JPS6193384A

JPS6193384A - 窯炉の炉壁補修装置

Info

Publication number: JPS6193384A
Application number: JP59214816A
Authority: JP
Inventors: 俊彦酒井; 成田　雄司
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1984-10-12
Filing date: 1984-10-12
Publication date: 1986-05-12
Anticipated expiration: 2009-01-19
Also published as: AU4843985A; FR2571835A1; FR2571835B1; ZA857820B; US4649858A; DE3536113A1; AU566699B2; JPH065155B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はコークスか、精錬炉等、工業窯炉の内壁（内張
耐火物）の１０傷を補修する方法及びその装置に関する
。

〔従来技術〕

コークス炉、精錬炉等の工業窯炉の内壁は、耐火煉瓦等
の耐火物を内張すすることにより構築される。ところで
、この内壁は反復して１０００℃以上の高温に曝される
ため、高温物質により溶損されるのみならず、膨張収縮
の反復により亀裂、剥離等の損傷も発生する。従って、
上述の如き窯炉内壁の溶損、亀裂、剥離等の効率的かつ
安全な環境下での補修は、これらの工業窯炉を内包する
製鉄プラントの運営において重要な問題である。

さて、１述のような工業窯炉の内壁の補修は、従来はバ
インダ　（結合剤）を混合して不定形とした耐火物を？
＋ｌｉ修剤とし、吹付り装置を炉Ｕから挿入し、あるい
は操業を一旦停止して作業員が炉内に持ち込んで１旧易
部分に吹付ける湿式の補修方法が一般的であった。この
湿式法では、？＋Ｉｉ修剤を吹付り可能な状態とするた
めに含水させたバインダ、　を混合して高粘性としてい
る。このため、損傷部分に１ヶ１寸りられた補修剤が施
工後に加熱された際、バインダに含まれている水分が水
蒸気爆裂して補修部分が剥離することがあり、またバイ
ンダと補修剤との混合が不充分でバインダの分槓】が一
様でない場合には、炉壁への付着強度が一定しない、史
には炉口に近い部分しか補修出来ない等の問題があった
。

このような湿式の？ｄｉ伯力法の問題点を解決する方法
として、火炎溶射あるいは金兄又は半金属の微粒子を補
修剤として酸化性ガスと共に吹付け、その際に発生ずる
熱により金兄又は半金属の？ｄｉ修剤を焼結させる乾式
の補修方法が知られている。

このような乾式の補修方法では湿式の場合に比して、バ
インダが不要であること、従ってバインダに含まれる水
分の影響を受けないこと等の利点が有る。また、乾式の
補修方法は吹付けに用いるフレーム（火炎）又はガス流
が拡散するため、広範囲に多量の補修剤を付着させるに
は適切な方法である。しかし、亀裂部分、耐火煉瓦の目
地部分の損傷のような幅の狭い損傷を高精度で補修する
必要があるような場合には、ｔＵ　ｆ＆部分の周囲にま
で補修剤が付着して炉壁内部に突起が形成されることに
なる。このような状態では、例えばコークス炉ではコー
クスの押し出しに支障が生じる等の事態となり、窯炉操
業に際して不適当である。更に、前述の湿式の補修方法
同様に、炉口に近い部分しか補修出来ないという問題は
解決されない。

以上のような宇情に鑑み、本願発明者等は特開昭５８−
４９８８９号においてプラズマ溶射を利用して窯炉の内
壁を補修する方法を開示した。

この発明は、ＡｒガスにＮ２ガスを添加した作動ガスに
よりプラスマジエノトを発生させ、このプラスマシェノ
トにより炉壁を加熱しつつ？ｄｉ修剤としてセラミック
ス等の１ｉｉ１火性物質の粉末を溶射する方法である。

この発明は、セラミックス等のＩＩ耐火性物質のり）末
を補修剤として使用する乾式であるため、湿式の？ｌｌ
ｉ修力法か自する水蒸気３Ｈ裂等の欠点は解消される。

ま〆こプラズマジェットのフレームは細く絞ることが可
能であるから、亀裂等の狭いｔハ傷部分にのみ高精度で
？ｄ目ｌｒ剤を吹け４ノる必要がある場合には好適であ
る。更に、補修剤の溶射と同時に煉瓦にほぼ匹敵する強
度かｉ？ｊ、られること、窯炉の炉壁を構成する煉瓦と
補修材とがｌ８着するため付着力が人であること、溶着
後の補修剤は緻密で水蒸気、　ＣＯガス等の気体を透過
しないこと、補修剤の溶着部分の急冷を起こさないため
炉壁への影響が少ないこと、補修剤の選択９組合せの自
由度が比較的太であること、等の利点がある。

