JP2004277527A - コークス炉の診断補修方法及び診断補修装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】コークス炉炭化室炉壁の損耗部を溶射補修するに際し、損耗部煉瓦の機械ハツリ除去を行わずに、損耗深さに応じた溶射肉盛補修を行い、溶射バーナー操作パターンは単純なパターンとする。
【解決手段】診断補修装置は、炉室内を前進後退する台車３と、観察診断装置９、溶射装置１１を空間的に移動するための駆動装置４とを有し、台車３を炉内に挿入し、壁面の補修すべき部位における壁面位置毎の補修深さを距離計１６を用いて測定し、補修すべき部位において駆動装置４によって溶射装置１１を走査しつつ耐火物を溶射して耐火物補修を行ない、補修すべき部位の壁面位置毎の補修深さに応じて走査速度を調整することによって溶射肉盛量を調整し、周辺煉瓦面に近い平坦な溶射補修面を得る。
【選択図】 図１
【解決手段】診断補修装置は、炉室内を前進後退する台車３と、観察診断装置９、溶射装置１１を空間的に移動するための駆動装置４とを有し、台車３を炉内に挿入し、壁面の補修すべき部位における壁面位置毎の補修深さを距離計１６を用いて測定し、補修すべき部位において駆動装置４によって溶射装置１１を走査しつつ耐火物を溶射して耐火物補修を行ない、補修すべき部位の壁面位置毎の補修深さに応じて走査速度を調整することによって溶射肉盛量を調整し、周辺煉瓦面に近い平坦な溶射補修面を得る。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークス炉炭化室内の壁面耐火物の損傷状況を熱間で観察診断し、該観察診断結果に基づいて壁面耐火物を補修するコークス炉の診断補修方法及び診断補修装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コークス炉炭化室の壁面は耐火物レンガでおおわれている。該壁面の耐火物に目地切れ、亀裂の発生、レンガの欠損等の損傷が生じると、発生コークス炉ガスが炭化室から燃焼室へ流入して不完全燃焼を生じたり、熱分解カーボンの炉壁への付着の増大あるいは製造したコークスの損傷部への食い込みによって押し詰まりの問題が生じる。
【０００３】
炭化室壁面の耐火物の損傷を補修する種々の方法あるいは装置が提案されている。特許文献１には、補修材の吹付けノズルを有するランスの先端に撮像装置を設け、該撮像装置により炉壁面を走査してモニタに表示すると共に、前記ランス先端に設けた距離センサにより、前記ランス先端と炉壁面との距離を測定して炉壁面の損耗量データを求め、ランスを駆動するランス駆動機構における駆動量から前記ランス先端に対する前記炉壁面の損耗部分の位置座標を求め、これらの壁面画像情報、損耗量データおよび損耗部分の位置座標データから、炉壁面の必要な補修範囲と補修パターンを指示、選択し、前記炉壁面の損耗部分を所定の補修パターンに従って吹き付け補修するようにしたことを特徴とするコークス炉炉壁の補修方法が記載されている。ランス駆動装置は炭化室外部に配置され、該ランス駆動装置でランスを駆動することによってランス先端に設けた撮像装置、距離センサ、吹き付けノズルの位置を移動する。
【０００４】
特許文献１に記載の発明においては、炭化室の外部にランス台車を配置し、このランス台車に片持ちで支持したランスを炭化室内に挿入し、ランス台車からランス位置を調整することによってランス先端に配置した補修ノズルの位置を調整し、補修ノズルから補修材を溶射して損傷部を補修する。補修ノズルの動作は、基本パターンと移動パターンとを組み合わせた補修パターンによって行う。組み合わせた補修パターンを採用することにより、正常な煉瓦面と境界部および補修面の平滑度が向上し、コークス押出し時の押出し抵抗の増加を抑制することができるとしている。
【０００５】
特許文献２に記載のコークス炉の診断補修装置においては、炭化室内に挿入した台車が炉内を前進後退可能であり、台車前部には観察診断装置、カーボン燃焼除去装置、機械ハツリ除去装置、溶射装置を空間的に移動するための駆動装置が配置されている。補修部位付近まで台車を進入し、駆動装置の機能で観察診断装置を動作させて補修部位付近の詳細な損耗状況を調査し、その調査結果に基づき、カーボン燃焼除去装置を用いて補修部の付着カーボンを燃焼除去し、機械ハツリ除去装置を用いて煉瓦表面の劣化した耐火物を機械的にハツリ除去し、溶射装置を用いて補修部位の補修を行うことができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−１２６６３７号公報
【特許文献２】
特開２０００−２１２５６６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献２に記載の方法でコークス炉の補修を行う際において、機械ハツリ除去装置を用いた煉瓦面のハツリ除去は、ハツリ後において壁面損傷部の底部形状が平坦となるように行い、その後に溶射装置を用いて耐火物を溶射して補修を行うと好ましいとされている。一方、コークス炉の使用年数が経過すると、炭化室炉壁煉瓦の残存厚みが減少し、炉壁の耐力が減退する。このような場所においては、機械ハツリ除去装置を用いることによる振動に起因して煉瓦の健全部に損傷が及ぶ可能性もあり、機械ハツリ除去装置を用いずに損耗部の補修ができれば好ましい。また、炉壁煉瓦の残存厚みが十分に存在する場合であっても、機械ハツリ除去を省略して損耗部の補修を行うことができれば、補修時間を短縮できるので好ましい。本発明は、特許文献２に記載の診断補修装置を用い、機械ハツリ除去を行わずに炉壁損耗部の補修を行う補修方法を提供することを第１の目的とする。
【０００８】
特許文献２に記載の診断補修装置においては、駆動装置の平行移動機構によって観察診断装置や補修装置を炭化室の前後に移動することができる。平行移動機構の主要部は台車内に配置され、炭化室内の高温環境から機構を保護しつつ、駆動装置を保持しつつ台車に対して平行移動を行う。平行移動機構としては、台車内部において直動案内軸受によって平行移動可能に駆動装置を保持する形式が好ましく用いられる。直動案内軸受においては軸受ブロックがレールと転がり接触し、レールが台車に配置され、軸受ブロックが駆動装置に配置される。駆動装置の前部側には観察診断装置や補修装置が取り付けられているため、平行移動機構の移動側構造物の重心は前部側に片寄っている。そのため、平行移動機構における駆動装置の保持機構に過度な荷重がかかることがあり、特に前記直動案内軸受を用いる場合において、軸受ブロック内部の剥離（フレーキング）が発生することがある。本発明は、特許文献２に記載の診断補修装置において、駆動装置の平行移動機構の耐久性を向上した診断補修装置を提供することを第２の目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するための本発明の要旨とするところは以下の通りである。
（１）室炉式コークス炉の炉内を前進後退する台車３と、炭化室壁面との距離を測定する距離計１６を有する観察診断装置９と、前記壁面に耐火物を溶射して耐火物補修を行なう溶射装置１１と、台車３前部にあって観察診断装置９、溶射装置１１を空間的に移動するための駆動装置４とを有する診断補修装置を用いてコークス炉の炭化室内の壁面を熱間で診断し補修する方法であって、診断補修装置の台車３を炉内に挿入し、前記壁面の補修すべき部位における壁面位置毎の補修深さを距離計１６を用いて測定し、補修すべき部位において駆動装置４によって溶射装置１１を走査しつつ耐火物を溶射して耐火物補修を行ない、補修すべき部位の壁面位置毎の補修深さに応じて走査速度を調整することによって溶射肉盛量を調整することを特徴とするコークス炉の診断補修方法。
（２）前記溶射肉盛量の調整は、補修すべき部位を溶射肉盛して周辺煉瓦面に近い平坦な溶射補修面を得るように調整することを特徴とする上記（１）に記載のコークス炉の診断補修方法。
（３）駆動装置４は溶射装置１１を壁面位置において２軸方向に走査可能であり、壁面の補修すべき部位において２軸のうち一方の軸を固定して他の軸方向に走査して耐火物を溶射し、その後一方の軸を所定量移動して固定し、他の軸方向に走査して耐火物を溶射する操作を繰り返すことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のコークス炉の診断補修方法。
（４）距離計１６による補修深さの測定に先立ち、補修すべき部位の壁面に局部的に酸素ガス又は酸素過剰燃料ガスを吹き付けて付着カーボンを燃焼除去することを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のコークス炉の診断補修方法。
（５）前記診断補修装置はさらに壁面煉瓦表面及び／又は付着カーボンを機械的ハツリで除去する機械ハツリ除去装置１０を備え、機械ハツリ除去装置１０は駆動装置４によって空間的に移動可能であり、距離計１６による補修深さの測定に先立ち、補修すべき部位におけるレンガ表面の劣化耐火物及び／又は付着カーボンを機械的にハツリ除去することを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のコークス炉の診断補修方法。
【００１０】
上記本発明において、壁面の補修すべき部位の概略位置を予め把握しておき、診断補修装置の台車３を炉内に挿入して補修部位付近で停止する。診断補修装置に配置した距離計１６は駆動装置４によって精密に移動することができるので、壁面の補修すべき部位における壁面位置毎の補修深さ（損耗深さ）を精密に測定することができる。その後、補修すべき部位において駆動装置４によって溶射装置１１を走査しつつ耐火物を溶射して耐火物補修を行ない、そのとき補修すべき部位の壁面位置毎の補修深さに応じて走査速度を調整する。損耗深さが浅い位置では溶射装置１１の走査速度を速くし、損耗深さが深い位置では溶射装置１１の走査速度を遅くする。これにより、補修部位の各位置について損耗深さに応じた肉盛補修を行うことができ、補修すべき部位を溶射肉盛して周辺煉瓦面に近い平坦な溶射補修面を得ることができる。
【００１１】
上記のように、補修部位の各位置毎に補修深さが異なっていても溶射肉盛補修を行うことだができるので、溶射の前に機械ハツリ除去装置１０を用いて損傷部の底部形状を平坦化する必要がない。そのため、炉壁煉瓦の残存厚みが少なく機械ハツリを行いにくい場所についても機械ハツリを行わずに補修を行うことが可能になる。
【００１２】
溶射装置１１は、炉内の補修部位付近に停止した台車３に配置した駆動装置４によって駆動されるので、溶射装置１１の走査は極めて精密に行うことができる。また、駆動装置４は溶射装置１１を壁面位置において２軸方向に走査可能である。そのため、壁面の補修すべき部位において２軸のうち一方の軸を固定して他の軸方向に走査して耐火物を溶射し、その後一方の軸を所定量移動して固定し、他の軸方向に走査して耐火物を溶射する操作を繰り返す場合であっても、隣り合った走査線同士の肉盛耐火物相互に段差が生じることもなく、平坦な溶射補修面を得ることができる。従って、特許文献１に記載のような、補修ノズルの動作として基本パターンと移動パターンを組み合わせた補修パターンを採用しなくても、上記本発明の単純な移動のみによって補修が可能であり、短時間で良好な溶射補修面を形成することができる。
