JP2006299314A

JP2006299314A - Ｒｈ炉内観察装置

Info

Publication number: JP2006299314A
Application number: JP2005120000A
Authority: JP
Inventors: Yukitoshi Kubota; 行利窪田; Yoichi Sasai; 洋一笹井; Junichiro Okuhara; 潤一郎奥原
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 2005-04-18
Filing date: 2005-04-18
Publication date: 2006-11-02

Abstract

【課題】本発明は、観察プローブをＲＨ炉内に挿入し煉瓦の残厚を測定する場合、ＲＨ炉と観察プローブの中心位置の位置ずれを補正して測定精度を向上させることを目的とする。
【解決手段】本発明によるＲＨ炉内観察装置は、ＲＨ炉(1)の下方に回転及び上下動自在な観察プローブ(18)を配設し、ＲＨ炉(1)の還流管(4,5)と観察プローブ(18)の各中心位置(4a,5aと19)間の位置ずれ分(ΔX,ΔY)を補正してＲＨ炉(1)の煉瓦(3)の内壁(3a)に対する距離測定データを高精度に得るようにした構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＨ炉内観察装置に関し、特に、観察用カメラを有する観察プローブをＲＨ炉内に挿入し、レーザー距離センサを用いて煉瓦の残厚を測定する場合、ＲＨ炉と観察プローブの各中心位置の位置ずれを検出して補正することにより、測定精度を向上させるようにするための新規な改良に関する。

一般に、内張り耐火物が使用毎に損傷を起こしライニング厚が減少していくような炉において耐火物の補修時期を判断するために、従来は炉を冷却し炉内寸法を測定する、もしくは鉄皮温度の上昇具合を見て補修を判断する等の方法が取られている。
一方、特許文献１に示されるような冷却構造のプローブ内にカメラをセットした熱間観察装置を使用して、操業の合間に炉内間に炉内温度が約１０００℃以上と高温な状態のままで炉内状況を確認する方法もある。
また、特許文献２に見られるようにコークス炉において距離計測手段を炉内に挿入して挿入装置から炉壁までの距離をレーザー距離計等を用いて計測し表面の凹凸を確認する方法がある。

特公平４−７２１５５号公報特開２００４−３５４２４１号公報

従来のＲＨ炉内観察装置は、以上のように構成されているため、次のような課題が存在していた。
すなわち、炉を冷却し炉内寸法を測定する方法では、ライニングの寸法を直接測定できる上、損傷状況も直接確認できるため、補修時期は的確に判断できるが、炉体の冷却に時間を要する上、昇温するための熱ロスが大きく現実的ではない。
また、鉄皮温度の上昇具合を見る方法は、操業条件の変化等により、鉄皮温度が変化するため、確実な減寸予測ができず、耐火物の寿命を全うする前に取り替えることが多く、ロスが大きい。
一方ＲＨ炉では、特許文献１のような熱間観察装置をＲＨ炉の還流管より挿入し、炉を冷却することなく内部状況を観察する方法が行われている。しかしこの方法では炉内状況は確認できるが、耐火物がどの程度減寸しているかを数値で判断することが出来ないため、寿命予測には使用できない。
また特許文献２は炉壁面に平行に挿入装置を操作することにより凹凸を確認するものであり、コークス炉のような地面に据え付けられ炉壁面が平面で構成されている窯炉には有効であるが、ＲＨ炉のように移動可能であり炉断面が楕円形状をしている上、挿入可能位置が還流管に限られるような場合、観察装置と炉体との相対位置関係を正確に割り出す必要があり、適用が困難であった。

本発明によるＲＨ炉内観察装置は、台車により移動自在に設けられたＲＨ炉の下方に位置する走行台車と、前記走行台車上にサーボモータを介して回転自在に設けられたプローブ回転装置と、前記プローブ回転装置上に設けられ直立する直立ガイドを介して上下駆動部により上下動自在に設けられたプローブ昇降軸と、前記プローブ昇降軸の上端に設けられた観察プローブと、前記観察プローブに設けられた観察用カメラ、照明装置及びレーザー距離センサと、前記走行台車上に設けられた総合制御装置とを備え、前記観察プローブ上に前記ＲＨ炉が移動して停止時に、前記観察プローブのプローブ中心位置と前記ＲＨ炉の還流管の管中心位置の位置ずれ分を前記総合制御装置によって測定し、前記観察プローブを前記ＲＨ炉内に挿入した時に測定する前記ＲＨ炉と観察プローブとの間の距離測定データを前記位置ずれ分を用いて補正するようにした構成であり、また、前記上下駆動部は、エンコーダを有するリニアアクチュエータよりなる構成である。

