JP2664494B2

JP2664494B2 - コークス炉炭化室の内壁観察方法及び装置

Info

Publication number: JP2664494B2
Application number: JP24131689A
Authority: JP
Inventors: 一雅有吉; 清己寺園; 玄樹笠岡; 誠浜木
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1989-09-18
Filing date: 1989-09-18
Publication date: 1997-10-15
Anticipated expiration: 2012-10-15
Also published as: JPH03105195A

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

本発明は、コークス炉炭化室の内壁観察方法及び装置
に係り、特に、熱間中のコークス炉炭化室内のレンガ壁
面の損傷状態やカーボン付着状態を把握し、炭化室内壁
や炉体の補修作業に必要な情報を得ることができる内壁
観察方法及び装置に関するものである。

【従来の技術】

コークス炉は一度築炉すると、内部レンガの大幅な更
新は不可能に近い。又、炉命は約30〜35年と言われる
が、現在炉命延長化のために、炉内損傷部分を溶射吹付
法等で対処している。しかし、コークス炉団は通常30〜
50の炭化室から構成されており、一般の製鉄所などの工
場においては複数の炉団をかかえている結果、300〜400
室程度の炭化室が存在する。このため、管理あるいはチ
エツクすべき炭化室内壁面は左右併せてこの２倍、即ち
600〜800面存在することになる。炭化室内壁は、炭化室に装入される石炭の乾溜プロセ
スにおける加熱面であると同時に、厚さが約100〜130mm
と薄く、損傷劣化も起こりやすい。このため、炭化室壁
面の管理は非常に重要である。しかし現在のところ、コークス炉炭化室内のレンガ状
態の観察は、目視観察によるものが主体であり、これは
炭化室両側の窯口部及び炉上のコークス装入口から操業
の合間を利用し、短時間で部分的に目視観察を行うもの
で、その観察範囲、観察情報量の両面で制約を受けてい
た。近年になり、この炭化室内壁あるいは他の炉内壁につ
いて、ａ）テレビカメラを炉長方向に挿入し、炉壁表面観察及
びその変位量測定を行うコークス炉炭化室内壁観察装置
（特開昭63−252242号）、ｂ）プリズムを利用し、炉内へのプローブ挿入方向に対
し垂直な位置にある炉内壁面を正面像としてとらえる炉
内観察装置（特開昭61−114085号）、ｃ）観察装置内に回動自在な反射鏡を配置することによ
り、撮影角度が挿入方向に固定されたカメラを用いても
炉壁全面を観察し得るようにした炉内観察装置（特開昭
63−263390号）、等が報告されている。

【発明が達成しようとする課題】

しかしながら、上述の各装置では、いずれの場合も、
カメラの撮影視野については所望の観察が行えるもの
の、炉壁を正面から直視する形となるため、窯幅の狭さ
によつてカメラ視野も狭くなり、内壁全面について迅速
な観察を行うことは困難であつた。即ち、コークス炉の炭化室10は、その寸法が例えば炉
高6.8m×炉長15.9m×窯幅0.42mのように、ごく狭い距離
（窯幅）をおいて大きなレンガ壁面（12、14）２枚より
構成されたものであり、その窯幅は、通常0.4〜0.5m程
度である。従つて、例えば第13図（Ａ）（平面図）及び
（Ｂ）（立面図）に示す如く、この中にカメラ16を内蔵
したプローブ18を挿入する場合、そのカメラ16が瞬時に
とらえ得るワンシヨツトの視野17の面積は、たとえカメ
ラ16にズーム機構を備えた場合でも、レンガ状態の必要
情報を得ることも考慮すると、ごく限られたものとな
る。特に炉壁の補修を行うための情報としては、このよう
な単に部分的な内壁の損耗等の情報では全く不十分であ
り、全体情報をつかまえる必要があるが、そのために炉
壁観察を繰返すことは、炭化室内が、冷えてしまうの
で、コークス炉操業上好ましくない。又、上記のいずれの装置も、撮影した画像を、内壁状
況を一目で見易くするように工夫する点についてまでは
考慮されていなかつた。特にコークス炉の場合、多数の
レンガ壁面を有するため、観察結果に基ずくレンガ補修
作業への反映を考慮すると、内壁レンガの損傷等の状態
観察は、詳細な情報の獲得のみならず、内壁全域を対象
とした一目でわかりやすい整理された形での出力画像を
も必要とされる。しかしながら、前記のような狭い窯幅
を隔てて対向している炭化室壁面の全域一面を、１台も
しくは少数台数のカメラで正面から撮影するのは、炭化
室壁面からの距離を確保できないので困難であり、炭化
室内壁全域について“一目でわかる"1枚の画像を得るこ
とは、上記従来の技術のみでは困難であつた。本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされた
もので、コークス炉炭化室内壁のほぼ全域の損傷状況
を、操業に支障ないよう、プローブ１〜２回の炭化室内
挿入で、迅速に且つ一目で観察することができるコーク
ス炉炭化室の内壁観察方法及び装置を提供することを課
題とする。

