JP2011219559A - Laser machining device and laser machining method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser machining device which, when a refractory brick furnace wall is shaped and cut, can prevent the imposition of damage on another furnace wall.SOLUTION: The laser machining device includes: a laser irradiating part to irradiate a refractory brick furnace wall with laser light; a light emission intensity measuring part to measure the light emission intensity at a laser light irradiation point; and a control part to control the laser irradiating part according to the laser cutting condition for the refractory brick furnace wall based on the measurement result. The control part has a laser information storing part to store the laser cutting condition for the thickness of the refractory brick; a machining condition determination processing part to pre-irradiate laser light on the refractory brick furnace wall at an optional position on a cutting line of the refractory brick furnace wall before shaping and cutting the circumference of a broken bore part, to estimate the remaining thickness of the refractory brick, and to determine the laser cutting condition at shaping and cutting of the refractory brick furnace wall; and a drive control part to control the output intensity of the laser light of the laser irradiating part and the moving speed of the laser irradiating part based on the determined laser cutting condition.

Description

本発明は、高温の耐火レンガのレーザ加工装置およびレーザ加工方法に関し、より詳細には、耐火レンガからなる構造物を高温環境化で補修する技術に関する。
に関する。
The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method for high-temperature refractory bricks, and more particularly to a technique for repairing a structure made of refractory bricks in a high-temperature environment.
About.

耐火レンガは、種々の炉等の構造物に使用されているが、耐火物の劣化に伴い、高温環境下で耐火レンガの加工が要求される場合がある。一例として、石炭を乾留するコークス炉の壁面を熱間で補修するための加工が挙げられる。   Although refractory bricks are used in various structures such as furnaces, processing of refractory bricks may be required in a high temperature environment as the refractory deteriorates. As an example, there is a process for hot repairing a wall surface of a coke oven for carbonizing coal.

コークス炉は、炉を加熱するための燃焼室とコークスを生成する炭化室とに分かれており、壁面には耐火レンガが使用されている。炉の長年の使用により、耐火レンガには表面損傷や亀裂、ついには炭化室から燃焼室まで貫通するような破孔が発生する。特に、破孔が発生すると、挿入した石炭が燃焼室にこぼれ落ちて燃焼ガスの供給ポートを閉塞させたり、炭化室からコークスガスが燃焼室に流入して不完全燃焼を起こし、黒煙を発生させたりする原因となる。   The coke oven is divided into a combustion chamber for heating the furnace and a carbonization chamber for generating coke, and refractory bricks are used for the wall surfaces. Over many years of use of the furnace, refractory bricks are subject to surface damage and cracks, and finally to piercing from the carbonization chamber to the combustion chamber. In particular, when a puncture occurs, the inserted coal spills into the combustion chamber and closes the combustion gas supply port, or coke gas flows from the carbonization chamber into the combustion chamber, causing incomplete combustion and generating black smoke. Cause it.

炉壁の耐火レンガは600℃付近で熱膨張率が急激に変化するため、炉をこの温度以下に冷却すると、熱衝撃により炉壁全体へ損傷を与える場合がある。このため、炉壁の補修は、700℃から操業温度である1000℃にかけての高温環境下で行うことが望ましい。高温でレンガを加工する方法として、レーザによる方法が着目されている。レーザ加工は切削加工等の機械的な加工と比較して機械的な応力が発生しないため、破孔周辺の正常な炉壁部の強度に影響を与えることなく安全に整形を行えるという利点がある。   Since the coefficient of thermal expansion of the refractory brick on the furnace wall changes abruptly around 600 ° C., cooling the furnace below this temperature may damage the entire furnace wall due to thermal shock. For this reason, it is desirable to repair the furnace wall in a high temperature environment from 700 ° C. to 1000 ° C. which is the operation temperature. As a method of processing bricks at a high temperature, a laser method is attracting attention. Laser machining has the advantage that it can be safely shaped without affecting the strength of the normal furnace wall around the broken hole because mechanical stress is not generated compared to mechanical machining such as cutting. .

ここで、コークス炉は、原料であるコークスの乾留完了後に、一方向にコークスを押し出すので、炉壁に売り返し応力がかかる。このため、強度の弱い目地に沿うように耐火レンガ壁面に亀裂が入りやすい。このとき、耐火レンガは交互に積層されているので、例えば図10に示すように、亀裂は、耐火レンガ10の幅(x方向)の約1/2の位置に入りやすい。このように亀裂が入った状態が長く継続すると、亀裂が奥まで進展し、強度が弱くなった部位が破壊され、耐火レンガ炉壁に穴(破孔H)が生じる。   Here, the coke oven extrudes coke in one direction after the completion of the carbonization of the coke, which is a raw material, so that selling stress is applied to the furnace wall. For this reason, the fire-resistant brick wall surface easily cracks along the joint with weak strength. At this time, since the refractory bricks are alternately stacked, for example, as shown in FIG. 10, the crack is likely to enter a position about ½ of the width (x direction) of the refractory brick 10. When the cracked state continues for a long time in this way, the crack progresses to the depth, the site where the strength is weakened is destroyed, and a hole (broken hole H) is generated in the refractory brick furnace wall.

本願発明者らは、このような破孔Hを模擬的に発生させる実験を行った。その結果、炭化室側から押されて破孔Hが生ずるときに、耐火レンガ10同士の接触面に形成された凸部であるダボの抜け方が、加重が掛る上下方向(z方向)と、加重がなく比較的拘束の弱い左右方向(x方向)とでは、破孔Hの形状が異なることが判明した。   The inventors of the present application conducted an experiment to generate such a broken hole H in a simulated manner. As a result, when the hole H is pushed from the carbonization chamber side, how to remove the dowels that are convex portions formed on the contact surfaces of the refractory bricks 10 is the vertical direction (z direction) where the load is applied, It has been found that the shape of the hole H is different in the left and right direction (x direction) which is not loaded and is relatively restrained.

すなわち、破孔Hの左右方向については、加重が掛らないため、左右に広がる変形が可能であり、また、約1/2の位置に亀裂の生じた耐火レンガ10の片方にはダボがないため、他の耐火レンガ10との引っかかりも少ないことからダボごと抜けることができる。このため、例えば図11に示すように、耐火レンガ10は、目地に沿ってきれいに破壊される。一方、破孔の上下方向については、加重による拘束が強く働くため変形し難い。また、両側にダボがあるため、ダボが抜ける際に、周囲(上下の連結部)も一緒に破壊しながら破孔する。このため、例えば図12に示すように、耐火レンガ10の燃焼室側は、テーパー状の断面(符号10a、テーパー部ともいう。)となる。   In other words, since no load is applied in the left-right direction of the broken hole H, deformation that spreads to the left and right is possible, and there is no dowel on one side of the refractory brick 10 that has cracked at about a half position. Therefore, since there is little catching with the other refractory bricks 10, the dowels can be removed. For this reason, for example, as shown in FIG. 11, the refractory brick 10 is neatly destroyed along the joint. On the other hand, the vertical direction of the broken hole is not easily deformed because the restraint due to the load acts strongly. In addition, since there are dowels on both sides, when the dowels come out, the surroundings (upper and lower connecting parts) break together and break. For this reason, for example, as shown in FIG. 12, the combustion chamber side of the refractory brick 10 has a tapered cross section (also referred to as a reference numeral 10a, a tapered portion).

このような破孔Hが生じた耐火レンガ炉壁は、例えば、破孔部に耐火レンガをはめ込み、その周辺を溶射固定することにより補修される。このとき、補修用のはめ込み耐火レンガの設置範囲を広くすることにより、その設置を容易にかつ安定したものとすることができる。例えば特許文献1には、図13に示すように、破孔Hの周囲の耐火レンガ10を整形切断した後、はめ込み耐火レンガ11をはめ込み、溶射固定する方法が開示されている。   The refractory brick furnace wall in which such a pierced hole H is generated is repaired by, for example, fitting the refractory brick into the pierced hole portion and spray-fixing the periphery thereof. At this time, by widening the installation range of the fire-resistant bricks for repair, the installation can be made easy and stable. For example, as shown in FIG. 13, Patent Document 1 discloses a method in which a firebrick 10 around a hole H is shaped and cut, and then a firebrick 11 is fitted and sprayed and fixed.

特開2008−143966号公報JP 2008-143966 A

ここで、破孔H周辺のレーザ整形切断は、切断時間の短縮を考慮して、図10のラインL1〜L4で表される切断ラインに沿って行われる。ここで、上下2本の切断ラインL1、L3では、図12に示したテーパー部10aを切断することになり、当初の厚みよりも薄くなっている耐火レンガ10を切断することになる。しかし、耐火レンガ炉壁の裏面(燃焼室側)がテーパー状に破壊されているため、レーザ光を照射する耐火レンガ炉壁の表面(炭化室側)からは切断位置の厚みを認識することができない。   Here, laser shaping cutting around the hole H is performed along cutting lines represented by lines L1 to L4 in FIG. 10 in consideration of shortening of the cutting time. Here, the upper and lower two cutting lines L1 and L3 cut the tapered portion 10a shown in FIG. 12, and the refractory brick 10 that is thinner than the original thickness is cut. However, since the back surface (combustion chamber side) of the refractory brick furnace wall is broken in a taper shape, the thickness of the cutting position can be recognized from the surface (carbonization chamber side) of the refractory brick furnace wall irradiated with laser light. Can not.

また、切断ラインL2、L4にも亀裂が入っていることを考慮すると、かかる位置での耐火レンガ10の切断は、亀裂の生じていない耐火レンガ10よりも容易に行うことができると考えられる。すなわち、レーザ切断における耐火レンガ10の実効厚みは、見た目の耐火レンガ10の厚みより小さいといえる。しかし、このような亀裂導入による実効厚みが不明であるため、どの程度耐火レンガ10の切断が容易になっているかを知ることができない。   Considering that the cutting lines L2 and L4 are also cracked, it is considered that the cutting of the refractory brick 10 at such a position can be performed more easily than the refractory brick 10 in which no crack is generated. That is, it can be said that the effective thickness of the refractory brick 10 in laser cutting is smaller than the apparent thickness of the refractory brick 10. However, since the effective thickness due to the introduction of such a crack is unknown, it is impossible to know how easily the firebrick 10 is cut.

一方、コークス炉は、図14に示すように、炭化室と燃焼室とが交互に並んだ構造であり、破孔H周辺を整形切断する場合、切断対象となる炉壁(例えば、図14では炉壁1B)の奥には、破孔Hの生じていない正常な炉壁(1C)が存在する。整形切断する際に、あまりに過剰な出力強度でレーザ光を炉壁に照射すると、切断対象の炉壁を貫通させることはできるが、余剰レーザが正常な炉壁を照射してしまいダメージをあたえることになる。   On the other hand, as shown in FIG. 14, the coke oven has a structure in which carbonization chambers and combustion chambers are alternately arranged. When the periphery of the broken hole H is shaped and cut, a furnace wall (for example, in FIG. 14) In the back of the furnace wall 1B), there is a normal furnace wall (1C) in which no hole H is generated. When shaping and cutting, if the laser beam is irradiated to the furnace wall with too much output intensity, it can penetrate the furnace wall to be cut, but the excess laser will irradiate the normal furnace wall and give damage become.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、耐火レンガ炉壁を切断する切断位置における耐火レンガの厚みを推定して、推定結果に基づいて切断時のレーザ光の出力強度を設定することで、他の炉壁に損傷を与えることを防止することが可能な、新規かつ改良されたレーザ加工装置およびレーザ加工方法を提供することにある。   Then, this invention is made | formed in view of the said problem, The place made into the objective of this invention estimates the thickness of the refractory brick in the cutting position which cut | disconnects a refractory brick furnace wall, and is based on an estimation result. It is an object of the present invention to provide a new and improved laser processing apparatus and laser processing method capable of preventing damage to other furnace walls by setting the output intensity of laser light at the time of cutting.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、コークス炉の炭化室と燃焼室とを隔てる耐火レンガ炉壁に生じた破孔部を熱間で補修する際に、耐火レンガ炉壁表面にレーザ光を照射して、破孔部の周囲を整形切断するレーザ加工装置が提供される。かかるレーザ加工装置は、耐火レンガ炉壁表面にレーザ光を照射するレーザ照射部と、耐火レンガ炉壁表面のレーザ光照射点における発光強度を測定する発光強度測定部と、発光強度測定部の測定結果に基づいて、耐火レンガ炉壁のレーザ切断条件に応じてレーザ照射部を制御する制御部と、を備え、制御部は、予め設定された耐火レンガの厚みに対するレーザ切断条件を記憶するレーザ情報記憶部と、破孔部の周囲を整形切断する前に、耐火レンガ炉壁を切断する切断ライン上の任意の位置において耐火レンガ炉壁表面にレーザ光を予備照射して、耐火レンガの残存厚みを推定し、推定結果に基づきレーザ情報記憶部を参照して、耐火レンガ炉壁の整形切断時におけるレーザ切断条件を決定する加工条件決定処理部と、加工条件決定処理部により決定されたレーザ切断条件に基づいて、レーザ照射部のレーザ光の出力強度およびレーザ照射部の移動速度を制御する駆動制御部と、を有することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, according to a certain aspect of the present invention, a refractory brick furnace is used for hot repairing a broken hole portion formed in a refractory brick furnace wall that separates a carbonization chamber and a combustion chamber of a coke oven. There is provided a laser processing apparatus that irradiates a wall surface with laser light to shape and cut the periphery of a hole. Such a laser processing apparatus includes a laser irradiation unit that irradiates the surface of the refractory brick furnace wall with laser light, a light emission intensity measurement unit that measures light emission intensity at a laser light irradiation point on the surface of the refractory brick furnace wall, and a measurement of the light emission intensity measurement unit. A control unit that controls the laser irradiation unit according to the laser cutting condition of the refractory brick furnace wall based on the result, and the control unit stores the laser cutting condition with respect to a preset thickness of the refractory brick Before shaping and cutting the periphery of the memory part and the pierced hole part, the surface of the refractory brick furnace wall is preliminarily irradiated with laser light at an arbitrary position on the cutting line for cutting the refractory brick furnace wall, and the remaining thickness of the refractory brick A processing condition determination processing unit that determines a laser cutting condition at the time of shaping and cutting the refractory brick furnace wall with reference to the laser information storage unit based on the estimation result, and a processing condition determination processing unit Based on a more determined laser cutting conditions, and having a drive control unit for controlling the moving speed of the output intensity and the laser irradiation portion of the laser light from the laser irradiation unit.

レーザ情報記憶部は、耐火レンガにレーザ光を連続照射させたときの、耐火レンガの厚みと、当該耐火レンガが貫通するまでのレーザ光の照射時間との関係を記憶し、加工条件決定処理部は、耐火レンガ炉壁表面へのレーザ光の照射開始から当該耐火レンガ炉壁が貫通するまでの照射時間に基づいて、残存厚みを推定してもよい。   The laser information storage unit stores the relationship between the thickness of the refractory brick and the irradiation time of the laser beam until the refractory brick penetrates when the refractory brick is continuously irradiated with the laser beam, and the processing condition determination processing unit May estimate the remaining thickness based on the irradiation time from the start of irradiation of the laser beam to the surface of the refractory brick furnace wall until the refractory brick furnace wall penetrates.

