KR100615106B1 - 노벽 관찰 및 노벽 형상 측정장치 - Google Patents

Abstract

코크스로 탄화실 등의 서로 마주보는 노벽의 표면을 관찰하는 노벽 관찰장치, 및 상기 노벽의 표면 형상을 측정하는 노벽 형상 측정장치에 있어서, 단열용기 내에 광 빔 조사장치와 촬상장치를 수납하고, 단열용기의 외측에 거울면을 배치하고, 거울면에 반사되어 비치는 노벽 표면의 영상을 촬상장치에 의하여 촬상한다.

Description

노벽 관찰 및 노벽 형상 측정장치{A DEVICE FOR OBSERVING THE INNER WALL OF FURNACE AND A DEVICE FOR MEASURING CONFIGURATION OF INNER WALL OF FURNACE}

본 발명은 코크스로 탄화실의 노벽을 비롯한, 고온의 노벽을 관찰하는 노벽 관찰장치 및 고온의 노벽 표면 형상을 측정하는 노벽 형상 측정장치에 관한 것이다.

코크스로의 탄화실을 비롯한 고온의 노실에 있어서는 노실을 구성하는 노벽이 내화물로 구성되고, 상기 내화물 열화 상황을 정확하게 파악하는 것이 필요하다. 특히, 코크스로의 탄화실은 가혹한 조건 하에서 통상 20년 이상의 장기간에 걸쳐 연속 조업되는 것으로, 탄화실을 구성하는 내화 연와는 열적, 화학적 및 기계적 요인에 의하여 서서히 열화(劣化)된다.

이러한 내화 연와의 열화로 인하여 코크스가 몰리거나, 내화 연와가 탈락하기도 한다. 이와 같은 내화 연와의 탈락 등의 사고가 발생하면, 보수하기가 곤란하고, 조업에 현저한 영향을 미치게 된다. 따라서, 탄화실 내의, 특히 노벽을 구성하는 내화 연와의 상황을 상시 파악해두는 것이 코크스로 조업 관리상 매우 중요하다.

조업 중의 단시간을 이용하여 코크스로의 요구(窯口)로부터 노 내의 벽을 사람이 눈으로 관찰하는 방법으로는 노 내가 고온이기 때문에 요구의 외측에서 내부를 관찰할 수밖에 없고 또한, 탄화실은 노의 안쪽까지의 길이는 길지만 폭이 좁기 때문에, 노 안쪽의 내벽 내화물을 먼 곳에서 작은 각도로 관찰하게 되어, 표면 관찰은 대단히 어렵다.

보다 정확하게 노벽 연와의 상황을 파악하는 수단으로서 노벽의 영상을 촬상(撮像)하는 방법과 노벽의 요철 형상을 측정하는 방법이 있다.

노벽의 영상을 촬상하면, 벽돌의 균열이나 이음매 갈라짐의 상황을 이차원으로 시각적으로 받아들일 수 있다. 또한 카본 부착부는 주위의 연와 노출부에 비하여 휘도가 높기 때문에, 노벽의 영상으로부터 존재 위치를 확인할 수 있다. 노벽의 요철 형상을 측정함으로써 벽돌의 손모 상황을 정량적으로 파악할 수 있다.

탄화실의 노벽에 있어서 비교적 작은 손상부에는 내화물을 용사하여 메우고, 벽돌 누락부에는 내화 벽돌을 끼워 넣어 이음매에 내화물을 용사하여 복원한다. 이와 같이 하기 위해서는 탄화실 내부가 빨갛게 달아올라 있는 상황에서, 필요한 해상도로 표면을 관찰하고, 손상을 발견하여 위치를 파악하는 것이 중요하다.

노벽의 영상을 촬상하는 방법으로서는 다음과 같은 것이 있다. 일본공개특허공보 평3-105195호 공보에는 코크스로 탄화실의 요구로부터 카메라(통상의 2차원 ITV 카메라)를 탑재한 카메라 반송용 걸침대(boom)를 노 중에 삽입하고, 노 길이 방향으로 이동하면서 노 내 벽면을 촬영하는 방법이 개시되어 있다. 탄화실의 폭은 상당히 좁기 때문에, 카메라를 탄화실 내벽에 정면으로 향하게 하면, 카메라와 내벽과의 거리가 확보되지 않고 촬영 범위가 좁아져 필요한 범위의 화상이 얻어지지 않기 때문에, 카메라를 벽면에 대하여 비스듬히 설치하고, 얕은 각도로 노벽면을 시야에 넣어 촬영한다.

일본공개 특허공보 2001-3058호 공보에 기재된 방법에 있어서도, 노벽에 대하여 비스듬한 방향에서 카메라로 촬상하고 있다. 일본공개 특허공보 2001-11465호 공보에 기재된 방법에 있어서는 단열용기 내에 수용한 비디오 카메라를 노벽에 수직으로 향하게 하여 촬상하고 있다.

상기 일본공개 특허공보 2001-3058호 공보 및 일본공개 특허공보 2001-11465호 공보에 기재된 방법에 있어서는 촬상 카메라나 데이터 수록장치를 단열용기의 내부에 수납하고 있다. 노 외로부터의 냉각수 공급은 하지 않고 따라서, 냉각수 배관을 필요로 하지 않는다. 측정 및, 얻어진 화상 데이터나 측정 데이터의 수록을 단열용기 내의 검사 유니트의 내부에서 완결시키고, 고온 하에 있는 탄화실 내에 있어서 신호선 및 급전선 등의 설치를 필요로 하지 않고, 이러한 배선 수냉 구조를 필요로 하지 않는 간소한 구성으로 하여 벽면 검사를 실현한다.

일본공개 특허공보 소61-114085호 공보에는 수냉 박스 내에 프리즘과 텔레비전 카메라를 내장하고, 수냉 박스의 관찰 창을 통하여 프리즘에 반사하여 비치는 노 내 상황을 텔레비전 카메라에 담는 방법이 개시되어 있다.

일본공개 특허공보 평3-105196호 공보에 기재된 방법에 있어서는 코크스 압출기의 압출 램 헤드에 내화성 거울면을 설치하고, 거울면에 비친 탄화실 내벽면의 영상을 줌 렌즈를 구비한 망원 텔레비전 카메라로 촬상한다. 망원 텔레비전 카메라는 탄화실의 노 외에 설치되고, 요구를 통하여 노 내의 거울 면에 비치는 영상을 촬상한다. 압출 램 헤드를 탄화실의 요구로부터 반대측 요구까지 이동함으로써 탄화실 내 전역 벽면의 상황을 화상 정보로서 위치 정보와 합하여 수록할 수 있다. 경면과 카메라 사이의 거리에 맞추어, 줌 렌즈의 확대율 및 초점을 조정할 수 있다.

일복공개 특허공보 평3-105195호 공보나 일본공개 특허공보 2001-3058호 공보에 기재된 방법에 있어서는 카메라를 벽면에 대하여 비스듬히 장착하여 얕은 각도로 노벽면을 시야에 넣어 촬영하기 때문에, 카메라에 가까운 측의 화상은 촬영 범위가 좁고, 반대로 카메라부터 먼 측의 화상은 촬영 범위는 넓지만 대상이 조그맣게 찍혀 필요한 해상도가 얻어지지 않는다. 또한 이와 같은 촬영 방법에서는 전 시야에 걸쳐 초점을 맞추는 것은 곤란하다.

상기 공보에 기재된 방법에 있어서는 얻어진 비스듬히 본 상을 화상 처리하여, 마치 노벽에 대하여 정면으로 마주보게 하여 촬영한 것과 같은 정면 화상으로 변환하는데, 이와 같은 화상 처리를 하여도 먼 곳을 촬영한 부분의 해상도가 충분히 얻어지지 않고, 전 시야에 걸쳐 후 포커스를 맞추는 것이 곤란한 점은 변하지 않는다. 또한, 이와 같은 비스듬한 방향에서의 관찰로는 노벽 표면에 있어서 세로방향의 가는 균열이나 벽돌 사이의 이음매가 벌어진 것이 잘 보이지 않는다.

일본공개 특허공보 2001-11465호 공보에 기재된 비디오 카메라를 노벽에 수직으로 향하여 하여 촬상하는 방법에 있어서는 탄화실의 좌우 노벽 사이의 간격이 극히 좁아, 비디오 카메라의 렌즈와 노벽과의 거리를 충분히 둘 수 없고, 비디오 카메라의 하나의 시야에서 촬상 가능한 노벽 표면의 범위가 매우 좁아진다.

상기 일본공개 특허공보 2001-3058호 공보 및 일본공개 특허공보 2001-11465호 공보에 기재된 촬상 카메라나 데이터 수록장치를 단열용기의 내부에 수납하는 방법에 있어서는, 장치를 경량화하여 압출기 등의 이동장치에 간단히 착탈할 수 있는 이점을 가진다. 한편, 단열용기 내의 장치는 노 외 장치와의 사이에서 신호의 수수가 불가능하기 때문에, 얻어진 화상 정보를 촬상 카메라의 위치 정보와 직접 결합할 수 없고, 화상 정보로부터 손상 된 부분이 노 내의 어느 위치에 존재하는 것인 지 정확하게 파악하기 어렵다.

또한 수록한 데이터는 단열용기로부터 꺼내어 재생할 필요가 있기 때문에, 노 외로 꺼낸 단열용기가 충분히 냉각될 때까지 데이터를 재생할 수 없다. 그 때문에, 여러 탄화실을 관찰하고자 하는 경우에는 작업 효율이 나쁘다.

또한 단열용기라고 하여도, 단지 단열재에 의하여 열을 차단할 뿐이기 때문에, 코크스로와 같은 고온 상태의 노 내에 체재할 수 있는 시간은 겨우 3분정도이다. 코크스로의 압출기를 노 내에 삽입하고, 노 내를 한 번 왕복하는 것만으로도 통상 3분 정도의 시간을 필요로 한다. 따라서, 노 내에 체재할 수 있는 시간이 최대 3분이면, 여유 시간이 적고, 압출에 시간이 필요하면, 촬상장치 등의 전자 기기가 파손되는 것도 생각할 수 있다.

일본공개 특허공보 소61-114085호 공보에 기재된, 박스 내에 프리즘과 텔레비전 카메라를 내장하는 방법에 있어서는 충분히 넓은 노벽면 영역을 촬상하고자 하는 경우, 박스에 개구하는 관찰 창의 크기를 크게 할 필요가 있다. 수냉 박스를 사용하지 않고 단열용기를 사용하는 경우에는 이 큰 관찰 창으로부터 침입하는 열에 의하여 단열용기 내부의 온도가 현저하게 상승하고, 고온의 노 중에서 관찰하는 데 필요한 시간만큼 체재할 수 없게 된다.

일본공개 특허공보 평3-105196호 공보에 기재된, 압출 램 헤드에 내화성 거울면을 설치하고, 노 외에 구비한 망원 텔레비전 카메라로 거울면에 비치는 노벽 영상을 촬상하는 방법에 있어서는 특히, 텔레비전 카메라로부터 먼 측의 요구 부근을 촬상할 때에는 거울면과 텔레비전 카메라 사이의 거리가 커진다. 탄화실 내에는 분진이 많기 때문에, 거울면에 비치는 벽면의 영상을 노 외의 카메라로 촬상하는 것은 곤란하다.

또한 내화성 거울면은 상온의 노 외로부터 고온의 노 중에 삽입할 때의 급격한 온도 상승으로 변형되기 때문에, 삽입 전에 예열장치로 예열하여 놓을 필요도 있다. 또한 고온의 노 내 분위기에 노출됨으로써 거울면의 표면에 흐려진 부분이 생기고, 장기간에 걸쳐 광학적 성능을 유지할 수 없다.

노 벽의 요철 형상을 측정하는 방법에 있어서, 코크스로의 탄화실에 대하여는 종래부터 노폭계가 사용되어 왔다. 코크스로의 탄화실의 노벽과 같이 좁은 노실에 있어서, 좌우의 노벽이 평행하게 서로 마주보고 있는 경우에는 노벽 내화물이 손모되거나, 혹은 코크스 압출시에 받는 측압으로 노벽이 변형되면, 양 노벽 사이의 거리가 증대된다. 따라서, 양 노벽 사이의 거리를 측정함으로써 노벽을 구성하는 내화물의 건전(健全) 정도를 추정할 수 있다.

노 중에 거리계를 설치하고, 이 거리계와 노벽 사이의 거리를 측정하는 경우, 상기 거리계를 노 내에 정해진 위치에 정확하게 위치시킬 필요가 있다. 한편, 상기한 바와 같이 노벽 사이의 거리를 측정하는 방법에 있어서는 예를 들면, 노벽 측정장치가 옆으로 흔들리더라도 노벽 사이의 거리에 대한 측정치에는 큰 오차가 생기지 않는다. 따라서, 노벽 사이의 거리를 측정하는 방법에 있어서는 측정장치의 위치를 엄밀하게 맞출 필요가 없고, 예를 들면, 코크스로 압출기의 압출 램에 노폭 측정장치를 설치함으로써 노폭을 측정할 수 있다.

이와 같은 노폭 측정장치로서 예를 들면, 일본공개 특허공보 소62-293112호 공보에는 코크스 압출기의 램 등에, 각각의 노벽을 바라보는 한 쌍 또는 복수 쌍의 비접촉식 거리계를 설치하고, 그 설치 위치로부터 좌우의 벽을 동시에 측정하고, 그 합계 거리로부터 탄화실의 폭을 연속 측정하는 것이 기재되어 있다. 압출기를 수평 이동함으로써, 탄화실의 노벽 폭을 연속적으로 측정할 수 있다.

그러나, 상기 노폭을 측정하는 방법에 있어서는 좌우의 노벽 각각의 요철을 독립적으로 평가할 수 없다. 특개평8-73860호 공보에 기재된 코크스로 격벽의 손상부 측정 방법에 있어서는 코크스로 상방의 장탄구나 관찰 창으로부터 내부에 삽입되는 탐침(probe)을 준비하고 상기 탐침 중에 배치한 투광부가 격벽에, 투광축 각도 θ로 선상 광을 투광하고, 격벽을 촬상부에서 촬상하고, 영상에 있어서 선상 광의 변위량으로부터 격벽의 변위 및 손상부의 폭, 손상부의 요철량을 측정한다.

탐침은 냉각수를 순환시킴으로써 냉각된다. 격벽의 영상은 탐침 내에 배치된 프리즘으로 직각으로 꺾여, 촬상부에서 촬상한다. 탐침의 측면에는 투광부로부터의 투광과 촬상부에서의 촬상을 하기 위하여, 내열성 글래스를 장치한 창이 개구되어 있다.

이 방법은 각 노벽의 손모량을 독립적으로 평가할 수 있지만, 코크스로 상방의 장탄구 등으로부터 탐침을 삽입하기 때문에, 1회의 측정으로 1군데의 장탄구 등의 아래측 부분밖에 측정할 수 없고, 탄화실의 길이방향의 넓은 범위의 노벽 상황을 단시간에 평가하는 것이 곤란하다.

코크스로의 탄화실의 노벽을 비롯한 고온의 노벽 상황을 평가하는 방법에 있어서, 노폭 측정 혹은 선상 광에 의한 요철의 측정에는 노벽에 있어서 선상의 부분에 대하여, 정량적인 연와 손모량의 평가로 할 수 있지만, 2차원적인 노벽 전체의 상황을 파악할 수 없다. 역으로, 노벽의 영상을 촬상하는 방법으로는 이차원적인 노벽 전체 상황은 파악할 수 있지만, 정량적인 손모량을 파악할 수 없다.

노폭이 좁아지는 원인으로서는 연와 벽면 자체의 변형과, 카본 부착을 들 수 있으나, 노폭 측정 혹은 선상 광에 의한 요철의 측정에 있어서, 노폭이 좁아져 있다는 것을 알더라도 어떠한 원인으로 노폭이 좁아져 있는 지 특정할 수 없다. 카본이 부착된 것이면 공기(air)를 불어넣어 연소 제거시키면 되지만, 벽면 자체의 변형이면 경우에 따라서는 대규모의 보수 작업이 필요하게 된다.

일본공개 특허공보 평8-73860호 공보에 기재된, 탐침 내에 촬상부와 프리즘을 내장하는 방법에 있어서는 일본공개 특허공보 소61-114085호 공보에 기재된 방법과 같이 충분히 넓은 노벽면 영역을 촬상하고자 하는 경우에는 박스나 탐침에 개구하는 관찰 창의 크기를 크게 할 필요가 있다.

수냉 박스를 사용하지 않고 단열용기를 사용하는 경우에는 이 큰 관찰 창으로부터 침입하는 열에 의하여 단열용기 내부의 온도가 현저하게 상승하고, 관찰장치가 고온의 노 내에 관찰에 필요한 시간만큼 체재할 수 없게 된다.

본 발명은 코크스로의 탄화실 등의 서로 마주보는 노벽의 표면을 관찰하는 노벽 관찰장치에 있어서, 장치가 소형 경량이고 냉각수 배관 등을 필요로 하지 않아 압출기 등의 이동장치에 간단하게 착탈할 수 있고, 또한 벽면에 있어서 필요한 관찰 범위를 관찰할 수 있고, 충분한 내구성을 가지는 노벽 관찰장치를 제공하는 것을 제1 목적으로 한다.

본 발명은 또한 상기 노벽 관찰장치에 있어서, 소형 경량이고 간편하다는 이점을 유지하면서, 촬상한 노벽 화상 정보와 촬상 위치 정보의 결합을 가능하게 함과 동시에, 촬상 결과를 신속하게 이용하여 노벽 보수 계획을 입안할 수 있는 노벽 관찰장치를 제공하는 것을 제2 목적으로 한다.

