JP4173254B2

JP4173254B2 - Coke oven backstay strength diagnosis method

Info

Publication number: JP4173254B2
Application number: JP20310599A
Authority: JP
Inventors: 謙大崎; 信也神出; 秀基堂山; 政夫木谷
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2019-07-16
Also published as: JP2001026782A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークス炉のバックステーの再使用の可否を判断するためのコークス炉のバックステーの強度等の診断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
古くなったコークス炉はレンガ、バックステー等で構成される炉体が膨張し、変形してくる。この変形を測定するため、炉体膨張測定法の技術がある（特開平６−１７４６４６号公報、特開平９−５９６４５号公報）。この技術は炉体全体の膨張を測定するものであってバックステー自体の変形・変質を測定するものではない。
【０００３】
バックステーがコークス炉の熱によって歪み、その結果締付装置が破損するのを防止するためにこれを冷却する従来技術がある（特開平５−３２０６５４号公報）。この技術はバックステーの強度までは言及していない。
【０００４】
多数のバックステーがコークス炉設備の一部分として炉体の両側に設置されており、炉体を両側から締めておく目的でバックステーの上下端もしくは上端にスプリングを介して炉体を横から押しつける構造となっている。
【０００５】
しかるにバックステーの中間部は炉体と直接接触したり、或いは炉体に固定されており、炉体の不規則な伸縮に伴い、バックステーが曲がって大きく湾曲する傾向がある。特に古くなったコークス炉において、バックステーに大きな曲がりが生じてしまった場合、従来はバックステーはバックステーの曲げ剛性の不足に原因があると理解して廃棄処分としていた。即ち、バックステーの全体もしくは一部分を、より大きな曲げ剛性を有するバックステーと取り替えていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、バックステーの強度診断を行うことによって、バックステーを継続使用できるか否かを判断する方法を案出することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明によれば請求項１、２及び３に記載のバックステーの強度診断方法、即ちコークス炉のバックステー（２）の一部から採取された部分的なサンプル（３）に、応力等を測定するための歪みゲージ（４）を複数個貼付けた後、
曲げ負荷試験により曲げ応力を測定して応力の分布を求め、残留応力を求めることによって、バックステーを弾性変形の範囲内、または比例限界の範囲内で使用するためには残りいくらの横荷重をかけられることができるかを判断し、それによってバックステーが継続使用の条件を具備するか否かを判断することを特徴とするコークス炉のバックステーの強度診断方法、
コークス炉のバックステー（２）の一部から採取された部分的なサンプル（３）に、応力等を測定するための歪みゲージ（４）を複数個貼付けた後、
曲げ負荷試験により曲げ応力を測定して応力の分布を求め、残留応力を求めることによって、バックステーを弾性変形の範囲内、または比例限界の範囲内で使用するためには残りいくらの横荷重をかけられることができるかを判断し、それによってバックステーが継続使用の条件を具備するか否かを判断するために、
コークス炉のバックステー（２）の一部を部分的にサンプル（３）として採取し、サンプル（３）を更に小片に切断して試験片（９）を作成し、その際該試験片（９）の切断前後の応力変化を測定し、サンプル（３）に残存していたはずの残留応力とその分布を求めて、バックステーが継続使用の条件を具備するか否かを判断することを特徴とするコークス炉のバックステーの強度診断方法、
又はコークス炉のバックステー（２）の一部から採取された部分的なサンプル（３）に、応力等を測定するための歪みゲージ（４）を複数個貼付けた後、
曲げ負荷試験により曲げ応力を測定して応力の分布を求め、残留応力を求めることによって、バックステーを弾性変形の範囲内、または比例限界の範囲内で使用するためには残りいくらの横荷重をかけられることができるかを判断し、それによってバックステーが継続使用の条件を具備するか否かを判断するために、