また、レーザ情報記憶部は、耐火レンガにレーザパルスを照射させたときの、耐火レンガの厚みと、当該耐火レンガが貫通するまでのレーザパルスの照射回数との関係を記憶し、加工条件決定処理部は、耐火レンガ炉壁が貫通するまでのレーザパルスの照射回数に基づいて、残存厚みを推定してもよい。   The laser information storage unit stores the relationship between the thickness of the refractory brick and the number of times the laser pulse is irradiated until the refractory brick penetrates when the refractory brick is irradiated with the laser pulse, and processing condition determination processing The part may estimate the remaining thickness based on the number of times of laser pulse irradiation until the refractory brick furnace wall penetrates.

耐火レンガ炉壁の整形切断時におけるレーザ切断条件は、加工条件決定処理部により推定される残存厚みを有する耐火レンガ炉壁を貫通可能であり、かつ当該耐火レンガ炉壁裏面側に隣接する耐火レンガ炉壁表面に到達しないように設定することができる。   The laser cutting condition at the time of shaping and cutting of the refractory brick furnace wall can penetrate the refractory brick furnace wall having the remaining thickness estimated by the processing condition determination processing unit, and is adjacent to the back side of the refractory brick furnace wall. It can be set not to reach the furnace wall surface.

加工条件決定処理部は、切断ライン上の複数の位置において、レーザ光を予備照射して、耐火レンガの残存厚みを推定するようにしてもよい。   The processing condition determination processing unit may preliminarily irradiate the laser beam at a plurality of positions on the cutting line to estimate the remaining thickness of the refractory brick.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コークス炉の炭化室と燃焼室とを隔てる耐火レンガ炉壁に生じた破孔部を熱間で補修する際に、耐火レンガ炉壁表面にレーザ光を照射して、破孔部の周囲をレーザ加工装置により整形切断するレーザ加工方法が提供される。かかるレーザ加工方法は、レーザ照射部により耐火レンガ炉壁表面にレーザ光を照射するレーザ照射ステップと、発光強度測定部により、耐火レンガ炉壁表面のレーザ光照射点における発光強度を測定する発光強度測定ステップと、発光強度測定部による測定結果に基づいて、耐火レンガ炉壁のレーザ切断条件に応じてレーザ照射部を制御する制御ステップと、を含み、制御ステップは、破孔部の周囲を整形切断する前に、耐火レンガ炉壁を切断する切断ライン上の任意の位置において耐火レンガ炉壁表面にレーザ光を予備照射する予備照射ステップと、予備照射時の耐火レンガ炉壁表面のレーザ光照射点における発光強度に基づいて、耐火レンガの残存厚みを推定する残存厚み推定ステップと、推定結果に基づいて、予め設定された耐火レンガの厚みに対するレーザ切断条件を記憶するレーザ情報記憶部を参照して、耐火レンガ炉壁の整形切断時におけるレーザ切断条件を決定する加工条件決定ステップと、決定されたレーザ切断条件に基づいて、レーザ照射部のレーザ光の出力強度およびレーザ照射部の移動速度を制御する駆動制御ステップと、を有することを特徴とする。   Moreover, in order to solve the above-mentioned problem, according to another aspect of the present invention, when repairing the broken hole portion generated in the refractory brick furnace wall that separates the carbonization chamber and the combustion chamber of the coke oven, There is provided a laser processing method in which a laser beam is irradiated on the surface of a refractory brick furnace wall and the periphery of the broken hole portion is shaped and cut by a laser processing apparatus. The laser processing method includes a laser irradiation step of irradiating the surface of the refractory brick furnace wall with a laser beam by the laser irradiation unit, and an emission intensity for measuring the emission intensity at the laser beam irradiation point on the surface of the refractory brick furnace wall by the emission intensity measurement unit. And a control step for controlling the laser irradiation unit according to the laser cutting condition of the refractory brick furnace wall based on the measurement result by the light emission intensity measurement unit, and the control step shapes the periphery of the hole portion Pre-irradiation step of pre-irradiating the surface of the refractory brick furnace wall with laser light at any position on the cutting line for cutting the refractory brick furnace wall before cutting, and laser irradiation of the surface of the refractory brick furnace wall during pre-irradiation A remaining thickness estimation step for estimating the remaining thickness of the refractory brick based on the light emission intensity at the point, and a preset refractory level based on the estimation result. With reference to the laser information storage unit that stores the laser cutting condition for the thickness of the moth, based on the processing condition determination step for determining the laser cutting condition at the time of shaping and cutting the refractory brick furnace wall, and the determined laser cutting condition, And a drive control step for controlling the output intensity of the laser beam of the laser irradiation unit and the moving speed of the laser irradiation unit.

以上説明したように本発明によれば、耐火レンガ炉壁を切断する切断位置における耐火レンガの厚みを推定して、推定結果に基づいて切断時のレーザ光の出力強度を設定することで、他の炉壁に損傷を与えることを防止することが可能なレーザ加工装置およびレーザ加工方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, the thickness of the refractory brick at the cutting position for cutting the refractory brick furnace wall is estimated, and the output intensity of the laser beam at the time of cutting is set based on the estimation result. It is possible to provide a laser processing apparatus and a laser processing method capable of preventing the furnace wall from being damaged.

本発明の実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the laser processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 同実施形態に係るレーザ加工装置の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the laser processing apparatus which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係るレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the laser processing method using the laser processing apparatus concerning the embodiment. 耐火レンガ炉壁を炭化室側から見たときの破孔および切断ラインを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a hole and a cutting line when a refractory brick furnace wall is seen from the carbonization chamber side. レーザ光の出力と、耐火レンガ表面からの発光強度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the output of a laser beam, and the emitted light intensity from the firebrick surface. 耐火レンガの厚みと貫通までのレーザ光の照射時間との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the thickness of a refractory brick, and the irradiation time of the laser beam to penetration. レーザパルスを耐火レンガに照射したときの、照射回数と、照射点における耐火レンガ表面の発光強度の平均値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the frequency | count of irradiation when a laser pulse is irradiated to a firebrick, and the average value of the emitted light intensity of the firebrick surface in an irradiation point. 耐火レンガを貫通させるために必要なレーザパルスの照射回数と、レンガ厚みとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the frequency | count of irradiation of the laser pulse required in order to penetrate a refractory brick, and brick thickness. レーザ加工における適正なレーザ切断条件を決定するための実験の概略を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline of the experiment for determining the suitable laser cutting conditions in laser processing. 耐火レンガ炉壁を炭化室側から見たときの破孔を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a broken hole when seeing a refractory brick furnace wall from the carbonization chamber side. 図10のI‐I切断線における部分断面部である。FIG. 11 is a partial cross-sectional portion taken along the line II in FIG. 10. 図10のII‐II切断線における部分断面部である。FIG. 11 is a partial cross-sectional portion taken along the line II-II in FIG. 10. 破孔部にレンガをはめ込み、その周辺を溶射固定する耐火レンガ炉壁の補修方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the repair method of the refractory brick furnace wall which inserts a brick in a broken hole part, and spray-fixes the periphery. レーザ加工装置によるコークス炉壁の加工作業を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the processing operation | work of the coke oven wall by a laser processing apparatus.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

<1.レーザ加工装置の構成>
まず、図1および図2に基づいて、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置100の構成について説明する。なお、図1は、本実施形態に係るレーザ加工装置100の構成を示す説明図である。図2は、本実施形態に係るレーザ加工装置100の機能構成を示すブロック図である。
<1. Configuration of laser processing apparatus>
First, based on FIG. 1 and FIG. 2, the structure of the laser processing apparatus 100 which concerns on embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of the laser processing apparatus 100 according to the present embodiment. FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the laser processing apparatus 100 according to the present embodiment.

[装置構成]
まず、図1に基づいて、本実施形態に係るレーザ加工装置100の装置構成について説明する。本実施形態に係るレーザ加工装置100は、図1に示すように、レーザ光を照射するレーザ照射装置110と、レーザ加工装置100を制御する制御装置120とを備える。
[Device configuration]
First, based on FIG. 1, the apparatus structure of the laser processing apparatus 100 which concerns on this embodiment is demonstrated. As shown in FIG. 1, the laser processing apparatus 100 according to this embodiment includes a laser irradiation apparatus 110 that irradiates laser light, and a control apparatus 120 that controls the laser processing apparatus 100.

レーザ照射装置110は、被加工物である耐火レンガ炉壁に対してレーザ光を照射する装置であって、図1のレーザ光出力部U0と、レーザ加工ヘッド部U1と、加工観察部U2とからなる。   The laser irradiation device 110 is a device that irradiates a refractory brick furnace wall, which is a workpiece, with laser light, and includes a laser light output unit U0, a laser processing head unit U1, and a processing observation unit U2 in FIG. Consists of.

レーザ光出力部U0は、制御装置120からの照射指示に基づいて、光ファイバ111を介してレーザ加工ヘッド部U1へレーザ光を出力する。本実施形態に係るレーザ照射装置110のレーザの種類は特に問わないが、例えばファイバレーザやYAGレーザ、COレーザを用いることができる。以下では、ファイバレーザを用いる場合について説明する。 The laser beam output unit U0 outputs a laser beam to the laser processing head unit U1 via the optical fiber 111 based on an irradiation instruction from the control device 120. The type of laser of the laser irradiation apparatus 110 according to the present embodiment is not particularly limited. For example, a fiber laser, a YAG laser, or a CO 2 laser can be used. Below, the case where a fiber laser is used is demonstrated.

レーザ加工ヘッド部U1は、耐火レンガ炉壁に対してレーザ光を出力するユニットであり、コリメータヘッド112、反射ミラー113、および集光レンズ114から構成される。光ファイバ111を介してレーザ光出力部U0から入力されたレーザ光は、コリメータヘッド112により平行ビーム5に変換される。平行ビーム5は、反射ミラー113で反射され、集光レンズ114で集光された後、透過ウィンドウ115および加工アシストエアを噴射する加工ノズル116を通過して、高温の耐火レンガ10の加工位置15に照射される。   The laser processing head unit U1 is a unit that outputs laser light to the refractory brick furnace wall, and includes a collimator head 112, a reflection mirror 113, and a condenser lens 114. The laser beam input from the laser beam output unit U0 via the optical fiber 111 is converted into the parallel beam 5 by the collimator head 112. The parallel beam 5 is reflected by the reflecting mirror 113 and collected by the condenser lens 114, and then passes through the transmission window 115 and the processing nozzle 116 for injecting processing assist air, and the processing position 15 of the high-temperature refractory brick 10. Is irradiated.

加工観察部U2は、レーザ加工の状態を観察するユニットであって、発光強度測定器117、レンズ118、および光学フィルタ119から構成される。加工観察部U2は、反射ミラー113の後方(反射ミラー113に対して集光レンズ114と反対側)に設けられている。発光強度測定器117は、レーザ光と同軸後方から、レーザ照射点の発光強度を計測する機器であって、例えばCCDカメラやフォトダイオードを用いることができる。以下では、発光強度測定器117としてCCDカメラを用いる場合について説明する。この場合、レーザ加工の状態(例えば、加工の進行具合等)の評価には、レーザ照射点の発光の平均値を発光強度として用いるのがよい。   The processing observation unit U2 is a unit for observing the state of laser processing, and includes a light emission intensity measuring device 117, a lens 118, and an optical filter 119. The processing observation unit U2 is provided behind the reflection mirror 113 (on the side opposite to the condenser lens 114 with respect to the reflection mirror 113). The light emission intensity measuring device 117 is a device that measures the light emission intensity at the laser irradiation point from the rear of the laser beam and the same axis. For example, a CCD camera or a photodiode can be used. Hereinafter, a case where a CCD camera is used as the emission intensity measuring device 117 will be described. In this case, the average value of the light emission at the laser irradiation point is preferably used as the light emission intensity for the evaluation of the laser processing state (for example, the progress of the processing).

レンズ118は、CCDカメラのレンズである。また、光学フィルタ119は、加工に用いるレーザの波長を遮断するとともに、発光点の輝度を減光するフィルタである。光学フィルタ119は、レーザ照射点の発光強度を測定する際に、加工に使用されているレーザ自体の光が測定に影響を及ぼすことを防止するため、そして、発光輝度によりCCDカメラのゲインの飽和を防止するために設けられる。加工観察部U2の発光強度測定器117は、ケーブルにより制御装置120と接続されている。CCDカメラを用いて発光輝度を計測する方法としては、予め発光輝度のしきい値を設定しておき、計測時にしきい値以上の輝度情報をもつCCDカメラセルの輝度値のみを積分する方法などを用いることができる。   The lens 118 is a CCD camera lens. The optical filter 119 is a filter that cuts off the wavelength of the laser used for processing and reduces the luminance of the light emitting point. The optical filter 119 prevents the light of the laser itself used for processing from affecting the measurement when measuring the emission intensity at the laser irradiation point, and saturation of the gain of the CCD camera by the emission luminance. It is provided to prevent The emission intensity measuring device 117 of the processing observation unit U2 is connected to the control device 120 by a cable. As a method of measuring light emission luminance using a CCD camera, a method of setting a threshold value of light emission luminance in advance and integrating only the luminance value of a CCD camera cell having luminance information greater than or equal to the threshold value at the time of measurement, etc. Can be used.

レーザ照射装置110のレーザ加工ヘッド部U1および加工観察部U2は、高温となっている耐火レンガ10の熱輻射の影響を軽減するため、水冷機構(図示せず。)を備えた断熱冷却ボックス105に収容されていることが好ましい。このとき、断熱冷却ボックス105内にはパージガスが供給される。また、断熱冷却ボックス105は、マニピュレータ(図14の符号106)によって上下左右に移動可能に設けられている。   The laser processing head unit U1 and the processing observation unit U2 of the laser irradiation device 110 are provided with a heat insulating cooling box 105 having a water cooling mechanism (not shown) in order to reduce the influence of thermal radiation of the refractory brick 10 that is at a high temperature. It is preferable to be accommodated in At this time, purge gas is supplied into the adiabatic cooling box 105. The adiabatic cooling box 105 is provided so as to be movable vertically and horizontally by a manipulator (reference numeral 106 in FIG. 14).

制御装置120は、レーザ照射装置110の加工観察部U2の発光強度測定器117からの入力情報に基づいて、耐火レンガ10に照射するレーザ光の出力強度を決定し、レーザ照射装置110のレーザ光出力部U0へ照射指示を行う。また、制御装置120は、レーザ照射装置110を移動させる移動機構の制御も行う。制御装置120の機能構成については、後述する。   The control device 120 determines the output intensity of the laser light irradiated to the refractory brick 10 based on the input information from the emission intensity measuring device 117 of the processing observation unit U2 of the laser irradiation device 110, and the laser light of the laser irradiation device 110. An irradiation instruction is given to the output unit U0. The control device 120 also controls a moving mechanism that moves the laser irradiation device 110. The functional configuration of the control device 120 will be described later.

[機能構成]
次に、図2に基づいて、本実施形態に係るレーザ加工装置100の機能構成について説明する。レーザ加工装置100は、切断位置決定装置220により決定された切断ラインに基づいて、耐火レンガ炉壁を切断する。破孔検出装置210により耐火レンガ炉壁に破孔Hが検出されると、切断位置決定装置220は、破孔Hを塞ぐ補修をするため、破孔Hの周辺を整形切断する切断ラインを決定し、レーザ加工装置100へ出力する。レーザ加工装置100は、図2に示すように、レーザ照射装置110と、制御装置120と、レーザ照射装置110を移動させる移動機構130とを備える。
[Function configuration]
Next, the functional configuration of the laser processing apparatus 100 according to the present embodiment will be described based on FIG. The laser processing device 100 cuts the refractory brick furnace wall based on the cutting line determined by the cutting position determination device 220. When the broken hole H is detected in the refractory brick furnace wall by the broken hole detection device 210, the cutting position determining device 220 determines a cutting line for shaping and cutting the periphery of the broken hole H in order to repair the broken hole H. And output to the laser processing apparatus 100. As shown in FIG. 2, the laser processing apparatus 100 includes a laser irradiation device 110, a control device 120, and a moving mechanism 130 that moves the laser irradiation device 110.

