JP3644430B2

JP3644430B2 - コークス押出ラムの先端位置指示装置、及びコークス押出しラムの先端位置検出方法

Info

Publication number: JP3644430B2
Application number: JP2001375556A
Authority: JP
Inventors: 友彦伊藤; 浩一手塚
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2001-12-10
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2021-12-10
Also published as: JP2003172606A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークス炉のコークス押出機において、押出ラム先端部に距離計測手段のセンサー部を搭載し、押出ラムのコークス炉炭化室への挿入とともに炉壁のプロフィールを順次計測するコークス炉炭化室炉壁形状計測において、押出しラム挿入に伴って発生する押出しラム先端部に設置した距離計測手段センサー部の炭化室窯幅方向に対する位置を参照するために設けられたコークス押出ラムの先端位置指示装置、及びそれを使用したコークス押出ラムの先端位置計測方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コークス炉の炭化室の炉壁の形状変化を知るために、押出機に設けられた押出ラム先端部に距離距離計から炉壁までの距離を順次測定して、この測定データから炉壁のプロファイルを順次計測する方法が用いられている。このコークス炉炭化室炉壁形状計測においては、押出ラム挿入に伴って、押出ラム先端部が炭化室窯幅方向に変動し、それに伴って距離計測手段センサー部の位置も炭化室窯幅方向に変動に変動するため、距離測定手段で測定した測定値をそのまま炉壁のプロファイルとすると誤差が生じる。
【０００３】
この誤差を補正する方法として、ラム先端部に設置したセンサー付近の位置に設けたセンサー位置参照点を、炭化室窯口付近に設けた炉体基準点とともに、炉外に設けたカメラで撮影し、撮影されたセンサー位置参照点と炉体基準点の相対位置関係からセンサー位置の変動を算出して補正を行う方法が開発されている。このような目的で用いられるセンサー位置参照点として、特開２００１−２１５２７１号公報には、ＬＤを設置して発光させる方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、連続的に異なる窯の炉壁形状計測を行う際には、輻射熱の影響によってＬＤは破壊されてしまう。よって、連続して複数の窯について炉壁形状計測を行うことは不可能である。また、破損したＬＤを交換しながら計測を行うとコークス炉操業の妨げとなり、計測の効率も悪い。また複数のＬＤを用意するのはコストがかかる。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、コークス炉の操業を妨げることなく効率よく連続して複数の窯の炉壁形状計測を行うことを可能にするコークス押出ラムの先端位置指示装置、及びそれを使用したコークス押出しラムの先端位置検出方法を提供することを課題とする。
【０００６】
前記課題を解決するための第１の手段は、コークス炉のコークス押出機に設けられた押出ラムの先端位置を指示する装置であって、光源と、押出ラムの先端部へ向けて押出ラムに沿わせて設けられた光ファイバーと、押出しラム先端部において、光ファイバーの先端部を押出ラムの炉外方向へ向けて保持する保持部とを有するものにおいて、押出ラムのビームの内部に難燃性を有する材質のガイド管を敷設し、ガイド管の押出しラム先端側は押出ラムの外部に引き出して、ガイド管端部が押出ラムのビーム後端方向を向くようにガイド管を固定し、ガイド管内部に光ファイバーを敷設したことを特徴とするコークス押出ラムの先端位置指示装置（請求項１）である。
【０００７】
本手段においては、押出ラムの後端部に設けられた光源からの光を、光ファイバーを介して押出ラムの先端まで伝送し、保持部によって、先端部が押出ラムの炉外方向へ向けて保持された光ファイバーの先端部からコークス炉の炉外方向に向けて光を放出させる。この光の放出点である光ファイバーの先端部をセンサー位置参照点として用いることができる。光ファイバーは耐熱性があるので、その先端部の寿命は長く、よって、コークス炉の操業を妨げることなく効率よく連続して複数の窯の炉壁形状計測を行うことが可能になる。使用する光ファイバーとしては、なるべく耐熱性が高く、かつ機械的強度のあるものが好ましい。
【０００９】
本手段においては、押出ラムのビームの内部に光ファイバーをガイド管の中を通しているので、光ファイバーが機械的に損傷することを避けることができる。また、ガイド管は難燃性の材料で形成しているので、ガイド管自体が熱で破損したり変形したりすることを防ぐことができる。そして、ガイド管の押出しラム先端側は押出ラムの外部に引き出して、ガイド管端部が押出ラムのビーム後端方向を向くようにガイド管を固定しているので、その中を通っている光ファイバーの先端部も押出ラムのビーム後端方向を向くようになる。
【００１０】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、ガイド管の途中に難燃性を有する材質の箱を設置し、前記箱とガイド管は相互に接続し、箱内部では光ファイバーの伸縮を調節できるようにしたことを特徴とするもの（請求項２）である。
【００１１】
押出ラムがコークス炉の炭化室に出し入れされるにつれて、光ファイバーの受ける温度は激しく上下する。そのため、光ファイバー先端がガイド管の中に引き込まれてしまったり破断したりする可能性がある。本手段においては、ガイド管の途中に難燃性を有する材質の箱を設置し、その箱の中で光ファイバーを弛ませる等の手段により光ファイバーの伸縮を調節できるようにしている。よって、この部分により、光ファイバーの伸縮を吸収することができる。
【００１２】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、ガイド管内に冷却空気を送風するようにしたことを特徴とするもの（請求項３）である。
【００１３】
本手段によれば、冷却空気により光ファイバーが高温になることを防止することができ、かつ、光ファイバーの伸縮量を小さくすることができる。
【００１４】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段から第３の手段のいずれかであって、光ファイバーとしてポリイミド被覆を施したものを用いたことを特徴とするもの（請求項４）である。
【００１５】
ポリイミド被覆は６００℃以上の高温雰囲気下では昇華し、光ファイバー素線に被覆の炭化物等が残ることがない。よって、このような残留物により被覆の性状が変化して、光ファイバーが切断されるような事故の発生を防止することができる。
【００１６】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第１の手段から第４の手段のいずれかであって、光ファイバーとしてＦＩＭＴ（Fiber in Metal Tube）を使用し、光ファイバーの先端部においては、シースとなっている金属を除去したことを特徴とするもの（請求項５）である。
