JPS6220239B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は稼動中のコークス炉の炉頂煉瓦で、
煉瓦の内部温度が800〜900℃に達している場所に
正確な垂直性と深度で、かつ任意の位置に測温孔
を明ける穿孔方法に関する。 最近、コークス炉操業の省力化、省エネルギ
ー、およびコークスの品質特に強度向上に多大な
効果のある「コークス炉燃焼計算制御システム」
が開発され実施されつゝある。このシステムのキ
ーポイントは燃焼室の温度測定にあるが、そのた
め炉頂部に多数の測温孔、即ち大型炉で燃焼室１
列当り少くとも１個以上、全炉団100門の場合100
個以上の測温孔が必要となり、その測温によつて
燃焼室の温度分布を適正に維持するための綿密な
炉温管理およびガス流量調整をコンピユーターに
よつて計算制御する。 ところがガス流路に直接、測温用熱電対をさら
すと高温と廃ガス中の腐蝕成分によつて熱電対が
１〜２ケ月で損傷し使用不能となるため、炉頂部
の耐火煉瓦内で煉瓦を介して間接的に温度測定を
行わざるを得ない。この場合、実ガス温度に出来
るだけ近い測温と測温精度を維持するために、炉
頂部煉瓦に正確に各測温孔を穿つ必要が生ずる。
新設炉の場合は炉頂煉瓦製造時に、所要の測温孔
を形成する如き煉瓦形状にして築炉すればよい
が、コークス炉の寿命は20〜30年であるから前記
の燃焼制御システムの導入、ひいては多数の測温
孔の設置は稼動中の既設炉に対して行われること
になる。この場合における測温孔の穿孔において
は次の如き条件を解決しなければならない。 (1) 稼動中のコークス炉の炉頂煉瓦の温度は、測
温部（炉頂壁で燃焼室に近い下部）で800〜900
℃であるうえ、切削に伴う磨擦熱発生と相まつ
てさらに高温となり、また高い硬度の耐火煉瓦
が対象であるから耐熱、耐磨耗性に優れた耐火
煉瓦専用穿孔ビツトを開発しなければならな
い。 (2) 一孔の穿孔作業中に、深度による温度差、切
削目的および摩滅状態等に対応して使用するビ
ツトを随時交換できなければならない。 (3) 測温孔の垂直精度は1/500以下であることが
好ましい。即ち穿孔垂直精度が悪いと垂直に挿
入した熱伝対の先端部が穿孔内壁に接したり近
接し過ぎたりすることとなり、測温の正確度が
低下し、さらに多数の測温孔同志の測温条件が
一定とならず精度が悪くなり、全炉の温度制御
システムの制御精度が低下することになる。 (4) 穿孔の際、孔壁の煉瓦やモルタルを損傷して
亀裂や目地欠落を発生させると炉のガスシール
が不完全となり、測温孔に廃ガスが流入して熱
電対が腐蝕するので、振動や衝撃を与えない穿
孔装置および穿孔方法でなければならない。 (5) 円滑に穿孔しても穿孔壁に僅かの亀裂や欠落
が発生している恐れもあるので、これを発見し
補修して廃ガスリークの完全防止を図らなけれ
ばならない。 従来、前記の如き条件でかつ高温に加熱された
煉瓦を穿孔する必要性がなかつたのでこの種技術
は開発されていない。即ち開孔機、穿孔機として
は、炭鉱、各種鉱山でのダイナマイト挿入孔の開
孔機、土木工事での地層分析用サンプリングのた
めのボーリング機、ダム建設の際の岩盤へのコン
クリートミルク圧入用穿孔機、石油採掘における
ボーリング機等各種形式の開孔、穿孔機が従来使
用されているが、何れも常温使用であるから穿
孔時に発生する摩擦熱は200〜300℃程度である。
穿孔部の孔の内面やその周辺の損傷に大して留
意する必要がない。振動が大きい。精密な穿
孔と垂直正確度を必要としない等のものである。 一方コークス炉の炉頂煉瓦は前述の如く高温状
態にある。即ち例えば燃焼室のフリユー下部温度
が1150℃〜1250℃であるのに伴い、燃焼室上部の
炉頂煉瓦の温度は約1000℃である。第１図は「コ
ークス炉天井部穿孔部位の温度分布」の実測値を
示すもので、穿孔深さ1000mm即ちコークス炉本体
炉頂面から下へ１ｍ下つた位置で780〜820℃であ
り２ｍ下つた位置で890〜960℃である。（この測
定時の炉頂煉瓦の厚さは2450mmであつた。） 穿孔に際してはさらに摩擦熱がプラスされるか
ら穿孔用ビツトは1200℃以上の高温で使用される
ことになり、前記従来の常温穿孔用の各種穿孔機
では、耐熱・耐摩耗性の点において使用に耐えな
い。 また炉頂煉瓦は230×115×145mm程度の小型煉
瓦をモルタルで接合し築造されているので、穿孔
ドリルの回転数、穿孔の速度およびビツトの形状
等を慎重に撰定し、さらに振動や衝撃を完全に抑
制しないとモルタル接合部に亀裂を発生し、時に
は煉瓦にヒビ割れや欠落が生じて燃焼ガスが穿孔
部へ浸入する原因となるので、前記従来の開孔
機、穿孔機は危険で使用できない。 さらに今、穿孔ドリルの全長を３ｍとし、直径
62mmで穿孔し、直径20mmの電熱対を垂直に垂下挿
入した場合、穿孔が完全に垂直であれば穿孔壁と