本発明によるＲＨ炉内観察装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、ＲＨ炉の還流管の中へ観察プローブを挿入し、還流管の管中心とプローブ中心位置との位置ずれ分を用いてＲＨ炉と観察プローブとの間の距離データを補正しているため、観察プローブのレーザー距離センサを用いて煉瓦の残厚を高精度に測定することができる。
従って、ＲＨ炉操業合間に炉内状況観察及び煉瓦の残存状況測定が可能となることから、的確な耐火物補修時期が設定できる。また、耐火物損傷が予想外に進行した場合も本装置により、定期的に観察していることにより早めの対処が可能となり、設備トラブルを未然に防ぐことが可能となる。

本発明は、観察用カメラを有する観察プローブをＲＨ炉内に挿入し、レーザー距離センサを用いて煉瓦の残厚を測定する場合、ＲＨ炉と観察プローブの各中心位置の位置ずれを検出して補正することにより、測定精度を向上させるようにしたＲＨ炉内観察装置を提供することを目的とする。

以下、図面と共に本発明によるＲＨ炉内観察装置の好適な実施の形態について説明する。
図１において、符号１で示されるものは、台車２によって左右方向に水平往復移動可能な熱間炉であるＲＨ炉であり、このＲＨ炉１の内壁にはライニングである煉瓦３による内張りが形成され、この内張りは楕円筒状をなしている。

前記ＲＨ炉１内には一対の第１、第２還流管４，５が設けられており、このＲＨ炉１の下方位置には、ＲＨ内観察装置１０が走行台車１１を介して矢印Ａの方向に沿って水平方向に往復することができるように構成されている。

前記走行台車１１上には、エンコーダ付のサーボモータ１２を介し直交変換装置１３によって回転自在に設けられたプローブ回転装置１４が回転自在に配設されている。

前記プローブ回転装置１４上の中心軸からずれた位置には、図示しないエンコーダを有する周知のリニアアクチュエータ等からなる上下駆動部１５及びリニアガイド１５ａによって上下動自在なプローブ昇降軸１６を有する直立ガイド１７が植立して設けられている。

前記直立ガイド１７は、前記プローブ回転装置１４の回転中心Ｐからずれた偏心位置Ｐ１に固定されており、この直立ガイド１７に設けられた前記プローブ昇降軸１６の上端の観察プローブ１８のプローブ中心位置１９は前記回転中心Ｐと一致するように構成されている。

前記観察プローブ１８には、ＣＣＤからなる観察用カメラ２０、照明装置２１及びレーザー距離センサ２２が設けられており、前記観察用カメラ２０によって前記煉瓦３の内壁３ａの状態を照明装置２１で照明しつつ観察し、前記レーザー距離センサ２２によって煉瓦３の内壁３ａ迄の距離をレーザーによって測定することができるように構成されている。

前記プローブ回転装置１４上には、柱部３０を介してパソコンからなる総合制御装置３１が設けられており、この総合制御装置３１は、前記観察プローブ１８の観察用カメラ２０からの画像信号の取り込み、前記レーザー距離センサ２２からの距離信号の取り込み、前記上下駆動部１５による観察プローブ１８の上下動制御、前記プローブ回転装置１４の回転制御等を行い、ＲＨ炉１内の内壁３ａの残厚測定を行うために必要とする動作等の制御を総合的に行うことができるようなプログラムが設定されている。

従って、プローブ昇降軸１６を上昇させることにより、ＲＨ炉１の何れかの還流管４又は５より観察プローブ１８を挿入し、測定したいレベルにおいて観察プローブ１８を回転させながら、炉内状況の観察及び距離測定ができるようにされ、昇降軸１６はその上昇位置が測定できるように上下駆動部１５にエンコーダを取り付け、測定したい煉瓦３の内壁３ａの所要のレベルまで来たときに自在に停止できるように構成されている。

また、前記プローブ回転装置１４は、測定される前記内壁３ａが前述のように楕円形状になっているため、わずかな角度ずれが生じても前記レーザー距離センサ２２によって測定する煉瓦３の内壁３ａ迄の距離である距離測定データが大きく違うことになるため、エンコーダ付のサーボモータ１２により予め設定したプログラムに基づいて制御している。
前記ＲＨ炉は台車２上にセットされて移動し、ＲＨ内観察装置１０の設置位置まで移動するが、その都度停止位置が全く同じとはならず、一対の第１、第２還流管４，５を交互に観察するため、観察プローブ１８も移動する必要があるため、還流管４，５の各管中心位置４ａ，５ａと観察プローブ１８のプローブ中心位置１９が必ずしも一致するとは限らない。このため本観察装置には前記総合制御装置３１を搭載しており、前記観察プローブ１８上にＲＨ炉１本体が移動し停止すると、前記プローブ中心位置１９と前記還流管４又は５の管中心位置４ａ又は５ａとの位置ずれ分ΔＸ、ΔＹを前記総合制御装置３１にて測定する。

