JPH0745666B2 - コ−クス炉炉壁補修方法 - Google Patents

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における燃焼室と炭化室との間を仕
切る隔壁に生じた亀裂、特に貫通亀裂を補修する方法に
関する。

〔従来技術〕

一般にコークス炉においては炭化室に石炭を装入し、こ
れを乾留してコークスを製造するが、炭化室と燃焼室と
の間の隔壁は反復して800〜1200℃以上の高温に曝され
ること、またコークスの排出に際してはコークスとの接
触により隔壁に繰り返し衝撃が加えられること等のため
隔壁には亀裂，目地切れ、切損，陥没等の損傷が発生し
易く炉命延長を図るうえでその補修は欠せないものとな
っている。

ところで隔壁の亀裂等の補修方法は従来種々提案されて
いるが、近時にあっては金属又は半金属の微粒子を補修
材として酸化性ガスと共に吹付け、その際に発生する熱
により補修材を損傷部に焼結付着せしめる方法、 或いはArガスにN₂を添加した作動ガスによりプラズマジ
ェットを発生させ、このプラズマジェットにより炉壁を
加熱しつつ補修材としてセラミックス等の耐火性物質の
粉末を溶射する方法等が提案され実施されている。

第９図（イ），（ロ）は従来のプラズマ溶射法による隔
壁の亀裂に対する補修態様を示す模式図であり、コーク
ス炉10の燃焼室11と炭化室12との間の隔壁13に生じた亀
裂を補修する場合、照明灯，テレビカメラ等の炉内観察
装置と共にプラズマ溶射ガン4i等の補修材噴射装置を内
蔵した水冷ランス４を装炭口から炭化室12に降下させ、
テレビカメラにて亀裂14を捉えつつこの亀裂14を狙って
プラズマ溶射を行い、補修材Ｆを亀裂14に焼結付着せし
めて補修を行っている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで上述した如き従来の方法にあっては、炭化室12
内から亀裂14の検出及び補修をおこなっているが、隔壁
13の炭化室12側の面はカーボンが付着しているため、亀
裂を正確に検出するのが難しい場合が多く、また補修対
象となる亀裂14が炭化室12から燃焼室11に達する貫通亀
裂の場合、溶射ガン4iによって補修材Ｆを溶射しても補
修材Ｆの大半が燃焼室11側にまで吹き付けるために亀裂
面への付着率が低くて補修材Ｆを無駄が多いことは勿
論、それだけ補修に長い時間が必要となり、しかも補修
材Ｆの噴射量を多くすると、第９図（ロ）に示す如く補
修材Ｆが亀裂開口部にのみ皮状に渡されて亀裂14内への
充填が出来なくなり、完全な補修が難しく短時日で亀裂
が再発してしまう場合が少なくない等の問題があった。
この対策として亀裂の寸法諸元等に応じて補修材の噴射
条件を変更して噴射を行っているが、従来はその前提と
なる亀裂の幅寸法等の正確な測定方法がなく作業者の経
験に依らざるを得ないという問題もあった。

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは貫通亀裂の検出を容易に、しかも正
確に行うことが出来、しかも貫通亀裂に対する補修を補
修材を無駄にすることなく、高能率に行い得るようにし
たコークス炉炉壁補修方法を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明方法にあっては、炭化室からの補修材の吹き付
け、または溶射に先立つて、燃焼室側から亀裂の検出及
びその開口幅寸法の測定を行うと共に、検出した亀裂の
開口部に対しその開口幅寸法に応じた噴射条件にて炭化
室からの補修材の噴射を行う。

〔作用〕

本発明方法にあってはこれによって亀裂位置及びその寸
法諸元を定量的に正確に把握出来、貫通亀裂に応じた適
正な噴射条件にて補修材の噴射を行い得て補修材の無駄
がなく、しかも効率的に補修を行い得る。

〔実施例〕

以下本発明方法をその実施例を示す図面に基づき具体的
に説明する。第１図（イ），（ロ）は本発明方法による
補修工程を示す模式図であり、先ず第１図（イ）に示す
如くコークス炉10の燃焼室11の上部壁に開口する点検口
から炉内観察装置を内蔵した水冷ランス１を燃焼室11内
に下降し、炉内観察装置を構成するチレビカメラにて隔
壁13を撮像し、その画像又は画像信号に基づき貫通亀裂
14を検出すると共に、貫通亀裂14の開口部幅寸法を測定
する。隔壁の亀裂14の検出を燃焼室11側から行うのは亀
裂は炭化室12側から発生して燃焼室11に至る場合が殆ど
を占めており、従って燃焼室11に開口する亀裂14は略貫
通亀裂と認識でき、しかも隔壁13の燃焼室11側の壁面は
カーボンの付着が少なく亀裂の発見は勿論、亀裂の延在
方向，亀裂の幅寸法等の検出も容易に出来て、亀裂の正
確な把握が可能となることによる。