본 발명은 또한, 상기한 노벽 관찰장치에 있어서, 소형 경량이고 간편하다는 이점을 유지하면서, 고온의 노 내 체재 시간을 충분히 확보할 수 있는 노벽 관찰장치를 제공하는 것을 제3 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 코크스로 탄화실의 고온 노벽을 비롯한, 서로 마주보는 노벽의 표면 형상을 측정하는 노벽 형상 측정장치에 있어서, 노벽의 이차원적인 넓은 범위의 상황을 영상에 의하여 평가할 수 있는 동시에, 특정 개소에 대하여 손모 상황을 정량적으로 평가할 수 있는 노벽 형상 측정장치이고, 또한 장치가 소형 경량이고 냉각수 배관 등을 필요로 하지 않아 압출기 등의 이동장치에 간단하게 착탈할 수 있고, 또한 벽면에 있어서 필요한 관찰 범위를 관찰할 수 있고, 충분한 내구성 을 가지는 노벽 형상 측정장치를 제공하는 것을 제4의 목적으로 한다.

본 발명은 또한 상기 노벽 형상 측정장치에 있어서, 소형 경량이고 간편하다는 이점을 유지하면서, 촬상한 노벽 화상정보와 촬상 위치 정보를 결합하는 것을 가능하게 함과 동시에, 촬상 결과를 신속하게 이용하고, 노벽 보수 계획을 입안할 수 있는 노벽 형상 측정장치를 제공하는 것을 제5의 목적으로 한다.

본 발명은 또한, 상기 노벽 형상 측정장치에 있어서, 소형 경량하고 간편하다는 이점을 유지하면서, 고온의 노 내 체재 시간을 충분히 확보할 수 있는 노벽 형상 측정장치를 제공하는 것을 제6의 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 것으로, 본 발명의 노벽 관찰장치의 요지로 하는 것은 다음과 같다.

(1) 서로 마주보는 노벽의 표면을 관찰하는 노벽 관찰장치에 있어서, 단열용기 내에 촬상장치를 수납하고, 상기 단열용기의 외측에 거울면을 배치하고, 거울면에 반사되어 비치는 노벽 표면의 영상을 상기 촬상장치에 의하여 촬상하는 것을 특징으로 하는 노벽 관찰장치.

(2) 상기 거울면은 각도가 다른 2장의 거울면으로 구성되고, 각 거울면에 의하여 서로 마주보는 노벽의 각 표면이 비춰지는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 노벽 관찰장치.

(3) 상기 거울면은 내부에 냉각수를 수용하는 용기의 표면에 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 노벽 관찰장치.

(4) 상기 단열용기 내에는 무선 전송 송신기를 수납하고, 노 외에는 무선 전송 수신기와 데이터 기록장치를 배치하고, 상기 촬상장치로 촬상한 정보를 상기 무선 전송 송신기로부터 무선 전송 수신기에 송신하고, 데이터 기록장치에 기록하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3)의 어느 하나에 기재된 노벽 관찰장치.

(5) 상기 단열용기 내에 데이터 기록장치를 수납하고, 상기 촬상장치로 촬상한 정보를 데이터 기록장치에 기록하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 노벽 관찰장치.

(6) 상기 데이터 기록장치에는 촬상장치의 노 내 위치 정보가 함께 기록되는 것을 특징으로 하는 상기 (4) 또는 (5)에 기재된 노벽 관찰장치.

(7) 상기 단열용기는 흡열능력을 가지는 액체를 충전한 쟈켓과, 또한 그 외측을 덮는 단열재(4)를 가지는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (6)의 어느 하나에 기재된 노벽 관찰장치.

(8) 상기 촬상장치를 노의 안쪽까지의 길이방향으로 이동시키면서 촬상하고, 상기 촬상 데이터를 상기 데이터 기록장치에 기록하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (7)중 어느 하나에 기재된 노벽 관찰장치.

(9) 상기 데이터 기록장치는 상기 촬상을 한 복수의 촬상 데이터를 결합하고, 노의 안쪽까지의 길이방향의 넓은 영역에 있어서 화상을 얻는 것을 특징으로 하는 상기 (8)에 기재된 노벽 관찰장치.

(10) 상기 노벽은 코크스로의 탄화실의 노벽이고, 상기 단열용기 및 경면을 코크스로의 압출기에 설치하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (9)의 어느 하나에 기재된 노벽 관찰장치.

또한 본 발명의 노벽 형상 측정장치의 요지는 다음과 같다.

(11) 서로 마주보는 노벽의 표면 형상을 측정하는 노벽 형상 측정장치에 있어서, 단열용기 내에 광 빔 조사장치와 촬상장치를 수납하고, 단열용기의 외측에 거울면을 배치하고, 상기 광 빔 조사장치로부터 노벽에 대하여 비스듬한 방향으로부터 광 빔을 조사하고, 상기 거울면에 반사되어 비치는 노벽 표면의 영상으로서 광 빔 반사광을 포함하는 영상을 상기 촬상장치에 의하여 촬상하고, 광 빔 반사광의 위치에 기초하여 노벽 형상을 측정하는 것을 특징으로 하는 노벽 형상 측정장치.

(12) 상기 노벽에 조사하는 광 빔은 노벽에 대하여 선상으로 조사하는 것을 특징으로 하는 상기 (11)에 기재된 노벽 형상 측정장치.

(13) 상기 광 빔 조사장치로부터, 직접, 노벽에 광 빔을 조사하고 노벽에 조사한 선상 광의 방향은 벽면과 거울면의 교선에 거의 평행한 것을 특징으로 하는 상기(12)에 기재된 노벽 형상 측정장치.

(14) 상기 광 빔 조사장치로부터 상기 거울면에 반사시켜 광 빔을 조사하고, 노벽에 조사한 선상 광의 방향은 벽면과 거울면의 교선에 거의 직교하는 것을 특징으로 하는 상기 (12)에 기재된 노벽 형상 측정장치.

(15) 상기 광 빔 조사장치는 파장 550nm 이하의 광을 조사하는 레이저광 조사장치이고, 상기 촬상장치는 컬러 촬상장치임을 특징으로 하는 상기 (11) 내지 (14) 중 어느 하나에 기재된 노벽 형상 측정장치.

(16) 상기 촬상장치로 촬상한 화상을 화상 처리하고, 광 빔 반사광의 위치에 서 노벽 형상을 측정함에 있어, 파장 550nm 이하의 광 성분을 강조하여 화상 처리하는 것을 특징으로 하는 상기 (15)에 기재된 노벽 형상 측정장치.

(17) 상기 광 빔을 조사하는 노벽 표면의 자발광 강도를 측정하는 수단을 가지고, 상기 측정한 자발광 강도에 따라, 상기 광 빔 조사장치로부터 조사하는 광 빔의 강도를 조정하는 것을 특징으로 하는 상기 (11) 내지 (16)의 어느 하나에 기재된 노벽 형상 측정장치.

(18) 상기 단열용기 내에는 복수의 광 빔 조사장치를 구비하고, 각 광 빔 조사장치는 서로 마주보는 노벽의 각 표면에 광 빔을 조사하고, 상기 거울면은 각도가 다른 2장의 거울면으로 구성되고, 각 거울면에 의하여 서로 마주보는 노벽의 각 표면으로서 광 빔 반사광을 포함하는 면이 비추어지는 것을 특징으로 하는 상기 (11) 내지 (17)의 어느 하나에 기재된 노벽 형상 측정장치.

(19) 상기 거울면은 내부에 냉각수를 수용하는 용기의 표면에 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (11) 내지 (18)의 어느 하나에 기재된 노벽 형상 측정장치.

(20) 상기 단열용기 내에는 무선 전송 송신기를 수납하고, 노 외에는 무선 전송 수신기와 데이터 기록장치를 배치하고, 상기 촬상장치로 촬상한 정보를 상기 무선 전송 송신기로부터 무선 전송 수신기에 송신하고, 데이터 기록장치에 기록하는 것을 특징으로 하는 상기 (11) 내지 (19)의 어느 하나에 기재된 노벽 형상 측정장치.

(21) 상기 단열용기 내에 데이터 기록장치를 수납하고, 상기 촬상장치로 촬 상한 정보를 데이터 기록장치에 기록하는 것을 특징으로 하는 상기 (11) 내지 (20) 의 어느 하나에 기재된 노벽 형상 측정장치.

(22) 상기 데이터 기록장치에는 촬상장치의 노 내 위치정보가 함께 기록되는 것을 특징으로 하는 상기 (20) 또는 (21)에 기재된 노벽 형상 측정장치.

(23) 상기 단열용기는 흡열능력을 가지는 액체를 충전한 쟈켓과, 또한 그 외측을 덮는 단열재를 가지는 것을 특징으로 하는 상기 (11) 내지 (22)의 어느 하나에 기재된 노벽 형상 측정장치.

(24) 상기 노벽은 코크스로 탄화실의 노벽이고, 상기 단열용기 및 거울면을 코크스로의 압출기에 설치하는 것을 특징으로 하는 상기 (11) 내지 (23)의 어느 하나에 기재된 노벽 형상 측정장치.

도l은 액체를 충전한 쟈켓을 가지는 본 발명의 노벽 관찰장치를 나타내는 평면도이다.

도2는 본 발명의 노벽 관찰장치를 나타내는 사시도이다.

도3은 코크스 압출기에 설치한 본 발명의 노벽 관찰장치 또는 노벽 형상 측정장치를 나타내는 측면도이다.

도4는 1장의 거울면을 가지는 본 발명의 노벽 관찰장치를 나타내는 평면도이다.

도5는 2장의 거울면을 가지는 본 발명의 노벽 관찰장치를 나타내는 평면도이다.

도6은 무선 전송 송신기를 가지는 본 발명의 노벽 관찰장치를 나타내는 평면도이다.

도7은 액체를 충전한 쟈켓을 가지는 본 발명의 단열용기를 나타내는 측면도이다.

도8은 무선 전송 송수신기를 가지는 본 발명의 기기 접속 상황을 나타내는 개념도이다.

도9는 본 발명의 노벽 관찰장치로 관찰한 결과의 일례를 나타내는 도면으로서. 도 9a는 2장의 거울면에 비친 양 노벽의 영상을 도시하는 도이고, 도 9b는 노벽에 손상이 발생한 부분의 영상을 도시하는 도이고, 또한 도 9c는 노벽에 카본이 부착된 상황을 보여주는 영상을 도시한 도면이다.

도10은 본 발명의 노벽 관찰장치로 관찰한 결과의 다른 일례를 나타내는 도면이다.

도11은 본 발명의 노벽 형상 측정장치를 도시하는 평면도이다.

도12는 2장의 거울을 가지는 본 발명의 노벽 형상 측정장치의 개략을 나타내는 사시도로서, 도 12a는 해당장치 전체의 개략을 나타내는 도면이고, 도 12b는 하나의 광 빔 조사장치에 착안한 경우의 개략을 나타내는 도면이다.

도13은 노벽에 대하여 비스듬한 방향으로부터 조사하는 광 빔의 상황을 나타내는 개념도이다.

도14는 노벽에 대하여 비스듬한 방향에서 선상으로 조사하는 광 빔의 상황을 나타내는 개념도로서, 도 14a는 노벽을 옆에서 본 도이고, 도 14b는 A-A 화살선 방 향에서 본 도, 도 14c는 B-B 화살선 방향에서 본 도면이다.

도15는 노벽에 대하여 비스듬한 방향으로부터 선상으로 조사하는 광 빔을 거울면에 반사시켜 조사하는 상황을 나타내는 개념도로서, 도 15a는 전체의 개념도, 도 15b는 광 빔계에 착안한 B-B 화살선 방향에서 본 도면이다.

도16은 l장의 거울면을 가지는 본 발명의 노벽 형상 측정장치를 도시하는 평면도이다.

도17은 2장의 거울면을 가지는 본 발명의 노벽 형상 측정장치를 도시하는 평면도이다.

도18은 무선 전송 송신기를 가지는 본 발명의 노벽 형상 측정장치를 도시하는 평면도이다.

도19는 액체를 충전한 쟈켓을 가지는 본 발명의 단열용기를 도시하는 측면도이다.

도20은 본 발명의 노벽 형상 측정장치로 관찰한 결과의 일례를 도시하는 도면으로서, 도 20a는 2장의 거울면에 비친 양 노벽의 영상을 도시하는 도면이고, 도 20b는 노벽에 손상이 발생하고 있는 부분의 영상을 도시하는 도면이다.

도21은 본 발명의 노벽 형상 측정장치로 관찰한 결과의 다른 일례를 나타내는 도면으로서, 도 21a는 2장의 거울면에 비친 양 노벽의 영상을 도시하는 도면이고, 도 21b는 노벽에 손상이 발생한 부분의 영상을 도시하는 도면이며, 또한 도 21c는 노벽에 카본이 부착된 상황을 나타내는 영상을 도시하는 도면이다.

도22는 본 발명의 노벽 형상 측정장치로 관찰한 결과의 다른 일례를 도시하 는 도면이다.

도23은 자발광 강도에 따라 광 빔 조사장치로부터 조사하는 광 빔의 강도를 조정하는 본 발명을 도시하는 도면이다.

(1) 우선 본 발명의 노벽 관찰장치를 도1∼도8에 기초하여 설명한다.

본 발명의 노벽 관찰장치(이하,「본 발명 관찰장치」라 하는 경우가 있다.)는 좁은 간격을 두고 서로 마주보는 고온의 노벽(42a 및 42b)을 가지는 노, 예를 들면, 코크스로의 탄화실(41) 내부에 있어서 사용하는 노벽 관찰장치를 대상으로 한다.

촬상장치(8)로서는 CCD 카메라와 그것을 제어하는 카메라 콘트롤러 등을 사용할 수 있다. 촬상장치(8)의 시야 방향을 도2, 도4 및 도5에 도시하는 바와 같이 노벽(42a 및 42b)에 평행하게 배치하면 된다. 또한, 촬상장치(8)의 시야 방향에 거울면(2, 또는 2a 및 2b)을 배치하고, 거울면의 각도는 촬상장치(8)의 위치에서 관찰한 때 노벽 표면의 영상이 거울면(2, 또는 2a 및 2b)에 비치도록 조정한다.

통상, 도4 및 도5에 도시하는 바와 같이 거울면(2, 또는 2a 및 2b)과 노벽(42a 및 42b)의 각도를 45°로 하면, 노벽 표면을 수직 방향에서 본 영상을 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.

종래와 같이 노벽을 경사방향으로부터 관찰하는 방법에 있어서는 노벽 표면에 있어서 세로방향의 가는 균열이나 벽돌 사이의 이음매가 벌어진 것이 잘 보이지 않는다는 문제가 있었지만, 본 발명 관찰장치에 있어서는 벽면을 정면 관찰에 가까 운 상태에서 촬상할 수 있기 때문에, 세로방향의 가는 균열이나 벽돌 사이의 이음매가 벌어진 것을 명확하게 잡을 수 있다.

물론, 노벽을 비스듬한 방향에서 본 것이 노벽 표면의 요철을 명료하게 관찰할 수 있는 경우에는 거울면과 노벽의 각도를 45°이외의 각도로 할 수 있다.

노 내의 관찰 중에 있어서, 통상은 촬상장치(8)와 거울면(2, 또는 2a 및 2b)의 거리를 일정하게 한다. 촬상장치(8)와 거울면(2, 또는 2a 및 2b)의 거리를 길게 하면, 노벽에 평행한 방향의 유효 거울면 길이를 길게 할 수 있어, 거울면을 관찰하는 촬상장치의 시야(13, 또는 13a 및 13b)의 범위(긴 변측 길이)를 넓게 할 수 있다.

한편, 노벽에 수직인 방향, 즉, 폭 방향의 유효 거울면 폭에 대하여는 노벽의 간격이 좁으므로 넓게 할 수 없어, 촬상장치의 시야(13, 또는 13a 및 13b) 범위(짧은 변측 길이)를 넓힐 수 없다.

코크스로의 탄화실의 관찰에 있어서는 노벽 표면에서의 촬상장치 시야(13, 또는 13a 및 13b)의 긴 변측 길이를 500∼600mm 정도로 하면, 일반적인 CCD카메라로 손상 검출에 충분한 공간 분해 능력 약1mm의 관찰이 가능하다. 노벽 표면에서의 촬상장치 시야(13, 또는 13a 및 13b)의 짧은 변측 길이는 노벽을 수직방향으로부터 관찰하는 경우, 150∼200mm 정도가 된다.

거울면(2, 또는 2a 및 2b)의 배치 방향으로서는 도1∼5에 도시하는 바와 같이 거울면의 길이 방향을 노의 높이 방향, 즉, 노의 안쪽까지의 길이방향과 직각 방향으로 하면 좋다. 노의 안쪽까지의 길이방향은 노벽(42a 및/또는 42b)을 관찰하면서 노벽 관찰장치(1)를 이동시키는 방향이고, 이동하면서 관찰을 함으로써, 노의 안쪽까지의 길이방향의 노벽 관찰 결과를 축적할 수 있다.

따라서, 거울면의 길이방향을 노의 안쪽까지의 길이방향(이동 방향)과 직각인 방향으로 함으로써 노벽 표면의 촬상정보를 최대한으로 채취할 수 있다.

본 발명에 있어서, 도1 및 도4∼6에 도시하는 바와 같이 촬상장치(8)를 비롯한 전자기기는 단열용기(3) 내에 수납하고, 거울면(2, 또는 2a 및 2b)은 단열용기(3)의 외측에 배치한다. 단열용기(3)에 대하여는 노 외로부터 냉각수를 공급하지 않고, 또한 전원 배선·신호 배선의 접속도 하지 않는다.

따라서, 노 중에 설치하는 노벽 관찰장치를 경량 그리고 소형화할 수 있고, 노 내에 삽입하여 이동하는 구조물, 예를 들면, 코크스로 탄화실(41)의 코크스 압출기(43)에 용이하게 착탈할 수 있다 (도3, 참조).