【００１３】
上記第２の目的を達成するための本発明の要旨とするところは以下の通りである。
（６）室炉式コークス炉の炉内を前進後退する台車３と、炭化室壁面状況を観察診断する観察診断装置９と、壁面の補修すべき部位を補修する補修装置と、台車３前部にあって観察診断装置９及び補修装置を空間的に移動するための駆動装置４とを有するコークス炉の診断補修装置であって、駆動装置４は平行移動機構５によって台車上を炭化室の前後方向に移動し、平行移動機構５においては駆動装置４を台車３の前部において平行移動可能に保持する前部保持部２０を有し、前部保持部２０は水冷箱２３中に収納された受けローラ２２と水冷レール２４を有し、受けローラ２２と水冷レール２４の一方が駆動装置４に配置され他方が台車３に配置され、受けローラ２２は水冷箱２３と水冷レール２４とによって周囲の高温環境から断熱保護され、受けローラ２２が水冷レール２４に接することで駆動装置４が台車３に保持され、受けローラ２２が水冷レール２４に接して回転しつつ両者が相対的に移動することによって平行移動機構５における移動が行われることを特徴とするコークス炉の診断補修装置。
（７）水冷箱２３中にはサイドローラ２５を有し、水冷レール２４はサイドローラ２５によって保持されることにより横ぶれが防止されてなることを特徴とする上記（６）に記載のコークス炉の診断補修装置。
（８）平行移動機構５は台車３内部において直動案内軸受２６によって平行移動可能に駆動装置４を保持する後部保持部２１を有し、直動案内軸受２６においては軸受ブロック２７がレール２８と転がり接触し、軸受ブロック２７とレール２８の一方が駆動装置４に配置され他方が台車３に配置され、軸受ブロック２７は駆動装置４又は台車３に回動可能に配置されてなることを特徴とする上記（６）又は（７）に記載のコークス炉の診断補修装置。
（９）駆動装置４は、平行移動機構５によってそれ自体が台車上を炭化室の前後方向に移動可能であるとともに、観察診断装置９及び補修装置を上下方向に回転する回転移動機構６と、観察診断装置９及び補修装置を対面する左右の壁面の間で回転する左右回転機構８とを有することを特徴とする上記（６）乃至（８）のいずれかに記載のコークス炉の診断補修装置。
（１０）前記観察診断装置は炭化室壁面を撮像する撮像装置、該壁面との距離を測定する距離計１６、該壁面の温度を測定する温度計の１又は２以上を有し、前記補修装置は壁面に局部的に酸素ガス又は酸素過剰燃料ガスを吹き付けて付着カーボンを燃焼除去するカーボン燃焼除去装置１２と、前記壁面レンガ表面及び／又は付着カーボンを機械的ハツリで除去する機械ハツリ除去装置１０と、前記壁面に耐火物を溶射して耐火物補修を行なう溶射装置１１の１又は２以上を有することを特徴とする上記（６）乃至（９）のいずれかに記載のコークス炉の診断補修装置。
【００１４】
前述の通り、本発明の診断補修装置において平行移動機構５の移動側構造物の重心は前部側に片寄っている。本発明においては、図５に示すように、前部保持部２０における受けローラ２２が上記移動側構造物の重量を受けることができる。受けローラ２２として、十分にこの重量に耐える構造のものを形成することができる。受けローラ２２が水冷レール２４に接して回転しつつ両者が相対的に移動することによって平行移動機構５における移動を円滑に行うことができる。また、受けローラ２２は水冷箱２３と水冷レール２４とによって周囲の高温環境から断熱保護されているので、炭化室内の高温環境にも関わらず十分な耐久性を確保することができる。さらに、受けローラ２２の転がり軸受部の近傍に水冷フェンスを設ければ、受けローラ２２の耐熱対策はより良好となる。
【００１５】
本発明の平行移動機構５の後部保持部２１として図６に示すような直動案内軸受２６を用いると好ましい。直動案内軸受２６は軸受ブロック２７とレール２８とから構成される。軸受ブロック２７は内部にボール３８又はローラーを備え、レール２８と転がり接触する。直動案内軸受２６において、軸受ブロック２７はレール２８の平行方向に円滑に動作することができ、レール２８の上下左右方向いずれについても拘束することができる。さらに、コークス炉炭化室内部に挿入する診断補修装置においては、平行移動中の駆動装置４の角度精度を高精度に保つことが困難である場合が多い。そこで、本発明の後部保持部２１においては、軸受ブロック２７は駆動装置４又は台車３に回動可能に配置する。図６（ａ）に示す例では、軸受ブロック２７が駆動装置４の平行移動機構５部分にピン３７を用いて回動可能に取り付けられている。これにより、たとえ平行移動機構５における駆動装置４の保持方位角度の一定性が低下したとしても、直動案内軸受２６に無理な負荷がかかることがない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明のコークス炉炭化室の診断補修装置について図１〜図４に基づいて説明する。
【００１７】
診断補修装置の台車３は、車輪又は橇３６によってコークス炉炉底に接地し、炉室２内を前進後退することができる。台車３の前進後退は、コークス炉炉外に配置された図示しない挿入駆動部によって行う。台車３の前部は炉室の最も奥まで前進することを要する一方、挿入駆動部は常に炉外に位置するため、台車３は炉室２の長さに相当する長さを有するものとなる。
【００１８】
台車３は、図１に示すように走行台車３０の上に設置することができる。走行台車３０はレール３５の上を走行可能であり、これにより補修を実施すべき炉室まで移動する。台車３と走行台車３０との接触部については、台車に車輪を設け、走行台車にレールを設け、レール上を車輪が走行する形状とすることができる。また、図１に示すように、走行台車３０に受けローラ３４を設け、台車３が受けローラ３４上に載置されて走行する形状としても良い。
【００１９】
台車３の炉内先端部には、観察診断装置９や補修装置を炉内空間で移動するための駆動装置４を有する。図１において、駆動装置４は炉内前後方向の平行移動機構５、炉内上下方向に回転するアーム７を利用した回転移動機構６、アーム７先端部に取り付けられた左右回転機構８を有する。距離計１６などの観察診断装置９及び溶射装置１１等の補修装置は左右回転機構８に取り付けられる。この駆動装置４により、左右回転機構７の先端に取り付けられた観察診断装置９や補修装置は炉内の上下方向全域を移動可能であり、更に観察診断あるいは補修する対象として左右いずれの炉壁をも選択することが可能になる。回転移動機構６の動作による先端部の軌跡は円弧となるが、回転移動機構６の動作にあわせて平行移動機構５を動作させることにより、先端部の軌跡を直線とすることもできる。図１（ｂ）に示す炉内診断専用装置３２は、台車３前方の連結アーム２９に脱着可能なように設置する。
【００２０】
左右回転機構７の先端には、観察診断装置及び溶射装置１１のほか、カーボン燃焼除去装置１２、機械ハツリ除去装置１０等を取り付けることができる。
【００２１】
左右回転機構８の先端に取り付けられる観察診断装置９には、該壁面との距離を測定する距離計１６が配置される。距離計１６としてはレーザー距離計等を用い、炉壁レンガの損耗量を測定する。図３に示すように、補修を予定する位置付近の壁面を二次元的に走査しながら該距離を測定することにより、壁面の損傷深さを三次元情報として取得することができる。走査は駆動装置４の動作によって行う。
【００２２】
観察診断装置９としては、該壁面との距離を測定する距離計１６のほか、炭化室壁面を撮像する撮像装置や該壁面の温度を測定する温度計を配置することもできる。撮像装置としてはＣＣＤカメラ等を用い、補修を行う壁面の観察を行う。温度計としてはサーモビュアー、放射温度計を用いることができる。壁面の温度分布を測定することにより、カーボン燃焼除去装置１２の作動中の壁面温度の監視や、溶射、機械ハツリ中の温度監視が可能になる。
【００２３】
左右回転機構８の先端に取り付けられたカーボン燃焼除去装置１２は、壁面に酸素ガス又は酸素過剰燃料ガスを吹き付けるためのノズルを有する。図３（ｂ）に示すように、ノズル先端を対象とする壁面に近づけた上でガス吹きつけ方向を対象とする壁面に向け、駆動装置４の動作によって吹き付ける壁面位置を移動しながらガスを吹き付けて付着カーボンを燃焼除去することができる。
【００２４】
左右回転機構８の先端に取り付けられる溶射装置１１は、その先端に溶射バーナーを有し、図４に示すように先端の溶射バーナーから酸素とプロパンガスを噴射させてプロパン酸素炎を形成する。同時に溶射バーナー先端から粉体耐火物を噴射させると、粉体耐火物がプロパン酸素炎によって溶融し、溶融した粉体が壁面の耐火物に付着して溶射耐火物４３が形成され、溶射補修が行われる。駆動装置４の動作によって溶射する位置を移動しつつ補修を実行することができる。溶射バーナーは、上述したカーボン燃焼除去装置１２の酸素ガス又は酸素過剰燃料ガス吹き付けノズルを兼ねることも可能である。
【００２５】
次に、本発明のコークス炉の診断補修方法について説明する。
【００２６】
本発明の診断補修方法による補修に先立ち、炭化室内炉壁のカーボン付着状況、レンガ肌荒れ・劣化状況、亀裂状況を観察し、概略の補修計画を立案する必要がある。図７に示す例では、台車３の前方下部に連結アーム２９が配置され、この連結アーム２９に炉内診断専用装置３２を接続して行うことができる。台車３を炉内に挿入することにより、ＣＣＤカメラを装着した炉内診断専用装置３２を炉内に挿入する。炉壁をＣＣＤカメラでスキャンしながら該炉内診断専用装置３２を移動することにより、炉壁全体のレンガ損傷状況等を把握することができる。
【００２７】
炭化室内の炉壁に付着しているカーボンの多くは予め行う自然通風による燃焼で除去されているので、炭化室壁面の凹凸形状がわかりやすくなっている。
【００２８】
炉壁のうちの補修すべき部位の概略を把握した後、本発明の診断補修装置を炉内に挿入し、診断補修装置の駆動装置４の移動範囲に補修すべき部位が含まれるような位置に台車３を静置する。次いで、図３（ａ）に示すように、駆動装置４の平行移動機構５と上下回転移動機構６によって観察診断装置９を移動し、例えば５〜５０ｍｍ程度のピッチで壁面を走査しながら観察を行う。観察診断装置９の距離計１６を用いることによって壁面の侵食深さについての情報が位置の座標とともに得られる。カーボンの付着状況は、観察診断装置９の温度計による測定データあるいは距離計の測定結果に基づいて知ることができる。これら観察結果に基づき、付着カーボンを除去すべき部位、溶射補修を行うべき部位及びそれらの深さについて、その座標とともに正確に決定することができる。この結果をコンタ図等に処理加工して運転室にいる運転者等にわかりやすく表示する。運転者はパソコンに表示されたコンタ図内に矩形等で補修範囲と補修深さとを重ね書きして補修方法を定める。
【００２９】
