JPS62288685A - コ−クス炉炉壁補修方法 - Google Patents

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】 ３、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〕

一喰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堤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ｌＯ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
４１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１
４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１
２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４１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
き抜けるために亀裂面への付着率が低くて補修材Ｆの無
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
、または溶射に先立って、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ＩＯ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テレビカメ
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１
１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１
１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ｌｌ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へラド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、補修へラド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、同じく補修へラ
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４１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
５ｉ０２　、Ａ１２０３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５ｉ０２を隔壁に
溶着させる方法等を適用してもよいが、これらはいずれ
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４１からの補修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　（
ａ＋ｍ）　＋充填材の充填深さくｎｕ＋＋）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０．５
ｍ／分。

１．０１１／分、　２．０ｍ／分の如く夫々変えて両者
の関係を示しである。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１Ｏｎ＋ｍ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
。

表１ 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
の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２
ａ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、軸心線口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、　ｌｂ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１ｄに対向させて炉内観察装置を構
成する照明灯Ｉｆ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ｌをコークス炉ｌＯの燃焼室ｌ
ｌ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Ｉｆの光を窓１ｄを通し
て隔壁１３に投射し、その反射光を窓ＩＬ！。

ミラー１ｇを経てテレビカメラ１ｈで撮像し、両側の隔
壁１３を走査してその画像をＪｌ＋定装蓋装置本体３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　（７）左、右（７）
４１輻ｆＢ、　ｃｏハ等ｔ、、　＜　　（ＡＢ＝ＣＤ）
　ｆ、；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！
虚のときは左右で異なった縮尺状態となるため（ＡＢｆ
−ＣＤ）　、これを補正器３ｂに人力し、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
ｌの軸心線回りの回転（角度：θ０）によって、隔壁１
３と正対する状態から左側・に視野中心がθ。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：２Ｘｏ）、縦軸にｙ（モニタの縦幅：２ｙｏ）
をとると、下記（１）式の如く表せる。

ｘ ｔａｎθ＝　　　　　ｔａｎ　Ｃｔ　　　　　−（１１
Ｏ 但し、ｘｏ　：モニタ画面の横幅の２ α：テレビカメラの水平刃 向視野角の〃 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＋２１．　＋
３１式の如く表される。

Ｘ　　　　１＋ｔａｎθＯｔａｎθ Ｖ　　　　１＋ｔａｎθ（３ｔａｎθ 従って水冷ランス１の回転角θ０を角度検出器５ａで求
めれば、（２１，（３）式に従って、ｘ　Ｉ　、　　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Ａ’Ｂ’、Ｃ’Ｄ’が等しくなった画像となり　（
Ａ’Ｂ’＝Ｃ’Ｄ’）、この補正した画像に基づき、演
算器３ｅにて耐火レンガ幅ｄｏ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平方向に一定間隔
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（に行われる。

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闇値、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
に近い方向の綿を消去する。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１００ｍｎ＋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Ｒ１１１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′／＄値ｄ。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
正常な目地部の軸以上の部分を亀裂、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ｌ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ａＸされており、更にこの昇降台車５ｂに水冷
ランス５．補修ヘッド４が昇降、並びに軸心線口りに回
動可能に装備されている。

水冷ランス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。

そして補修へラド４は同じく内、外二重構造に構成され
ており、両筒４ａ、４ｈ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。

補修へラド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４１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４１と周側の周壁に形成した窓４
ｅ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４１を亀裂１４に対向さ゛せ溶射を行う。

プラズマ溶射ガン４１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に煩わされることがな（、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。 ｌ・・・水冷ランス　ｌａ、　ｌｂ・・・筒　ＩＣ・・
・通水室ｌｄ、　ｌｅ・・・窓　１ｆ・・・照明灯　１
ｇ・・・ミラー　１ｈ・・・テレビカメラ　１１・・・
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　４１・・・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・・・亀裂時　許　　
出願人　　住友金属工業株式会社代理人　　弁理士　　
河　野　　登　夫第　１団 ＋　　２　　　　　　５　　　　　　　　　　１０開口
幅Ｗ（川ｙｒｌ 茅２旧 庫３記 ％４図 寓　５［２１ 第６図 第　ｑ　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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。