도4 및 도5에 도시하는 바와 같이, 단열용기(3)는 그 표면이 단열재(4)에 의하여 덮여 있고, 단시간이면, 고온의 노 중에 체재하여 내부의 전자기기를 정상적으로 작동시킬 수 있다. 코크스로의 탄화실(41) 내이면, 노 중에 3분간 체재하는 것이 가능하기 때문에 노벽 관찰장치(1)를 장착한 코크스 압출기(43)를 노 중에 삽입하고, 노의 안쪽까지의 길이방향 전체 길이를 관찰하여 노 외에 추출하기 위한 최저한의 시간을 확보할 수 있다.

단열용기(3)를 피복하는 단열재(4)로서는 예를 들면, 세라믹화이버 보드 또는 규산칼슘 보드 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 관찰장치에 있어서는 거울면(2, 또는 2a 및 2b)을 단열용기(3)의 외측에 배치하기 때문에, 관찰장치의 시야를 확보하기 위한 단열용기(3)의 관찰 창(16)을, 최소한의 크기로 할 수 있다.

프리즘을 박스 내에 수납하는 종래 기술에 있어서는 박스에 만드는 관찰 창의 크기를 크게 할 필요가 있고, 단열용기(3)를 사용하는 경우에는 관찰 창으로부터 용기 내에 침입하는 복사열에 의하여 용기 내의 온도가 급속하게 상승하는 문제가 있었지만, 본 발명 관찰장치와 같이 거울면(2, 또는 2a 및 2b)을 단열용기(3)의 외측에 배치한 결과로서, 관찰 창(16)을 작게 할 수 있기 때문에, 이곳으로부터 침입하는 복사열을 최소한으로 줄여, 단열용기 내의 온도 상승을 방지할 수 있다.

관찰 창(16)에는 석영 글래스 등의 내열 글래스를 장착한다. 내열 글래스는 금속 증착 등의 수단에 의하여 외부로부터의 가시광을 투과하여, 복사열을 반사하는 기능을 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 관찰장치에 있어서는 도4에 도시하는 바와 같이, 거울면을 1장의 거울면(2)으로 하고, 한 편의 노벽(42a)을 관찰하도록 하여도 된다. 한편, 상기(2)의 본 발명의 관찰장치와 같이 (도5, 참조), 거울면을 각도가 다른 2장의 거울면(2a, 2b)으로 구성하고, 각 거울면에 의하여 서로 마주보는 노벽(42a, 42b)의 각 표면이 비추어지도록 하는 것도 바람직하다.

도2 및 도5에 도시하는 본 발명 관찰장치에 있어서는 제1 거울면(2a)에서는 제1 벽면(42a)의 표면을 비추고, 제2 거울면(2b)은 제2 벽면(42b)의 표면을 비추고, 양자를 단일 촬상장치(8)에 의하여 동시에 촬상할 수 있다.

이로써 1대의 촬상장치(8)를 수납한 노벽 관찰장치를 노의 안쪽까지의 길이방향으로 1회 이동함으로써 좌우 양측의 노벽 표면 관찰 결과를 얻을 수 있다. 또한 좌우의 노벽을 동시에 비교해 보는 것이 가능하게 된다.

또한, 좌우의 노벽을 1대의 촬상장치(8)로 관찰할 수 있기 때문에, 단열용기의 내부에 2대의 촬상장치를 수용하는 경우와 비교하여, 단열용기의 관찰 창(16)의 개구 면적을 줄일 수 있으므로, 복사열이 단열용기 내에 침입하여 온도가 상승하는 비율이 적어진다.

본 발명의 관찰장치의 거울면은 단열용기(3)의 외측에 배치되기 때문에, 거울면은 노 내의 고온 분위기에 직접 노출된다. 상기 (3)의 본 발명의 관찰장치에 있어서는 도5 및 도6에 도시하는 바와 같이 내부에 냉각수(6)를 수용하는 용기(11)의 표면을 거울면(2a 및 2b)으로 한다.

본 발명의 관찰장치가 고온의 노 중에 체재하는 시간은 단시간이고, 이와 같은 시간 내이면, 용기(11) 내의 냉각수(6)가 온도 상승하고 비등하여 용기(11)를 비등 냉각하고, 용기(11)의 온도를 냉각수의 비점(100℃)으로 유지할 수 있고, 용기 표면에 형성한 거울면(2 및 2b)의 광학적 성능을 장기간에 걸쳐 유지할 수 있는 동시에, 거울면(2 및 2b)의 평면도를 마찬가지로 장기간에 걸쳐 유지할 수 있다.

본 발명의 관찰장치는 거울면(2a 및 2b)의 냉각을 위하여, 노 외로부터 냉각수를 공급할 필요가 없고, 또한 거울면의 예열장치를 사용할 필요가 없기 때문에, 코크스 압출기 등의 이동장치에 간단하게 장착할 수 있다.

내부에 냉각수(6)을 수용하는 용기(11)는 도2, 도5, 및, 도6에 도시하는 바와 같이 단면 장방형의 긴 형상으로 하고, 4면의 외면 중 2면을 거울면(2a, 2b)으 로 하여, 나머지 2면에 대하여는 필요에 따라 단열재(12)로 단열하면 좋다. 용기(11) 그 자체를 스테인레스강제로 하고, 그 표면을 연마가공하여, 거울면 마무리하는 것이 간단하다.

단열용기 내의 촬상장치(8)로 촬상한 영상은 데이터 기록장치에 기록하고, 최종적으로 기록한 데이터를 사용하여, 노벽의 화상 정보를 작성할 필요가 있다. 데이터 기록장치(22)는 상기 (5)의 본 발명 관찰장치와 같이 단열용기 내에 수납하여도 된다(도5, 참조).

또한, 상기 (4)의 본 발명의 관찰장치와 같이, 단열용기 내에 무선 전송 송신기(18)를 수납하고, 노 외에 무선 전송 수신기(21)와 데이터 기록장치(22)를 배치하면 보다 바람직하다(도3 및 도6, 참조).

촬상장치(8)로 촬상한 정보를 무선 전송 송신기(18)로부터 무선 전송 수신기(21)에 송신하고, 데이터 기록장치(22)에 기록한다. 데이터 기록장치(22)에 있어서는 기록용 컴퓨터 등의 처리장치(30)에 기록함과 동시에, 화상 표시장치(31)로 촬상 화상을 표시하도록 하면, 노벽 관찰장치를 노 중에 삽입하여 관찰함과 동시에 관찰 결과를 확인할 수 있다.

1000℃의 노 내로부터 돌아온 단열용기는 외측이 고온이 되어 있으므로, 시간이 지나야 내부의 데이터를 꺼낼 수 있다. 그에 비하여, 상기 (4)의 본 발명 관찰장치에서는 노벽 관찰장치를 노 내로부터 추출한 후, 상기장치가 냉각되기를 기다려 화상 데이터를 꺼내는 수고가 필요 없기 때문에, 신속하게 노벽의 상황을 확인할 수 있다.

또한 코크스로의 탄화실에서 추출한 노벽 관찰장치를 바로 다음 탄화실의 관찰에 사용하는 것이 가능하게 된다.

노 내의 단열용기로부터 노 외로 무선 전송을 할 경우에는 전자파를 사용한 무선 송신, 혹은 가시광이나 적외선 등의 빛을 사용한 무선 전송을 사용할 수 있다. 무선 전송을 하는 경우, 단열용기(3)의 노 외측을 향한 벽에는 도6에 도시하는 바와 같이 전송용 창(17)을 만든다.

창(17)에는 내열 글래스를 장착하고, 전송 매체로서 전자파를 사용하는 경우, 외부로부터의 복사열 침입을 방지하기 위한 코팅에는 금속막 코팅은 사용하지 않고 실리카 코팅과 같은 비전도성 재료의 코팅을 한다.

도8에 도시하는 바와 같이 무선 전송에 디지털 신호를 전파로 전송하는 디지털 무선 송수신기(27, 28)를 채용할 수 있다. 촬상장치(8)로부터는 아날로그의 화상 신호가 출력되기 때문에, 이 신호를 A/D 변환기(26)로 디지털 신호로 하고, 이 디지털 신호를 디지털 무선 송신기(27)에 송신하고, 노 외의 디지털 무선기(28)로 수신한다.

수신한 디지털 신호는 D/A 변환기(29)로 아날로그 신호로 변환하여 화상 표시장치(31)에 출력하거나, 혹은 디지털 신호 그대로, 처리장치(30) 등에 입력할 수 있다.

단열용기 내에 무선 전송 송신기(18)를 배치한 경우, 촬상정보를 단열용기로부터, 외부의 무선 전송수신기(21)에 전송하고, 그 데이터를 외부의 데이터 기록장치(22)에 기록한다.

그 때, 상기 (6)의 본 발명 관찰장치와 같이, 촬상정보와 함께 촬상장치의 노 내 위치정보(노 내 수평방향의 촬상 현재 위치 데이터(35))를 동시에 데이터 기록장치(22)에 기록할 수도 있다.

외부 데이터 기록장치(22)는 노 외에 배치되어 있으므로, 촬상장치(8)를 탑재한 압출기(43)의 현재 위치 데이터로부터 촬상장치(8)의 촬상 현재 위치 데이터(35)를 산출하여 넣을 수 있기 때문이다.

그 결과, 외부 데이터 기록장치(22)에 있어서, 실시간으로 수평 방향의 촬상위치와 촬상 데이터를 대응시킬 수 있고, 관찰 중에 있어서, 즉석에서, 노 중의 손상 부분이나 보수를 요하는 부분을 특정할 수 있다.

상기와는 반대로, 단열용기 내에 데이터 기록장치(22)와 무선 전송수신기(21)를 설치하고, 외부로부터 단열용기에 대하여 단열용기의 노 내 삽입 시각 및 노 내 수평방향의 촬상 현재 위치 데이터(35)를 상시 무선 송신하고, 촬상 데이터와 노 내 수평 방향의 촬상 현재 위치 데이터(35)를 동시에, 단열용기 내의 데이터 기록장치(22)에 기록할 수도 있다.

무선 전송 송신기(18) 및 무선 전송 수신기(21)로는 송신과 수신 양방의 기능을 겸비한 송수신기를 사용하여도 된다.

단열용기(3)는 상기(7)의 본 발명 관찰장치와 같이 (도1, 참조), 흡열능력을 가지는 액체(7)을 충전한 쟈켓(5)과, 또한 그 외측을 덮는 단열재(4)를 가지는 것이 바람직하다.

일반적으로, 액체는 질량·체적당 열 용량이 큰 것을 선택할 수 있다. 공업 적으로 가장 용이하게 입수할 수 있고, 또한, 흡열재료로서 최적인 액체로서, 물을 사용하는 것이 바람직하다.

단열용기(3)를 고온의 노 중에 삽입한 때, 단열용기의 외측을 단열재(4)가 덮고 있기 때문에, 단열재(4)를 통과하여 내부에 침입하는 열량을 줄일 수 있다.

또한, 단열재(4)의 내측에는 흡열능력을 가지는 액체(7)를 충전한 쟈켓(5)이 존재하기 때문에, 내부에 침입한 열은 우선, 이 액체(7), 예를 들면, 물의 온도를 상승시키는 데 소비된다.

물은 열 용량이 크기 때문에, 단열용기 내부의 온도 상승을 늦출 수 있다. 또한, 물의 온도가 100℃에 달하면, 비등에 의하여 대량의 기화열을 뺏어가기 때문에, 단열용기 내부의 온도가 100℃를 넘는 경우는 없다.

물의 온도가 100℃에 도달하여 비등을 개시한 때의 수증기를 방출하기 위하여, 단열용기(3)의 상부에는 개방구를 만들거나, 또는 안전밸브를 만들면 좋다. 본 발명 관찰장치에 있어서는 노 내에서의 노벽 관찰 중에 액체를 공급 또는 배출하기 위한 배관이 접속되어 있지 않는 점이 특징이다.

코크스로의 노폭은 통상 400mm정도이고, 본 발명 관찰장치는 이 공간에 여유를 가지고 삽입 가능한 치수로 할 필요가 있다. 흡열 액체로서 물을 사용하는 경우, 물을 수납하는 쟈켓은 노폭 방향으로, 물이 차지하는 폭을 좌우 각각 40mm 정도로 한다.

단열용기(3)의 외주 단열재(4)로서는 예를 들면 세라믹화이버 보드를 사용하고, 단열재(4)의 두께를 30mm정도로 할 수 있다.

노벽 관찰장치의 외부 치수를 L500mm×W300mm×H500mm으로 한 때에, 노벽 관찰장치를 수납하는 내부 공간은 L380mm×W160mm×H300mm정도가 된다.

이와 같은 형상을 가지는 노벽 관찰장치를 노 내 온도 1000℃의 코크스로의 탄화실(41)에 삽입한 때, 노벽 관찰장치를 수납하는 내부 공간의 온도는 삽입 후의 경과 시간에 따라, 3분후 25℃, 5분후 40℃, 7분후 55℃가 된다. 단열용기 내에 수용하는 각종 전자 기기의 통상 사용 온도 상한은 50℃ 정도이므로, 고온의 노 중에 적어도 5분간은 체재할 수 있다.

본 발명 관찰장치에 의한 코크스로의 탄화실의 노벽 관찰에 있어서는 예를 들면, 코크스 압출기(43)에 본 발명의 노벽 관찰장치(1)를 탑재하여 측정하는 경우, 코크스 압출기(43)의 운반용 운반대(40)는 레일 위를 이동하면서 건류가 완료된 탄화실의 코크스를 압출하는 작업을, 5∼10분 간격으로 연속적으로 차례차례 반복하고, 이 작업 중에 다수의 탄화실의 노벽 관찰을 하게 된다.

1회의 탄화실에 대한 삽입에 의하여 단열용기 내의 액체는 온도가 상승되어 있으므로, 시간을 두지 않고, 그대로 다음 탄화실에 삽입하여 측정하면, 단열용기(3) 내의 액체(7)의 온도는 차례로 상승하여, 노 내 체재 가능 시간이 짧아진다.

도7에 도시하는 바와 같이 단열용기(3)의 하부에, 내부의 액체를 배출하기 위한 배출구(23)를 설치해 놓고, 노벽 관찰이 완료될 때마다, 온도가 상승한 내부의 액체를 배출하고, 온도가 낮은 새로운 액체를 투입함으로써 액체의 온도 상승을 방지할 수 있다. 새로운 액체를 투입할 때, 주입구(24)로부터 차가워진 액체를 공급하면서 배출구(23)로부터의 배출을 계속하면 단열용기 자체의 온도도 저하시킬 수 있다. 그 결과, 각 측정마다 충분한 노 내 체재시간을 확보할 수 있다.

단열용기 내에 무선 전송 송신기(18)를 배치한 경우, 도8에 도시하는 바와 같이 단열용기 내에 단열용기의 온도나 쟈켓 내의 액체 온도를 측정하는 온도계(36)를 설치하고, 측정한 온도를 무선 전송 송신기(18)에 의하여 노 외로 송신할 수도 있다.

이것에 의하여 노 외에 있어서, 현 시점의 노벽 관찰장치의 온도를 파악할 수 있고, 온도가 관리 상한에 가까워졌을 때는 측정을 중지하여 노벽 관찰장치를 노 외로 꺼냄으로써 이상 고온에 의한 노벽 관찰장치의 손상을 미연에 방지할 수도 있다.

본 발명 관찰장치는 사전에 노 내에서의 관찰 위치를 결정하고, 해당 위치의 노벽을 정지화로서 촬상하여도 된다. 이것에 의하여 손상 발생이 예측되는 노벽 위치의 상황을 화상으로서 받아들일 수 있다.

한편, 상기 (8) 본 발명의 관찰장치와 같이 촬상장치(8)를 로의 안쪽까지의 길이방향으로 이동시키면서 촬상을 하고, 촬상 데이터를 데이터 기록장치(22)에 기록하는 것이 보다 바람직하다.

촬상장치(8)의 로의 안쪽까지의 길이방향으로의 이동은, 예를 들면, 도3에 도시하는 바와 같이 촬상장치(8)를 수납한 노벽 관찰장치(1)를 코크스로의 탄화실(41)의 코크스 압출기(43)에 장착하고, 램 구동장치(46)의 동작에 의하여 코크스 압출기(43)를 일정 속도로 노 중에 삽입하고, 또는 추출하는 동작에 의하여 행한다.

연속적으로 촬상하면서 촬상장치(8)를 이동시키고, 촬상 결과를 동화상으로 관찰하는 것이 가능하다.

보다 바람직하게는 상기 (9)의 본 발명 관찰장치와 같이 촬상장치(8)를 로의 안쪽까지의 길이방향으로 이동하면서 촬상하고, 데이터 기록장치(22)에 기록된 촬상 데이터를 가공하여 결합함으로써 로의 안쪽까지의 길이방향의 넓은 범위를, 1장의 정지 화상으로서 입수할 수 있다.

예를 들면, 코크스 압출기의 이동 속도가 300mm/초이고, 촬상장치의 정지 화상 촬상 간격이 1/30초인 경우, 1장의 정지 화상 촬상으로부터 다음 정지 화상 촬상까지의 사이에 촬상장치는 10mm 이동한다.

따라서, 1장의 정지 화상의 폭 방향(로의 안쪽까지의 길이방향)의 촬상 범위를 10mm로 하고, 차례차례 촬상하는 정지화를 연결하면, 코크스 압출기를 이동하는 전체 길이에 걸쳐, 노벽 표면 화상을 연속된 1장의 정지 화상으로서 입수할 수 있다.

또는 폭 방향의 촬상범위를 100mm으로 하고, 정지화상 촬상 간격을 1/3초로 하여 촬상할 수도 있다. 도10에는 인접한 8장의 정지 화상을 화상 접합 위치(15)에서 접합하여, 넓은 영역의 화상(14)으로 한 노벽 화면을 도시한다. 이 데이터 처리는 데이터 기록장치(22)에서 할 수 있다.