熱電対先端との近接間隔は21mmであるが、穿孔垂
直度に1/100の誤差があると熱電対の先端部（測
温部）は穿孔側壁に接することになる。また近接
度が多数の測温孔間でバラツキが大きいと測定温
度の正確度および精度が期待できないので穿孔垂
直精度は1/500以下である必要がある。従来の前
記のような穿孔機ではこのような穿孔垂直精度で
施工することは殆んど不可能である。 以上のような事情に鑑み、この発明はコークス
炉の炉頂煉瓦の測温孔の施工上必要な前記した諸
条件を満足する穿孔方法を提供することを目的と
するもので、 １ コークス炉本体の炉頂面と水平な架台を設け
る。 ２ この水平架台上に垂直にガイド支柱を立てか
つ固定する。 ３ このガイド支柱と平行に上下動するガイドパ
イプをガイド支柱に取付ける。 ４ ガイドパイプの上端を回転ドリルに連結し、
下端に随時交換可能な３種の機能の異る穿孔用
ビツトを装備する。 ５ 穿孔用ビツトを冷却するため、圧縮空気か圧
縮窒素ガス等冷却用気体の流路をガイドパイプ
内に設ける。 以上の如き要件を満足するコークス炉炉頂煉瓦
穿孔装置を用いるものであり、この発明の穿孔方
法の要旨とするところは、穿孔作業を３段階に別
けて施工する点にある。即ち、 １ 第１段階（低温度を穿孔） 回転しながら上下動するガイドパイプの下端
に装着した角型チツプ付きコアービツトで約
300mmの深さまで穿孔する。 ２ 第２段階（高温部を最深部まで穿孔） 次に同じく丸型チツプ付きコアービツトに交
換して目的とする最深部（通常2300mm前後）ま
で穿孔する。 ３ 第３段階（穿孔底部を平滑切削） 同じくさらに平削り型ビツトに交換して穿孔
底部を平滑に切削する。 ４ 全工程を通じて各ビツトに圧縮空気、不活性
ガス等の冷却用気体を噴射して冷却しながら穿
孔する。 以上の方法によつて穿孔周辺の耐火煉瓦および
目的を損傷することなくかつ高温煉瓦を垂直に穿
孔する方法である。 先ずこの発明方法を実施するための装置を実施
例を示す図面にもとづいて説明すると、第２図は
穿孔装置全体の側面図、第３図は同平面図で図に
おいて１はコークス炉の燃焼室、２はコークス炉
の天井を構成する煉瓦積で硬質粘土質および珪石
質の耐火煉瓦を目地３で接合して構築されてい
る。４はコークス炉の炉頂面で通常平担である。
５は炉頂面４上に設けた水平架台で、水準器と４
組の調整具６によつて水平に維持した鉄製枠状で
通常長さ2.2ｍ、巾1.0ｍである。７は水平架台５
上に垂直に固定した長さ約3.5ｍの鋼製角柱のガ
イド支柱で、垂直度計８、４本丸鋼棒の支持具９
および底部固定ボルト１０によつて垂直度誤差1/
５００以内で固定する。片側にラツク１１が設けて
あり、ガイド支柱７に平行に取付けられた電動式
コアードリル１２の回転と同調するピニオンの回
転によつてコアドリル１２は垂直に上下動する。
さらにコアードリル１２の回転パイプ軸が下方に
延び、その先端に穿孔用ビツト１３が装着され、
コアードリル、回転パイプ軸、ビツトが一体に連
結されてガイドパイプ１４を形成し、ガイドパイ
プ１４全体はガイド支柱７と精密に平行に取付け
てある。 即ちコアードリル１２の回転と同時に穿孔ビツ
ト１３は回転しながら正確に垂直に上下動を行う
ことができる。なおコアードリル１２の回転数は
穿孔ビツト１３の種類に応じて変更できる。ガイ
ドパイプ１４の全長（コアードリル１２の上端か
ら穿孔ビツト１３の下端まで）は通常約3.0ｍで
あり、ガイドパイプ１４の上部には先端ドリルを
強制冷却するための圧縮空気または圧縮窒素ガス
等の冷却用気体を圧入するためのホース１５が接
続されており、ガイドパイプ１４の中空部に２〜
３Kg／cm2の圧力で送入するようになつている。 次に穿孔用ビツト１３は、３種類の機能の異る
ビツトを使用しこれを交換して使用する。即ち穿
孔の第１段階は、孔の位置決めと垂直正確度を確
保する目的で、切削中に振動の発生がなく切削性
に優れかつ煉瓦低温部（300〜500℃）の深さ約
300mmまでの穿孔に適した第４図に示す如き角型
チツプ付きコアービツト（以下Ａビツトという）
を装着する。 Ａビツトは平面図ａおよび側面図ｂに示すよう
に切刃チツプ１６が角型切刃になつているので穿
孔精度が高く、また穿孔開始時に煉瓦表面で振動
発生やぶれがなく所定位置に正確にかつ垂直に穿
孔することができる。 穿孔の第２段階は、煉瓦高温部（500〜1000
℃）を、目的の最深部（炉頂面から2200〜2300
mm）まで穿孔するに適した耐熱衝撃性が強く、切
削振動の少い第５図に示す如き丸型チツプ付コア
ービツト（以下Ｂビツトという）を装着する。Ｂ
ビツトは平面図ａおよび側面図ｂに示すように截
頭直円錐形の複数個（この例では４個）の切刃チ
ツプ１７（耐熱・耐摩耗高速度鋼）がビツト本体
の先端前面部にボルト１８により脱着自在に取付
けられている。この場合円錐底面１９がスクイ
面、円錐側面２０がニゲ面となり、切刃チツプ１