Ｃ本発明が解決しようとする問題点〕ところで、窯炉の内壁の補修は、窯炉の温度を余り低下
させることなく、理想的には通常の操業時の温度下で行
えるならば、操業効率、エネルギーＡノ率等の而から非
′帛に有利である。このため、従来は操業を一時停止し
て作業員が吹付は装置あるいは溶射ガンを窯炉内に持ち
込んで補修を行っていたが、安全性、作業環境の改善等
の而からも、更には炉内の奥深い部分の補修を行うため
にも遠隔操作による補修作業の実現が望まれていた。

このような事情から熔Ｑ、Ｊカン等を遠隔制御するため
に、例えば目視観察により溶射ガンの位７１゛制御を行
う特開昭５３−８２８０２号、同５７−４８６１１号等
、窯りＪ内に（１１？大した１台の撮像装置にて炉壁の
打１傷部と溶射ガンとの位置関係の概略を読み取って溶
射ガンの位置制御を行う実公昭５７−４６３６０号等が
提案されている。しかし、これらの発明、名案はいずれ
も通′帛の溶射ガンを制御対象としているため、その制
御精度は高精度でなくとも良く、精細な精度で？ｄｉ修
剤を４躬し得るプラズマ溶射への適用は余り効果がない
のが実ｉｎである。

そこで、本願発明者等はｉ；１記特開昭５８−４９８８
９号において、２台のテレビカメラとレーザスポット光
の発ル１装置とを用いて３次元的に溶射カン等の位置を
制御する方法をも併せて開示している。しかし、この方
法においても、溶射ガンと炉壁面との最適距離に関して
は、予め行った実験により得られた結果に基ついた値を
用いている。また、プラズマ溶射を行う場合は、溶射ガ
ンと炉壁面との間の距離がセラミックス等の補修剤の付
着効率に大きく影響し、更にプラズマ溶射を利用すれば
、炉壁の亀裂等の狭い損傷部分を高精度で補修し得ると
いう利点を自りＪに活用するためには、溶射ガンを高精
度にて暫隔制御し得る技術が必要とされていた。

〔問題点解決のための手段〕

本発明は以上の如き事情に為みてなされたものであり、
その第１の目的は、炉壁面の亀裂のような狭い範囲の損
傷部分のみに高精度にて？＋ｌｉ修剤を溶射して炉壁の
？ｌｌｉ修を行い得る窯炉の炉壁の補修方法及びその装
置の提供にある。

本発明の第２の目的は、袖１１ｘ剤の付箔幼率が良く、
剥離、水蒸気爆裂等を生じない窯炉のが璧の？＋ｌｉ修
方法及びその装置の提（Ｊ’にある。

本発明の第３の目的は、補修に際して窯炉の温度を余り
下げずに所謂熱間補修を可能として、窯炉の操業効率を
低下させることのない窯炉の炉壁の補修方法及びその装
置の提供にある。

本発明の第４の目的は、作業員に悪環境下での補修作業
を強いることのない窯炉の炉壁の補修方法及びその装置
の提１）（にある。

本発明の第５の目的は、窯炉外からは視認不可能な奥深
い位置のか壁の損傷をも補修可能な窯炉の炉壁の補修方
法及びその装置の提供にある。

本発明の第６の目的は、窯炉寿命の延長を実現しＩＪＩ
る窯炉の炉壁の補修方法及びその装置の提供にある。

本発明の第７の目的は、操作が容易な窯炉の炉壁の補修
方法及びその装置の提供にある。

本発明に係る窯炉の炉壁補修方法は、ＡｒガスにＮ２ガ
スを添加した作動ガスを用いるプラズマ溶射ガンと、炉
壁を観察するための撮像装置と、＋ｉｉｆ記熔射ガ溶射
炉壁のｔｉ）傷位置に一致さ・Ｕるための位置制御装置
と、ｎｉＪ記溶射カンの作・υＪガスのＮ。

ガスとＡｒガスとの混合比を調節して＋ｉｉ＋記溶躬ガ
ンのフレーム長を制御するプラズマ制御装置シ置と、ｉ
ｉＪ記溶射カンに炉壁の補修材料を供給する？Ｉｌｉ修
祠料供給装置と、目１１記溶射ガンを炉壁の損傷に沿っ
て移りＪさせる移動機構とを備え、前記ヘット移動機構
を制御して前記溶射ガンをｉｎｎ皿部分沿って移すリＪ
させつつ、ｌ′ｉｉＪ記プラズマ溶射ガンのフレーム長
を最適溶射距離に制御して窯炉の炉壁を補修すべ（なし
たことを特徴とする。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述す
る。