【課題を達成するための手段】

本発明は、コークス炉炭化室の窯口よりカメラを内部
に挿入し、内壁の撮像をもとに炉壁状況を観察するに際
し、前記カメラの視野を斜めとし、炉壁を斜視像として
順次撮影して、前記カメラで少なくとも炉長方向のほぼ
全域を撮影し、斜視像の撮像位置情報と、前記斜視像を
正面像に変換した画像情報をもとに、炭化室内の炉壁状
況を観察するようにして、前記課題を達成したものであ
る。本発明は、又、コークス炉炭化室の内壁観察装置を、
コークス炉炭火室内の高温に耐えるようにされた炭化室
内挿入用ブームと、該ブームの先端を、炭化室の窯口よ
り炉長方向に炭化室反対側窯口まで挿入可能とするブー
ム駆動手段と、前記ブームの先端に装着されたプローブ
と、該プローブに内蔵された、炭化室内壁の状態を斜め
方向から撮影するためのカメラと、該カメラの炉長方向
位置を検出する位置検出手段と、前記プロープの炭化室
内炉長方向への挿入又は引出し過程で前記カメラにより
順次得られる、炭化室内壁の斜視画像を正面画像に変換
すると共に、前記カメラの炉長方向位置に応じて、該正
面画像を炉長方向につなぎあわせ、炭化室内壁のほぼ全
域を表わす画像に合成する画像処理手段と、を用いて構
成したものである。

