JPH07126637A

JPH07126637A - コークス炉炉壁の補修方法および装置

Info

Publication number: JPH07126637A
Application number: JP29399093A
Authority: JP
Inventors: Keishi Matsuda; 惠嗣松田; Tetsuo Uchida; 哲郎内田; Tamotsu Takahashi; 高橋　　保; Tsutomu Matsuno; 勤松野; Keiji Kamegawa; 啓治亀川; Makoto Numazawa; 誠沼澤; Ryuzo Moriya; 隆造森谷; Hidekuni Ito; 英邦伊藤; Toshio Kondo; 俊雄近藤; Hideki Ohira; 英毅大平
Original assignee: Kansai Coke and Chemicals Co Ltd; Sumitomo Heavy Industries Ltd; Sumitomo Metal Industries Ltd; Kawasaki Steel Corp; NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Steel Corp; Kansai Coke and Chemicals Co Ltd; JFE Engineering Corp; Nippon Steel Corp; Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1993-10-29
Filing date: 1993-10-29
Publication date: 1995-05-16
Anticipated expiration: 2014-05-10
Also published as: JP2889101B2

Abstract

(57)【要約】【目的】炉壁の損耗状況を視覚的に把握すると共に、
損耗量を定量的に把握し、自動補修を可能とする。【構成】補修材の吹付けノズルを有するランス先端に
設けた撮像装置２５により炉壁面を走査してモニタ３４
に表示すると共に、前記ランス先端に設けた距離センサ
２７により、前記ランス先端と炉壁面との距離を測定し
て炉壁面の損耗量データを求め、ランスを駆動するラン
ス駆動機構３８における駆動量から前記ランス先端に対
する前記炉壁面の損耗部分の位置座標を求め、これらの
壁面画像情報、損耗量データおよび損耗部分の位置座標
データから、炉壁面の必要な補修範囲と補修パターンを
指示、選択し、前記炉壁面の損耗部分を所定の補修パタ
ーンに従って吹き付け補修する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、コークス炉の炭化室
と燃焼室とを区画する炉壁損傷部分の補修方法および装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】室炉式コークス炉は、炉体の下部に蓄熱
室があり、その上部に炭化室と燃焼室とが交互に配置さ
れている。燃料ガスおよび空気（富ガスの場合は空気の
み）は蓄熱室で予熱され、燃焼後隣接する蓄熱室で熱回
収されたのち、煙道を経て排出される。炭化室に装入さ
れた石炭は、両側燃焼室から炉壁を介して間接加熱によ
り乾留されてコークス化する。室炉式コークス炉は、大
部分が珪石煉瓦および粘土質煉瓦で構築され、一部断熱
煉瓦、赤煉瓦が使用されている。

【０００３】しかしながら、室炉式コークス炉は、機械
的外力、熱応力、装入石炭水分等の作用等によって、長
年使用しているうちに各部に損傷が発生する。特に炭化
室壁は、前記の諸要因に基づく作用が集中するため、目
地切れ、亀裂の発生、煉瓦の欠落等の損傷が生じ易い。
このような損傷が生じた場合は、炭化室から燃焼室への
発生コークス炉ガスの流入により、不完全燃焼を生じて
黒煙による公害問題や燃焼室温度の局部的低下による生
産性の低下、熱分解カーボンの炉壁への付着量の増大に
よる押詰まり等の問題を招来する。そのため、耐久性が
低いが損傷箇所にモルタルを吹付けたり、損傷が大きな
場合は、高額の補修費を要する煉瓦の積替えを行なって
いた。

【０００４】従来、室炉式コークス炉の寿命は、２０〜
２５年程度といわれてきたが、最近では炉壁損傷部を溶
射補修する方法の採用および炉壁損傷部の診断精度のア
ップによる適切な補修等によって、３０〜３５年は持た
せられる見通しが立ってきている。一方、コークス炉を
リプレースするには、少なくとも１炉団数百億円の投資
が必要となり、会社の経営環境を大きく圧迫することと
なること、また、我が国の各社コークス炉の寿命を３５
年とすると、西暦２０００年前後にリプレースしなけれ
ばならない炉が多く、珪石煉瓦および築炉工の対応がで
きないという問題点を有している。このため、コークス
業界においては、室炉式コークス炉の寿命を４０〜４５
年、さらにそれ以上に延命できる汎用性が高く効果的な
補修技術が切望されている。