上記定めた補修計画に基づき、必要に応じて図３（ｂ）に示すようにカーボン燃焼除去を行う。もちろんカーボン燃焼除去を行わずに直接溶射補修を行っても良い。カーボン燃焼除去装置１２の吹き付けノズルを炉壁のカーボンを燃焼除去すべき部位に移動し、付着カーボン２５を燃焼する。カーボン燃焼除去装置１２は、溶射装置１１の溶射バーナーをもって代用することができる。燃焼除去能力は、酸素ガス流速４０Ｎｍ３／ｈｒで付着カーボン燃焼速度は４０ｃｃ／ｍｉｎ程度となる。吹き付けノズルの噴射口数を増やし、また酸素流量を増大することにより、燃焼除去能力を増大することも可能である。この際、本発明の観測診断装置の温度計（サーモビュアー、放射温度計等）によってガスを吹き付ける壁面の温度を監視し、煉瓦が過熱し過ぎないように制御することが重要である。吹き付けガスとして酸素ガスを用いる場合、通常は酸素ガス流量を２０〜２００Ｎｍ３／ｈｒの範囲とする。流量が多すぎると燃焼完了時に煉瓦を冷却するからである。酸素過剰燃料ガスを吹き付ける場合、燃料ガスとしてはプロパンガスを用い、燃料ガスと酸素ガスの流量比は１：５〜１：８の範囲とする。酸素ガスが多すぎると炎が不安定になるからである。
【００３０】
カーボン燃焼除去装置１２によるカーボン除去を行った場合には、図３（ｃ）に示すように再度本発明の観察診断装置９の距離計１６を走査させながら壁面の凹凸形状の測定を行い、コンタ図を作成して溶射補修すべき部位及び各部位毎の溶射量を決定する。各部位を溶射耐火物で埋めることにより補修後の耐火物表面が平坦になるように、位置座標毎に補修深さと一致するように溶射肉盛高さを定める。
【００３１】
本発明において溶射肉盛高さは、溶射バーナーの走査速度を調整することによって調整することができる。即ち補修深さが深い位置では走査速度を遅くして溶射肉盛高さを高くすることができ、補修深さが浅い位置では走査速度を速くして溶射肉盛高さを低くすることができる。これにより、補修部位の各位置について１回の走査によって損耗深さに応じた肉盛補修を行うことができ（図４（ｃ））、補修すべき部位を溶射肉盛して周辺煉瓦面に近い平坦な溶射補修面を得ることができる。
【００３２】
補修箇所における溶射装置１１の走査は、駆動装置４の動作によって行う。駆動装置４は、２軸方向において溶射装置１１の溶射バーナーを壁面表面を走査させることができる。図２に記載の装置を例にとれば、回転移動機構６による回転動作が一方の１軸、平行移動機構５による直線動作が他の１軸を構成する。壁面の補修すべき部位において、２軸のうち一方の軸（回転移動機構６）の位置を固定し、他の軸（平行移動機構５）を移動させることで当該方向に溶射バーナーを走査して耐火物を溶射する（図４（ａ））。直線状の溶射バーナー走査で当該部位の補修が完了したら、一方の軸（回転移動機構６）の動作で溶射バーナーを所定量移動し、再度固定し、平行移動機構５の動作による溶射バーナーの直線移動を行う。このように順次溶射装置１１の走査を行いつつ溶射を実施する。この結果、壁面の炉壁損傷部４１における走査線１３の軌跡は、図４（ｂ）に示すような形状となる。
【００３３】
本発明の溶射装置１１は、炉内の補修部位付近に停止した台車３に配置した駆動装置４によって駆動されるので、溶射装置１１の走査は極めて精密に行うことができる。そのため、隣り合った走査線同士の肉盛耐火物相互に段差が生じることもなく（図４（ｄ））、平坦な溶射補修面を得ることができる。従って、特許文献１に記載のような、補修ノズルの動作として基本パターンと移動パターンを組み合わせた補修パターンを採用する必要がなく、上記本発明の単純な移動のみによって補修が可能であり、短時間で良好な溶射補修面を形成することができる。
【００３４】
溶射方式としては、耐火物をバーナー炎でプロパン、酸素で予め溶融して吹き付けるラバーフレーム溶射方式と、金属Ｓｉを含有した耐火物を酸素と混合して吹き付け、テルミット反応により溶融させるテルミット溶射方式がある。
【００３５】
ラバーフレーム溶射方式の場合、溶射耐火物としては、ＳｉＯ２：９６％、ＣａＯ：１．８％、Ｎａ２Ｏ：１．０％の組成のものが最も好ましい。粉体の粒度は１０〜２００μｍとし、吹き付け量は毎時２０〜５０ｋｇ程度とする。溶射バーナーからはプロパンガスと酸素ガスを燃焼させたプロパン酸素炎を噴射し、粉体を溶融した上でレンガ表面に付着させる。吹き付け量毎時２０ｋｇの場合、プロパンガスと酸素ガスの流量はそれぞれ２５Ｎｍ３／ｈｒ、１００Ｎｍ３／ｈｒ程度とする。このような溶射条件を採用した場合、１回の直線走査で被着できる溶射耐火物の幅は５０ｍｍ程度となるので、隣り合った走査線相互間の距離は１５ｍｍ程度とすると好ましい結果を得ることができる。また、補修深さと走査速度の関係においては、補修深さが４０ｍｍであれば走査速度を１．５ｍ／ｍｉｎ程度とし、補修深さが２０ｍｍであれば走査速度を３ｍ／ｍｉｎ程度とするとよい。
【００３６】
テルミット溶射方式の場合、溶射材料としてはＳｉＯ２：８４．７％、Ａｌ２Ｏ３：０．８％、Ｆｅ２Ｏ３：０．７％、ＣａＯ：１．９％、Ｎａ２Ｏ：０．１％、金属Ｓｉ：１８．０％の組成を用いることができる。粉体の粒度は１０〜１０００μｍとし、吹き付け量が毎時４０ｋｇの場合、酸素ガス量は４０Ｎｍ３／ｈｒ程度とする。耐火物の機械ハツリを行っていない損耗部に溶射を行う場合、１回の直線走査で被着できる溶射耐火物の幅は４５ｍｍ程度となるので、隣り合った走査線相互間の距離は２０ｍｍ程度とすると好ましい結果を得ることができる。また、補修深さと走査速度の関係においては、補修深さが４０ｍｍであれば走査速度を０．６ｍ／ｍｉｎ程度とし、補修深さが２０ｍｍであれば走査速度を１．２ｍ／ｍｉｎ程度とするとよい。
【００３７】
もちろん本発明の診断補修方法において、診断補修装置はさらに壁面煉瓦表面及び／又は付着カーボンを機械的ハツリで除去する機械ハツリ除去装置１０を備え、機械ハツリ除去装置は駆動装置４によって空間的に移動可能であり、距離計１６による補修深さの測定に先立ち、補修すべき部位におけるレンガ表面の劣化耐火物及び／又は付着カーボンを機械的にハツリ除去を行い、その後距離計で補修深さを測定し、最後に溶射補修を行うこととしても良い。
【００３８】
次に、本発明の診断補修装置について説明する。
【００３９】
本発明の診断補修装置は、室炉式コークス炉の炉内を前進後退する台車３と、炭化室壁面状況を観察診断する観察診断装置９と、壁面の補修すべき部位を補修する補修装置と、台車３前部にあって観察診断装置９及び補修装置を空間的に移動するための駆動装置４とを有するコークス炉の診断補修装置であって、駆動装置４は平行移動機構５によって台車上を炭化室の前後方向に移動する。この診断補修装置において、平行移動機構５における駆動装置４の保持機構として以下に説明する機構が本発明の特徴である。
【００４０】
駆動装置４の前部側には観察診断装置９や補修装置が取り付けられているため、平行移動機構４の移動側構造物の重心は前部側に片寄っている。本発明においては、この移動側構造物の重量の大部分を受けるための保持機構として、前部保持部２０を有している。前部保持部２０は水冷箱２３中に収納された受けローラ２２と水冷レール２４を有する。受けローラ２２と水冷レール２４の一方が駆動装置４に配置され他方が台車３に配置される。即ち、受けローラを台車に配置する場合には、水冷レールを駆動装置側に配置する。
【００４１】
例えば図５（ａ）に示すように、台車３の前部下方に連結アーム２９が配置される場合、連結アーム２９の内部であって上部表面付近に受けローラ２２を配置する。受けローラ２２は水冷箱２３中に収納され、上部のみが連結アーム２９の上部表面に露出している。一方、駆動装置４の前部下方に水冷レール２４を配置する。水冷レール２４は、その下面が受けローラ２２と接し、水冷レール２４の方向は平行移動機構５の移動方向と平行であり、図５（ｂ）に示すように受けローラ２２が水冷レール２４に接することで駆動装置４の重量が台車３に保持される。また、水冷レール２４内部には図５（ｃ）に示すように水路３０が設けられ、冷却水を循環させて水冷を行う。受けローラ２２が水冷箱２３から露出する唯一の露出面は水冷レール２４によって覆われるので、受けローラ２２は水冷箱２３と水冷レール２４とによって周囲の高温環境から断熱保護される。駆動装置４を平行移動機構５によって移動させるに際しては、受けローラ２２が水冷レール２４に接して回転しつつ両者が相対的に移動し、これによって駆動装置４の重量が前部保持部２０で保持されつつ移動が行われる。
【００４２】
前部保持部２０を駆動装置４の重心付近に配置することができるので、平行移動機構５が片持ち構造とならず、保持部に過度な荷重がかかることがない。また、受けローラ２２として耐荷重強度の高い構造を採用することができるので、駆動装置４を十分に保持しつつ円滑な平行移動を行うことが可能である。
【００４３】
駆動装置４の平行移動機構５において、平行移動に際しては左右の炉壁方向にぶれることなく直線的に移動することが必要である。本発明においては、水冷箱２３中に図５（ｂ）に示すようにサイドローラ２５を有し、水冷レール２４をこのサイドローラ２５によって保持することにより、駆動装置４の横ぶれを防止することができる。図５に示す例においては、水冷箱中に２組のサイドローラ２５を配置し、各サイドローラは回転軸を鉛直方向としている。水冷レール２４の断面形状を下向きの凸形状とし、２つのサイドローラ２５によって凸部を左右から拘束することにより、水冷レール２４の横ぶれが防止される。
【００４４】
平行移動機構５において駆動装置４を保持する保持部としては、前述の前部保持部２０に加え、後部保持部２１を有し、前部保持部２０と後部保持部２１とによって駆動装置４を保持することとすることができる。
【００４５】
後部保持部２１については、図６に示すように台車３内部において直動案内軸受２６によって平行移動可能に駆動装置４を保持する機構とすると好ましい。直動案内軸受２６は軸受ブロック２７とレール２８とによって構成される。軸受ブロック２７中にはボール３８またはローラが配置され、軸受ブロック２７がレール２８と転がり接触する。図６（ｃ）に示す例においては、ボール３８ａ〜ボール３８ｄの４組のボールが配置され、軸受ブロック２７とレール２８との相対移動に伴ってボール（３８ａ〜３８ｄ）が軸受ブロック２７内を循環する。ボール３８ａに対応する循環ボールが、図６（ｃ）ではボール３８ａ’として記載されている。軸受ブロックとレールの一方が駆動装置に配置され他方が台車に配置される。
【００４６】
軸受ブロック２７はレール２８によって上下左右方向に拘束され、前後方向のみに移動することが可能である。これにより、駆動装置４は後部保持部２１において上下左右に拘束され、前後方向のみ移動可能に保持される。
【００４７】
直動案内軸受２６において、軸受ブロック２７とレール２８との間の角度は精密に一定に保持される。一方、前部保持部２０と後部保持部２１とによって保持される駆動装置４は、その保持される方位角度を平行移動中に常に精密に一定に保持することが困難な場合がある。このような場合、軸受ブロック２７を台車３又は駆動装置４に固定してしまうと、軸受ブロック２７とレール２８との間に無理な力がかかる恐れがある。そこで本発明の直動案内軸受２６においては、軸受ブロック２７は駆動装置４又は台車３に回動可能に配置する。例えば図６（ａ）に示す例では、直動ブロック２７がピン３１を用いて駆動装置４の平行移動機構５に回動可能に配置されている。これにより、たとえ平行移動機構５における駆動装置４の保持方位角度の一定性が低下したとしても、直動案内軸受２６に無理な負荷がかかることがない。
【００４８】