【作用及び効果】本発明においては、カメラの視野を斜めとし、炉壁を
斜視像として順次撮影するようにしたので、一回の撮影
領域が拡大し、炭化室の炉長方向の全炉壁の撮像に要す
る撮影回数・時間が減少できる。即ち、前出第13図（Ａ）（Ｂ）に示した従来例の如
く、カメラ16の視野17を左右の炉壁12、14に正対させた
場合には、カメラ16が炉壁12、14を正面から直視する形
となり、画像処理上は最も望ましいが、窯幅が狭いため
カメラ16の視野17が狭くなり、１回の撮影で得られる情
報が不足する。従つて、例えば全炉壁についての情報を
得るには、多数のカメラを用いるか、又は撮影を多数回
行う必要がある。これに対して、本発明では、第１図
（Ａ）（平面図）及び（Ｂ）（立面図）に示す如く、カ
メラ16の視野17を斜めとし、炉壁12、14を斜視像として
捕えるようにしたので、第１図（Ａ）に示す如く、視野
17が炉長方向に拡大して奥行情報が大となるだけでな
く、第１図（Ｂ）に示す如く、高さ方向にも拡大して、
１回の撮影でより多くの情報が得られるようになる。従
つて、操業に支障ないよう、プローブ１〜２回の炭化室
内挿入で、炭化室内ほぼ全域の観察が可能となる。即ち、例えば炭化室炉長方向（炭化室両端の窯口を結
ぶ窯幅中心線の方向）、又は、該方向に対しある角度を
有した方向に、カメラ16の画角（向き）を付けた状態
で、カメラ16を内蔵したプローブ18を炭化室10内に挿入
していつた場合、その画像は、例えば第２図（カメラを
炭化室中心線方向にまっすぐ向けた場合）や第３図（カ
メラを炭化室中心線方向から30°傾けた場合）に示す如
くとなる。第２図において、20は炭化室天井、22は炭化
室反対側窯口、24は炭化室底である。即ち、第２図の場
合、全体像は撮影可能であるが、カメラより遠方位置の
画像は、レンガ壁面を斜めの角度から見ていることもあ
つて曖昧なものとなり、詳細な部分の判定は困難である
が、カメラより約１〜3m先の近傍の画像（第２図の破線
部分の領域17）は、第３図に示す如く、極めて鮮明であ
り、炭化室の使用過程で発生する、スポーリング部分2
6、カーボン付着部分28、レンガ目地切れ部分30等の炉
壁損傷の判定のための撮影としては十分である。第３図
において、スポーリングによりレンガ面に凹部を生じて
いる部分26、及び、カーボン付着の生じている部分28
は、撮影において、正常炉壁と比べ、スポーリング部分
26は暗く、カーボン付着部分28は明るく輝いて見える。
又、レンガの目地切れ部分30も明るく見え、これを第３
図のような画像上から判定することは容易である。又、
これら撮像は、コークス押出直後の炉壁高温時に行うの
で、炉壁自体の熱により撮像可能であり、且つ、前記ス
ポーリング部分26、カーボン付着部分28、目地切れ部分
30自体も明暗でわかる。従つて、プローブを炭化室の窯口から反対側窯口に向
つて移動し、移動途中で順次得られる、例えばカメラよ
り約2mの範囲の近傍（画像処理用の視野17とする）の画
像を寄せ集めれば、炭化室内ほぼ全域の観察が可能とな
る。これに対して従来例のように視野が狭い場合に、炭
化室全域の画像を得るべく、部分的に多数回の撮影を繰
返すと、炉壁温度が急速に低下するため、撮像自体の温
度変化補正が必要となり、前記スポーリング部分26、カ
ーボン付着部分28、目地切れ部分30等の判定は困難とな
る。なお、カメラ16を傾けすぎると、視野先端の画像の解
像度が劣化するので、カメラ16の斜視角度には最適範囲
が存在するが、使用カメラの視野によつても異なるの
で、炉壁損耗の検出精度の観点から、視野カメラに応じ
て、例えば実験により求めれば良い。このようにしてカメラの視野を斜めとした場合、得ら
れるのは斜視像であるため、そのままでは観察がやりに
くい。そこで本発明では、より見易くするため、斜視像
を画像処理の過程で正面像に変換して、カメラを炉壁に
正対させた場合と同様の画像が得られるようにしてい
る。具体的には、例えば視野像（原画像）を、まずライ
ン形状、色の違い、色の濃淡、明暗等が判別できるよう
にイメージ的に処理し、次いで原画像中の座標位置情報
をもとに変換処理して、レンガ表面に対して正面から見
た像を得る。従つて、該正面像に基づいて、従来と同様
に炉壁の状態（レンガの剥離、膨脹、スポーリング等の
損傷状態や、カーボンの付着状態）を観察することがで
きる。更に、レンガ表面状態の詳細な情報の確認は、上記カ
メラのワンシヨツトの画像又はその処理画像でも十分で
あるが、内壁状態を一目で見易くするためには、不十分
である。そこで本発明では、プローブの挿入又は引出し
過程で順次得られる、炭化室内壁の一連の映像を、撮像
位置情報を用いて少なくとも炉長方向につなぎ合せて、
モンタージユ写真のように、炭化室内壁のほぼ全域を表
わす１枚又は２〜３枚の少数の画像に合成するようにし
ている。従つて、炭化室内壁のレンガ状態が迅速に把握
でき、観察結果に基づくレンガ補修作業等への反映が容
易となる。なお、１台のカメラでは高さ方向の情報が不足する場
合には、第４図に示す如く、カメラを上下方向に複数台
並設し、各カメラの視野内における鮮明画像が得られる
部分を利用する等の方法にすれば良い。このようにカメ
ラを上下方向に並置することで、少ないカメラで炉壁の
高さ方向を全視野に収めることができる。本発明によれば、炉体の最重要部分である炭化室内壁
レンガの損傷状態を迅速に、且つ定量的に把握できる。
又、損傷部位、あるいは従来の目視観察では見落として
いた重大な損傷部分を精度よく検出でき、その補修を的
確に実施できる。更に、炭化室内壁診断マツプ等の出力
により、コークス炉を構成する多数の炭化室の中から、
損傷度の大きい炭化室について優先的に効率よく補修メ
ンテナンスが実施できる。又、コークス炉全体の劣化進
行状況が定量的に把握できるようになり、この情報に基
づき、炉の稼動率設定や、加熱条件設定を、炉命延長化
に対し、適正に行うことができる。従つて、炉命は従来
言われていた25〜30年から30〜35年にまで延長化可能と
なり、莫大な建設コストの節減に役立つ。