【０００５】従来、コークス炉の炉壁面の検査方法ある
いはその補修方法としては、例えば、先端部に光ファイ
バを含む光学系を取り付けたランスをコークス炉炭化室
または燃焼室内に挿入して壁面の絶対位置に関連付けて
壁面上を走査させ、炭化室または燃焼室内壁面の各位置
を観察して損傷部を検出するとともに、壁面の観察デー
タを前記壁面の絶対位置と共にコンピュータに記憶する
方法（特開昭５８−２０６６８１号公報）、光ファイバ
またはテレビカメラを備えた耐熱性保護管を炭化室また
は燃焼室内へ挿入して炉外にて炭化室または燃焼室壁面
の損傷箇所を検出し、前記保護管内に配置される補修材
吹付け用ノズルから補修材を壁面損傷部分に吹付けて補
修する方法（特公平５−１７２７７公報）、溶射ガンの
位置をテレビカメラおよび観察装置を用いて炉壁損傷部
に対応せしめると共に、この炉壁損傷部と溶射ガンとの
距離を測定し、これを予め定めた最適距離になるように
制御しながら補修する方法（特開昭６０−１７６８９号
公報）等が開示されている。

【０００６】また、炉壁補修装置としては、可燃ガス、
酸素ならびに耐火物粉の供給管を内挿した水冷長筒体の
一端に着脱自在に溶射バーナーを設け、他端に操作ハン
ドルを嵌設すると共に、該水冷長筒体を支持枠に転動自
在に嵌挿しかつ移動台車上に移動かつ旋回自在に搭載せ
しめた装置（実開昭５２−３６７０３号公報）、冷却ケ
ースに不定形耐火物を炉壁損傷部に吹付ける溶射ガン
と、炉壁損傷部を映し出すテレビカメラと、同じく炉壁
損傷部と上記溶射ガンとの距離を測定する距離計を内装
せしめてなる炉内装入ヘッド部と、上記テレビカメラに
よる画像を炉外で観察可能な観察装置および上記炉内装
入ヘッド部を距離計の測定値に基づいて三軸方向に移動
せしめる移動機構を具備した装置（特開昭６０−１７６
８９号公報）、水冷ボックス内に、溶射バーナーと監視
カメラ等溶射に必要な機能を収め、ブームの先端に着脱
自在に設けた装置（特開平２−９９５９２号公報）、内
部に監視用カメラと溶射バーナーを備えた水冷ボックス
を、着脱自在に取付けた長尺ビームを、中段作業床上の
軌条を走行する車輪を有し、前記長尺ビームの支持枠部
の旋回および昇降が自在な台車に取付けて、前後進およ
び傾斜角度を自由に選択することができるようにした装
置（特開平２−９９５８９号公報）、走行台車上に設け
られた昇降ならびに旋回可能な基台上に傾動可能にガイ
ドレールを設け、かつ該ガイドレールに沿って移動する
ランスホルダーと該ランスホルダー内に繰り出し自在に
装着された溶射ランスを設け、かつ該ランスホルダー上
に補修壁面監視カメラを設けた装置（特開平４−３２６
９０号公報）等多くの提案が行われている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭５８−２０
６６８１号公報、特公平５−１７２７７公報に開示の検
査方法および補修方法は、炉壁の損耗状況を視覚的に把
握するのみで、損耗量、例えばくぼみ量を定量的に把握
していないため、補修すべき範囲及び補修材吹付量は人
間の感覚に依存しなければならなず、また、光学系によ
る観察データを全てコンピュータに記憶しようとする
と、コンピュータの容量が極めて大きくなること、さら
に、補修作業は炉内が冷えきらないうちに行われるの
で、炉壁補修中は、補修材吹付けのための粉塵、発煙及
び高温火炎により前記光学系はほとんど役に立たず、実
質的には補修は勘に頼る作業となること、さらにまた、
コークス炉内の壁面の検査、補修方法に用いられるラン
ス装置は、断面が円形の筒体により構成されているた
め、回転駆動が難しい。すなわち、１段目のランスを軸
の回りに回転させようとする場合、２段目のランスとの
接触面で滑りが生じ、１段目のランスの回転が２段目の
ランスに伝達されない等の欠点を有している。また、特
開昭６０−１７６８９号公報に開示の方法は、溶射ガン
と炉壁の損傷部との距離を最適値とすることによってリ
バウンドロスを少なくして溶射材の付着効率を高めるも
のであって、炉壁損傷部の深さ等に応じた最適補修は不
可能である。

