird, das an der Seite des vorderen Endes der Plasma-Flamme 111 erhitzt wird, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Wenn diese Flamme 110 mittels der Fernsehkamera 13 durch das die Lichtdurchlässigkeit auf etwa 1/1000 reduzierende Filter 130 auf dem Bild aufgenommen wird, zeigt sie eine pilzähnliche Form innerhalb des Bereichs des optimalen Spritzabstandes, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Der Grund für diese Form liegt darin, daß der vordere Endteil der Flamme 110 integral mit einem Teil gesehen wird, der nach dem Aufsprühen auf die Oberfläche der Ofenwand 2 in die

Umgebung diffundiert, wenn schräg von oben her beobachtet wird. Bei einem zu kleinen Spritzabstand wird der dem Hut-Teil des Pilzes entsprechende Teil der Flamme verbreitert, wie dies in Fig. 8a dargestellt ist, während bei einem zu großen Spritzabstand der dem Hut-Teil des Pilzes entsprechende Teil der Flamme verkleinert wird, wie dies in Fig. 8b dargestellt ist. Bei weiterer Vergrößerung des Spritzabstandes löst sich der vordere Endteil der Flamme ab, wie dies in Fig. 8c dargestellt ist. Dementsprechend läßt sich aus der Messung der Dicke "a" und der Breite "b" des dem Hut-Teil des Pilzes entsprechenden Teils der Flamme, der auf dem Bild des Monitors 7 aufgenommen ist, wie in Fig. 7 dargestellt ist, aufgrund des Verhältnisses "a/b" beurteilen, ob der reale Spritzabstand innerhalb des Bereichs des optimalen Spritzabstandes liegt oder nicht.

Die hier genannte Beurteilung des optimalen Spritzabstandes auf der Grundlage des Bildes der Flamme wird in der Weise durchgeführt, daß das von der Fernsehkamera 13 zur Beobachtung der Flamme aufgenommene Bild mittels des Steuergeräts 9 in bezug auf die Messung der Dicke ¹¹ a" und der Breite "b" des in Fig. 7 dargestellten Bildes des dem Hut-Teil des Pilzes entsprechenden Teils der Flamme analysiert wird.

Das Steuergerät 9 steuert das Plasma-Steuergerät 5 dahingehend, daß dieses das Mischungsverhältnis von N_- Gas und Ar-Gas so einstellt, daß das oben beschriebene Verhältnis der Meßwerte von "a" und "b" innerhalb des vorher festgelegten Bereichs gehalten wird, wodurch die Länge der Flamme 110 geregelt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Motor 115 zur Bewegung der Plasma-Spritzpistole 11 in Betrieb gesetzt, wenn das Verhältnis der

Meßwerte von "a" und "b" nicht innerhalb des vorher festgelegten Bereichs liegt.

Da außerdem im allgemeinen der optimale Spritzabstand auch von Faktoren wie

(1) dem Leistungsabgabe-Wert des Plasmas,

(2) der zugeführten Menge Reparatur-Material,

(3) der Art des Reparatur-Materials und

(4) dem Material der zu reparierenden Ofenwand

abhängt, wird ein numerischer Wert, der vorher aus Experimenten auf der Grundlage der oben beschriebenen unterschiedlichen Bedingungen ermittelt wurde, d.h. das oben beschriebene Verhältnis von "a" zu "b", vorher in das Steuergerät 9 eingegeben.

Als nächstes wird die Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit der Plasma-Spritzpistole 11 während des Vorgangs des Plasmaspritzens beschrieben.

Da die Bewegungsgeschwindigkeit der Plasma-Spritzpistole 11 in dem Fall zu klein ist, in dem das Reparatur-Material auf dem Monitor 7 der Fernsehkamera 13 zur Beobachtung der Flamme in Form eines während des Vorgangs des Plasmaspritzens zerstreuten Spritzers gesehen wird, wird die Bewegungsgeschwindigkeit der Plasma-Spritzpistole 11 vergrößert. Auch in dem Fall, in dem die an der Ofenwand 2 haftende Menge des Reparatur-Materials zu groß zu sein scheint, ist es nur erforderlich, die zugeführte Menge Reparatur-Material dadurch zu vermindern, daß das Ventil der Einspeisevorrichtung für das Reparatur-Material 3 gedrosselt wird, oder aber die Bewegungsgeschwindigkeit der Plasma-Spritzpistole 11 zu vergrößern.

Obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform die Plasma-Spritzpistole 11 auf der Grundlage der in dem Steuergerät 9 gespeicherten Daten der Position des beschädigten Teils 25 automatisch bewegt wird und die Flammenlänge entsprechend der Tiefe des beschädigten Teils 25, die durch Analysieren des von der Fernsehkamera 13 zur Beobachtung der Flamme aufgenommenen Bildes ermittelt wird, automatisch eingestellt wird, versteht sich von selbst, daß es ebenfalls möglich ist, nur eine der beiden Funktionen von dem Steuergerät ausführen zu lassen und die andere manuell durchzuführen, oder aber beide Funktionen manuell durchzuführen.

Da sich, wie im Vorstehenden beschrieben wurde, gemäß der vorliegenden Erfindung ein langes und schmales beschädigtes Teil wie ein Riß in einer Ofenwand mit hoher Genauigkeit und hoher Wirksamkeit reparieren läßt, ist es auch möglich, derartige beschädigte Stellen, die in der Tiefe des Ofens liegen und nicht visuell von der Außenseite des Ofens her erkannt werden können, leicht zu reparieren, und die "Heiß-Reparatur" wird möglich, ohne die Ofen-Temperatur stark zu senken, so daß dadurch der Betriebswirkungsgrad wie auch der Energie-Wirkunsgrad nicht gemindert werden. Außerdem ist das Bedienungspersonal nicht gefährliche Arbeiten unter schlechten Umweltbedingungen durchzuführen gezwungen, der Betrieb ist einfach, und es ist auch möglich, die Standzeit des Ofens zu verlängern.

Claims

VON KREISLER SCHÖNWAI.D EIShOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER PATENTANWÄLTE Sumitomo Metal Industries, Ltd. 15, Kitahama 5-chome, Higashi-Ku Osaka, Japan. Dr.-Ing. von Kreisler 11973 Dr.-Ing. K. W. Eishold 11981 Dr.-Ing. K. Schönwald Dr. J. F. Fues Dipl.-Chem. AIeIc von Kreisler Dipl.-Chem. Carola Keller Dipl.-Ing. G. Selting Dr. H.-K. Werner DEICHMANNHAUS AM HAUPT8AHNHOF D-5000 KÖLN 1 09. Oktober 1985 AvK/GF 1046 Patentansprüche

1. Gerät zur Reparatur einer Ofenwand mit Hilfe einer in einen Ofen eingeführten Plasma-Spritzpistole, ausgerüstet mit

der Plasma-Spritzpistole, in der Ar-Gas mit zugsetztem N₂~Gas als Arbeitsgas verwendet wird;

einem Bild-Aufnahmegerät zur Beobachtung der Ofenwand;
einem Positions-Steuergerät zur Anordnung der Plasma-Spritzpistole auf einem beschädigten Teil der Ofenwand; ein Plasma-Steuergerät zur Einstellung des Mischungsverhältnisses von N₂-Gas und Ar-Gas des Arbeitsgases für die Plasma-Spritzpistole zur Steuerung der Flammenlänge der Plasma-Spritzpistole;

einer Einspeisevorrichtung für das Reparatur-Material zur Versorgung der Plasma-Spritzpistole mit dem Reparatur-Material der Ofenwand; und

einem Bewegungsmechanismus zur Fortbewegung der Plasma-Spritzpistole den beschädigten Teil der Ofenwand entlang.

wodurch das Reparatur-Gerät die Ofenwand dadurch repariert, daß es die Flammenlänge der Plasma-Spritzpistole auf einen optimalen Spritzabstand einstellt, während es sich gesteuert durch den Bewegungsmechanismus den beschädigten Teil der Ofenwand entlang fortbewegt.

2. Gerät zur Reparatur einer Ofenwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis von N₂-GaS und Ar-Gas (N«/Ar) des Arbeitsgases für die Plasma-Spritzpistole 10/100 oder kleiner ist.