レーザ照射装置110は、制御装置120からの照射指示に基づいて、被加工物に対してレーザ光を照射する装置であり、図1に示したように構成されている。レーザ照射装置110は、発光強度測定器117により、レーザ加工の状態を評価する値として、レーザ照射点における発光強度を制御装置120へ出力する。   The laser irradiation device 110 is a device that irradiates a workpiece with laser light based on an irradiation instruction from the control device 120, and is configured as shown in FIG. The laser irradiation device 110 outputs the light emission intensity at the laser irradiation point to the control device 120 as a value for evaluating the laser processing state by the light emission intensity measuring device 117.

制御装置120は、図2に示すように、位置制御部121と、照射制御部122と、出力強度決定処理部123と、レーザ情報記憶部124と備える。位置制御部121および照射制御部122は、移動機構130およびレーザ照射装置110を駆動制御する駆動制御部である。また、出力強度決定処理部123は、耐火レンガ炉壁を整形切断する前に、予備加工を実施して、整形切断時のレーザによる切断条件を決定する加工条件決定処理部である。   As shown in FIG. 2, the control device 120 includes a position control unit 121, an irradiation control unit 122, an output intensity determination processing unit 123, and a laser information storage unit 124. The position control unit 121 and the irradiation control unit 122 are drive control units that drive and control the moving mechanism 130 and the laser irradiation apparatus 110. Further, the output intensity determination processing unit 123 is a processing condition determination processing unit that performs preliminary processing before the refractory brick furnace wall is shaped and cut, and determines a cutting condition by a laser at the time of shaping and cutting.

位置制御部121は、レーザ照射装置110を移動させる移動機構130を制御する。位置制御部121は、被加工物の加工位置に応じてレーザ照射装置110を移動させる移動機構130、例えばマニピュレータ(図14の符号106)を制御する。そして、位置制御部121は、移動機構130の駆動情報を受けて、レーザ照射装置110の位置を認識し、次の移動機構130の駆動制御に利用する。   The position control unit 121 controls the moving mechanism 130 that moves the laser irradiation device 110. The position control unit 121 controls a moving mechanism 130 that moves the laser irradiation device 110 according to the processing position of the workpiece, for example, a manipulator (reference numeral 106 in FIG. 14). Then, the position controller 121 receives the driving information of the moving mechanism 130, recognizes the position of the laser irradiation device 110, and uses it for driving control of the next moving mechanism 130.

照射制御部122は、レーザ照射装置110へレーザ光の照射指示を行う。例えば、照射制御部122は、出力強度決定処理部123の指示に基づいて、耐火レンガ10を加工する際のレーザ光の出力強度を決定する予備照射を行うための照射指示をレーザ照射装置110に行う。また、照射制御部122は、切断位置決定装置220により決定された被加工物の加工位置(切断ライン)に従って、出力強度決定処理部123により決定された出力強度でレーザ光を出力するようレーザ照射装置110に指示する。   The irradiation control unit 122 instructs the laser irradiation apparatus 110 to irradiate laser light. For example, the irradiation control unit 122 gives an irradiation instruction to the laser irradiation apparatus 110 for performing preliminary irradiation for determining the output intensity of the laser light when processing the refractory brick 10 based on the instruction of the output intensity determination processing unit 123. Do. Further, the irradiation control unit 122 performs laser irradiation so as to output laser light with the output intensity determined by the output intensity determination processing unit 123 according to the processing position (cutting line) of the workpiece determined by the cutting position determination device 220. Instruct the device 110.

また、照射制御部122には、発光強度測定器117から測定結果(例えば、レーザ照射点における発光強度)が入力される。照射制御部122は、発光強度測定器117の測定結果より、耐火レンガ10が貫通したか否かを判定することができ、また、正常に耐火レンガ10の加工が行われているか否かを判断することができる。なお、予備照射時は、照射制御部122は、入力された発光強度測定器117の測定結果を、出力強度決定処理部123へ出力する。   Further, the measurement result (for example, emission intensity at the laser irradiation point) is input to the irradiation control unit 122 from the emission intensity measuring device 117. The irradiation control unit 122 can determine whether or not the refractory brick 10 has penetrated from the measurement result of the light emission intensity measuring device 117, and determine whether or not the refractory brick 10 is processed normally. can do. At the time of preliminary irradiation, the irradiation control unit 122 outputs the input measurement result of the light emission intensity measuring device 117 to the output intensity determination processing unit 123.

出力強度決定処理部123は、耐火レンガ炉壁を整形切断する前に、予備加工を実施して、整形切断時のレーザによる切断条件(出力強度および切断速度)を決定する。照射強度決定部123は、出力強度決定部1231と、タイマー部1232と、カウント部1233とを備える。   The output intensity determination processing unit 123 performs preliminary processing before shaping and cutting the refractory brick furnace wall, and determines cutting conditions (output intensity and cutting speed) using a laser during shaping cutting. The irradiation intensity determination unit 123 includes an output intensity determination unit 1231, a timer unit 1232, and a count unit 1233.

出力強度決定部1231は、予備照射による耐火レンガ炉壁のレーザ加工の状態に基づいて、整形切断時のレーザ光の出力強度を決定する。出力強度決定部1231は、切断ライン上の任意の位置において、耐火レンガ10が貫通するまでレーザを照射する予備加工を行う。そして、出力強度決定部1231は、例えば、予備加工におけるレーザの照射時間をタイマー部1232から取得し、あるいは、予備加工におけるレーザパルスの照射回数をカウント部1233から取得する。そして、出力強度決定部1231は、後述するレーザ情報記憶部124を参照して、取得した値に基づき、整形切断時における適切なレーザによる切断条件(出力強度および切断速度)を決定する。この際、出力強度決定部1231は、予備加工のための照射指示を照射制御部122へ出力し、発光強度測定器117の検出結果を照射制御部122から受け取る。   The output intensity determination unit 1231 determines the output intensity of the laser beam at the time of shaping and cutting based on the laser processing state of the refractory brick furnace wall by preliminary irradiation. The output intensity determination unit 1231 performs a preliminary process of irradiating a laser until the refractory brick 10 penetrates at an arbitrary position on the cutting line. For example, the output intensity determination unit 1231 acquires the laser irradiation time in the preliminary processing from the timer unit 1232 or acquires the number of laser pulse irradiations in the preliminary processing from the count unit 1233. Then, the output intensity determination unit 1231 refers to a laser information storage unit 124 to be described later, and determines an appropriate laser cutting condition (output intensity and cutting speed) at the time of shaping and cutting based on the acquired value. At this time, the output intensity determination unit 1231 outputs an irradiation instruction for preliminary processing to the irradiation control unit 122 and receives the detection result of the emission intensity measuring device 117 from the irradiation control unit 122.

タイマー部1232は、出力強度決定部1231の測定開始指示に従って経過時間の測定を開始し、測定停止指示に従って測定を停止して、測定した経過時間を出力強度決定部1231へ通知する。本実施形態では、タイマー部1232予備加工において、耐火レンガ10へのレーザ照射開始時点から耐火レンガ10が貫通するまでの時間を測定する。また、カウント部1233は、出力強度決定部1231のカウント開始指示に従ってレーザパルスの照射回数のカウントを開始し、カウント停止指示に従ってカウントを停止して、カウント数を出力強度決定部1231へ通知する。本実施形態では、カウント部1233予備加工において、耐火レンガ10が貫通するまでに照射されたレーザパルス数を測定する。なお、出力強度決定処理部123は、タイマー部1232またはカウント部1233のうち少なくともいずれか一方を備えていればよい。   The timer unit 1232 starts measuring the elapsed time according to the measurement start instruction from the output intensity determining unit 1231, stops the measurement according to the measurement stop instruction, and notifies the output intensity determining unit 1231 of the measured elapsed time. In this embodiment, in the timer part 1232 preliminary processing, the time from the start of laser irradiation to the refractory brick 10 to the penetration of the refractory brick 10 is measured. Further, the count unit 1233 starts counting the number of times of laser pulse irradiation according to the count start instruction from the output intensity determination unit 1231, stops counting according to the count stop instruction, and notifies the output intensity determination unit 1231 of the count number. In the present embodiment, the number of laser pulses irradiated until the refractory brick 10 penetrates is measured in the preliminary processing of the count unit 1233. The output intensity determination processing unit 123 only needs to include at least one of the timer unit 1232 and the count unit 1233.

レーザ情報記憶部124は、予め取得された予備照射の結果と耐火レンガの厚みとの関係を記憶する。レーザ情報記憶部124は、例えば、後述する図6または図8のような予備照射の結果と耐火レンガの厚みとの関係を記憶している。図6および図8は後述の実施例と同じレーザ出力、集光スポット径、アシストエア条件で、実施例の切断と同様に高温(1000℃)の状態の耐火レンガを切断して得たものである。かかる情報は、図9に基づいて後述する実験により予め取得され、レーザ情報記憶部124に記憶されている。このような情報は、照射制御部122や出力強度決定処理部123により参照され、正常にレーザ加工が行われているかの判断や、整形切断時のレーザによる切断条件(出力強度および切断速度)の決定に用いられる。   The laser information storage unit 124 stores the relationship between the preliminary irradiation result acquired in advance and the thickness of the refractory brick. For example, the laser information storage unit 124 stores the relationship between the result of preliminary irradiation as shown in FIG. 6 or FIG. 8 described later and the thickness of the refractory brick. FIGS. 6 and 8 are obtained by cutting a refractory brick at a high temperature (1000 ° C.) in the same manner as the cutting of the example under the same laser output, condensing spot diameter, and assist air conditions as in the examples described later. is there. Such information is acquired in advance by an experiment to be described later based on FIG. 9 and stored in the laser information storage unit 124. Such information is referred to by the irradiation control unit 122 and the output intensity determination processing unit 123 to determine whether the laser processing is normally performed and the cutting conditions (output intensity and cutting speed) by the laser at the time of shaping and cutting. Used for decision.

このようなレーザ加工装置100によって加工するコークス炉の耐火レンガ炉壁は、長期間にわたる使用によって、耐火レンガ表面が部分的に約10mm以上の深さで摩耗や欠落損傷している場合が多く、レーザ整形する場合において、切断対象となる耐火レンガの厚みが必ずしも一定ではない。また、レンガ表面には、コークスの製造過程でカーボンが付着している部位が存在し、当該部位ではレーザ光の吸収状態が無垢のレンガ表面とは異なるため、カーボンの付着の有無に応じてレーザ加工速度(切断可能速度)が異なる。ここで、一定の厚みの材料を切断する従来のレーザ切断であれば、予め定めたレーザ出力やレーザ集光条件、レーザ操作速度等を精緻に設定することで、被切断材料の裏面から透過する過剰なレーザ出力を極力小さくする所望のレーザ条件を設定することが可能である。   The refractory brick furnace wall of a coke oven processed by such a laser processing apparatus 100 is often worn or missing damaged at a depth of about 10 mm or more due to its use over a long period of time. In laser shaping, the thickness of the refractory brick to be cut is not necessarily constant. In addition, there is a part of the brick surface where carbon adheres during the coke production process, and the laser light absorption state is different from that of the solid brick surface, so there is a laser depending on whether carbon is attached or not. Processing speed (cuttable speed) is different. Here, in the case of conventional laser cutting that cuts a material with a constant thickness, it is transmitted from the back surface of the material to be cut by precisely setting a predetermined laser output, laser focusing conditions, laser operation speed, and the like. It is possible to set desired laser conditions that minimize the excessive laser output.

しかし、上述したように、残存厚みが部位により異なり、かつ残存厚みが不明である耐火レンガの切断においては、一定の切断条件を設定するだけではレーザ光が耐火レンガの裏面に透過する状態が切断部位に応じて常に変化するため、裏面を透過するレーザ出力を抑制することができない。すなわち、切断裏面から透過する過剰なレーザ出力を低く抑えるための、一定のレーザ切断条件が存在しない。そこで、本実施形態に係るレーザ加工装置100では、整形切断前に、予備加工により切断位置における耐火レンガの残存厚みを推定して整形切断時のレーザによる切断条件(出力強度および切断速度)を決定する。これにより、整形切断において、耐火レンガ後方へ透過する過剰なレーザ出力を極力低下させることができる。   However, as described above, in cutting of a refractory brick whose remaining thickness varies depending on the site and whose remaining thickness is unknown, the state in which the laser beam is transmitted to the back of the refractory brick is cut only by setting a certain cutting condition. Since it always changes according to the part, the laser output that passes through the back surface cannot be suppressed. That is, there is no constant laser cutting condition for keeping the excessive laser output transmitted from the cut back surface low. Therefore, in the laser processing apparatus 100 according to the present embodiment, the pre-cutting prior to shaping cutting estimates the remaining thickness of the refractory brick at the cutting position and determines the cutting conditions (output intensity and cutting speed) by the laser during shaping cutting. To do. Thereby, in shaping cutting, the excessive laser output which permeate | transmits a refractory brick back can be reduced as much as possible.

<2.レーザ加工方法>
以下、図3に基づいて、本実施形態に係るレーザ加工装置100を用いたレーザ加工方法について説明する。なお、図3は、本実施形態に係るレーザ加工装置100を用いたレーザ加工方法を示すフローチャートである。
<2. Laser processing method>
Hereinafter, based on FIG. 3, a laser processing method using the laser processing apparatus 100 according to the present embodiment will be described. FIG. 3 is a flowchart showing a laser processing method using the laser processing apparatus 100 according to the present embodiment.

レーザ加工装置100によるレーザ加工を開始する前に、レーザによる切断位置を決定する。本実施形態では、耐火レンガ炉壁の破孔Hの周囲を整形するためにレーザ加工装置100による切断が行われる。このため、まず、破孔検出装置210により、耐火レンガ炉壁の表面をスキャンして(ステップS100)、当該炉壁に生じた破孔Hを検出する(ステップS110)。破孔検出装置210は、破孔Hが検出されない間は、炉壁のスキャンを継続する。   Before starting the laser processing by the laser processing apparatus 100, the cutting position by the laser is determined. In the present embodiment, cutting by the laser processing apparatus 100 is performed in order to shape the periphery of the hole H in the refractory brick furnace wall. For this reason, first, the surface of the refractory brick furnace wall is scanned by the broken hole detection device 210 (step S100), and the broken hole H generated in the furnace wall is detected (step S110). The hole detection device 210 continues scanning the furnace wall while the hole H is not detected.