第１図は本発明に係る炉壁補修装置の炉内挿入へノドの
構成を示す模式図である。

図中１は炉内挿入ヘットである。この炉内挿入へノド１
は後述する如く垂直面に沿って旋回可能に構成されてい
るが、第１図においてはその旋回面と直交する断面が示
されており、図の奥行き方向に旋回する。

炉内挿入ヘットＩは、金属製−重構造の冷却ケース１０
に冷却水を循環させることにより、内装された機器をｄ
’ｌｉ温から遮蔽し保護するようになっている。そして
、炉内挿入ヘット１内の先端寄り部分には、プラズマ／
８１１Ｊガン１１炉壁２を観察するための撮像装置であ
るテレビカメラ１２、プラズマ溶射ガン１１のジェット
フレーム１１０を観察するためのテレビカメラ１３、三
角法によりプラズマ溶射ガン１１と炉壁２との距離を求
めるために炉壁２上にレーザビームを投射するライトガ
イド１４等が内装されている。これらのテレビカメラ１
２の光軸及びプラズマ溶射ガンＩＩのプラズマジェット
の噴射方向（フレームの方向）は炉内挿入ヘッド１の旋
回面に直交する方向に、テレビカメラ１３の光軸及びラ
イｌ−ガイド１４のレーザビーム投射方向は炉内挿入ヘ
ッドｌの旋回面と直交する面上にそれぞれ設定されてい
る。また、炉内挿入ヘット１の基端部（図上で右側）は
、後述する如くアーム１８　（第３図参！（（リ　と接
続され、このアーム１８はヘッド移動機構８に備えられ
た昇降機構８１の下端に枢支されており、プラズマ溶射
ガン１１、テレビカメラ１２゜１３等を炉壁２に対向さ
せた状態で炉壁２に平行に旋回し得るようになっている
。

また、プラズマ溶射ガン１１のノズル部分は後述する補
修材料供給管３１と共に、冷却ケース１０の炉壁２に対
向すべき位置に開口された小孔１７から外部へ突出され
ている。そして、プラズマ溶射ガン１１は炉壁２の方向
、換言すればそのシェフ）フレーム１１０の放射方向に
移動可能になっている。即ち、プラズマ溶射ガン１１の
一側部の炉内挿入へノド１の内部にはその出力軸を炉内
挿入ヘッドｌの旋回面と垂直な方向（炉壁２方向）とし
てモータ１１５が取付られており、このモータ１１５の
出力軸には耀杆１１６が接続されている。一方、プラズ
マ溶射ガン１１の一側部にはナソＩ−状の部材１１７が
突設されており、モータ１１５の出力軸に接続された軸
杆１１６がこのナツト状部祠１１７に螺入されている。

これにより、モータ１１５が駆動されると、軸杆１１６
が回転し、プラズマ溶射ガン１１が炉壁２方向に岬進す
る。なお、プラズマ溶射ガン１１の移動域の両端部及び
中央部にはそれぞれ図示しないリミットスイッチが備え
られており、プラズマ溶射ガン１１は炉内挿入へノド】
に対する位置を３段階に変更することが可能である。

更に、冷却ケース１０の炉壁２に対向する位置には耐熱
ガラス等により窓１５．１６が備えられている。

そして、窓１５にはテレビカメラ１３の視野が、窓托に
はテレビカメラＩ２及びライトガイド１４の共通の視野
が而するようになっている。その他、フレーム観察用の
テレビカメラ１３には、フレーム１１０の光ｐを減光し
て撮像するための光量カットフィルタ１３０が取付けら
れている。

プラズマ溶射ガンＩＩには補修材料供給装置３から補修
利料が、プラズマ制御装置５がらプラズマ作動ガスが供
給される。？＋ｌｉ修材料供給装置３は、１列えば５ｉ
０２、八ｊ２２０３　、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｓ
ｉＣ等の補修材料を補修材料供給管３１を通して前述の
プラズマ溶射ガン１１のノズル部分へ送給するものであ
り、送給量調節用のバルブが備えられている。

また、プラズマ制御装置５は、Ａｒガス５１とＮ２ガス
５２とを混合して作動ガス供給管５０を通じてプラズマ
溶射ガン１１に供給するものである。

炉壁２を観察するためのテレビカメラ１２が撮像した画
像はｍ傷位置入力装置４に送られ、表示される。この損
傷位置入力装置４の表示画面上で損傷２５の位置をライ
トベン４１にて指示することにより、ｔＭｆ高２５の炉
壁２上の位置が制御装置９に入力され、記憶される。

ライトガイド１４から投射されるレーザ光はレーザ発振
装置６により発振される。即ち、レーザ発振装置６によ
り発振されたレーザ光は、ライトガイド１４を介して炉
内挿入ヘッド１に送られ、ライトガイドＩ４の先端から
窓１６を介して炉壁２表面のテレビカメラ１２の視野内
にレーザビームとして投射される。