단열용기 내에 무선 전송 송신기(18)를 배치한 경우로서, 촬상 정보를 단열용기로부터 외부의 무선 전송 수신기(21)에 전송하고, 그 데이터를 외부의 데이터 기록장치(22)에 기록함과 동시에, 촬상장치의 노 내 위치 정보(노 내 수평 방향의 촬상 현재 위치 데이터(35))를 동시에 데이터 기록장치(22)에 기록하는 본 발명 관찰장치에 있어서는 촬상장치(8)를 로의 안쪽까지의 길이방향으로 이동시키면서 촬상하고, 노 내 위치 정보에 기초하여 정지 화상을 선택할 수 있다.

폭 방향 100mm 피치로 정지 화상을 채취하고, 이 정지 화상을 연결하여 로의 안쪽까지의 길이방향 넓은 범위의 노벽 화상을 작성하는 경우를 예로 들어 설명한다.

촬상한 정지 화상을 예를 들면, 1/30초 피치로, 순차적으로 외부의 데이터 기록장치에 전송한다. 노 외의 데이터 기록장치(22)에서는 노 내 위치 정보에 기초하여, 촬상장치가 100mm 피치의 정지 화상 채취 위치에 도달할 때마다, 그 시점에 수신한 정지 화상을 선택한다.

이로써 결과적으로 폭 방향 100mm 피치로 정지 화상을 채취하고, 이 정지 화상을 연결함으로써, 로의 안쪽까지의 길이방향의 넓은 범위에 걸친 노벽 화상을 작성하는 것이 가능하다. 이 방법이면, 단열용기를 탑재한 코크스 압출기의 주행 속도가 예를 들어 변동되더라도 등간격으로 정지 화상을 입수할 수 있다.

단열용기 내에 무선 전송 수신기를 배치하고, 노 내 위치 정보를 노 외로부터 단열용기에 전송하는 경우에 있어서는 단열용기 내에서 상기와 같은 데이터 처리를 하면 된다.

또한 단열용기 내와 노 외의 양쪽으로 송수신을 할 수 있는 무선 전송수신기를 배치한 경우이면, 노 내 위치 정보를 노 외로부터 단열용기에 전송하고, 단열용기 내에서 일정 간격마다 정지 화상을 선택하고, 선택한 정지 화상만을 노 외로 무선 전송 송신할 수도 있다.

촬상장치(8)를 로의 안쪽까지의 길이방향으로 이동시키면서 촬상을 하여 정지 화상을 채취하고, 이 정지 화상을 연결하여, 로의 안쪽까지의 길이방향의 넓은 범위에 걸치는 노벽 화상을 작성하는 본 발명 관찰장치에 있어서는 인접한 정지 화상들 사이에 중복 부분이 생기도록 촬상을 할 수도 있다.

예를 들면, 폭 방향으로 개략 100mm 피치로 촬상을 하고, 각 정지 화상의 폭 방향 사이즈를 150mm로 해두면, 50mm의 중복 부분이 생긴다. 중복 부분에 있어서는 노벽의 동일한 부분을 촬상하고 있기 때문에, 노벽의 영상에 기초하여 패턴 매칭 처리에 의하여 2개의 화상을 정확하게 위치를 맞추어 일치시킬 수 있다.

이 수법을 사용하면, 각 정지 화상을 촬상한 노 내 위치 정보에 약간의 어긋남이 있었다고 하더라도, 그 어긋남을 자동적으로 수정하여, 정확한 노 안쪽까지의 길이방향 넓은 범위의 노벽 화상을 작성할 수 있다.

또한, 노 내 위치 정보를 사용할 수 없는 경우에 있어서도 인접하는 화상에 중복 부분이 있는 시계열 채취한 화상군에 대하여, 화상의 중복대를 패턴 매칭 처리로 결정하고, 차례차례 연결하여, 정확한 노벽 화상을 작성하는 것이 가능하다.

예를 들면, 코크스로의 탄화실을 관찰하는 경우에 있어서는 노벽은 고온 때문에 자발광하고 있고, 촬상장치로 이 자발광을 촬상함으로써, 노벽을 관찰할 수 있다.

또한, 촬상장치로서, 통상의 CCD 카메라를 사용한 경우, 셔터 스피드를 1/1000초 정도로 하여 촬상할 수 있다. 이 정도의 빠른 셔터 스피드이면, 코크스 압출기의 이동 속도 300mm/초에 있어서도, 카메라 흔들림이 없는 선명한 화상을 얻을 수 있다.

이상과 같이 로의 안쪽까지의 길이방향에 관해서는 촬상장치를 이동장치와 함께 이동함으로써, 그 전체길이에 걸친 노벽 표면을, 1장의 정지화에 넣을 수 있다.

한편, 로의 높이 방향에 대하여는 거울면과 촬상장치의 거리에도 의하지만, 통상은 500∼600mm정도의 범위가 촬상범위가 된다. 따라서, 로의 높이 방향에 관해서는 1회당 촬상 가능한 범위는 한정된다.

한편, 예를 들면, 코크스로의 탄화실에 있어서, 노벽 내화물 손상이 특히 심한 부분은 예를 들면, 노 높이 방향의 석탄 장입 라인 근방 등에 한정된다.

따라서, 본 발명 관찰장치를, 석탄 장입 라인 근방을 관찰할 수 있는 위치에 설치하면, 예를 들어 높이방향의 관찰 범위가 한정된다고 하더라도 충분히 유용한 데이터를 얻을 수 있다. 물론, 코크스 압출기에 높이 방향으로 복수의 노벽 관찰장치를 설치함으로써 1회당, 노 높이방향에 있어서 넓은 범위로 노벽을 관찰할 수도 있다.

본 발명 관찰장치는 형상이 콤팩트하고 경량이며, 냉각 배관 등의 설치가 불필요하므로, 압출기에 장치하는 높이는 임의로 용이하게 변경할 수 있고, 또한 소정의 각 높이마다 설치 위치를 변경하여 측정하여, 노 높이 전체의 노벽 관찰 데이터를 얻을 수도 있다.

본 발명 관찰장치에 있어서는, 측정 중에는 외부로부터 동작 전원을 공급할 수 없기 때문에, 단열용기 내에는 전원장치(10)를 가진다. 촬상장치(8)나 데이터 기록장치(22), 무선 전송 송신기(18)는 이 전원장치(10)로부터 공급되는 전력에 의하여 작동한다. 전원장치(10)로서는 건전지, 충전식 축전지 등을 사용할 수 있다.

전원장치(10)로서 충전할 수 없는 전지를 사용하면, 전지 교환 때마다 단열용기를 개방할 필요가 있다. 또한 전원장치(10)로서 충전 가능한 전원을 사용하는 경우에 있어서도, 충전 케이블 접속 플러그가 단열용기 내부에 위치하는 경우에는 충전 때마다 단열용기를 개방할 필요가 있다.

전원장치로서 충전 가능한 전원을 사용하고, 또한, 도7에 도시하는 바와 같이 충전 케이블 접속 플러그(25)를 단열용기(3)의 외부에 구비함으로써 단열용기를 개방하지 않고 충전할 수 있어, 작업성을 개선할 수 있다.

충전 케이블 접속 플러그(25)는 노 내 삽입시에는 단열재 뚜껑(34)으로 그 외부를 덮고, 충전시에 단열재 뚜껑(34)만을 제거하여, 충전 케이블을 접속하도록 하여도 된다.

본 발명 관찰장치의 실시예에 대하여 설명한다.

(실시예)

코크스로의 탄화실의 노벽 표면을 관찰할 목적으로, 도1에 도시하는 노벽 관찰장치를 사용하였다. 노벽 관찰장치(1)의 외형 치수는 높이 500mm, 폭300mm, 길이500mm이고, 총 중량은 약50kg이다.

노벽 관찰장치의 단열용기(3)로서, 외주에 단열재(4)로 세라믹화이버 보드를 피복한 것을 사용하였다. 단열재의 두께는 30mm로 하였다. 단열재의 내측에는 스테인레스강제의 쟈켓을 배치하였다. 쟈켓 내에는 합계 30리터의 물(7)을 충전하였다. 단열용기(3)의 노벽에 면하는 부분에 있어서, 물의 층의 두께는 40mm이다.

단열용기의 내부에는 촬상장치(8)로서 CCD 카메라를 배치하였다. 촬상장치로 촬상한 화상 신호는 무선 전송 송신기(18)에 의하여 노 외에 송신된다. 단열용기 및 단열재에는 관찰 창(16) 및 전송 창(17)을 배치하고, 관찰 창에는 금속 증착을 한 석영 글래스를 끼워 넣었다. 또한 전원장치(10)로서 충전식 축전지를 배치하고, 촬상장치, 무선 전송 송신기 및 그들을 제어하는 제어장치에 대한 공급전원으로 하였다.

단열용기의 전방에는 도1에 도시하는 바와 같이 거울면(2a 및 2b)을 배치한다. 거울면의 길이 방향은 로의 높이 방향으로 하고, 2장의 거울면(2a 및 2b)은 노벽(42)과의 각도를 45°로 하여, 좌우의 노벽(42a 및 42b)을 동시에, 촬상장치(8)의 시야에 잡을 수 있다. 이 거울면의 배치에 의하여 촬상장치의 시야(13a 및 13b)는 좌우 노벽마다 긴 변측의 길이가 600mm, 짧은 변측의 길이가 200mm가 된다.

거울면은 내부에 냉각수(6)를 수용하는 스테인레스 강판으로 만든 용기(11)의 표면을 거울면 연마한 것을 사용하였다. 용기(11)는 도2에 도시하는 바와 같이 단면 장방형의 긴 형상으로 하고, 4면의 외면 중 2면을 거울면으로 하고, 나머지 2면에 대하여는 단열재(12)로 단열하는 구조로 하였다.

노벽 관찰장치와 거울면을 압출기(43)에 장착하였다. 노벽 관찰장치의 총 중량은 약50kg로, 비교적 경량이고, 또한 냉각수 배관이나 신호 케이블을 배치할 필 요가 없으므로, 압출 램(44)의 높이 방향의 임의의 위치에 용이하게 장치하는 것이 가능하다.

본 실시예에 있어서는 도3에 도시하는 바와 같이 압출 램(44) 후면의 노벽 관찰장치(1)의 위치에, 지지장치(45)를 사용하여 장치하거나, 또는 램 빔(47) 상의 노벽 관찰장치(1')의 위치에 설치하였다.

이와 같이 각 높이에 있어서, 순차적으로, 노벽 관찰을 실시함으로써 넓은 범위에서의 노벽 관찰 데이터를 채취할 수 있었다.

무선 전송에는 디지털 신호의 전파를 사용한 무선 통신을 채용하였다. 촬상장치의 출력 및 측정 유닛 내의 온도를 측정하는 온도계(36)의 출력을 A/D 변환기(26)에 의하여 디지털 신호로 변환하여, 디지털 신호 무선 송신기(27)에 보낸다. 디지털 신호 무선 송신기(27)가 무선 전송 송신기(18)로서 기능하여, 무선 전송 신호(19)를 노 외의 무선 전송수신기(21)로 보낸다.

단열용기에 있어서, 전파가 통과하는 부분에는 전송 창(17)을 만들고, 실리카 코팅을 실시한 석영 글래스를 배치하였다. 이 실리카 코팅은 로로부터 나오는 복사열을 차단하고, 또한, 금속 코팅은 아니기 때문에 전파의 운반을 저해하지 않는다.

로 외에는 무선 전송 수신기(21)로서, 디지털 신호 무선 수신기(28)가 배치되고, 데이터 기록장치(22)로서, 처리장치(30) 및 화상표시장치(31)가 배치된다. 디지털 신호 무선 수신기(28)로 수신한 디지털 신호는 D/A변환기(29) 및 처리장치(30)에 전송된다.

처리장치(30)에 보내진 데이터는 컴퓨터 내에 기록되는 동시에, 촬상신호가 해석하기 쉬운 화상 정보로서 가공되는 D/A 변환기(29)로부터 출력되는 아날로그 신호는 화상 표시장치(31)에 보내진다.

데이터 기록장치(22)에는 압출 램(44)의 현재 위치 데이터에 기초하여 요구된 촬상 현재 위치 데이터(35)도 보내져 있기 때문에, 이 데이터도 처리장치(30)와 화상 표시장치(31)에 보내진다.

화상 표시장치(31)에 있어서는 각 시각에 촬상된 촬상정보를 촬상 현재 위치 데이터(35)에 기초하여 늘어놓고, 탄화실의 안쪽까지의 길이방향의 전체 길이에 걸친 l장의 정지 화상을 생성할 수 있고, 노벽 손상 발생 부분을 특정할 수 있다.

구체적으로는 압출기(43)의 이동에 따라, 촬상 현재 위치 데이터(35)가 150mm 증가할 때마다 전송된 정지 화상을 처리장치(30)에 넣는다. 정지 화상의 노폭 방향(짧은 변측) 길이는 200mm이기 때문에, 인접한 화상은 50mm의 중복 부분을 가진다.

이 중복 부분을 사용하여 패턴 매칭 처리를 하고, 화상의 중복에 대해서 미세 조정을 할 수 있다. 이와 같이 하여, 탄화실의 안쪽까지의 길이 방향의 전체 길이에 걸친 1장의 정지 화상을 생성할 수 있다.

노벽을 관찰한 결과의 일례를 도9에 나타낸다. 도 9a는 촬상장치의 전체 시야(9)에 있어서, 거울면(2a)에 비친 노벽(42a)의 영상 및 거울면(2b)에 비친 노벽(42b)의 영상이다. 어떠한 영상에 있어서도, 연와(48)의 이음매(49)가 명확하게 식별되고 있다.

도 9b는 노벽에 손상이 발생한 부분을 관찰한 영상이다. 정상적인 이음매(49) 이외에 이음매 벌어짐(50)이 관찰된다. 또한 노벽의 세로 균열(51)이 관찰된다. 또한 도 9c에 도시하는 영상에 있어서는 노벽의 카본 부착(52)도 관찰할 수 있다.

또한, 압출기(43)의 이동에 수반하여 연속적으로 취득한 정지 화상을 결합함으로써 로의 안쪽까지의 길이방향에 있어서, 넓은 영역에서 노벽 화상을 얻을 수 있다.

도10에는 인접한 8장의 정지 화상을 화상 접합 위치(15)에서 접합하여, 넓은 영역의 화상(14)으로 한 노벽 화면을 나타낸다. 넓은 영역의 화상에 있어서는 손상 부위의 특정이 용이하고, 또한, 전체적인 손상 상황을 한 번 보아 알 수 있기 때문에, 노체 진단·관리를 하는 데 있어서 유용하다.

측정 중에 데이터 기록장치(22)에 차례로 데이터가 전송되기 때문에, 측정 완료 후에 단열용기를 열 필요가 없고, 측정 작업성을 대폭적으로 향상할 수 있었다. 또한 측정 중에 실시간으로 노벽 손상을 파악하고, 해당 손상 발생부분도 정확하게 특정할 수 있었기 때문에 지체 없어 해당 탄화실의 보수 계획을 입안할 수 있었다.

하나의 탄화실의 노벽 관찰을 완료한 후에, 이어서 다음 탄화실의 노벽 관찰을 하기 전에, 단열용기 하부의 배출구(23)를 열고, 온도가 상승한 냉각수(7)를 배출함과 동시에, 상부의 주입구(24)로부터 상온의 물을 주수하였다. 15리터의 물을 주수하고, 단열용기(3)의 온도를 저하시킨 다음, 단열용기 하부의 배출구(23)를 닫 고, 단열용기 내에 물을 충전하였다.

이와 같이 매회, 단열용기와 단열용기 내의 물의 온도를 충분히 떨어뜨린 후, 다음 측정을 하였기 때문에, 연속하여 탄화실의 노벽 관찰을 할 때에도, 매회 5분 이상의 측정시간을 확보할 수 있었다.

측정 유닛 내의 전원장치(10)로서 사용하는 충전식 축전지는 연속하여 10실의 탄화실의 노폭 측정이 가능한 용량을 가지고 있다. 충전에 있어서는 단열용기 외부에 배치한 충전 케이블 접속 플러그(25)에 충전 케이블을 접속하여 실시할 수 있기 때문에, 충전을 위해서 단열용기를 개방할 필요가 없고, 양호한 작업성으로 충전을 할 수 있었다.

(2) 다음으로 본 발명의 노벽 형상 측정장치(이하「본 발명 측정장치」라고 하는 경우가 있다.)를 도3, 도8, 및, 도11∼도23에 기초하여 설명한다.

도11에 도시하는 바와 같이 본 발명의 노벽 형상 측정장치(61)는 그 내부에 광 빔 조사장치(62a 및 62b)와 촬상장치(8)를 수납하고 있다. 노벽 형상 측정장치(61)를 노벽(42a 및 42b)에 근접하여 배치한다. 코크스로의 탄화실내에 노벽 형상 측정장치(61)를 삽입하는 경우에 있어서는 서로 마주보는 노벽(42a, 42b) 사이의 거리가 좁기 때문에, 탄화실의 폭 중앙에 삽입하고, 양방의 노벽에 근접하여 배치한다.

광 빔 조사장치(62a 및 62b)로부터 노벽(42a 및 42b)에 대하여 비스듬한 방향에서 광 빔(63a 및 63b)을 조사한다. 도11에서는 각도θ로 광 빔을 조사한다. 노벽 표면에 있어서 광 빔이 조사된 부분은 광 빔이 반사하여 발광하고, 빔 스포트(64a 및 64b)가 된다.

촬상장치(8)는 이 광 빔 반사광을 포함하는 노벽 표면을 최대한 노벽에 수직인 방향에서 촬상할 목적으로 배치된다. 촬상장치(8)로서는 CCD 카메라와 그것을 제어하는 카메라 콘트롤러 등을 사용할 수 있다. 촬상장치(8)의 시야 방향을, 도11 및 도12에 도시하는 바와 같이, 노벽(42a 및 42b)에 평행하게 배치하면 좋다.