７が円孤状になつているので切削応力が分散する
結果加熱による異状欠損および振動がなく、また
切刃チツプがビツト本体に対して着脱自在である
から切刃の回転あたり位置の変更、および交換が
容易に行える等の利点がある。 穿孔の第３段階は、穿孔底部の平滑化を目的と
するもので、前記の如くＢビツトの切刃で穿孔す
ると穿孔底部の中央部に円柱部が残るのでこれを
平滑化し、下部燃焼室にできるだけ近づけた所定
距離の底部を確保して測温の正確性を維持する必
要があるからである。 この場合のビツトは第６図に示す如きカツター
（以下Ｃビツトという）で、コンクリートや岩盤
の穿孔用に使用されているカツターに類似してい
る。平面図ａ、側面図ｂにおいて２１は耐熱、耐
摩耗性に優れた材質の切刃で、回転数900RPM、
切削速度30〜35mm／分の作業で円滑な平削り切削
仕上げが可能な平削り型ビツトである。 以上の各ビツトは高温煉瓦からの伝熱と切削摩
擦熱によつて高温となるので、ビツトを装着した
ガイドパイプ内に上部から圧入した圧縮空気また
は圧縮N2ガス等によつてビツトを噴射して冷却
する。即ちＡビツト、Ｂビツトの切刃チツプ１
６，１７の内端はガイドパイプ１４の内径より内
側であるから切削されてパイプ内にある煉瓦とパ
イプの内側に間隙が生じるのでこゝを冷却用気体
が流下する。また切刃チツプの外端はガイドパイ
プ１４の外径より外側に出張つているので、パイ
プ外径と穿孔壁とに間隙が生じ、この隙間を煉瓦
の切削粉が冷却用気体の戻りによつて吹上げられ
て炉上部へ排出される。 この発明方法を実施するための穿孔装置は以上
のような構造であるからコークス炉炉頂部の高温
煉瓦に対して、高精度の垂直度と正確な深度で多
数の測温孔をバラツキなくかつ短時間で穿孔する
ことができる。また穿孔段階に応じて適切なビツ
トを使いわけるため振動や衝撃がなく、従つて開
孔周辺の煉瓦や目地の損傷を最小限度に抑えるこ
とができ施工後の保守が容易である。熱電対の腐
蝕を防止できる、廃ガスリークの防止が図れるこ
と等多くの効果を有する。 さらにこの穿孔装置はコークス炉上部の装炭車
または炉頂クリーナーに搭載して作業を行うこと
によつて多数の測温孔の穿孔作業を短時間かつ効
率的に実施することができる。 次にこの発明の穿孔方法について説明する。コ
ークス炉炉頂部の測温孔の開孔位置は、第７図炉
頂部の一部平面図で示すように燃焼室の上部のフ
リユー（燃焼口）２２，２２のそれぞれの中央位
置２３であつて、孔の深さおよび孔径はコークス
炉によつて多少異るが2200〜2300mmおよび50〜60
mmφの所定寸法である。なお２４は炭化室の位置
を示す。 先ず穿孔装置を装炭車等に積載して開孔すべき
位置の近くまで移動し、第２図および第３図に示
す水平架台５を開孔位置に位置決めし（水平架台
にはガイド支柱の立設位置が決められている。）
水準器および調整具６によつて水平に維持する。 次にガイド支柱７およびガイドパイプ１４を垂
直度計８により支持具９を調整して誤差1/500以
内に垂直度を確保して底部固定ボルト１０を固着
する。ガイドパイプ１４の下端に第４図に示すＡ
ビツトを装着し開孔位置に合わせたのち回転コア
ードリル１２のモーターに通電し、ガイドパイプ
１４のガス流路に２〜３Kg／cm2の圧力のN2ガス
（または圧縮空気）を通気し、ガイドパイプおよ
び先端ビツトを冷却しながら穿孔を開始する。Ａ
ビツトの回転数は900RPM、穿孔速度は40〜45
mm／分が適当である。300mmの深さまで穿孔する
ことによつて孔の位置および垂直度が確保され
る。切削された煉瓦粉やモルタル粉は冷却用の圧
縮気体によつてガイドパイプの外側面と開孔壁と
の間隙を上昇して上部へ噴上げられる。この穿孔
第１段階は７〜８で終了する。 次にガイドパイプを一旦引上げ、穿孔用ビツト
を第５図に示すＢビツトと交換する。この穿孔第
２段階では測温孔の所定の深さまで達するように
さらに200mm前後を穿孔するので耐熱および耐磨
耗性に優れたＢビツトを使用する。この際開孔周
辺の煉瓦やモルタルの損傷を防ぐため振動や衝撃
を与えない最適のドリル回転数は900〜
950RPM、穿孔速度は60〜80mm／分である。即ち
回転数を大にし、速度を小にするのであつてこの
撰定を誤ると振動が発生し周壁の損傷を引起す。
穿孔ビツトは回転中冷却しているが、磨耗が相当
進みこれに伴う振動発生を避けるために必要に応
じて新品のＢビツトと交換する。実穿孔時間は約
30分であるが、前記のビツト交換を含めて全施工
時間は約40分間必要である。この穿孔段階は単位
時間当りの切削量が多く距離も長いので切削済煉
瓦はガイドパイプの中空部に円筒状に詰るのでビ
ツト交換の際そのまゝ引上げて除去する。 Ｂビツトで最深部まで穿孔した状態は第８図の
如くＢビツトの中央開口部に対応する箇所が円筒
形２５の如く残る。この状態のまゝ測温すると燃
焼室１に近い温度が測定できず、また近接度もバ