【０００８】さらに、上記実開昭５２−３６７０３号公
報に開示の装置は、作業員が炉壁損傷部を肉眼で観察し
ながら操作ハンドルを操作し、水冷長筒体の一端に設け
た溶射バーナーにて損傷部を補修する必要があり、補修
すべき範囲及び補修材吹付量は人間の感覚に依存しなけ
ればならない。また、特開昭６０−１７６８９号公報に
開示の装置は、炉壁損傷部と溶射ガンとの距離を一定に
保持できるが、炉壁損傷部の損傷状況に応じた補修を行
うことについては開示されていない。さらに、特開平２
−９９５９２号公報、特開平２−９９５８９号公報に開
示の装置は、監視カメラの画像を作業員が監視しながら
溶射バーナーを内蔵したブームを操作する必要があり、
補修すべき範囲及び補修材吹付量は人間の感覚に依存し
なければならない。さらにまた、特開平４−３２６９０
号公報に開示の方法は、特開平２−９９５８９号公報と
同様に監視カメラの画像を作業員が監視しながら溶射ラ
ンスを操作する必要があり、補修すべき範囲及び補修材
吹付量は人間の感覚に依存しなければならない。また、
特公平５−１７２７７公報に開示されているランス装置
は、炉壁の損耗状況を視覚的に把握するのみで、損耗
量、例えばくぼみ量を定量的に把握していないため、補
修すべき範囲及び補修材吹付量は人間の感覚に依存しな
ければならない。

【０００９】この発明の目的は、従来のコークス炉内の
壁面の検査、補修方法ならびに装置の問題点を除去し、
炉壁の損耗状況を視覚的に把握すると共に、損耗量を定
量的に把握し、自動補修を可能としたコークス炉壁面の
補修方法および装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく種々試験研究を重ねた。その結果、補修材
の吹付けノズルを有するランス先端に設けたテレビカメ
ラまたはファイバースコープにより炉壁面を走査して損
傷部を特定すると共に、前記ランス先端に設けた距離セ
ンサにより前記ランス先端と炉壁面との距離を測定して
炉壁面の損耗量データを求め、前記ランスを駆動するラ
ンス駆動システムにおける駆動量から前記ランス先端に
対する炉壁面損傷部の位置座標を求め、炉壁面損傷部の
位置座標、損耗量データに基づいて必要な補修範囲と所
定の補修パターンを指示、選択し、ランス駆動システム
を制御してランス先端部を移動させて前記補修材を吹き
付け補修することによって、自動補修が可能となること
を究明し、この発明に到達した。

【００１１】すなわちこの発明は、補修材の吹付けノズ
ルを有するランス先端に設けた撮像装置により炉壁面を
走査してモニタに表示すると共に、前記ランス先端に設
けた距離センサにより、前記ランス先端と炉壁面との距
離を測定して炉壁面の損耗量データを求め、ランスを駆
動するランス駆動機構における駆動量から前記ランス先
端に対する前記炉壁面の損耗部分の位置座標を求め、こ
れらの壁面画像情報、損耗量データおよび損耗部分の位
置座標データから、炉壁面の必要な補修範囲と補修パタ
ーンを指示、選択し、前記炉壁面の損耗部分を所定の補
修パターンに従って吹き付け補修するようにしたことを
特徴とするコークス炉炉壁の補修方法である。

【００１２】また、先端に補修材の吹付けノズルを有
し、Ｘ軸、Ｚ軸方向に移動可能で、かつＸ軸、Ｙ軸、Ｚ
軸を中心に回転可能な多段伸縮ランスと、該多段伸縮ラ
ンスを駆動するランス駆動機構を備え、前記多段伸縮ラ
ンスの先端に炉壁面を走査する撮像装置とランス先端と
炉壁面との距離を測定する距離センサとを設けてなる補
修装置と、前記撮像装置からの壁面画像を表示するため
のモニタと、前記距離センサからの信号により炉壁面の
損耗量データを求めると共に、前記ランス駆動機構にお
ける駆動量から前記ランス先端に対する前記炉壁の損耗
部分の位置座標を求め、前記壁面画像、損耗量データお
よび損耗部分の位置座標データから、炉壁面の必要な補
修範囲と補修パターンを決定してモニタに表示する信号
処理制御部と、該信号処理制御部からの指令に基づき補
修装置を前記炉壁面の損耗部分を所定の補修パターンに
従って操作するランス操作部とからなることを特徴とす
るコークス炉炉壁の補修装置である。