フレーム観察用のテレビカメラ１３が撮像した画像はモ
ニタ７に表示される。

そして、以上の各機器は制御装置９により制御される。

即ち、制御装置９はヘッド移動機構８を制御して損傷位
置入力装置４から入力され、記憶した炉ｊ２！２のｔｔ
ｌ　（Ｍ位置にプラズマ溶射ガン１１のフレームを追従
させ、プラズマ制御装置５を制御してＡｒガスとＮ２ガ
スの混合比を変更することにヨリプラズマ溶射ガン１１
のフレーム長を調節し、？ｌＩｉ修桐料供給装置３を制
御して補修材料を供給する。

なお、図中８は炉内挿入ヘッド１の移動機構であるが、
これに関しては以下に説明する。

第２図は一ト述した炉内挿入ヘッド１の移動１１賃構８
の構成及びそのコークス炉２０における使用状態を示す
模式図であり、コークス炉２０の炉長方向が現れた側断
面が示されている。

ヘッド移動機構８は、コークス炉２０上面を炉幅方向に
走行する移動基台８４、この移動基台８４上を炉長方向
に走行する台車８２、この台車８２に搭載されているマ
ニプレータ８０、このマニプレータ８０に備えられた炉
内挿入ヘット１の昇降機構８１等からなる。

マニプレータ８０は、台車８２に搭載されており、その
平面視中央部に炉内挿入へラド１の昇降機構８１を備え
ており、これを支持しつつ上下駆動装置８１Ａにより上
下方向への昇降及び回転駆動装置８１Ｂにより水平方向
への回転を行わせる。そして、昇降機構８１のマニプレ
ータ８０に対する上下方向の位置はセンサ８１ａにて、
回転角度はセンサ８１ｂにてそれぞれ検出され、制御装
置９に与えられている。

台車８２は、移動基台８４上に第２図上で左右方向（炉
長方向）に敷設された二本のレール８３．８３上を駆動
装置８２Δにより走行可能に構成されている。

そして、移動基台８４はコークス炉２０の上面に第２図
上で奥斤き方向（台車８２が走行するレール８３゜８３
とは直交する方向、即ち炉幅方向）に敷設された二本の
レール８５．８５上を駆動装置８３Ａにより走行可能に
構成されている。従って、マニプレータ８０はコークス
炉２０の上面を炉長及び炉幅の両方向に移動可能である
。そして、台車８２の走行位置はセンサ８２ａにて、移
動基台８４の走行位置はセンサ８３ｂにてそれぞれ検出
され、制御装置９に与えられている。

昇降機構８１は、その長手方向を垂直方向とじて０：１
述した如くマニプレータ８０に支持されており、水平方
向へ回転され、上下方向へ昇降される。

この昇降機構８１の下端には前述した炉内挿入へラドｌ
の基端部が垂直面内での回動自在に枢支されている。第
３図の断面図及び第４図の側面図は、炉内挿入へラド１
と昇降機構８１との接続部の構成を示す模式図である。

なお、第３図は、炉内挿入ヘッド１が第４図に想像線に
て示す位置、即ち炉内挿入ヘッド１と昇降機構８１の長
さ方向が一致した状態において、ｍ−ｍ線矢符方向を見
た断面図である。

昇降機構８１の下端部は二股状になっており、この二股
状部分に炉内挿入ヘッド１の基端側に接続されたアーム
１８が挟まれる状態で枢支されている。

１１Ｊち、アーム１８の基端寄り部分には、炉内挿入ヘ
ッド１の長さ方向と直交する方向を軸長方向とする回転
継手胴Ｏが取りつけられている。一方、昇降機構８１に
は水平方向をその軸長方向とした軸受８１１が備えられ
ている。そして、この軸受８１１に一ヒ述の回転相手８
１０が支持されている。

このような構成とするごとにより、炉内挿入ヘット１は
〜フ゛ラスマｌ容射ガン１１、テレヒ゛カメラ１２゜１
３等を炉壁２に対向させた状態で炉壁２に平行な垂直面
内において回転継手８１０を中心として回動ｉＩ能であ
る。回転継手８１０の昇降機構８１　（１１，１１に突
出した部分にはケーブル入口８１３．８１３が、アーム
１８側に位置する部分にはケーブル出口８１４．８１４
がそれぞれ開設されており、ライトガイド１４、テレヒ
゛カメラ１２．１３等のケーブル、補修材料供給管３１
、作動ガス供給管５０等が挿通されている。