本発明の観察診断装置において、駆動装置４は平行移動機構５によってそれ自体が台車上を炭化室の前後方向に移動可能であるとともに、観察診断装置９及び補修装置を上下方向に回転する回転移動機構６と、観察診断装置９及び補修装置を対面する左右の壁面の間で回転する左右回転機構８とを有することとすると好ましい。これにより、観察診断装置９及び補修装置を炉壁表面に沿って２次元方向に自由に移動可能とすることができ、さらに機械ハツリ除去装置１０等の炉壁表面との距離を自由に調整することが可能になる。
【００４９】
本発明の観察診断装置において、炭化室壁面を撮像する撮像装置、該壁面との距離を測定する距離計１６、該壁面の温度を測定する温度計の１又は２以上を有し、前記補修装置は壁面に局部的に酸素ガス又は酸素過剰燃料ガスを吹き付けて付着カーボンを燃焼除去するカーボン燃焼除去装置１２と、前記壁面レンガ表面及び／又は付着カーボンを機械的ハツリで除去する機械ハツリ除去装置１０と、前記壁面に耐火物を溶射して耐火物補修を行なう溶射装置１１の１又は２以上を有することとすると好ましい。
【００５０】
【実施例】
炉室長さ１６ｍ、高さ６ｍ、幅０．４ｍのコークス炉の診断補修のために、図１〜７に示す本発明の診断補修装置を用いて炉壁の補修を行った。台車３は全長が２４ｍ、駆動装置４の平行移動可能距離は１．５ｍ、上下回転角度は±５５°、アーム７の長さは２．４ｍ、左右回転角度は±８．８°である。駆動装置に配置する観察診断装置９のうち、撮像装置としてＣＣＤカメラを３台装備した。さらに距離計１６としてレーザー距離計、温度計としてサーモビュアーを有する。補修装置としては溶射装置１１を備え、溶射バーナーのノズルは付着カーボン燃焼除去装置１２のノズルを兼ねる。さらに機械ハツリ除去装置１０を備えている。
【００５１】
駆動装置４の平行移動機構５は、図１に示すように前部保持部２０及び後部保持部２１によって保持される。前部保持部２０には図５に示すように受けローラ２２と水冷レール２４とが用いられ、後部保持部２１には図６に示すように直動案内軸受２６が用いられている。
【００５２】
台車３の前部下方には連結アーム２９を備え、連結アーム２９には図７に示すように炉内診断専用装置３２を連結することが可能であると同時に、連結アーム２９中に水冷箱２３に保護された受けローラ２２が配置され、駆動装置４の下部に設置された水冷レール２４とともに前部保持部２０を形成している。水冷箱中には、水冷レール２４を両側から保持するようにサイドロール２５が配置される。
【００５３】
後部保持部２１の直動案内軸受２６は台車３内部に配置され、台車３の水冷構造によって高温環境から保護されている。直動案内軸受２６のレール２８は台車３に固定され、軸受ボックス２７はピン３７によって駆動装置側に回動可能に保持されている。
【００５４】
本発明の診断補修装置を用いた補修に先立ち、図７に示すＣＣＤカメラを装着した炉内診断専用装置３２を診断補修装置の連結アーム２９に装着して炉内に挿入する。炉壁をＣＣＤカメラでスキャンしながら該炉内診断専用装置３２を移動することにより、炭化室内炉壁のカーボン付着状況、レンガ肌荒れ・劣化状況、亀裂状況を観察し、概略の補修計画を立案した。
【００５５】
炉内の付着カーボンは予め自然通風による燃焼で予備的に除去を行った。炉壁のうちの補修すべき部位の概略を把握した後、本発明の診断補修装置を炉内に挿入し、診断補修装置の駆動装置４の移動範囲に補修すべき部位が含まれるような位置に台車３を静置する。次いで、図３（ａ）に示すように、駆動装置４によって観察診断装置９を移動し、５〜５０ｍｍ程度のピッチで壁面を走査しながら観察を行う。観察診断装置９の距離計１６を用いることによって壁面の侵食深さについての情報が位置の座標とともに得られる。カーボンの付着状況は、観察診断装置９の温度計による測定データあるいは距離計の測定結果に基づいて知ることができる。
【００５６】
カーボン付着状況観察結果に基づき、まず図３（ｂ）に示すように付着カーボン除去を行う。本実施例においては、溶射装置１１の溶射バーナーが付着カーボン除去装置１２を兼ねている。付着カーボンを燃焼除去するに際しては、溶射バーナーの先端から純酸素を流量８０Ｎｍ３／ｈｒで吹き付ける。本実施例においては、炉壁の煉瓦残存厚みが薄くなっているので、機械ハツリ除去装置を用いた機械ハツリは行わない。付着カーボン除去後に、図３（ｃ）に示すように再度距離計１６を用いた診断を行い、該診断結果に基づいて溶射補修を行う。
【００５７】
距離計１６を用いた損耗深さの診断結果に基づき、溶射補修計画について、その座標とともに正確に決定する。この結果をコンタ図等に処理加工して運転室にいる運転者等にわかりやすく表示する。運転者はパソコンに表示されたコンタ図内に矩形等で補修範囲と補修深さとを重ね書きして補修方法を定めることができる。
【００５８】
診断補修装置の溶射パターン制御部においては、予め補修深さと溶射バーナーの走査速度との対応を定めておき、炉壁損傷部の各位置毎の補修深さに応じて溶射バーナーの走査速度を調整するようにしている。走査速度の急激な変化を防止するためには、例えば溶射部位を中心として縦横１０ｍｍおきに測定した９点の損耗深さ情報を用い、これらの値を平均化した深さ情報に基づいて走査速度を定めることとすれば、溶射バーナーの走査速度は急激に変化しないので好ましい。
【００５９】
炉壁損傷部４１における溶射装置１１の走査方法としては、まず駆動装置４の回転移動機構６を動作させて溶射バーナーの上下方向の位置を定め、その位置における補修箇所の左右方向全幅について駆動装置４の平行移動機構５を動作させて溶射バーナーを前後方向に走査させる。１走査線について走査が完了したら、上下回転機構を動作させて溶射バーナーを上下方向に位置変更し、となりの走査線について走査しつつ溶射を行う。隣り合う走査線同士の間隔については、溶射肉盛表面の隣り合う境界位置が平坦になるように最適な間隔を選択することができる。通常は隣り合う走査線同士の間隔を、ラバーフレーム溶射では１５ｍｍ程度、テルミット溶射では２０ｍｍ程度とすると良好な結果を得ることができる。
【００６０】
１箇所の炉壁損傷部４１における補修箇所について、回転移動機構６を移動しつつすべての高さについて走査しつつ溶射を完了すれば、図４（ｂ）に示すような走査線１３の軌跡を描くことができ、当該補修箇所について溶射肉盛して図４（ｃ）（ｄ）に示すような周辺煉瓦面に近い平坦な溶射補修面を得ることができる。
【００６１】
溶射後に再度距離計１６を走査させて補修部の形状を測定し、機械ハツリ除去装置１０で表面を平坦にすることもできるが、通常は溶射後の補修部の表面形状は極めて平坦な形状となり、さらに機械ハツリ除去を必要とすることはない。
【００６２】
【発明の効果】
本発明は、補修部位の各位置毎に補修深さが異なっていても溶射肉盛補修を行うことだができるので、溶射の前に機械ハツリ除去装置１０を用いて損傷部の底部形状を平坦化する必要がない。そのため、炉壁煉瓦の残存厚みが少なく機械ハツリを行いにくい場所についても機械ハツリを行わずに補修を行うことが可能になる。また、炉内の補修部位付近に停止した台車３に配置した駆動装置４によって駆動されるので、溶射装置１１の走査は極めて精密に行うことができる。そのため、本発明の単純な移動のみによって補修が可能であり、短時間で良好な溶射補修面を形成することができる。
【００６３】
本発明はまた、診断補修装置の平行移動機構について、前部保持部における受けローラが移動側構造物の重量を受ける。受けローラとして、十分にこの重量に耐える構造のものを形成することができ、受けローラ２２は水冷箱２３と水冷レール２４とによって周囲の高温環境から断熱保護されているので、炭化室内の高温環境にも関わらず十分な耐久性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコークス炉の観察診断装置を示す概略図である。
【図２】本発明のコークス炉の観察診断装置のうち、駆動装置に配置した観察診断装置と補修装置を示す部分図である。
【図３】本発明の補修方法を示す部分断面図であり、（ａ）は付着カーボン除去前の炉壁診断状況、（ｂ）は付着カーボン除去状況、（ｃ）は付着カーボン除去後の炉壁診断状況を示す図である。
【図４】本発明の補修方法を示す図であり、（ａ）は炉壁を溶射する状況を示す部分断面図、（ｂ）は炉壁損傷部における溶射バーナーの走査線を示す図、（ｃ）はＣ−Ｃ部分断面図、（ｄ）はＤ−Ｄ部分断面図である。
【図５】本発明の診断補修装置における前部保持部を示す図であり、（ａ）は観察診断装置の部分断面図、（ｂ）は前部保持部を構成する主要部品の斜視図、（ｃ）は水冷レールの断面図である。
【図６】本発明の診断補修装置における後部保持部を示す図であり、（ａ）は観察診断装置の部分断面図、（ｂ）は直動案内軸受の斜視図、（ｃ）は直動案内軸受の断面図である。
【図７】本発明の診断補修装置に炉内診断専用装置を装着した状況を示す図である。
【符号の説明】
２ 炉室
３ 台車
４ 駆動装置
５ 平行移動機構
６ 回転移動機構
７ アーム
８ 左右回転機構
９ 観察診断装置
１０ 機械ハツリ除去装置
１１ 溶射装置
１２ 付着カーボン燃焼除去装置
１３ 走査線
１６ 距離計
２０ 前部保持部
２１ 後部保持部
２２ 受けローラ
２３ 水冷箱
２４ 水冷レール
２５ サイドローラ
２６ 直動案内軸受
２７ 軸受ブロック
２８ レール
２９ 連結アーム
３０ 水路
３２ 炉内診断専用装置
３３ 走行台車
３４ 受けローラ
３５ レール
３６ 橇
３７ ピン
３８ ボール
４０ 炉壁煉瓦
４１ 炉壁損傷部
４２ 付着カーボン
４３ 溶射耐火物
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークス炉炭化室内の壁面耐火物の損傷状況を熱間で観察診断し、該観察診断結果に基づいて壁面耐火物を補修するコークス炉の診断補修方法及び診断補修装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コークス炉炭化室の壁面は耐火物レンガでおおわれている。該壁面の耐火物に目地切れ、亀裂の発生、レンガの欠損等の損傷が生じると、発生コークス炉ガスが炭化室から燃焼室へ流入して不完全燃焼を生じたり、熱分解カーボンの炉壁への付着の増大あるいは製造したコークスの損傷部への食い込みによって押し詰まりの問題が生じる。
【０００３】
炭化室壁面の耐火物の損傷を補修する種々の方法あるいは装置が提案されている。特許文献１には、補修材の吹付けノズルを有するランスの先端に撮像装置を設け、該撮像装置により炉壁面を走査してモニタに表示すると共に、前記ランス先端に設けた距離センサにより、前記ランス先端と炉壁面との距離を測定して炉壁面の損耗量データを求め、ランスを駆動するランス駆動機構における駆動量から前記ランス先端に対する前記炉壁面の損耗部分の位置座標を求め、これらの壁面画像情報、損耗量データおよび損耗部分の位置座標データから、炉壁面の必要な補修範囲と補修パターンを指示、選択し、前記炉壁面の損耗部分を所定の補修パターンに従って吹き付け補修するようにしたことを特徴とするコークス炉炉壁の補修方法が記載されている。ランス駆動装置は炭化室外部に配置され、該ランス駆動装置でランスを駆動することによってランス先端に設けた撮像装置、距離センサ、吹き付けノズルの位置を移動する。
【０００４】