【００１３】

【作用】この発明においては、補修材の吹付けノズルを
有するランス先端に設けた撮像装置により炉壁面を走査
してモニタに画像表示することによって、炉壁面の損傷
部を早期に特定することができる。また、ランス先端に
設けた距離センサにより、前記ランス先端と炉壁面との
距離を測定して炉壁面の損耗量データを求め、ランスを
駆動するランス駆動機構における駆動量から前記ランス
先端に対する前記炉壁面損耗部分の位置座標を求めるこ
とによって、予め損耗量と補修要否との関係を定めてお
けば、必要な補修範囲を特定することができる。また、
予め補修範囲と損耗量と補修パターンとの関係を定めて
おけば、炉壁面の必要な補修範囲と補修パターンを決定
することができる。これらの決定した補修範囲と補修パ
ターンにしたがって、ランス駆動機構を操作して吹き付
け補修することによって、自動的に炉壁損傷部を補修す
ることができる。

【００１４】この発明の補修装置は、先端に補修材の吹
付けノズルを有し、Ｘ軸、Ｚ軸方向に移動可能で、かつ
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を中心に回転可能な多段伸縮ランスと
することによって、ランス先端部をコークス炉中央以上
に挿入することができ、また短縮したときランス全長は
きわめてコンパクトになる。また、多段伸縮ランスを駆
動するランス駆動機構としては、サーボモータなどを利
用し、各ランスの動きをランス駆動機構で把握し、位置
および移動速度制御を行う。前記多段伸縮ランスの先端
に設ける撮像装置としては、ＣＣＤカメラ、ファイバー
スコープ等壁面画像を補修用モニタに表示できるもので
あればよく、特に限定する必要はない。ランス先端と炉
壁面との距離を測定する距離センサとしては、レーザ距
離計、超音波距離計等ランスと炉壁面間の距離を測定で
きるものであればよく、特に限定する必要はない。信号
処理制御部における前記ランス駆動機構における駆動量
から前記ランス先端に対する前記炉壁の損耗部分の位置
座標の演算は、図示しない両側のバックスティの埋込マ
ーカー位置を基準としてランス中心が炭化室の中心に位
置した時点での伸長前のランス先端部位置をＸ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸の基準点（０、０、０）として設定し、該Ｘ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸の基準点（０、０、０）を起点としてラ
ンス駆動機構における駆動量からランス先端に対する炉
壁の損耗部分の位置座標を求める。

【００１５】このランス先端に対する前記炉壁の損耗部
分の位置座標の演算においては、多段伸縮ランスは、１
０ｍにも及ぶ長いランスが片持ちテレスコピック構造で
支持されているため、ランス先端部の炉壁補修部への誘
導に対してたわみによる位置誤差が発生する。このラン
ス先端部のたわみによる位置誤差の補正は、Ｘ軸方向移
動量ｘ、Ｙ軸方向移動量ｙおよびＺ軸回りの回転角θを
入力とし、ランス先端のたわみ量εを出力とする多層ニ
ューラルネットワークにより、任意の前記Ｘ軸方向移動
量ｘ、Ｙ軸方向移動量ｙおよびＺ軸回りの回転角θから
ランス先端のたわみ量εを推定し、この推定値を用いて
前記ランス駆動機構によるランス先端位置を補正するこ
とによって行うことができる。また、前記多層ニューラ
ルネットワークの出力であるたわみ量εから得られるた
わみ量加速度εａ、Ｘ軸ランス移動速度Ｖｘ、Ｘ軸ラン
ス加速度Ｖｘａ、Ｙ軸ランス移動速度Ｖｙ、Ｙ軸ランス
加速度Ｖｙａを入力とし、ランス先端の振れ振幅ｆを出
力とする第２の多層ニューラルネットワークを用いるこ
とによって、ランス先端の異常振れを検出することがで
きる。

