JP2008248025A - コークス炉の壁面補修支援装置、コークス炉の壁面補修支援方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】コークス炉の炭化室の炉壁を従来よりも効率的に補修することができるようにする。
【解決手段】複数のコークス炉１００の複数の炭化室１１で実際に生じた押出負荷と、その炭化室１１について導出した抵抗指数ｋとを用いて、押出負荷と抵抗指数ｋとの関係を示すグラフ１４０１を求めておく。その後、炉壁３次元プロフィールデータ１５０１、１５０２に対して、補修対象領域１５０３、１５０４が指定されると、その補修対象領域１５０３、１５０４を補修した場合の抵抗指数ｋを計算し、計算した抵抗指数ｋに対応する押出負荷を、グラフ１４０１から推定する。抵抗指数ｋと押出負荷とは明瞭な相関関係があるので、推定した押出負荷の信頼性は、極めて高いものとなる。したがって、ユーザは、押出負荷の推定値（計算値）に基づいて、補修箇所の判断を、容易に且つ正確に行える。
【選択図】図１

Description

本発明は、コークス炉の壁面補修支援装置、コークス炉の壁面補修支援方法、及びコンピュータプログラムに関し、特に、コークス炉の炭化室の壁面を補修するための指針を与えるために用いて好適なものである。

石炭を乾留してコークスを生成するためのコークス炉は、耐火レンガ等で形成された炉壁を介して、多数の炭化室と燃焼室とが交互に配置されて構成される。このようなコークス炉でコークスを生成する場合には、まず、炭化室の頂部にある石炭装入口から石炭を装入する。そして、ガスを燃やすことにより燃焼室で発生した熱によって、１０００℃以上の高温を凡そ２０時間、炭化室内の石炭に加える。これにより石炭が乾留され、コークスケーキ（以下、単にコークスと称する）が製造される。コークスが製造されると、炭化室の両端にある扉を開けて、炭化室の側方から押出機によりコークスを押し出し、コークスを炭化室から排出する。このようにしてコークスを製造するための炭化室は、例えば、長さが１５ｍ、高さが６ｍ、幅が０．４ｍ程度の大きさを有しており、長さと高さに比較して幅が狭い構造を有しているのが特徴である。

そして、現存するコークス炉の多くは、３０年以上の長期間に亘って稼動しているため、炭化室の炉壁を構成する耐火レンガが、熱的、化学的、或いは機械的な要因によって劣化し、炭化室の炉壁表面の一部或いは複数箇所に、陥没が生じたり、カーボンの付着による出っ張りが発生したりしていることがある。

前述したように、コークスは、押出機により押し出されて、炭化室から取り出されるので、炭化室の炉壁表面に著しい凹凸があると、コークスの押出負荷が大きくなり、コークスの押し詰まりが発生することがある。
このような押出負荷を決定する要因には様々なものがある。具体的に、炉壁の凹凸、炉壁の耐力、炉壁とコークスとの隙間量、コークスを構成する各コークス塊の大きさ、コークスの炭化室における充填量、押出時に炉壁とコークスとの間に生じる摩擦力、石炭の配合や石炭に含まれる水分量、及び石炭の乾留状態等の様々な要因が複雑に絡み合って押出負荷が生じる。

以上のようにしてコークスの押出負荷が大きくなり、コークスの押し詰まりが発生すると、コークスの生産能力が著しく低下してしまう。そこで、炭化室の炉壁表面に凹凸がある場合には、炭化室の炉壁表面を補修し、炭化室の炉壁表面の平坦度を回復させる必要がある。
ところが、コークス炉は、連続操業しているので、炭化室の炉壁の補修を行う際には、その炭化室の操業を止めなければならない。炭化室の炉壁の補修のために、溶射が行われるが、その溶射の作業には、１箇所当たり数時間（例えば３時間）の時間を要する。生産性の観点から溶射作業を行える時間は限られているので、闇雲に全ての凹凸を補修することは出来ない。

したがって、炭化室の炉壁に生じている凹凸を効率的に且つ適正に補修する必要がある。そして、炭化室の炉壁の補修順序を決定する技術が従来から提案されている（特許文献１を参照）。特許文献１に記載の技術では、炭化室の炉壁の画像から、損傷領域の大きさから、炭化室の炉壁の損傷程度を数値化し、数値化した情報に基づいて、補修の優先順位を決定するようにしている。尚、以下の説明では、炭化室の炉壁を、必要に応じて炉壁と略称する。

特開平１１−２５６１６６号公報

前述したように、炉壁の補修は、コークスの押し詰まりが発生しない程度に行うのが望ましい。そして、コークス炉の押し詰まりは、コークスの押出負荷が大きくなると発生する。そこで、炉壁の凹凸と押出負荷との関係を定量的に把握することができれば、炉壁の補修を効率的に行うことが可能になる。

しかしながら、前述した従来の技術では、炉壁の損傷の面形状を基準に、補修の優先順位を決定しているだけである。例えば、損傷面積は小さくても深い陥没であれば押出負荷への影響が大きいと考えられる。同じ凹凸であっても、炉壁の高さ方向の位置によって押出負荷が異なることも考えられる。したがって、従来の技術では、炉壁の補修を真に的確かつ効率的に行うことが困難であるという問題点があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、コークス炉の炭化室の炉壁を従来よりも効率的に補修することができるようにすることを目的とする。

本発明のコークス炉の壁面補修支援装置は、製造したコークスを押出機で排出して操業するコークス炉の壁面補修支援装置であって、前記コークス炉の炭化室の側壁面の画像信号に基づいて、前記炭化室の側壁面に生じている凹凸に関わる凹凸情報を導出する凹凸情報導出手段と、前記凹凸情報導出手段により導出された凹凸情報のうち、前記炭化室の側壁面の補修対象領域における凹凸情報を、予め設定された補修値に変更して新たな凹凸情報とする凹凸情報変更手段と、前記凹凸情報変更手段により変更された凹凸情報を用いて、前記炭化室の側壁面における、コークスの押出方向に対する勾配に関わる勾配情報を導出する勾配情報導出手段と、前記勾配情報導出手段により導出された勾配情報を用いて、コークスが押出時に受ける抵抗を指標化した抵抗指標を導出する指標化手段と、予め設定された前記抵抗指標とコークスの押出負荷との対応関係を示す抵抗負荷押出負荷相関情報から、前記指標化手段により導出された抵抗指標に対応する押出負荷を導出する押出負荷導出手段と、前記押出負荷導出手段により導出された押出負荷を報知する報知手段とを有することを特徴とする。

本発明のコークス炉の壁面補修支援方法は、製造したコークスを押出機で排出して操業するコークス炉の壁面補修支援装置であって、前記コークス炉の炭化室の側壁面の画像信号に基づいて、前記炭化室の側壁面に生じている凹凸に関わる凹凸情報を導出する凹凸情報導出ステップと、前記凹凸情報導出ステップにより導出された凹凸情報のうち、前記炭化室の側壁面の補修対象領域における凹凸情報を、予め設定された補修値に変更して新たな凹凸情報とする凹凸情報変更ステップと、前記凹凸情報変更ステップにより変更された凹凸情報を用いて、前記炭化室の側壁面における、コークスの押出方向に対する勾配に関わる勾配情報を導出する勾配情報導出ステップと、前記勾配情報導出ステップにより導出された勾配情報を用いて、コークスが押出時に受ける抵抗を指標化した抵抗指標を導出する指標化ステップと、予め設定された前記抵抗指標とコークスの押出負荷との対応関係を示す抵抗負荷押出負荷相関情報から、前記指標化ステップにより導出された抵抗指標に対応する押出負荷を導出する押出負荷導出ステップと、前記押出負荷導出ステップにより導出された押出負荷を報知する報知ステップとを有することを特徴とする。

本発明のコンピュータプログラムは、製造したコークスを押出機で排出して操業するコークス炉の壁面の補修を支援するための処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムであって、前記コークス炉の炭化室の側壁面の画像信号に基づいて、前記炭化室の側壁面に生じている凹凸に関わる凹凸情報を導出する凹凸情報導出ステップと、前記凹凸情報導出ステップにより導出された凹凸情報のうち、前記炭化室の側壁面の補修対象領域における凹凸情報を、予め設定された補修値に変更して新たな凹凸情報とする凹凸情報変更ステップと、前記凹凸情報変更ステップにより変更された凹凸情報を用いて、前記炭化室の側壁面における、コークスの押出方向に対する勾配に関わる勾配情報を導出する勾配情報導出ステップと、前記勾配情報導出ステップにより導出された勾配情報を用いて、コークスが押出時に受ける抵抗を指標化した抵抗指標を導出する指標化ステップと、予め設定された前記抵抗指標とコークスの押出負荷との対応関係を示す抵抗負荷押出負荷相関情報から、前記指標化ステップにより導出された抵抗指標に対応する押出負荷を導出する押出負荷導出ステップと、前記押出負荷導出ステップにより導出された押出負荷を報知する報知ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明によれば、押出負荷と抵抗指標との間に対応関係があることを利用し、補修後の側壁面について導出した抵抗指標に対応する押出負荷を、抵抗指標と押出負荷との対応関係を示す抵抗負荷押出負荷相関情報から導出して、補修後の押出負荷を推定するようにした。この押出負荷の推定結果を用いることにより、コークス炉の炭化室の炉壁を、従来よりも効率的に補修することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。
図１は、コークス炉の構成の一例を示す図である。具体的に、図１（ａ）は、コークス炉１００全体のうち、炭化室の奥行き方向に見たときの、測定対象の炭化室付近の様子の一例を示す縦断面図である。図１（ｂ）は、コークス炉１００全体のうち、コークス炉１００の上側から見たときの、図１（ａ）に示した部分の横断面図である。

図１（ａ）に示すように、コークス炉１００は、炉壁１４を介して炭化室１１ａ、１１ｂと燃焼室１６ａ、１６ｂ、１６ｃとが交互に配置されている。石炭装入口１３ａから、炭化室１１ａ内に石炭が装入され、コークス１５が製造される。コークス１５は、ガス燃焼を行う燃焼室１６ａ、１６ｂからの熱によって、石炭が乾留されることにより製造される。

炉壁１４は、例えば耐火レンガを積み重ねることによって形成される。操業中における炉壁１４の温度は、燃焼室１６ａ、１６ｂ、１６ｃからの熱によって、１０００℃以上の高温となっている。また、炭化室１１ａ、１１ｂ内も１０００℃以上の高温となっている。
炉壁１４の上には、天井耐火物１８が形成されている。本実施形態のコークス炉１００の炭化室１１ａ、１１ｂ（炉壁１４）の高さは６ｍであり、天井耐火物１８の高さは１．５ｍであり、石炭装入口１３ａ、１３ｂの直径は０．４ｍである。また、図１（ｂ）に示すように、炭化室１１ｂの奥行方向における両端部には、押出機側扉１９ａと排出側扉１９ｂとが設けられている。本実施形態では、これら押出機側扉１９ａと排出側扉１９ｂとの間の距離（すなわち、炭化室１１の奥行方向の長さ）は、１６ｍである。尚、以下の説明では、必要に応じて、押出機側（押出元側）をＰＳ側と称し、排出側（押出先側）をＣＳ側と称する。
尚、炭化室１１ａ、１１ｂの石炭装入口１３ａ、１３ｂは、蓋１２ａ、１２ｂで塞がれている。更に、燃焼室１６の開口部も蓋１７で塞がれている。

また、図１（ｂ）に示すように、例えばコークス１５ａが製造されると、押出機側扉１９ａと排出側扉１９ｂとが開けられる。そして、ＰＳ側から炭化室１１ａの奥行方向に押出機（図示を省略）に搭載されている押出ラム２０を挿入して、コークス１５ａをＣＳ側に押し出す。これによりコークス１５ａがコークス炉１００から取り出される。
このようにしてコークス１５ａをコークス炉１００から取り出す際に、前述したような様々な要因によって、押出負荷が変化する。この押出負荷は、押出ラム２０を駆動するモータの電力や、モータと押出ラム２０とを接続するシャフトに生じるトルク等に基づいて測定することができる。

