JP6812281B2

JP6812281B2 - ボイラー水管の補修方法、研磨グラインダー及び研磨砥石

Info

Publication number: JP6812281B2
Application number: JP2017054489A
Authority: JP
Inventors: 新吾市川
Original assignee: 株式会社平井工業
Priority date: 2016-03-23
Filing date: 2017-03-21
Publication date: 2021-01-13
Anticipated expiration: 2037-03-21
Also published as: JP2017181018A

Description

本発明はボイラー水管の補修方法、研磨グラインダー及び研磨砥石に関し、特に工業用加熱炉や焼却炉等の炉側壁ボイラー水管を補修する方法、それに用いる研磨グライダー及び研磨砥石に関する。

製鉄所における加熱炉では炉側壁にボイラー水管を配管して耐熱材で覆い、水冷側壁を構成して炉側壁を保護し、ボイラー水管内の流体によって炉内の高熱を受け、高温の廃熱を有効利用することが行われている。

例えば、複数本の水管をフィンで相互に連結して水管ブロック体を構成するとともに、耐熱ブロックを積層して耐熱壁を構成し、水管ブロック体を取付金具で耐熱壁に取付けるようにした構造が知られている（特許文献１）。
ところで、水管には高圧蒸気が流通しており、高圧蒸気の圧力変動や加熱炉内の温度変動など何らかの原因で水管にクラックが発生し、クラック内に酸化物などの夾雑物が入り込み、クラックが拡大しやすいことから、定期的に交換することが求められている。

特開２００１−２７２１７５号公報

しかし、従来のボイラー水管では水管に高圧蒸気が流通し、高いシール性を要求されていたので、水管ブロック体の全体を交換する必要があり、交換作業の手間が多大であるばかりでなく、高い作業コストを必要としていた。特に、加熱炉などでは炉の休止期間を極力短くすることが求められているものの、水管ブロック体全体を交換しようとすると、交換作業に長時間を必要とし、炉の休止期間が長くなっていた。

本発明はかかる問題点に鑑み、ボイラー水管の定期交換に代えてボイラー水管を補修することができるようにしたボイラー水管の補修方法を提供することを課題とする。

そこで、本発明に係るボイラー水管の補修方法は、炉側壁のボイラー水管の定期交換に代えてボイラー水管を補修するようにしたボイラー水管の補修方法であって、炉側壁のボイラー水管が、複数本の水管をフィンで相互に連結してなる水管ブロック体を炉側壁に取付金具で取付けられており、水管の外周面半部に嵌め合わせ可能な大きさの円弧凹状外周面を有する研磨砥石を装備した研磨グラインダーを用い、水管外周面のクラック発生箇所を含む領域に研磨砥石の円弧凹状外周面を嵌め合わせてスライドさせながら研磨砥石を回転駆動させることによって、水管の外表面を０．３ｍｍ〜１．３ｍｍの範囲内の厚みだけ研磨し、該研磨した箇所の表面に耐熱コーティング層を形成して残存するクラックを被覆するようにしたことを特徴とする。

本発明の特徴の１つは円弧凹状外周面を有する研磨砥石を装備した研磨グラインダーを用い、炉側壁水管の損傷箇所を研磨し、研磨した箇所に耐熱コーティング層を形成して残存するクラックを被覆するようにした点にある。
これにより、ボイラー水管のクラック発生領域を短時間のうちに補修することができ、水管ブロック体の全体を交換する必要もないので、炉の休止期間を極力短期化するという要求に応えることができ、しかも水管ブロック体の全体を交換する場合に比較して作業コストを大幅に少なくできる。

また、ボイラー水管の外表面を０．３ｍｍ〜１．３ｍｍの範囲内の厚みだけ研磨するようにしたのは、０．３ｍｍ未満の研磨では後工程のコーティングによってクラックを被覆することが難しくなる一方、ボイラー水管に用いられる材料が非常に硬く、１．３ｍｍを超える研磨では研磨時間が長くなってしまうからである。

耐熱コーティング層はクラックを緻密に被覆できればよいので、適切な材料、例えば公知の耐熱性の金属材料を用いて形成することができる。また、耐熱コーティング層の形成は例えば溶射技術を用いて行うことができるが、これに限定されるものではない。

また、上述のボイラー水管の補修に用いる研磨グラインダーも斬新である。すなわち、本発明に係る研磨グラインダーは、複数本の水管をフィンで相互に連結してなる水管ブロック体を炉側壁に取付金具で取付けてなる炉側壁のボイラー水管を補修するために用いることのできる研磨グラインダーであって、回転軸の取付け部位を有し、回転軸を駆動し得るグラインダーと、回転中心軸線上にグラインダーの取付け部位に取付け可能な回転軸を有し、外周面が水管外周面半部に嵌め合わせ可能な大きさの円弧凹状をなし、グラインダーの駆動によって水管の外表面を０．３ｍｍ〜１．３ｍｍの範囲内の厚みだけ研磨可能である研磨砥石と、を備えたことを特徴とする。