ラツクので所定の深度（近接度）まで平滑に仕上
げる作業が必要である。 このため第６図に示むＣビツトに交換し平滑切
削して深度の確保を行う。この穿孔第３段階で使
用するＣビツトは第６図に示すような平削りビツ
トで、ビツトの前面は平滑、水平に切削され、ガ
イドパイプの炉頂部位置からの下降度をチエツク
することによつて±２mmの精度で所定深さに底部
を確保することが出来る。 次に穿孔後の開孔壁の保守について述べると、
以上の穿孔作業における装置、治具、作業方法は
開孔部周壁の耐火煉瓦とモルタルの損傷を防止す
ることを重要なポイントとしているが、たとえ作
業が円滑に終了しても念のためガスリークテスト
を行う。即ち開孔部を密閉して50mmAqN2ガス
（または圧縮空気）を圧入してその減圧度により
亀裂、欠落部の有無、程度を把握する。もし欠陥
があれば補修をしなければならない。 補修は煉瓦温度が700℃以上になつている高温
部（開孔部の下部ほぼ2/3）と低温部（同上部約
1/3）に別け、高温部にはドライモルタル粉を吹
込むことによつて亀裂や欠落箇所にモルタルが浸
入し充填される。低温部は耐熱モルタルをミルク
状にして開孔壁面に圧入することによつて亀裂部
に浸入せしめ壁面のコーチングを行う。このよう
にして廃ガスのリークを完全に防止することがで
きる。 以上説明したようにこの発明の穿孔方法は、穿
孔の段階および目的に対応して３種類の穿孔ビツ
トを交換使用し、それぞれに応じた回転数および
進度によつて作業を行うので、高温煉瓦および目
地を損傷することなく所定の正確な深度で穿孔す
ることができる。また開孔の垂直度を精密に管理
するので、多数の測温孔を開孔しても各測温孔を
通じて同一条件で温度測定ができる如き測温孔を
設けることができ、さらに作業時間の短縮、省力
化を図ることができる穿孔方法である。 以上は主としてコークス炉の燃焼室に対する測
温孔の穿孔について述べたが、炭火室あるいは廃
ガス通路等炉頂部から測温できる任意の個所に穿
孔することができ、さらに穿孔装置を装炭車また
は炉頂クリーナーと一体に構成して任意の場所に
移動、停止させ、油圧シリンダーによる穿孔角度
設定調整器、電磁式位置固定による穿孔機の装置
固定、LS固定装置による開孔深さ設定、等各種
付帯装置を設けることによつて正確、迅速かつ少
人数で穿孔作業を行うことができる。 この発明の穿孔方法によれば、稼動中のコーク
ス炉に燃焼計算制御システムの有効な適用が可能
となり、その工業的効果は大きい。
煉瓦の内部温度が800〜900℃に達している場所に
正確な垂直性と深度で、かつ任意の位置に測温孔
を明ける穿孔方法に関する。 最近、コークス炉操業の省力化、省エネルギ
ー、およびコークスの品質特に強度向上に多大な
効果のある「コークス炉燃焼計算制御システム」
が開発され実施されつゝある。このシステムのキ
ーポイントは燃焼室の温度測定にあるが、そのた
め炉頂部に多数の測温孔、即ち大型炉で燃焼室１
列当り少くとも１個以上、全炉団100門の場合100
個以上の測温孔が必要となり、その測温によつて
燃焼室の温度分布を適正に維持するための綿密な
炉温管理およびガス流量調整をコンピユーターに
よつて計算制御する。 ところがガス流路に直接、測温用熱電対をさら
すと高温と廃ガス中の腐蝕成分によつて熱電対が
１〜２ケ月で損傷し使用不能となるため、炉頂部
の耐火煉瓦内で煉瓦を介して間接的に温度測定を
行わざるを得ない。この場合、実ガス温度に出来
るだけ近い測温と測温精度を維持するために、炉
頂部煉瓦に正確に各測温孔を穿つ必要が生ずる。
新設炉の場合は炉頂煉瓦製造時に、所要の測温孔
を形成する如き煉瓦形状にして築炉すればよい
が、コークス炉の寿命は20〜30年であるから前記
の燃焼制御システムの導入、ひいては多数の測温
孔の設置は稼動中の既設炉に対して行われること
になる。この場合における測温孔の穿孔において
は次の如き条件を解決しなければならない。 (1) 稼動中のコークス炉の炉頂煉瓦の温度は、測
温部（炉頂壁で燃焼室に近い下部）で800〜900
℃であるうえ、切削に伴う磨擦熱発生と相まつ
てさらに高温となり、また高い硬度の耐火煉瓦
が対象であるから耐熱、耐磨耗性に優れた耐火
煉瓦専用穿孔ビツトを開発しなければならな
い。 (2) 一孔の穿孔作業中に、深度による温度差、切
削目的および摩滅状態等に対応して使用するビ
ツトを随時交換できなければならない。 (3) 測温孔の垂直精度は1/500以下であることが
好ましい。即ち穿孔垂直精度が悪いと垂直に挿
入した熱伝対の先端部が穿孔内壁に接したり近
接し過ぎたりすることとなり、測温の正確度が
低下し、さらに多数の測温孔同志の測温条件が
一定とならず精度が悪くなり、全炉の温度制御
システムの制御精度が低下することになる。 (4) 穿孔の際、孔壁の煉瓦やモルタルを損傷して
亀裂や目地欠落を発生させると炉のガスシール