前記位置ずれ分ΔＸ、ΔＹは、その検出手段としては種々あるが、１例として、台車２上の管中心位置４ａ及び５ａを予め設定して総合制御装置３１に取り込んでおき、台車２を水平方向に図示しないサーボモータによって移動させた時のパルス数と前記プローブ中心位置１９とが一致するように設定し、実際にＲＨ炉１を移動させた場合、図２で示されるように、測定基準である管中心位置５ａとプローブ中心位置１９にずれ（ΔＸ,ΔＹ）が生じた場合、測定目標地点Ｐは同一点を測ることから、本来の測定角度Ｃに対し、実際の測定角度Ｄは前記ずれ（ΔＸ,ΔＹ）に応じて補正（周知の三角形の定理から計算可能）をかける必要がある。
前述の補正をかけた実際の測定角度Ｄを用いて実際の距離である実際の測定値Ｂを測定し、前述のように、前記ずれ（ΔＸ,ΔＹ）による補正をかけると本来の測定値Ａを算出することができる。

次に、実際の内壁３ａの観察及びプローブ内壁距離測定は、次のように行われる。
まず、ＲＨ炉１本体が観察可能位置まで台車２によって移動し、停止する。次に、ＲＨ内観察装置１０は第１、第２還流管４，５のどちらか測定したい側の下に移動して停止する。次に、総合制御装置３１にてＲＨ内観察装置１０とＲＨ炉１本体の位置関係を前述のようにして測定する。次に、前述のように、前記位置ずれ分の有無に関する位置関係データは総合制御装置３１に転送され、前記プローブ内距離測定データに補正を掛ける。次に、観察プローブ１８を上昇させ、測定したいレベルまで達した状態で停止する。さらに、プローブ回転装置１４にて回転させつつ測定したい位置にて前記プローブ内距離測定データに基づいて煉瓦３の残厚の寸法測定を行う。また、炉内状況を観察用カメラ２０によって任意に撮影する。

本発明は、ＲＨ炉に限ることなく、例えば、他の炉に対しても適用可能である。

本発明によるＲＨ炉内観察装置を示す構成図である。図１の炉内測定の補正を示す説明図である。

符号の説明

１ＲＨ炉
２台車
３煉瓦
３ａ内壁
４第１還流管
５第２還流管
４ａ，５ａ管中心位置
ΔＸ,ΔＹ位置ずれ分
１０ＲＨ内観察装置
１１走行台車
１２サーボモータ
１４プローブ回転装置
１５上下駆動部
１６プローブ昇降軸
１７直立ガイド
１８観察プローブ
１９プローブ中心位置
２０観察用カメラ
２１照明装置
２２レーザー距離センサ
３１総合制御装置

Claims

台車(2)により移動自在に設けられたＲＨ炉(1)の下方に位置する走行台車(11)と、前記走行台車(11)上にサーボモータ(12)を介して回転自在に設けられたプローブ回転装置(14)と、前記プローブ回転装置(14)上に設けられ直立する直立ガイド(17)を介して上下駆動部(15)により上下動自在に設けられたプローブ昇降軸(16)と、前記プローブ昇降軸(16)の上端に設けられた観察プローブ(18)と、前記観察プローブ(18)に設けられた観察用カメラ(20)、照明装置(21)及びレーザー距離センサ(22)と、前記走行台車(11)上に設けられた総合制御装置(31)とを備え、
前記観察プローブ(18)上に前記ＲＨ炉(1)が移動して停止時に、前記観察プローブ(18)のプローブ中心位置(19)と前記ＲＨ炉(1)の還流管(4又は5)の管中心位置(4a又は5a)の位置ずれ分(ΔX,ΔY)を前記総合制御装置(31)によって測定し、前記観察プローブ(18)を前記ＲＨ炉(1)内に挿入した時に測定する前記ＲＨ炉(1)と観察プローブ(18)との間の距離測定データを前記位置ずれ分(ΔX,ΔY)を用いて補正するように構成したことを特徴とするＲＨ炉内観察装置。
前記上下駆動部(15)は、エンコーダを有するリニアアクチュエータよりなることを特徴とする請求項１記載のＲＨ炉内観察装置。