그리고, 촬상장치(8)의 시야 방향에 거울면을 배치하고, 거울면의 각도는 촬상장치(8)의 위치에서 관찰하였을 때, 노벽 표면의 영상이 거울면에 비치도록 조정한다.

통상은 도11에 도시하는 바와 같이 거울면(2a 및 2b)과 노벽(42a 및 42b)의 각도를 45°로 하면, 노벽 표면을 수직인 방향에서 본 영상을 얻을 수 있기 때문에 바람직하다. 물론, 노벽을 비스듬한 방향에서 보는 것이 노벽 표면의 요철을 명료하게 관찰할 수 있는 경우에는 거울면과 노벽과의 각도를 45°이외의 각도로 할 수 있다.

노 내의 형상 측정 중에 있어서, 통상은 촬상장치와 거울면과의 거리를 일정하게 한다. 촬상장치와 거울면의 거리를 길게 할수록, 노벽에 평행한 방향의 유효 거울면 길이를 길게 할 수 있고, 거울면을 관찰하는 촬상장치 시야(13)의 범위(긴 변측의 길이)를 넓게 할 수 있다.

한편, 노벽에 수직인 방향, 즉, 폭 방향의 유효 거울면 폭에 관해서는 노벽의 간격이 좁기 때문에 넓게 할 수 없고, 촬상장치 시야(13)의 범위(짧은 변측의 길이)를 넓힐 수 없다.

코크스로의 탄화실의 관찰에 있어서는 노벽 표면에서의 촬상장치 시야(13)의 긴 변측 길이를 500∼600mm정도로 하면, 일반적인 CCD카메라로, 손상 검출에 충분한 공간 분해 능력 약1mm의 관찰이 가능하다. 노벽 표면에서의 촬상장치 시야(13)의 짧은 변측의 길이는 노벽을 수직방향으로부터 관찰하는 경우, 150∼200mm 정도가 된다.

도13에 도시하는 바와 같이 광 빔(63)은 광 빔 조사장치(62)부터 노벽 표면(66b)에 대하여 비스듬한 방향에서 조사한다. 도13에 있어서는 각도θ로 조사하고 있다. 그 때문에, 노벽 형상 측정장치(61)(광 빔 조사장치62)와 노벽 사이의 거리가 △x만큼 변화하면, 광 빔(63)과 노벽 표면(66b)이 교차하는 포인트(광 빔 스포트)의 위치가 64a로부터 64b로 변화하고, 광 빔 반사광의 위치가 △y만큼 변화한다.

촬상장치(8)는 광 빔 반사광을 포함하는 노벽 표면(66)을 촬상하고 있으므로, 노벽 형상 측정장치(61)와 노벽(42) 사이의 거리의 변화, 즉, 노벽의 변형은 촬상화상 내에 있어서 광 빔 반사광의 위치 변화로서 잡아낼 수 있다.

따라서, 촬상장치(8)에 의하여 얻어진 화상에 의하여 노벽의 2차원적으로 넓은 범위의 상황을 평가할 수 있음과 동시에, 특정 부분, 즉 광 빔 조사 위치에 있어서 손모 상황을 정량적으로 평가할 수 있다.

광 빔 조사장치(62)로부터 조사하는 광 빔(63)은 스포트(spot) 광 빔이라 할 수 있다. 이것에 의하여 노벽의 한 점에 대하여, 노벽 형상 측정장치(61) 사이의 거리를 평가할 수 있다.

한편, 광 빔 조사장치(62)로부터 조사하는 광 빔(63)은 도 14a 및 도 14b에 도시하는 바와 같이 노벽에 조사하였을 때 반사광이 선상 광(65)이 되도록 조사하여도 된다. 광 빔 광원으로서 레이저광과 같은 스포트 광원을 사용하는 경우에는 스포트광을 1축 방향만으로만 확장할 수 있는 원통면 렌즈를 광원 앞에 배치함으로써, 이와 같은 선상 광(65)을 발생하는 광 빔으로 할 수 있다.

예를 들면, 도 14c에 도시하는 바와 같이 노벽 표면(66)에 홈상의 손모 부분(67)이 존재하는 경우, 이 노벽 표면(66)에 광 빔(63)을 조사하고, 선상 광(65)을 발생시킨 때에, 손모 부분(67)에 대응하여, 도 14b에 도시하는 바와 같이 선상 광(65)에 드리프트(drift)(68)를 볼 수 있다.

손모 부분(67)의 안쪽까지의 길이가 △x이면, 드리프트(68)의 높이 △y는 △y=△x/tanθ의 관계가 된다. 이것에 의하여 선상의 반사광이 발생하는 선상의 부분에 있어서, 표면의 요철을 정량적으로 파악하는 것이 가능하게 된다.

안쪽까지의 길이가 긴 코크스로의 탄화실(41)에, 일방의 단으로부터 노벽 형상 측정장치(61)를 삽입하는 경우에 있어서, 노벽 형상 측정장치(61)와 노벽 표면(노벽 기준면)(66)의 간격을 항상, 일정하게 유지하기가 곤란하다. 이 때, 노벽 기준면이란 노벽 표면(66)이 손모되어 있지 않을 때의 기준면을 의미하고, 노벽 손모량이 제로일 경우의 노벽 표면으로 생각하면 된다. 따라서, 광 빔(63)을 스포트 빔으로 한 경우에는 반사되는 광 빔 스포트(64)에서의 노벽 표면(66)과 노벽 형상 측정장치(61) 사이의 거리는 특정할 수 있지만, 노벽 손모량의 절대값을 특정하는 데에는 곤란이 따른다.

한편, 노벽 표면(66)에 있어서, 어디가 손상이 없는 건전(健全)부분이고 어디가 손모 발생부인지는 촬상장치(8)에 의하여 촬상한 화상을 관찰함으로써, 개략은 알 수 있다.

본 발명 측정장치는 노벽의 2차원적인 넓은 범위의 상황을 영상에 의하여 평가하는 것과, 특정 부분에 있어서 손모 상황을 정량적으로 평가하는 것을 동시에 할 수 있기 때문에, 광 빔 조사에 의하여 선상의 반사광을 발생시킨 경우에 있어서는 선상의 부분 중에 노벽의 건전부분과 손모 발생부를 모두 포함시키는 것이 가능하다.

이와 같은 측정을 실시하면, 선상 광(65)의 범위 내에 있어서, 노벽 표면(66)에서의 상대적인 요철량을 특정할 수 있다. 따라서, 본 발명 측정장치에 있어서는 예를 들어, 노벽 형상 측정장치(61)와 노벽 기준면 사이의 거리를 특정할 수 없어도 건전부분과 손모 발생부 사이의 상대적인 깊이의 차이를 특정하고, 손모 발생부에서의 손모량을 특정하는 것이 가능하게 된다.

노벽에 있어서 선상 광(65)을 발생하는 광 빔(63)이 포함되는 면을 여기에서는 광 빔면이라 한다. 선상 광(65)의 위치는 당연히 광 빔면과 노벽 표면(66)이 교차하는 선과 일치한다.

또한 도 14b 및 도 14c에 도시하는 바와 같이, 선상 광(65)을 발생하는 광 빔 (63) 중에서 빔의 폭 방향 중앙의 스포트 빔을 중심 빔(69)으로 한 때에, 중심 빔(69)을 포함하는 면으로서, 노벽 표면(66)에 수직인 면을 여기에서는 중심 빔 수직면이라 한다.

광 빔면과 중심 빔 수직면이 평행, 즉, 일치하는 경우에는 노벽 표면(66)에 요철이 있었다고 하더라도, 반사광은 직선인 채로 남아 있고, 반사광을 관찰하여도 노벽의 손모량을 평가할 수 없다.

광 빔면과 중심 빔 수직면이 서로 직각이 되는 경우에는 노벽 표면(66)의 요철을 선상 광(65)의 위치 변화, 즉, 드리프트(68)를 가장 효율적으로 검출할 수 있다. 도 14b 및 도 14c에 도시하는 예에서는 광 빔면과 중심 빔 수직면은 상호 직각이 되어 있다.

노벽이 구성하는 평면과 거울면이 구성하는 평면이 교차하는 선을 여기서는 교선(70)이라 한다. 도 12b에 도시하는 예에서는 교선(70)은 수직방향의 선이 된다.

도 12a에 도시하는 바와 같이, 광 빔 조사장치(62a 및 62b)를 촬상장치(8)의 근방에 배치하고, 광 빔(63a 및 63b)을 거울면(2a 및 2b)에 반사시키지 않고, 직접, 노벽 표면(66)에 조사하는 경우에 대하여 생각한다.

이 경우, 선상 광(65)의 방향이 교선(70)과 직교되면, 이 경우는 상기 광 빔면과 중심 빔 수직면이 평행이 되는 경우에 상당하여, 노벽의 손모량을 평가할 수 없다.

효율적으로 요철을 검출할 수 있는 형태, 즉, 광 빔면과 중심 빔 수직면이 서로 직각이 되는 형태로 하기 위해서는 마찬가지로 도 12a에 있는 바와 같이 노벽에 조사된 선상 광(65)의 방향이 상기 벽면과 거울면의 교선(70)에 거의 평행이 되도록 하면 좋다.

다음으로, 도 15a 및 도 15b에 도시하는 바와 같이 광 빔 조사장치(62)로부터 거울면(2b)에 반사시키고, 광 빔(63)을 노벽 표면(66)에 조사하는 경우에 대하여 생각한다. 거울면(2b)에 반사시키면서 노벽 표면(66)에 대하여, 비스듬한 방향으로부터 광 빔을 조사하기 위해서는 도 15a에 도시하는 바와 같이 광 빔 조사장치(62)와 촬상장치(8)를 서로 떨어지도록 배치할 필요가 있다.

떼어놓는 방향은 상기 벽면과 거울면의 교선(70)에 평행인 방향이다. 이 때, 거울면(2b)에 비치는 광 빔 조사장치(62)를 노벽 표면(66)의 위치에서 보면, 광 빔 조사장치(62)는 도 15a에서의 62a의 위치에 보인다. 이와 같은 배치에서, 선상 광(65)의 방향이 교선(70)과 평행이 되면, 이 경우는 상기 광 빔면과 중심 빔 수직면이 평행이 되는 경우에 상당하여, 노벽의 손모량을 평가할 수 없다.

효율적으로 요철을 검출할 수 있는 형태, 즉, 광 빔면과 중심 빔 수직면이 서로 직각이 되는 형태로 하기 위해서는 도 15a에 도시하는 바와 같이 노벽에 조사된 선상 광(65)의 방향을 벽면과 거울면의 교선(70)에 거의 직교시키면 된다.

광 빔 조사장치(62)로서, 레이저광 조사장치(레이저 광원)를 사용하면 바람직하다. 레이저 광원이면, 가는 스포트광이고 또한 강력한 광 빔을 발생할 수 있기 때문이다. 노벽에 조사한 선상의 반사광이 되는 광 빔으로 하기 위하여, 원통면 렌즈 등을 사용하여, 스포트광을 1축 방향만으로 확장하면 좋다. 확장 각, 즉, 노벽면에서의 선상 반사광의 길이는 원통면 렌즈의 초점거리로 정해진다.

고온의 탄화실 내부에 있어서, 노벽 표면(66)은 자발광으로 적색 영역에 발광하고 있다. 특히, 카본 부착부(52)는 연소되어 고온이 되고, 적색의 발광 강도가 강하다. 레이저광의 파장이 적색 영역이면, 노벽 표면의 자발광에 눌려, 광 빔 반사광의 검출이 어려워진다.

단열용기 내에 탑재 가능한 소형 레이저 광원으로서, 종래부터 사용되어 온 것은 적색 레이저 다이오드이고, 파장은 633nm 또는 670nm이었다. 이것은 노벽 표면(66)의 자발광과 공통되는 파장 영역이고, 카본 부착부(52)와 같은 고온 영역에서는 광 빔 반사광을 충분히 검출할 수 없는 경우가 있다.

본 발명 측정장치에 있어서는 광 빔 조사장치(62)를 파장 550nm 이하의 광을 조사하는 레이저광 조사장치로 하고, 촬상장치(8)를 컬러 촬상장치로 하면 바람직하다. 파장을 550nm이하로 하면, 노벽 표면(66)의 자발광이 강한 파장 영역과 다르기 때문에, 촬상한 컬러 화상에 있어서, 선상 광이 강조되어 표시된다.

또한, 촬상한 화상으로부터, 화상 처리에 의하여 파장550nm 이하의 성분을 강조하여 나타냄으로써 선상 광(65)을 보다 명확화할 수 있다.

고온의 노벽의 자발광에 의한 영상을 촬상하는 경우의 본 발명 측정장치에 있어서, 자발광의 강도는 노벽의 온도에 의하여 변동된다. 노벽의 온도가 높으면, 자발광에 의한 노벽의 휘도가 높고, 노벽의 온도가 낮으면, 노벽의 휘도는 낮아진다. 특히, 카본 부착 부분은 카본 연소 때문에 고온이 되고, 해당 부분의 휘도가 높다.

촬상장치(8)에 있어서는 노벽 표면의 휘도에 따라, 광학계의 조리개를 조절하거나, 혹은 노광시간을 조절함으로써, 최적의 노벽 표면의 영상을 얻을 수 있다. 통상, 촬상장치(8)의 자동 노광기능에 의하여 자동적으로 최적의 영상을 얻을 수 있다.

한편, 광 빔 조사장치(62)에 의하여 조사하는 광 빔(63)의 강도가 일정하면, 노벽의 온도가 현저하게 높은 경우에는 노벽 표면의 자발광이 광 빔 반사광보다 높은 휘도가 되고, 촬상장치(8)의 노광은 노벽 표면(66)의 휘도에 의하여 정해지기 때문에, 광 빔 반사광이 상대적으로 어두워지고, 이것을 충분히 잡을 수 없어, 광 빔 반사광의 위치를 특정할 수 없다.

반대로, 노벽의 온도가 낮은 경우에는 노벽 표면의 자발광의 낮은 휘도와 함께 촬상장치의 노광 조정을 실시하기 때문에, 광 빔 반사광이 너무 강하게 되어, 헐레이션(halation)을 일으켜 광 빔 반사광의 위치를 정확하게 특정할 수 없다.

본 발명 측정장치에 있어서는 광 빔을 조사하는 노벽 표면의 자발광 강도를 측정하는 수단을 가지고 있으므로, 상기 측정한 자발광 강도에 따라, 광 빔 조사장치(62)로부터 조사하는 광 빔(63)의 강도를 조정할 수 있어, 이 문제를 해결할 수 있다.

노벽 표면의 자발광 강도가 높을 때는 광 빔(63)의 강도를 강하게 하고, 촬상장치(8)에 의하여 광 빔 반사광의 위치를 정확하게 파악하는 것이 가능하게 된다. 또한 노벽 표면의 자발광 강도가 낮을 때는 광 빔(63)의 강도를 약하게 하고, 광 빔 반사광의 헐레이션을 방지할 수 있다.

광 빔 조사장치(62)에 대한 전력 공급은 단열용기 내에 수납된 전원장치(10)로부터 공급된다. 전원장치(10)의 충전으로부터 다음 충전까지의 사용 기간을 길게 하기 위하여, 광 빔 조사장치(62)의 전력 소비량은 적을수록 바람직하다.

본 발명 측정장치와 같이 노벽의 자발광 강도에 따라 광 빔의 강도를 조정하면, 광 빔 조사장치(62)의 전력 소비량을 저감할 수 있다.

노벽 표면의 자발광 강도의 측정에 있어서는 촬상장치(8)의 자동 노광장치의 평가 결과를 그대로 사용할 수도 있다. 또는 도23에 도시하는 바와 같이 광량계(71)를 촬상장치(8)와는 별도로 광량을 측정하는 수단으로서 설치하여도 된다. 또한 노벽 표면(66)의 온도를 측정하고, 온도로부터 프랭크의 흑체 방사식에 기초하여 자발광 강도를 추정하여도 된다.

본 발명 측정장치는 노 내를 이동하기 때문에, 온도 측정수단으로서 방사 온도계를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 자발광 강도의 측정에 있어서는 가시광 전파장의 평균 광 강도를 측정하여도 되지만, 조사하는 광 빔의 파장을 중심으로 하는 파장 영역의 광 강도만을 측정하여도 된다.

자발광 강도를 측정함에 있어, 광 빔을 조사하는 노벽 표면에 있어서, 촬상장치(8)로 촬상하는 촬상장치의 시야(13)에 있어서 평균 광 강도를 측정하는 것도 가능하다. 또한 촬상장치의 시야(13) 중의 광 빔을 조사하는 영역에 한정하여, 광강도를 측정하여도 된다.

본 발명 측정장치에 있어서는 노벽에 있어서 선상의 부분에 대하여, 정량적인 노벽 표면의 요철량의 평가가 가능한 동시에, 상기 선상부분을 포함하는 이차원적인 노벽 전체 상황을, 영상으로서 파악할 수 있다. 그 결과, 예를 들면, 노벽 표면에 팽창이 발생한 데이터가 얻어진 경우에 있어서는 그 팽창이 연와 벽면 자체의 변형에 의한 것인지, 카본 부착에 의한 것인 지를 화상에 기초하여 명확하게 구별 할 수 있다.

따라서, 형상 측정 결과에 기초하여 정확한 보수 계획을 입안하는 것이 가능하게 된다. 구체적으로는 카본 부착이면 공기(air)를 세차게 불어넣어 연소 제거하도록 하고, 벽면 자체의 변형이면 경우에 따라서는 대규모 보수 작업 계획을 입안하게 된다.

거울면의 배치 방향으로서는 도 12b에 도시하는 바와 같이 노벽과 거울면의 교선(70)을, 로의 높이 방향, 즉, 로의 안쪽까지의 길이방향과 직각 방향으로 하면 된다. 로의 안쪽까지의 길이방향은 노벽(42a 및 42b)을 관찰하면서, 노벽 형상 측정장치(61)를 이동하는 방향이고, 이동하면서 관찰을 함으로써, 로의 안쪽까지의 길이방향에서의 노벽 형상 측정 결과를 축적할 수 있다.