が不完全となり、測温孔に廃ガスが流入して熱
電対が腐蝕するので、振動や衝撃を与えない穿
孔装置および穿孔方法でなければならない。 (5) 円滑に穿孔しても穿孔壁に僅かの亀裂や欠落
が発生している恐れもあるので、これを発見し
補修して廃ガスリークの完全防止を図らなけれ
ばならない。 従来、前記の如き条件でかつ高温に加熱された
煉瓦を穿孔する必要性がなかつたのでこの種技術
は開発されていない。即ち開孔機、穿孔機として
は、炭鉱、各種鉱山でのダイナマイト挿入孔の開
孔機、土木工事での地層分析用サンプリングのた
めのボーリング機、ダム建設の際の岩盤へのコン
クリートミルク圧入用穿孔機、石油採掘における
ボーリング機等各種形式の開孔、穿孔機が従来使
用されているが、何れも常温使用であるから穿
孔時に発生する摩擦熱は200〜300℃程度である。
穿孔部の孔の内面やその周辺の損傷に大して留
意する必要がない。振動が大きい。精密な穿
孔と垂直正確度を必要としない等のものである。 一方コークス炉の炉頂煉瓦は前述の如く高温状
態にある。即ち例えば燃焼室のフリユー下部温度
が1150℃〜1250℃であるのに伴い、燃焼室上部の
炉頂煉瓦の温度は約1000℃である。第１図は「コ
ークス炉天井部穿孔部位の温度分布」の実測値を
示すもので、穿孔深さ1000mm即ちコークス炉本体
炉頂面から下へ１ｍ下つた位置で780〜820℃であ
り２ｍ下つた位置で890〜960℃である。（この測
定時の炉頂煉瓦の厚さは2450mmであつた。） 穿孔に際してはさらに摩擦熱がプラスされるか
ら穿孔用ビツトは1200℃以上の高温で使用される
ことになり、前記従来の常温穿孔用の各種穿孔機
では、耐熱・耐摩耗性の点において使用に耐えな
い。 また炉頂煉瓦は230×115×145mm程度の小型煉
瓦をモルタルで接合し築造されているので、穿孔
ドリルの回転数、穿孔の速度およびビツトの形状
等を慎重に撰定し、さらに振動や衝撃を完全に抑
制しないとモルタル接合部に亀裂を発生し、時に
は煉瓦にヒビ割れや欠落が生じて燃焼ガスが穿孔
部へ浸入する原因となるので、前記従来の開孔
機、穿孔機は危険で使用できない。 さらに今、穿孔ドリルの全長を３ｍとし、直径
62mmで穿孔し、直径20mmの電熱対を垂直に垂下挿
入した場合、穿孔が完全に垂直であれば穿孔壁と
熱電対先端との近接間隔は21mmであるが、穿孔垂
直度に1/100の誤差があると熱電対の先端部（測
温部）は穿孔側壁に接することになる。また近接
度が多数の測温孔間でバラツキが大きいと測定温
度の正確度および精度が期待できないので穿孔垂
直精度は1/500以下である必要がある。従来の前
記のような穿孔機ではこのような穿孔垂直精度で
施工することは殆んど不可能である。 以上のような事情に鑑み、この発明はコークス
炉の炉頂煉瓦の測温孔の施工上必要な前記した諸
条件を満足する穿孔方法を提供することを目的と
するもので、 １ コークス炉本体の炉頂面と水平な架台を設け
る。 ２ この水平架台上に垂直にガイド支柱を立てか
つ固定する。 ３ このガイド支柱と平行に上下動するガイドパ
イプをガイド支柱に取付ける。 ４ ガイドパイプの上端を回転ドリルに連結し、
下端に随時交換可能な３種の機能の異る穿孔用
ビツトを装備する。 ５ 穿孔用ビツトを冷却するため、圧縮空気か圧
縮窒素ガス等冷却用気体の流路をガイドパイプ
内に設ける。 以上の如き要件を満足するコークス炉炉頂煉瓦
穿孔装置を用いるものであり、この発明の穿孔方
法の要旨とするところは、穿孔作業を３段階に別
けて施工する点にある。即ち、 １ 第１段階（低温度を穿孔） 回転しながら上下動するガイドパイプの下端
に装着した角型チツプ付きコアービツトで約
300mmの深さまで穿孔する。 ２ 第２段階（高温部を最深部まで穿孔） 次に同じく丸型チツプ付きコアービツトに交
換して目的とする最深部（通常2300mm前後）ま
で穿孔する。 ３ 第３段階（穿孔底部を平滑切削） 同じくさらに平削り型ビツトに交換して穿孔
底部を平滑に切削する。 ４ 全工程を通じて各ビツトに圧縮空気、不活性
ガス等の冷却用気体を噴射して冷却しながら穿
孔する。 以上の方法によつて穿孔周辺の耐火煉瓦および
目的を損傷することなくかつ高温煉瓦を垂直に穿
孔する方法である。 先ずこの発明方法を実施するための装置を実施
例を示す図面にもとづいて説明すると、第２図は
穿孔装置全体の側面図、第３図は同平面図で図に
おいて１はコークス炉の燃焼室、２はコークス炉
の天井を構成する煉瓦積で硬質粘土質および珪石
質の耐火煉瓦を目地３で接合して構築されてい
る。４はコークス炉の炉頂面で通常平担である。
５は炉頂面４上に設けた水平架台で、水準器と４
組の調整具６によつて水平に維持した鉄製枠状で
通常長さ2.2ｍ、巾1.0ｍである。７は水平架台５
上に垂直に固定した長さ約3.5ｍの鋼製角柱のガ
イド支柱で、垂直度計８、４本丸鋼棒の支持具９