コークス炉のバックステー（２）の一部を部分的にサンプル（３）として採取し、サンプル（３）を更に小片に切断して試験片（１０）を作成し、該試験片（１０）の強度試験、従って各試験片（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）について硬さ試験、衝撃試験又は引張試験を行って硬さ、衝撃強度又は引張強度を求めることにより、バックステーが継続使用の条件を具備するか否かを判断することを特徴とするコークス炉のバックステーの強度診断方法によって解決される。
【０００８】
コークス炉設備の一部である多数のバックステーの中から、代表的な変形をしているバックステーを選択し、そのバックステーの一部分をサンプルとして切り出してその内部応力を計測することによって応力分布、従って各部の応力の大きさを求め、更に弾性変形と塑性変形の度合いを求めて継続使用の可否を判断すると共に、継続使用する場合は残留応力に応じてその使用方法に制限を加えるなどの管理基準に基づいて継続使用の方法を決定する。
【０００９】
バックステーの継続使用の具体的条件、従って継続使用の条件としての残留応力値、硬さ、衝撃強度、引張強度の値についてはコークス炉の設置条件、使用条件等により大きく変動するので、ここでは具体的値は示さない。バックステーの残留応力が分かれば、どの程度の応力をかけることができるかを知ることができる。即ち、バックステーの曲げ許容応力を弾性限界応力２５００ｋｇｆ／ｃｍ²とし、残留応力を５００ｋｇｆ／ｃｍ²とすれば、継続使用される場合の許容付加応力は、２０００ｋｇｆ／ｃｍ²である。従って２０００ｋｇｆ／ｃｍ²に相当する横荷重を限度として継続使用することとする。
【００１０】
具体的には、図２に示すように、バックステーと炉体の間のスプリング８などを介在させて横荷重を制御する管理方法がある。
【００１１】
これによって、コークス炉の運転中炉体の部分的な伸縮変動であっても、炉体とバックステーとの間にほぼ一定の横荷重を保持することができるし、バックステーの曲げ応力もほぼ一定に維持することが可能となる。
【００１２】
【実施形態】
本発明は、以下に記載する技術的思想に立脚しかつ以下に記載する実施形態で実施される。
【００１３】
計測の対象となるサンプル３は、それまでに繰り返し曲げ応力を受けて部分的に塑性変形してしまった素材（バックステー）から採取される。そのサンプル３を測定・試験することによって、そのサンプル３従って素材と同等な品物が再使用に耐えられるか否かの判断を行うためのデータを得る。尚、再使用に際しては、曲げモーメントが許容値を超さないように新たな規制を設けて使用することが必要である。この許容値をいくらにするかを決定するデータを得ることも再使用の前提条件であり、バックステーの管理基準の設定に不可欠である。
【００１４】
素材が受ける荷重履歴は次の通りである。
【００１５】
素材は、直立した状態で使用され、繰り返しの横荷重を受ける。荷重の方向は主としてフランジに略直角方向であり、その位置・大きさ・向き（±）が不定であり、回数は１０³〜１０⁵程度と想定する。その結果、素材は、疲労しかつ永久歪みによってゆるやかに湾曲している（約１０〜２０ｍｍ／ｍ）。勿論素材の一部であるサンプル３も同様に湾曲している。
【００１６】
サンプル３の内部応力分布を検出するための測定を行う。サンプルを各部に区分したと仮定して各区分の表面に歪みゲージ４を貼りその後サンプル３を各部に即ち各試験片に切断し各応力変化を測定して残留応力値とその分布を求める。
【００１７】
機械的強度の試験としては、日本工業規格（ＪＩＳＺ２２４３、２２４２、２２４１等）に基づいて硬さ試験、衝撃試験、引張試験を行う。
【００１８】
【実施例】
図１〜図３によれば、コークス炉１の窯口７を閉じるコークス炉ドア５は、前後２ヵ所、従って図１中の上下２箇所において閂６によって、窯口７の両側のバックステー２に設けられた閂係合腕にロックされている。閂６に付設されたスプリングは図示してない。図２に示すように、バックステー２は、図示しない炉蓋枠に保持されるべき炉蓋に対してコークス炉１の内方の高温が炉体各所の変形を招くことによるバックステー２の圧縮、変形を防止するために、バックステー２の一方のフランジの内面とコークス炉１の燃焼壁を保護する保護板に隣接する金属板との間にスプリング８を介在させてスプリング８の撓みによって、バックステー２に炉体から伝達される力を吸収することとしている。スプリング８の力はボルトに対するナットの締め付け位置の調整により調整可能である（図２）。図３のように、スプリング８は図１のドア５の両側のバックステー２の長さに亘って多数設けられている。炉体の変形は場所によって相違するので、炉体の変形のバックステー２への影響を防止するためである。
【００１９】