一方、破孔検出装置210により、例えば図4に示すような破孔Hが検出されると、切断位置決定装置220は、耐火レンガ炉壁の切断地位を決定する(ステップS120)。切断位置は、はめ込みレンガの形状等に基づき、破孔Hをその内部におおよそ含むような切断ラインにより特定することができる。例えば図4に示すように、z方向(上下方向)については破孔Hの破断面と略同一位置を切断位置し、またx方向(左右方向)については耐火レンガ10のz方向における中間位置を切断位置とすることで、切断ラインL1、L21、L22、L3、L41、L42からなる略矩形状の切断位置を設定することができる。切断位置決定装置220により耐火レンガ炉壁の切断位置が決定されると、耐火レンガ炉壁の切断位置がレーザ加工装置100に通知され、レーザ加工装置100による整形切断が開始される。   On the other hand, when the broken hole detection device 210 detects a broken hole H as shown in FIG. 4, for example, the cutting position determining device 220 determines the cutting position of the refractory brick furnace wall (step S120). The cutting position can be specified by a cutting line that roughly includes the broken hole H based on the shape of the embedded brick or the like. For example, as shown in FIG. 4, in the z direction (vertical direction), the cutting position is substantially the same as the fracture surface of the broken hole H, and in the x direction (horizontal direction), the intermediate position in the z direction of the refractory brick 10 is set. By setting the cutting position, it is possible to set a substantially rectangular cutting position including cutting lines L1, L21, L22, L3, L41, and L42. When the cutting position of the refractory brick furnace wall is determined by the cutting position determination device 220, the cutting position of the refractory brick furnace wall is notified to the laser processing apparatus 100, and the shaped cutting by the laser processing apparatus 100 is started.

本実施形態に係るレーザ加工では、耐火レンガ炉壁を整形切断する前に、整形切断時のレーザによる切断条件(出力強度および切断速度)を決定する予備加工が行われる(ステップS130)。予備加工は、整形切断時に、切断位置における耐火レンガ10を確実に切断でき、かつ、レーザ加工装置100からみて加工対象である耐火レンガ炉壁の奥にある他の耐火レンガには到達しない程度のレーザによる切断条件(出力強度および切断速度)を決定する。具体的には、レーザ加工装置100は、切断位置の耐火レンガの残存厚みを推定し、レーザ情報記憶部124を参照して、推定した残存厚みを有する耐火レンガ10を切断する適正なレーザ出力および切断速度を決定する。   In the laser processing according to the present embodiment, preliminary processing for determining the cutting conditions (output intensity and cutting speed) by the laser at the time of shaping and cutting is performed before shaping and cutting the refractory brick furnace wall (step S130). Preliminary processing is capable of reliably cutting the refractory brick 10 at the cutting position at the time of shaping and cutting, and not reaching other refractory bricks behind the refractory brick furnace wall to be processed as viewed from the laser processing apparatus 100. Laser cutting conditions (output intensity and cutting speed) are determined. Specifically, the laser processing apparatus 100 estimates the remaining thickness of the refractory brick at the cutting position, refers to the laser information storage unit 124, and outputs an appropriate laser output for cutting the refractory brick 10 having the estimated remaining thickness, and Determine the cutting speed.

切断位置における耐火レンガ10の残存厚みの推定は、例えば、耐火レンガ10へのレーザ光照射開始から耐火レンガ10を貫通するまでに要した時間や、耐火レンガ10を貫通させるまでに出力したレーザパルスの照射回数に基づいて行うことができる。   The estimation of the remaining thickness of the refractory brick 10 at the cutting position is, for example, the time required from the start of laser beam irradiation to the refractory brick 10 to the penetration of the refractory brick 10 or the laser pulse output until the refractory brick 10 is penetrated. Can be performed based on the number of irradiations.

まず、耐火レンガ10の残存厚みを推定するためには、耐火レンガ10の貫通したことを検知することが必要である。例えば、レーザ光の照射による耐火レンガ表面からの発光強度より特定することができる。ここで、図5に、レーザ光の出力と、耐火レンガ表面からの発光強度との関係を示す。   First, in order to estimate the remaining thickness of the refractory brick 10, it is necessary to detect that the refractory brick 10 has penetrated. For example, it can be specified from the emission intensity from the surface of the refractory brick by the irradiation of laser light. Here, the relationship between the output of a laser beam and the emitted light intensity from the surface of a refractory brick is shown in FIG.

レーザ光が耐火レンガ10に照射されると、耐火レンガ表面近傍でレーザ光が吸収されて、耐火レンガ表面の温度が上昇し、溶融あるいは蒸発温度に到達する。この間、レーザ光照射点近傍の発光は、該当部の温度上昇に伴い、発光強度を増加させ、図5の期間T1のように発光強度は変化する。その後、レーザ光の照射を継続することにより、耐火レンガ10の厚み方向への掘削が進行するが、かかる期間T2では、耐火レンガ表面では主に掘削中の穴底部からの発光が観測されるので、図5に示すように、発光強度は略一定の値で推移する。   When the refractory brick 10 is irradiated with laser light, the laser light is absorbed near the refractory brick surface, the temperature of the refractory brick surface rises, and reaches the melting or evaporation temperature. During this time, the light emission near the laser light irradiation point increases the light emission intensity as the temperature of the corresponding part rises, and the light emission intensity changes as in the period T1 in FIG. Then, excavation in the thickness direction of the refractory brick 10 proceeds by continuing the laser light irradiation, but in such a period T2, light emission from the bottom of the hole being excavated is mainly observed on the surface of the refractory brick. As shown in FIG. 5, the emission intensity changes at a substantially constant value.

そして、レーザ光が耐火レンガ10の裏面に到達し、耐火レンガ10に貫通孔が生じると、レーザ光照射により加熱される部位が貫通孔の周囲部のみに減少するため、耐火レンガ表面の発光強度が急減する(期間T3)。その後はレーザ光の照射を継続しても、切断カーフ周囲の加熱による発光強度の弱い状態となる(期間T4)。このような耐火レンガ表面からの発光強度の変化に基づき、耐火レンガ10が貫通した時点を特定することができる。   When the laser beam reaches the back surface of the refractory brick 10 and a through hole is formed in the refractory brick 10, the portion heated by the laser light irradiation is reduced only to the peripheral portion of the through hole. Decreases rapidly (period T3). After that, even if laser beam irradiation is continued, the emission intensity is weakened by heating around the cutting kerf (period T4). Based on such a change in light emission intensity from the surface of the refractory brick, it is possible to identify the point in time when the refractory brick 10 has penetrated.

かかる技術を用いて、例えば、レーザ光の照射開始から耐火レンガ10が貫通するまでの時間(照射時間)を測定することが可能となる。ここで、レーザ光の出力強度を一定にした場合、一般に、耐火レンガ10の厚みが大きい程、耐火レンガ10を貫通させるためのレーザ光の照射時間は長くなる。例えば、レーザ出力を10kW、集光径を0.5mmとしたときの耐火レンガ10の厚みと貫通までのレーザ光の照射時間との間には、図6に示すような略比例関係がある。かかる関係より、耐火レンガ10を貫通させるまでのレーザ光の照射時間より、耐火レンガ10の残存厚みを推定することが可能となる。   Using this technique, for example, it is possible to measure the time (irradiation time) from the start of laser light irradiation until the refractory brick 10 penetrates. Here, when the output intensity of the laser beam is made constant, generally, as the thickness of the refractory brick 10 is larger, the irradiation time of the laser beam for penetrating the refractory brick 10 becomes longer. For example, there is a substantially proportional relationship as shown in FIG. 6 between the thickness of the refractory brick 10 and the irradiation time of the laser beam until penetration when the laser output is 10 kW and the condensing diameter is 0.5 mm. From this relationship, the remaining thickness of the refractory brick 10 can be estimated from the irradiation time of the laser light until the refractory brick 10 is penetrated.

また、例えば、予備加工において、レーザパルスを耐火レンガ10に照射し、レーザ照射開始から耐火レンガ10が貫通するまでの照射回数を測定することも可能となる。耐火レンガに照射されたレーザパルスの照射回数が増加する程、耐火レンガ10の掘削は進行する。そして、耐火レンガ表面の発光強度より、耐火レンガ10が貫通したことを検出することができる。例えば、レーザパルスを耐火レンガ10に照射したときの、照射回数と、照射点における耐火レンガ表面の発光強度の平均値との関係を図7に示す。ここでは、レーザ出力10kWのレーザパルスを、レーザパルス時間30msecで繰り返し照射した。図7に示すように、レーザパルス照射回数が25回までは略一定の発光強度が検出されていたが、25回を過ぎると発光強度が急減した。図5に示した加工状態とレーザの発光強度との関係より、25回レーザパルスを照射したとことで、耐火レンガ10が貫通したことがわかる。   In addition, for example, in the preliminary processing, it is possible to irradiate the refractory brick 10 with a laser pulse and measure the number of irradiations from the start of laser irradiation to the penetration of the refractory brick 10. The excavation of the refractory brick 10 progresses as the number of times of irradiation of the laser pulse irradiated to the refractory brick increases. And it can detect that the refractory brick 10 penetrated from the emitted light intensity of the refractory brick surface. For example, FIG. 7 shows the relationship between the number of times of irradiation and the average value of the emission intensity on the surface of the refractory brick at the irradiation point when the refractory brick 10 is irradiated with a laser pulse. Here, a laser pulse with a laser output of 10 kW was repeatedly irradiated with a laser pulse time of 30 msec. As shown in FIG. 7, a substantially constant light emission intensity was detected until the number of times of laser pulse irradiation was 25. However, the light emission intensity rapidly decreased after 25 times. From the relationship between the processing state shown in FIG. 5 and the emission intensity of the laser, it can be seen that the refractory brick 10 has penetrated when the laser pulse was irradiated 25 times.

このように、耐火レンガ10を貫通させるために必要なレーザパルスの照射回数と、レンガ厚みとの関係を調べると、図8に示すように比例関係があることがわかった。耐火レンガ10の厚みが大きくなるにつれてレーザパルスの照射回数も増加する。また、図8より、1回のレーザパルス照射で加工される耐火レンガ10の深さは約3.0mmであることがわかった。したがって、耐火レンガ10を貫通されるまでに照射されたレーザパルスの照射回数を測定することで、耐火レンガ10の残存厚みを推定することが可能となる。   Thus, when the relationship between the number of times of laser pulse irradiation necessary for penetrating the refractory brick 10 and the brick thickness was examined, it was found that there was a proportional relationship as shown in FIG. As the thickness of the refractory brick 10 increases, the number of times of laser pulse irradiation also increases. Moreover, it turned out that the depth of the refractory brick 10 processed by one laser pulse irradiation is about 3.0 mm from FIG. Therefore, it is possible to estimate the remaining thickness of the refractory brick 10 by measuring the number of times of irradiation of the laser pulse irradiated before penetrating the refractory brick 10.

図3の説明に戻り、ステップS130の予備加工は、切断位置の通知を受けたレーザ加工装置100の照射制御部122が、出力強度決定処理部123に対して整形切断時のレーザによる切断条件(出力強度および切断速度)の決定処理の開始を指示することにより開始される。照射制御部123は、耐火レンガ10に対して、予め設定された予備加工時における所定のレーザ出力(例えば10kW)で、レーザを連続照射、あるいはパルス照射するよう照射制御部122に指示する。   Returning to the description of FIG. 3, in the preliminary processing in step S <b> 130, the irradiation control unit 122 of the laser processing apparatus 100 that has received the notification of the cutting position causes the output intensity determination processing unit 123 to perform a cutting condition with laser during shaping cutting ( This is started by instructing the start of the determination process of output intensity and cutting speed. The irradiation control unit 123 instructs the irradiation control unit 122 to continuously irradiate or pulse the laser to the refractory brick 10 with a predetermined laser output (for example, 10 kW) during preset preliminary processing.

照射制御部122は、レーザ照射装置110を駆動して、照射位置の耐火レンガ10が貫通するまで耐火レンガ10に対してレーザを照射する。このとき、出力強度決定処理部123では、レーザを連続照射する場合にはタイマー部1232により照射時間を測定し、レーザをパルス照射する場合にはカウント部1233により照射回数を測定する。そして、発光強度測定器117により測定される耐火レンガ表面の発光強度が所定値以下となったとき、照射制御部122は耐火レンガ10が貫通したと判定し、出力強度決定処理部123に判定結果を通知する。耐火レンガ10の貫通の通知を受けた出力強度決定処理部123の出力強度決定部1231は、耐火レンガ10が貫通するまでの照射時間をタイマー部1232から取得し、あるいは、耐火レンガ10が貫通するまでの照射回数をカウント部12333から取得する。   The irradiation control unit 122 drives the laser irradiation device 110 to irradiate the refractory brick 10 with laser until the refractory brick 10 at the irradiation position penetrates. At this time, the output intensity determination processing unit 123 measures the irradiation time by the timer unit 1232 when continuously irradiating the laser, and measures the number of irradiations by the counting unit 1233 when irradiating the laser with pulses. And when the luminescence intensity on the surface of the refractory brick measured by the luminescence intensity measuring device 117 becomes equal to or less than the predetermined value, the irradiation control unit 122 determines that the refractory brick 10 has penetrated, and the output intensity determination processing unit 123 determines the determination result. To be notified. The output intensity determination unit 1231 of the output intensity determination processing unit 123 that has received the notification of the penetration of the refractory brick 10 acquires the irradiation time until the refractory brick 10 penetrates from the timer unit 1232 or the refractory brick 10 penetrates. The number of irradiation until is acquired from the count unit 12333.

出力強度決定部1231は、取得した照射時間に基づいて、レーザ情報記憶部124に予め記憶されているレーザの照射時間と推定されるレンガ厚みとの関係より、レーザの予備加工位置における耐火レンガ10の残存厚みを推定する。照射回数を取得した場合には、出力強度決定部1231は、レーザ情報記憶部124に予め記憶されているレーザの照射回数と推定されるレンガ厚みとの関係より、レーザの予備加工位置における耐火レンガ10の残存厚みを推定することができる。   Based on the acquired irradiation time, the output intensity determination unit 1231 determines the refractory brick 10 at the laser preliminary processing position based on the relationship between the laser irradiation time stored in advance in the laser information storage unit 124 and the estimated brick thickness. Estimate the remaining thickness. When the number of times of irradiation is acquired, the output intensity determining unit 1231 determines the number of times of irradiation of the laser previously stored in the laser information storage unit 124 and the estimated brick thickness, and the refractory bricks at the laser pre-processing position. A remaining thickness of 10 can be estimated.

そして、出力強度決定部1231は、推定された残存厚みの耐火レンガ10を整形切断するときの適正なレーザ切断条件(レーザ出力、切断速度)を決定する。レンガ厚みとレーザ切断条件との関係については、予めレーザ情報記憶部124に記憶されており、出力強度決定部1231は、推定したレンガ厚みに関連付けられたレーザ切断条件をレーザ情報記憶部124から取得して、整形切断時のレーザ切断条件を決定することができる。   And the output intensity determination part 1231 determines the appropriate laser cutting conditions (laser output, cutting speed) when shaping and cutting the firebrick 10 having the estimated remaining thickness. The relationship between the brick thickness and the laser cutting condition is stored in advance in the laser information storage unit 124, and the output intensity determination unit 1231 acquires the laser cutting condition associated with the estimated brick thickness from the laser information storage unit 124. Thus, the laser cutting conditions at the time of shaping cutting can be determined.