および底部固定ボルト１０によつて垂直度誤差1/
５００以内で固定する。片側にラツク１１が設けて
あり、ガイド支柱７に平行に取付けられた電動式
コアードリル１２の回転と同調するピニオンの回
転によつてコアドリル１２は垂直に上下動する。
さらにコアードリル１２の回転パイプ軸が下方に
延び、その先端に穿孔用ビツト１３が装着され、
コアードリル、回転パイプ軸、ビツトが一体に連
結されてガイドパイプ１４を形成し、ガイドパイ
プ１４全体はガイド支柱７と精密に平行に取付け
てある。 即ちコアードリル１２の回転と同時に穿孔ビツ
ト１３は回転しながら正確に垂直に上下動を行う
ことができる。なおコアードリル１２の回転数は
穿孔ビツト１３の種類に応じて変更できる。ガイ
ドパイプ１４の全長（コアードリル１２の上端か
ら穿孔ビツト１３の下端まで）は通常約3.0ｍで
あり、ガイドパイプ１４の上部には先端ドリルを
強制冷却するための圧縮空気または圧縮窒素ガス
等の冷却用気体を圧入するためのホース１５が接
続されており、ガイドパイプ１４の中空部に２〜
３Kg／cm2の圧力で送入するようになつている。 次に穿孔用ビツト１３は、３種類の機能の異る
ビツトを使用しこれを交換して使用する。即ち穿
孔の第１段階は、孔の位置決めと垂直正確度を確
保する目的で、切削中に振動の発生がなく切削性
に優れかつ煉瓦低温部（300〜500℃）の深さ約
300mmまでの穿孔に適した第４図に示す如き角型
チツプ付きコアービツト（以下Ａビツトという）
を装着する。 Ａビツトは平面図ａおよび側面図ｂに示すよう
に切刃チツプ１６が角型切刃になつているので穿
孔精度が高く、また穿孔開始時に煉瓦表面で振動
発生やぶれがなく所定位置に正確にかつ垂直に穿
孔することができる。 穿孔の第２段階は、煉瓦高温部（500〜1000
℃）を、目的の最深部（炉頂面から2200〜2300
mm）まで穿孔するに適した耐熱衝撃性が強く、切
削振動の少い第５図に示す如き丸型チツプ付コア
ービツト（以下Ｂビツトという）を装着する。Ｂ
ビツトは平面図ａおよび側面図ｂに示すように截
頭直円錐形の複数個（この例では４個）の切刃チ
ツプ１７（耐熱・耐摩耗高速度鋼）がビツト本体
の先端前面部にボルト１８により脱着自在に取付
けられている。この場合円錐底面１９がスクイ
面、円錐側面２０がニゲ面となり、切刃チツプ１
７が円孤状になつているので切削応力が分散する
結果加熱による異状欠損および振動がなく、また
切刃チツプがビツト本体に対して着脱自在である
から切刃の回転あたり位置の変更、および交換が
容易に行える等の利点がある。 穿孔の第３段階は、穿孔底部の平滑化を目的と
するもので、前記の如くＢビツトの切刃で穿孔す
ると穿孔底部の中央部に円柱部が残るのでこれを
平滑化し、下部燃焼室にできるだけ近づけた所定
距離の底部を確保して測温の正確性を維持する必
要があるからである。 この場合のビツトは第６図に示す如きカツター
（以下Ｃビツトという）で、コンクリートや岩盤
の穿孔用に使用されているカツターに類似してい
る。平面図ａ、側面図ｂにおいて２１は耐熱、耐
摩耗性に優れた材質の切刃で、回転数900RPM、
切削速度30〜35mm／分の作業で円滑な平削り切削
仕上げが可能な平削り型ビツトである。 以上の各ビツトは高温煉瓦からの伝熱と切削摩
擦熱によつて高温となるので、ビツトを装着した
ガイドパイプ内に上部から圧入した圧縮空気また
は圧縮N2ガス等によつてビツトを噴射して冷却
する。即ちＡビツト、Ｂビツトの切刃チツプ１
６，１７の内端はガイドパイプ１４の内径より内
側であるから切削されてパイプ内にある煉瓦とパ
イプの内側に間隙が生じるのでこゝを冷却用気体
が流下する。また切刃チツプの外端はガイドパイ
プ１４の外径より外側に出張つているので、パイ
プ外径と穿孔壁とに間隙が生じ、この隙間を煉瓦
の切削粉が冷却用気体の戻りによつて吹上げられ
て炉上部へ排出される。 この発明方法を実施するための穿孔装置は以上
のような構造であるからコークス炉炉頂部の高温
煉瓦に対して、高精度の垂直度と正確な深度で多
数の測温孔をバラツキなくかつ短時間で穿孔する
ことができる。また穿孔段階に応じて適切なビツ
トを使いわけるため振動や衝撃がなく、従つて開
孔周辺の煉瓦や目地の損傷を最小限度に抑えるこ
とができ施工後の保守が容易である。熱電対の腐
蝕を防止できる、廃ガスリークの防止が図れるこ
と等多くの効果を有する。 さらにこの穿孔装置はコークス炉上部の装炭車
または炉頂クリーナーに搭載して作業を行うこと
によつて多数の測温孔の穿孔作業を短時間かつ効
率的に実施することができる。 次にこの発明の穿孔方法について説明する。コ
ークス炉炉頂部の測温孔の開孔位置は、第７図炉
頂部の一部平面図で示すように燃焼室の上部のフ
リユー（燃焼口）２２，２２のそれぞれの中央位
置２３であつて、孔の深さおよび孔径はコークス
炉によつて多少異るが2200〜2300mmおよび50〜60