燃焼室11内側からの貫通亀裂の検出及びその開口部幅寸
法の測定が終了すると次に第１図（ロ）に示す如く炭化
室12からの補修材の充填を行う。

即ち炭化室12の上部の装炭口から炭化室12内に、下端に
揺動可能に補修ヘッド４を枢支した水冷ランスを降下さ
せる。水冷ランスの昇降移動並びに補修ヘッド４の基端
部周りの垂直面内での回転により補修ヘッド４を燃焼室
11側からの観察によって検出されている亀裂発生位置に
設定し、補修ヘッド４に内蔵されている炉内観察装置に
て隔壁13の亀裂を確認した後、同じく補修ヘッド４に内
蔵されている補修材噴射装置を構成するプラズマ溶射ガ
ン4iから補修材Ｆを亀裂開口部に向けて溶射し、補修材
Ｆを焼結付着させて亀裂内に充填し、その補修を行う。

プラズマ放射法に代えて例えばLPGガスを熱源にしてSiO
₂,Al₂O₃の混合物を融着させる方法、或いは金属シリコ
ンの酸化熱を利用してSiO₂を隔壁に溶着させる方法等を
適用してもよいが、これはいずれも多量の補修材を噴射
することとなり、亀裂開口部が先に塞がれて内部への充
填度を高めるのが難しいという難点がある。

前記溶射ガン4iからの補充材の噴射条件は先に求めた貫
通亀裂14の開口幅寸法に応じて設定する。

具体的な溶射条件の設定は 溶射材の材料 溶射材の給送量 溶射距離（溶射ガンと壁面との距離） 溶射中の溶射ガンの移動速度 N₂ガスの添加によるフレーム長 溶射方向，溶射ガンの移動経路 等であり、特に、，，，の条件は補修に与える
影響が大きいことから予め開口幅寸法との関係を実験等
によって求めておく。

第２図は溶射ガンの移動速度と貫通亀裂の開口幅Ｗ（m
m），充填材の充填深さ（mm）との関係を示すグラフで
あって、溶射ガンの移動速度を夫々0.5m/分,1.0m/分,2.
0m/分の如く夫々変えて両者の関係を示してある。この
グラフから明らかな如く溶射ガンの移動速度が遅い程充
填深さが大きく、しかも開口幅が狭い程充填深さが大き
くなっていることが解かる。

また、溶射ガンの移動経路は第３図に示す如く亀裂開口
幅が狭いときは開口部に添って直線近似で移動させれば
よいが、開口幅が10mm以上になると、溶射ガンを第３図
に破線又は一点鎖線で示す如く、亀裂開口部を横切る態
様で溶射ガンを蛇行させるのが望ましい。

貫通亀裂の開口幅寸法と、溶射条件、例えば溶射ガンか
らの溶射距離，溶射ガン移動速度，溶射ガン移動距離と
の関係を標準的な場合について示すと表１の通りであ
る。

次に上記本発明方法を実施するための装置について具体
的に説明する。第４図は本発明方法におけるコークス炉
を燃焼室側からの貫通亀裂の検出及び亀裂開口部の幅寸
法測定態様を示す模式的断面図、第５図は同じくそのブ
ロック図であり、コークス炉10は燃焼室11と炭化室12と
をその間を仕切る隔壁13を隔てて交互に夫々複数室備え
ており、各燃焼室11内にその上部に開口する検査口11a
から検出台車２に支持された水冷ランス１を下降して亀
裂の検出、開口幅の寸法測定を行う。水冷ランス１は検
出台車２の前端に立設した昇降ガイド2aに保持部2bを介
して支持されており、保持部2bに設けた図示しない駆動
部により昇降ガイド2aに沿って昇降される外、軸心線回
りに回転せしめられるようになっている。

水冷ランス１は第５図に示す如く内，外二重筒構造に構
成され、両筒1a,1b間に冷却水の通水路1cを備えてお
り、その下端部近傍の周壁には窓1d,1eを備え、この窓1
dに対向させて炉内観察装置を構成する照明灯1fが、ま
た窓1eに対向させて同じくミラー1gが配設され、このミ
ラー1gに対向してその上方にテレビカメラ1hが内蔵され
ている。