【実施例】

以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。本実施例は、第５図に示す如く、コークス炉38の押出
機40又は炭化室10の内壁観察用の専用移動機械上に配設
される、約800〜1200℃の高温に耐え得るように例えば
水冷装置41から送入される冷却水による冷却処置が施さ
れた、又は、耐熱強度構造からなる炭化室内挿入用ブー
ム42と、該ブーム42の先端を、炭化室の窯口より炉長方
向に炭化室の反対側窯口迄挿入可能とするブーム駆動装
置44と、前記ブーム42の先端に装着された、例えば前記
冷却水による冷却処置が施されたプローブ46と、該プロ
ーブ46に内蔵された、炭化室内壁のレンガ表面状態を斜
め方向から撮影するための、例えば上下方向に３台並設
された工業用テレビカメラ（ITV）48と、該ITV48の炉長
方向位置を検出するための位置検出器（図示省略）と、
前記プローブ46の炭化室内炉長方向への挿入又は引出し
過程で前記ITV48により順次得られる。炭化室内壁の斜
視画像を正面画像に変換すると共に、前記ITV48の炉長
方向位置に応じて、該正面画像を炉長方向につなぎ合
せ、炭化室内壁のほぼ全域を表わす１枚又は２〜３枚の
少数の画像に合成する画像処理装置50と、から主に構成
されている。なお、炉長方向の挿入位置は、ブーム駆動装置44に挿
入量測定器を設けておくか、又は別途、ブーム42の挿入
量を検出する測定器49を設けることで検出可能であり、
該測定器49は、ブーム42と当接し、回転運動に変換する
接触ローラ又は接触ギヤと、その回転数を検出するパル
スジエネレータ（PLG）とを組合わせること等で構成で
きる。図において、52は、押出機40のデツキ、54は、前記ブ
ーム42内の電気ケーブル及び冷却用ホースを巻き取るた
めの巻取装置、56は、カメラ画像を収録するビデオテー
プレコーダ（VTR）、58は、カメラ画像監視用のモニタ
である。前記画像処理装置50は、前記VTR56及びモニタ58と共
に前記押出機40又は炭化室内壁観察用の専用移動機械上
に搭載される、原画像をアナログ／デジタル（A/D）変
換して、画像情報を例えばフロツピー62又はコンパクト
デイクス（CD）等に記録するためのデジタル記録装置60
と、例えば計器室内に配設される、前記画像情報を収録
したフロツピー62を用いて、前記イメージ処理、斜視像
→正面像変換、つなぎ合せて（合成）等の画像解析処理
を行う演算処理装置64と、該演算処理装置64のデータ及
び処理結果を画面上に表示するブラウン管（CRT）66
と、前記データ及び処理結果をハードコピーするプリン
タ68と、前記データ及び処理結果を蓄積するデータベー
ス（DB）70と、から構成されている。以下、実施例の作用を説明する。プローブ46を炭化室10に挿入させる前の炭化室内を窯
口より見た状態の例を第６図に示す。このような炭化室
10に、例えば第７図及び第８図に示す如く視野17を設定
して、ブーム42を挿入しながら、ITV48による例えば第
９図のような斜視像の撮影、VTR56及びフロツピー62へ
の記録を行う。画像処理装置50の演算処理装置64は、フロツピー62に
記録された画像情報に対して、次のような処理を行う。斜視画像（第９図）を変換し、第10図に示すような平
面画像を得る。第10図において、32は、レンガ剥離部分
である。炉長方向に分割された視野17の各画像についての平面
画像（第10図）を炉長方向位置に基づいてつなぎ合せ
て、第11図に示すような合成画像を出力する。炭化室内壁レンガ表面の状態を、平面画像化（第10
図）あるいは合成画像出力（第11図）の段階で、レンガ
目地切れ（30）、スポーリング（26）、カーボン付着
（28）、レンガ剥離（32）等に判別した上で、その凹部