mmφの所定寸法である。なお２４は炭化室の位置
を示す。 先ず穿孔装置を装炭車等に積載して開孔すべき
位置の近くまで移動し、第２図および第３図に示
す水平架台５を開孔位置に位置決めし（水平架台
にはガイド支柱の立設位置が決められている。）
水準器および調整具６によつて水平に維持する。 次にガイド支柱７およびガイドパイプ１４を垂
直度計８により支持具９を調整して誤差1/500以
内に垂直度を確保して底部固定ボルト１０を固着
する。ガイドパイプ１４の下端に第４図に示すＡ
ビツトを装着し開孔位置に合わせたのち回転コア
ードリル１２のモーターに通電し、ガイドパイプ
１４のガス流路に２〜３Kg／cm2の圧力のN2ガス
（または圧縮空気）を通気し、ガイドパイプおよ
び先端ビツトを冷却しながら穿孔を開始する。Ａ
ビツトの回転数は900RPM、穿孔速度は40〜45
mm／分が適当である。300mmの深さまで穿孔する
ことによつて孔の位置および垂直度が確保され
る。切削された煉瓦粉やモルタル粉は冷却用の圧
縮気体によつてガイドパイプの外側面と開孔壁と
の間隙を上昇して上部へ噴上げられる。この穿孔
第１段階は７〜８で終了する。 次にガイドパイプを一旦引上げ、穿孔用ビツト
を第５図に示すＢビツトと交換する。この穿孔第
２段階では測温孔の所定の深さまで達するように
さらに200mm前後を穿孔するので耐熱および耐磨
耗性に優れたＢビツトを使用する。この際開孔周
辺の煉瓦やモルタルの損傷を防ぐため振動や衝撃
を与えない最適のドリル回転数は900〜
950RPM、穿孔速度は60〜80mm／分である。即ち
回転数を大にし、速度を小にするのであつてこの
撰定を誤ると振動が発生し周壁の損傷を引起す。
穿孔ビツトは回転中冷却しているが、磨耗が相当
進みこれに伴う振動発生を避けるために必要に応
じて新品のＢビツトと交換する。実穿孔時間は約
30分であるが、前記のビツト交換を含めて全施工
時間は約40分間必要である。この穿孔段階は単位
時間当りの切削量が多く距離も長いので切削済煉
瓦はガイドパイプの中空部に円筒状に詰るのでビ
ツト交換の際そのまゝ引上げて除去する。 Ｂビツトで最深部まで穿孔した状態は第８図の
如くＢビツトの中央開口部に対応する箇所が円筒
形２５の如く残る。この状態のまゝ測温すると燃
焼室１に近い温度が測定できず、また近接度もバ
ラツクので所定の深度（近接度）まで平滑に仕上
げる作業が必要である。 このため第６図に示むＣビツトに交換し平滑切
削して深度の確保を行う。この穿孔第３段階で使
用するＣビツトは第６図に示すような平削りビツ
トで、ビツトの前面は平滑、水平に切削され、ガ
イドパイプの炉頂部位置からの下降度をチエツク
することによつて±２mmの精度で所定深さに底部
を確保することが出来る。 次に穿孔後の開孔壁の保守について述べると、
以上の穿孔作業における装置、治具、作業方法は
開孔部周壁の耐火煉瓦とモルタルの損傷を防止す
ることを重要なポイントとしているが、たとえ作
業が円滑に終了しても念のためガスリークテスト
を行う。即ち開孔部を密閉して50mmAqN2ガス
（または圧縮空気）を圧入してその減圧度により
亀裂、欠落部の有無、程度を把握する。もし欠陥
があれば補修をしなければならない。 補修は煉瓦温度が700℃以上になつている高温
部（開孔部の下部ほぼ2/3）と低温部（同上部約
1/3）に別け、高温部にはドライモルタル粉を吹
込むことによつて亀裂や欠落箇所にモルタルが浸
入し充填される。低温部は耐熱モルタルをミルク
状にして開孔壁面に圧入することによつて亀裂部
に浸入せしめ壁面のコーチングを行う。このよう
にして廃ガスのリークを完全に防止することがで
きる。 以上説明したようにこの発明の穿孔方法は、穿
孔の段階および目的に対応して３種類の穿孔ビツ
トを交換使用し、それぞれに応じた回転数および
進度によつて作業を行うので、高温煉瓦および目
地を損傷することなく所定の正確な深度で穿孔す
ることができる。また開孔の垂直度を精密に管理
するので、多数の測温孔を開孔しても各測温孔を
通じて同一条件で温度測定ができる如き測温孔を
設けることができ、さらに作業時間の短縮、省力
化を図ることができる穿孔方法である。 以上は主としてコークス炉の燃焼室に対する測
温孔の穿孔について述べたが、炭火室あるいは廃
ガス通路等炉頂部から測温できる任意の個所に穿
孔することができ、さらに穿孔装置を装炭車また
は炉頂クリーナーと一体に構成して任意の場所に
移動、停止させ、油圧シリンダーによる穿孔角度
設定調整器、電磁式位置固定による穿孔機の装置
固定、LS固定装置による開孔深さ設定、等各種
付帯装置を設けることによつて正確、迅速かつ少
人数で穿孔作業を行うことができる。 この発明の穿孔方法によれば、稼動中のコーク
ス炉に燃焼計算制御システムの有効な適用が可能
となり、その工業的効果は大きい。
第１図はコークス炉炉頂部煉瓦の穿孔深さと開