따라서, 노벽과 거울면의 교선을 로의 안쪽까지의 길이방향(이동 방향)과 직각 방향으로 함으로써 노벽 표면의 촬상정보를 최대한 채취할 수 있다.

본 발명 측정장치에 있어서, 도11 및, 도16∼ 도18에 도시하는 바와 같이 광 빔 조사장치(62)나 촬상장치(8)를 비롯한 전자 기기는 단열용기(3) 내에 수납하고, 거울면(2 또는 2a 및 2b)은 단열용기(3)의 외측에 배치한다. 단열용기(3)에 대하여는 노 외로부터 냉각수를 공급하지 않고, 또한 전원 배선·신호 배선을 접속하지 않는다.

따라서, 노 중에 설치하는 노벽 형상 측정장치(61)를 경량 그리고 소형화할 수 있고, 노 중에 삽입하여 이동하는 구조물, 예를 들면, 코크스로 탄화실(41)의 코크스 압출기(43)에 용이하게 착탈하는 것이 가능하다 (도3, 참조).

도16 및 도17에 도시하는 바와 같이 단열용기(3)는 그 표면이 단열재(4)에 의하여 피복되어 있으므로, 단시간이면 고온의 노 중에 체재하여 내부의 전자 기기를 정상적으로 작동시킬 수 있다.

단열용기(3)는 코크스로의 탄화실(41) 내부에 3분간 체재하는 것이 가능하기 때문에, 노벽 형상 측정장치(61)를 장착한 코크스 압출기(43)를 노 중에 삽입하고, 로의 안쪽까지의 길이방향의 전체 길이에 걸쳐 노벽을 관찰하여 노 외에 추출하기 위한 최저한의 시간을 확보할 수 있다.

단열용기(3)를 피복하는 단열재(4)로서는 예를 들면 세라믹화이버 보드, 또는 규산칼슘 보드 등을 사용할 수 있다.

본 발명 측정장치에 있어서는 거울면(2, 또는 2a 및 2b)을 단열용기(3)의 외측에 배치하기 때문에, 촬상장치의 시야를 확보하기 위한 단열용기(3)의 관찰 창(16)을 최소한의 크기로 할 수 있다.

프리즘을 박스 내에 수납하여 넓은 시야를 확보하고자 하는 종래 기술에 있어서는 박스에 설치하는 관찰 창의 크기를 크게 할 필요가 있고, 단열용기를 사용하는 경우에는 관찰 창으로부터 용기 내에 침입하는 복사열에 의하여 용기 내의 온도가 급속하게 상승하는 문제가 있었지만, 본 발명 측정장치와 같이 거울면을 단열용기의 외측에 배치한 결과로서, 관찰 창(16)을 줄일 수 있기 때문에, 이 때 침입하는 복사열을 최소한에 그치게 하여, 단열용기 내의 온도 상승을 방지할 수 있다.

관찰 창(16)에는 석영 글래스 등의 내열 글래스를 장착한다. 내열 글래스는 금속 증착 등의 수단에 의하여 외부에서의 복사열을 반사하는 기능을 가지는 것이 바람직하다.

본 발명 측정장치에 있어서는 도 16a에 도시하는 바와 같이 1장의 거울면을 사용하여 일방의 노벽(42a)을 관찰하도록 하여도 된다. 이 경우, 광빔 조사장치(62)도 관찰하는 일방의 노벽(42a)에만 광 빔(63)을 조사하게 된다.

또한 도17에 도시하는 바와 같이 단열용기 내에, 복수의 광 빔 조사장치(62a 및 62b)를 구비하고, 서로 마주보는 노벽 표면(66a 및 66b)에 광 빔(63a 및 63b) 조사하고, 각도가 다른 2장의 거울면(2a 및 2b)에 의하여 서로 마주보는 노벽(42a 및 42b)의 광 빔 반사광을 포함하는 면을 비추도록 하면 바람직하다.

도12 및 도17에 도시하는 예에 있어서는 제1 거울면(2a)은 제1 노벽(42a)의 표면을 비추고, 제2 거울면(2b)은 제2 노벽(42b)의 표면을 비추어, 이 두 가지를 단일 촬상장치(8)에 의하여 동시에 촬상할 수 있다.

이로써 1대의 촬상장치(8)와 2대의 광 빔 조사장치(62a 및 62b)를 수납한 노벽 형상 측정장치(61)를 사용하여, 로의 안쪽까지의 길이방향으로 1회 이동시킴으로써 좌우 양측의 노벽 표면 형상을 측정할 수 있다.

또한 상기 이동에 의하여 좌우 노벽을 동시에 비교하여 보는 것이 가능하게 된다. 또한, 좌우의 노벽을 1 대의 촬상장치(8)로 관찰할 수 있기 때문에 단열용기 내에, 2대의 촬상장치를 수용하는 경우에 비하여, 단열용기의 관찰 창(16)의 개구 면적을 줄일 수 있고, 복사열이 단열용기 내에 침입하여 온도가 상승하는 비율을 줄일 수 있다.

노벽 형상 측정장치를 코크스로의 압출기 등에 장착하고, 코크스로 탄화실의 일방의 단으로부터 삽입하여 탄화실 내의 측정을 함에 있어서 노벽 형상 측정장치를 양측의 노벽 기준면의 중심에 정확하게 배치하는 것은 곤란하며, 중심으로부터의 벗어나게 된다.

따라서, 일방의 노벽에만 광 빔을 조사하는 경우에는 실제의 노벽 표면이 노벽 기준면으로부터 어느 정도 손모되었는 지 절대값을 얻기가 곤란하다.

2대의 광 빔 조사장치와 2장의 거울면에 의하여 좌우 양측의 노벽 표면 형상을 동시에 측정하는 본 발명 측정장치에 있어서는 노벽 형상 측정장치와 좌우 양측의 노벽 표면의 측정 부위까지의 거리를 동시에 측정할 수 있다. 이 측정값으로부터, 좌우 양측의 노벽 표면의 측정 부위 사이의 거리를 산출할 수 있다.

손모가 발생하지 않은 초기 단계에서의 노벽 사이의 거리는 알고 있으므로, 이 측정값에 기초하여, 좌우 양측의 합계 손모량을 산출할 수 있게 된다. 적어도, 좌우 양측의 관찰 부위가 국소적 손모가 관찰되지 않는 건전 부위이면, 좌우 균등하게 손모가 진행되고 있다고 생각되므로, 측정된 합계 손모량의 반을 건전 부위의 노벽 손모량으로서 평가할 수 있다.

선상 광(65)의 관찰에 의하여 선상 광 발생 범위 내에서의 건전 부위와 국소 손모부 사이의 상대적인 손모량의 차를 검출할 수 있고, 상기한 바와 같이 건전 부위의 노벽 손모량도 평가할 수 있기 때문에, 이러한 값을 사용하여, 국소적 손모부의 손모량 절대값도 추정할 수 있게 된다.

본 발명 측정장치에 있어서, 거울면은 단열용기(3)의 외측에 배치되기 때문에, 거울면은 노 중의 고온 분위기에 직접 접촉하게 된다. 본 발명 측정장치에 있어서는 도17에 도시하는 바와 같이 내부에 냉각수(6)를 수용하는 용기(11)의 표면을 거울면(2a 및 2b)으로 한다.

본 발명 측정장치(61)가 고온의 노 중에 체재하는 시간은 단시간이고, 이와 같은 시간 내이면, 용기(11) 내의 냉각수(6)의 온도가 상승하여 비등하고, 용기(11)를 비등 냉각하고, 용기(11)의 온도를 냉각수의 비점(100℃)으로 유지할 수 있고, 용기 표면에 형성된 거울면(2a 및 2b)의 광학적 성능을 장기간에 걸쳐 유지할 수 있는 동시에, 거울면(2a 및 2b)의 평면도를 마찬가지로 장기간에 걸쳐 유지할 수 있다.

본 발명의 측정장치에 있어서는 거울면(2a 및 2b)을 냉각하기 위하여 노 외로부터 냉각수를 공급할 필요가 없고, 또한 거울면을 예열하는 예열장치를 사용할 필요도 없기 때문에, 코크스 압출기 등의 이동장치에 간단히 장착할 수 있다.

내부에 냉각수(6)를 수용하는 용기(11)는 도12 및 도17에 도시하는 바와 같이 단면 장방형이 긴 형상으로 하고, 4면의 외면 중 2면을 거울면으로 하고, 나머지 2면에 관하여는 필요에 따라, 단열재(12)로 단열하면 좋다.

용기(11) 그 자체는 강제로 하고, 거울면으로 하여야 하는 2면에 거울면 마무리한 스테인레스 강판을 붙여 구성할 수 있다. 또한 용기(11) 그 자체를 스테인레스강제로 하여, 그 표면을 거울면 마무리하여도 된다.

단열용기 내의 촬상장치(8)로 촬상한 영상은 데이터 기록장치(22)에 기록하고, 최종적으로 기록한 데이터를 사용하여 노벽의 화상 정보를 작성할 필요가 있다. 데이터 기록장치(22)는 단열용기 내에 수납하여도 된다(도16 및 l7, 참조).

한편, 단열용기 내에는 무선 전송 송신기(18)를 수납하고, 노 외에 무선 전송 수신기(21)와 데이터 기록장치(22)를 배치하면, 보다 바람직하다(도3 및 18, 참조).

촬상장치(8)로 촬상한 정보를 무선 전송 송신기(18)로부터 노 외에 배치된 무선 전송 수신기(21)에 송신하고, 데이터 기록장치(22)에 기록한다. 데이터 기록장치(22)에서는 기록용 컴퓨터 등의 처리장치(30)에 입력함과 동시에, 화상 표시장치(31)로 촬상 화상을 표시하면, 노벽 형상 측정장치를 노 중에 삽입하여 관찰함과 동시에, 관찰 결과를 확인할 수 있다.

1000℃의 노 내로부터 되돌아 온 단열용기(3)는 외측이 고온이 되어, 시간이 지난 후가 아니면, 내부의 데이터를 꺼낼 수 없다. 이에 대하여, 상기 송수신 시스템을 채용하면, 노벽 형상 측정장치(61)를 노 내로부터 추출하여, 장치가 냉각되기를 기다려 화상 데이터를 꺼내는 수고를 할 필요가 없게 되므로, 신속하게 노벽의 상황을 확인할 수 있다. 또한 탄화실 내부에서 추출한 노벽 형상 측정장치(61)를 바로 다음 탄화실의 관찰에 사용할 수 있다.

노 내의 단열용기로부터 노 외로의 무선 전송에 대하여는 전자파를 사용한 무선 송신, 혹은 가시광이나 적외선 등의 빛을 사용한 무선 전송을 사용할 수 있다.

무선 전송을 하는 경우, 단열용기의 노 외측을 향한 벽에는 전송용 창(17)을 만든다. 창(17)에는 내열 글래스를 장착하고, 전송 매체로서 전자파를 사용하는 경우에는 외부에서의 복사열 침입을 방지하기 위한 코팅으로서, 금속막 코팅은 사용하지 않고 실리카 코팅과 같은 비전도성 재료의 코팅을 사용한다.

도8에 도시하는 바와 같이, 무선 전송에 디지털 신호를 전파로 전송하는 디지털 신호 무선 송수신기(27, 28)를 채용할 수 있다. 촬상장치(8)로부터는 아날로그 화상 신호가 출력되기 때문에, 이 신호를 A/D 변환기(26)로 디지털 신호로 변환하고, 이 디지털 신호를 디지털 신호 무선 송신기(27)에 송신하고, 노 외의 디지털 신호 무선 수신기(28)로 수신한다.

수신한 디지털 신호는 D/A 변환기(29)로 아날로그 신호로 변환하여 화상 표시장치(31)에 출력하거나, 혹은 디지털 신호 그대로 처리장치(30)등에 입력한다.

단열용기 내에 무선 전송 송신기(18)를 배치한 경우, 촬상장치를 단열용기, 등 외부의 무선 전송수신기(21)에 전송하고, 그 데이터를 외부의 데이터 기록장치(22)에 기록한다. 그 때, 촬상정보와 함께 촬상장치의 노 내 위치 정보(노 내 수평 방향의 촬상 현재 위치 데이터(35))를 동시에 데이터 기록장치(22)에 기록할 수도 있다.

외부의 데이터 기록장치(22)는 노 외에 배치되어 있으므로, 촬상장치(8)를 탑재한 압출기(43)의 현재 위치 데이터로부터, 촬상장치(8)의 촬상 현재 위치 데이터(35)를 산출하여 넣을 수 있기 때문이다.

그 결과, 외부의 데이터 기록장치(22)에 있어서, 실시간으로 수평방향의 촬상 위치와 촬상 데이터를 대응시킬 수 있고, 관찰 중에 있어서, 즉석에서 노 중의 손상 부분이나 보수가 필요한 부분을 특정할 수 있다.

상기한 바와는 반대로, 단열용기 내에 데이터 기록장치(22)와 무선 전송수신기(21)를 설치하고, 외부로부터 단열용기에 대하여, 단열용기의 노 내 삽입 시각 및 노 내 수평방향의 촬상 현재 위치 데이터(35)를 상시, 무선송신하고, 촬상 데이터와 노 내 수평방향의 촬상 현재 위치 데이터(35)를 동시에 단열용기 내의 데이터 기록장치(22)에 기록할 수도 있다.

무선 전송 송신기(18) 및 무선 전송 수신기(21)에는 송신과 수신 두 가지 기능을 겸비한 송수신기를 사용하여도 된다.

단열용기(3)는 도11 및 도19에 도시하는 바와 같이 흡열 능력을 가지는 액체(7)를 충전한 쟈켓(5)과, 그 외측을 덮는 단열재(4)를 가지는 것이 바람직하다.

일반적으로, 액체는 질량·체적당 열용량이 큰 것을 선택할 수 있다. 공업적으로 가장 용이하게 입수할 수 있고, 또한, 흡열재로서 최적인 액체로서 물이 바람직하다.

단열용기(3)의 외측은 단열재(4)로 덮여 있으므로, 단열용기(3)를 고온의 노 중에 삽입한 때에, 단열재(4)를 통과하여 내부에 침입하는 열량을 줄일 수 있다.

또한, 단열재(4)의 내측에는 흡열능력을 가지는 액체(7)를 충전한 쟈켓(5)이 존재하기 때문에, 내부에 침입한 열은 우선 이 액체(7), 예를 들면, 물의 온도를 상승시키는 데 소비된다. 물은 열용량이 크기 때문에, 단열용기 내부의 온도 상승을 늦출 수 있다.

또한, 물의 온도가 100℃에 달하면 비등에 의하여 대량의 기화열을 빼앗기 때문에, 단열용기 내부의 온도가 100℃를 넘는 경우는 없다. 물의 온도가 100℃에 도달하여 비등을 개시한 때의 수증기를 방출하기 위하여, 단열용기(3)의 상부에는 개방구를 마련하거나, 혹은 안전밸브를 설치하면 좋다.

본 발명 측정장치에 있어서는 노 내에서의 노벽 형상 측정 중에, 액체를 공급 배출하기 위한 배관이 접속되어 있지 않은 점이 특징이다.

코크스로의 탄화실(41)의 노폭은 통상 400mm 정도이고, 본 발명 측정장치는 이 공간에 여유를 가지고 삽입 가능한 치수로 할 필요가 있다. 흡열 액체로서 물을 사용하는 경우, 물을 수납하는 쟈켓은 노폭 방향으로, 물이 차지하는 폭을, 좌우 각각 40mm정도로 한다.

단열용기 외주의 단열재(4)로서는 예를 들면, 세라믹화이버 보드를 사용하고, 단열재(4)의 두께를 30mm정도로 한다. 노벽 형상 측정장치의 외부 치수를 L500mm×W300mm×H500mm으로 한 때, 노벽 형상 측정장치를 수납하는 내부 공간은 L380mm×W160mm×H300mm 정도가 된다.

이와 같은 형상의 본 발명 측정장치를 노 내 온도 1000℃의 코크스로의 탄화실(41)에 삽입한 때, 노벽 형상 측정장치를 수납하는 내부 공간의 온도는 삽입 후, 경과 시간마다, 3분후 25℃, 5분후 40℃, 7분후 55℃가 된다. 단열용기 내에 수용하는 각종 전자기기의 통상 사용 온도 상한은 50℃정도이므로 고온의 노 중에, 적어도 5분간은 체재할 수 있다.

본 발명 측정장치에 의한, 코크스로의 탄화실의 노벽 형상 측정에 있어서는 예를 들면, 코크스 압출기(43)에 본 발명 노벽 측정장치(61)를 탑재하여 측정을 하는 경우에는 압출기(43)의 운반용 운반대(40)는 레일 위를 이동하면서, 건류가 완 료된 탄화실의 코크스를 압출하는 작업을 5∼10분 간격으로 연속하여 차례차례 반복해 가는 동시에, 다수의 탄화실의 노벽 형상 측정을 하게 된다.

1회의 탄화실 삽입에 의하여 단열용기 내의 액체는 온도가 상승하므로, 시간을 두지 않고, 그대로, 다음 탄화실에 삽입하면, 단열용기 내의 액체(7)의 온도는 차차 상승하고, 노 중에 있어서 체재 가능 시간은 짧아진다.

도19에 도시하는 바와 같이 단열용기(3)의 하부에 내부의 액체를 배출하기 위한 배출구(23)를 설치해 놓고, 노벽 형상 측정이 완료될 때마다, 온도가 상승한 내부의 액체를 배출하고, 온도가 낮은 새로운 액체를 투입함으로써 액체의 온도 상승을 방지할 수 있다.