検出台車２は水冷ランス１をコークス炉10の燃焼室11内
に点検口11aから装入し、その装入深さ及び軸心周りの
回転角を変えつつ照明灯1fの光を窓1dを通して隔壁13に
投射し、その反射を窓1e,ミラー1gを経てテレビカメラ1
hで撮像し、両側の隔壁13を走査してその画像を測定装
置本体３に入力し、亀裂14の検出及び開口幅寸法の測定
を行う。なお亀裂14を撮像するときはその同一画像中に
亀裂と共に耐火レンガ13aの全幅（例えば上下方向幅寸
法又は左右方向幅寸法）を捉え得るよう倍率を設定す
る。

テレビカメラで撮像された画像は第５図に示す如く測定
装置本体３の記憶器3aに入力されるが、記憶器3aに入力
された画像は水冷ランス１の観察装置が隔壁と正対して
いる状態で撮像されたものであるときは画像上におい
て、例えば耐火レンガ13aの左，右の縦幅▲▼，▲
▼は等しく（▲▼＝▲▼）なるが、正対し
ていない状態、即ち水冷ランス１自体がその軸心線周り
に所要角度回転せしめられた状態のときは左右で異なっ
た縮尺状態となるため（AB≠CD）、これを補正器3bに入
力し、水冷ランス１の回転検出器3cの出力に基づき隔壁
13の面に対して正対した位置から撮像したときに得られ
る如き画像に補正する。

この補正は例えば次のようにして行われる。

第６図は隔壁に対するテレビカメラによる撮像方向が非
直角の場合の説明図であり、テレビカメラは水冷ランス
１の軸心線回りの回転（角度：θ_０）によって、隔壁13
と正対する状態から左側に視野中心がθ_０だけ移動して
いる結果、隔壁13上の左，右方向に延びる線分ηはモニ
タの画像上ではξの長さのものとして表れている。

前記線分ηがテレビカメラの対物レンズに対する角度θ
はモニタの画面中央に原点０をとり、横軸にｘ（モニタ
の横幅:2x₀）、縦軸にｙ（モニタの縦幅:2y₀）をとる
と、下記（１）式の如く表せる。

但し、x₀:モニタ画面の横幅の1/2 α：テレビカメラの水平方向視野角の1/2 従って、画面上の位置（x,y）とその補正後の画面上の
位置（ｘ′,y′）との関係式は下記（２），（３）式の
如く表される。

従って水冷ランス１の回転角θ_０を角度検出器5aで求め
れば、（２），（３）式に従って、ｘ′,y′位置が求ま
る。。

補正器3bによって補正された画像は記憶器3dに記憶され
るが、この画像は耐火レンガ13aの上，下幅▲
▼，▲▼が等しくなった画像となり（▲
▼＝▲▼）、この補正した画像に基づき、演
算器3eにて耐火レンガ幅d₀を基準として亀裂14の開口部
幅寸法を略全長にわたりその長手方向に一定間隔で算出
する。

この算出過程は通常隔壁13の亀裂14はコークス排出時の
力によって殆どの場合縦方向に形成されること、そして
この亀裂14及びレンガ目地部13bの画面上における輝度
は、レンガ表面のそれに比べて低いことを利用して次の
如く行われる。

即ち、先ず画面の輝度濃淡を反転して目地部13b,亀裂14
が他よりも若干明るくなるよう設定し、次いで画面全体
の平均的輝度レベルを求める。次にこの平均値を基準に
して一定の閾値、例えば平均値の1.1倍を設定し、画面
の輝度を２値化すると明るい目地部13b,亀裂14のみが画
像として残ることとなる。

次に目地部の像だけを残して、他を消すために水平方向
に隣接する輝度の平均値をとり、垂直方向、或いはこれ
に近い方向の線を消去する。これによって画面上は耐火
レンガ13aの水平方向の目地部13bに相当する水平線のみ
が残るから、上，下の平行線間の寸法を測定すれば耐火
レンガ13aの縦幅寸法、即ち基準長が求まる。耐火レン
ガ13aは通常縦幅が100mm程度のものが用いられ、その寸
法仕様は既知である。

次に亀裂14の開口部幅寸法は前記目地部を求めた方法と
略同様に、垂直方向に隣接する画素間での平均値をとっ
て水平方向及びこれに近い線を消す。

これによって垂直方向及びこれに近い亀裂14のみが残
り、その線幅を垂直方向に一定間隔で求め、先に求めた
耐火レンガの縦幅である基準値d₀の実寸に換算する。

なおこのとき亀裂14の他に耐火レンガの垂直方向の目地
部が表れ、その目地部の幅も求まるが、亀裂，或いは正
常な目地部の幅以上の部分を亀裂、又は目地切れとして
判定することができる。