図１に示されたようにサンプル３をバックステー２から切り出して図４による方法で、負荷試験により曲げ応力、剪断応力を測定する。サンプル３は先ず４０００〜５０００ｍｍ、例えば４５００ｍｍに切断される。その後曲げ試験のためにサンプル３は更に３５００ｍｍの試験片に切断され、図４（ｂ）に示すようにその長さの３ヵ所に亘って複数個の歪みゲージ４が貼付けられる。試験片はその両端付近で支持されてその中央部に１ヵ所又は２ヵ所の集中荷重をかけられる。その結果、歪みケージ４の歪みにより曲げモーメントにより、曲げ応力、変位計１１により撓み等が測定される。歪みケージ４はｘ軸、ｙ軸及びｚ軸、即ち３軸方向の測定ができるように配列されかつブリッジ回路に組み込まれる。
【００２０】
図５、図６及び図７によれば、バックステー２の機械的強度の試験、特に残留応力、硬さ試験、衝撃試験及び引張試験用の試験片９、１０の製造工程が明らかにされている。試験片は、日本工業規格（ＪＩＳＺ２２０２、２２０１等）に従ってつくられる。
【００２１】
曲げ試験には、サンプル３の図４の左側の領域が使用され、残留応力や強度試験には、サンプル３の図４の右端の領域が使用され、この領域は残留応力測定用と、強度試験用とに２つに切断される。残留応力測定用の試験片には、同様にサンプル３に歪みケージ４が複数箇所、例えば３ヵ所に貼付けられて（図４）、ブリッジ回路による計測が行われることができる。
【００２２】
図５中、（ａ）によれば、図４のサンプル３の右端領域の残留応力測定用領域が３ヵ所帯鋸盤により長さ４０ｍｍ程度に切断され、（ｂ）によれば、サンプル３は上下のフランジとウエブとに切り離され、（ｃ）によれば、マイクロカッタにより板厚２５ｍｍ角に切断され、そして（ｄ）によれば、ワイヤカット機等により板厚の半分２５ｍｍ程度に切断されて、試験片９がつくられる。この試験片９に貼付けてあった歪みゲージの測定により、図４のサンプル３から試験片９ができるまでの間に歪みゲージの測定値が変化するのを測定して、サンプルに残存していたはずの残留応力を求めることができる。
【００２３】
図６及び図７によれば、強度試験用の試験片１０のつくり方が示されている。図６の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にはサンプル３の上部フランジ、ウエブ及び下部フランジからの供試体の作成について示されている。Ｉ形鋼等から成るバックステー２から切り出されたサンプル３の上部のフランジは供試体１０Ａ−１、１０Ａ−２、１０Ａ−３、１０Ａ−４、１０Ａ−５、サンプル３のウエブは供試体１０Ｂ−１、１０Ｂ−２、１０Ｂ−３、１０Ｂ−４、１０Ｂ−５、そしてサンプル３の下部のフランジは供試体１０Ｃ−１、１０Ｃ−２、１０Ｃ−３、１０Ｃ−４、１０Ｃ−５がそれぞれ作られることができる。その際供試体１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃからいかなる試験片１０が取り出されるかは、図７（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示されている。図７（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、図６中のＡ部、Ｂ部及びＢ′部を拡大して示す。（ａ）によれば、硬さ試験片１０Ａ−１−Ｈ、衝撃試験片１０Ａ−１−Ｉ及び引張試験片１０Ａ−１−Ｔが、（ｂ）によれば、硬さ試験片１０Ｂ−１−Ｈ、衝撃試験片１０Ｂ−１−Ｉ及び引張試験片１０Ｂ−１−Ｔが、そして（ｃ）によれば、硬さ試験片１０Ｂ−１−Ｈ、衝撃試験片１０Ｂ−１−Ｉ及び引張試験片１０Ｂ−１−Ｔが、それぞれ供試体１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃから取り出される。図７中、測定面は硬さ試験の測定面を示す。試験片１０は、日本工業規格に基づいて、硬さ試験機により硬さ試験を、衝撃試験機により衝撃試験を、そして引張試験機により引張試験を行われる。
【００２４】
サンプル３の具体的な寸法や上記試験の具体的方法は以下の通りである。
【００２５】
サンプル３の形状等は、次の通りである。
【００２６】
断面；Ｈ４２０×２００×１０／１６溶接ビルトアップ材
長さ；約４０００〜５０００ｍｍ、好ましくは４５００ｍｍとする。
【００２７】
材質；一般圧延材料、ＳＳ４００相当品
素材；現在長尺材約１５ｍで使用されている素材から、その中間部を、サンプルとして切り出したものを使用する。
【００２８】
バックステーの使用期間；２０年以上設置のものを対象とする。
【００２９】
サンプル３の内部応力分布の測定
サンプル３を図５のように切断して試験片９とする。
【００３０】
計測点を３点、歪みケージ４の配列を３軸（ｘ、ｙ、ｚ）にしたのは、主応力の軸心のずれの影響を無視できないと判断したためである。
【００３１】