【００１６】前記ランス先端に設ける撮像装置において
は、酸素−可燃ガス燃焼による溶射材を溶融させる溶射
方法、または酸素中で金属シリコン及び金属アルミニウ
ム等のテルミット反応を利用する溶射方法で補修を行う
と、溶射材が高温燃焼、溶融する際に発生する光で通常
のＣＣＤカメラやファイバースコープでは光源が強すぎ
見えない状態となる。しかし、露光を絞ると全体が暗く
なり、補修すべき炉壁の損傷状態を見ることができなく
なる。したがって、溶射前損傷状態と溶射中の高輝度状
態の両方を観察するには、撮像装置と炉壁間に切替機構
を備えた複数のフィルターを設置し、溶射前損傷状態観
測時と溶射中の高輝度状態とで遮光フィルターを切替え
ることによって、両方とも観察することができる。ま
た、撮像装置と炉壁間に切替機構を備えたバンドパスフ
ィルターを設置すれば、炉壁の光波長を選択的に透過
し、溶射中の火炎の光波長をカットし、溶射中の高輝度
状態炉壁を観察することができる。

【００１７】

【実施例】以下にこの発明の詳細を実施の一例を示す図
１ないし図７に基づいて説明する。図１はこの発明のコ
ークス炉内の壁面の補修方法に用いられる多段伸縮ラン
ス装置の全体構成を示す斜視図、図２は先端部に設けら
れた補修材吹き付けノズル部分を拡大して示す水平断面
図、図３は信号処理・制御部を中心とする処理系統を示
すブロック図、図４は限定された範囲（例えば１ｍ四
方）の炉壁の画像、図５は広範囲カメラによる比較的広
範囲の炉壁の画像、図６は損傷部分の損耗分布図形の観
察データ、図７は損傷部分と補修パターンの一例を示す
ものである。

【００１８】図１および図２において、１はランス台
車、２はランス台車１上に垂直方向（Ｙ軸方向）の回り
に回転自在に、かつ垂直に設けたマスト、３はマスト２
に垂直方向に昇降自在に設けたランス昇降台で、マスト
２の頂部に設けられたワイヤあるいはチェンおよび巻上
げ機からなる駆動装置４によってマスト２に沿って上下
に昇降する。５はランス昇降台３にランス傾動ギヤ６を
介して固定された水平方向に延長されたランス支持台、
７はランス支持台５の延長方向にスライドするスライド
板８を介して取付けられた断面４角形の固定外筒であ
る。ランス傾動ギヤ６は、図示しない駆動用のモータに
よりＺ軸を回転中心として時計方向あるいは反時計方向
に回転し、これにより、固定外筒７がＺ軸に対して傾転
するよう構成されている。また、固定外筒７は、その内
面に断面４角形の筒体からなる第１段ランス９を嵌合支
持している。

【００１９】１０は第１段ランス９の外上面に軸方向に
沿って固定されたラックで、固定外筒７に設けたピニオ
ン１１が係合している。ピニオン１１は、図示しない駆
動用のモータにより時計方向あるいは反時計方向に回転
し、これにより、第１段ランス９を固定外筒７の軸方向
に沿って前後に移動させる。１２は第１段ランス９の内
面に嵌合された断面４角形筒体からなる第２段ランス
で、この第２段ランス１２の内面にはさらに断面４角形
の筒体からなる第３段ランス１３が嵌合されている。１
４は第３段ランス１３の先端部に設けられた補修材吹き
付けノズル、１５はこれらの第１段から第３段ランス
９、１２、１３内に設けられた補修材吹き付けノズル１
４に空気、酸素あるいは補修材を供給するための複数本
のフレキシブルホース、１６はフレキシブルホース１５
を巻取る巻取り機構で、ランスの伸縮に応じて延長ある
いは巻取るように構成されている。

【００２０】１７は第１段から第３段ランス９、１２、
１３をその軸（Ｘ軸）の回りに回転させるための固定外
筒７に設けたギヤで、図示しないモータによりギヤ１７
を回転駆動することによって、固定外筒７はＸ軸の回り
を回転する。１８はスライド板８に固定された一対の軸
受け板で、該軸受け板１８に設けた円形孔１９を貫通す
るように固定外筒７が配置されている。一方、マスト２
はランス台車１上に旋回機構２０を介して取り付けら
れ、Ｙ軸の回りに旋回可能に構成されている。なお、２
１はランス台車１上に設置された多段伸縮ランスを操作
するための操作室である。