特許文献１に記載の発明においては、炭化室の外部にランス台車を配置し、このランス台車に片持ちで支持したランスを炭化室内に挿入し、ランス台車からランス位置を調整することによってランス先端に配置した補修ノズルの位置を調整し、補修ノズルから補修材を溶射して損傷部を補修する。補修ノズルの動作は、基本パターンと移動パターンとを組み合わせた補修パターンによって行う。組み合わせた補修パターンを採用することにより、正常な煉瓦面と境界部および補修面の平滑度が向上し、コークス押出し時の押出し抵抗の増加を抑制することができるとしている。
【０００５】
特許文献２に記載のコークス炉の診断補修装置においては、炭化室内に挿入した台車が炉内を前進後退可能であり、台車前部には観察診断装置、カーボン燃焼除去装置、機械ハツリ除去装置、溶射装置を空間的に移動するための駆動装置が配置されている。補修部位付近まで台車を進入し、駆動装置の機能で観察診断装置を動作させて補修部位付近の詳細な損耗状況を調査し、その調査結果に基づき、カーボン燃焼除去装置を用いて補修部の付着カーボンを燃焼除去し、機械ハツリ除去装置を用いて煉瓦表面の劣化した耐火物を機械的にハツリ除去し、溶射装置を用いて補修部位の補修を行うことができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−１２６６３７号公報
【特許文献２】
特開２０００−２１２５６６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献２に記載の方法でコークス炉の補修を行う際において、機械ハツリ除去装置を用いた煉瓦面のハツリ除去は、ハツリ後において壁面損傷部の底部形状が平坦となるように行い、その後に溶射装置を用いて耐火物を溶射して補修を行うと好ましいとされている。一方、コークス炉の使用年数が経過すると、炭化室炉壁煉瓦の残存厚みが減少し、炉壁の耐力が減退する。このような場所においては、機械ハツリ除去装置を用いることによる振動に起因して煉瓦の健全部に損傷が及ぶ可能性もあり、機械ハツリ除去装置を用いずに損耗部の補修ができれば好ましい。また、炉壁煉瓦の残存厚みが十分に存在する場合であっても、機械ハツリ除去を省略して損耗部の補修を行うことができれば、補修時間を短縮できるので好ましい。本発明は、特許文献２に記載の診断補修装置を用い、機械ハツリ除去を行わずに炉壁損耗部の補修を行う補修方法を提供することを第１の目的とする。
【０００８】
特許文献２に記載の診断補修装置においては、駆動装置の平行移動機構によって観察診断装置や補修装置を炭化室の前後に移動することができる。平行移動機構の主要部は台車内に配置され、炭化室内の高温環境から機構を保護しつつ、駆動装置を保持しつつ台車に対して平行移動を行う。平行移動機構としては、台車内部において直動案内軸受によって平行移動可能に駆動装置を保持する形式が好ましく用いられる。直動案内軸受においては軸受ブロックがレールと転がり接触し、レールが台車に配置され、軸受ブロックが駆動装置に配置される。駆動装置の前部側には観察診断装置や補修装置が取り付けられているため、平行移動機構の移動側構造物の重心は前部側に片寄っている。そのため、平行移動機構における駆動装置の保持機構に過度な荷重がかかることがあり、特に前記直動案内軸受を用いる場合において、軸受ブロック内部の剥離（フレーキング）が発生することがある。本発明は、特許文献２に記載の診断補修装置において、駆動装置の平行移動機構の耐久性を向上した診断補修装置を提供することを第２の目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するための本発明の要旨とするところは以下の通りである。
（１）室炉式コークス炉の炉内を前進後退する台車３と、炭化室壁面との距離を測定する距離計１６を有する観察診断装置９と、前記壁面に耐火物を溶射して耐火物補修を行なう溶射装置１１と、台車３前部にあって観察診断装置９、溶射装置１１を空間的に移動するための駆動装置４とを有する診断補修装置を用いてコークス炉の炭化室内の壁面を熱間で診断し補修する方法であって、診断補修装置の台車３を炉内に挿入し、前記壁面の補修すべき部位における壁面位置毎の補修深さを距離計１６を用いて測定し、補修すべき部位において駆動装置４によって溶射装置１１を走査しつつ耐火物を溶射して耐火物補修を行ない、補修すべき部位の壁面位置毎の補修深さに応じて走査速度を調整することによって溶射肉盛量を調整することを特徴とするコークス炉の診断補修方法。
（２）前記溶射肉盛量の調整は、補修すべき部位を溶射肉盛して周辺煉瓦面に近い平坦な溶射補修面を得るように調整することを特徴とする上記（１）に記載のコークス炉の診断補修方法。
（３）駆動装置４は溶射装置１１を壁面位置において２軸方向に走査可能であり、壁面の補修すべき部位において２軸のうち一方の軸を固定して他の軸方向に走査して耐火物を溶射し、その後一方の軸を所定量移動して固定し、他の軸方向に走査して耐火物を溶射する操作を繰り返すことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のコークス炉の診断補修方法。
（４）距離計１６による補修深さの測定に先立ち、補修すべき部位の壁面に局部的に酸素ガス又は酸素過剰燃料ガスを吹き付けて付着カーボンを燃焼除去することを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のコークス炉の診断補修方法。
（５）前記診断補修装置はさらに壁面煉瓦表面及び／又は付着カーボンを機械的ハツリで除去する機械ハツリ除去装置１０を備え、機械ハツリ除去装置１０は駆動装置４によって空間的に移動可能であり、距離計１６による補修深さの測定に先立ち、補修すべき部位におけるレンガ表面の劣化耐火物及び／又は付着カーボンを機械的にハツリ除去することを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のコークス炉の診断補修方法。
【００１０】
上記本発明において、壁面の補修すべき部位の概略位置を予め把握しておき、診断補修装置の台車３を炉内に挿入して補修部位付近で停止する。診断補修装置に配置した距離計１６は駆動装置４によって精密に移動することができるので、壁面の補修すべき部位における壁面位置毎の補修深さ（損耗深さ）を精密に測定することができる。その後、補修すべき部位において駆動装置４によって溶射装置１１を走査しつつ耐火物を溶射して耐火物補修を行ない、そのとき補修すべき部位の壁面位置毎の補修深さに応じて走査速度を調整する。損耗深さが浅い位置では溶射装置１１の走査速度を速くし、損耗深さが深い位置では溶射装置１１の走査速度を遅くする。これにより、補修部位の各位置について損耗深さに応じた肉盛補修を行うことができ、補修すべき部位を溶射肉盛して周辺煉瓦面に近い平坦な溶射補修面を得ることができる。
【００１１】
上記のように、補修部位の各位置毎に補修深さが異なっていても溶射肉盛補修を行うことだができるので、溶射の前に機械ハツリ除去装置１０を用いて損傷部の底部形状を平坦化する必要がない。そのため、炉壁煉瓦の残存厚みが少なく機械ハツリを行いにくい場所についても機械ハツリを行わずに補修を行うことが可能になる。
【００１２】
溶射装置１１は、炉内の補修部位付近に停止した台車３に配置した駆動装置４によって駆動されるので、溶射装置１１の走査は極めて精密に行うことができる。また、駆動装置４は溶射装置１１を壁面位置において２軸方向に走査可能である。そのため、壁面の補修すべき部位において２軸のうち一方の軸を固定して他の軸方向に走査して耐火物を溶射し、その後一方の軸を所定量移動して固定し、他の軸方向に走査して耐火物を溶射する操作を繰り返す場合であっても、隣り合った走査線同士の肉盛耐火物相互に段差が生じることもなく、平坦な溶射補修面を得ることができる。従って、特許文献１に記載のような、補修ノズルの動作として基本パターンと移動パターンを組み合わせた補修パターンを採用しなくても、上記本発明の単純な移動のみによって補修が可能であり、短時間で良好な溶射補修面を形成することができる。
【００１３】
上記第２の目的を達成するための本発明の要旨とするところは以下の通りである。
（６）室炉式コークス炉の炉内を前進後退する台車３と、炭化室壁面状況を観察診断する観察診断装置９と、壁面の補修すべき部位を補修する補修装置と、台車３前部にあって観察診断装置９及び補修装置を空間的に移動するための駆動装置４とを有するコークス炉の診断補修装置であって、駆動装置４は平行移動機構５によって台車上を炭化室の前後方向に移動し、平行移動機構５においては駆動装置４を台車３の前部において平行移動可能に保持する前部保持部２０を有し、前部保持部２０は水冷箱２３中に収納された受けローラ２２と水冷レール２４を有し、受けローラ２２と水冷レール２４の一方が駆動装置４に配置され他方が台車３に配置され、受けローラ２２は水冷箱２３と水冷レール２４とによって周囲の高温環境から断熱保護され、受けローラ２２が水冷レール２４に接することで駆動装置４が台車３に保持され、受けローラ２２が水冷レール２４に接して回転しつつ両者が相対的に移動することによって平行移動機構５における移動が行われることを特徴とするコークス炉の診断補修装置。
（７）水冷箱２３中にはサイドローラ２５を有し、水冷レール２４はサイドローラ２５によって保持されることにより横ぶれが防止されてなることを特徴とする上記（６）に記載のコークス炉の診断補修装置。
（８）平行移動機構５は台車３内部において直動案内軸受２６によって平行移動可能に駆動装置４を保持する後部保持部２１を有し、直動案内軸受２６においては軸受ブロック２７がレール２８と転がり接触し、軸受ブロック２７とレール２８の一方が駆動装置４に配置され他方が台車３に配置され、軸受ブロック２７は駆動装置４又は台車３に回動可能に配置されてなることを特徴とする上記（６）又は（７）に記載のコークス炉の診断補修装置。
（９）駆動装置４は、平行移動機構５によってそれ自体が台車上を炭化室の前後方向に移動可能であるとともに、観察診断装置９及び補修装置を上下方向に回転する回転移動機構６と、観察診断装置９及び補修装置を対面する左右の壁面の間で回転する左右回転機構８とを有することを特徴とする上記（６）乃至（８）のいずれかに記載のコークス炉の診断補修装置。
（１０）前記観察診断装置は炭化室壁面を撮像する撮像装置、該壁面との距離を測定する距離計１６、該壁面の温度を測定する温度計の１又は２以上を有し、前記補修装置は壁面に局部的に酸素ガス又は酸素過剰燃料ガスを吹き付けて付着カーボンを燃焼除去するカーボン燃焼除去装置１２と、前記壁面レンガ表面及び／又は付着カーボンを機械的ハツリで除去する機械ハツリ除去装置１０と、前記壁面に耐火物を溶射して耐火物補修を行なう溶射装置１１の１又は２以上を有することを特徴とする上記（６）乃至（９）のいずれかに記載のコークス炉の診断補修装置。
【００１４】