このようにして亀裂の幅寸法が得られると、この幅寸法
に基づいてこれを充填補修するうえで最も望ましい予め
定めた溶射条件等を設定して溶射を行う。

第７図は炭化室12側からの隔壁補修の態様を示す模式
図、第８図は補修装置の部分拡大断面図であり、図中５
は水冷ランス、４は補修ヘッド、5aは移動台車、5bは昇
降台車を示している。

移動台車5aはコークス炉１の天井壁上面に設けたレール
上に炭化室12の長手方向と直交する向きに走行可能に載
置され、またこの移動台車5aに配したレール上に炭化室
12の長手方向と平行な向きに走行可能に昇降台車5bが載
置されており、更にこの昇降台車5b水冷ランス5,補修ヘ
ッド４が昇降、並びに軸心線回りに回動可能に装備され
ている。

水冷トランス５は内，外二重構造に構成され、両筒間に
冷却水の通流室を備えており、その下端には補修ヘッド
４が水平軸5cを介して左右に略180゜づつ回転可能に枢
支されている。

そして補修ヘッド４は同じく内，外二重構造に構成され
ており、両筒4a,4b間に前記水冷ランス５から冷却水が
通流せしめられる通水室4cを備えている。

補修ヘッド４内には第８図に示す如く、先端部寄りに補
修材噴射装置を構成するプラズマ溶射ガン4iがその噴射
口を外面に突出させた状態で内蔵され、また基端部寄り
の位置には溶射ガン4iと周側の周壁に形成した窓4eに臨
ませてテレビカメラ4gが内蔵されており、撮像した画像
を外部のモニタに表示するようになっている。

而して作業者は、モニタによってテレビカメラ4gが亀裂
14と対抗するよう補修ヘッド４の位置を設定した後、溶
射ガン4iを亀裂14に対向させ溶射を行う。

プラズマ溶射ガン4iは、従来と同様にArガスにN₂ガスを
添加した作動ガスによりプラズマジェットを発生させ、
このプラズマジェットにより炉壁を加熱しつつ補修材と
してセラミックス等の耐火性物質の粉末を溶射するよう
になっている。

〔効果〕

以上の如く本発明方法にあっては燃焼室側から隔壁を観
察して貫通亀裂の有無，感光幅及びその位置を検出する
こととしているから、炭化室側から検出する場合に比較
して付着カーボン等の煩わされることがなく、検出精度
が高く、またこれに基づいて溶射条件を調節して補修を
行うから補修材等に無駄がなく、効率的な補修が可能で
あるなど、本発明は優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ），（ロ）は本発明方法の工程を示す説明
図、第２図は溶射ガンの移動速度と充填深さ，開口幅と
の関係を示すグラフ、第３図は溶射ガンの移動経路を示
す説明図、第４図は本発明方法における貫通亀裂の検出
態様を示す模式図、第５図は同じくブロック図、第６図
は画像の補正態様を示す発明図、第７図は亀裂の補修態
様を示す模式図、第８図は補修ヘッドの部分拡大断面
図、第９図（イ），（ロ）は貫通亀裂に対する従来の補
修方法を示す説明図である。 １……水冷ランス、1a,1b……筒、1c……通水室、1d,1e
……窓、1f……照明灯、1g……ミラー、1h……テレビカ
メラ、1i……吹付ノズル、２……検査台車、３……測定
装置本体、3a……記憶器、3b……補正器、3c……記憶
器、3e……演算器、４……補修ヘッド、4g……テレビカ
メラ、4i……プラズマ溶射ガン、５……水冷ランス、5a
……移動台車、5b……昇降台車、10……コークス炉、11
……燃焼室、12……炭化室、13……隔壁、14……亀裂

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コークス炉の燃焼室内に観察装置を装入し
   て、炭化室との間の隔壁の貫通亀裂及び耐火レンガを一
   画面中に含む画像を得、この画像を隔壁に対する観察装
   置の対向角度に基づき隔壁に観察装置を正対させて得た
   ときの画像となるよう補正した後、画像中の耐火レンガ
   の幅寸法を基準長として亀裂の開口部幅寸法を測定し、
   炭化室内に亀裂の補修材の噴射装置を装入し、その補修
   材噴射条件を前記亀裂の開口幅寸法に応じて予め定めた
   値に設定し、先に測定した貫通亀裂の開口部に対して補
   修材の噴射を行うことを特徴とするコークス炉炉壁補修
   方法。