【００１７】
本手段においては、ＦＩＭＴを使用しているので、機械的強度の強いものとすることができる。そして、先端部分においては、シースとなっている金属を除去しているので、光ファイバー本体と金属シースとの熱膨張係数の違いによって、光ファイバー本体がガイド管の中に引き込まれて光が外部に放出されなくなったり、光ファイバーが破損したりすることを防止できる。
【００１８】
前記課題を解決するための第６の手段は、前記第１の手段から第５の手段のいずれかであるコークス押出ラムの先端位置指示装置の光伝送手段の先端から放出される光を、押出し機上に設置したコークス炉炉体に対する位置が既知の画像撮影手段によって撮影し、その撮影位置からコークス押出ラムの先端位置を検出することを特徴とするコークス押出しラムの先端位置検出方法（請求項５）である。
【００１９】
本手段においては、前記第１の手段から第５の手段のいずれかであるコークス押出ラムの先端位置指示装置の光伝送手段の先端から放出される光を画像撮影手段によって撮像して、その撮影位置からコークス押出ラムの先端位置を検出するようにしているので、コークス炉の操業を妨げることなく効率よく連続して複数の窯の炉壁形状計測を行うことが可能になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の１例であるコークス押出ラムの先端位置指示装置を示す概要図である。コークス押出機のラムビーム１内にガイド管２として、ステンレス製のパイプを敷設している。ラムビーム１の先端部にはステンレス製の箱３を設けガイド管２と接続し、さらに、ラムビーム１の上部に向けてガイド管４を継ぎ足してラムビーム外部へ出るようにし、ガイド管４の先端部４ａは押出し機の方向（炉の外側の方向）を向くように固定している。
【００２１】
一方、ラムビーム１の後端部には光源５を設け、光源５からの光を、ガイド管４の中を通した光ファイバー６を通して、ガイド管の先端部４ａまで導き、その先端が押出し機の方向（炉の外側の方向）を向くようにしている。光源５からの光は、光ファイバー６によって、ラムビーム１の先端部まで導かれ、光ファイバー６の先端から、押出し機の方向（炉の外側の方向）に向かって放出される。
【００２２】
押出しラム先端部を拡大した概要図を図２に示す。以下の図において前出の図に示された構成要素と同じ構成要素には、同じ符号を付してその説明を省略する。ガイド管４は、ラムビーム１の先端部でラムビームの外に出て、押出機の方向を向くように曲げられ、先端部４ａが保持台７に固定されている。ガイド管４の先端部４ａには、光ファイバー先端部固定治具８が設けられ、ここに、ガイド管４から出た光ファイバー６が固定されている。また、光ファイバー先端部は碧開をし、ある程度の指向性を持って、効率よく光を投射するようにしている。
【００２３】
光ファイバーとしては、通常の光ファイバーを用いてもよいが、本実施の形態では高温で昇華するポリイミド被覆を施した光ファイバーか、耐熱性および機械的強度を考慮したＦＩＭＴ（Fiber in Metal Tube）をガイド管４に挿入している。
【００２４】
図３は、箱３の近傍を拡大した概要図である。高温においては、ＦＩＭＴおよびガイド管に用いた金属被覆管の熱膨張率は光ファイバーの熱膨張率よりも大きいことから、光ファイバーが雰囲気温度の上昇によりガイド管４内に引き込まれ、あるいは切断されてしまい、炉外から押出しラム先端位置を参照することが不可能となってしまうことがある。
【００２５】
そこで、本実施の形態においては、押出しラム先端側はラムビーム１の先端部に設置したステンレス製の箱３の中に進入する直前で、ＦＩＭＴのステンレス被覆管を切断し、ポリイミド被覆のある光ファイバー素線のみにしてある。また、前記ファイバー素線は数重に巻き線にしてステンレス製の箱３の内部に収納する。この箱３の内部で光ファイバーの温度上昇と下降による伸縮の調整が可能であり、光ファイバーが雰囲気温度の上昇によりガイド管４内に引き込まれることがなくなる。
【００２６】
図４は、ラムビーム１の後端部分を拡大した概要図である。光ファイバー６へ入射させる光源５としては、押出しラム先端位置参照点が炭化室内で炉内輻射光と識別可能なように、緑色レーザー光を用いている。また、炉内において光量が不足する場合は複数本の光ファイバー（ＦＩＭＴ）を用いればよい。
【００２７】
また、温度変化による光ファイバーの伸縮が大きい場合は、ラムビーム１の後端部よりガイド管２中に、図に示すように冷却空気を送風する。冷却空気の送風には押出し装置付帯のコンプレッサー等を用いればよい。光ファイバーのポリイミド被覆は６００℃以上の熱間雰囲気下では昇華し、光ファイバーの機械的強度は低下してしまう。冷却空気を送風することによりポリイミド被覆の昇華を防止するため、光ファイバー６を、より長時間にわたって使用可能とすることができる。
【００２８】
通常の光ファイバーは高温雰囲気下において被覆が炭化し、被覆の性状が変化することでファイバーの切断が発生する可能性があるが、ポリイミド被覆の光ファイバーでは被覆は昇華するため、被覆の性状変化によるファイバーの切断の発生を抑制することが可能である。
【００２９】
押出しラム先端部の既知の位置に固定された光ファイバー６の先端より放射される光を、押出し機上に設置された炉体に対する位置が既知であるカメラを用いて撮影することにより、押出しラム先端部のコークス炉炭化室の窯幅方向に対する位置を求めることができる。
【００３０】
なお、押し出しラムは長さ約２５ｍ程度、コークス炉の炭化室の奥行きは約１５ｍ程度である。従って、光源の設置位置は、押し出しラムの後端部から５ｍ以内程度であれば、炭化室からの熱的影響が少なく好都合である。押し出しラムの後端部位置が、最も熱的影響が少なく、光源設置位置として望ましい。
【００３１】
また、光源をラム以外の押出機本体等に設けることも可能である。ただし、ラム上に設ける場合とその他の場合を比較した場合には、ラム上に設けることが好ましい。すなわち、ラム上に設けた場合には、光源と光ファイバーとが同一部材上に配置されることになり、ラム挿入時における振動に起因する測定誤差等を排除できる。さらに、ラム上に配置する場合には、ラムと押出機本体との相対位置変化に伴う光ファイバーの繰り出しや、ひっかかりによる切断等の問題を無くすることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、コークス炉の操業を妨げることなく効率よく連続して複数の窯の炉壁形状計測を行うことを可能にするコークス押出ラムの先端位置指示装置、及びそれを使用したコークス押出しラムの先端位置検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例であるコークス押出ラムの先端位置指示装置を示す概要図である。
【図２】押出しラム先端部を拡大した概要図である。
【図３】箱３の近傍を拡大した概要図である。
【図４】ラムビーム１の後端部分を拡大した概要図である。
【符号の説明】
１…ラムビーム
２…ガイド管
３…箱
４…ガイド管
４ａ…ガイド管の先端部
５…光源
６…光ファイバー
７…保持台
８…光ファイバー先端部固定治具