前述の通り、本発明の診断補修装置において平行移動機構５の移動側構造物の重心は前部側に片寄っている。本発明においては、図５に示すように、前部保持部２０における受けローラ２２が上記移動側構造物の重量を受けることができる。受けローラ２２として、十分にこの重量に耐える構造のものを形成することができる。受けローラ２２が水冷レール２４に接して回転しつつ両者が相対的に移動することによって平行移動機構５における移動を円滑に行うことができる。また、受けローラ２２は水冷箱２３と水冷レール２４とによって周囲の高温環境から断熱保護されているので、炭化室内の高温環境にも関わらず十分な耐久性を確保することができる。さらに、受けローラ２２の転がり軸受部の近傍に水冷フェンスを設ければ、受けローラ２２の耐熱対策はより良好となる。
【００１５】
本発明の平行移動機構５の後部保持部２１として図６に示すような直動案内軸受２６を用いると好ましい。直動案内軸受２６は軸受ブロック２７とレール２８とから構成される。軸受ブロック２７は内部にボール３８又はローラーを備え、レール２８と転がり接触する。直動案内軸受２６において、軸受ブロック２７はレール２８の平行方向に円滑に動作することができ、レール２８の上下左右方向いずれについても拘束することができる。さらに、コークス炉炭化室内部に挿入する診断補修装置においては、平行移動中の駆動装置４の角度精度を高精度に保つことが困難である場合が多い。そこで、本発明の後部保持部２１においては、軸受ブロック２７は駆動装置４又は台車３に回動可能に配置する。図６（ａ）に示す例では、軸受ブロック２７が駆動装置４の平行移動機構５部分にピン３７を用いて回動可能に取り付けられている。これにより、たとえ平行移動機構５における駆動装置４の保持方位角度の一定性が低下したとしても、直動案内軸受２６に無理な負荷がかかることがない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明のコークス炉炭化室の診断補修装置について図１〜図４に基づいて説明する。
【００１７】
診断補修装置の台車３は、車輪又は橇３６によってコークス炉炉底に接地し、炉室２内を前進後退することができる。台車３の前進後退は、コークス炉炉外に配置された図示しない挿入駆動部によって行う。台車３の前部は炉室の最も奥まで前進することを要する一方、挿入駆動部は常に炉外に位置するため、台車３は炉室２の長さに相当する長さを有するものとなる。
【００１８】
台車３は、図１に示すように走行台車３０の上に設置することができる。走行台車３０はレール３５の上を走行可能であり、これにより補修を実施すべき炉室まで移動する。台車３と走行台車３０との接触部については、台車に車輪を設け、走行台車にレールを設け、レール上を車輪が走行する形状とすることができる。また、図１に示すように、走行台車３０に受けローラ３４を設け、台車３が受けローラ３４上に載置されて走行する形状としても良い。
【００１９】
台車３の炉内先端部には、観察診断装置９や補修装置を炉内空間で移動するための駆動装置４を有する。図１において、駆動装置４は炉内前後方向の平行移動機構５、炉内上下方向に回転するアーム７を利用した回転移動機構６、アーム７先端部に取り付けられた左右回転機構８を有する。距離計１６などの観察診断装置９及び溶射装置１１等の補修装置は左右回転機構８に取り付けられる。この駆動装置４により、左右回転機構７の先端に取り付けられた観察診断装置９や補修装置は炉内の上下方向全域を移動可能であり、更に観察診断あるいは補修する対象として左右いずれの炉壁をも選択することが可能になる。回転移動機構６の動作による先端部の軌跡は円弧となるが、回転移動機構６の動作にあわせて平行移動機構５を動作させることにより、先端部の軌跡を直線とすることもできる。図１（ｂ）に示す炉内診断専用装置３２は、台車３前方の連結アーム２９に脱着可能なように設置する。
【００２０】
左右回転機構７の先端には、観察診断装置及び溶射装置１１のほか、カーボン燃焼除去装置１２、機械ハツリ除去装置１０等を取り付けることができる。
【００２１】
左右回転機構８の先端に取り付けられる観察診断装置９には、該壁面との距離を測定する距離計１６が配置される。距離計１６としてはレーザー距離計等を用い、炉壁レンガの損耗量を測定する。図３に示すように、補修を予定する位置付近の壁面を二次元的に走査しながら該距離を測定することにより、壁面の損傷深さを三次元情報として取得することができる。走査は駆動装置４の動作によって行う。
【００２２】
観察診断装置９としては、該壁面との距離を測定する距離計１６のほか、炭化室壁面を撮像する撮像装置や該壁面の温度を測定する温度計を配置することもできる。撮像装置としてはＣＣＤカメラ等を用い、補修を行う壁面の観察を行う。温度計としてはサーモビュアー、放射温度計を用いることができる。壁面の温度分布を測定することにより、カーボン燃焼除去装置１２の作動中の壁面温度の監視や、溶射、機械ハツリ中の温度監視が可能になる。
【００２３】
左右回転機構８の先端に取り付けられたカーボン燃焼除去装置１２は、壁面に酸素ガス又は酸素過剰燃料ガスを吹き付けるためのノズルを有する。図３（ｂ）に示すように、ノズル先端を対象とする壁面に近づけた上でガス吹きつけ方向を対象とする壁面に向け、駆動装置４の動作によって吹き付ける壁面位置を移動しながらガスを吹き付けて付着カーボンを燃焼除去することができる。
【００２４】
左右回転機構８の先端に取り付けられる溶射装置１１は、その先端に溶射バーナーを有し、図４に示すように先端の溶射バーナーから酸素とプロパンガスを噴射させてプロパン酸素炎を形成する。同時に溶射バーナー先端から粉体耐火物を噴射させると、粉体耐火物がプロパン酸素炎によって溶融し、溶融した粉体が壁面の耐火物に付着して溶射耐火物４３が形成され、溶射補修が行われる。駆動装置４の動作によって溶射する位置を移動しつつ補修を実行することができる。溶射バーナーは、上述したカーボン燃焼除去装置１２の酸素ガス又は酸素過剰燃料ガス吹き付けノズルを兼ねることも可能である。
【００２５】
次に、本発明のコークス炉の診断補修方法について説明する。
【００２６】
本発明の診断補修方法による補修に先立ち、炭化室内炉壁のカーボン付着状況、レンガ肌荒れ・劣化状況、亀裂状況を観察し、概略の補修計画を立案する必要がある。図７に示す例では、台車３の前方下部に連結アーム２９が配置され、この連結アーム２９に炉内診断専用装置３２を接続して行うことができる。台車３を炉内に挿入することにより、ＣＣＤカメラを装着した炉内診断専用装置３２を炉内に挿入する。炉壁をＣＣＤカメラでスキャンしながら該炉内診断専用装置３２を移動することにより、炉壁全体のレンガ損傷状況等を把握することができる。
【００２７】
炭化室内の炉壁に付着しているカーボンの多くは予め行う自然通風による燃焼で除去されているので、炭化室壁面の凹凸形状がわかりやすくなっている。
【００２８】
炉壁のうちの補修すべき部位の概略を把握した後、本発明の診断補修装置を炉内に挿入し、診断補修装置の駆動装置４の移動範囲に補修すべき部位が含まれるような位置に台車３を静置する。次いで、図３（ａ）に示すように、駆動装置４の平行移動機構５と上下回転移動機構６によって観察診断装置９を移動し、例えば５〜５０ｍｍ程度のピッチで壁面を走査しながら観察を行う。観察診断装置９の距離計１６を用いることによって壁面の侵食深さについての情報が位置の座標とともに得られる。カーボンの付着状況は、観察診断装置９の温度計による測定データあるいは距離計の測定結果に基づいて知ることができる。これら観察結果に基づき、付着カーボンを除去すべき部位、溶射補修を行うべき部位及びそれらの深さについて、その座標とともに正確に決定することができる。この結果をコンタ図等に処理加工して運転室にいる運転者等にわかりやすく表示する。運転者はパソコンに表示されたコンタ図内に矩形等で補修範囲と補修深さとを重ね書きして補修方法を定める。
【００２９】
上記定めた補修計画に基づき、必要に応じて図３（ｂ）に示すようにカーボン燃焼除去を行う。もちろんカーボン燃焼除去を行わずに直接溶射補修を行っても良い。カーボン燃焼除去装置１２の吹き付けノズルを炉壁のカーボンを燃焼除去すべき部位に移動し、付着カーボン２５を燃焼する。カーボン燃焼除去装置１２は、溶射装置１１の溶射バーナーをもって代用することができる。燃焼除去能力は、酸素ガス流速４０Ｎｍ３／ｈｒで付着カーボン燃焼速度は４０ｃｃ／ｍｉｎ程度となる。吹き付けノズルの噴射口数を増やし、また酸素流量を増大することにより、燃焼除去能力を増大することも可能である。この際、本発明の観測診断装置の温度計（サーモビュアー、放射温度計等）によってガスを吹き付ける壁面の温度を監視し、煉瓦が過熱し過ぎないように制御することが重要である。吹き付けガスとして酸素ガスを用いる場合、通常は酸素ガス流量を２０〜２００Ｎｍ３／ｈｒの範囲とする。流量が多すぎると燃焼完了時に煉瓦を冷却するからである。酸素過剰燃料ガスを吹き付ける場合、燃料ガスとしてはプロパンガスを用い、燃料ガスと酸素ガスの流量比は１：５〜１：８の範囲とする。酸素ガスが多すぎると炎が不安定になるからである。
【００３０】
カーボン燃焼除去装置１２によるカーボン除去を行った場合には、図３（ｃ）に示すように再度本発明の観察診断装置９の距離計１６を走査させながら壁面の凹凸形状の測定を行い、コンタ図を作成して溶射補修すべき部位及び各部位毎の溶射量を決定する。各部位を溶射耐火物で埋めることにより補修後の耐火物表面が平坦になるように、位置座標毎に補修深さと一致するように溶射肉盛高さを定める。
【００３１】
本発明において溶射肉盛高さは、溶射バーナーの走査速度を調整することによって調整することができる。即ち補修深さが深い位置では走査速度を遅くして溶射肉盛高さを高くすることができ、補修深さが浅い位置では走査速度を速くして溶射肉盛高さを低くすることができる。これにより、補修部位の各位置について１回の走査によって損耗深さに応じた肉盛補修を行うことができ（図４（ｃ））、補修すべき部位を溶射肉盛して周辺煉瓦面に近い平坦な溶射補修面を得ることができる。
【００３２】
補修箇所における溶射装置１１の走査は、駆動装置４の動作によって行う。駆動装置４は、２軸方向において溶射装置１１の溶射バーナーを壁面表面を走査させることができる。図２に記載の装置を例にとれば、回転移動機構６による回転動作が一方の１軸、平行移動機構５による直線動作が他の１軸を構成する。壁面の補修すべき部位において、２軸のうち一方の軸（回転移動機構６）の位置を固定し、他の軸（平行移動機構５）を移動させることで当該方向に溶射バーナーを走査して耐火物を溶射する（図４（ａ））。直線状の溶射バーナー走査で当該部位の補修が完了したら、一方の軸（回転移動機構６）の動作で溶射バーナーを所定量移動し、再度固定し、平行移動機構５の動作による溶射バーナーの直線移動を行う。このように順次溶射装置１１の走査を行いつつ溶射を実施する。この結果、壁面の炉壁損傷部４１における走査線１３の軌跡は、図４（ｂ）に示すような形状となる。
【００３３】
本発明の溶射装置１１は、炉内の補修部位付近に停止した台車３に配置した駆動装置４によって駆動されるので、溶射装置１１の走査は極めて精密に行うことができる。そのため、隣り合った走査線同士の肉盛耐火物相互に段差が生じることもなく（図４（ｄ））、平坦な溶射補修面を得ることができる。従って、特許文献１に記載のような、補修ノズルの動作として基本パターンと移動パターンを組み合わせた補修パターンを採用する必要がなく、上記本発明の単純な移動のみによって補修が可能であり、短時間で良好な溶射補修面を形成することができる。