3. Gerät zur Reparatur einer Ofenwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsmechanismus mit einer Einrichtung ausgestattet ist, die die Bewegung in jede beliebige gewünschte Position auf der oberen Oberfläche des zu reparierenden Ofens ermöglicht.

4. Gerät zur Reparatur einer Ofenwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsmechanismus mit einer ersten Bewegungsapparatur zur Durchführung einer Aufwärts-Abwärts-Bewegung der Plasma-Spritzpistole und einer zweiten und einer dritten Bewegungsapparatur zur Durchführung von Drehbewegungen der Plasma-Spritzpistole in einer waagerechten Ebene und einer senkrechten Ebene ausgestattet ist.

5. Gerät zur Reparatur einer Ofenwand nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einer vierten Bewegungsapparatur ausgestattet ist, mittels der die Plasma-Spritzpistole relativ zu dem Bewegungsmechanismus entlang der Strahlungsrichtung einer in waagerechter Richtung strahlenden Flamme bewegt werden kann.

6. Gerät zur Reparatur einer Ofenwand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasma~Spritzpistole mittels der durch die erste Bewegungsapparatur bewirkten Aufwärts-Abwärts-Bewegung, der durch die erste und die dritte Bewegungsapparatur bewirkten Bewegung parallel zu der Ofenwand und der durch die vierte Bewegungsapparatur bewirkten Bewegung senkrecht zu der Ofenwand in den Richtungen der drei Dimensionen unter der Bedingung bewegt werden kann, daß die Strahlungsrichtung der Flamme senkrecht auf die zu reparierende Ofenwand gerichtet ist.

7. Gerät zur Reparatur einer Ofenwand mit Hilfe einer in einen Ofen eingeführten Plasma-Spritzpistole, ausgerüstet mit

der Plasma-Spritzpistole, in der Ar-Gas mit zugsetztem N--Gas als Arbeitsgas verwendet wird;

einem Bild-Aufnahmegerät zur Beobachtung der Ofenwand; einem Ortungsgerät für Schadensstellen zum Eingeben von Daten der Schadensstelle in ein Bild des Bild-Aufnahmegeräts ;

einem Positions-Steuergerät zur Anordnung der Plasma-Spritzpistole auf einem beschädigten Teil der Ofenwand; einem Plasma-Steuergerät zur Einstellung des Mischungsverhältnisses von N₂-Gas und Ar-Gas des Arbeitsgases für die Plasma-Spritzpistole zur Steuerung der Flammenlänge der Plasma-Spritzpistole;

einer Einspeisevorrichtung für das Reparatur-Material zur Versorgung der Plasma-Spritzpistole mit dem Reparatur-Material der Ofenwand;

einem Bewegungsmechanismus zur Fortbewegung der Plasma-Spritzpistole den beschädigten Teil der Ofenwand entlang; und

einem Steuergerät zur Speicherung der Daten der Schadensstelle von dem Ortungsgerät für Schadensstellen und zur Bewegung der Plasma-Spritzpistole den beschädigten Teil der Ofenwand entlang durch Steuerung des Bewegungsmechanismus auf der Basis der gespeicherten Daten.

8. Gerät zur Reparatur einer Ofenwand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis von N₂~Gas und Ar-Gas (N_/Ar) des Arbeitsgases für die Plasma-Spritzpistole 10/100 oder kleiner ist.

9. Gerät zur Reparatur einer Ofenwand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsmechanismus mit einer Einrichtung ausgestattet ist, die die Bewegung in jede beliebige gewünschte Position auf der oberen Oberfläche des zu reparierenden Ofens ermöglicht.

10. Gerät zur Reparatur einer Ofenwand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsmechanismus mit einer ersten Bewegungsapparatur zur Durchführung einer Aufwärts-Abwärts-Bewegung der Plasma-Spritzpistole und einer zweiten und einer dritten Bewegungsapparatur zur Durchführung von Drehbewegungen der Plasma-Spritzpistole in einer waagerechten Ebene und einer senkrechten Ebene ausgestattet ist.