本実施形態では、以上のような構成を有するコークス炉１００の炭化室１１の両側壁面（炉壁）全体に亘る凹凸を観測するために、図２に示す壁面観察装置を用いる。図２は、壁面観察装置の外観構成の一例を示す図である。図２では、炭化室１１のＰＳ側から、炭化室１１の奥行方向に、壁面観察装置２００が挿入されたときの様子を示している。

図２において、壁面観察装置２００は、ベースビームＢＢと、アッパビームＵＢと、垂直柱１と、ミラー管２とが一体となって形成された水冷ランスを有している。水冷ランスは、高耐熱のステンレス製の２重管であり、内管と外管との間に冷却水が流されるようになっている。このようにして、冷却水が流されるようにすることによって、水冷ランスの内部が高熱に曝されないようにしている。

具体的に、炭化室１１の奥行方向に延設されているアッパビームＵＢの先端面と、同じく炭化室１１の奥行方向に延設されているベースビームＢＢの先端上面に、炭化室１１の高さ方向に延設される垂直柱１が取り付けられている。また、ベースビームＢＢの先端面と、垂直柱１の上端側面に、炭化室１１の高さ方向に延設されるミラー管２が取り付けられている。前述したように、垂直柱１と、ミラー管２と、アッパビームＵＢと、ベースビームＢＢとは、一体で形成されており、互いに共通の内空間を有している。

垂直柱１の側面には、透光板３ａ〜３ｄが、所定の間隔で高さ方向に設けられている。垂直柱１の内部に設けられた４つのリニアイメージカメラ５は、夫々透光板３ａ〜３ｄを通して、ミラー管２に映し出された画像を撮影する。すなわち、リニアイメージカメラ５は、炭化室１１の右側・左側の炉壁１４Ｒ、１４Ｌの画像を撮影する（図３及び図４を参照）。

また、透光板３ａ、３ｂの間と、透光板３ｃ、３ｄの間には、夫々透光板４ａ、４ｂが設けられている。垂直柱１の内部に設けられた、例えば複数の半導体レーザからなるレーザ投光器群８は、透光板４ａ、４ｂを通して、ミラー管２を介して、炭化室１１の右側・左側の炉壁１４Ｒ、１４Ｌ上のリニアイメージカメラ５の視野に、レーザ光を投光する（図３及び図４を参照）。
また、垂直柱１の底面の先端側には、炭化室１１の炉壁（床面）１４Ｆに乗ったシューＳＨが形成されている。このシューＳＨを介して水冷ランスの先端部が炭化室１１の炉壁（床面）１４Ｆで支持される。尚、水冷ランスの後端部は、水冷ランス挿入装置（図示を省略）に装着され支持されている。

炭化室１１のＰＳ側から、ミラー管２を先頭にして水冷ランスを、炉外の水冷ランス挿入装置（図示を省略）を用いて炭化室１１の奥行方向に挿入する。これにより、水冷ランスが、炭化室１１の奥行方向（ＣＳ側の方向）に進入する。

図３は、垂直柱１の内部であって、透光板３ａ、４ａが設けられた部分の様子の一例を示す図である。
図３に示すように、垂直柱１の内部の位置であって、透光板３ａと対向する位置に、第１のリニアイメージカメラ５ａが設けられている。また、垂直柱１の内部の位置であって、透光板４ａと対向する位置には、１１個のレーザ投光器からなるレーザ投光器群８ａと、同じく１１個のレーザ投光器からなるレーザ投光器群８ｂとが設けられている。第１のリニアイメージカメラ５ａと、レーザ投光器群８ａ、８ｂとの間には、減速機を内蔵した第１の電気モータ６ａが設けられている。この第１の電気モータ６ａは、垂直柱１に固定されている。また、第１の電気モータ６ａの回転軸（出力軸）に、第１のリニアイメージカメラ５ａと支持板７ａとが結合されている。そして、支持板７ａに、レーザ投光器群８ａ、８ｂが固定されている。

レーザ投光器群８ａは、その上方にある第１のリニアイメージカメラ５ａで撮影されるレーザスポットを、炉壁１４上に形成するためのものである。一方、レーザ投光器群８ｂは、その下方にある図示しない第２のリニアイメージカメラ５で撮影されるレーザスポットを形成するためのものである。レーザ投光器群８ｂの下方にある第２のリニアイメージカメラは、垂直柱１の内部の位置であって、透光板３ｂと対向する位置に設けられている。この第２のリニアイメージカメラ５は、第１のリニアイメージカメラ５ａと同様に、減速機を内蔵した図示しない第２の電気モータ６の回転軸に結合されている。また、第２の電気モータ６は垂直柱１に固定されている。尚、第２の電気モータ６と、第２のリニアイメージカメラ５には、レーザ投光器群８ａ、８ｂは結合されていない。

第１のリニアイメージカメラ５ａと、レーザ投光器群８ａ、８ｂとがミラー管２の管軸をねらっている状態で、第１の電気モータ６ａが正転すると、第１のリニアイメージカメラ５ａと、レーザ投光器群８ａ、８ｂは、炭化室１１の左側の炉壁１４Ｌと対面する位置まで回動する。一方、第１の電気モータ６ａが逆転すると、第１のリニアイメージカメラ５ａと、レーザ投光器群８ａ、８ｂは、炭化室１１の右側の炉壁１４Ｒと対面する位置まで回動する。

第１の電気モータ６ａの正転に伴い、第２の電気モータ６も正転する。これにより、第２のリニアイメージカメラ５も、炭化室１１の左側の炉壁１４Ｌと対面する位置まで回動する。同様に、第１の電気モータ６ａの逆転に伴い、第２の電気モータ６も逆転する。これにより、第２のリニアイメージカメラ５も、炭化室１１の右側の炉壁１４Ｒと対面する位置まで回動する。

以上のような第１及び第２のリニアイメージカメラ５と、レーザ投光器群８ａ、８ｂと、第１及び第２の電気モータ６と同様の構成が、垂直柱１の内部の領域であって、透光板３ｃ、３ｄ、４ｂが形成されている領域にも形成されている。このように、本実施形態では、垂直柱１の内部に、リニアイメージカメラ５とレーザ投光器群８との組みが、４組設けられている。

図４は、垂直柱１とミラー管２の配置関係の一例を示す図である。前述したように、垂直柱１の内部には、リニアイメージカメラ５とレーザ投光器群８との組みを４組設けるようにしているが、各組は、撮影する場所が異なるだけであるので、以下では、第１のリニアイメージカメラ５ａと、レーザ投光器群８との組みの説明を行い、その他の組みの詳細な説明を必要に応じて省略する。

前述したように、第１のリニアイメージカメラ５ａとレーザ投光器群８ａは、垂直柱１の管軸を回転軸として旋回駆動をし得る。ミラー管２には、炭化室１１の左側の炉壁１４Ｌを正面から観察するための左鏡面９Ｌと、炭化室１１の右側の炉壁１４Ｒを正面から観察するための右鏡面９Ｒとが形成されている。これらの鏡面９Ｌ、９Ｒは、ステンレス製の外管の表面を鏡面研磨して鏡面化した後、クロムメッキを施すことにより形成される。

第１のリニアイメージカメラ５ａと、レーザ投光器群８ａとを、例えば左鏡面９Ｌをねらう位置に回動させると、レーザ投光器群８ａから出射されるレーザ光線が、左鏡面９Ｌに当って反射され、炭化室１１の左側の炉壁１４Ｌに当る。そうすると、炭化室１１の左側の炉壁１４Ｌに、レーザスポット５２が現われる（図５を参照）。本実施形態では、例えば、水平方向の長さ（幅）が３０ｍｍ、高さ方向の長さ（厚み）が２ｍｍの線状のレーザスポット５２が現われる。前述したように、レーザ投光器群８ａは、１１個のレーザ投光器からなるので、１１個のレーザスポット５２ａ〜５２ｋが、炉壁１４の高さ方向に現われる。

そして、本実施形態では、炭化室１１の炉壁１４が平らである場合には、これら１１個のレーザスポット５２ａ〜５２ｋと、レーザ投光器群８ａ以外の３つのレーザ投光器群８によって形成されるレーザスポットとが、概ね１３０ｍｍ間隔で、炉壁１４の高さ方向に現われるように、合計４４個のレーザ投光器から投光されるレーザ光線の投光角度が調整されている。

本実施形態では、リニアイメージカメラ５ａは、炭化室１１の炉壁１４の高さ方向を撮影する１次元カメラである。例えば、第１のリニアイメージカメラ５ａと、レーザ投光器群８ａとが、左鏡面９Ｌをねらっているときには、図５（ａ）に示すように、炭化室１１の炉壁１４の高さ方向に、第１のリニアイメージカメラ５ａの撮影視野５１が形成される。
水平方向（炭化室１１の奥行方向）に長さを有するレーザスポット５２を形成することにより、レーザスポット５２が形成される領域が、炭化室１１の奥行方向に多少ずれても、リニアイメージカメラ５の視野５１から完全に逸脱しない範囲にレーザスポット５２があればよい。

炭化室１１の炉壁１４は粗面であるので、レーザスポット５２から各方向にレーザ光が散乱する。この散乱したレーザ光の一部が、例えば左鏡面９Ｌに当って反射され、第１のリニアイメージカメラ５ａに入る。

尚、炉壁１４の赤熱発光に対してレーザスポット５２を強調するため、狭帯域の特定波長のみを透過する光学干渉フィルタをカメラに取り付けてある。この光学干渉フィルタは斜めから光が入射すると透過波長が短波長側にシフトする特性がある。そこで、本実施形態では、波長６８５ｎｍ付近の光を透過するフィルタを採用し、レーザ投光器群８を構成するレーザ投光器のうち、撮影視野５１の中心付近にレーザスポットを形成するレーザ投光器は、フィルタの透過帯域と合致した６８５ｎｍの波長のレーザ光を投光し、撮影視野の周辺部にスポットを形成するレーザ投光器は、６７０ｎｍの波長のレーザ光を投光するようにしている。

ここで、炭化室１１の炉壁１４に凹部が存在していると、炉壁１４が平らな場合に比べて、鏡面９Ｌと炉壁１４との間の距離が増大する。すると、図５（ｂ）に示すように、リニアイメージカメラ５ａの画面上では、レーザスポット５２の像５２´が上方向にシフトする。レーザ光がリニアイメージカメラ５ａの下方から斜めに投光されているためである。一方、炭化室１１の炉壁１４に凸部が存在していると、炉壁１４が平らな場合に比べて、鏡面９Ｌと炉壁１４との間の距離が増大する。したがって、図５（ｃ）に示すように、リニアイメージカメラ５ａの画面上では、レーザスポット５２の像５２´が下方向にシフトする。レーザスポット５２の像５２´が上下にシフトする量は、凹凸量とレーザ投光角度とにより決まる。各レーザの投光角度は固定されているので、像５２´のシフト量から炉壁１４の凹凸量を知ることができる。

尚、第１のリニアイメージカメラ５ａのように、対応するレーザ投光器群８よりも上方にあるリニアイメージカメラ５では、前述したように、凹部が存在している所で、撮影画面上のレーザスポット像５２´が上方向にシフトし、凸部が存在している所で、影画面上のレーザスポット像５２´が下方向にシフトする。一方、第２のリニアイメージカメラ５のように、対応するレーザ投光器群８よりも下方にあるリニアイメージカメラ５では、凹部が存在している所で、撮影画面上のレーザスポット像５２´が下方向にシフトし、凸部が存在している所で、撮影画面上のレーザスポット像５２´が上方向にシフトする。

以上のようにして、炭化室１１の炉壁１４に形成されたレーザスポット像５２´を撮影するに際し、リニアイメージカメラ５と、レーザ投光器群８との指向方向を左鏡面９Ｌにすると、炭化室１１の左側の炉壁１４Ｌを正面から見る画像が得られる。また、レーザ投光器群８との指向方向を右鏡面９Ｒにすると、炭化室１１の右側の炉壁１４Ｒを正面から見る画像が得られる。