内部応力分布の測定の他にサンプル３を図６、図７のように試験片１０として機械的強度、曲げ試験を行い、場合によっては溶接試験も行い、これらのデータもバックステー継続使用可否の判断基準の設定又はバックステー継続使用に際しての管理基準の設定により、継続使用可否の判断の質を高めかつ継続使用後のバックステーの安全管理に役立てることとしている。
【００３２】
【発明の効果】
バックステーは、コークス炉設備の重要な一部分であり、本数も多く、そのためにバックステーを取り替えるためには、従来必要とされた操業中断や応急工事費を回避して、代表的なバックステーの一部分をサンプルとして切り出すだけであって、その他のバックステーは殆どそのまま継続使用することができるので、その効果及び利益は著しく顕著である。
【００３３】
バックステーに大きな湾曲が発生しても、従来はそれが弾性変形なのか塑性変形なのか或いはその割合がどれ程なのか、また残留応力がいくらかが不明であった。本発明によれば、残留応力を知ることによってバックステーを弾性変形の範囲、好ましくは比例限界の範囲内で使用するためには残りいくらの横荷重をかけられることができるかを判断できるので、バックステーが塑性変形したり、更に曲がりが増大する危険を予防できるし、曲がりを増大させることもなく、バックステーの安全な継続使用の目的が達成されることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ドアとバックステーの正面図である。
【図２】図２は、図３のＩＩ−ＩＩ線に沿うバックステーの断面図である。
【図３】図３は、スプリングが組み込まれたバックステーとコークス炉の窯口を示す縦断面図である。
【図４】図４（ａ）は、バックステーのサンプルの断面図で、曲げ試験用、残留応力測定用ゲージの貼付位置及び機械的強度試験用供試体に使用される領域を示す図であり、そして図４（ｂ）は、サンプル切断後、曲げ負荷試験を行う要領を示す図である。
【図５】図５は残留応力測定用試験片の製造工程を示す図であり、（ａ）〜（ｄ）にはバックステーを切断して試験片を作るまでの経過が明らかにされている。
【図６】図６は、バックステーから強度試験片を採取する方法を示す図であり、（ａ）はバックステーの上部フランジの試供体Ａ、（ｂ）はバックステーのウエブの試供体Ｂ、（ｃ）はバックステーの下部フランジの試供体Ｃを示す図である。
【図７】図７は、図６の試供体Ａ、Ｂの採取方法を説明するための、図６のＡ部、Ｂ部、Ｂ′部の詳細を表わす図である。
【符号の説明】
１コークス炉
２バックステー
３サンプル
４歪みゲージ
５コークス炉ドア
６閂
７窯口
８スプリング
９残留応力測定用試験片
１０機械的強度試験用試験片
１０Ａ−１供試体
１０Ａ−２供試体
１０Ａ−３供試体
１０Ａ−４供試体
１０Ａ−５供試体
１０Ｂ−１供試体
１０Ｂ−２供試体
１０Ｂ−３供試体
１０Ｂ−４供試体
１０Ｂ−５供試体
１０Ｃ−１供試体
１０Ｃ−２供試体
１０Ｃ−３供試体
１０Ｃ−４供試体
１０Ｃ−５供試体
１０Ａ−１−Ｈ硬さ試験片
１０Ａ−Ｉ−Ｉ衝撃試験片
１０Ａ−１−Ｔ引張試験片
１０Ｂ−２−Ｈ硬さ試験片
１０Ｂ−２−Ｉ衝撃試験片
１０Ｂ−２−Ｔ引張試験片
１０Ｂ−１−Ｈ硬さ試験片
１０Ｂ−１−Ｉ衝撃試験片
１０Ｂ−１−Ｔ引張試験片
１１変位計[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for diagnosing the strength or the like of a coke oven backstay for determining whether or not the coke oven backstay can be reused.
[0002]
[Prior art]
In an old coke oven, the furnace body composed of bricks, backstays, etc. expands and deforms. In order to measure this deformation, there is a technique of a furnace body expansion measuring method (Japanese Patent Laid-Open Nos. 6-174646 and 9-59645). This technique measures the expansion of the entire furnace body and does not measure the deformation or alteration of the backstay itself.
[0003]
There is a conventional technique for cooling the backstay in order to prevent the backstay from being distorted by the heat of the coke oven and consequently damaging the clamping device (Japanese Patent Laid-Open No. 5-320654). This technology does not mention the strength of the backstay.
[0004]
A large number of backstays are installed on both sides of the furnace body as part of the coke oven equipment, and the furnace body is pressed from the side via springs on the upper and lower ends or upper end of the backstay for the purpose of fastening the furnace body from both sides. It has become.
[0005]
However, the intermediate portion of the backstay is in direct contact with the furnace body or is fixed to the furnace body, and the backstay tends to bend and bend greatly as the furnace body irregularly expands and contracts. In particular, in the case of a coke oven that has become old, when a large bend occurs in the backstay, the backstay has conventionally been disposed of after understanding that the backstay is caused by insufficient bending rigidity. That is, the whole or a part of the back stay has been replaced with a back stay having greater bending rigidity.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to devise a method for determining whether or not a backstay can be continuously used by performing a strength diagnosis of the backstay.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the problem is that the backstay strength diagnosis method according to