11. Gerät zur Reparatur einer Ofenwand nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einer vierten Bewegungsapparatur ausgestattet ist, mittels der die Plasma-Spritzpistole relativ zu dem Bewegungsmechanismus entlang der Strahlungsrichtung einer in waagerechter Richtung strahlenden Flamme bewegt werden kann.

12. Gerät zur Reparatur einer Ofenwand nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasma-Spritzpistole mittels der durch die erste Bewegungsapparatur bewirkten Aufwärts-Abwärts-Bewegung, der durch die erste und die dritte Bewegungsapparatur bewirkten Bewegung parallel zu der Ofenwand und der durch die vierte Bewegungsapparatur bewirkten Bewegung senkrecht zu der Ofenwand in den Richtungen der drei Dimensionen unter der Bedingung bewegt werden kann, daß die Strahlungsrichtung der Flamme senkrecht auf die zu reparierende Ofenwand gerichtet ist.

13. Gerät zur Reparatur einer Ofenwand mit Hilfe einer in einen Ofen eingeführten Plasma-Spritzpistole, ausgerüstet mit

der Plasma-Spritzpistole, in der Ar-Gas mit zugsetztem N„-Gas als Arbeitsgas verwendet wird;

einem Bild-Aufnahmegerät zur Beobachtung der Ofenwand; einem Bild-Aufnahmegerät zur Beobachtung der Flamme der Plasma-Spritzpistole;

einem Positions-Steuergerät zur Anordnung der Plasma-Spritzpistole auf einem beschädigten Teil der Ofenwand; einem Plasma-Steuergerät zur Einstellung des Mischungsverhältnisses von N„-Gas und Ar-Gas des Arbeitsgases für die Plasma-Spritzpistole zur Steuerung der Flammenlänge der Plasma-Spritzpistole;

einem Bewegungsmechanismus zur Fortbewegung der Plasma-Spritzpistole den beschädigten Teil der Ofenwand entlang; und
ein Steuergerät zur Steuerung des Plasma-Steuergeräts

auf der Grundlage der von dem Bild-Aufnahmegerät zur Beobachtung der Flamme gewonnenen Beobachtungsergebnisse, wodurch das Mischungsverhältnis aus N -Gas und Ar-Gas so eingestellt wird, daß die Flammenlänge der Plasma-Spritzpistole dem optimalen Spritzabstand entspricht.

14. Gerät zur Reparatur einer Ofenwand nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis von N₂-GaS und Ar-Gas (KL·/Ar) des Arbeitsgases für die Plasma-Spritzpistole 10/100 oder kleiner ist.

15. Gerät zur Reparatur einer Ofenwand nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsmechanismus mit einer Einrichtung ausgestattet ist, die die Bewegung in jede beliebige gewünschte Position auf der oberen Oberfläche des zu reparierenden Ofens ermöglicht.

16. Gerät zur Reparatur einer Ofenwand nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsmechanismus mit einer ersten Bewegungsapparatur zur Durchführung einer Aufwärts-Abwärts-Bewegung der Plasma-Spritzpistole und einer zweiten und einer dritten Bewegungsapparatur zur Durchführung von Drehbewegungen der Plasma-Spritzpistole in einer waagerechten Ebene und einer senkrechten Ebene ausgestattet ist.

17. Gerät zur Reparatur einer Ofenwand nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einer vierten Bewegungsapparatur ausgestattet ist, mittels der die Plasma-Spritzpistole relativ zu dem Bewegungsmechanismus entlang der Strahlungsrichtung einer in waagerechter Richtung strahlenden Flamme bewegt werden kann.

18. Gerät zur Reparatur einer Ofenwand nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasma-Spritzpistole mittels der durch die erste Bewegungsapparatur bewirkten Aufwärts-Abwärts-Bewegung, der durch die erste und die dritte Bewegungsapparatur bewirkten Bewegung parallel zu der Ofenwand und der durch die vierte Bewegungsapparatur bewirkten Bewegung senkrecht zu der Ofenwand in den Richtungen der drei Dimensionen unter der Bedingung bewegt werden kann, daß die Strahlungsrichtung der Flamme senkrecht auf die zu reparierende Ofenwand gerichtet ist.