새로운 액체를 투입할 때, 주입구(24)로부터 차가워진 액체를 공급하면서 배출구(23)로부터의 배출을 계속하면, 단열용기 자신의 온도도 저하시킬 수 있다. 그 결과, 각 회마다 충분한 노 내 체재 시간을 확보할 수 있다.

단열용기 내에 무선 전송 송신기(18)를 배치한 경우, 또한, 도8에 도시하는 바와 같이 단열용기 내에 단열용기의 온도나 쟈켓 내의 액체 온도를 측정하는 온도계(36)를 설치하고, 측정한 온도를 무선 전송 송신기(18)에 의하여 노 외에 송신할 수도 있다.

이것에 의하여 노 외에 있어서, 현 시점의 노벽 형상 측정장치의 내부 온도를 파악할 수 있고, 온도가 관리 상한으로 근접한 때에는 측정을 중지하고, 노벽 형상 측정장치를 노 외로 꺼내어, 이상 고온에 의한 노벽 형상 측정장치의 손상을 미연에 막을 수도 있다.

본 발명 측정장치는 사전에 노 내의 관찰 위치를 결정하고, 해당 위치의 노벽을 정지화로서 촬상하여도 된다. 이것에 의하여 손상 발생이 예측된 노벽 위치의 상황을 화상으로서 잡을 수 있다.

또한 촬상장치(8)를 로의 안쪽까지의 길이방향으로 이동하면서 촬상하고, 촬상 데이터를 데이터 기록장치(22)에 기록하는 것이 보다 바람직하다. 촬상장치(8)의 로의 안쪽까지의 길이방향으로의 이동은 예를 들면, 도3에 도시하는 바와 같이 촬상장치(8) 등을 수납한 단열용기(3)를 코크스 압출기(43)에 장착하고, 램 구동장치(46)의 동작에 의하여 코크스 압출기(43)를 일정 속도로 노 내에 삽입하거나, 혹은 추출하는 동작에 의하여 행한다. 연속적으로 촬상하면서 촬상장치(8)를 이동하고, 촬상 결과를 동화상으로서 관찰하는 것도 가능하다.

보다 바람직하게는 촬상장치(8)를 로의 안쪽까지의 길이방향으로 이동하면서 촬상을 하고, 데이터 기록장치(22)에 기록한 촬상 데이터를 가공하여 결합함으로써 로의 안쪽까지의 길이방향에서의 넓은 범위의 화상을 1장의 정지 화상으로서 입수하는 것도 가능하다. 예를 들면, 코크스 압출기의 이동 속도를 300mm/초로 하고, 폭 방향의 촬상 범위를 100mm으로 하여, 정지 화상 촬상 간격을 1/3초로 하여 촬상할 수 있다.

도22에, 인접한 8장의 정지 화상을 화상 접합 위치(73)에 있어서 접합하고, 넓은 영역의 화상(72)으로 한 노벽 화면을 도시한다. 이 넓은 영역의 화상 중에는 100mm 피치의 정지 화상마다, 광 빔 조사장치(62)로 조사한 광 빔 반사광이 비추어져 있다.

도22에 도시하는 바와 같이 광 빔 반사광이 선상 광(65)이고, 선상 광(65)의 방향이 로의 안쪽까지의 길이방향으로 평행하면, 전체로서 긴 1개의 선상 광으로서, 연속적으로 비추어진다. 광 빔 반사광이 선상 광이고, 선상 광의 방향이 로의 높이 방향으로 평행하면, 100mm 피치로 높이 방향을 향한 선상 광이 비추어진다. 이 데이터 처리는 데이터 기록장치(22)에서 할 수 있다.

단열용기 내에 무선 전송 송신기(18)를 배치한 경우로서, 촬상정보를 단열용기로부터 외부의 무선 전송 수신기(21)에 전송하고, 그 데이터를 외부의 데이터 기록장치(22)에 기록함과 동시에, 촬상장치의 노 내 위치 정보(노 내 수평 방향의 촬상 현재 위치 데이터(35))를, 동시에, 데이터 기록장치(22)에 기록하는 본 발명 측정장치에 있어서는 촬상장치(8)를 로의 안쪽까지의 길이방향으로 이동하면서 촬상하고, 노 내 위치 정보에 기초하여 정지 화상을 선택할 수 있다.

폭 방향 100mm 피치로 정지 화상을 채취하고, 이 정지 화상을 연결하여, 로의 안쪽까지의 길이방향에 있어서 넓은 범위에서의 노벽 화상을 작성하는 경우를 예를 들어 설명한다. 촬상한 정지 화상을 예를 들면, 1/30초 피치로 순차적으로 외부의 데이터 기록장치에 전송한다.

로 외의 데이터 기록장치(22)에서는 노 내 위치 정보에 기초하여, 촬상장치가 100mm 피치의 정지 화상 채취 위치에 도달할 때마다, 그 시점에서 수신한 정지 화상을 선택한다.

이것에 의하여, 결과적으로 폭 방향 100mm 피치로 정지 화상을 채취하고, 이 정지 화상을 연결함으로써, 로의 안쪽까지의 길이방향에서의 넓은 범위에서의 노벽 화상을 작성하는 것이 가능하다. 이 방법이면, 단열용기를 탑재한 코크스 압출기의 주행 속도가 설령 변동되었다 하더라도, 등간격으로 정지 화상을 입수할 수 있다.

단열용기 내에 무선 전송 수신기를 배치하고, 노 내 위치 정보를 노 외로부터 단열용기에 전송하는 경우에 있어서는 단열용기 내에서 상기와 같은 데이터 처리를 하면 된다.

또한 단열용기 내와 노 외 양방에 송수신을 실시할 수 있는 무선 전송 송수신기를 배치한 경우에는 노 내 위치 정보를 노 외로부터 단열용기에 전송하고, 단열용기 내에 있어서, 일정 간격마다 정지 화상을 선택하고, 선택한 정지 화상만을 노 외에 무선 전송 송신할 수도 있다.

촬상장치(8)를 로의 안쪽까지의 길이방향으로 이동하면서 촬상하여 정지 화상을 채취하고, 이 정지 화상을 연결하여 로의 안쪽까지의 길이방향에서의 넓은 범위에서의 노벽 화상을 작성하는 본 발명 측정장치에 있어서는 인접한 정지 화상끼리의 사이에 중복 부분이 생기도록 촬상할 수도 있다.

예를 들면, 폭 방향에서 개략 100mm 피치로 촬상을 하고, 각 정지 화상의 폭 방향 사이즈를 150mm로 해두면, 50mm의 중복 부분이 생긴다. 중복부분에 있어서는 노벽의 같은 부분을 촬상한 것이므로, 노벽의 영상에 기초하여, 패턴 매칭 처리에 의하여 2개의 화상을 정확하게 위치를 맞추어 일치시킬 수 있다.

이 수법을 사용하면, 각 정지 화상을 촬상한 노 내 위치 정보에 약간 어긋남이 있었다고 하더라도, 그 어긋남을 자동적으로 수정하고, 정확한 로의 안쪽까지의 길이방향에서의 넓은 범위에서의 노벽 화상을 작성할 수 있다.

또한, 노 내 위치정보를 사용할 수 없는 경우에 있어서도 인접하는 화상에서 중복 부분이 있을 때 계열 채취한 화상군에 대하여, 화상의 중복대를 패턴 매칭 처리로 결정하고, 차례차례 연결하여 정확한 노벽 화상을 작성하는 것이 가능하다.

예를 들면, 코크스로 탄화실을 관찰하는 경우에 있어서, 노벽은 고온으로 적열 자발광하고 있으므로, 촬상장치로 이 자발광을 촬상함으로써 노벽을 관찰할 수 있다. 또한 촬상장치로서, 통상의 CCD카메라를 사용한 경우, 셔터 스피드를 1/1000초 정도로 하여 촬상할 수 있다.

이 정도의 빠른 셔터 스피드이면, 코크스 압출기의 이동 속도 300mm/초에서도, 카메라 흔들림 없이 선명한 화상을 얻을 수 있다.

다음으로, 촬상한 광 빔 화상을 화상 해석하고, 정량적인 형상 측정을 하는 구체적 방법에 대하여 설명한다. 녹색 레이저를 빔 광원으로 사용하였다고 한다. 컬러 CCD 카메라의 각 컬러 성분, 즉, R(적), G(녹), B(청)의 각 성분을 분해하여 기록장치(30)에 넣는다.

형상 측정 화상 해석은 레이저 파장에 대응한 G성분 화상에 대하여 실행한다. G성분 화상에서는 노벽 자발광은 상당히 약하고, 광 빔 반사광은 밝게 관찰된다. 따라서, 2진법화 처리에 의하여 광 빔 반사광의 선분을 추출할 수 있다.

노벽 연와에 전혀 손상이 없이 평탄하면, 이 선분은 직선이지만, 도 14a, 도 14b 및 도 14c에 도시하는 바와 같이 노벽에 △x의 오목부가 있으면, 광 빔 반사광의 선분에는 △y의 변형이 생긴다. 이 때, 화상상에서 변형량 △y의 화소수를 카운트한다.

카메라가 노벽에 대하여 연직방향으로부터 촬상하고 있는 경우라면, △x=tanθ×△y의 관계로부터 △x를 구할 수 있다. 또한, 화상상의 화소수와 실제 거리와의 관계는 사전에 구해 놓는다.

로의 안쪽까지의 길이방향에 관하여는 촬상장치를 이동장치와 함께 이동함으로써, 그 전체 길이에 걸친 노벽 표면을 1장의 정지화로 얻을 수 있다. 로의 높이 방향에 관하여는 거울면과 촬상장치의 거리에도 의하지만, 통상은 500∼600mm 정도의 범위가 촬상범위가 된다. 따라서, 로의 높이 방향에 관하여는 1회당 촬상 가능한 범위는 한정된다.

코크스로 탄화실에 있어서, 노벽 내화물의 손상이 특히 심한 것은 예를 들면, 노 높이 방향의 석탄 장입 라인 근방과 같이 제한된 부위인 것이 많다.

따라서, 본 발명 측정위치의 설치 위치를 석탄 장입 라인 근방을 관찰할 수 있는 위치로 하면, 예를 들어 노 높이방향의 관찰 범위가 한정된다고 하더라도 충분히 유용한 데이터를 얻을 수 있다.

물론, 코크스 압출기에 높이 방향으로 복수의 노벽 형상 측정장치를 설치함으로써 1회당 노 높이 방향의 넓은 범위에서, 노벽을 관찰하는 것도 가능하다.

본 발명 측정장치는 형상이 콤팩트하고 경량이며, 냉각 배관 등의 설치가 불필요하므로, 압출기에 설치하는 높이는 임의로 변경하기가 용이하고, 또 소정의 각 높이마다 설치 위치를 바꾸어 측정함으로써 노 높이 전체의 노벽 형상 측정 데이터를 얻는 것도 가능하다.

본 발명 측정장치는 측정 중에는 외부로부터 동작 전원을 공급할 수 없기 때 문에, 단열용기 내에 전원장치(10)를 구비하고 있다. 광 빔 조사장치(62), 촬상장치(8)나 데이터 기록장치(22), 무선 전송 송신기(18)는 이 전원장치(10)로부터 공급되는 전력에 의하여 작동한다. 전원장치(10)로서는 건전지, 충전식 축전지 등을 사용할 수 있다.

전원장치(10)로서 충전할 수 없는 전지를 사용하면, 전지 교환 때마다 단열용기를 개방할 필요가 있다. 또 전원장치(10)로서 충전 가능한 전원을 사용하는 경우에 있어서도, 충전 케이블 접속 플러그가 단열용기 내부에 위치하는 경우에는 충전 때마다 단열용기를 개방할 필요가 있다.

전원장치로서 충전 가능한 전원을 사용하고, 또한, 도19에 도시하는 바와 같이 충전 케이블 접속 플러그(25)를 단열용기(3)의 외부에 구비함으로써 단열용기를 개방하지 않고 충전하는 것이 가능하게 되어, 작업성을 개선할 수 있다.

충전 케이블 접속 플러그(25)는 노 내 삽입 시에는 단열재 뚜껑(34)으로 그 외부를 덮고, 충전시에는 단열재 뚜껑(34)만을 떼어내어 충전 케이블을 접속하도록 하여도 된다.

아래에, 본 발명 측정장치의 실시예에 대하여 설명한다.

(실시예)

코크스로 탄화실의 노벽의 표면을 관찰할 목적으로, 도11에 도시하는 노벽 형상 측정장치를 사용하였다. 노벽 형상 측정장치(61)의 외형 치수는 높이500mm, 폭300mm, 길이500mm이고, 총 중량은 약50kg이다.

노벽 형상 측정장치의 단열용기(3)로서, 외주에 단열재(4)로서 세라믹 화이 버 보드를 피복한 것을 사용하였다.

단열재의 두께는 30mm로 하였다. 단열재의 내측에는 스테인레스 강제의 쟈켓(5)을 배치하였다. 쟈켓 내에는 합계 30리터의 물(7)을 충전하였다. 단열용기(3)의 노벽에 면하는 부분에 있어서, 물의 층의 두께는 40mm이다.

단열용기의 내부에는 광 빔 조사장치로서, 파장 532nm의 2대의 소형 레이저 광조사장치를 배치하고, 촬상장치(8)로서 컬러 CCD 카메라를 배치하였다. 촬상장치로 촬상한 화상신호는 무선 전송 송신기(18)에 의하여 노 외에 송신된다.

단열용기 및 단열재에는 관찰 창(16) 및 전송 창(17)을 배치하고, 관찰 창(16)에는 금속 증착을 한 석영글래스를 끼워 넣었다.

또한 전원장치(10)로서 충전식 축전지를 배치하고, 촬상장치, 광 빔 조사장치, 무선 전송 송신기 및 그들을 제어하는 제어장치에 대한 공급 전원으로 하였다. 광 빔 조사장치로서는 파장 405nm의 청색 반도체 레이저를 사용하여도 된다.

도23에 도시하는 바와 같이 단열용기(3) 중의 촬상장치(8)의 근방에는 광량계(71)를 배치한다. 광량계(71)는 포토 다이오드를 수광 소자로 하여, 촬상장치(8)와 거의 동일한 시야의 노벽 표면에 있어서 평균 광량 (자발광 강도)을 측정한다. 광량계로부터의 신호는 광 빔 조사장치의 전압 제어장치(75)로 보내진다.

전압 제어장치(75)는 광량계의 신호에 기초하고, 광 빔 조사장치인 레이저에 공급하는 전원의 전압을 조정한다. 광량계(71)의 출력과 레이저 인가전압의 관계에 관하여는 사전에 실험적으로 조사해 두어, 노벽의 자발광 강도에 따른 최적의 강도로 레이저 조사를 할 수 있다.

단열용기(3)의 전방에는 도11에 도시하는 바와 같이 거울면(2a 및 2b)을 배치한다. 노벽 표면(66)과 거울면의 교선(70)의 방향은 로의 높이 방향으로 하고, 2장의 거울면(2a 및 2b)은 노벽(42a 및 42b)의 각도를 45°로 하여, 좌우의 노벽(42a 및 42b)을 동시에 촬상장치(8)의 시야에 잡을 수 있다.

이 거울면의 배치에 의하여 촬상장치의 시야(13a 및 13b)는 좌우의 노벽마다, 긴 변측의 길이가 600mm, 짧은 변측의 길이가 200mm가 된다. 거울면은 내부에 냉각수(6)를 수용하는 스테인레스 강판제의 용기(11)의 표면을 거울면 연마한 것을 사용하였다. 용기(11)는 도 2a에 도시하는 바와 같이 단면 장방형의 긴 형상으로 하고, 4면의 외면 중 2면을 거울면으로 하고, 나머지 2면에 관해서는 단열재(12)로 단열하는 구조로 하였다.

광 빔 조사장치(62a 및 62b)의 배치 위치는 제1 실시예에서는 도 12a에 도시하는 바와 같이 촬상장치(8)와 같은 높이로 하고, 선상 광(65)을 발생하는 광 빔(63)을 조사하였다. 중심 빔(69)의 조사 방향은 수평 방향이고, 노벽 표면(66)과의 각도θ=30°로서 비스듬한 방향에서 조사하였다.

선상 광(65)은 노벽 표면(66)에 있어서, 높이 방향을 향하고 있고, 노벽 표면(66)에서의 선상 광(65)의 길이는 200mm이다.

제2 실시예에서는 도 15a 및 도 15b에 도시하는 바와 같이 광 빔 조사장치(62)를 촬상장치(8)보다 상방에 배치하고, 광 빔(63)을 거울면에 반사시켜 노벽 표면(66)에 조사하였다.

중심 빔(69)의 조사방향은 수평방향이고, 노벽 표면(66)과의 각도θ=60°로 서, 비스듬한 방향에서 조사하였다. 선상 광(65)은 노벽 표면(66)에 있어서, 로의 안쪽까지의 길이방향을 향하고 있고, 노벽 표면(66)에서의 선상 광(65)의 길이는 200mm이다.

노벽 형상 측정장치와 거울면을 압출기(43)에 장착하였다. 노벽 형상 측정장치의 총 중량은 약50kg으로 비교적 경량이고, 또한 냉각수 배관이나 신호 케이블을 배치할 필요가 없기 때문에, 압출 램(44)의 높이 방향의 임의의 위치로 용이하게 장치하는 것이 가능하다.

본 실시예에 있어서는 도3에 도시하는 바와 같이 압출 램(44)의 후면의 노벽 형상 측정장치(61)의 위치에 지지장치(45)를 사용하여 장치하거나, 혹은 램 빔(47)에 대한 노벽 형상 측정장치(61')의 위치에 설치한다. 이와 같이 각 높이에 있어서, 순차적으로 노벽 형상 측정을 실시함으로써 넓은 범위에서의 노벽 형상 측정 데이터를 채취할 수 있었다.