の深さ、凸部の厚み、面積等を定量化し、例えば第12図
に示すような炭化室内壁レンガ損傷診断マツプを出力す
る。本実施例を用いてコークス炉炭化室内の観察を実際に
行つた結果、第12図に示したような、炭化室内壁レンガ
の損傷情報を得た。この損傷情報マツプを手がかりに損傷該当箇所の分割
平面画像（第10図）を見ると、ここにレンガ目地切れ
（30）、スポーリング（26）、レンガ剥離（32）等のレ
ンガ損傷が確認された。これは、窯内中央部分でもあ
り、従来の目視観察では到底認知し得ない情報でもあつ
た。そこで、発明者らは、この損傷情報をもとに、この部
分の斜視画像（第９図）をも確認した後、損傷箇所の補
修を実施した。補修後も本実施例により、炭化室内壁レ
ンガ表面の観察を行い、補修状態を診断して、その完治
を確認することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）（Ｂ）は、本発明の原理を説明するための
略示平面図及び立面図、第２図は、カメラ画角を炭化室中心線上で水平方向に向
けた場合の炭化室内撮影画像の例を示す線図、第３図は、第２図の破線で囲んだ領域をカメラ画角を炭
化室中心線上より左に約30°設定して撮影した時の撮影
画像の例を示す線図、第４図は、本発明の応用例の原理を説明するための略示
立面図、第５図は、本発明に係るコークス炉炭化室の内壁観察装
置の実施例の構成を示す、一部ブロツク線図を含む断面
図、第６図は、炭化室を窯口から見た図、第７図及び第８図は、実施例のカメラにおける視野を示
す平面図及び斜視図、第９図は、実施例で得られる斜視画像の例を示す線図、第10図は、第９図の斜視図画像を変換した後の平面画像
の例を示す線図、第11図は、第10図の平面画像を合成して一枚とした炭化
室内壁全域の平面画像の例を示す線図、第12図は、実施例により得られた、炭化室内壁の全領域
のレンガ損傷状態診断結果のマツプを示す線図、第13図（Ａ）（Ｂ）は、従来の炭化室内壁観察方法にお
けるカメラの視野の例を示す平面図及び立面図である。 10…炭化室、12、14…炉壁、22…反対窯口、26…ポーリ
ング部分、28…カーボン付着部分、30…レンガ目地切れ
部分、32…レンガ剥離部分、38…コークス炉、40…押出
機、42…ブーム、44…ブーム駆動装置、46…プローブ、
48…工業用テレビカメラ（ITV）、50…画像処理装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浜木誠岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】コークス炉炭化室の窯口よりカメラを内部
に挿入し、内壁の撮像をもとに炉壁状況を観察するに際
し、前記カメラの視野を斜めとし、炉壁を斜視像として順次撮影して、前記カメラで少くと
も炉長方向のほぼ全域を撮影し、斜視像の撮像位置情報と、前記斜視像を正面像に変換し
た画像情報をもとに、炭化室内の炉壁状況を観察するこ
とを特徴とするコークス炉炭化室の内壁観察方法。
【請求項２】コークス炉炭火室内の高温に耐えるように
された炭化室内挿入用ブームと、該ブームの先端を、炭化室の窯口より炉長方向に炭化室
反対側窯口まで挿入可能とするブーム駆動手段と、前記ブームの先端に装着されたプローブと、該プローブに内蔵された、炭化室内壁の状態を斜め方向
から撮影するためのカメラと、該カメラの炉長方向位置を検出する位置検出手段と、前記プロープの炭火室内炉長方向への挿入又は引出し過
程で前記カメラにより順次得られる、炭化室内壁の斜視
画像を正面画像に変換すると共に、前記カメラの炉長方
向位置に応じて、該正面画像を炉長方向につなぎあわ
せ、炭化室内壁のほぼ全域を表わす画像に合成する画像
処理手段と、を備えたことを特徴とするコークス炉炭化
室の内壁観察装置。