研磨グラインダーはその中心軸線上に回転軸が取付けられるものであってもよいが、その場合には作業者はボイラー水管に直交する方向から作業をする必要があり、研磨グラインダーを握る手が水管に当たって邪魔になるおそれがあるばかりでなく、研磨砥石が水管に対して片当りとなって均等に研磨できないおそれがある。

そこで、グラインダーの回転軸の取付け部位を、研磨砥石の回転軸がグラインダーの中心点線に対して直交するような取付構造となすのがよい。

また、上述の研磨砥石も斬新である。すなわち、本発明に係る研磨砥石は、複数本の水管をフィンで相互に連結してなる水管ブロック体を炉側壁に取付金具で取付けてなる炉側壁のボイラー水管を補修するために用いる研磨グラインダーに取付け可能な研磨砥石であって、回転中心軸線上にグラインダーの取付け部位に取付け可能な回転軸を有し、外周面が水管外周面半部に嵌め合わせ可能な大きさの円弧凹状をなし、グラインダーの駆動によって水管の外表面を０．３ｍｍ〜１．３ｍｍの範囲内の厚みだけ研磨可能であることを特徴とする。

グラインダーの駆動源は電動モーターでもよく、エアーモーターでもよい。

本発明に係るボイラー水管の補修に用いる研磨グラインダーの好ましい実施形態を示す概略斜視図である。上記実施形態における構造例を示す構成図である。本発明に係るボイラー水管の補修方法を模式的に示す斜視図である。上記補修方法を模式的に示す平面図である。炉側壁のボイラー水管の１例を示す図である。図５の拡大図である。上記補修方法における水管の断面形状の変化を示す図である。研磨グラインダーの他の実施形態を示す概略斜視図である。研磨砥石の他の例を示す斜視図である。研磨砥石のさらに他の例を示す斜視図である。

図１及び図２は本発明に係るボイラー水管補修に用いる研磨グラインダーの好ましい実施形態を示す。図において、グラインダー１０ではカバー１１の本体部分１１Ａは四角形筒状をなし、カバー本体部分１１Ａの先端側には先端部分１１Ｂがカバー本体部分１１Ａから側方にずれて前方に延びるように形成されている。

カバー本体部分１１Ａ内には電動モーター１２が内蔵され、電動モーター１２の駆動軸１２Ａは前方に延び、駆動軸１２Ａには第１の傘歯車１３Ａが取付けられている。また、カバー本体部分１１Ａには駆動軸１２Ａの前方にて駆動軸１２Ａと直交するように回転軸１３Ｆが設けられ、回転軸１３Ｆには第２の傘歯車１３Ｂが取付けられ、第２の傘歯車１３Ｂは第１の傘歯車１Ａに噛合されている。

また、カバー１１の先端部分１１Ｂ内には第１〜第３の平歯車１３Ｃ、１３Ｄ、１３Ｅが順次噛合して内蔵され、第１の平歯車１３Ｃは第２の傘歯車１３Ｂに噛合され、第３の平歯車１３には研磨砥石１４の回転軸１４Ａが差し込まれて取付けられるようになっており、こうして研磨砥石１４はカバー本体部分１１Ａの中心軸線に対して直交する方向に延びる回転軸１４Ａの廻りに回転されるようになっている。

研磨砥石１４は円筒状外周面が炉側壁水管３０の外周面半部と嵌まり合う大きさの円弧凹状に形成されている。なお、研磨砥石１４は砥粒を前述の形状に造型し、焼成して製造されるが、円筒状砥石の外周面を研削して製造することもできる。

水管ブロック体３０は図５及び図６に示されるように、複数本の水管３１をフィン３２で相互に連結して構成されている。

この水管ブロック体３０の水管３１を補修する場合、図３及び図４に示されるように、研磨グラインダー１０のカバー本体部分１１Ａを手に持ち、研磨グラインダー１０の研磨砥石１４の円弧凹状の外周面を水管３１の研磨する箇所に嵌め合わせ、研磨砥石１４をスライドさせながら回転させると、水管３１の外周面を研磨することができる。

このとき、研磨砥石の種類によっても異なるが、１分あたり０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の研磨ができるので、水管３１の肉厚に対して０．３ｍｍ〜１．３ｍｍの範囲内の厚みだけ研磨する。