Claims

コークス炉のコークス押出機に設けられた押出ラムの先端位置を指示する装置であって、光源と、押出ラムの先端部へ向けて押出ラムに沿わせて設けられた光ファイバーと、押出しラム先端部において、光ファイバーの先端部を押出ラムの炉外方向へ向けて保持する保持部とを有するものにおいて、押出ラムのビームの内部に難燃性を有する材質のガイド管を敷設し、ガイド管の押出しラム先端側は押出ラムの外部に引き出して、ガイド管端部が押出ラムのビーム後端方向を向くようにガイド管を固定し、ガイド管内部に光ファイバーを敷設したことを特徴とするコークス押出ラムの先端位置指示装置。
請求項１に記載のコークス押出ラムの先端位置指示装置であって、ガイド管の途中に難燃性を有する材質の箱を設置し、前記箱とガイド管は相互に接続し、箱内部では光ファイバーの伸縮を調節できるようにしたことを特徴とするコークス押出ラムの先端位置指示装置
請求項１又は請求項２に記載のコークス押出ラムの先端位置指示装置であって、ガイド管内に冷却空気を送風するようにしたことを特徴とするコークス押出ラムの先端位置指示装置。
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載のコークス押出ラムの先端位置指示装置であって、光ファイバーとしてポリイミド被覆を施したものを用いたことを特徴とするコークス押出ラムの先端位置指示装置。
請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載のコークス押出ラムの先端位置指示装置であって、光ファイバーとしてＦＩＭＴ（Fiber in Metal Tube）を使用し、光ファイバーの先端部においては、シースとなっている金属を除去したことを特徴とするコークス押出ラムの先端位置指示装置。
請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載のコークス押出ラムの先端位置指示装置の光伝送手段の先端から放出される光を、押出し機上に設置したコークス炉炉体に対する位置が既知の画像撮影手段によって撮影し、その撮影位置からコークス押出ラムの先端位置を検出することを特徴とするコークス押出しラムの先端位置検出方法。