【００２１】第３段ランス１３の先端部に設けられた補
修材吹付けノズル１４は、第３段ランス１３の先端部側
面に設けた開口２２に配置されている。２３、２４は第
３段ランス１３の先端部側面に設けた開口２２に隣接す
る開口で、開口２３にはＣＣＤカメラ２５と放射温度計
２６が、開口２４には炉壁面までの距離を計測するレー
ザ距離計２７が配置されている。２８はＣＣＤカメラ２
５の前面に設けたモータ２９により回転する回転円盤
で、ＣＣＤカメラ２５へ入力される光源量、輝度を遮光
調整するための複数のフィルターが設けられ、壁面状況
に合わせてフィルターを切替え、ＣＣＤカメラ２５の露
光の調整ならびにバンドパスフィルターにより炉壁の光
波長を選択的に透過させ、溶射火炎の光波長をカットす
ることによって、溶射状況を観察することができる。３
０はモータ２９の電源ケーブルである。レーザ距離計２
７は、炉壁の損耗状況を損耗量として定量的に把握する
ためにランス先端部と壁面との距離を測定するためのも
のである。すなわち、壁面に損耗による凹部が存在した
場合、その凹部の大きさおよび深さは、レーザ距離計２
７の測定データにより検出することができる。

【００２２】ＣＣＤカメラ２５で撮影された壁面画像、
放射温度計２６で測定された壁面温度およびレーザ距離
計２７の測定データは、伝送線路３１、３２および伝送
線路３３により第１段から第３段ランス９、１２、１３
および固定外筒７内部を通過して巻取り機構１６により
外部に取り出され、操作室２１に導かれる。また、補修
材吹き付けノズル１４には、フレキシブルホース１５を
介して空気、酸素あるいは補修材が供給されるが、フレ
キシブルホース１５は第１段から第３段ランス９、１
２、１３および固定外筒７内部を通過して巻取り機構１
６により外部に取り出され、補修材供給機構に連結され
る。操作室２１には、壁面補修用の補修用モニタ３４、
損耗量の図形処理のための信号処理制御部３５（コンピ
ュータで実現される）、その図形表示のためのグラフィ
ックパネル、その他の計装、操作盤を収納している。な
お、固定外筒７上には、補修作業中の炉壁面の状況を確
認するための広範囲カメラ３６が設けられ、この撮影画
像は操作室２１の広範囲モニタ３７に表示される。な
お、広範囲カメラ３６は、耐熱対策を施せば第２ランス
１２の先端等任意の位置に設置することができる。

【００２３】なお、多段伸縮ランス装置における各駆動
部はサーボモータなどを利用したランス駆動システム３
８で制御され、各駆動部の個々の動き（Ｘ軸方向移動
量、Ｙ軸方向移動量、Ｚ軸方向移動量、回転角Ｒ_X、旋
回角Ｒ_Y、傾動角Ｒ_Z）をランス駆動システム３８にて把
握しながら位置および速度制御を行なうと共に、これら
の情報を操作室２１内の信号処理制御部３５に出力す
る。信号処理制御部３５は、Ｘ軸方向移動量ｘ、Ｙ軸方
向移動量ｙおよびＺ軸回りの回転角θを入力とし、ラン
ス先端のたわみ量εを出力とする多層ニューラルネット
ワークにより、任意の前記Ｘ軸方向移動量ｘ、Ｙ軸方向
移動量ｙおよびＺ軸回りの回転角θからランス先端のた
わみ量εを推定し、この推定値を用いて前記ランス駆動
システム３７によるランス先端位置を補正する。信号処
理制御部３５は、ＣＣＤカメラ２５からの壁面画像を表
示するための補修用モニタ３４、広範囲カメラ３６から
の画像を表示するための広範囲モニタ３７に接続されて
いる。信号処理制御部３５は、レーザ距離計２７からの
信号により炉壁面の損耗量データを求めるとともに、レ
ーザ距離計２７の検出信号とランス駆動システム３８に
おける駆動量からランス先端に対する炉壁の損耗部分の
位置座標を求め、補修用モニタ３４における壁面画像情
報、損耗量データおよび損耗部分の位置座標データを用
いた画像処理により、炉壁の各部分を損耗の程度により
分類して損耗分布図形として補修用モニタ３４あるいは
別のグラフィックパネルに表示するよう構成する。な
お、３９は操作部で、オペレータが補修用モニタ３４の
前記損耗分布図形を観察して炉壁面の必要な補修範囲、
補修パターンを指示するためのものである。