次に、壁面観察装置２００の使用態様の一例を説明する。各リニアイメージカメラ５の指向方向を、右鏡面９Ｒに設定して、炭化室１１内に水冷ランスを前進させる。水冷ランスが４０ｍｍ移動する度に発せられる移動同期パルスが１パルス発生すると、壁面観察装置２００に設けられたＡ／Ｄ変換器は、各リニアイメージカメラ５の１ライン分の画像信号をＡ／Ｄ変換する。そして、壁面観察装置２００に設けられたＣＰＵは、Ａ／Ｄ変換された画像信号を、どのリニアイメージカメラ５で撮影されたものであるのかを区別できる状態で、ＲＡＭにより構成される右壁面用メモリ領域に書き込む。

炭化室１１の奥行方向の略全長に渡って、以上の処理を終えると、各リニアイメージカメラ５の指向方向を、左鏡面９Ｌに設定して、水冷ランスを後退させながら、同様に計測を行う。
尚、壁面観察装置２００については、例えば、国際公開第００／５５５７５パンフレットや、特開２００５−２４９６９８号公報等に記載されている。

次に、コークス炉の壁面補修支援装置について説明する。図６は、コークス炉の壁面補修支援装置の機能構成の一例を示す図である。尚、コークス炉の壁面補修支援装置３００のハードウェアは、例えば、パーソナルコンピュータ等、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク、及び画像入出力ボードを備えた装置である。そして、図６に示す各ブロックは、例えば、ＣＰＵが、ＲＯＭやハードディスクに記憶されている制御プログラムを、ＲＡＭを用いて実行することにより実現することができる。

コークス炉の壁面補修支援装置３００は、大別すると、以下の３つの処理を行う。すなわち、コークスの押出方向に対する登り勾配から、コークスが押出時に受ける抵抗を指標化した抵抗指標の一例である抵抗指数ｋを導出する抵抗指数導出処理と、複数の炭化室１１における複数の抵抗指数ｋと、それら複数の炭化室１１に生じる押出負荷とを対応付ける抵抗指数−押出負荷対応付け処理と、炉壁１４の補修をシミュレーションする補修シミュレーション処理とが行われる。そこで、以下では、これら３つの処理毎に、図６に示す各ブロックを説明する。

（抵抗指数導出処理）
炉壁３次元プロフィールデータ導出部３０１は、前述したようにして壁面観察装置２００で得られた画像信号に基づいて、炭化室１１の右側及び左側の炉壁１４Ｒ、１４Ｌの夫々の炉壁３次元プロフィールデータを導出する。そして、炉壁３次元プロフィールデータ導出部３０１は、導出した炉壁３次元プロフィールデータを、例えばハードディスクにより実現される炉壁３次元プロフィールデータ記憶部３１０に記憶させる。このとき、炉壁３次元プロフィールデータ導出部３０１は、キーボードやマウス等を備える操作装置５００のユーザによる操作に基づいて、導出した炉壁３次元プロフィールデータが、どのコークス炉１００のどの炭化室１１のものかを識別できるようにして、その導出した炉壁３次元プロフィールデータを、炉壁３次元プロフィールデータ記憶部３１０に記憶させる。

図７は、炉壁３次元プロフィールデータの一例を説明する図である。尚、ここでは、炭化室１１の奥行方向（ＰＳからＣＳまで）の長さをＤ₀［ｍ］とし、炭化室１１の高さをＨ₀［ｍ］と表記する。

図７において、壁面観察装置２００における炉壁１４Ｒ、１４Ｌの撮影領域に対応した複数の領域（図７では（ｐ×ｑ）個（ｐ、ｑは２以上の自然数）の領域）それぞれに、壁面観察装置２００で得られた画像信号に基づいて、凹凸量（ｚ（１，１）〜ｚ（ｐ，ｑ））を求めたものが、炉壁３次元プロフィールデータ７０１となる。

具体的に説明すると、炉壁３次元プロフィールデータ導出部３０１は、壁面観察装置２００に設けられた右壁面用メモリ領域に記憶されている画像信号を順次読み出す。そして、読み出した画像信号から、輝度が最も高い位置（ピーク位置）を特定することにより、レーザスポット５２を、炭化室１１の奥行方向（ＰＳ側からＣＳ側に向かう方向）に追跡する。前述したように本実施形態では、４４個（１１個×４セット）のレーザスポット５２が得られるので、レーザスポット５２の追跡結果が、４４個得られることになる。

図８は、レーザスポット５２の追跡結果の一例を示す図である。図８において、レーザスポット５２の追跡結果８０１は、炭化室１１の高さ方向におけるレーザスポット５２の位置と、炭化室１１の奥行方向の位置とをパラメータとする曲線となる。前述したようにレーザスポット５２それぞれは、炭化室１１の炉壁１４に凹凸部が存在していると、炭化室１１の高さ方向において上下にシフトする。したがって、レーザスポット５２の追跡結果８０１を用いることにより、炭化室１１の右側の炉壁１４Ｒ全体に亘って凹凸量を検出することができる。一方、炭化室１１の左側の炉壁１４Ｌについても、壁面観察装置２００に設けられた左壁面用メモリ領域に記憶されている画像信号を用いて、右壁面用メモリ領域に記憶されている画像信号に対する処理と同様の処理を行うことによって、凹凸量を検出することができる。

そして、本実施形態の炉壁３次元プロフィールデータ導出部３０１は、以上のようにして求めた炭化室１１の右側及び左側の炉壁１４Ｒ、１４Ｌ全体に亘る凹凸量を、互いに対向する領域同士で合算し、合算した凹凸量（ｚ（１，１）〜ｚ（ｐ，ｑ））を炉壁３次元プロフィールデータ７０１として領域指定部３０２に出力する。なお、合算した凹凸量の符号は、炉壁１４が凹凸のない健全な状態から炉の幅が広がる向きが負、逆に狭まる向きが正となる。このように左右炉壁の凹凸を合算するのは、コークス１５が炭化室１１から押し出される際には、左右のどちらの炉壁が変形していても、同じ引っかかり抵抗が発生するので、左右別々に計算を行う場合よりも、その後の計算が簡便になるからである。

一方、前述したように、炉壁３次元プロフィールデータ導出部３０１は、炭化室１１の右側及び左側の炉壁１４Ｒ、１４Ｌの夫々の炉壁３次元プロフィールデータを、炉壁３次元プロフィールデータ記憶部３１０に記憶させる。後述するように、炭化室１１の右側及び左側の炉壁１４Ｒ、１４Ｌの夫々において、補修箇所をユーザが指定できるようにするためである。

尚、以下の説明では、炭化室１１の右側及び左側の炉壁１４Ｒ、１４Ｌ全体に亘る凹凸量を、互いに対向する領域同士で合算して得られた炉壁３次元プロフィールデータ７０１を、必要に応じて合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１と称する。
以上のように本実施形態では、凹凸情報として炉壁３次元プロフィールデータ７０１が用いられ、炉壁３次元プロフィールデータ導出部３０１を用いて凹凸情報導出手段と、凹凸情報記憶手段とが実現される。

領域指定部３０２は、炉壁３次元プロフィールデータ導出部３０１で導出された合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１の各領域（凹凸行列データ要素）を順次指定する。図７に示した例では、（ｐ×ｑ）個の領域を、（１，１）、・・・、（ｐ，１）、（２，１）、・・・（ｐ，ｑ）の順で指定し、指定した領域（局所指標化対象領域）の合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１を段差算出部３０３に出力する。
前述したように、壁面観察装置２００は、炭化室１１の奥行方向（ＰＳ側からＣＳ側に向かう方向）においては、４０ｍｍ間隔で画像信号を得るようにしている。また、壁面観察装置２００は、炭化室１１の高さ方向においては、１３０ｍｍ間隔で画像信号を得るようにしている。したがって、図７に示した合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１の各領域における凹凸量（ｚ（１，１）〜ｚ（ｐ，ｑ））は、横（炭化室１１の奥行方向）が４０ｍｍ、縦（炭化室１１の高さ方向）が１３０ｍｍの大きさを有する長方形の領域の凹凸量を代表する値である。

段差算出部３０３は、領域指定部３０２から出力された合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１に基づいて、領域指定部３０２で指定された領域の段差ΔＺ［ｍｍ］を求める。
図９は、炭化室１１の壁面１４の凹凸の様子の一例を示す図である。具体的に図９（ａ）は、炭化室１１の一部の横断面図を示す図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）の破線で囲まれた部分をモデル化して示す図である。

前述したように、領域指定部３０２は、図７に示した合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１において、（ｐ×ｑ）個の領域を、（１，１）、・・・、（ｐ，１）、（２，１）、・・・（ｐ，ｑ）の順で指定する。そこで、段差算出部３０３は、領域指定部３０２によって今回指定された領域の凹凸量と、前回指定された互いに隣接する領域の凹凸量とから、今回指定された領域と、前回指定された領域との段差ΔＺを導出する。例えば、図９（ｂ）において、領域ｎが指定された場合、領域ｎの凹凸量と、領域（ｎ−１）の凹凸量とから、領域ｎの凹凸量と、領域（ｎ−１）との段差ΔＺ_nを導出する。尚、合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１において、１列目の領域については、その領域の凹凸量が段差ΔＺとなる。あるいは、段差ΔＺ_nは２列目から計算するようにしてもよい。
前述したように、炭化室１１の奥行方向（ＰＳ側からＣＳ側に向かう方向）においては、４０ｍｍ間隔で画像信号を得るようにしている。したがって、段差ΔＺは、領域指定部３０２で指定された領域における勾配であって、コークス１５の押出方向に対する勾配を示す情報となる。すなわち、凹凸行列の要素間の差分値である段差ΔＺは、局所的な勾配を示す情報となる。
以上のように本実施形態では、段差算出部３０３を用いて勾配情報導出手段が実現される。

局所抵抗指数導出決定部３０４は、領域指定部３０２で指定された領域について、局所抵抗指数ｋ_i,jを導出するか否かを決定する。具体的に局所抵抗指数導出決定部３０４は、段差算出部３０３で導出された段差ΔＺが、定数δより大きい場合に、局所抵抗指数ｋ_i,jを導出すると決定する。ここで、局所抵抗指数ｋ_i,jとは、押出ラム２０によって押し出されているコークス１５が、領域指定部３０２で指定された領域の登り勾配から受ける抵抗を指標化したものである。このように本実施形態では、局所抵抗指標として局所抵抗指数ｋ_i,jが用いられる。

段差算出部３０３で今回導出された段差ΔＺが０（ゼロ）以下である場合には、領域指定部３０２で指定された領域が、コークス１５の押出方向に対して下り勾配を有している。このような場合、押出ラム２０によって押し出されているコークス１５が、領域指定部３０２で指定された領域の勾配によって受ける抵抗は発生しない。したがって、段差算出部３０３で今回導出された段差ΔＺが０（ゼロ）未満である場合には、その抵抗を指標化した局所抵抗指数ｋ_i,jを０（ゼロ）とする。また、段差算出部３０３で今回導出された段差ΔＺが、正の値を示していたとしても、その値が小さければ、押出ラム２０によって押し出されているコークス１５が、領域指定部３０２で指定された領域の勾配によって受ける抵抗は無視できる。なぜならば、コークス１５と炉壁１４の間には焼き減りと呼ばれる１〜２ｍｍ程度の隙間が生じているからである。このように抵抗が無視できる微小段差を定数δ（δ＞０）で表す。本実施形態では、段差算出部３０３で今回導出された段差ΔＺが、正の値を示していたとしても、その値が定数δ以下であれば局所抵抗指数ｋ_i,jを０（ゼロ）とする。尚、定数δは焼き減り量に対応させて、例えば、１ｍｍ以上２ｍｍ以下の任意の値とすることができる。

局所抵抗指数導出部３０５は、局所抵抗指数導出決定部３０４で、局所抵抗指数ｋ_i,jを導出すると決定された場合に、領域指定部３０２で指定された領域の局所抵抗指数ｋ_i,jを導出する。
具体的に局所抵抗指数導出部３０５は、以下の（１）式を用いて、領域（ｉ，ｊ）における局所抵抗指数ｋ_i,jを導出する（ｉは、１以上ｐ以下の自然数であり、ｊは、１以上ｑ以下の自然数である）。