[レーザ切断条件の設定]
ここで、適正なレーザ切断条件の設定方法の一例を説明する。レーザ加工における適正なレーザ切断条件は、図9に示す装置を用いて実験的に決定することができる。まず、加熱炉300中に切断用レンガ(切断試験レンガ12)を設置し、加熱炉300を約1000℃まで加熱した。加熱温度は、実炉における耐火レンガ切断時の温度に近い温度とする。例えば、実炉が1000℃に加熱される場合には、実験においては加熱炉300の温度を約700〜1300℃の範囲に設定すればよく、これにより、実炉と同等の切断性で検証することができる。
[Setting of laser cutting conditions]
Here, an example of a method for setting an appropriate laser cutting condition will be described. Appropriate laser cutting conditions in laser processing can be experimentally determined using the apparatus shown in FIG. First, a cutting brick (cutting test brick 12) was installed in the heating furnace 300, and the heating furnace 300 was heated to about 1000 ° C. The heating temperature is a temperature close to the temperature at the time of cutting the refractory brick in the actual furnace. For example, when the actual furnace is heated to 1000 ° C., the temperature of the heating furnace 300 may be set in the range of about 700 to 1300 ° C. in the experiment, thereby verifying the cutting ability equivalent to that of the actual furnace. be able to.

次いで、加熱炉300の前後の扉201、202を開放し、前面からレーザ光を照射し、後面にレーザ出力計を設置して後方でのレーザ出力を計測した。当該実験では、レーザ出力10kWを連続出力し、レーザ集光径を0.5mmとして切断試験レンガ12の表面に集光焦点が位置するように焦点位置を調整した。このとき、ノズル先端からは200L/分でドライエアを噴射させて切断を行った。   Next, the doors 201 and 202 before and after the heating furnace 300 were opened, laser light was irradiated from the front surface, and a laser output meter was installed on the rear surface to measure the laser output at the rear. In this experiment, a laser output of 10 kW was continuously output, the laser condensing diameter was set to 0.5 mm, and the focal position was adjusted so that the condensing focal point was located on the surface of the cutting test brick 12. At this time, cutting was performed by spraying dry air at 200 L / min from the tip of the nozzle.

このような条件においてレーザ加工ヘッド部U1を速度V(mm/分)で移動させて、切断時に切断試験レンガ12の裏面で観測されるレーザ出力を計測した。このとき、切断試験レンガ12裏面のレーザ出力計も、レーザ加工ヘッド部U1と同期して移動させて、レーザ出力を計測した。   Under such conditions, the laser processing head unit U1 was moved at a speed V (mm / min), and the laser output observed on the back surface of the cutting test brick 12 during cutting was measured. At this time, the laser output meter on the back surface of the cutting test brick 12 was also moved in synchronization with the laser processing head unit U1 to measure the laser output.

本実験では、過剰でないレーザ切断条件を、隣接する耐火レンガ炉壁に損傷を与えないこととした。すなわち、切断試験レンガ12の裏面のレーザ出力計による計測値が1kW以下の条件を適正なレーザ切断条件として設定した。そして、切断試験レンガ12の厚みを20mmから150mmまで、10mmずつ変化させて、レーザ出力計による計測値(すなわち、切断試験レンガ12の裏面からのレーザの透過出力)が1kW以下となる切断速度Vを決定した。   In this experiment, the laser cutting condition that is not excessive was determined not to damage the adjacent refractory brick furnace wall. That is, the condition that the measured value by the laser output meter on the back surface of the cutting test brick 12 was 1 kW or less was set as an appropriate laser cutting condition. Then, the thickness of the cutting test brick 12 is changed by 10 mm from 20 mm to 150 mm, and the cutting speed V at which the measured value by the laser output meter (that is, the laser transmission output from the back surface of the cutting test brick 12) is 1 kW or less. It was determined.

このようにして、切断試験レンガ12の厚みに対して、レンガ裏面に透過してくる過剰出力の値が1kW以下となる条件が取得されると、これらはレーザ切断条件としてレーザ情報記憶部124に記録される。出力強度決定部1231は、レーザ情報記憶部124に記憶されたレンガ厚みとレーザ切断条件との関係を表すテーブルに基づき、整形切断時のレーザ切断条件を決定することができる。   Thus, when the condition that the value of the excess output transmitted to the back surface of the brick is 1 kW or less with respect to the thickness of the cutting test brick 12 is acquired, these are stored in the laser information storage unit 124 as the laser cutting condition. To be recorded. The output intensity determination unit 1231 can determine the laser cutting conditions at the time of shaping and cutting based on a table representing the relationship between the brick thickness and the laser cutting conditions stored in the laser information storage unit 124.

レーザ切断条件は、レーザ出力(kW)、レーザ集光径(mmφ)、レーザ移動速度(mm/分)、ノズルの口径およびエア噴射量(L/分)の4つの基本パラメータによって決定される。ここで、レーザ集光径やエア噴射量が同一であっても、レーザ出力とレーザ移動速度との組み合わせは無限に存在する。無限にあるレーザ出力とレーザ移動速度との組み合わせから1つの組合せを決定するため、例えば、生産性を高めることについて考慮すると、レーザ移動速度を極力速くするという条件を設定することができる。かかる条件は、切断対象のレンガ厚みを固定値として耐火レンガを切断する場合、レーザ出力が高いほど、レーザ移動速度を速めて切断することができることに基づく。本実験では、レーザ出力を最大(例えば、10kW)に設定してレーザ切断条件を決定することで、レーザ移動速度をより速めている。レーザ移動速度を速めると、切断可能な厚みに対し、裏面に透過してくる過剰出力を減少することができるので、切断位置のレンガ厚みに応じてレーザ移動速度を決定すればよい。   Laser cutting conditions are determined by four basic parameters: laser output (kW), laser focused diameter (mmφ), laser moving speed (mm / min), nozzle diameter and air injection amount (L / min). Here, there are an infinite number of combinations of the laser output and the laser moving speed even if the laser condensing diameter and the air injection amount are the same. In order to determine one combination from an infinite combination of the laser output and the laser moving speed, for example, in consideration of increasing productivity, it is possible to set a condition for increasing the laser moving speed as much as possible. Such conditions are based on the fact that, when cutting a refractory brick with the brick thickness to be cut as a fixed value, the higher the laser output, the faster the laser moving speed can be cut. In this experiment, the laser moving speed is further increased by setting the laser output to the maximum (for example, 10 kW) and determining the laser cutting conditions. When the laser moving speed is increased, the excess output transmitted to the back surface can be reduced with respect to the thickness that can be cut, and therefore the laser moving speed may be determined according to the brick thickness at the cutting position.

しかし、あまりにレーザ移動速度を速くすると、過剰出力は小さくなるが、安定した切断ができなくなる。そこで、レーザ移動速度の適正範囲は、裏面過剰出力が1kW以下となる速度Vよりも大きく、当該レンガ厚みでの安定切断可能な最大速度V以下とすることができる。すなわち、
<V≦V
となる。実用上は、例えばレーザ移動速度をVに設定するようにしてもよい。
However, if the laser moving speed is increased too much, the excessive output becomes small, but stable cutting cannot be performed. Therefore, an appropriate range of the laser moving speed can be set to be larger than the speed V 1 at which the back surface excess output becomes 1 kW or less and the maximum speed V 2 that can be stably cut with the brick thickness. That is,
V 1 <V ≦ V 2
It becomes. In practice, for example, a laser movement speed may be set to V 2.

また、残存レンガ厚みがあまり薄くなると、レーザ出力を10kWと一定にした条件下では、裏面への過剰出力を1kW以下とするには要求されるレーザ移動速度が速くなり過ぎてしまい、移動機構のハード上の制約が発生し、要求されるレーザ移動速度に設定できない可能性もある。この場合、レーザ情報記憶部124に、例えばレーザ出力を5kWに落としたときの、各レンガ厚みに対するレーザ移動速度、裏面への過剰出力との関係を表すテーブルをさらに記憶させておき、残存レンガ厚みが所定値以下、例えば30mm以下のときには、レーザ出力を10kWから5kWに低下し、レーザ出力が5kWの状態におけるレーザ切断条件を表すテーブルに基づき、裏面への過剰出力が1kW以下となるレーザ切断条件を決定すればよい。   If the remaining brick thickness is too thin, the laser moving speed required to make the excessive output to the back surface 1 kW or less becomes too fast under the condition that the laser output is kept constant at 10 kW. Due to hardware limitations, there is a possibility that the required laser moving speed cannot be set. In this case, the laser information storage unit 124 further stores, for example, a table representing the relationship between the laser moving speed for each brick thickness and the excess output to the back surface when the laser output is reduced to 5 kW, and the remaining brick thickness. Is less than a predetermined value, for example, 30 mm or less, the laser output is reduced from 10 kW to 5 kW, and based on the table showing the laser cutting conditions when the laser output is 5 kW, the laser cutting condition that the excess output to the back surface is 1 kW or less Can be determined.

なお、上述したレーザ切断条件の4つの基本パラメータのうち、レーザ出力やレーザ集光径等の条件が異なると、切断試験レンガ12の裏面からのレーザの透過出力が1kW以下となる切断速度Vは異なってくる。この場合にも、上記と同様の方法によって適正なレーザ切断条件を決定することができる。   Of the four basic parameters of the laser cutting conditions described above, when conditions such as laser output and laser focusing diameter are different, the cutting speed V at which the laser transmission output from the back surface of the cutting test brick 12 is 1 kW or less is Come different. Also in this case, an appropriate laser cutting condition can be determined by the same method as described above.

また、隣接する耐火レンガ炉壁への損傷は、耐火レンガの裏面から透過してくるレーザ出力と、隣接する耐火レンガ炉壁にレーザが照射されるときのレーザ光径(使用する集光レンズや隣接する耐火レンガ炉壁との距離によって決定される)、およびレーザ光の移動速度、すなわち切断速度によって決まる。例えば、焦点距離の短い集光レンズを用いると、切断する耐火レンガの裏面に透過するレーザの広がりは大きく、隣接する耐火レンガ炉壁表面でのレーザ出力密度(kW/cm)が小さくなり、隣接する耐火レンガ炉壁は加工され難くなる。すなわち、隣接する耐火レンガ炉壁の損傷は小さくなる。 In addition, damage to the adjacent refractory brick furnace wall is caused by the laser power transmitted from the back side of the refractory brick and the laser beam diameter when the laser is irradiated to the adjacent refractory brick furnace wall (the condenser lens used and It is determined by the distance between adjacent refractory brick furnace walls) and the moving speed of the laser light, that is, the cutting speed. For example, when a condensing lens with a short focal length is used, the spread of the laser transmitted to the back side of the refractory brick to be cut is large, and the laser power density (kW / cm 2 ) on the surface of the adjacent refractory brick furnace wall is reduced, Adjacent refractory brick furnace walls are difficult to machine. That is, the damage to the adjacent refractory brick furnace wall is reduced.

なお、隣接する耐火レンガ炉壁に損傷を与えないレーザ切断条件の設定方法は、1つのレーザ加工装置における一例であって、レーザ加工装置の構成やコークス炉の構成の変化に応じて適宜変化するものである。   In addition, the setting method of the laser cutting condition which does not damage an adjacent refractory brick furnace wall is an example in one laser processing apparatus, Comprising: It changes suitably according to the change of the structure of a laser processing apparatus, or the structure of a coke oven. Is.

図3の説明に戻り、予備加工は、切断位置決定装置200により決定された切断ライン上の1または2以上の位置において行われる。予備加工の複数点で行うことにより、切断ライン上における耐火レンガ10の残存厚みが異なる場合にも、それぞれの厚みに応じて適正なレーザ切断条件で加工することができる。例えば、図4に示すように、切断ラインL1、L21、L22、L3、L41、L42が設定されている場合には、例えば、各ラインの両端位置に当たる点C1〜C4、D1〜D4や、各ラインの中間点等において予備加工を行い、耐火レンガ10の残存厚みを推定してもよい。複数の位置で予備加工を行うことにより、切断ラインにおける耐火レンガ10の厚みの変化を認識することも可能となり、整形切断時のレーザ切断条件をより精度よく設定することができる。   Returning to the description of FIG. 3, the preliminary processing is performed at one or more positions on the cutting line determined by the cutting position determining device 200. By performing the preliminary processing at a plurality of points, even when the remaining thickness of the refractory brick 10 on the cutting line is different, processing can be performed under appropriate laser cutting conditions according to each thickness. For example, as shown in FIG. 4, when cutting lines L1, L21, L22, L3, L41, and L42 are set, for example, points C1 to C4, D1 to D4 that correspond to both end positions of each line, Preliminary processing may be performed at an intermediate point of the line, and the remaining thickness of the refractory brick 10 may be estimated. By performing preliminary processing at a plurality of positions, it becomes possible to recognize a change in the thickness of the refractory brick 10 in the cutting line, and it is possible to set the laser cutting conditions at the time of shaping and cutting more accurately.

ステップS130により予備加工が行われ、耐火レンガ10の整形切断時のレーザ切断条件が決定されると、照射制御部122は、決定されたレーザ切断条件で耐火レンガ10を切断ラインに沿って切断するようレーザ照射装置110を制御する。このとき、レーザ照射装置110は、位置制御部121により制御される移動機構130により移動される。このようにして、耐火レンガ炉壁が切断位置で整形切断される(ステップS140)。   When preliminary processing is performed in step S130 and the laser cutting conditions for shaping and cutting the refractory brick 10 are determined, the irradiation control unit 122 cuts the refractory brick 10 along the cutting line with the determined laser cutting conditions. The laser irradiation device 110 is controlled. At this time, the laser irradiation device 110 is moved by the moving mechanism 130 controlled by the position control unit 121. In this manner, the refractory brick furnace wall is shaped and cut at the cutting position (step S140).

そして、照射制御部122は、切断ラインにおける耐火レンガ10の整形切断が完了したか否かを判定し(ステップS150)、すべての切断ラインにおける耐火レンガ10の整形切断が完了している場合には、レーザ加工処理を終了する。一方、すべての切断ラインにおける耐火レンガ10の整形切断が完了していない場合には、ステップS130に戻り、予備加工(ステップS130)、耐火レンガ炉壁の整形切断(ステップS140)を繰り返す。なお、図3に示すレーザ加工処理では、1回の処理で切断する切断ライン毎に、予備加工および整形切断を繰り返したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、すべての切断ラインについて予備加工を行った後、耐火レンガ10の整形切断をまとめて行ってもよい。   And the irradiation control part 122 determines whether the shaping cutting of the refractory brick 10 in a cutting line was completed (step S150), and when the shaping cutting of the refractory brick 10 in all the cutting lines has been completed. Then, the laser processing is finished. On the other hand, when the shaping cutting of the refractory bricks 10 in all the cutting lines has not been completed, the process returns to step S130, and the preliminary processing (step S130) and the shaping cutting of the refractory brick furnace wall (step S140) are repeated. In the laser processing shown in FIG. 3, the preliminary processing and the shaped cutting are repeated for each cutting line to be cut in one process, but the present invention is not limited to such an example. For example, after all the cutting lines are preliminarily processed, the refractory bricks 10 may be collectively cut.

以上、本実施形態に係るレーザ加工装置100とこれによるレーザ加工方法について説明した。本実施形態によれば、耐火レンガ炉壁に生じた破孔Hの周囲を整形切断する際に、まず、予備加工により切断位置における耐火レンガ10の残存厚みを推定し、推定された残存厚みの耐火レンガ10に対して適正なレーザ切断条件を決定する。そして、決定したレーザ切断条件に基づき耐火レンガ炉壁を切断することにより、過剰なレーザ出力で加工して、切断対象以外の耐火レンガ炉壁に損傷を与えてしまうことを防止できる。   The laser processing apparatus 100 according to the present embodiment and the laser processing method using the laser processing apparatus 100 have been described above. According to this embodiment, when shaping and cutting the periphery of the broken hole H generated in the refractory brick furnace wall, first, the remaining thickness of the refractory brick 10 at the cutting position is estimated by preliminary processing, and the estimated remaining thickness Appropriate laser cutting conditions for the refractory brick 10 are determined. Then, by cutting the refractory brick furnace wall based on the determined laser cutting conditions, it is possible to prevent the refractory brick furnace wall other than the object to be cut from being damaged by being processed with an excessive laser output.