なお　図中８１５は炉内挿入ヘッド１の冷却ケース１０
同様に構成された昇降機構８１の冷却ケースである。ま
た、８１Ｇは昇ｆｉＩ　Ｎ！構８１の一ト端邪に備えら
れ、炉内挿入ヘッド１を回動させる駆動装置であり、８
］ｃは炉内挿入ヘッドＩの昇降機構８１に対する回動角
を検出するためのセンサであり、この検出結果は痛算装
置９に与えられる。

一方、コークス炉２０の上面には、コークスの原料であ
る石炭を挿入するための複数の挿炭口２１゜２１・・・
が開口されており、この挿炭口２１．２１・・−〇いず
れかを通してりｊ内挿入ヘッド１がコークス炉２０内に
挿入される。

なお、台車８２、移動基台８４、昇降機構８１の移動量
及び炉内挿入ヘット１の昇ＩＲＮｕ構８１に対ず′る回
Ｊ！Ｊｓ量等はｉｉｉ述した如くセンサ８１ａ等に、よ
り検出されるが、これらのセンサはそれぞれポテンショ
メータ、デジタルスケール等にて構成されている。

そして、その測定結果は制御装置９に入力され、制御装
置９は、これらの測定結果に基づいて炉壁観察用テレビ
カメラ１２が撮像している画面の位置を特定する。

以」二の説明から理解される如く、本発明装置では、プ
ラズマ溶射ガン１１による炉壁２に対する溶射位置の制
御Ｊ１１は、炉内挿入ヘッド１の回動及び昇降機構８１
の昇降による上下方向及び水平方向、モータ１１５によ
るプラズマ溶射ガン１１の炉壁２と直交する方向の３次
元方向に制御可能であるが、更に後述する如くプラズマ
溶射ガン１１のフレーム長を制御して炉壁２に直交する
方向の位置制御も可能である。

次に上述の如く構成された本発明装置の動作について説
明する。なお、以下の説明では、補修対象とされる損傷
２５は幅の狭い亀裂状の損傷であるものとする。

先ず、コークス炉２０内の損傷２５が発生していると思
われる炉壁２付近の挿炭口２１の直上にヘッド移動機構
８のマニプレータ８０を位置させる。この後、昇降機構
８１を降下させて炉内挿入ヘッド１をコークス炉２０内
に挿入する。なお、炉内挿入ヘット１をコークス炉２０
内に挿入する際には、炉内挿入へ２ド１の長さ方向と昇
降機構８１の長さ方向、即ち昇降方向とを一致させて挿
炭口２１からコークス炉２０内へ降下させる。

次に、昇ｆｉ１機構８１の昇降及び水平方向への回転、
すｊ内挿入ヘット１の垂直面内での回％Ｊを１３１用し
つつ炉内挿入ヘット’　ｌの長さ方向を炉壁２と平行に
位置させる。そして、損傷位置人力装置４に再生される
炉壁観察用テレビカメラ１２が撮像した画像によりＩＤ
傷２５を探し、補修されるべきＦｉｌ傷２５が発見され
た場合には、ライトペン旧によりまず制ｉ＋７＋＋装置
９にＩｊ傷の位置を記↑、ａさせる。このＦＢ　＠２５
の位置の記憶は、ｔｉｉ位置入力装置４の画面上で、こ
れから袖（＋’ｔを行う損傷２５の位置、具体的には亀
裂状のＦ？Ｊ　（Ｉｓ　２５の両１瑞または両端及び屈
曲点をライトペン４１によりそれぞれ指示することによ
り行われる。即ち、制御装置９は、現在のヘッド移動機
構８　（具体的にはマニプレータ８０）のコークス炉２
０上の位置、昇降機構８１の昇降位置及び回転位置、炉
内１１０人ヘッド１の回動位置をそれぞれ検出しており
、これらに基づいて、炉壁観察用テレビカメラ１２が撮
像している画面の炉壁２に対する位置を３次元的に特定
する。そして、ライトペン４１により損傷２５の両端の
位置が指示されると、制御装置９はその位置を画面上の
位置として特定する。これにより、制御装置９は、損傷
２５の炉壁２上の位置を記憶する。

以上のようにして、制御装置９に損傷２５の位置が記憶
された後、実際の？ｌｌｉ修が開始される。

実際の補修に際しては、制御装置９は、ライトガイド１
４先醋）からテレビカメラ１２の光軸とは領斜した方向
へ投射されるレーザビームの炉壁２上への投射位置のテ
レビカメラ１２の画面上における位置を測定する三角法
（炉壁２に対するテレビカメラ１２の光軸及びレーザビ
ームの角度が一定で、テレビカメラ１２の光軸とライト
ガイド１４先端の間の距離が一定）により、炉内挿入ヘ
ッド１と炉壁２との間の距離を常時測定している。この
測定結果に基づいて、制御装置９はモータ１１５を駆動
してプラズマ溶射ガン１１を炉壁２と直交する方向に移
υノさせる。これにより、プラズマ溶射ガン１１と炉壁
２との間の１屯離が、プラズマ溶射のための適切な距離
に調整される。