ここで、Ｄ₀は、炭化室１１の奥行方向（ＰＳからＣＳまで）の長さ［ｍ］であり、Ｈ₀は、炭化室１１の高さ［ｍ］である。これらＤ₀、Ｈ₀は炭化室１１の形状によって定まるものであり、コークス炉の壁面補修支援装置３００に設けられたＲＯＭに予め記憶されている。
ｄは、領域指定部３０２で指定された領域の位置であって、炭化室１１の奥行方向の位置［ｍ］であり、ｈは、領域指定部３０２で指定された領域の位置であって、炭化室１１の高さ方向の位置［ｍ］である（図１０を参照）。これらｄ、ｈは、領域指定部３０２によって指定された領域に対応する位置（ｄ＝ｉ×４０ｍｍ、ｈ＝ｊ×１３０ｍｍ）である。

αは、領域指定部３０２によって今回指定された領域の段差ΔＺに与える定数である。βは、領域指定部３０２によって前回指定された領域の局所抵抗指数ｋ_i-1,jに与える定数である。本実施形態では、段差ΔＺが大きくなるにつれて、指数関数的に局所抵抗指数ｋ_i,jが増大するという本願発明者らの知見に基づいて、領域指定部３０２によって今回指定された領域の段差ΔＺの累乗（定数α乗）を演算するようにしている。

また、本実施形態では、領域指定部３０２によって前回指定された領域（領域指定部３０２によって今回指定された領域とコークス１５の押出元側で隣接する領域）の局所抵抗指数ｋ_i-1,jも考慮して、領域指定部３０２によって今回指定された領域の局所抵抗指数ｋ_i,jを導出する。このようにするのは、例えば、登り勾配の領域と下り勾配の領域とが交互に存在する場合に比べ、登り勾配の領域が連続する場合の方が、押出ラム２０によって押し出されているコークス１５が、領域指定部３０２で指定された領域の勾配によって受ける抵抗が大きくなるからである。そして、本実施形態では、領域指定部３０２によって前回指定された領域の局所抵抗指数ｋ_i-1,jに定数βを乗じることにより、領域指定部３０２によって前回指定された領域の局所抵抗指数ｋ_i-1,jによる影響を調整するのが好ましいという本願発明者らの知見に基づいて、定数βを定義している。

εは、炭化室１１の奥行方向（ＰＳ側からＣＳ側に向かう方向）の位置に値が依存する重み係数であり、γは、炭化室１１の炉壁１４の高さ方向の位置に値が依存する重み係数である。図１０は、重み係数ε、γを説明する図である。具体的に図１０（ａ）は、炭化室１１の炉壁１４を示す図であり、図１０（ｂ）は、重み係数εと、炭化室１１の奥行方向における位置ｄとの関係の一例を示す図であり、図１０（ｃ）は、重み係数γと、炭化室１１の高さ方向における位置ｈとの関係の一例を示す図である。

図１０（ｂ）に示すように、重み係数εは、ＰＳ側（押出元）から遠ざかる程大きくなる。このようにするのは、押出抵抗となる凹凸がＰＳ側から遠ざかる位置である程、押出ラム２０からの距離が長くなり、その位置にあるコークス１５が押出ラム２０から受ける力が伝播ロスにより小さくなるからである。すなわち、炉壁１４やコークス１５の状態が同じであっても、ＰＳ側から遠ざかる位置にあるコークス１５である程、余計に押出負荷が必要になる。本実施形態では、炭化室１１の奥行方向における位置ｄの増加に伴い、重み係数εが直線的に増加するように、重み係数εを定義している。

また、図１０（ｃ）に示すように、重み係数γは、高さが低い位置である程大きくなる。このようにするのは、高さが低い位置にあるコークス１５程、その上にあるコークス１５の自重による拘束が発生し、凹凸部の段差を通過するためのコークス１５の変形が起こりにくくなるからである。すなわち、炉壁１４やコークス１５の状態が同じであっても、低い位置にあるコークス１５である程、余計に押出負荷が必要になるからである。本実施形態では、炭化室１１の高さ方向の位置ｈの増加に伴い、重み係数γが直線的に減少するように、重み係数γを定義している。
以上のように本実施形態では、第１の重み係数として重み係数γが用いられ、第２の重み係数として重み係数εが用いられる。

以上のような定数α、βと、重み係数ε、γは、炭化室１１にコークス１５を押し出す操業をモデル化して行った数値シミュレーションの結果や、実際の操業の結果等に基づいて決定される任意の実数であり、コークス炉の壁面補修支援装置３００に設けられたＲＯＭに予め記憶されている。コークス押出性の観点から炉壁状態を精度高く指標化することができるα、β、ε、γを定める必要がある。本願発明者らは、限定的な操業データで定数α、βと重み係数ε、γの概略の範囲を調査したところ、例えば、αは１．２以上２．５以下、βは０．１以上１．０以下、εは０以上５以下、γは０以上５以下の範囲の値であった。
尚、合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１の１列目の領域が領域指定部３０２によって指定されている場合、局所抵抗指数導出部３０５は、（１）式において、前回指定された領域の局所抵抗指数ｋ_i-1,jを０（ゼロ）として、局所抵抗指数ｋ_i,jを導出する。

また、合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１が測定ノイズを含んでいる場合は、データをスムージング処理することが望ましい。例えば、領域指定部３０２により指定された領域の合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１と、その合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１と奥行き方向や縦方向で隣り合う領域の合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１とを平均した値を、領域指定部３０２により指定された領域の合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１として用いて局所抵抗指数ｋ_i,jを導出するのが好ましい。

局所抵抗指数導出部３０５は、以上のようにして導出した局所抵抗指数ｋ_i,jを、コークス炉の壁面補修支援装置３００に設けられたＲＡＭによって構成される局所抵抗指数記憶部３０６に一時的に記憶する。

局所抵抗指数導出終了判定部３０７は、合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１の全ての領域について、局所抵抗指数導出部３０５により局所抵抗指数ｋ_i,jが導出されたか否かを判定する。合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１の全ての領域について、局所抵抗指数導出部３０５により局所抵抗指数ｋ_i,jが導出されていない場合、局所抵抗指数導出終了判定部３０７は、そのことを示す局所抵抗指数導出未完了信号を、領域指定部３０２に送信する。そして、領域指定部３０２は、炉壁３次元プロフィールデータ導出部３０１で導出された合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１の次の領域を指定する。本実施形態において、合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１の領域を指定する順序は、前述したように、（１，１）、・・・、（ｐ，１）、（２，１）、・・・（ｐ，ｑ）の順である（図７を参照）。

一方、合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１の全ての領域について、局所抵抗指数導出部３０５により局所抵抗指数ｋ_i,jが導出された場合、すなわち、図７に示す例では、領域指定部３０２により領域（ｐ，ｑ）が指定され、局所抵抗指数導出部３０５により局所抵抗指数ｋ_p,qが導出された場合、局所抵抗指数導出終了判定部３０７は、そのことを示す局所抵抗指数導出完了信号を抵抗指数決定部３０８に出力する。局所抵抗指数導出完了信号を入力した抵抗指数決定部３０８は、局所抵抗指数記憶部３０６に記憶されている全ての局所抵抗指数ｋ_i,jを読み出し、読み出した局所抵抗指数ｋ_i,jから、以下の（２）式を用いて抵抗指数ｋを導出する。そして、抵抗指数決定部３０８は、導出した抵抗指数ｋを、例えばハードディスクにより実現される抵抗指数記憶部３１１に記憶させる。このとき、抵抗指数決定部３０８は、操作装置５００のユーザによる操作に基づいて、導出した抵抗指数ｋが、どのコークス炉１００のどの炭化室１１のものかを識別できるようにして、その導出した抵抗指数ｋを抵抗指数記憶部３１１に記憶させる。尚、本実施形態では、複数のコークス炉１００における複数の炭化室１１について、前述したようにして抵抗指数ｋを導出して、抵抗指数記憶部３１１に記憶させるようにしている。

以上のように本実施形態では、抵抗指標として抵抗指数ｋが用いられ、局所抵抗指数導出決定部３０４、局所抵抗指数導出部３０５、局所抵抗指数記憶部３０６、及び抵抗指数決定部３０８を用いて指標化手段が実現される。

図１１は、以上のようにしてコークス炉の壁面補修支援装置３００により導出される合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１ａ（図１１（ａ）、図１１（ｂ））と、その合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１ａに基づいてコークス炉の壁面補修支援装置３００により導出される局所抵抗指数ｋ_i,j（図１１（ｃ））の一例を示す図である。また、図１２は、図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示す合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１ａを含む、全体の合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１で示される凹凸量を、等高線を用いて画像化した図である。尚、図１１では、炭化室１１における左右の炉壁１４の一部１４ａについて、合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１ａと局所抵抗指数ｋ_i,jとを示している。また、図１１（ｂ）に示す合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１ａの数値の単位は［ｍｍ］である。

図１１（ｃ）において、例えば、合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１ａの領域（１２，３）、（１３，３）、（１４，３）における局所抵抗指数ｋ_i,jは、夫々「３０」、「５１」、「３４」である。このように、コークス１５を炭化室１１から押し出す方向に対して、炭化室１１の炉壁の勾配が、定数δで定まる勾配よりも急な登り勾配であると、局所抵抗指数ｋ_i,jが発生することが分かる。

前述したように、壁面観察装置２００は、炭化室１１の奥行方向（ＰＳ側からＣＳ側に向かう方向）においては、４０ｍｍ間隔で画像信号を得るようにしている。このように、炭化室１１の奥行方向において、４０ｍｍ間隔で画像信号を得るようにしているのは、本実施形態では、コークス１５を構成するコークス塊の、炭化室１１の奥行方向における長さの最小値が８０ｍｍであると見積もっているからである。

図１３は、コークス１５が、炭化室１１の右側の炉壁１４Ｒに生じている凹凸の影響を受けて押し出されることを説明する図である。
図１３（ａ）は、コークス塊１５Ｃの位置にコークス塊１５Ｃの長さＬｍｉｎより小さい開口幅の凹部１３０１がある様子を示している。コークス１５を構成するコークス塊１５Ａ〜１５Ｄのうち、炭化室１１の奥行方向における長さが最小値Ｌｍｉｎを示すコークス塊がコークス塊１５Ｃとする。このコークス塊１５Ｃの長さＬｍｉｎより開口幅が小さい凹部１３０１が炉壁１４Ｒにあったとしても、コークス塊１５Ａ〜１５Ｄは凹部１３０１に入り込めないので、実質的に凹部１３０１の影響を受けずに炭化室１１から押し出される。

一方、図１３（ｂ）は、コークス塊１５Ｃの位置にコークス塊１５Ｃの長さＬｍｉｎと同じ開口幅の凹部１３０２がある様子を示している。この場合、コークス塊１５ｃは開口幅の凹部１３０２に入り込んで形成されるので、押し出される時に抵抗を生じる。開口幅がＬｍｉｎの凹部を捉えることができる最低限の奥行方向に画像信号間隔は、サンプリング定理に従い、コークス塊１５Ｃの長さＬｍｉｎの１／２倍（＝Ｌｍｉｎ÷２）以下である。奥行方向の画像信号間隔を必要以上に小さくすると炉壁３次元プロフィールデータ７０１のデータサイズが大きくなり演算する上で好ましくない。そこで、本実施形態では、奥行方向の画像信号間隔を、コークス塊１５Ｃの長さＬｍｉｎの１／２倍の４０ｍｍにした。

（抵抗指数−押出負荷対応付け処理）
本実施形態では、以上のようにして抵抗指数ｋが導出された炭化室１１から、実際にコークス１５を取り出した際に生じた押出負荷を、押出ラム２０のモータ軸に取り付けたトルク計の計測値に基づいて測定する。そして、ユーザは、その測定値がどのコークス炉１００のどの炭化室１１のものなのかを識別できるようにして、その測定値（押出負荷）を、操作装置５００を用いて入力する。ユーザは、この入力操作を、抵抗指数記憶部３１１に記憶されている複数（好ましくは全部）の抵抗指数ｋについて行うようにする。