<3.実施例>
本実施形態に係るレーザ加工装置100により、耐火レンガ炉壁をレーザ加工し、その有効性について検証した。レーザ加工装置100は、図1および図2に示した装置を用いた。レーザ加工装置100による加工対象の耐火レンガ炉壁の温度は約1000℃である。また、耐火レンガ炉壁は、図14に示したように、炭化室と燃焼室とを交互に形成するように所定の間隔で設けられている。このとき、破孔Hの生じた加工対象の耐火レンガ炉壁1Bと約500mmの間隔を隔てて、隣接する窯の耐火レンガ炉壁1Cが存在している。
<3. Example>
The laser processing apparatus 100 according to the present embodiment laser-processed the refractory brick furnace wall and verified its effectiveness. As the laser processing apparatus 100, the apparatus shown in FIGS. 1 and 2 was used. The temperature of the refractory brick furnace wall to be processed by the laser processing apparatus 100 is about 1000 ° C. Further, as shown in FIG. 14, the refractory brick furnace walls are provided at predetermined intervals so as to alternately form carbonization chambers and combustion chambers. At this time, the refractory brick furnace wall 1C of the adjacent kiln is present at a distance of about 500 mm from the refractory brick furnace wall 1B to be processed in which the hole H has occurred.

加工対象の耐火レンガ炉壁の破孔H周辺を炭化室側からみると、図4のようになっている。上述したように、破孔Hの形状は、z方向(上下方向)における断面は略平行であるが、x方向(左右方向)における断面はテーパー状となっている。すなわち、図4に示す切断ラインL1およびL3の線方向においては、元の耐火レンガの厚みよりも減肉して薄くなっている部分を切断することになる。   When the periphery of the hole H of the refractory brick furnace wall to be processed is viewed from the carbonization chamber side, it is as shown in FIG. As described above, the shape of the hole H is substantially parallel in cross section in the z direction (up and down direction), but the cross section in the x direction (left and right direction) is tapered. That is, in the line direction of the cutting lines L1 and L3 shown in FIG. 4, the portion that is thinner and thinner than the original refractory brick is cut.

レーザ照射装置110としては、炉外に設置したファイバレーザを用い、レーザ光を光ファイバ111でレーザ加工ヘッド部U1に伝送した。断熱冷却ボックス全体をマニピュレータ106により上下左右に移動させて、レーザ光照射点を操作した。耐火レンガを切断する耐火レンガ炉壁の表面でのレーザ集光スポット径は0.5mmとした。   As the laser irradiation device 110, a fiber laser installed outside the furnace was used, and laser light was transmitted to the laser processing head unit U1 through the optical fiber 111. The whole adiabatic cooling box was moved up and down and left and right by the manipulator 106, and the laser beam irradiation point was operated. The laser focused spot diameter on the surface of the refractory brick furnace wall for cutting the refractory brick was 0.5 mm.

まず、レーザヘッドを停止した状態で、切断ラインL1の略中間点にレーザヘッドを移動させ、耐火レンガ炉壁にレーザ出力10kWにてレーザ光を照射した。加工ノズル116からは、レーザ光と同軸にレーザ光照射部に向かって約200L/minのドライエアを吹き付け、レーザ加工ヘッド部U1へのスパッタの飛散防止と、耐火レンガ炉壁の裏面から燃焼室へのレーザ光照射点付近におけるレンガ溶融物の排出とを行った。なお、本実施例では、耐火レンガを除去する加工法であり、溶融を効率的に行うために、レーザ光のパワー密度は1000W/mm以上とすることが望ましい。 First, in a state where the laser head was stopped, the laser head was moved to a substantially middle point of the cutting line L1, and the refractory brick furnace wall was irradiated with laser light at a laser output of 10 kW. From the processing nozzle 116, about 200 L / min of dry air is blown toward the laser beam irradiation portion coaxially with the laser beam to prevent spatter scattering to the laser processing head portion U1, and from the back surface of the refractory brick furnace wall to the combustion chamber. The brick melt was discharged near the laser beam irradiation point. In this embodiment, it is a processing method for removing the refractory bricks, and it is desirable that the power density of the laser light be 1000 W / mm 2 or more in order to efficiently perform melting.

レーザ光照射点の発光強度測定には、レーザと同軸に設置された発光強度測定器117としてCCDカメラを用いた。なお、発光強度測定器117としては、CCDカメラ以外にも、例えばフォトダイオード等を用いることができる。レーザ照射点の発光強度は、CCDカメラにより撮像された画像について、レーザ非照射時の輝度値を取り除くために予め設定された輝度閾値以上の輝度信号を検知したCCDカメラセルの輝度値を積分したものとした。レーザ光照射開始から発光強度の変化は、図5に示した通りである。図5の期間Tが貫通時間となる。   For the measurement of the emission intensity at the laser beam irradiation point, a CCD camera was used as the emission intensity measuring device 117 installed coaxially with the laser. In addition to the CCD camera, for example, a photodiode can be used as the emission intensity measuring device 117. The emission intensity at the laser irradiation point is obtained by integrating the luminance value of the CCD camera cell that detects a luminance signal equal to or higher than a predetermined luminance threshold value for removing the luminance value when the laser is not irradiated, from the image captured by the CCD camera. It was supposed to be. The change in emission intensity from the start of laser light irradiation is as shown in FIG. The period T in FIG. 5 is the penetration time.

ここで、レーザ加工装置100のレーザ情報記憶部124には、図6に示した、予め事前に調査された耐火レンガが貫通するまでの時間とレンガ厚みとの関係が記憶されている。レーザ出力が同一である場合、耐火レンガが貫通するまでの時間はレンガ厚みに比例する。したがって、貫通時間をタイマー部1232で計測することで、レーザ照射位置における耐火レンガの残存厚みを推定することが可能となる。なお、レーザ出力が2kW以下では、耐火レンガの貫通可能深さが100mm未満であった。したがって、100mm以上の耐火レンガを切断する場合には、レーザ出力を2kW以上とすることが望ましい。   Here, the laser information storage unit 124 of the laser processing apparatus 100 stores the relationship between the time required for penetration of the refractory bricks previously investigated and the brick thickness shown in FIG. When the laser output is the same, the time until the refractory brick penetrates is proportional to the brick thickness. Therefore, it is possible to estimate the remaining thickness of the refractory brick at the laser irradiation position by measuring the penetration time with the timer unit 1232. When the laser output was 2 kW or less, the penetration depth of the refractory brick was less than 100 mm. Therefore, when cutting refractory bricks of 100 mm or more, it is desirable that the laser output be 2 kW or more.

本実施例における耐火レンガの貫通時間Tは0.80秒であった。これより、耐火レンガの残存厚みは72mmと推定される。そこで、レーザ加工ヘッド部U1を点C4へ移動させ、レーザ出力10kWで連続出力し、切断速度40mm/分として、レーザ加工ヘッド部U1を点C1まで移動させ、破孔Hの周辺の切断ラインL1での切断を行った。その結果、切断ラインL1は不良部なく切断することができた。また、加工対象の耐火レンガ炉壁に隣接する耐火レンガ炉壁にレーザ光が照射されたことによる損傷も見受けられなかった。さらに切断後に切断面の厚みを計測したところ、切断したレンガの厚みは72mm±2mmの範囲であり、本実施形態に係る方法による残存厚推定が有効であることが確認された。   The penetration time T of the refractory brick in this example was 0.80 seconds. From this, the remaining thickness of the refractory brick is estimated to be 72 mm. Therefore, the laser processing head unit U1 is moved to the point C4, continuously output at a laser output of 10 kW, the cutting speed is 40 mm / min, the laser processing head unit U1 is moved to the point C1, and the cutting line L1 around the hole H is cut. The cutting was performed. As a result, the cutting line L1 could be cut without a defective portion. Moreover, the damage by having irradiated the laser beam to the refractory brick furnace wall adjacent to the refractory brick furnace wall to be processed was not observed. Furthermore, when the thickness of the cut surface was measured after cutting, the thickness of the cut brick was in the range of 72 mm ± 2 mm, and it was confirmed that the remaining thickness estimation by the method according to the present embodiment is effective.

次に、切断ラインL1の終点C1においてレーザ出力およびレーザ加工ヘッド部U1の移動を一旦停止させた後、切断ラインL21およびL22において予備加工および整形切断を行った。切断ラインL21およびL22は、初期のレンガ厚み(110mm)が残存している可能性が高い部分である。   Next, the laser output and the movement of the laser processing head unit U1 were once stopped at the end point C1 of the cutting line L1, and then preliminary processing and shaping cutting were performed on the cutting lines L21 and L22. The cutting lines L21 and L22 are portions where the initial brick thickness (110 mm) is likely to remain.

まず、切断ラインL21の略中間点にレーザ加工ヘッド部U1を移動させてレーザを照射し、実施例1と同様に耐火レンガが貫通するまでの貫通時間を計測した。このときのレーザ照射条件は、レーザ出力10kWの連続出力とし、レーザ集光径は0.5mmとした。加工ノズル116からは、レーザ光と同軸にレーザ光照射部に向かって約200L/minのドライエアを吹き付け、レーザ加工ヘッド部U1へのスパッタの飛散防止と、耐火レンガ炉壁の裏面から燃焼室へのレーザ光照射点付近におけるレンガ溶融物の排出とを行った。レーザ光照射点の発光強度測定には、レーザと同軸に設置された発光強度測定器117としてCCDカメラを用いた。発光強度は、CCDカメラにより撮像された画像について予め設定された輝度閾値以上の輝度信号を検知したCCDカメラセルの輝度値の積分値とした。   First, the laser processing head unit U1 was moved to a substantially middle point of the cutting line L21 and irradiated with laser, and the penetration time until the refractory brick penetrated was measured in the same manner as in Example 1. The laser irradiation conditions at this time were a continuous output with a laser output of 10 kW and a laser focused diameter of 0.5 mm. From the processing nozzle 116, about 200 L / min of dry air is blown toward the laser beam irradiation portion coaxially with the laser beam to prevent spatter scattering to the laser processing head portion U1, and from the back surface of the refractory brick furnace wall to the combustion chamber. The brick melt was discharged near the laser beam irradiation point. For the measurement of the emission intensity at the laser beam irradiation point, a CCD camera was used as the emission intensity measuring device 117 installed coaxially with the laser. The light emission intensity is an integrated value of the luminance values of the CCD camera cell that detects a luminance signal equal to or higher than a preset luminance threshold value for an image captured by the CCD camera.

実施例1と同様の測定の結果、耐火レンガが貫通するまでの貫通時間Tは0.65秒であった。図6を参照すると、かかるレーザ照射位置における耐火レンガの厚みは58mmであると推定される。これより、切断ラインL21およびL22のレーザ切断条件は、レーザ出力10kW(連続出力)、切断速度48mm/分に決定される。この決定されたレーザ切断条件により、レーザ加工装置100のレーザ加工ヘッド部U1を点C1から点D1まで移動させながらレーザ光を照射して、切断ラインL21で耐火レンガを整形切断する。なお、本実施例では、推定厚みの誤差を考慮して、若干の余裕を持たせて、レンガ厚みが60mmの場合において適正なレーザ出力条件で整形切断を行った。   As a result of the same measurement as in Example 1, the penetration time T until the refractory brick penetrated was 0.65 seconds. Referring to FIG. 6, the thickness of the refractory brick at the laser irradiation position is estimated to be 58 mm. Accordingly, the laser cutting conditions for the cutting lines L21 and L22 are determined to be a laser output of 10 kW (continuous output) and a cutting speed of 48 mm / min. Under this determined laser cutting condition, the laser beam is irradiated while moving the laser processing head unit U1 of the laser processing apparatus 100 from the point C1 to the point D1, and the refractory brick is shaped and cut along the cutting line L21. In this example, in consideration of the error of the estimated thickness, a slight margin was given, and when the brick thickness was 60 mm, the shaped cut was performed under an appropriate laser output condition.

切断ラインL21の整形切断後に、切断片を回収してその厚みを計測したところ、約108mmの厚みがあった。つまり、切断ラインL21の位置では108mmのレンガ厚みがある状態であったが、亀裂の導入によってレーザ切断が容易になっていたため、亀裂のない状態の耐火レンガ厚み60mmを加工するときのレーザ切断条件で、十分に耐火レンガを切断することが可能であったと考えられる。   After the cut cutting of the cutting line L21, when the cut piece was collected and its thickness was measured, it was about 108 mm thick. That is, although the brick thickness of 108 mm was present at the position of the cutting line L21, laser cutting was facilitated by the introduction of cracks. Therefore, the laser cutting conditions for processing a refractory brick thickness of 60 mm without cracks. It is thought that it was possible to cut the firebrick sufficiently.

仮に、レンガ厚みが110mm残存するものとしてレーザ切断条件を設定した場合には、約2倍のレンガ厚みを有する耐火レンガをも切断可能となり、過剰なレーザ切断条件を選択することになる。この場合、過剰分のレーザが隣接する健全な耐火レンガ炉壁に照射されて、当該炉壁に大きな損傷を与える可能性が高かったと考えられる。しかし、本実施例では、実際にレーザ照射して残存厚みを推定するため、推定された残存厚みは、見かけの厚みではなく、レーザ加工の観点から見た実効的な厚みとしてとらえることができる。このように推定された加工位置における耐火レンガの残存厚みに基づいてレーザ切断条件を設定するため、適正なレーザ切断条件で耐火レンガの整形切断を行うことができる。   If the laser cutting conditions are set assuming that the brick thickness remains 110 mm, it is possible to cut a refractory brick having a brick thickness approximately twice as large, and excessive laser cutting conditions are selected. In this case, it is considered that there was a high possibility that the excess laser beam was irradiated to the adjacent healthy refractory brick furnace wall and caused a large damage to the furnace wall. However, in this embodiment, since the remaining thickness is estimated by actually irradiating the laser, the estimated remaining thickness can be regarded as an effective thickness viewed from the viewpoint of laser processing, not an apparent thickness. Since the laser cutting condition is set based on the remaining thickness of the refractory brick at the estimated processing position, the refractory brick can be shaped and cut under an appropriate laser cutting condition.

切断ラインL21は不良部なく切断することができた。また、加工対象の耐火レンガ炉壁に隣接する耐火レンガ炉壁にレーザ光が照射されたことによる損傷も見受けられなかった。   The cutting line L21 could be cut without a defective part. Moreover, the damage by having irradiated the laser beam to the refractory brick furnace wall adjacent to the refractory brick furnace wall to be processed was not observed.