孔部の実測温度との関係を示すグラフ、第２図は
この発明の実施例を示す側面図、第３図は同平面
図、第４図はこの発明で使用するＡビツトのａは
平面図およびｂは側面図、第５図は同じくＢビツ
トのａは平面図、ｂは側面図、第６図は同じくＣ
ビツトのａは平面図、ｂは側面図である。第７図
はコークス炉炉頂部における測温孔の開孔位置を
示す平面図、第８図はＢビツトで所定深部まで穿
孔した状態を示す縦断側面図である。 各図において、２……コークス炉炉頂部の煉瓦
積、３……煉瓦目地、４……コークス炉炉頂面、
５……水平架台、７……ガイド支柱、１１……ラ
ツク、１２……回転コアードリル、１３……穿孔
用ビツト、１４……ガイドパイプ、１５……冷却
用気体圧入ホース、１６……Ａビツトの切刃、１
７……Ｂビツトの切刃チツプ、２１……Ｃビツト
の平削り型切刃、２３……測温孔開孔位置。
孔部の実測温度との関係を示すグラフ、第２図は
この発明の実施例を示す側面図、第３図は同平面
図、第４図はこの発明で使用するＡビツトのａは
平面図およびｂは側面図、第５図は同じくＢビツ
トのａは平面図、ｂは側面図、第６図は同じくＣ
ビツトのａは平面図、ｂは側面図である。第７図
はコークス炉炉頂部における測温孔の開孔位置を
示す平面図、第８図はＢビツトで所定深部まで穿
孔した状態を示す縦断側面図である。 各図において、２……コークス炉炉頂部の煉瓦
積、３……煉瓦目地、４……コークス炉炉頂面、
５……水平架台、７……ガイド支柱、１１……ラ
ツク、１２……回転コアードリル、１３……穿孔
用ビツト、１４……ガイドパイプ、１５……冷却
用気体圧入ホース、１６……Ａビツトの切刃、１
７……Ｂビツトの切刃チツプ、２１……Ｃビツト
の平削り型切刃、２３……測温孔開孔位置。
Claims (1)
- １ コークス炉本体の炉頂煉瓦面上の水平架台に
垂直に立設固定したガイド支柱に、上端に連結し
た回転ドリルで回転させながら該ガイド支柱と平
行に上下動するガイドパイプを取付けた煉瓦穿孔
装置を用い、前記ガイドパイプの下端に、先ず角
型チツプ付きコアービツトを装着し、前記ガイド
パイプ内に導入した冷却用気体を噴射せしめ、冷
却しながら該コークス炉の炉頂煉瓦を300mm程度
まで穿孔し、次いで丸型チツプ付きコアービツト
に交換して同じく冷却しながら目的深度まで穿孔
し、更に平削り型チツプ付きコアービツトに交換
して、同じく冷却しながら穿孔底部の平滑切削を
行うことにより終始穿孔周辺壁を損傷することな
くかつ高温煉瓦を垂直に穿孔することを特徴とす
るコークス炉炉頂煉瓦の穿孔方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57173899A JPS5964691A (ja) | 1982-10-05 | 1982-10-05 | コ−クス炉炉頂煉瓦の穿孔方法 |
| CA000436764A CA1198914A (en) | 1982-10-05 | 1983-09-15 | Method for drilling coke oven top brick |
| KR1019830004511A KR860000284B1 (ko) | 1982-10-05 | 1983-09-26 | 코크스로(爐)천정부연와의 천공장치 및 천공방법 |
| DE3335710A DE3335710C2 (de) | 1982-10-05 | 1983-10-01 | Verfahren zum Anbohren der Deckziegel eines Koksofens |
| FR8315714A FR2533858B1 (fr) | 1982-10-05 | 1983-10-03 | Appareil et procede pour percer la paroi superieure en brique d'un four a coke |
| US06/538,287 US4512421A (en) | 1982-10-05 | 1983-10-03 | Method for drilling coke oven top brick |
| BR8305488A BR8305488A (pt) | 1982-10-05 | 1983-10-04 | Aparelho e processo para perfuracao rotativa de um furo vertical, em um tijolo superior em cada posicao de perfuracao desejada, sobre a superficie superior de um forno de coque |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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