グラフ作成部３１２は、以上のようにして入力された押出負荷が測定された炭化室１１と同一の炭化室１１の抵抗指数ｋを抵抗指数記憶部３１１から読み出す。そして、グラフ作成部３１２は、以上のようにして操作装置５００から入力された押出負荷と、抵抗指数記憶部３１１から読み出された抵抗指数ｋとに対応する位置を、図１４に示すようにしてプロットする。このようなプロットを、抵抗指数記憶部３１１に記憶されている複数（好ましくは全部）の抵抗指数ｋについて行う。そして、それらプロットした結果に基づいて、押出負荷と抵抗指数ｋとの関係を示すグラフ１４０１を作成する。

より具体的に説明すると、図１４に示すグラフ１４０１を作成するには、コークス１５の乾留時間の不足といった押出負荷を変動させる他の要因が極力ない炭化室１１を選んで、合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１を導出し、その合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１を用いて前述したようにして抵抗指数ｋを算出する。一方、その炭化室１１から実際にコークス１５を取り出した際に生じた押出負荷を、押出ラム２０のモータ軸に取り付けたトルク計の計測値に基づいて求める。具体的には、トルク計測値と押出ラム駆動機構の減速比から押出負荷（力）を計算する。ここでは、コークス１５を押し出す過程で押出負荷が最大値となるところを単に押出負荷最大値と言う。そして、このようにして得られた抵抗指数ｋと押出負荷とに対応する位置をプロットする。以上のような処理を多数の炭化室１１に対して行った結果、図１４に示すように多数のプロットが得られる。

そして、グラフ作成部３１２は、以上のようにして作成したグラフ１４０１を、例えばハードディスクにより実現されるグラフ記憶部３１３に記憶させる。
以上のように本実施形態では、グラフ作成部３１２を用いて、押出負荷測定値取得手段と、関係導出手段とが実現される。また、本実施形態では、グラフ１４０１を用いて、抵抗負荷押出負荷相関情報が実現される。

（補修シミュレーション処理）
炉壁凹凸情報表示部３１４は、操作装置５００のユーザによる操作に基づいて、補修対象のコークス炉１００及び炭化室１１が指示されると、そのコークス炉１００の炭化室１１に対する炉壁３次元プロフィールデータを、炉壁３次元プロフィールデータ記憶部３１０から読み出して、表示装置４００に表示する。図１５は、補修シミュレーションが開始される前に表示装置４００に表示される「炭化室１１の右側及び左側の炉壁１４Ｒ、１４Ｌの夫々の炉壁３次元プロフィールデータ」の一例を示す図である。尚、図１５に示す左側の炉壁１４Ｌの炉壁３次元プロフィールデータ１５０１と、右側の炉壁１４Ｒの炉壁３次元プロフィールデータ１５０２とから導出される抵抗指数ｋは１０５００であり、押出負荷の実測値は、５５［ｔｏｎｆ］であった。
以上のように本実施形態では、炉壁凹凸情報表示部３１４を用いて、凹凸情報表示手段が実現される。

補修範囲取得部３１５は、操作装置５００のユーザによる操作に基づいて、炉壁３次元プロフィールデータ１５０１、１５０２に対して指定された補修対象領域１５０３、１５０４を取得する。
データ変更部３１６は、補修範囲取得部３１５により取得された補修対象領域１５０３、１５０４に含まれる凹凸量のデータを、補修値の一例として、例えば０（ゼロ）にする。尚、補修値は、補修後における凹凸量の目標値である。
以上のように本実施形態では、データ変更部３１６を用いて、凹凸情報変更手段が実現される。

炉壁３次元プロフィールデータ導出部３０１は、データ変更部３１６により、補修対象領域１５０３、１５０４に含まれる凹凸量のデータが変更されると、そのデータが変更された炉壁３次元プロフィールデータ１５０１、１５０２を、前述したようにして合算し、合算した合算炉壁３次元プロフィールデータを領域指定部３０２に出力する。

そして、領域指定部３０２、段差算出部３０３、局所抵抗指数導出決定部３０４、局所抵抗指数導出部３０５、局所抵抗指数導出終了判定部３０７、抵抗指数決定部３０８は、データ変更部３１６によりデータが変更された合算炉壁３次元プロフィールデータに対して前述した処理を行う。これにより、データ変更部３１６によりデータが変更された炉壁３次元プロフィールデータに対する抵抗指数ｋが導出される。

押出負荷導出部３１７は、データ変更部３１６によりデータが変更された合算炉壁３次元プロフィールデータに対する抵抗指数ｋが、抵抗指数決定部３０８により導出されると、その抵抗指数ｋに対応する押出負荷を、グラフ記憶部３１３に記憶されている「押出負荷と抵抗指数ｋとの関係を示すグラフ１４０１」から導出する。
以上のように本実施形態では、押出負荷導出部３１７を用いて、押出負荷導出手段が実現される。

炉壁凹凸情報表示部３１４は、データ変更部３１６によりデータが変更された炉壁３次元プロフィールデータと、その炉壁３次元プロフィールデータから得られた抵抗指数ｋ及び押出負荷とを表示装置４００に表示する。
以上のように本実施形態では、炉壁凹凸情報表示部３１４を用いて、報知手段が実現される。
図１６は、データ変更部３１６により凹凸量のデータが変更された炉壁３次元プロフィールデータと、その炉壁３次元プロフィールデータから得られた抵抗指数ｋと、その抵抗指数ｋから推定される押出負荷との表示例を示す図である。具体的に図１６（ａ）は、図１５に示した補修対象領域１５０４内の凹凸量のデータが変更された場合の表示例であり、図１６（ｂ）は、図１５に示した補修対象領域１５０３、１５０４内の凹凸量のデータが変更された場合の表示例である。

図１６（ａ）に示すように、補修対象領域１５０４だけを補修した場合には、押出負荷（計算値）は４０［ｔｏｎｆ］となる。図１４を見ると、押出負荷が小さい炭化室１１、すなわち炉壁が健全な炭化室１１では、２０［ｔｏｎｆ］程度の押出負荷であるので、４０［ｔｏｎｆ］では押出負荷が依然として高いレベルである。したがって、４０［ｔｏｎｆ］の押出負荷が生じる炭化室１１では、コークス１５の押し詰まりの可能性がある。これに対して、図１６（ｂ）のように、補修対象領域１５０３、１５０４を補修した場合には、押出負荷（計算値）は２０［ｔｏｎｆ］となり、健全な炭化室１１と見なすことができる。

以上のように、本実施形態では、図１５に示した炉壁３次元プロフィールデータ１５０１、１５０２に対して、補修対象領域１５０３、１５０４が指定されると、その補修対象領域１５０３、１５０４を補修した場合の抵抗指数ｋを計算し、計算した抵抗指数ｋから押出負荷を推定することができる。そして、図１４に示したように、抵抗指数ｋと押出負荷とは明瞭な相関関係があるので、推定した押出負荷の信頼性は、極めて高いものとなる。したがって、ユーザは、押出負荷の推定値（計算値）に基づいて、補修の必要性や、どの補修対象領域１５０３、１５０４を補修すれば効率がよいのかを容易に且つ正確に判別することができる。尚、本願発明者らは、図１６に示した補修シミュレーション処理の結果に従って炉壁１４を補修したところ、補修した後の炉壁１４の押出負荷の測定値が、補修シミュレーション処理の結果と略同じであることを確認している。

次に、図１７のフローチャートを参照しながら、コークス炉の壁面補修支援装置３００の抵抗指数導出処理の一例を説明する。この図１７のフローチャートは、コークス炉の壁面補修支援装置３００に設けられたＣＰＵが、ＲＯＭやハードディスクに記憶された制御プログラムを実行することにより実現される。

まず、ステップＳ１において、炉壁３次元プロフィールデータ導出部３０１は、壁面観察装置２００によって、炭化室１１の右側及び左側の炉壁１４Ｒ、１４Ｌ全体の画像信号が得られるまで待機する。炭化室１１の右側及び左側の炉壁１４Ｒ、１４Ｌ全体の画像信号が得られと、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２に進むと、炉壁３次元プロフィールデータ導出部３０１は、壁面観察装置２００で得られた画像信号に基づいて、炭化室１１の右側及び左側の炉壁１４Ｒ、１４Ｌの夫々の炉壁３次元プロフィールデータ１５０１、１５０２を導出する。そして、炉壁３次元プロフィールデータ導出部３０１は、導出した炉壁３次元プロフィールデータ１５０１、１５０２を、炉壁３次元プロフィールデータ記憶部３１０に記憶させる。また、炉壁３次元プロフィールデータ導出部３０１は、炭化室１１の右側及び左側の炉壁１４Ｒ、１４Ｌの夫々の炉壁３次元プロフィールデータ１５０１、１５０２を合算して、炭化室１１の右側及び左側の炉壁１４Ｒ、１４Ｌの合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１を導出する（図７、図１１を参照）。
次に、ステップＳ３において、領域指定部３０２は、変数ｉ，ｊを夫々１に設定する。変数ｉ，ｊは、例えば、コークス炉の壁面補修支援装置３００に設けられているＲＡＭやレジスタ等に記憶される。

次に、ステップＳ４において、段差算出部３０３は、炉壁３次元プロフィールデータ７０１に基づいて、領域（ｉ，ｊ）における段差ΔＺを求める（図９を参照）。
次に、ステップＳ５において、局所抵抗指数導出決定部３０４は、ステップＳ４で求められた段差ΔＺが定数δよりも大きいか否かを判定する。この判定の結果、ステップＳ４で求められた段差ΔＺが定数δよりも大きい場合には、後述するステップＳ１４に進む。

一方、ステップＳ４で求められた段差ΔＺが定数δ以下である場合には、ステップＳ６に進む。ステップＳ６に進むと、局所抵抗指数導出決定部３０４は、領域（ｉ，ｊ）における局所抵抗指数ｋ_i,jを０（ゼロ）に設定する。
次に、ステップＳ７において、局所抵抗指数導出部３０５は、ステップＳ６で設定された局所抵抗指数ｋ_i,jを局所抵抗指数記憶部３０６に一時的に記憶する。
次に、ステップＳ８において、局所抵抗指数導出終了判定部３０７は、変数ｉが、規定値ｐか否かを判定する。規定値ｐは、合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１の横方向（ＰＳ側からＣＳ側に向かう方向）の数によって定まる値である。この判定の結果、変数ｉが、規定値ｐでない場合には、ステップＳ９に進み、領域指定部３０２は、変数ｉに「１」を加算する。そして、ステップＳ４移行の処理を再度行う。

一方、変数ｉが、規定値ｐである場合には、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０に進むと、局所抵抗指数導出終了判定部３０７は、変数ｊが、規定値ｑか否かを判定する。規定値ｑは、合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１の縦方向（高さ方向）の数によって定まる値である。この判定の結果、変数ｊが、規定値ｑでない場合には、ステップＳ１１に進み、領域指定部３０２は、変数ｊに「１」を加算する。そして、ステップＳ４移行の処理を再度行う。

一方、変数ｊが、規定値ｑである場合には、全ての局所抵抗指数ｋ_i,jを導出したと判定し、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２に進むと、抵抗指数決定部３０８は、ステップＳ７で局所抵抗指数記憶部３０６に記憶された全ての局所抵抗指数ｋ_i,jを読み出し、読み出した局所抵抗指数ｋ_i,jから、（２）式を用いて抵抗指数ｋを導出する。
次に、ステップＳ１３において、抵抗指数表示部３０９は、ステップＳ１１で算出された抵抗指数ｋを、その抵抗指数ｋが、どのコークス炉１００のどの炭化室１１のものかを識別できるようにして、抵抗指数記憶部３１１に記憶させる。

ステップＳ５において、ステップＳ４で求められた段差ΔＺが定数δよりも大きいと判定された場合には、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４に進むと、局所抵抗指数導出部３０５は、領域（ｉ−１，ｊ）の局所抵抗指数ｋ_i-1,jを局所抵抗指数記憶部３０６から読み出し、読み出した局所抵抗指数ｋ_i-1,jが０（ゼロ）でないか否かを判定する。この判定の結果、局所抵抗指数ｋ_i-1,jが０（ゼロ）である場合には、後述するステップＳ１６に進む。