次いで、切断ラインL22についても切断ラインL21の場合と同様に、予備加工および整形切断を行った。切断ラインL22の略中間点において、レーザ出力10kWの連続出力、レーザ集光径は0.5mmのレーザ照射条件で予備加工を行ったところ、照射位置における耐火レンガの残存厚みは56mmと推定された。これより、切断ラインL22のレーザ切断条件は、レーザ出力10kW(連続出力)、切断速度50mm/分に決定された。そして、決定されたレーザ切断条件により、レーザ加工装置100のレーザ加工ヘッド部U1を点D2から点C2まで移動させながらレーザ光を照射して、切断ラインL22で耐火レンガを整形切断した。切断ラインL22についても、不良部なく切断することができた。また、加工対象の耐火レンガ炉壁に隣接する耐火レンガ炉壁にレーザ光が照射されたことによる損傷も見受けられなかった。   Next, preliminary processing and shaping cutting were performed on the cutting line L22 as in the case of the cutting line L21. Preliminary processing was performed at a substantially intermediate point of the cutting line L22 with a laser output condition of a laser output of 10 kW and a laser focused diameter of 0.5 mm, and the remaining thickness of the refractory brick at the irradiation position was estimated to be 56 mm. . Accordingly, the laser cutting conditions of the cutting line L22 were determined to be a laser output of 10 kW (continuous output) and a cutting speed of 50 mm / min. And the laser beam was irradiated, moving the laser processing head part U1 of the laser processing apparatus 100 from the point D2 to the point C2 according to the determined laser cutting conditions, and the refractory brick was shaped and cut by the cutting line L22. The cutting line L22 could also be cut without a defective part. Moreover, the damage by having irradiated the laser beam to the refractory brick furnace wall adjacent to the refractory brick furnace wall to be processed was not observed.

切断ラインL22の整形切断後に、切断片を回収してその厚みを計測したところ、約108mmの厚みがあった。つまり、切断ラインL22の位置では108mmのレンガ厚みがある状態であったが、亀裂の導入によってレーザ切断が容易になっていたため、亀裂のない状態の耐火レンガ厚み50mmを加工するときのレーザ切断条件で、十分に耐火レンガを切断することが可能であったと考えられる。   After the cut cutting of the cutting line L22, the cut piece was collected and its thickness was measured. As a result, the thickness was about 108 mm. That is, although the brick thickness of 108 mm was present at the position of the cutting line L22, laser cutting was facilitated by the introduction of cracks. Therefore, the laser cutting conditions for processing a refractory brick thickness of 50 mm without cracks. It is thought that it was possible to cut the firebrick sufficiently.

次に、切断ラインL22の終点C2においてレーザ出力およびレーザ加工ヘッド部U1の移動を一旦停止させた後、切断ラインL3において予備加工および整形切断を行った。切断ラインL3は、切断ラインL1と同様に、耐火レンガがテーパー状に破壊されている部分であるため、耐火レンガの残存厚みが元の厚みよりも薄くなっている可能性が高い。そこで、切断ラインL3においては、切断ラインL3を3等分したときの2つの等分点(点C2側から順にM31、M32)の位置において予備加工を行い、整形切断時のレーザ切断条件を決定した。   Next, the laser output and the movement of the laser processing head unit U1 were once stopped at the end point C2 of the cutting line L22, and then preliminary processing and shaping cutting were performed on the cutting line L3. Like the cutting line L1, the cutting line L3 is a portion where the refractory brick is broken in a taper shape, and thus the remaining thickness of the refractory brick is likely to be thinner than the original thickness. Therefore, in the cutting line L3, preliminary processing is performed at the positions of two equal dividing points (M31 and M32 in order from the point C2 side) when the cutting line L3 is equally divided into three, and the laser cutting conditions at the time of shaping cutting are determined. did.

実施例3の予備加工では、耐火レンガにレーザパルスを照射して、耐火レンガが貫通するまでの照射回数を計測した。このときのレーザ照射条件は、レーザ出力10kW、出力継続時間30msecのパルス出力とし、レーザ集光径は0.5mmとした。レーザパルスは、耐火レンガの貫通が確認されるまで繰り返し照射される。加工ノズル116からは、レーザ光と同軸にレーザ光照射部に向かって約200L/minのドライエアを吹き付け、レーザ加工ヘッド部U1へのスパッタの飛散防止と、耐火レンガ炉壁の裏面から燃焼室へのレーザ光照射点付近におけるレンガ溶融物の排出とを行った。レーザ光照射点の発光強度測定には、レーザと同軸に設置された発光強度測定器117としてCCDカメラを用いた。発光強度は、CCDカメラにより撮像された画像について予め設定された輝度閾値以上の輝度信号を検知したCCDカメラセルの輝度値の積分値とした。   In the preliminary processing of Example 3, a laser pulse was irradiated to the refractory brick, and the number of irradiation until the refractory brick penetrated was measured. The laser irradiation conditions at this time were a pulse output with a laser output of 10 kW and an output duration of 30 msec, and a laser focused diameter of 0.5 mm. The laser pulse is repeatedly irradiated until the penetration of the refractory brick is confirmed. From the processing nozzle 116, about 200 L / min of dry air is blown toward the laser beam irradiation portion coaxially with the laser beam to prevent spatter scattering to the laser processing head portion U1, and from the back surface of the refractory brick furnace wall to the combustion chamber. The brick melt was discharged near the laser beam irradiation point. For the measurement of the emission intensity at the laser beam irradiation point, a CCD camera was used as the emission intensity measuring device 117 installed coaxially with the laser. The light emission intensity is an integrated value of the luminance values of the CCD camera cell that detects a luminance signal equal to or higher than a preset luminance threshold value for an image captured by the CCD camera.

例えば、点M31におけるレーザ光照射回数と耐火レンガの表面における発光強度との関係が、図7に示すようになったとする。レーザ光照射開始から24パルス目まではレーザ照射時の発光強度は緩やかに低下していたが、25パルス目で発光強度の低下量が大きくなり、26パルス目の照射においては発光強度が半分以下の急激な発光強度の低下がみられた。さらに、5回照射を行ったが、発光強度は低下したままであった。これより、点M31では、25パルス目のパルス照射中に耐火レンガが貫通したものと推定できる。   For example, it is assumed that the relationship between the number of times of laser beam irradiation at the point M31 and the emission intensity on the surface of the refractory brick is as shown in FIG. The emission intensity at the time of laser irradiation gradually decreased from the start of laser light irradiation to the 24th pulse, but the amount of decrease in the emission intensity increased at the 25th pulse, and the emission intensity was less than half at the 26th pulse irradiation. The emission intensity decreased rapidly. Furthermore, although irradiation was performed 5 times, the emitted light intensity remained falling. From this, at the point M31, it can be estimated that the refractory brick penetrated during the 25th pulse irradiation.

同様の方法で点M32においてもレーザパルスを照射して、耐火レンガが貫通するまでの照射回数を測定すると、点M31と同様、25パルスとなった。そして、各予備加工位置における耐火レンガが貫通するまでの照射回数を測定すると、図8に示す照射回数とレンガ厚みとの関係より、当該位置における耐火レンガの残存厚みを推定することができる。図8より、耐火レンガが貫通するまでの照射回数が25回であるときには、残存厚みは75mmと推定される。   When the number of times of irradiation until the refractory brick penetrated was measured by irradiating the laser pulse at the point M32 by the same method, 25 pulses were obtained as in the point M31. And if the frequency | count of irradiation until a refractory brick penetrates in each preliminary processing position is measured, the residual thickness of the refractory brick in the said position can be estimated from the relationship between the frequency | count of irradiation shown in FIG. 8, and brick thickness. From FIG. 8, when the number of times of irradiation until the refractory brick penetrates is 25, the remaining thickness is estimated to be 75 mm.

以上の結果に基づいて、切断ラインL3のレーザ切断条件は、レーザ出力10kW(連続出力)、切断速度38mm/分に決定された。そして、決定されたレーザ切断条件により、レーザ加工装置100のレーザ加工ヘッド部U1を点C2から点C3まで移動させながらレーザ光を照射して、切断ラインL3で耐火レンガを整形切断した。切断ラインL3についても、不良部なく切断することができた。また、加工対象の耐火レンガ炉壁に隣接する耐火レンガ炉壁にレーザ光が照射されたことによる損傷も見受けられなかった。さらに切断後に切断面の厚みを計測したところ、切断したレンガの厚みは75mm±3mmの範囲であり、本実施形態に係る方法による残存厚推定が有効であることが確認された。   Based on the above results, the laser cutting conditions of the cutting line L3 were determined to be a laser output of 10 kW (continuous output) and a cutting speed of 38 mm / min. And the laser beam was irradiated, moving the laser processing head part U1 of the laser processing apparatus 100 from the point C2 to the point C3 according to the determined laser cutting conditions, and the refractory brick was shaped and cut by the cutting line L3. The cutting line L3 could also be cut without a defective portion. Moreover, the damage by having irradiated the laser beam to the refractory brick furnace wall adjacent to the refractory brick furnace wall to be processed was not observed. Further, when the thickness of the cut surface was measured after cutting, the thickness of the cut brick was in the range of 75 mm ± 3 mm, and it was confirmed that the remaining thickness estimation by the method according to the present embodiment is effective.

本実施例の予備加工では、レーザをパルス化して、耐火レンガが貫通するまでの照射回数に基づき耐火レンガの残存厚みを推定する方法を採用した。ここで、実施例1および2のように、レーザを連続出力させて耐火レンガの貫通加工を行い、貫通時間を計測する方法では、例えば図6の加工条件では深さ方向の加工速度は約90mm/secであり、残存厚みの推定をmm単位の精度で行うには、msec単位の貫通時間と判定する必要がある。このため、残存厚みの推定精度には限界がある。また、貫通と同時にレーザ出力を停止しなければ予備加工である貫通加工によって隣接する耐火レンガ炉壁に溶損ダメージを与えることになる。   In the preliminary processing of the present example, a method of estimating the remaining thickness of the refractory brick based on the number of irradiation times until the refractory brick penetrates by pulsing the laser was adopted. Here, as in Examples 1 and 2, in the method in which the laser is continuously output to perform penetration processing of the refractory brick and the penetration time is measured, for example, the processing speed in the depth direction is about 90 mm under the processing conditions of FIG. In order to estimate the remaining thickness with an accuracy of mm, it is necessary to determine the penetration time in msec. For this reason, there is a limit to the accuracy of estimation of the remaining thickness. If the laser output is not stopped simultaneously with the penetration, the refractory brick furnace wall adjacent to the refractory brick wall will be damaged by the penetration process which is a preliminary process.

一方、レーザをパルス化して、耐火レンガが貫通するまでの照射回数に基づき耐火レンガの残存厚みを推定する方法では、使用するレーザパルスのパルス幅を正確に設定することにより、1パルスでの加工進展速度を制御することが可能となる。本実施例では、パルス幅を30msecとして、1パルス当たりの深さ方向の加工進展を3mmとした。すなわち、耐火レンガが貫通するまでの照射回数によって、3mm程度以下の精度で耐火レンガの残存厚みを推定することが可能である。レーザパルスの照射条件として、1パルスでの深さ方向の加工進展が大きいほど、残存厚みの推定誤差が大きくなる。したがって、レーザパルスの照射条件としては、1パルス当たり5mm以下の深さ方向の加工進展となるよう設定することが望ましく、特に、1パルス当たり2〜3mm程度以下の深さ方向の加工進展がみられるように設定することで、残存厚みの推定精度をより向上させることができる。   On the other hand, in the method of pulsing a laser and estimating the remaining thickness of the refractory brick based on the number of irradiation until the refractory brick penetrates, processing with one pulse is performed by accurately setting the pulse width of the laser pulse to be used. It becomes possible to control the progress speed. In this example, the pulse width was 30 msec, and the processing progress in the depth direction per pulse was 3 mm. That is, it is possible to estimate the remaining thickness of the refractory brick with an accuracy of about 3 mm or less by the number of times of irradiation until the refractory brick penetrates. As the laser pulse irradiation condition, the larger the progress of processing in the depth direction in one pulse, the larger the estimation error of the remaining thickness. Therefore, it is desirable to set the laser pulse irradiation condition so that the machining progress in the depth direction is 5 mm or less per pulse, and in particular, the progress in the depth direction is about 2-3 mm or less per pulse. By setting so that it is possible, the estimation precision of remaining thickness can be improved more.

また、本実施例では、確認のため、耐火レンガが貫通したと推定された26パルス目以降にさらに5パルス照射して、そのときの照射点の発光強度が貫通していないと推定されるときの発光強度よりも小さいことを確認した。実施例において、パルス幅が短く、連続出力と比較して加工能力が小さくなるよう制限している。これにより、貫通確認のためのレーザ照射を隣接する耐火レンガ炉壁への損傷を与えることなく行うことができ、また、確実に貫通判定を実施することが可能となる。   Further, in this example, for confirmation, when it is estimated that further 5 pulses are irradiated after the 26th pulse where it is estimated that the refractory brick has penetrated, and the emission intensity at that point is not penetrating. It was confirmed that the luminescence intensity was lower than that. In the embodiment, the pulse width is short and the machining capability is limited to be smaller than that of continuous output. Thereby, laser irradiation for confirmation of penetration can be performed without damaging the adjacent refractory brick furnace wall, and penetration determination can be performed reliably.

次に、切断ラインL3の終点C3においてレーザ出力およびレーザ加工ヘッド部U1の移動を一旦停止させた後、切断ラインL41およびL42において予備加工および整形切断を行った。切断ラインL41およびL42は、切断ラインL21およびL22と同様に、残存厚みが元のレンガ厚み(110mm)と略同程度残存しているものの、亀裂によりレーザ切断が容易になっている可能性が高い部分である。そこで、切断ラインL21およびL22と同様に、切断ラインL41およびL42の略中間点にレーザ加工ヘッド部U1を移動させて、予備加工を行い、整形切断時のレーザ切断条件を決定した。   Next, after the laser output and the movement of the laser processing head unit U1 were temporarily stopped at the end point C3 of the cutting line L3, preliminary processing and shaping cutting were performed on the cutting lines L41 and L42. The cutting lines L41 and L42, like the cutting lines L21 and L22, remain approximately the same as the original brick thickness (110 mm), but there is a high possibility that laser cutting is easy due to cracks. Part. Therefore, similarly to the cutting lines L21 and L22, the laser processing head unit U1 is moved to a substantially intermediate point between the cutting lines L41 and L42, and preliminary processing is performed to determine the laser cutting conditions at the time of shaping cutting.

実施例4の予備加工では、実施例3と同様に、耐火レンガにレーザパルスを照射して、耐火レンガが貫通するまでの照射回数を計測した。このときのレーザ照射条件は、レーザ出力10kW、出力継続時間30msecのパルス出力とし、レーザ集光径は0.5mmとした。レーザパルスは、耐火レンガの貫通が確認されるまで繰り返し照射される。加工ノズル116からは、レーザ光と同軸にレーザ光照射部に向かって約200L/minのドライエアを吹き付け、レーザ加工ヘッド部U1へのスパッタの飛散防止と、耐火レンガ炉壁の裏面から燃焼室へのレーザ光照射点付近におけるレンガ溶融物の排出とを行った。レーザ光照射点の発光強度測定には、レーザと同軸に設置された発光強度測定器117としてCCDカメラを用いた。発光強度は、CCDカメラにより撮像された画像について予め設定された輝度閾値以上の輝度信号を検知したCCDカメラセルの輝度値の積分値とした。   In the preliminary processing of Example 4, similarly to Example 3, the number of times of irradiation until the refractory brick penetrated was measured by irradiating the refractory brick with a laser pulse. The laser irradiation conditions at this time were a pulse output with a laser output of 10 kW and an output duration of 30 msec, and a laser focused diameter of 0.5 mm. The laser pulse is repeatedly irradiated until the penetration of the refractory brick is confirmed. From the processing nozzle 116, about 200 L / min of dry air is blown toward the laser beam irradiation portion coaxially with the laser beam to prevent spatter scattering to the laser processing head portion U1, and from the back surface of the refractory brick furnace wall to the combustion chamber. The brick melt was discharged near the laser beam irradiation point. For the measurement of the emission intensity at the laser beam irradiation point, a CCD camera was used as the emission intensity measuring device 117 installed coaxially with the laser. The light emission intensity is an integrated value of the luminance values of the CCD camera cell that detects a luminance signal equal to or higher than a preset luminance threshold value for an image captured by the CCD camera.