【００２４】上記のとおり構成したことによって、コー
クス炉内炉壁の損傷部の補修を行う場合は、先ずオペレ
ータが操作室２１で操作部３９を操作してランス台車１
を所定の炭化室の窯前に移動させ、図示しない両側のバ
ックスティとランス支持台５との距離が所定値以下にな
るようランス台車１を所定位置に位置せしめる。次いで
図示しない両側のバックスティの埋込マーカー位置を基
準としてランス中心が炭化室の中心に位置するようスラ
イド板８を介して固定外筒７をＹ軸およびＺ軸方向に移
動させ、ランス中心が炭化室の中心に位置した時点での
伸長前のランス先端部位置をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の基準点
（０、０、０）として設定する。そしてオペレータはラ
ンス駆動システム３７を操作してランスをコークス炉内
に挿入し、補修しようとする炉壁上を走査させ、ランス
先端のＣＣＤカメラ２５により炉壁の状態を撮影し、例
えば、図４に示すように限定された範囲（例えば１ｍ四
方）の炉壁の画像を補修用モニタ３４に表示する。補修
用モニタ３４上の画面には、ランス先端の補修材吹き付
け位置のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の基準点（０、０、０）から
のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の移動距離に対応する座標のＸ軸、
Ｙ軸の損耗画像が表示される。ランスの移動はランス駆
動システム３８により行ない、補修材吹き付け位置の絶
対位置は、このランス駆動システム３８から信号処理制
御部３５に入力される駆動量情報から、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ
軸の基準点（０、０、０）を起点にして求め、ランス先
端のたわみ量を推定して補正する。さらに、広範囲モニ
タ３７には、広範囲カメラ３６により図５に示すような
比較的広範囲の炉壁の画像を表示する。

【００２５】次ぎに、図４に示された限定された範囲の
炉壁の画像情報、すなわち、信号処理制御部３５は、レ
ーザ距離計２７から入力される炉壁の損耗量データと、
損耗による炉壁凹部の位置座標データを画像処理し、例
えば図６に示すような炉壁の各部分を損耗の程度すなわ
ち、凹部の深さにより分類して損耗分布図形を補修用モ
ニタ３４に表示する。オペレータは、図６の損耗分布図
形の観察データ、放射温度計２６による炉壁温度および
図５のモニタ画面から、図７に示すように操作部３９に
より炉壁面内の必要な補修範囲を指示して所定の補修パ
ターンを設定する。信号処理制御部３５は、操作部３９
から入力される補修パターンに基づいてランス駆動シス
テム３８に制御信号を送出し、ランス駆動システム３８
を制御して多段伸縮ランス装置による自動補修が行なわ
れる。図７において、×印を結ぶ矩形指定された部分
は、必要な補修範囲であり、補修パターンはその範囲内
を上方から下方に蛇行状に走査するようなパターンとな
っている。この補修パターンは、任意なものでよく、予
め設定されたものであっても、オペレータの手動による
ものであってもよい。この補修動作中は、広範囲カメラ
３６により比較的広範囲の炉壁の画像を広範囲モニタ３
７に表示することにより、補修材吹付けのための粉塵、
発煙及び高温火炎に影響されることなく、補修作業の状
況を炉外から確認することができる。

【００２６】この発明の多段伸縮ランス装置は、ラック
１０およびピニオン１１の機構によりランス先端部をコ
ークス炉中央以上に挿入することができ、また短縮した
ときランス全長はきわめてコンパクトになる。ランス自
体は、ギヤ１７によりランス長手方向のＸ軸の回りに回
転（回転角Ｒ_X）することができる。ランスはランス昇
降台３に取り付けられており、ランス昇降台３は、マス
ト２に沿ってシリンダとチェンまたはワイヤからなる駆
動装置４により上下に昇降する。また、ランスはランス
昇降台３に旋回軸受を介して取り付けられており、傾動
ギヤ６により傾動することができる。マスト２自体もま
た、旋回機構２０を介してランス台車１に取り付けられ
ており、垂直軸（Ｙ軸）の回りに旋回（旋回角Ｒ_Y）す
ることができる。ランスのＺ軸方向の移動は、スライド
板８をランス支持台５においてその延長方向にスライド
させることで行なうこともできるし、ランス台車１その
ものを動かすことによってもできる。