一方、局所抵抗指数ｋ_i-1,jが０（ゼロ）でない場合には、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５に進むと、局所抵抗指数導出部３０５は、定数α、βと、重み係数ε、γと、炭化室１１の奥行方向の長さＤ₀と、炭化室の高さＨ₀と、領域（ｉ，ｊ）により定まる位置ｄ、ｈとを読み出す。そして、局所抵抗指数導出部３０５は、読み出したパラメータと、ステップＳ１４で読み出した局所抵抗指数ｋ_i-1,jとを（１）式に代入して、局所抵抗指数ｋ_i,jを算出する。そして、前述したステップＳ７に進み、局所抵抗指数導出部３０５は、ステップＳ１５で算出した局所抵抗指数ｋ_i,jを一時的に記憶する。

ステップＳ１４において、局所抵抗指数ｋ_i-1,jが０（ゼロ）であると判定された場合には、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６に進むと、局所抵抗指数導出部３０５は、ステップＳ１５と同様に、定数α、βと、重み係数ε、γと、炭化室１１の奥行方向の長さＤ₀と、炭化室の高さＨ₀と、領域（ｉ，ｊ）にり定まる位置ｄ、ｈとを読み出す。そして、局所抵抗指数導出部３０５は、読み出したパラメータを（１）式に代入すると共に、局所抵抗指数ｋ_i-1,jとして０（ゼロ）を（１）式に代入して、局所抵抗指数ｋ_i,jを算出する。そして、前述したステップＳ７に進み、局所抵抗指数導出部３０５は、ステップＳ１６で算出した局所抵抗指数ｋ_i,jを一時的に記憶する。尚、ステップＳ１６に進んだ場合、局所抵抗指数ｋ_i-1,jは０（ゼロ）であり、（１）式の右辺の第２項は０（ゼロ）となるので、このステップＳ１４では、定数βを読み出さないようにしてもよい。

次に、図１８のフローチャートを参照しながら、コークス炉の壁面補修支援装置３００の抵抗指数−押出負荷対応付け処理の一例を説明する。この図１８のフローチャートは、コークス炉の壁面補修支援装置３００に設けられたＣＰＵが、ＲＯＭやハードディスクに記憶された制御プログラムを実行することにより実現される。

まず、ステップＳ２１において、グラフ作成部３１２は、押出負荷と抵抗指数ｋとの関係を示すグラフ１４０１の作成を開始する指示がなされたか否かを判定する。この判定の結果、押出負荷と抵抗指数ｋとの関係を示すグラフ１４０１の作成を開始する指示がなされていない場合には、図１８のフローチャートを終了する。

一方、押出負荷と抵抗指数ｋとの関係を示すグラフ１４０１の作成を開始する指示がなされた場合には、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２に進むと、グラフ作成部３１２は、押出負荷の測定値の情報と、その測定値がどのコークス炉１００のどの炭化室１１のものなのかを示す情報とが入力されたか否かを判定する。この判定の結果、押出負荷の測定値の情報と、その測定値がどのコークス炉１００のどの炭化室１１のものなのかを示す情報とが入力されていなければ、後述するステップＳ２４に進む。

一方、押出負荷の測定値の情報と、その測定値がどのコークス炉１００のどの炭化室１１のものなのかを示す情報とが入力された場合には、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２３に進むと、グラフ作成部３１２は、ステップＳ２１で入力された押出負荷の測定値がどのコークス炉１００のどの炭化室１１のものなのかを示す情報をキーとして、その押出負荷の測定値に対応する抵抗指数ｋを、抵抗指数記憶部３１１から検索して読み出す。

次に、ステップＳ２４において、グラフ作成部３１２は、押出負荷と抵抗指数ｋとの関係を示すグラフ１４０１の作成を実行する指示がなされたか否かを判定する。この判定の結果、押出負荷と抵抗指数ｋとの関係を示すグラフ１４０１の作成を実行する指示がなされていない場合には、前述したステップＳ２２に戻り、押出負荷の測定値の情報等が入力されたか否かを再度判定する。
一方、押出負荷と抵抗指数ｋとの関係を示すグラフ１４０１の作成を実行する指示がなされた場合には、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２５に進むと、グラフ作成部３１２は、ステップＳ２３で読み出した抵抗指数ｋの数が、閾値以上であるか否かを判定する。この閾値は、図１４に示したようなグラフ１４０１を作成するのに必要な数（複数）となる。

この判定の結果、ステップＳ２３で読み出した抵抗指数ｋの数が閾値以上でない場合には、前述したステップＳ２２に戻り、押出負荷の測定値の情報等が入力されたか否かを再度判定する。
一方、ステップＳ２３で読み出した抵抗指数ｋの数が閾値以上である場合には、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６に進むと、グラフ作成部３１２は、ステップＳ２１で入力された押出負荷と、ステップＳ２２で読み出された抵抗指数ｋとに対応する位置を、図１４に示したようにしてプロットし、プロットした結果に基づいて、押出負荷と抵抗指数ｋとの関係を示すグラフ１４０１を作成する。
次に、ステップＳ２７において、グラフ作成部３１２は、ステップＳ２６で作成したグラフ１４０１をグラフ記憶部３１３に記憶させる。

次に、図１９のフローチャートを参照しながら、コークス炉の壁面補修支援装置３００の補修シミュレーション処理の一例を説明する。この図１９のフローチャートは、コークス炉の壁面補修支援装置３００に設けられたＣＰＵが、ＲＯＭやハードディスクに記憶された制御プログラムを実行することにより実現される。

まず、ステップＳ３１において、炉壁凹凸情報表示部３１４は、補修シミュレーションの実行を開始する指示がなされたか否かを判定する。この判定の結果、補修シミュレーションの実行を開始する指示がなされていない場合には、図１９のフローチャートを終了する。
一方、補修シミュレーションの実行を開始する指示がなされた場合には、ステップＳ３２に進む。ステップＳ３２に進むと、炉壁凹凸情報表示部３１４は、補修対象のコークス炉１００及び炭化室１１が指示されるまで待機する。

補修対象のコークス炉１００及び炭化室１１が指示されると、ステップＳ３３に進む。ステップＳ３３に進むと、炉壁凹凸情報表示部３１４は、指示されたコークス炉１００の炭化室１１に対する炉壁３次元プロフィールデータ１５０１、１５０２を、炉壁３次元プロフィールデータ記憶部３１０から読み出す。
次に、ステップＳ３４において、炉壁凹凸情報表示部３１４は、ステップＳ３３で読み出した炉壁３次元プロフィールデータ１５０１、１５０２を、表示装置４００に表示する。

次に、ステップＳ３５において、補修範囲取得部３１５は、ステップＳ３４で表示された炉壁３次元プロフィールデータ１５０１、１５０２に対して補修対象領域１５０３、１５０４が指定されるまで待機する。
ステップＳ３４で表示された炉壁３次元プロフィールデータ１５０１、１５０２に対して補修対象領域１５０３、１５０４が指定されると、ステップＳ３６に進む。ステップＳ３６に進むと、補修対象領域１５０３、１５０４は、その補修対象領域１５０３、１５０４を取得する。そして、データ変更部３１６は、その補修対象領域１５０３、１５０４に含まれる凹凸量のデータを、例えば０（ゼロ）にする。

次に、ステップＳ３７において、ステップＳ３６で凹凸量のデータが変更された炉壁３次元プロフィールデータを合算した合算炉壁３次元プロフィールデータに対する抵抗指数ｋを導出する抵抗指数導出処理を実行する。この抵抗指数導出処理は、ステップＳ３６で凹凸量のデータが変更された炉壁３次元プロフィールデータを合算した合算炉壁３次元プロフィールデータに対して、例えば、図１７のステップＳ３〜Ｓ１３の処理を行うことにより実現される。

次に、ステップＳ３８において、押出負荷導出部３１７は、グラフ記憶部３１３に記憶されている「押出負荷と抵抗指数ｋとの関係を示すグラフ１４０１」を読み出す。
次に、ステップＳ３９において、押出負荷導出部３１７は、ステップＳ３７で導出された抵抗指数ｋに対応する押出負荷を、ステップＳ３８で読み出したグラフ１４０１から導出する。

次に、ステップＳ４０において、炉壁凹凸情報表示部３１４は、ステップＳ３６で凹凸量のデータが変更された炉壁３次元プロフィールデータと、その炉壁３次元プロフィールデータからステップＳ３７及びＳ３９で得られた抵抗指数ｋ及び押出負荷とを表示装置４００に表示する。
次に、ステップＳ４１において、炉壁凹凸情報表示部３１４は、補修シミュレーションの実行を終了する指示がなされたか否かを判定する。この判定の結果、補修シミュレーションの実行を終了する指示がなされた場合には、図１９のフローチャートを終了する。

一方、補修シミュレーションの実行を終了する指示がなされていない場合には、ステップＳ３２に戻り、炉壁凹凸情報表示部３１４は、補修対象のコークス炉１００及び炭化室１１が指示されるまで待機する。尚、補修対象のコークス炉１００及び炭化室１１が、前回指定されたものと同じ場合、ステップＳ３２では、そのこと示す操作の有無を判定してステップＳ３３に進む。

前述したように、従来は、炉壁１４の凹凸の状態が押出負荷にどの程度影響を与えているのかを定量的に評価することができなかった。炉壁の局所的な凹凸形状が押出負荷に及ぼす影響を解明する取り組みがなされていなかったからである。しかしながら、図１４に示したように、発明者が局所凹凸形状に着目して定義した抵抗指数ｋは、押出負荷（押出力）に対して明瞭な相関を有する。つまり、炭化室１１を診断するに際し、抵抗指数ｋを導出すれば、押出負荷に影響を与える炉壁１４の状態を定量的に評価して管理することができる。

図２０は、重み係数γを０（ゼロ）とした場合の抵抗指数ｋと、押出負荷との関係を示した図である。図２０に示すように、重み係数γを考慮しなくても、抵抗指数ｋと押出負荷とに相関が見られる。ただし、図１４と図２０とを比較しても分かるように、重み係数γを考慮した方が、抵抗指数ｋと押出負荷とに、より明瞭な相関が得られる。したがって、重み係数γを考慮して抵抗指数ｋを求めるのが好ましいことが分かる。

従来から、炭化室１１の炉壁１４の状態と押出負荷との関係が調べられてきたが、その方法としては、炉壁１４に発生している凹凸の面積を炉壁１４の状態を表す指標とするといった単純なものであった。例えば、図２１は、炭化室１１の炉壁１４に生じている陥没もしくは張り出しの凹凸量が２０ｍｍ以上の領域が、炉壁１４全体に占める割合と、押出負荷との関係を示した図である。図２１の横軸の凹凸面積割合とは、陥没もしくは張り出しの凹凸量が２０ｍｍ以上ある領域の面積の合計値を、炭化室１１の炉壁１４全体の面積で割った値に、１００を乗じた値である。図２１に示すように、面積割合と押出負荷との相関は、図１４及び図２０に示した抵抗指数ｋと押出負荷との相関よりも明らかに劣る。本願発明者らは、炉壁凹凸がコークス移動時の抵抗となる物理的現象を鋭意検討し、抵抗量すなわち押出負荷はコークスが当る凹凸部の上り勾配の形状や位置に依存するとしたモデルに基づき抵抗指数という指標を定義することを考案した。この結果、炭化室１１の炉壁１４の状態と、押出負荷との間に明瞭な相関が得られるようになった。

以上のように本実施形態では、炭化室１１の右側及び左側の炉壁１４Ｒ、１４Ｌ全体に亘る凹凸量を示す炉壁３次元プロフィールデータ７０１を、壁面観察装置２００で得られた画像信号を用いて生成する。そして、炉壁１４に登り勾配があることによって、押し出されるコークス１５が受ける抵抗を指標化した抵抗指数ｋを、炉壁３次元プロフィールデータ７０１を用いて求めるようにした。そして、この抵抗指数ｋと押出負荷とに相関があることが確認できた。
したがって、押出負荷に影響を与える炉壁１４の状態を定量的に評価することができ、鉄鋼の操業において最も重要なものの１つであるコークス１５の押出性という観点から、炭化室１１の炉壁１４の凹凸状況を評価・管理することができる。