claims

1, 2, and 3, that is, a partial sample (3) collected from a part of the back stay (2) of the coke oven. After pasting a plurality of strain gauges (4) for measuring stress, etc.,
Bending the bending stress was measured by a load test determined the distribution of stress by determining the residual stress, the lateral load of the rest much in order to use the back stay within the elastic deformation or within the proportional limit, Coke oven backstay strength diagnosis method, characterized in that it is determined whether or not the backstay has a condition for continuous use.
After attaching a plurality of strain gauges (4) for measuring stress etc. to a partial sample (3) collected from a part of the coke oven backstay (2),
Bending the bending stress was measured by a load test determined the distribution of stress by determining the residual stress, the lateral load of the rest much in order to use the back stay within the elastic deformation or within the proportional limit, In order to determine whether it can be used and thereby determine whether the backstay has conditions for continued use,
A part of the back stay (2) of the coke oven is partially taken as a sample (3), and the sample (3) is further cut into small pieces to prepare a test piece (9). ) Is measured before and after cutting, and the residual stress that should have remained in the sample (3) and its distribution are determined to determine whether or not the backstay has conditions for continuous use. Coke oven backstay strength diagnosis method,
Or, after attaching a plurality of strain gauges (4) for measuring stress etc. to a partial sample (3) taken from a part of the backstay (2) of the coke oven,
Bending the bending stress was measured by a load test determined the distribution of stress by determining the residual stress, the lateral load of the rest much in order to use the back stay within the elastic deformation or within the proportional limit, In order to determine whether it can be used and thereby determine whether the backstay has conditions for continued use,
A part of the coke oven backstay (2) is partially taken as a sample (3), and the sample (3) is further cut into small pieces to prepare a test piece (10). The backstay has the conditions for continuous use by conducting a hardness test, impact test or tensile test on the test pieces (10A, 10B, 10C) to determine hardness, impact strength or tensile strength. It is solved by the strength diagnosis method of the coke oven backstay characterized by determining whether or not.
[0008]
Stress distribution by selecting a representative deformed backstay from many backstays that are part of the coke oven equipment, cutting out a part of the backstay as a sample, and measuring its internal stress Therefore, the magnitude of the stress of each part is obtained, and the degree of elastic deformation and plastic deformation is further determined to determine whether it can be used continuously. In the case of continuous use, the method of use is restricted depending on the residual stress. Decide the method of continuous use based on management standards.
[0009]
The specific conditions of continuous use of the backstay, and therefore the residual stress value, hardness, impact strength, and tensile strength values as the conditions of continuous use vary greatly depending on the coke oven installation conditions, usage conditions, etc. Specific values are not shown. If you know the residual stress of the backstay, you can know how much stress can be applied. That is, the bending allowable stress backstay the elastic limit stress 2,500 kgf / cm ^2, if the residual stress and the 500 kgf / cm ^2, the allowable additional stress when used continuously is 2,000 kgf / cm ^2. Therefore, it is assumed that the lateral load corresponding to 2000 kgf / cm ² is continuously used with a limit.
[0010]
Specifically, as shown in FIG. 2, there is a management method for controlling the lateral load by interposing a spring 8 between the backstay and the furnace body.
[0011]
As a result, even if the furnace body is partially expanded or contracted during operation of the coke oven, a substantially constant lateral load can be maintained between the furnace body and the backstay, and the bending stress of the backstay is also substantially reduced. It can be kept constant.
[0012]
Embodiment
The present invention is implemented based on the technical idea described below and in the embodiment described below.
[0013]
The sample 3 to be measured is collected from a material (backstay) that has been subjected to repeated bending stress and partially plastically deformed so far. By measuring and testing the sample 3, data for determining whether or not the sample 3 and thus an article equivalent to the material can withstand reuse is obtained. When reusing, it is necessary to use a new restriction so that the bending moment does not exceed the allowable value. Obtaining data to determine how much this tolerance is required is also a prerequisite for reuse and is essential for setting backstay management standards.
[0014]
The load history that the material receives is as follows.
[0015]