【００２７】ランス昇降台３を最下限に下げてもランス
が炉底に達しない場合は、信号処理制御部３５を介して
ランス駆動システム３８を操作し、ランス伸縮長さ（Ｌ
_X）と、傾動角度（Ｒ_Z）を三角関数の関係で相対的に変
化するよう位置制御することでランス先端を炉底近くま
で近づけて補修することができる。また、炉内に挿入し
たランスと壁面の距離が設定距離にならない場合は、上
記と同じように信号処理制御部３５を介してランス駆動
システム３８を操作し、ランス伸縮長さ（Ｌ_X）と、旋
回角度Ｒ_Yを制御することによって、補修材吹き付けノ
ズル１４と炉壁面間を常に一定にすることができる。そ
の結果、事前に検出されている損耗部分を任意のパター
ンで自動補修することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたとおり、この発明によれば、
炉壁の損耗状況を視覚的に把握すると共に、損耗量を定
量的に把握して補修範囲、補修パターンを選択し、補修
ランスを自動操作して補修することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のコークス炉内の壁面の補修方法に用
いられる多段伸縮ランス装置の全体構成を示す斜視図で
ある。損傷部分と補修パターンの一例を示すものであ
る。

【図２】ランス先端部に設けられた補修材吹き付けノズ
ル部分を拡大して示す水平断面図である。

【図３】信号処理制御部を中心とする処理系統を示すブ
ロック図である。

【図４】限定された範囲（例えば１ｍ四方）の炉壁の画
像である。

【図５】広範囲カメラによる比較的広範囲の炉壁の画像
である。

【図６】損傷部分の損耗分布図形の観察データを示す画
像である。

【図７】補修範囲と補修パターンの一例を示す画像であ
る。

【符号の説明】

１ランス台車２マスト３ランス昇降台４駆動装置５ランス支持台６ランス傾動ギヤ７固定外筒８スライド板９第１段ランス１０ラック１１ピニオン１２第２段ランス１３第３段ランス１４補修材吹き付けノズル１５フレキシブルホース１６巻取り機構１７ギヤ１８軸受け板１９円形孔２０旋回機構２１操作室２２、２３、２４開口２５ＣＣＤカメラ２６放射温度計２７レーザ距離計２８回転円盤２９モータ３０電源ケーブル３１、３２、３３伝送線路３４補修用モニタ３５信号処理制御部３６広範囲カメラ３７広範囲モニタ３８ランス駆動システム３９操作部

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】補修材の吹付けノズルを有するランス先
端に設けた撮像装置により炉壁面を走査してモニタに表
示すると共に、前記ランス先端に設けた距離センサによ
り、前記ランス先端と炉壁面との距離を測定して炉壁面
の損耗量データを求め、ランスを駆動するランス駆動機
構における駆動量から前記ランス先端に対する前記炉壁
面の損耗部分の位置座標を求め、これらの壁面画像情
報、損耗量データおよび損耗部分の位置座標データか
ら、炉壁面の必要な補修範囲と補修パターンを指示、選
択し、前記炉壁面の損耗部分を所定の補修パターンに従
って吹き付け補修するようにしたことを特徴とするコー
クス炉炉壁の補修方法。
【請求項２】先端に補修材の吹付けノズルを有し、Ｘ
軸、Ｚ軸方向に移動可能で、かつＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を中
心に回転可能な多段伸縮ランスと、該多段伸縮ランスを
駆動するランス駆動機構を備え、前記多段伸縮ランスの
先端に炉壁面を走査する撮像装置とランス先端と炉壁面
との距離を測定する距離センサとを設けてなる補修装置
と、前記撮像装置からの壁面画像を表示するためのモニ
タと、前記距離センサからの信号により炉壁面の損耗量
データを求めると共に、前記ランス駆動機構における駆
動量から前記ランス先端に対する前記炉壁の損耗部分の
位置座標を求め、前記壁面画像、損耗量データおよび損
耗部分の位置座標データから、炉壁面の必要な補修範囲
と補修パターンを決定してモニタに表示する信号処理制
御部と、該信号処理制御部からの指令に基づき補修装置
を前記炉壁面の損耗部分を所定の補修パターンに従って
操作するランス操作部とからなることを特徴とするコー
クス炉炉壁の補修装置。