そして、制御装置９は昇降機構８１を昇降させ、あるい
は炉内挿入ヘッド１を回動させて、プラズマ溶射ガン１
１のジェットフレーム１１０が損傷２５の長手方向に沿
って移動されるように制御する。

ところで、プラズマ溶射を行う場合、プラズマ溶射ガン
ＩＩと溶射対象である炉壁２表面との間の距離（以下、
溶射距離という）が大き過ぎる場合には溶射剤、即ち補
修材料の付着効率が低く、逆に溶射距離が小さ過ぎる場
合には炉壁２が／ｇ融される事態が生しる。従って、両
者の中間の範囲が最適溶射距離となる。即ち、前述した
プラズマ溶射ガン１１のノズル先端と炉壁２との間の距
離を、上述した最適溶射距離内に維持すればよい。この
目的で、」二連した如く、プラズマ溶射ガン１１はモー
タ１１５により炉壁２と直交する方向に移動可能に構成
されている。

しかし、炉壁２表面には局所的な凹凸が存在することが
多く、また補修対象の損傷２５は通常は周囲の炉壁２よ
り窪んでいるが、その窪みの程度は一様ではない。これ
に対して上述の如く、プラズマ溶射には最適溶射距離が
存在する。このため、プラズマ溶射ガン１１のノズル先
端と炉壁２との距離をモータ１１５により調節して一定
に維持するのみでは、プラズマ溶射ガン１１のノズル先
端と実際に溶射が行われるべき損傷２５の表面との間の
距離は一定とはならず、良好な補修結果は得られないこ
とになる。

一方、本願発明者等は前述した如く、プラズマジェット
の作動ガスとして、ＡｒガスにＮ２ガスを添加した場合
には、Ｎ２ガスの量を調節することによりプラズマフレ
ームの長さを変化させて最適溶射距離を調整することが
可能であることを見いだしている。これは、プラズマ溶
射を行う場合、プラズマフレームにより射出される溶射
材粒子の加熱状態と基材の加熱状態に最も大きく影響す
る要因が作動ガスであることによる。換言すれば、作動
ガスの成分、量を駆節することにより、溶射材の加熱及
び／ｇ融状態を制御し、これによりプラズマ溶射ガンの
ノズル先端と溶射対象との間の距離の変化に拘わらずほ
ぼ一様な溶射材の被膜を形成することが可能となるから
である。

第５図は、作動ガスとしての−Ａ「ガス（−次ガス）に
対するＮ２ガス（二次ガス）の添加量と溶射距離との関
係を求めるために本願発明者等が行った実験結果を示す
グラフである。この実験は珪石（Ｓｉ０２）煉瓦製の炉
壁に、蝋石（Ｓｉ０２ニア８％、ＡＮＯ３：２２％）の
粉末を補修材料として溶射した場合のオフラインによる
実験結果を示している。なお、縦軸は溶射距離を、横軸
はプラズマジェットの作動ガスの混合比Ｎ２／Ａｒを、
ハツチング部分は最適溶射距Ａ１１範囲をそれぞれ示し
ている。なお、最適溶射範囲は、溶射材の付着効率、溶
融固化状況及び基材に対する影響をも加味して定められ
ている。また、最適溶射範囲より上部の領域は溶射材の
熔融が不充分であり、下部の領域は基材が溶損傾向を示
す領域である。

この結果によれば、Ａｒガスのみをプラズマジェットの
作動ガスとして５５Ｎｊ２／ｍｉｎ用いた場合の最適溶
射距離は約２８〜３５龍である。そして、Ａｒガス量は
一定とし、Ｎ２ガス量を徐々に増加させた場合は、Ｎ２
ガスの増加量にほぼ比例して最適溶射距離が長くなって
いる。Ａｒガス量５５Ｎｆｆ／ｍｉｎの場合、Ｎ２ガス
量は最大５．５Ｎ　１　／ｍｉｎまで添加可能であり、
この範囲では、フレーム長は最小２８ｍ。

〜最大６３鶴となる。従って、溶射距離が最小２８ｆｉ
ｌから最大６３龍まで変化しても、これに応してガス混
合比をＪｌｌｉ１節してフレーム長を制御すれば、溶射
距離の大小に拘わらずほぼ同等の溶射材被膜が（Ｍられ
る。

従って、プラズマ溶射ガン１１のノズル先端と炉壁２の
表面との１屯離は一定に維持しつつ、上述の如き方法に
より損傷２５の炉壁２表面からの深さに応してフレーム
長を制御すればよい。