The material is used upright and is subjected to repeated lateral loads. The direction of the load is mainly perpendicular to the flange, its position, size and direction (±) are indefinite, and the number of times is assumed to be about 10 ³ to 10 ⁵ . As a result, the material is fatigued and gently curved due to permanent set (about 10 to 20 mm / m). Of course, the sample 3 which is a part of the material is similarly curved.
[0016]
Measurement for detecting the internal stress distribution of the sample 3 is performed. Assuming that the sample is divided into each part, a strain gauge 4 is attached to the surface of each part, and then the sample 3 is cut into each part, that is, each test piece, and each stress change is measured to obtain a residual stress value and its distribution.
[0017]
As a mechanical strength test, a hardness test, an impact test, and a tensile test are performed based on Japanese Industrial Standards (JISZ2243, 2242, 2241, etc.).
[0018]
【Example】
1 to 3, the coke oven door 5 for closing the kiln port 7 of the coke oven 1 has two back and front back stays 2 on the both sides of the kiln port 7 by two troughs 6 at the front and rear, and therefore at the two upper and lower positions in FIG. 1. It is locked to the hook engaging arm provided on the head. The spring attached to the collar 6 is not shown. As shown in FIG. 2, the backstay 2 is compressed by the high temperature inside the coke oven 1 with respect to the furnace lid to be held by the furnace lid frame (not shown), which causes deformation of various portions of the furnace body. In order to prevent deformation, the spring 8 is bent between the inner surface of one flange of the backstay 2 and the metal plate adjacent to the protective plate that protects the combustion wall of the coke oven 1, and the spring 8 is bent. The force transmitted from the furnace body to the backstay 2 is absorbed. The force of the spring 8 can be adjusted by adjusting the tightening position of the nut with respect to the bolt (FIG. 2). As shown in FIG. 3, a large number of springs 8 are provided over the length of the backstay 2 on both sides of the door 5 of FIG. This is because the deformation of the furnace body differs depending on the location, so that the influence of the deformation of the furnace body on the backstay 2 is prevented.
[0019]
As shown in FIG. 1, the sample 3 is cut out from the backstay 2, and the bending stress and shear stress are measured by a load test by the method shown in FIG. Sample 3 is first cut to 4000-5000 mm, for example 4500 mm. Thereafter, for the bending test, the sample 3 is further cut into test pieces of 3500 mm, and a plurality of strain gauges 4 are pasted over three places as shown in FIG. 4B. The test piece is supported in the vicinity of both ends thereof, and one or two concentrated loads can be applied to the central portion thereof. As a result, the bending stress due to the strain of the strain cage 4, the bending stress, the deflection, etc. are measured by the displacement meter 11. The strain cage 4 is arranged so as to be able to measure in the x-axis, y-axis, and z-axis, that is, triaxial directions, and is incorporated in the bridge circuit.
[0020]
5, 6, and 7, the manufacturing process of the test pieces 9 and 10 for the mechanical strength test of the backstay 2, particularly the residual stress, hardness test, impact test, and tensile test is clarified. Yes. The test piece is made according to Japanese Industrial Standard (JISZ2202, 2201 etc.).
[0021]
4 is used for the bending test, and the rightmost region of FIG. 4 of the sample 3 is used for the residual stress and strength test. This region is used for the residual stress measurement and the strength test. It is cut into two for use. Similarly, the strain cage 4 is affixed to the sample 3 at a plurality of places, for example, three places (FIG. 4) on the test piece for residual stress measurement, and measurement by a bridge circuit can be performed.
[0022]
In FIG. 5, according to (a), the residual stress measurement region at the right end region of sample 3 in FIG. 4 is cut to a length of about 40 mm by a three-band saw, and according to (b), sample 3 is According to (c), the sheet is cut to a 25 mm square by a micro cutter, and according to (d), the sheet is cut to about 25 mm by half with a wire cutting machine or the like. A test piece 9 is produced. By measuring the strain gauge pasted on the test piece 9, it was measured that the measured value of the strain gauge changed from the sample 3 in FIG. 4 until the test piece 9 was formed, and remained in the sample. The expected residual stress can be obtained.
[0023]
FIG. 6 and FIG. 7 show how to make a test piece 10 for strength test. 6 (a), 6 (b), and 6 (c) show the preparation of a specimen from the upper flange, web, and lower flange of Sample 3. FIG. The upper flange of the sample 3 cut out from the backstay 2 made of I-shaped steel or the like is the specimens 10A-1, 10A-2, 10A-3, 10A-4, 10A-5, and the web of the sample 3 is the specimen 10B. -1, 10B-2, 10B-3, 10B-4, 10B-5, and the lower flanges of Sample 3 are specimens 10C-1, 10C-2, 10C-3, 10C-4, 10C-5, respectively. Can be made. 7A, 7B, and 7C show which test piece 10 is taken out from the