【００３４】
溶射方式としては、耐火物をバーナー炎でプロパン、酸素で予め溶融して吹き付けるラバーフレーム溶射方式と、金属Ｓｉを含有した耐火物を酸素と混合して吹き付け、テルミット反応により溶融させるテルミット溶射方式がある。
【００３５】
ラバーフレーム溶射方式の場合、溶射耐火物としては、ＳｉＯ２：９６％、ＣａＯ：１．８％、Ｎａ２Ｏ：１．０％の組成のものが最も好ましい。粉体の粒度は１０〜２００μｍとし、吹き付け量は毎時２０〜５０ｋｇ程度とする。溶射バーナーからはプロパンガスと酸素ガスを燃焼させたプロパン酸素炎を噴射し、粉体を溶融した上でレンガ表面に付着させる。吹き付け量毎時２０ｋｇの場合、プロパンガスと酸素ガスの流量はそれぞれ２５Ｎｍ３／ｈｒ、１００Ｎｍ３／ｈｒ程度とする。このような溶射条件を採用した場合、１回の直線走査で被着できる溶射耐火物の幅は５０ｍｍ程度となるので、隣り合った走査線相互間の距離は１５ｍｍ程度とすると好ましい結果を得ることができる。また、補修深さと走査速度の関係においては、補修深さが４０ｍｍであれば走査速度を１．５ｍ／ｍｉｎ程度とし、補修深さが２０ｍｍであれば走査速度を３ｍ／ｍｉｎ程度とするとよい。
【００３６】
テルミット溶射方式の場合、溶射材料としてはＳｉＯ２：８４．７％、Ａｌ２Ｏ３：０．８％、Ｆｅ２Ｏ３：０．７％、ＣａＯ：１．９％、Ｎａ２Ｏ：０．１％、金属Ｓｉ：１８．０％の組成を用いることができる。粉体の粒度は１０〜１０００μｍとし、吹き付け量が毎時４０ｋｇの場合、酸素ガス量は４０Ｎｍ３／ｈｒ程度とする。耐火物の機械ハツリを行っていない損耗部に溶射を行う場合、１回の直線走査で被着できる溶射耐火物の幅は４５ｍｍ程度となるので、隣り合った走査線相互間の距離は２０ｍｍ程度とすると好ましい結果を得ることができる。また、補修深さと走査速度の関係においては、補修深さが４０ｍｍであれば走査速度を０．６ｍ／ｍｉｎ程度とし、補修深さが２０ｍｍであれば走査速度を１．２ｍ／ｍｉｎ程度とするとよい。
【００３７】
もちろん本発明の診断補修方法において、診断補修装置はさらに壁面煉瓦表面及び／又は付着カーボンを機械的ハツリで除去する機械ハツリ除去装置１０を備え、機械ハツリ除去装置は駆動装置４によって空間的に移動可能であり、距離計１６による補修深さの測定に先立ち、補修すべき部位におけるレンガ表面の劣化耐火物及び／又は付着カーボンを機械的にハツリ除去を行い、その後距離計で補修深さを測定し、最後に溶射補修を行うこととしても良い。
【００３８】
次に、本発明の診断補修装置について説明する。
【００３９】
本発明の診断補修装置は、室炉式コークス炉の炉内を前進後退する台車３と、炭化室壁面状況を観察診断する観察診断装置９と、壁面の補修すべき部位を補修する補修装置と、台車３前部にあって観察診断装置９及び補修装置を空間的に移動するための駆動装置４とを有するコークス炉の診断補修装置であって、駆動装置４は平行移動機構５によって台車上を炭化室の前後方向に移動する。この診断補修装置において、平行移動機構５における駆動装置４の保持機構として以下に説明する機構が本発明の特徴である。
【００４０】
駆動装置４の前部側には観察診断装置９や補修装置が取り付けられているため、平行移動機構４の移動側構造物の重心は前部側に片寄っている。本発明においては、この移動側構造物の重量の大部分を受けるための保持機構として、前部保持部２０を有している。前部保持部２０は水冷箱２３中に収納された受けローラ２２と水冷レール２４を有する。受けローラ２２と水冷レール２４の一方が駆動装置４に配置され他方が台車３に配置される。即ち、受けローラを台車に配置する場合には、水冷レールを駆動装置側に配置する。
【００４１】
例えば図５（ａ）に示すように、台車３の前部下方に連結アーム２９が配置される場合、連結アーム２９の内部であって上部表面付近に受けローラ２２を配置する。受けローラ２２は水冷箱２３中に収納され、上部のみが連結アーム２９の上部表面に露出している。一方、駆動装置４の前部下方に水冷レール２４を配置する。水冷レール２４は、その下面が受けローラ２２と接し、水冷レール２４の方向は平行移動機構５の移動方向と平行であり、図５（ｂ）に示すように受けローラ２２が水冷レール２４に接することで駆動装置４の重量が台車３に保持される。また、水冷レール２４内部には図５（ｃ）に示すように水路３０が設けられ、冷却水を循環させて水冷を行う。受けローラ２２が水冷箱２３から露出する唯一の露出面は水冷レール２４によって覆われるので、受けローラ２２は水冷箱２３と水冷レール２４とによって周囲の高温環境から断熱保護される。駆動装置４を平行移動機構５によって移動させるに際しては、受けローラ２２が水冷レール２４に接して回転しつつ両者が相対的に移動し、これによって駆動装置４の重量が前部保持部２０で保持されつつ移動が行われる。
【００４２】
前部保持部２０を駆動装置４の重心付近に配置することができるので、平行移動機構５が片持ち構造とならず、保持部に過度な荷重がかかることがない。また、受けローラ２２として耐荷重強度の高い構造を採用することができるので、駆動装置４を十分に保持しつつ円滑な平行移動を行うことが可能である。
【００４３】
駆動装置４の平行移動機構５において、平行移動に際しては左右の炉壁方向にぶれることなく直線的に移動することが必要である。本発明においては、水冷箱２３中に図５（ｂ）に示すようにサイドローラ２５を有し、水冷レール２４をこのサイドローラ２５によって保持することにより、駆動装置４の横ぶれを防止することができる。図５に示す例においては、水冷箱中に２組のサイドローラ２５を配置し、各サイドローラは回転軸を鉛直方向としている。水冷レール２４の断面形状を下向きの凸形状とし、２つのサイドローラ２５によって凸部を左右から拘束することにより、水冷レール２４の横ぶれが防止される。
【００４４】
平行移動機構５において駆動装置４を保持する保持部としては、前述の前部保持部２０に加え、後部保持部２１を有し、前部保持部２０と後部保持部２１とによって駆動装置４を保持することとすることができる。
【００４５】
後部保持部２１については、図６に示すように台車３内部において直動案内軸受２６によって平行移動可能に駆動装置４を保持する機構とすると好ましい。直動案内軸受２６は軸受ブロック２７とレール２８とによって構成される。軸受ブロック２７中にはボール３８またはローラが配置され、軸受ブロック２７がレール２８と転がり接触する。図６（ｃ）に示す例においては、ボール３８ａ〜ボール３８ｄの４組のボールが配置され、軸受ブロック２７とレール２８との相対移動に伴ってボール（３８ａ〜３８ｄ）が軸受ブロック２７内を循環する。ボール３８ａに対応する循環ボールが、図６（ｃ）ではボール３８ａ’として記載されている。軸受ブロックとレールの一方が駆動装置に配置され他方が台車に配置される。
【００４６】
軸受ブロック２７はレール２８によって上下左右方向に拘束され、前後方向のみに移動することが可能である。これにより、駆動装置４は後部保持部２１において上下左右に拘束され、前後方向のみ移動可能に保持される。
【００４７】
直動案内軸受２６において、軸受ブロック２７とレール２８との間の角度は精密に一定に保持される。一方、前部保持部２０と後部保持部２１とによって保持される駆動装置４は、その保持される方位角度を平行移動中に常に精密に一定に保持することが困難な場合がある。このような場合、軸受ブロック２７を台車３又は駆動装置４に固定してしまうと、軸受ブロック２７とレール２８との間に無理な力がかかる恐れがある。そこで本発明の直動案内軸受２６においては、軸受ブロック２７は駆動装置４又は台車３に回動可能に配置する。例えば図６（ａ）に示す例では、直動ブロック２７がピン３１を用いて駆動装置４の平行移動機構５に回動可能に配置されている。これにより、たとえ平行移動機構５における駆動装置４の保持方位角度の一定性が低下したとしても、直動案内軸受２６に無理な負荷がかかることがない。
【００４８】
本発明の観察診断装置において、駆動装置４は平行移動機構５によってそれ自体が台車上を炭化室の前後方向に移動可能であるとともに、観察診断装置９及び補修装置を上下方向に回転する回転移動機構６と、観察診断装置９及び補修装置を対面する左右の壁面の間で回転する左右回転機構８とを有することとすると好ましい。これにより、観察診断装置９及び補修装置を炉壁表面に沿って２次元方向に自由に移動可能とすることができ、さらに機械ハツリ除去装置１０等の炉壁表面との距離を自由に調整することが可能になる。
【００４９】
本発明の観察診断装置において、炭化室壁面を撮像する撮像装置、該壁面との距離を測定する距離計１６、該壁面の温度を測定する温度計の１又は２以上を有し、前記補修装置は壁面に局部的に酸素ガス又は酸素過剰燃料ガスを吹き付けて付着カーボンを燃焼除去するカーボン燃焼除去装置１２と、前記壁面レンガ表面及び／又は付着カーボンを機械的ハツリで除去する機械ハツリ除去装置１０と、前記壁面に耐火物を溶射して耐火物補修を行なう溶射装置１１の１又は２以上を有することとすると好ましい。
【００５０】
【実施例】
炉室長さ１６ｍ、高さ６ｍ、幅０．４ｍのコークス炉の診断補修のために、図１〜７に示す本発明の診断補修装置を用いて炉壁の補修を行った。台車３は全長が２４ｍ、駆動装置４の平行移動可能距離は１．５ｍ、上下回転角度は±５５°、アーム７の長さは２．４ｍ、左右回転角度は±８．８°である。駆動装置に配置する観察診断装置９のうち、撮像装置としてＣＣＤカメラを３台装備した。さらに距離計１６としてレーザー距離計、温度計としてサーモビュアーを有する。補修装置としては溶射装置１１を備え、溶射バーナーのノズルは付着カーボン燃焼除去装置１２のノズルを兼ねる。さらに機械ハツリ除去装置１０を備えている。
【００５１】
駆動装置４の平行移動機構５は、図１に示すように前部保持部２０及び後部保持部２１によって保持される。前部保持部２０には図５に示すように受けローラ２２と水冷レール２４とが用いられ、後部保持部２１には図６に示すように直動案内軸受２６が用いられている。
【００５２】
台車３の前部下方には連結アーム２９を備え、連結アーム２９には図７に示すように炉内診断専用装置３２を連結することが可能であると同時に、連結アーム２９中に水冷箱２３に保護された受けローラ２２が配置され、駆動装置４の下部に設置された水冷レール２４とともに前部保持部２０を形成している。水冷箱中には、水冷レール２４を両側から保持するようにサイドロール２５が配置される。
【００５３】
後部保持部２１の直動案内軸受２６は台車３内部に配置され、台車３の水冷構造によって高温環境から保護されている。直動案内軸受２６のレール２８は台車３に固定され、軸受ボックス２７はピン３７によって駆動装置側に回動可能に保持されている。
【００５４】
本発明の診断補修装置を用いた補修に先立ち、図７に示すＣＣＤカメラを装着した炉内診断専用装置３２を診断補修装置の連結アーム２９に装着して炉内に挿入する。炉壁をＣＣＤカメラでスキャンしながら該炉内診断専用装置３２を移動することにより、炭化室内炉壁のカーボン付着状況、レンガ肌荒れ・劣化状況、亀裂状況を観察し、概略の補修計画を立案した。
【００５５】