以上のように、Ｎ２ガスの添加量を増加し過ぎた場合は
、溶射対象に過剰な熱が供給されて基材を熔…させる。

逆にＮ２ガスの添加量を少９にし過ぎると、フレーム先
端が溶射対象の表面に達しなくなる。このため、溶射材
粉末が溶射対象に達した時点では溶射材が冷却して溶射
対象への付着効率が悪くなる。更に、Ａｒガス（−次ガ
ス）とＮ２ガス（二次ガスガスの混合比Ｎ、＋／Ａｒが
１Ｏ７１００以上の領域では、事実上フレーム長は増加
せず、これ以上にＮ２ガス量を増加することは無意味で
ある。

本発明における最適溶射距離を得るための制御は以下の
如く行われる。

プラズマ溶射ガン１１から発せられるフレーム１１０は
第６図に示す如く、実際のプラズマのフレーム１１１　
と、その先０１１１側の加熱された補修材料によるフレ
ーム１１２とからなる。このフレーム１１０は、１／１
０００程度に透過光♀をカットするフィルタ１３０を介
してテレビカメラ１３にて撮像すると、最適溶射距離の
範囲内である場合には第７図に示すような“きのこ”状
の形状を呈する。このような形状は、フレーム１１０を
斜め上方から見た場合に、フレーム１１０の先１７Ｆ１
部分と炉壁２表面に吹付けられて周囲に拡ＩＩ（（して
ゆく部分とが一体的に見えるためである。そして、溶射
距離が小さくなり過ぎると第８図ｔａ＋に示すように“
きのこ”の笠状の部分が広くなり、逆に溶射距離が大に
なり過ぎると第８図ｆｂ）に示すように笠状部分が小さ
くなる。更に溶射距離が大になると、第８図ｆｃｌに示
すように先端部が分離する。従って、第７図に示すよう
に、モニタ７の画面上のフレームの像の笠状部分の厚み
ａと幅すとを測定すれば、その比率から実際の溶射距離
がＱ適溶射距離の範囲内であるか否かが判定可１１シで
ある。

上述したフレーム１１０の画像に基づく最適溶射距離１
１の判定は、フレーム観察用テレビカメラ１３の画像を
解析して第７図に示したフレームの像の笠状部分の厚み
ａ及び幅すを測定することにより、制御装置９が行う。

そして、制御装置９は、上述の測定値ａとｂとの比が予
め定められた所定範囲内に維持されるように、プラズマ
制御装置５を制御してＡｒガスとＮ２ガスとの混合比を
Ｘ１ｌｉ１節し、これによりフレーム１１０の長さを制
御する。この際、ガス混合比の調節では測定値ａとｂと
の比が所定範囲内にならない場合には、モータ１１５を
駆動してプラズマ溶射ガン１１を移動させることにより
対処する。

なお、一般的に最適溶射距離は、（１１プラズマの出力値、（２）補修材料の供給量、（３）補修材料の材質、（４）補修される炉壁の材質、等、の因子にも左右されるため、以上の諸条件を基に実
験により予め定めた数値、即ち上述のａとｂとの比を制
御装置９に入力しておく。

次に、プラズマ溶射中のプラズマ溶射ガン１１の移動速
度の制御について説明する。

フレーム観察用テレビカメラ１３のモニク７上で、プラ
ズマ溶射中に補修材料がスプラシュとなって飛散して見
えるような場合には、プラズマ溶射ガン１１の移動速度
が遅すぎるためであるから、プラズマ溶射ガン１１の移
動速度をより高速にする。また、補イ１（材料の炉壁２
への付着量が多過ぎるように見える場合には、補修材料
供給装置３のバルブを絞って補修材料の供給量を減少さ
せるか、あるいはプラズマ溶射ガン１１の移動速度をよ
り高速にすればよい。

なお、以上に説明した実施例は、制御装置９により記↑
、αされたｉｆｆ傷２５の位置に基づいてプラズマ溶射
ガンＩＩを自動的に移動させ、またフレーム観察用のテ
レビカメラ１３により撮像された画像を解析して求めた
用（１；２５の深さに合わせて自動的にフレーム長を調
節するように構成されているが、両者の機能の内のいず
れか一方のみを制御装置に行わせ、他方を人手により操
作することも、あるいは両者を共に人手により操作する
ことも可能である。