そして、複数のコークス炉１００の複数の炭化室１１で実際に生じた押出負荷と、その炭化室１１について導出した抵抗指数ｋとを用いて、押出負荷と抵抗指数ｋとの関係を示すグラフ１４０１を求めておく。その後、炉壁３次元プロフィールデータ１５０１、１５０２に対して、補修対象領域１５０３、１５０４が指定されると、その補修対象領域１５０３、１５０４を補修した場合の抵抗指数ｋを計算し、計算した抵抗指数ｋに対応する押出負荷を、グラフ１４０１から推定する。抵抗指数ｋと押出負荷とは明瞭な相関関係があるので、推定した押出負荷の信頼性は、極めて高いものとなる。したがって、ユーザは、押出負荷の推定値（計算値）に基づいて、補修の必要性や、どの補修対象領域１５０３、１５０４を補修すれば効率がよいのかを容易に且つ正確に判別することができる。例えば、炉壁１４に多数の凹凸が存在している場合に、どの凹凸をどの程度補修すれば、限られた補修時間（操業中断時間）の間に、押出負荷を所望の値にまで低減できるかを定量的に判断することができる。よって、無駄な補修が行われてしまうことを従来よりも低減させることができ、極めて効率的、効果的に、炉壁１４を補修することができる。

また、本実施形態では、コークス１５の押出方向から見た炉壁１４の登り勾配に、コークス１５が当る（引っかかる）ことにより生じる抵抗を、炉壁１４の各領域について指標化した局所抵抗指数ｋ_i,jを導出するに際し、コークス１５の押出元側に隣接する領域の局所抵抗指数ｋ_i-1,jを考慮するようにした。したがって、例えば、登り勾配の領域と下り勾配の領域とが交互に存在する場合と、登り勾配の領域が連続する場合とで、抵抗指数ｋ_i,jを異ならせることができる。よって、実際の凹凸の状態を、抵抗指数ｋに反映させることが可能になり、抵抗指数ｋの精度をより向上させることができる。よって、抵抗指数ｋと押出負荷との関係を示すグラフ１４０１をより正確に導出することができる。これにより、押出負荷の推定値の信頼性をより向上させることができる。

更に、本実施形態では、局所抵抗指数ｋ_i,jの導出対象となる位置に応じて重み付けを行って局所抵抗指数ｋ_i,jを導出するようにした。具体的には、コークス１５の押出元から遠ざかる位置にある領域の局所抵抗指数ｋ_i,j程、局所抵抗指数ｋ_i,jが大きくなるように、重み係数εを用いて局所抵抗指数ｋ_i,jに重み付けを行った。また、高さが低い位置にある領域の局所抵抗指数ｋ_i,j程、局所抵抗指数ｋ_i,jが大きくなるように、重み係数γを用いて局所抵抗指数ｋ_i,jに重み付けを行った。したがって、コークス１５が押出ラム２０から受ける力を、抵抗指数ｋに反映させることが可能になり、抵抗指数ｋの精度をより向上させることができる。よって、抵抗指数ｋと押出負荷との関係を示すグラフ１４０１をより正確に導出することができる。これにより、押出負荷の推定値の信頼性をより向上させることができる。

また、本実施形態では、炭化室１１の右側及び左側の炉壁１４Ｒ、１４Ｌ全体に亘る凹凸量を、互いに向かい合う領域同士で加算し、加算した凹凸量（ｚ（１，１）〜ｚ（ｐ，ｑ））を炉壁３次元プロフィールデータ７０１とした。したがって、抵抗係数ｋを導出する際の計算負荷を低減させることができる。よって、抵抗指数ｋと押出負荷との関係を示すグラフ１４０１を作成する際の負荷をより低減させることができる。

また、炭化室のある高さにおいて、炭化室の奥行方向の炉壁間の距離を測定しているだけでは、凹凸を把握することができない。これに対して、本実施形態では、炭化室１１の右側及び左側の炉壁１４Ｒ、１４Ｌ全体に亘る凹凸量を、壁面観察装置２００で撮影された画像信号から求めるようにしているので、炭化室１１の右側及び左側の炉壁１４Ｒ、１４Ｌの状態を正確に反映させて、抵抗指数ｋを導出することができる。よって、抵抗指数ｋと押出負荷との関係を示すグラフ１４０１をより正確に導出することができる。これにより、押出負荷の推定値の信頼性をより向上させることができる。

尚、本実施形態では、データ変更部３１６は、補修対象領域１５０３、１５０４に含まれる凹凸量のデータを、例えば０（ゼロ）にしたが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、１つの凹凸当たりの作業時間や、所望する補修の程度等に応じて、凹凸量のデータを、０以外の値にしてもよい。例えば、凸部については、補修対象領域１５０３、１５０４に含まれる凹凸量のデータを５［ｍｍ］にし、凹部については、補修対象領域１５０３、１５０４に含まれる凹凸量のデータを−５［ｍｍ］にすることができる。また、補修対象領域１５０３、１５０４に含まれる凹凸量のデータの変更値（補修値）が、１つの値を示すものではなく、所定の範囲の値を示すものであってもよい。さらに、補修対象領域１５０３、１５０４に含まれる凹凸量のデータの変更値（補修値）を、例えばユーザが設定するようにして、可変としてもよい。

また、本実施形態では、押出負荷と抵抗指数ｋとの関係を示すグラフ１４０１を用いるようにしたが、グラフ１４０１の代わりに、又はグラフ１４０１に加えて、押出負荷と抵抗指数ｋとの関係を示す関数を導出し、この関数を用いて押出負荷を推定するようにしてもよい。
また、本実施形態では、押出負荷と抵抗指数ｋとの関係が正比例する場合（グラフ１４０１が直線である場合）を例に挙げて説明したが、押出負荷と抵抗指数ｋとの関係を、例えば、ｎ（ｎは２以上の自然数）次関数（グラフを曲線）で表現してもよい。

また、本実施形態では、押出負荷の測定値をユーザが操作装置５００を用いて入力するようにしたが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、押出負荷の測定値がどのコークス炉１００のどの炭化室１１のものであるかを識別できるようにして、その押出負荷の測定値をリムーバルディスクに記憶しておき、このリムーバルディスクに記憶されている押出負荷の測定値をコークス炉の壁面補修支援装置３００が読み出すようにしてもよい。

また、本実施形態では、炭化室１１の右側及び左側の炉壁１４Ｒ、１４Ｌの夫々の炉壁３次元プロフィールデータ１５０１、１５０２を表示し、表示した炉壁３次元プロフィールデータ１５０１、１５０２に対して、補修対象領域をユーザに指定させるようにしたが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、炭化室１１の右側及び左側の炉壁１４Ｒ、１４Ｌの撮像画像を表示して、補修対象領域を指定させてもよい。

また、本実施形態では、（１）式、（２）式を用いて、抵抗指数ｋを求めるようにしたが、必ずしも（１）式、（２）式を用いて、抵抗指数ｋを求めなくてもよい。すなわち、コークス１５の押出方向に対して、炉壁１４に登り勾配があることによって、押し出されるコークス１５が受ける抵抗を指標化した指標値であれば、必ずしも（１）式、（２）式を用いて、抵抗指数ｋを求めなくてもよい。

また、前述したように炭化室１１の右側及び左側の炉壁１４Ｒ、１４Ｌ全体に亘る凹凸量を、互いに向かい合う領域同士で加算し、加算した凹凸量（ｚ（１，１）〜ｚ（ｐ，ｑ））を合算炉壁３次元プロフィールデータ７０１とすれば、計算負荷を軽減することができ好ましい。しかしながら、炭化室１１の右側及び左側の炉壁１４Ｒ、１４Ｌの夫々について炉壁３次元プロフィールデータを算出し、それら２つの炉壁３次元プロフィールデータを用いて、局所抵抗指数ｋ_i,j、抵抗指数ｋを求めるようにしてもよい。

また、本実施形態のように、局所抵抗指数ｋ_i,jの導出対象となる位置に応じて重み付けを行って局所抵抗指数ｋ_i,jを導出すれば、抵抗指数ｋをより精度良く求めることができ好ましい。しかしながら、局所抵抗指数ｋ_i,jの導出対象となる位置に応じて重み付けを行わずに、局所抵抗指数ｋ_i,jを導出してもよい。例えば、重み係数ε、γの少なくとも何れか一方を０（ゼロ）にして、局所抵抗指数ｋ_i,jを導出してもよい。
また、重み係数ε、γは、必ずしも直線的に変化しなくてもよい。例えば、重み係数ε、γが指数関数的に変化するようにしてもよい。

また、本実施形態のように、炭化室１１の右側及び左側の炉壁１４Ｒ、１４Ｌ全体に亘る凹凸量を、壁面観察装置２００で撮影された画像信号から求めるようにすれば、炭化室１１の右側及び左側の炉壁１４Ｒ、１４Ｌをより正確に評価することができるので好ましい。しかしながら、必ずしも、炭化室１１の右側及び左側の炉壁１４Ｒ、１４Ｌ全体に亘る凹凸量を、壁面観察装置２００で撮影された画像信号から求める必要はない。

また、壁面観察装置２００が行う画像処理の一部又は全部を、コークス炉の壁面補修支援装置３００で行うようにしてもよい。
また、本実施形態では、定数δが０（ゼロ）よりも大きい値を有するようにしたが、定数δを０（ゼロ）にしてもよい。
また、本実施形態では、炭化室１１の奥行方向における画像信号を得る間隔を、炭化室１１の奥行方向における長さが最小値であるコークス塊１５Ｃの表面性状に基づいて決定するようにしたが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、炭化室１１の奥行方向における長さが、全コークス塊の平均値（又は代表値）であるコークス塊の表面性状に基づいて、炭化室１１の奥行方向における画像信号を得る間隔を決定するようにしてもよい。

以上説明した本発明の実施形態のうち、ＣＰＵが実行する部分は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体、又はかかるプログラムを伝送する伝送媒体も本発明の実施の形態として適用することができる。また、上記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体などのプログラムプロダクトも本発明の実施の形態として適用することができる。上記のプログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。
また、前述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本発明の実施形態を示し、コークス炉の構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態を示し、壁面観察装置の外観構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態を示し、垂直柱の内部の様子の一例を示す図である。 本発明の実施形態を示し、垂直柱とミラー管の配置関係の一例を示す図である。 本発明の実施形態を示し、レーザスポットの一例を示す図である。 本発明の実施形態を示し、コークス炉の壁面補修支援装置の機能構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態を示し、炉壁３次元プロフィールデータの一例を説明する図である。 本発明の実施形態を示し、レーザスポットの追跡結果の一例を示す図である。 本発明の実施形態を示し、炭化室の壁面の凹凸の様子の一例を示す図である。 本発明の実施形態を示し、重み係数を説明する図である。 本発明の実施形態を示し、コークス炉の壁面補修支援装置により導出される炉壁３次元プロフィールデータと、その炉壁３次元プロフィールデータに基づいてコークス炉の壁面補修支援装置により導出される局所抵抗指数の一例を示す図である。 本発明の実施形態を示し、炉壁３次元プロフィールデータで示される凹凸量を、等高線を用いて画像化した図である。 本発明の実施形態を示し、コークスが、炭化室の右側の炉壁に生じている凹凸の影響を受けて押し出されることを説明する図である。 本発明の実施形態を示し、抵抗指数と、押出負荷との関係の一例を示した図である。 本発明の実施形態を示し、補修シミュレーションが開始される前に表示される、炭化室の右側及び左側の炉壁の夫々の炉壁３次元プロフィールデータの一例を示す図である。 本発明の実施形態を示し、凹凸量のデータが変更された炉壁３次元プロフィールデータと、その炉壁３次元プロフィールデータから得られた抵抗指数及び押出負荷との表示例を示す図である。 本発明の実施形態を示し、コークス炉の壁面補修支援装置の抵抗指数導出処理の一例を説明するフローチャートである。 本発明の実施形態を示し、コークス炉の壁面補修支援装置の抵抗指数−押出負荷対応付け処理の一例を説明するフローチャートである。 本発明の実施形態を示し、コークス炉の壁面補修支援装置の補修シミュレーション処理の一例を説明するフローチャートである。 本発明の実施形態を示し、重み係数γを０（ゼロ）とした場合の抵抗指数と、押出負荷との関係を示した図である。 本発明の実施形態を示し、炭化室の炉壁に生じている陥没深さ又は張り出し高さが２０ｍｍ以上の凹凸が、炉壁全体に占める割合と、押出負荷との関係を示した図である。