炉内の付着カーボンは予め自然通風による燃焼で予備的に除去を行った。炉壁のうちの補修すべき部位の概略を把握した後、本発明の診断補修装置を炉内に挿入し、診断補修装置の駆動装置４の移動範囲に補修すべき部位が含まれるような位置に台車３を静置する。次いで、図３（ａ）に示すように、駆動装置４によって観察診断装置９を移動し、５〜５０ｍｍ程度のピッチで壁面を走査しながら観察を行う。観察診断装置９の距離計１６を用いることによって壁面の侵食深さについての情報が位置の座標とともに得られる。カーボンの付着状況は、観察診断装置９の温度計による測定データあるいは距離計の測定結果に基づいて知ることができる。
【００５６】
カーボン付着状況観察結果に基づき、まず図３（ｂ）に示すように付着カーボン除去を行う。本実施例においては、溶射装置１１の溶射バーナーが付着カーボン除去装置１２を兼ねている。付着カーボンを燃焼除去するに際しては、溶射バーナーの先端から純酸素を流量８０Ｎｍ３／ｈｒで吹き付ける。本実施例においては、炉壁の煉瓦残存厚みが薄くなっているので、機械ハツリ除去装置を用いた機械ハツリは行わない。付着カーボン除去後に、図３（ｃ）に示すように再度距離計１６を用いた診断を行い、該診断結果に基づいて溶射補修を行う。
【００５７】
距離計１６を用いた損耗深さの診断結果に基づき、溶射補修計画について、その座標とともに正確に決定する。この結果をコンタ図等に処理加工して運転室にいる運転者等にわかりやすく表示する。運転者はパソコンに表示されたコンタ図内に矩形等で補修範囲と補修深さとを重ね書きして補修方法を定めることができる。
【００５８】
診断補修装置の溶射パターン制御部においては、予め補修深さと溶射バーナーの走査速度との対応を定めておき、炉壁損傷部の各位置毎の補修深さに応じて溶射バーナーの走査速度を調整するようにしている。走査速度の急激な変化を防止するためには、例えば溶射部位を中心として縦横１０ｍｍおきに測定した９点の損耗深さ情報を用い、これらの値を平均化した深さ情報に基づいて走査速度を定めることとすれば、溶射バーナーの走査速度は急激に変化しないので好ましい。
【００５９】
炉壁損傷部４１における溶射装置１１の走査方法としては、まず駆動装置４の回転移動機構６を動作させて溶射バーナーの上下方向の位置を定め、その位置における補修箇所の左右方向全幅について駆動装置４の平行移動機構５を動作させて溶射バーナーを前後方向に走査させる。１走査線について走査が完了したら、上下回転機構を動作させて溶射バーナーを上下方向に位置変更し、となりの走査線について走査しつつ溶射を行う。隣り合う走査線同士の間隔については、溶射肉盛表面の隣り合う境界位置が平坦になるように最適な間隔を選択することができる。通常は隣り合う走査線同士の間隔を、ラバーフレーム溶射では１５ｍｍ程度、テルミット溶射では２０ｍｍ程度とすると良好な結果を得ることができる。
【００６０】
１箇所の炉壁損傷部４１における補修箇所について、回転移動機構６を移動しつつすべての高さについて走査しつつ溶射を完了すれば、図４（ｂ）に示すような走査線１３の軌跡を描くことができ、当該補修箇所について溶射肉盛して図４（ｃ）（ｄ）に示すような周辺煉瓦面に近い平坦な溶射補修面を得ることができる。
【００６１】
溶射後に再度距離計１６を走査させて補修部の形状を測定し、機械ハツリ除去装置１０で表面を平坦にすることもできるが、通常は溶射後の補修部の表面形状は極めて平坦な形状となり、さらに機械ハツリ除去を必要とすることはない。
【００６２】
【発明の効果】
本発明は、補修部位の各位置毎に補修深さが異なっていても溶射肉盛補修を行うことだができるので、溶射の前に機械ハツリ除去装置１０を用いて損傷部の底部形状を平坦化する必要がない。そのため、炉壁煉瓦の残存厚みが少なく機械ハツリを行いにくい場所についても機械ハツリを行わずに補修を行うことが可能になる。また、炉内の補修部位付近に停止した台車３に配置した駆動装置４によって駆動されるので、溶射装置１１の走査は極めて精密に行うことができる。そのため、本発明の単純な移動のみによって補修が可能であり、短時間で良好な溶射補修面を形成することができる。
【００６３】
本発明はまた、診断補修装置の平行移動機構について、前部保持部における受けローラが移動側構造物の重量を受ける。受けローラとして、十分にこの重量に耐える構造のものを形成することができ、受けローラ２２は水冷箱２３と水冷レール２４とによって周囲の高温環境から断熱保護されているので、炭化室内の高温環境にも関わらず十分な耐久性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコークス炉の観察診断装置を示す概略図である。
【図２】本発明のコークス炉の観察診断装置のうち、駆動装置に配置した観察診断装置と補修装置を示す部分図である。
【図３】本発明の補修方法を示す部分断面図であり、（ａ）は付着カーボン除去前の炉壁診断状況、（ｂ）は付着カーボン除去状況、（ｃ）は付着カーボン除去後の炉壁診断状況を示す図である。
【図４】本発明の補修方法を示す図であり、（ａ）は炉壁を溶射する状況を示す部分断面図、（ｂ）は炉壁損傷部における溶射バーナーの走査線を示す図、（ｃ）はＣ−Ｃ部分断面図、（ｄ）はＤ−Ｄ部分断面図である。
【図５】本発明の診断補修装置における前部保持部を示す図であり、（ａ）は観察診断装置の部分断面図、（ｂ）は前部保持部を構成する主要部品の斜視図、（ｃ）は水冷レールの断面図である。
【図６】本発明の診断補修装置における後部保持部を示す図であり、（ａ）は観察診断装置の部分断面図、（ｂ）は直動案内軸受の斜視図、（ｃ）は直動案内軸受の断面図である。
【図７】本発明の診断補修装置に炉内診断専用装置を装着した状況を示す図である。
【符号の説明】
２ 炉室
３ 台車
４ 駆動装置
５ 平行移動機構
６ 回転移動機構
７ アーム
８ 左右回転機構
９ 観察診断装置
１０ 機械ハツリ除去装置
１１ 溶射装置
１２ 付着カーボン燃焼除去装置
１３ 走査線
１６ 距離計
２０ 前部保持部
２１ 後部保持部
２２ 受けローラ
２３ 水冷箱
２４ 水冷レール
２５ サイドローラ
２６ 直動案内軸受
２７ 軸受ブロック
２８ レール
２９ 連結アーム
３０ 水路
３２ 炉内診断専用装置
３３ 走行台車
３４ 受けローラ
３５ レール
３６ 橇
３７ ピン
３８ ボール
４０ 炉壁煉瓦
４１ 炉壁損傷部
４２ 付着カーボン
４３ 溶射耐火物
Claims (10)
- 室炉式コークス炉の炉内を前進後退する台車と、炭化室壁面との距離を測定する距離計を有する観察診断装置と、前記壁面に耐火物を溶射して耐火物補修を行なう溶射装置と、前記台車前部にあって前記観察診断装置、溶射装置を空間的に移動するための駆動装置とを有する診断補修装置を用いてコークス炉の炭化室内の壁面を熱間で診断し補修する方法であって、
診断補修装置の前記台車を炉内に挿入し、前記壁面の補修すべき部位における壁面位置毎の補修深さを前記距離計を用いて測定し、補修すべき部位において前記駆動装置によって前記溶射装置を走査しつつ耐火物を溶射して耐火物補修を行ない、補修すべき部位の壁面位置毎の補修深さに応じて走査速度を調整することによって溶射肉盛量を調整することを特徴とするコークス炉の診断補修方法。 - 前記溶射肉盛量の調整は、補修すべき部位を溶射肉盛して周辺煉瓦面に近い平坦な溶射補修面を得るように調整することを特徴とする請求項１に記載のコークス炉の診断補修方法。
- 前記駆動装置は前記溶射装置を壁面位置において２軸方向に走査可能であり、壁面の補修すべき部位において２軸のうち一方の軸を固定して他の軸方向に走査して耐火物を溶射し、その後一方の軸を所定量移動して固定し、他の軸方向に走査して耐火物を溶射する操作を繰り返すことを特徴とする請求項１又は２に記載のコークス炉の診断補修方法。
- 前記距離計による補修深さの測定に先立ち、補修すべき部位の壁面に局部的に酸素ガス又は酸素過剰燃料ガスを吹き付けて付着カーボンを燃焼除去することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のコークス炉の診断補修方法。
- 前記診断補修装置はさらに壁面煉瓦表面及び／又は付着カーボンを機械的ハツリで除去する機械ハツリ除去装置を備え、該機械ハツリ除去装置は前記駆動装置によって空間的に移動可能であり、前記距離計による補修深さの測定に先立ち、補修すべき部位におけるレンガ表面の劣化耐火物及び／又は付着カーボンを機械的にハツリ除去することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のコークス炉の診断補修方法。
- 室炉式コークス炉の炉内を前進後退する台車と、炭化室壁面状況を観察診断する観察診断装置と、壁面の補修すべき部位を補修する補修装置と、前記台車前部にあって前記観察診断装置及び補修装置を空間的に移動するための駆動装置とを有するコークス炉の診断補修装置であって、
前記駆動装置は平行移動機構によって台車上を炭化室の前後方向に移動し、該平行移動機構においては駆動装置を台車の前部において平行移動可能に保持する前部保持部を有し、該前部保持部は水冷箱中に収納された受けローラと水冷レールを有し、受けローラと水冷レールの一方が駆動装置に配置され他方が台車に配置され、受けローラは前記水冷箱と水冷レールとによって周囲の高温環境から断熱保護され、受けローラが水冷レールに接することで駆動装置が台車に保持され、受けローラが水冷レールに接して回転しつつ両者が相対的に移動することによって前記平行移動機構における移動が行われることを特徴とするコークス炉の診断補修装置。 - 前記水冷箱中にはサイドローラを有し、水冷レールはサイドローラによって保持されることにより横ぶれが防止されてなることを特徴とする請求項６に記載のコークス炉の診断補修装置。
- 前記平行移動機構は台車内部において直動案内軸受によって平行移動可能に駆動装置を保持する後部保持部を有し、直動案内軸受においては軸受ブロックがレールと転がり接触し、軸受ブロックとレールの一方が駆動装置に配置され他方が台車に配置され、軸受ブロックは駆動装置又は台車に回動可能に配置されてなることを特徴とする請求項６又は７に記載のコークス炉の診断補修装置。
- 前記駆動装置は、平行移動機構によってそれ自体が台車上を炭化室の前後方向に移動可能であるとともに、前記観察診断装置及び補修装置を上下方向に回転する回転移動機構と、観察診断装置及び補修装置を対面する左右の壁面の間で回転する左右回転機構とを有することを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載のコークス炉の診断補修装置。
- 前記観察診断装置は炭化室壁面を撮像する撮像装置、該壁面との距離を測定する距離計、該壁面の温度を測定する温度計の１又は２以上を有し、前記補修装置は壁面に局部的に酸素ガス又は酸素過剰燃料ガスを吹き付けて付着カーボンを燃焼除去するカーボン燃焼除去装置と、前記壁面レンガ表面及び／又は付着カーボンを機械的ハツリで除去する機械ハツリ除去装置と、前記壁面に耐火物を溶射して耐火物補修を行なう溶射装置の１又は２以上を有することを特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載のコークス炉の診断補修装置。
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