〔効果〕

以上のように、本発明によれば、炉壁面の亀裂のような
細長い損傷部分を高精度、高〃Ｊ率にて補修することが
出来、窯炉外からは視認不可能な奥深い位置のｔ０傷を
も容易に補修可能であり、また窯炉の温度を余り低下さ
せずに所謂熱間補修が可能であるから、窯炉の操業効率
を低下させることはな（、エネルギー効率も低下しない
。更に、作業員Ｃ：　Ｚ環境下での危険な作業を強いる
こともなく、その操作も容易であり、窯炉寿命の延長も
実現される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであり、第１図は炉内
挿入ヘッドの構成を示す模式図、第２図はヘッド移動機
構の構成を示す模式図、第３図は炉内挿入ヘッドと昇降
機構との接続部の構成を示す断面図、第４図はその外観
図、第５図はプラズマジェット作動ガスの成分比とフレ
ーム長の関係を示すグラフ、第６図はプラズマのフレー
ムの模式図、第７図は最適溶射距離の場合フレームの形
状を示す模式図、第８図は溶射距離が不適当な場合のフ
レームの形状を示す模式図である。 ■・・・炉内挿入ヘッド　　２・・・炉壁　　３・・・
補修材料供給装置　　４・・・損傷位置入力装置　　５
・・・プラズマ制御装置　　６・・・レーザ発振装置８
・・・ヘッド移動機構　　９・・・制御装置　　１０・
・・冷却ケース　　１１・・・プラズマ溶射ガン　　１
２・・・炉壁観察用テレビカメラ　　１３・・・フレー
ム観察用テレビカメラ　　１４・・・ライトガイド　　
１８・・・アーム２０・・・コークス炉　　２５・・・
損傷　　４１・・・ライトベン５］・・・Ａｒガス　　
５２・・・Ｎ２ガス　　８０・・・マニプレータ　　８
１・・・昇降機構特　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁理
士　　河　　野　　登　　夫（ｎｕｎ）力°ス屁合力””／Ａｒ）派　５　図第Ｇ　図

Claims

【特許請求の範囲】１、窯炉内に挿入したプラズマ溶射ガンにて炉壁を補修
する方法において、ＡｒガスにＮ＿２ガスを添加した作動ガスを用いるプラ
ズマ溶射ガンと、炉壁を観察するための撮像装置と、前記溶射ガンを炉壁の損傷位置に一致させるための位置制御装置と、前記溶射ガンの作動ガスのＮ＿２ガスとＡｒガスとの混
合比を調節して前記溶射ガンのフレーム長を制御するプ
ラズマ制御装置と、前記溶射ガンに炉壁の補修材料を供給する補修材料供給装置と、前記溶射ガンを炉壁の損傷に沿って移動させる移動機構とを備え、前記ヘッド移動機構を制御して前記溶射ガンを損傷部分に沿って移動させつつ、前記プラズマ溶射
ガンのフレーム長を最適溶射距離に制御して窯炉の炉壁
を補修すべくなしたことを特徴とする窯炉の補修装置。２、窯炉内に挿入したプラズマ溶射ガンにて炉壁を補修
する方法において、ＡｒにガスにＮ＿２ガスを添加した作動ガスを用いるプ
ラズマ溶射ガンと、炉壁を観察するための撮像装置と、該撮像装置の画像上で炉壁の損傷位置を入力する損傷位置入力装置と、前記溶射ガンを炉壁の損傷位置に一致させるための位置制御装置と、前記溶射ガンの作動ガスのＮ＿２ガスとＡｒガスとの混
合比を調節して前記溶射ガンのフレーム長を制御するプ
ラズマ制御装置と、前記溶射ガンに炉壁の補修材料を供給する補修材料供給装置と、前記溶射ガンを炉壁の損傷に沿って移動させる移動機構
と、前記損傷位置入力装置から入力された損傷位置を記憶し、この記憶内容に基づいて前記ヘッド移動
機構を制御して前記溶射ガンを損傷部分に沿って移動さ
せる制御装置とを備えたことを特徴とする窯炉の補修装置。３、窯炉内に挿入したプラズマ溶射ガンにて炉壁を補修
する方法において、ＡｒガスにＮ２ガスを添加した作動ガスを用いるプラズマ溶射ガンと、炉壁を観察するための撮像装置と、前記溶射ガンのジェットフレームを観察するための撮像装置と、前記溶射ガンを炉壁の損傷位置に一致させるための位置制御装置と、前記溶射ガンの作動ガスのＮ＿２ガスとＡｒガスとの混
合比を調節して前記溶射ガンのフレーム長を制御するプ
ラズマ制御装置と、前記溶射ガンに炉壁の補修材料を供給する補修材料供給装置と、前記溶射ガンを炉壁の損傷に沿って移動させる移動機構
と、前記プラズマ溶射ガンのフレーム長を最適溶射距離とすべく前記フレーム観察用の撮像装置による
観察結果に基づいて前記プラズマ制御装置を制御してＮ
＿２ガスとＡｒガスの混合比を調節する制御装置とを備えたことを特徴とする窯炉の補修装置。