무선 전송에는 디지털 신호의 전파를 사용한 무선 통신을 채용하였다. 촬상장치의 출력 및 측정 유닛 내의 온도를 측정하는 온도계(36)의 출력을 A/D 변환기(26)에 의하여 디지털 신호로 변환하고, 디지털 신호 무선 송신기(27)에 보낸다. 디지털 신호 무선 송신기(27)가 무선 전송 송신기(18)로서 기능하고, 무선 전송 신호(19)를 노 외의 무선 전송수신기(21)에 보낸다.

단열용기에 있어서, 전파가 통과하는 부분에는 전송 창(17)을 만들고, 실리카 코팅을 실시한 석영글래스를 배치하였다. 실리카 코팅은 로로부터의 복사열을 차단하고, 또한, 금속 코팅은 아니기 때문에 전파의 운반을 저해하지 않는다.

로 외에는 무선 전송수신기(21)로서, 디지털 신호 무선 수신기(28)가 배치되고, 데이터 기록장치(22)로서 처리장치(30) 및 화상표시장치(31)가 배치된다. 디지털 신호 무선 수신기(28)로 수신한 디지털 신호는 D/A 변환기(29) 및 처리장치(30)에 전송된다.

처리장치(30)로 보내진 데이터는 컴퓨터 내에 기록되고, D/A 변환기(29)로부터 출력하는 아날로그 신호는 화상 표시장치(31)에 보내져, 실시간으로 측정된 촬상신호를 해석하기 쉬운 화상 정보로서 가공한다.

데이터 기록장치(22)에는 압출 램(44)의 현재 위치 데이터에 기초하여 구한 촬상 현재 위치 데이터(35)도 보내기 때문에, 이 데이터도 처리장치(30)와 화상 표시장치(31)에 보내진다.

처리장치(30)에 있어서는 각 시각에 촬상된 촬상정보를 촬상 현재 위치 데이터(35)에 기초하여 늘어놓고, 탄화실의 안쪽까지의 길이방향의 전체 길이에 걸친 1장의 정지화상을 생성할 수 있어, 노벽 손상 발생 부분을 특정할 수 있다.

구체적으로는 압출기(43)의 이동에 따라, 촬상 현재 위치 데이터(35)가 150mm 증가할 때마다, 전송된 정지 화상을 처리장치(30)에 넣는다. 정지 화상의 노폭 방향(짧은 변측)길이는 200mm이기 때문에, 인접한 화상은 50mm의 중복 부분을 가진다. 이 중복 부분을 사용하여 패턴 매칭처리를 하고, 화상의 중복에 대해서 미세 조정을 할 수 있다. 이와 같이 하여, 탄화실의 안쪽까지의 길이방향의 전체 길이에 걸치는 1장의 정지 화상을 생성할 수 있다.

로의 안쪽까지의 길이방향에 있어서 150mm 피치로 채취한 정지화 1장 1장에 는 광 빔 조사장치의 조사광에 의하여 생긴 선상 광(65)이 담겨 있다. 처리장치(30)에 있어서, 파장 532nm 부근의 광이 강조된 컬러 성분의 화상에 대하여, 2진법화 처리에 의하여 선상 광(65) 정보만을 취하고, 이 선상 광(65) 정보를, 재차 원래의 화상에 넣을 수 있다.

이로써 화상 전체로서는 노벽의 영상을 선명하게 나타내고, 동시에, 광 빔 조사에 의한 선상 광(65)도, 그 속에 명확하게 나타낼 수 있다. 각 정지화마다 나타난 선상 광의 드리프트 상황을 평가하고, 선상 광의 범위 내에서의 국소 손모부의 손모 깊이를 산출할 수 있다.

제1 실시예에서의 노벽 관찰 결과를 도 20a 및 도 20b에 나타낸다. 이 예에서는 선상 광의 방향은 노벽 표면과 거울면의 교선(70)에 평행하게, 즉, 로의 높이 방향에 배치하고 있다. 도 20a는 촬상장치의 전체의 시야(9)에 있어서, 거울면(2a)에 비친 노벽(42a)의 영상 및 거울면(2b)에 비친 노벽(42b)의 영상이다.

어느 것에 있어서도, 연와(48)의 이음매(49)가 명확하게 식별되어 있는 동시에, 광 빔 조사에 의한 선상 광(65a 및 65b)이 나타나 있다.

도 20b는 노벽에 손상이 발생하고 있는 부분을 관찰한 영상이다. 정상인 이음매(49) 이외에, 벽돌 일부 결손(76)이 관찰된다. 벽돌 일부 결손(76)을 종단하여, 선상 광(65)이 나타나 있어, 선상 광(65)의 드리프트(68)로부터, 벽돌 일부 결락(76)의 손모량을 포함한 형상을 정량적으로 평가할 수 있다.

제2 실시예에서의 노벽 관찰 결과를 도 21a, 도 21b 및 도 21c에 나타낸다. 이 예에서는 선상 광의 방향은 노벽 표면과 거울면의 교선(70)에 직교하고, 즉, 로 의 안쪽까지의 길이방향으로 배치하고 있다. 도 21a는 촬상장치의 전체 시야(9)에 있어서, 거울면(2a)에 비친 노벽(42a)의 영상 및 거울면(2b)에 비친 노벽(42b)의 영상이다.

어느 것에서나, 연와(48)의 이음매(49)가 명확하게 식별되고 있는 동시에, 광 빔 조사에 의한 선상 광(65a 및 65b)이 나타나 있다.

도 21b는 노벽에 손상이 발생하고 있는 부분을 관찰한 영상이다. 정상인 이음매(49) 이외에, 이음매 벌어짐(50), 노벽 세로 균열(51)이 관찰된다. 이음매 벌어짐(50) 및 노벽 세로 균열(51)을 횡단하여, 선상 광(65)이 나타나 있어, 선상 광(65)의 드리프트(68c 및 68d)로부터, 이음매 벌어짐(50)과 노벽 세로 균열( 51)의 손모량을 포함시킨 형상을 정량적으로 평가할 수 있다.

도 21c에 도시하는 영상에 있어서는 카본 부착(52)이 관찰되어 카본 부착(52)을 횡단하여, 선상 광(65)이 나타나 있다. 선상 광(65)의 드리프트(68e)로부터, 카본 부착(52)의 부착량을 정량적으로 평가할 수 있다.

또한, 압출기(43)의 이동에 따라 연속적으로 취득한 정지 화상을 결합함으로써 로의 안쪽까지의 길이방향에 있어서 넓은 영역에서의 노벽 화상을 얻을 수 있다.

도(22)에는 인접한 8장의 정지 화상을 화상 접합 위치(73)에 있어서 접합하고, 넓은 영역의 화상(72)으로 한 노벽 화면을 나타낸다. 광 빔 조사에 의한 선상 광(65)은 로의 안쪽까지의 길이방향으로 평행하게 배치되고, 안쪽까지의 길이방향으로 거의 연속된 일직선으로서 관찰된다.

선상 광(65)에서의 드리프트(68a, 68b 및 68c)로부터, 손모부의 손모량이나 카본 부착 부착량을 정량적으로 평가할 수 있다. 넓은 영역의 화상에 있어서는 손상 부위의 특정이 용이하고 또한, 전체적인 손상 상황을 한번 보면 파악할 수 있기 때문에, 노체의 진단·관리를 하는 데 있어서 유용하다.

측정 중에, 데이터 기록장치(22)에 차례로 데이터가 전송되기 때문에, 측정 완료 후에 단열용기를 열 필요가 없어, 측정 작업성을 대폭적으로 향상할 수 있었다. 또한 측정 중에 실시간으로 노벽 손상을 파악하고, 해당 손상 발생부분도 정확하게 특정할 수 있었기 때문에 지체 없이 당해 탄화실의 보수 계획을 입안할 수 있었다.

하나의 탄화실의 노벽 관찰을 완료한 후에, 이어서 다음 탄화실의 노벽 관찰을 하기 전에, 단열용기 하부의 배출구(23)를 열고, 온도가 상승한 냉각수(7)을 배출함과 동시에, 상부의 주입구(24)로부터 상온의 물을 주수하였다.

15리터의 물을 주수하여, 단열용기(3)의 온도를 저하시킨 후, 단열용기 하부의 배출구(23)를 닫고, 단열용기 내에 물을 충전하였다. 이와 같이 매회 단열용기와 단열용기 내의 물의 온도를 충분히 떨어뜨린 후 측정을 하였기 때문에, 연속적으로 탄화실의 노벽 관찰을 할 때에도 매회 5분 이상의 측정 시간을 확보할 수 있었다.

측정 유니트 내의 전원장치(10)로서 사용하는 충전식 축전지는 연속적으로 10실의 탄화실의 노폭 측정이 가능한 용량을 가지고 있다. 충전에 있어서는 단열용기 외부에 배치한 충전 케이블 접속 플러그(25)에 충전 케이블을 접속하여 행할 수 있기 때문에, 충전을 위해서 단열용기를 개방할 필요가 없고, 양호한 작업성으로 충전을 할 수 있다.

본 발명의 노벽 관찰장치 및 노벽 형상 측정장치에 있어서는 단열용기 내에 촬상장치를 수납하고, 단열용기의 외측에 거울면을 배치하고, 거울면에 반사되어 비치는 노벽 표면의 영상을 상기 촬상장치에 의하여 촬상함으로써, 장치가 소형, 경량이고 냉각수 배관 등을 필요로 하지 않아 압출기 등의 이동장치에 간단히 착탈할 수 있으며, 또한 벽면에 있어서 필요한 관찰 범위를 관찰할 수 있다.

본 발명의 노벽 형상 측정장치에 있어서는 광 빔 조사장치로부터 노벽에 대하여 비스듬한 방향으로부터 광 빔을 조사하고, 거울면에 반사되어 비치는 노벽 표면의 영상으로서 광 빔 반사광을 포함하는 영상을 촬상장치에 의하여 촬상하고, 광 빔 반사광의 위치에 기초하여 노벽 형상을 측정함으로써 노벽의 이차원적인 넓은 범위의 상황을 영상에 의하여 평가할 수 있는 동시에, 특정 부분에 대하여 손모 상황을 정량적으로 평가할 수 있다.

또한 본 발명의 두 장치에 의하면, 무선 전송 송수신기를 사용하여 노 외에서 데이터를 기록함으로써 소형, 경량 그리고 간편하다고 하는 이점을 유지하면서, 촬상한 노벽 화상정보와 촬상 위치 정보를 결합하는 것을 가능하게 함과 동시에, 촬상 결과를 신속하게 이용하여 노벽 보수 계획을 입안할 수 있다.

또한 본 발명의 두 장치에 의하면, 연속적으로 채취한 정지 화상을 연결함으로써 로의 안쪽까지의 길이방향 넓은 영역의 노벽 화상을 얻을 수 있다. 넓은 영역 의 화상에 있어서는 손상 부위의 특정이 용이하고, 또한, 전체적인 손상 상황을 한 눈에 파악할 수 있기 때문에, 로체의 진단·관리를 하는 데 있어서 유용하다.

또한, 본 발명의 두 장치에 의하면, 흡열능력을 가지는 액체를 충전한 쟈켓과, 또한 그 외측을 덮는 단열재를 가지는 단열용기를 사용함으로써 소형이고 경량이며 간편하다는 이점을 유지하면서, 고온의 노 내 체재 시간을 충분히 확보할 수 있다.

Claims (24)

1. 서로 마주보는 노벽의 표면을 관찰하는 노벽 관찰장치에 있어서,

   노 외로부터 냉각수를 공급하지 않고 노 외로부터 전원 배선과 신호 배선을 접속하지 않은 단열용기 내에 촬상장치를 수납(收納)하고, 상기 단열용기의 외측에 거울면을 배치하고, 상기 거울면에 반사되어 비치는 노벽 표면의 영상을 상기 촬상장치에 의하여 촬상하는 노벽 관찰 장치로서, 상기 거울면은 각도가 다른 2매의 거울면으로 구성되고, 각 거울면에 의하여 서로 마주보는 노벽의 각 표면이 비춰지는 것을 특징으로 하는 노벽 관찰장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 거울면은 내부에 냉각수를 수용(收容)하는 용기의 표면에 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 노벽 관찰장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 단열용기 내에는 무선 전송 송신기를 수납하고, 노 외에는 무선 전송수신기와 데이터 기록장치를 배치하고, 상기 촬상장치로 촬상한 정보를 상기 무선 전송 송신기부터 무선 전송 수신기에 송신하고, 데이터 기록장치에 기록하는 것을 특징으로 하는 노벽 관찰장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 단열용기 내에 데이터 기록장치를 수납하고, 상기 촬상장치로 촬상한 정보를 데이터 기록장치에 기록하는 것을 특징으로 하는 노벽 관찰장치.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,

   상기 데이터 기록장치에는 촬상장치의 노 내 위치정보가 함께 기록되는 것을 특징으로 하는 노벽 관찰장치.
7. 제1항 또는 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 단열용기는 흡열능력을 가지는 액체를 충전한 쟈켓과, 또한 그 외측을 덮는 단열재를 가지는 것을 특징으로 하는 노벽 관찰장치.
8. 제1항 또는 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 촬상장치를 노의 안쪽까지의 길이방향으로 이동하면서 촬상을 행하고, 그 촬상 데이터를 상기 데이터 기록장치에 기록하는 것을 특징으로 하는 노벽 관찰장치.
9. 제1항 또는 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 데이터 기록장치는 상기 촬상을 실시한 복수의 촬상 데이터를 결합하여, 노의 안쪽까지의 길이방향의 넓은 영역에 있어서 화상을 얻는 것을 특징으로 하는 노벽 관찰장치.
10. 제1항 또는 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 노벽은 코크스로의 탄화실의 노벽이고, 상기 단열용기 및 거울면을 코크스로의 압출기에 설치하는 것을 특징으로 하는 노벽 관찰장치.
11. 서로 마주보는 노벽의 표면 형상을 측정하는 노벽 형상 측정장치에 있어서, 단열용기 내에 광 빔 조사장치와 촬상장치를 수납(收納)하고, 상기 단열용기의 외측에 거울면을 배치하고, 상기 광 빔 조사장치로부터 노벽에 대하여 비스듬한 방향으로부터 광 빔을 조사하고, 상기 거울면에 반사하여 비치는 노벽 표면의 영상으로서 광 빔 반사광을 포함하는 영상을 상기 촬상장치에 의하여 촬상하고, 광 빔 반사광의 위치에 기초하여 노벽 형상을 측정하는 것을 특징으로 하는 노벽 형상 측정장치.
12. 제11항에 있어서,

    상기 노벽에 조사하는 광 빔은 노벽에 대하여 선상으로 조사하는 것을 특징으로 하는 노벽 형상 측정장치.
13. 제12항에 있어서,

    상기 광 빔 조사장치로부터 직접 노벽에 광 빔을 조사하고, 노벽에 조사된 선상 광의 방향은 벽면과 거울면의 교선에 거의 평행한 것을 특징으로 하는 노벽 형상 측정장치.
14. 제12항에 있어서,

    상기 광 빔 조사장치로부터 상기 거울면에 반사시켜 광 빔을 조사하고, 노벽에 조사된 선상 광의 방향은 벽면과 거울면의 교선에 거의 직교(直交)하는 것을 특징으로 하는 노벽 형상 측정장치.
15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서

    상기 광 빔 조사장치는 파장 550nm 이하의 광을 조사하는 레이저 광 조사장치이고, 상기 촬상장치는 컬러 촬상장치임을 특징으로 하는 노벽 형상 측정장치.
16. 제15항에 있어서,

    상기 촬상장치로 촬상한 화상을 화상 처리하고, 광 빔 반사광의 위치로부터 노벽 형상을 측정함에 있어서, 파장 550nm 이하의 광 성분을 강조하여 화상 처리하는 것을 특징으로 하는 노벽 형상 측정장치.
17. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 광 빔을 조사하는 노벽 표면의 자발광 강도를 측정하는 수단을 가지고, 상기 측정한 자발광 강도에 따라, 상기 광 빔 조사장치로부터 조사하는 광 빔의 강도를 조정하는 것을 특징으로 하는 노벽 형상 측정장치.
18. 제11항에 있어서,

    상기 단열용기 내에는 복수의 광 빔 조사장치를 구비하고, 각 광 빔 조사장치는 서로 마주보는 노벽의 각 표면에 광 빔을 조사하며, 상기 거울면은 각도가 다른 2장의 거울면으로 구성되고, 각 거울면에 의하여 서로 마주보는 노벽의 각 표면으로서 광 빔 반사광을 포함하는 면이 비추어지는 것을 특징으로 하는 노벽 형상 측정장치.
19. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 거울면은 내부에 냉각수를 수용(收容)하는 용기의 표면에 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 노벽 형상 측정장치.
20. 제19항에 있어서,

    상기 단열용기 내에는 무선 전송 송신기를 수납하고, 노 외에는 무선 전송 수신기와 데이터 기록장치를 배치하고, 상기 촬상장치로 촬상한 정보를 상기 무선 전송 송신기로부터 무선 전송 수신기에 송신하고, 데이터 기록장치에 기록하는 것을 특징으로 하는 노벽 형상 측정장치.
21. 제19항에 있어서,

    상기 단열용 내에 데이터 기록장치를 수납하고, 상기 촬상장치로 촬상한 정보를 데이터 기록장치에 기록하는 것을 특징으로 하는 노벽 형상 측정장치.
22. 제20항에 있어서,

    상기 데이터 기록장치에는 촬상장치의 노 내 위치 정보가 함께 기록되는 것을 특징으로 하는 노벽 형상 측정장치.
23. 제12항 내지 제14항 또는 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 단열용기는 흡열능력을 가지는 액체를 충전한 쟈켓과, 그 외측을 덮는 단열재를 가지는 것을 특징으로 하는 노벽 형상 측정장치.
24. 제12항 내지 제14항 또는 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 노벽은 코크스로 탄화실의 노벽이고, 상기 단열용기 및 거울면을 코크스로의 압출기에 설치하는 것을 특징으로 하는 노벽 형상 측정장치.

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