実施例3と同様に、切断ラインL41およびL42の略中間点において、レーザパルスの照射回数とレーザ光照射点の発光強度の変化を計測した結果、ともに13パルス目の照射において発光強度が半分以下の急激な低下がみられた。これより、耐火レンガの貫通に必要なレーザパルスの照射回数は12パルスであり、切断ラインL41およびL42の耐火レンガの残存厚みは36mmと推定された。以上の結果をもとに、切断ラインL41およびL42のレーザ切断条件として、レーザ出力10kW(連続出力)、切断速度80mm/分に決定された。そして、決定されたレーザ切断条件により、レーザ加工装置100のレーザ加工ヘッド部U1を点C3から点D3、点D4から点C4まで移動させながらレーザ光を照射して、切断ラインL41およびL42で耐火レンガを整形切断した。切断ラインL41およびL42についても、不良部なく切断することができた。また、加工対象の耐火レンガ炉壁に隣接する耐火レンガ炉壁にレーザ光が照射されたことによる損傷も見受けられなかった。   As in Example 3, as a result of measuring the number of laser pulse irradiations and the change in the light emission intensity at the laser light irradiation point at a substantially intermediate point between the cutting lines L41 and L42, the light emission intensity was less than half in the 13th pulse irradiation. A drastic drop was observed. From this, the number of irradiation times of the laser pulse necessary for penetration of the refractory brick was 12 pulses, and the remaining thickness of the refractory brick in the cutting lines L41 and L42 was estimated to be 36 mm. Based on the above results, the laser cutting conditions of the cutting lines L41 and L42 were determined to be a laser output of 10 kW (continuous output) and a cutting speed of 80 mm / min. Then, according to the determined laser cutting conditions, laser light is irradiated while moving the laser processing head unit U1 of the laser processing apparatus 100 from the point C3 to the point D3 and from the point D4 to the point C4, and fireproofing is performed at the cutting lines L41 and L42. The brick was cut and cut. The cutting lines L41 and L42 could also be cut without a defective portion. Moreover, the damage by having irradiated the laser beam to the refractory brick furnace wall adjacent to the refractory brick furnace wall to be processed was not observed.

切断ラインL41およびL42の整形切断後に、切断片を回収してその厚みを計測したところ、約108mmの厚みがあった。つまり、切断ラインL41およびL42の位置では108mmのレンガ厚みがある状態であったが、亀裂の導入によってレーザ切断が容易になっていたため、亀裂のない状態の耐火レンガ厚み36mmを加工するときのレーザ切断条件で、十分に耐火レンガを切断することが可能であったと考えられる。   After the cutting and cutting of the cutting lines L41 and L42, the cut piece was collected and its thickness was measured. As a result, the thickness was about 108 mm. That is, the brick thickness of 108 mm was present at the positions of the cutting lines L41 and L42, but laser cutting was facilitated by the introduction of cracks, so the laser when processing a fire-resistant brick thickness of 36 mm without cracks. It is thought that the firebrick could be cut sufficiently under the cutting conditions.

以上の実施例1〜4の方法により、耐火レンガ炉壁に生じた破孔Hの周囲を整形切断し、矩形状にくりぬくことにより、耐火レンガのはめ込み補修に必要な整形切断を行うことができた。この際、切断した耐火レンガ炉壁に隣接する健全な耐火レンガ炉壁表面には、レーザ切断による不要なダメージを与えることはなかった。   By the above-described methods of Examples 1 to 4, the periphery of the pierced hole H formed in the refractory brick furnace wall is shaped and cut, and by cutting into a rectangular shape, the shaped and cut necessary for repairing the refractory brick can be performed. It was. At this time, the sound fire brick wall surface adjacent to the cut fire brick wall was not damaged by laser cutting.

なお、上記実施例においては、レーザ集光径を0.5mm、レーザ出力を10kW、レーザパルス幅を30msecとして、予備加工および整形切断を行ったが、レーザ条件はかかる例に限定されない。例えば、予備加工においては、耐火レンガの残存厚みを推定するために耐火レンガが貫通するまでのレーザの照射時間あるいはレーザパルスの照射回数が取得できればよいため、耐火レンガを貫通させることの可能なレーザ条件を適宜設定すればよい。   In the above embodiment, preliminary processing and shaping / cutting were performed with a laser focused diameter of 0.5 mm, a laser output of 10 kW, and a laser pulse width of 30 msec. However, the laser conditions are not limited to this example. For example, in preliminary processing, it is only necessary to obtain the laser irradiation time or the number of times of laser pulse irradiation until the refractory brick penetrates in order to estimate the remaining thickness of the refractory brick. Conditions may be set as appropriate.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

例えば、上記実施形態では、耐火レンガ炉壁の破孔検出処理、切断位置決定処理、予備加工および整形切断を、破孔検出装置210、切断位置決定装置220およびレーザ加工装置100により自動で行うようにしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、一部の処理の開始等、ユーザの指示により行ってもよい。   For example, in the above-described embodiment, the pierced hole detection process, the cutting position determination process, the preliminary processing, and the shaped cutting of the refractory brick furnace wall are automatically performed by the pierced hole detection apparatus 210, the cutting position determination apparatus 220, and the laser processing apparatus 100. However, the present invention is not limited to such an example. For example, it may be performed according to a user instruction such as starting a part of processing.

10 耐火レンガ
100 レーザ加工装置
105 断熱冷却ボックス
106 マニピュレータ
110 レーザ照射装置
111 光ファイバ
112 コリメータヘッド
113 反射ミラー
114 集光レンズ
115 透過ウィンドウ
116 加工ノズル
117 発光強度測定器
118 レンズ
119 光学フィルタ
120 制御装置
121 位置制御部
122 照射制御部
123 出力強度決定処理部
1231 出力強度決定部
1232 タイマー部
1233 カウント部
124 レーザ情報記憶部
130 移動機構
210 破孔検出装置
220 切断位置決定装置
U0 レーザ光出力部
U1 レーザ加工ヘッド部
U2 加工観察部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Refractory brick 100 Laser processing apparatus 105 Heat insulation cooling box 106 Manipulator 110 Laser irradiation apparatus 111 Optical fiber 112 Collimator head 113 Reflection mirror 114 Condensing lens 115 Transmission window 116 Processing nozzle 117 Luminous intensity measuring device 118 Lens 119 Optical filter 120 Control apparatus 121 Position control unit 122 Irradiation control unit 123 Output intensity determination processing unit 1231 Output intensity determination unit 1232 Timer unit 1233 Count unit 124 Laser information storage unit 130 Moving mechanism 210 Hole detection device 220 Cutting position determination device U0 Laser light output unit U1 Laser processing Head unit U2 Processing observation unit

Claims (6)

コークス炉の炭化室と燃焼室とを隔てる耐火レンガ炉壁に生じた破孔部を熱間で補修する際に、前記耐火レンガ炉壁表面にレーザ光を照射して、前記破孔部の周囲を整形切断するレーザ加工装置であって、
前記耐火レンガ炉壁表面にレーザ光を照射するレーザ照射部と、
前記耐火レンガ炉壁表面のレーザ光照射点における発光強度を測定する発光強度測定部と、
前記発光強度測定部の測定結果に基づいて、前記耐火レンガ炉壁のレーザ切断条件に応じて前記レーザ照射部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
予め設定された前記耐火レンガの厚みに対するレーザ切断条件を記憶するレーザ情報記憶部と、
前記破孔部の周囲を整形切断する前に、前記耐火レンガ炉壁を切断する切断ライン上の任意の位置において前記耐火レンガ炉壁表面にレーザ光を予備照射して、前記耐火レンガの残存厚みを推定し、推定結果に基づき前記レーザ情報記憶部を参照して、前記耐火レンガ炉壁の整形切断時におけるレーザ切断条件を決定する加工条件決定処理部と、
前記加工条件決定処理部により決定されたレーザ切断条件に基づいて、前記レーザ照射部のレーザ光の出力強度および前記レーザ照射部の移動速度を制御する駆動制御部と、
を有することを特徴とする、レーザ加工装置。
When repairing the broken hole generated in the refractory brick furnace wall that separates the carbonization chamber and the combustion chamber of the coke oven with heat, the surface of the refractory brick furnace wall is irradiated with laser light to surround the broken hole part. A laser processing apparatus for shaping and cutting
A laser irradiation unit for irradiating the refractory brick furnace wall surface with laser light;
A light emission intensity measuring unit for measuring light emission intensity at a laser beam irradiation point on the surface of the refractory brick furnace wall;
Based on the measurement result of the emission intensity measurement unit, a control unit for controlling the laser irradiation unit according to the laser cutting conditions of the refractory brick furnace wall,
With
The controller is
A laser information storage unit for storing a laser cutting condition for the thickness of the refractory brick set in advance;
Before shaping and cutting the periphery of the pierced part, the surface of the refractory brick furnace wall is preliminarily irradiated with laser light at an arbitrary position on the cutting line for cutting the refractory brick furnace wall, and the remaining thickness of the refractory brick A processing condition determination processing unit that determines a laser cutting condition at the time of shaping and cutting the refractory brick furnace wall with reference to the laser information storage unit based on the estimation result,
Based on the laser cutting conditions determined by the processing condition determination processing unit, a drive control unit that controls the output intensity of the laser light of the laser irradiation unit and the moving speed of the laser irradiation unit;
A laser processing apparatus comprising:
前記レーザ情報記憶部は、耐火レンガにレーザ光を連続照射させたときの、前記耐火レンガの厚みと、当該耐火レンガが貫通するまでのレーザ光の照射時間との関係を記憶し、
前記加工条件決定処理部は、前記耐火レンガ炉壁表面へのレーザ光の照射開始から当該耐火レンガ炉壁が貫通するまでの照射時間に基づいて、前記残存厚みを推定することを特徴とする、請求項1に記載のレーザ加工装置。
The laser information storage unit stores the relationship between the thickness of the refractory brick and the irradiation time of the laser light until the refractory brick penetrates when the refractory brick is continuously irradiated with laser light,
The processing condition determination processing unit is characterized in that the remaining thickness is estimated based on an irradiation time from the start of irradiation of the laser beam to the surface of the refractory brick furnace wall until the refractory brick furnace wall penetrates. The laser processing apparatus according to claim 1.
前記レーザ情報記憶部は、耐火レンガにレーザパルスを照射させたときの、前記耐火レンガの厚みと、当該耐火レンガが貫通するまでのレーザパルスの照射回数との関係を記憶し、
前記加工条件決定処理部は、前記耐火レンガ炉壁が貫通するまでのレーザパルスの照射回数に基づいて、前記残存厚みを推定することを特徴とする、請求項1に記載のレーザ加工装置。
The laser information storage unit stores the relationship between the thickness of the refractory brick and the number of times the laser pulse is irradiated until the refractory brick penetrates when the refractory brick is irradiated with a laser pulse.
2. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the processing condition determination processing unit estimates the remaining thickness based on the number of times of laser pulse irradiation until the refractory brick furnace wall penetrates.
前記耐火レンガ炉壁の整形切断時におけるレーザ切断条件は、前記加工条件決定処理部により推定される前記残存厚みを有する前記耐火レンガ炉壁を貫通可能であり、かつ当該耐火レンガ炉壁裏面側に隣接する耐火レンガ炉壁表面に到達しないように設定されていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のレーザ加工装置。   Laser cutting conditions at the time of shaping and cutting of the refractory brick furnace wall can penetrate the refractory brick furnace wall having the remaining thickness estimated by the processing condition determination processing unit, and on the back side of the refractory brick furnace wall The laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the laser processing apparatus is set so as not to reach an adjacent refractory brick furnace wall surface. 前記加工条件決定処理部は、前記切断ライン上の複数の位置において、レーザ光を予備照射して、前記耐火レンガの残存厚みを推定することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のレーザ加工装置。   The said processing condition determination process part preliminarily irradiates a laser beam in several positions on the said cutting line, and estimates the remaining thickness of the said refractory brick, The any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. The laser processing apparatus according to item. コークス炉の炭化室と燃焼室とを隔てる耐火レンガ炉壁に生じた破孔部を熱間で補修する際に、前記耐火レンガ炉壁表面にレーザ光を照射して、前記破孔部の周囲をレーザ加工装置により整形切断するレーザ加工方法であって、
レーザ照射部により前記耐火レンガ炉壁表面にレーザ光を照射するレーザ照射ステップと、
発光強度測定部により、前記耐火レンガ炉壁表面のレーザ光照射点における発光強度を測定する発光強度測定ステップと、
前記発光強度測定部による測定結果に基づいて、前記耐火レンガ炉壁のレーザ切断条件に応じて前記レーザ照射部を制御する制御ステップと、
を含み
前記制御ステップは、
前記破孔部の周囲を整形切断する前に、前記耐火レンガ炉壁を切断する切断ライン上の任意の位置において前記耐火レンガ炉壁表面にレーザ光を予備照射する予備照射ステップと、
前記予備照射時の前記耐火レンガ炉壁表面のレーザ光照射点における発光強度に基づいて、前記耐火レンガの残存厚みを推定する残存厚み推定ステップと、
推定結果に基づいて、予め設定された前記耐火レンガの厚みに対するレーザ切断条件を記憶するレーザ情報記憶部を参照して、前記耐火レンガ炉壁の整形切断時におけるレーザ切断条件を決定する加工条件決定ステップと、
決定された前記レーザ切断条件に基づいて、前記レーザ照射部のレーザ光の出力強度および前記レーザ照射部の移動速度を制御する駆動制御ステップと、
を有することを特徴とする、レーザ加工方法。
When repairing the broken hole generated in the refractory brick furnace wall that separates the carbonization chamber and the combustion chamber of the coke oven with heat, the surface of the refractory brick furnace wall is irradiated with laser light to surround the broken hole part. Is a laser processing method of shaping and cutting with a laser processing apparatus,
A laser irradiation step of irradiating the surface of the refractory brick furnace wall with a laser beam by a laser irradiation unit;
A light emission intensity measuring step for measuring light emission intensity at a laser beam irradiation point on the surface of the refractory brick furnace wall by a light emission intensity measuring unit,
Based on the measurement result by the emission intensity measurement unit, a control step of controlling the laser irradiation unit according to the laser cutting conditions of the refractory brick furnace wall,
The control step includes
A preliminary irradiation step of pre-irradiating the surface of the refractory brick furnace wall with laser light at an arbitrary position on a cutting line for cutting the refractory brick furnace wall before shaping and cutting the periphery of the hole portion;
Based on the emission intensity at the laser beam irradiation point on the surface of the refractory brick furnace wall during the preliminary irradiation, a remaining thickness estimation step for estimating the remaining thickness of the refractory brick,
Based on the estimation result, with reference to a laser information storage unit that stores a laser cutting condition for the thickness of the refractory brick set in advance, a processing condition determination for determining a laser cutting condition at the time of shaping and cutting the refractory brick furnace wall Steps,
Based on the determined laser cutting condition, a drive control step for controlling the output intensity of the laser beam of the laser irradiation unit and the moving speed of the laser irradiation unit;
A laser processing method comprising:
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