最後に、研磨した箇所に適切な耐熱材料を用いてコーティング層３４を形成する。コーティングは溶射技術を用いて行うことができる。

すると、図７に示されるように、水管３１の表面３１Ａが０．３ｍｍ〜１．３ｍｍだけ削られ、水管３１の表面に発生したクラック３３も０．３ｍｍ〜１．３ｍｍだけ削られ、その上にコーティング層３４が形成されることによって残存するクラック３３がコーティング層３４によって被覆されるので、クラック３３が拡大することもなく、ボイラー水管の使用可能な期間を延長して定期交換の時期を遅らせることができるばかりでなく、炉の休止期間も短くできる。

図８は研磨グラインダーの第２の実施形態を示し、図において図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。本例では研磨砥石１４の方向が図１の場合と逆の方向に設定されている。

水管ブロック体３０の水管３１を補修する場合、右端の水管３１を研磨する場合に図１の研磨グライダー１０ではカバー本体部分１１Ａが水管３１のフレーム等と干渉して研磨砥石１４の円弧凹状の外周面を水管３１に嵌め合わせることが難しい。そこで、図８に示される構造の研磨グラインダー１０を用いると、研磨グラインダー１０の研磨砥石１４の円弧凹状の外周面を水管３１の研磨する箇所に嵌め合わせ、水管３１の外周面を円滑に研磨することができる。

図９及び図１０は研磨砥石の他の例を示し、このような形状の研磨砥石を用いることもできる。

なお、研磨グラインダーは研磨砥石の回転軸を電動モーターの駆動軸と同一軸線上に延びるように取付けることもできる。また、研磨グラインダーの駆動源は電動モーターではなく、エアーモーターであってもよい。

１０研磨グラインダー
１１カバー
１１Ａカバー本体部分
１１Ｂカバー先端部分
１４研磨砥石
１４Ａ回転軸
３０水管ブロック体
３１水管

Claims

炉側壁のボイラー水管の定期交換に代えてボイラー水管を補修するようにしたボイラー水管の補修方法であって、
炉側壁のボイラー水管が、複数本の水管（３１）をフィン（３２）で相互に連結してなる水管ブロック体（３０）を炉側壁に取付金具で取付けられており、
水管（３１）の外周面半部に嵌め合わせ可能な大きさの円弧凹状外周面を有する研磨砥石（１４）を装備した研磨グラインダーを用い、
水管（３１）外周面のクラック（３３）発生箇所を含む領域に研磨砥石（１４）の円弧凹状外周面を嵌め合わせてスライドさせながら研磨砥石（１４）を回転駆動させることによって、水管（３１）の外表面を０．３ｍｍ〜１．３ｍｍの範囲内の厚みだけ研磨し、
該研磨した箇所の表面にコーティング層（３４）を形成して、残存するクラック（３３）を被覆するようにしたことを特徴とするボイラー水管の補修方法。
複数本の水管（３１）をフィン（３２）で相互に連結してなる水管ブロック体（３０）を炉側壁に取付金具で取付けてなる炉側壁のボイラー水管を補修するために用いることのできる研磨グラインダーであって、
回転軸（１４Ａ）の取付け部位を有し、回転軸（１４Ａ）を駆動し得るグラインダー（１０）と、
回転中心軸線上にグラインダー（１０）の取付け部位に取付け可能な回転軸（１４Ａ）を有し、外周面が水管（３１）外周面半部に嵌め合わせ可能な大きさの円弧凹状をなし、グラインダー（１０）の駆動によって水管（３１）の外表面を０．３ｍｍ〜１．３ｍｍの範囲内の厚みだけ研磨可能である研磨砥石（１４）と、
を備えたことを特徴とする研磨グラインダー。
グラインダー（１０）の回転軸（１４Ａ）の取付け部位は、研磨砥石（１４）の回転軸（１４Ａ）がグラインダー（１０）の中心点線に対して直交するような取付構造を有する請求項２記載の研磨グラインダー。
複数本の水管（３１）をフィン（３２）で相互に連結してなる水管ブロック体（３０）を炉側壁に取付金具で取付けてなる炉側壁のボイラー水管を補修するために用いる研磨グラインダーに取付け可能な研磨砥石であって、
回転中心軸線上にグラインダー（１０）の取付け部位に取付け可能な回転軸（１４Ａ）を有し、外周面が水管（３１）外周面半部に嵌め合わせ可能な大きさの円弧凹状をなし、グラインダー（１０）の駆動によって水管（３１）の外表面を０．３ｍｍ〜１．３ｍｍの範囲内の厚みだけ研磨可能であることを特徴とする研磨砥石。