符号の説明

１１ 炭化室
１４ 炉壁
１５ コークス
１６ 燃焼室
２０ 押出ラム
１００ コークス炉
２００ 壁面観察装置
３００ コークス炉の壁面補修支援装置
４００ 表示装置

Claims (21)

1. 製造したコークスを押出機で排出して操業するコークス炉の壁面補修支援装置であって、
   前記コークス炉の炭化室の側壁面の画像信号に基づいて、前記炭化室の側壁面に生じている凹凸に関わる凹凸情報を導出する凹凸情報導出手段と、
   前記凹凸情報導出手段により導出された凹凸情報のうち、前記炭化室の側壁面の補修対象領域における凹凸情報を、予め設定された補修値に変更して新たな凹凸情報とする凹凸情報変更手段と、
   前記凹凸情報変更手段により変更された凹凸情報を用いて、前記炭化室の側壁面における、コークスの押出方向に対する勾配に関わる勾配情報を導出する勾配情報導出手段と、
   前記勾配情報導出手段により導出された勾配情報を用いて、コークスが押出時に受ける抵抗を指標化した抵抗指標を導出する指標化手段と、
   予め設定された前記抵抗指標とコークスの押出負荷との対応関係を示す抵抗負荷押出負荷相関情報から、前記指標化手段により導出された抵抗指標に対応する押出負荷を導出する押出負荷導出手段と、
   前記押出負荷導出手段により導出された押出負荷を報知する報知手段とを有することを特徴とするコークス炉の壁面補修支援装置。
2. 前記凹凸情報導出手段により導出された前記炭化室の側壁面に生じている凹凸に関わる凹凸情報を基にして直接に前記勾配情報導出手段で導出された勾配情報を用いて、前記指標化手段により抵抗指標を導出し、
   該抵抗指標の導出対象である炭化室における押出負荷の測定値を取得する押出負荷測定値取得手段と、
   前記抵抗指標と、前記押出負荷測定値取得手段により取得された押出負荷の測定値との組みを複数用いて、前記抵抗負荷押出負荷相関情報を導出して設定する関係導出手段とを有することを特徴とする請求項１に記載のコークス炉の壁面補修支援装置。
3. 前記凹凸情報導出手段により導出された凹凸情報を記憶媒体に記憶する凹凸情報記憶手段と、
   前記凹凸情報記憶手段により記憶された凹凸情報を、表示装置に表示する凹凸情報表示手段とを有し、
   前記凹凸情報記憶手段は、前記凹凸情報表示手段により表示された凹凸情報に対して指定された補修対象領域における凹凸情報を、予め設定された補修値に変更する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壁面補修支援装置。
4. 前記凹凸情報導出手段は、前記凹凸情報を、前記炭化室の側壁面に対して設定された所定の距離間隔の複数の領域毎に導出し、
   前記勾配情報導出手段は、前記勾配情報を、前記複数の領域毎に導出し、
   前記指標化手段は、前記炭化室の側壁面における、前記コークスの押出方向に対する登り勾配から、コークスが押出時に受ける前記複数の領域毎の局所的な抵抗を指標化した局所抵抗指標を導出し、導出した局所抵抗指標を集計して、前記炭化室の側壁面全体における前記抵抗指標を導出することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のコークス炉の壁面補修支援装置。
5. 前記凹凸情報導出手段は、前記複数の領域のうち、前記炭化室の一方の側壁面と他方の側壁面との互いに対向する領域に生じている凹凸の量を合算して凹凸情報を導出し、
   前記凹凸情報記憶手段は、前記凹凸情報導出手段により導出された、前記炭化室の一方の側壁面と他方の側壁面との夫々の凹凸情報を記憶媒体に記憶し、
   前記勾配情報導出手段は、前記凹凸情報導出手段により合算された凹凸情報を用いて、前記勾配情報を導出することを特徴とする請求項４に記載のコークス炉の壁面補修支援装置。
6. 前記勾配情報は、前記炭化室の側壁面に生じている、コークスの押出方向で互いに隣接する前記領域間の凹凸の段差に関する情報を含み、
   前記指標化手段は、前記隣接する領域の凹凸の段差を累乗した値を用いて、前記局所抵抗指標を導出することを特徴とする請求項４又は５に記載のコークス炉の壁面補修支援装置。
7. 前記勾配情報は、前記炭化室の側壁面に生じている、コークスの押出方向で互いに隣接する前記領域間の凹凸の段差に関する情報を含み、
   前記指標化手段は、前記隣接する領域の局所抵抗指標を定数倍した値を用いて、前記局所抵抗指標を導出することを特徴とする請求項４〜６の何れか１項に記載のコークス炉の壁面補修支援装置。
8. 前記指標化手段は、前記複数の領域のうち、前記コークスの押出方向に対する登り勾配が閾値以下の領域については、前記コークスが押出時に受ける抵抗がないものとして、局所抵抗指標を導出することを特徴とする請求項４〜７の何れか１項に記載のコークス炉の壁面補修支援装置。
9. 前記指標化手段は、前記領域の前記炭化室の側壁面の高さ方向の位置に値が依存する第１の重み係数を用いて、前記局所抵抗指標を導出することを特徴とする請求項４〜８の何れか１項に記載のコークス炉の壁面補修支援装置。
10. 前記指標化手段は、前記領域の前記炭化室の奥行方向の位置に値が依存する第２の重み係数を用いて、前記局所抵抗指標を導出することを特徴とする請求項４〜９の何れか１項に記載のコークス炉の壁面補修支援装置。
11. 製造したコークスを押出機で排出して操業するコークス炉の壁面補修支援方法であって、
    前記コークス炉の炭化室の側壁面の画像信号に基づいて、前記炭化室の側壁面に生じている凹凸に関わる凹凸情報を導出する凹凸情報導出ステップと、
    前記凹凸情報導出ステップにより導出された凹凸情報のうち、前記炭化室の側壁面の補修対象領域における凹凸情報を、予め設定された補修値に変更して新たな凹凸情報とする凹凸情報変更ステップと、
    前記凹凸情報変更ステップにより変更された凹凸情報を用いて、前記炭化室の側壁面における、コークスの押出方向に対する勾配に関わる勾配情報を導出する勾配情報導出ステップと、
    前記勾配情報導出ステップにより導出された勾配情報を用いて、コークスが押出時に受ける抵抗を指標化した抵抗指標を導出する指標化ステップと、
    予め設定された前記抵抗指標とコークスの押出負荷との対応関係を示す抵抗負荷押出負荷相関情報から、前記指標化ステップにより導出された抵抗指標に対応する押出負荷を導出する押出負荷導出ステップと、
    前記押出負荷導出ステップにより導出された押出負荷を報知する報知ステップとを有することを特徴とするコークス炉の壁面補修支援方法。
12. 前記凹凸情報導出ステップにより導出された前記炭化室の側壁面に生じている凹凸に関わる凹凸情報を基にして直接に前記勾配情報導出ステップで導出された勾配情報を用いて、前記指標化ステップにより抵抗指標を導出し、
    該抵抗指標の導出対象である炭化室における押出負荷の測定値を取得する押出負荷測定値取得ステップと、
    前記指標化ステップにより導出された抵抗指標と、前記押出負荷測定値取得ステップにより取得された押出負荷の測定値との組みを複数用いて、前記抵抗負荷押出負荷相関情報を導出して設定する関係導出ステップを有することを特徴とする請求項１１に記載のコークス炉の壁面補修支援方法。
13. 前記凹凸情報導出ステップにより導出された凹凸情報を記憶媒体に記憶する凹凸情報記憶ステップと、
    前記凹凸情報記憶ステップにより記憶された凹凸情報を、表示装置に表示する凹凸情報表示ステップとを有し、
    前記凹凸情報記憶ステップは、前記凹凸情報表示ステップにより表示された凹凸情報に対して指定された補修対象領域における凹凸情報を、予め設定された補修値に変更することを特徴とする請求項１１又は１２に記載のコークス炉の壁面補修支援方法。
14. 前記凹凸情報導出ステップは、前記凹凸情報を、前記炭化室の側壁面に対して設定された所定の距離間隔の複数の領域毎に導出し、
    前記勾配情報導出ステップは、前記勾配情報を、前記複数の領域毎に導出し、
    前記指標化ステップは、前記炭化室の側壁面における、前記コークスの押出方向に対する登り勾配から、コークスが押出時に受ける前記複数の領域毎の局所的な抵抗を指標化した局所抵抗指標を導出し、導出した局所抵抗指標を集計して、前記炭化室の側壁面全体における前記抵抗指標を導出することを特徴とする請求項１１〜１３の何れか１項に記載のコークス炉の壁面補修支援方法。
15. 前記凹凸情報導出ステップは、前記複数の領域のうち、前記炭化室の一方の側壁面と他方の側壁面との互いに対向する領域に生じている凹凸の量を合算して凹凸情報を導出し、
    前記凹凸情報記憶ステップは、前記凹凸情報導出ステップにより導出された前記炭化室の一方の側壁面と他方の側壁面との夫々の凹凸情報を記憶媒体に記憶し、
    前記勾配情報導出ステップは、前記凹凸情報導出ステップにより合算された凹凸情報を用いて、前記勾配情報を導出することを特徴とする請求項１４に記載のコークス炉の壁面補修支援方法。
16. 前記勾配情報は、前記炭化室の側壁面に生じている、コークスの押出方向で互いに隣接する前記領域間の凹凸の段差に関する情報を含み、
    前記指標化ステップは、前記隣接する領域の凹凸の段差を累乗した値を用いて、前記局所抵抗指標を導出することを特徴とする請求項１４又は１５に記載のコークス炉の壁面補修支援方法。
17. 前記勾配情報は、前記炭化室の側壁面に生じている、コークスの押出方向で互いに隣接する前記領域間の凹凸の段差に関する情報を含み、
    前記指標化ステップは、前記隣接する領域の局所抵抗指標を定数倍した値を用いて、前記局所抵抗指標を導出することを特徴とする請求項１４〜１６の何れか１項に記載のコークス炉の壁面補修支援方法。
18. 前記指標化ステップは、前記複数の領域のうち、前記コークスの押出方向に対する登り勾配が閾値以下の領域については、前記コークスが押出時に受ける抵抗がないものとして、局所抵抗指標を導出することを特徴とする請求項１４〜１７の何れか１項に記載のコークス炉の壁面補修支援方法。
19. 前記指標化ステップは、前記領域の前記炭化室の側壁面の高さ方向の位置に値が依存する第１の重み係数を用いて、前記局所抵抗指標を導出することを特徴とする請求項１４〜１８の何れか１項に記載のコークス炉の壁面補修支援方法。
20. 前記指標化ステップは、前記領域の前記炭化室の奥行方向の位置に値が依存する第２の重み係数を用いて、前記局所抵抗指標を導出することを特徴とする請求項１４〜１９の何れか１項に記載のコークス炉の壁面補修支援方法。
21. 製造したコークスを押出機で排出して操業するコークス炉の壁面の補修を支援するための処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムであって、
    前記コークス炉の炭化室の側壁面の画像信号に基づいて、前記炭化室の側壁面に生じている凹凸に関わる凹凸情報を導出する凹凸情報導出ステップと、
    前記凹凸情報導出ステップにより導出された凹凸情報のうち、前記炭化室の側壁面の補修対象領域における凹凸情報を、予め設定された補修値に変更して新たな凹凸情報とする凹凸情報変更ステップと、
    前記凹凸情報変更ステップにより変更された凹凸情報を用いて、前記炭化室の側壁面における、コークスの押出方向に対する勾配に関わる勾配情報を導出する勾配情報導出ステップと、
    前記勾配情報導出ステップにより導出された勾配情報を用いて、コークスが押出時に受ける抵抗を指標化した抵抗指標を導出する指標化ステップと、
    予め設定された前記抵抗指標とコークスの押出負荷との対応関係を示す抵抗負荷押出負荷相関情報から、前記指標化ステップにより導出された抵抗指標に対応する押出負荷を導出する押出負荷導出ステップと、
    前記押出負荷導出ステップにより導出された押出負荷を報知する報知ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。

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