specimens

10A, 10B, and 10C. FIGS. 7A, 7B, and 7C are enlarged views of portions A, B, and B ′ in FIG. According to (a), the hardness test piece 10A-1-H, the impact test piece 10A-1-I and the tensile test piece 10A-1-T, according to (b), the hardness test piece 10B-1 -H, impact specimen 10B-1-I and tensile specimen 10B-1-T, and according to (c), hardness specimen 10B-1-H, impact specimen 10B-1-I and tensile Test pieces 10B-1-T are taken out from the

specimens

10A, 10B, and 10C, respectively. In FIG. 7, the measurement surface indicates the measurement surface of the hardness test. The test piece 10 is subjected to a hardness test by a hardness tester, an impact test by an impact tester, and a tensile test by a tensile tester based on Japanese Industrial Standard.
[0024]
Specific dimensions of Sample 3 and specific methods of the above test are as follows.
[0025]
The shape of the sample 3 is as follows.
[0026]
Cross section: H420 × 200 × 10/16 weld built-up material length: about 4000 to 5000 mm, preferably 4500 mm.
[0027]
Material: General rolled material, SS400 equivalent material: Long material Currently, a material obtained by cutting out an intermediate part as a sample from about 15 m is used.
[0028]
Period of use of backstay: For those with 20 years or more installed.
[0029]
Measurement of internal stress distribution of sample 3 Sample 3 is cut as shown in FIG.
[0030]
The reason why the three measurement points and the strain cage 4 are arranged in three axes (x, y, z) is that it is determined that the influence of the deviation of the main stress axis cannot be ignored.
[0031]

In addition to the measurement of internal stress distribution, sample 3 is subjected to mechanical strength and bending test as test piece 10 as shown in FIGS. 6 and 7, and in some cases a welding test is also performed. By setting judgment criteria or setting management standards for continuous use of backstay, the quality of judgment on whether or not to continue use is improved and it is used for safety management of backstay after continuous use.
[0032]
【The invention's effect】
Backstays are an important part of coke oven equipment, and the number of backstays is large. Therefore, in order to replace backstays, it is necessary to avoid the interruption of operations and the cost of emergency construction that were required in the past, Since only a part is cut out as a sample and other backstays can be used almost as they are, the effects and benefits are remarkably remarkable.
[0033]
Even if a large curvature occurs in the backstay, it has been unknown in the past whether it is an elastic deformation or a plastic deformation, how much the deformation is, and how much the residual stress is. According to the present invention, by knowing the residual stress, it can be determined how much lateral load can be applied in order to use the backstay within the range of elastic deformation, preferably within the range of proportional limit. The risk of the back stay being plastically deformed and further bending can be prevented, and the purpose of the safe and continuous use of the back stay can be achieved without increasing the bending.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a door and a backstay.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the back stay taken along the line II-II in FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a backstay in which a spring is incorporated and a kiln opening of a coke oven.
FIG. 4 (a) is a cross-sectional view of a sample of a backstay, showing a bonding position of a bending test and residual stress measurement gauge and an area used for a specimen for mechanical strength test. FIG. 4B is a diagram showing a procedure for performing a bending load test after cutting the sample.
FIG. 5 is a diagram showing a manufacturing process of a test piece for measuring residual stress, and (a) to (d) show the process from cutting backstays to making test pieces. .
FIGS. 6A and 6B are diagrams showing a method of collecting a strength test piece from a backstay, wherein FIG. 6A is a sample A of the upper flange of the backstay, and FIG. 6B is a sample B of the backstay web. (C) is a figure which shows the sample C of the lower flange of a backstay.
7 is a diagram showing details of A part, B part, and B ′ part of FIG. 6 for explaining a sampling method of specimens A and B of FIG. 6. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Coke oven 2 Backstay 3 Sample 4 Strain gauge 5 Coke oven door 6 閂 7 Kiln mouth 8 Spring 9 Specimen 10 for residual stress measurement Specimen 10A-1 Specimen 10A-2 Specimen 10A-3 Specimen 10A-4 Specimen 10A-5 Specimen 10B-1 Specimen 10B-2 Specimen 10B-3 Specimen 10B-4 Specimen 10B-5 Specimen 10C-1 Specimen 10C-2 Specimen 10C-3 Specimen 10C-4 Specimen 10C-5 Specimen 10A-1-H Hardness test piece 10A-I Impact test piece 10A-1-T Tensile test piece 10B-2-H Hardness test piece 10B-2- I Impact test piece 10B-2-T Tensile test piece 10B-1-H Hardness test piece 10B-1-I Impact test piece 10B-1-T Tensile test piece 11 Displacement meter

Claims

After attaching a plurality of strain gauges (4) for measuring stress etc. to a partial sample (3) collected from a part of the coke oven backstay (2),
Bending the bending stress was measured by a load test determined the distribution of stress by determining the residual stress, the lateral load of the rest much in order to use the back stay within the elastic deformation or within the proportional limit, A method for diagnosing the strength of a back stay in a coke oven, wherein it is determined whether or not the back stay has conditions for continuous use.

After attaching a plurality of strain gauges (4) for measuring stress etc. to a partial sample (3) collected from a part of the coke oven backstay (2),
Bending the bending stress was measured by a load test determined the distribution of stress by determining the residual stress, the lateral load of the rest much in order to use the back stay within the elastic deformation or within the proportional limit, In order to determine whether it can be used and thereby determine whether the backstay has conditions for continued use,
A part of the back stay (2) of the coke oven is partially taken as a sample (3), and the sample (3) is further cut into small pieces to prepare a test piece (9). ) Is measured before and after cutting, and the residual stress that should have remained in the sample (3) and its distribution are determined to determine whether or not the backstay has conditions for continuous use. Coke oven backstay strength diagnosis method.

After attaching a plurality of strain gauges (4) for measuring stress etc. to a partial sample (3) collected from a part of the coke oven backstay (2),
Bending the bending stress was measured by a load test determined the distribution of stress by determining the residual stress, the lateral load of the rest much in order to use the back stay within the elastic deformation or within the proportional limit, In order to determine whether it can be used and thereby determine whether the backstay has conditions for continued use,
A part of the coke oven backstay (2) is partially taken as a sample (3), and the sample (3) is further cut into small pieces to prepare a test piece (10). The backstay has the conditions for continuous use by conducting a hardness test, impact test or tensile test on the test pieces (10A, 10B, 10C) to determine hardness, impact strength or tensile strength. Coke oven backstay strength diagnostic method, characterized by determining whether or not.