JPS5849889A - 窯炉の炉壁熱間補修方法 - 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】 本発明は・工業窯炉ｖｃおける内張耐火物の損傷部分を
補修する方法及びこれを実施する装置に関する−のであ
る。

工業窯炉、待に鉄１設−としての築炉構造物の内Ｗ１ｖ
ｉ、溶鉄、溶＊、溶滓や乾留石炭などの溶融＊＊の容器
として通常１００ＱＣ以上の１度にざらされ、注湯、貯
留、排出の工程〒の温度変化も著Ｌｌ／Ａ、　したがっ
て内壁でけ単ｆ溶−物が浸潤して＃１損するだけではな
く一亀裂や剥離などの損傷が発生する。このため種々の
損傷要因ｆ対処して設計鍋炉ｌ！ＩＮＶＣｉｉ正な煉瓦
材質ｎ選択を図る一方で、−炉代の延命を図る上′Ｃお
いて一稼動期＠０中一段階での補修が重要になってきて
いる。

従来、コークス炉、出湯樋、トービーＶカー、ｍ−炉、
取錫、等の窯炉の補修方法として、主ｆｍ機化合物質（
θＸ％’ｌン酸塩、珪酸塩、Ｙル電ナセメント）と必要
に応じて低溶融物＊（６１％ソーダガラス、硼素酸化物
）を加えたも０を結合材として添加りな耐火骨材を水と
１減合して空気圧力′ｒ吹虐付けるという吹付補修方法
ｔＩｉ採られて−ゐ。

Ｌかしこの方法では、吹付材料の付着は結合材の接着力
１ｃｆ）み依存するため、補修後の材料強度が十分でな
く、わずかの衝−で剥離り易い、又施工時に用いる水分
により、１ｉｌＷ１が冷却されるため１１、　　補修面
およびその近傍の耐火煉瓦に電装が発生し易く、更に吹
付けられた材料内で水分の蒸発が円滑にすすまない板金
、水蒸気爆裂が生じて吹付直後に１ｌｌｌｌｌしてしま
い、所期の目的を達ｒＱすせることはで諺ない。このよ
うに従来の吹付捕修法でよる補修効果は確実性に乏Ｌ（
、施工が無事に達せられても永続性で欠は一時的な対策
となりがちである。又多（の場合は作業者が吹付ガンを
持ち、手動でガンの先端を損傷ｌｌｌ１ｃ近づけて施工
する作業であり、吹付ガンの操作と損ｆｓｇの確認は作
業者り目と手に依存せざるを得なかった。そして機械化
されているｅはＴＪＤ転炉等の精錬炉の場合で、これは
室炉の輻射熱から“作業者をＶ！護することを主目的と
している。よってこの転炉の場合転炉を９０℃傾転し一
炉口を遮蔽して水平に固定した吹付ガン全一方同ｖｃ駆
姑させるとと１に、ノズル先端口をｊｓ６Ｆｃ′Ｉｃ変
換させるため、水平軸を回転している。Ｌかし損傷部の
確認とガンの位置決めは、作業者の目視に依存して１ｉ
す、炉外からのｉ＊察ｍ＊ｒｔｍ定纂れている。このよ
うＭ！窯炉の補修方法としては−ｇが機械化されている
が電線金的なシステムとは言えず、補修効果を上げる点
で不十分である。

又、ダストペレット用ロータリーキルン等の装入物によ
る機械的衝撃を直接受ける炉では、炉を体止して異常損
傷部分の煉瓦の差し替えを行なっているだけで、有効な
申開補修が実施でき１に一場合がある・ 重置＠け、上記従来の湿式法ｆおける水分によ・為トラ
ブルを回避し、乾式法による補修方法と、史ｆは補修ガ
ンの移動と損傷部との確認を遠隔の駆−装置と観察装Ｗ
Ｃよって補修すゐ装置を提供する１のである。

ｋころで上記乾式施工とＶｉ、予め１−未満Ｔｔｍ粒し
た耐火物の粉末をプラス！火矢ｄＰに送給り。

これらを加熱なりｓｌ−は半溶融状＠ｃ　Ｌ、かつ加速
纂せて損傷部で付着せしめ、更に母材表面を７レー五の
先端でａｍ加熱させる方法でｂる・特に見掛気孔率２０
１１以下の緻密な付着層を形我響せるため虻１−未満０
１）体を使用するとともに、高速度の粒子飛行速度の得
られ易φプラズマジェットを熱ｇＴｌｔすることを特徴
としている。飛行する粒子は完全に溶融していないが、
母材表面が加熱状態であると２１でフレームからの加熱
、高温の照射エネルギー、運動エネルギーｆよ勧損傷藝
ｒ衝突した粒子は機械的付着、焼結および拡散でよって
付着する。したがって、湿式法ｖｃｈける無機系の結合
材は全く必要をＬ″Ｉｋい。

従来主に目視でよって損傷部分の確ｇがなされていたの
で対し１本発明でＩＩｉ観察領域の拡大を図Ａ＆めテレ
ビカメラを使用し１これと補修ガンを設けたアームを炉
内で駆動冨せ室炉内の全域を観察Ｌｌがら補修を実施す
るものであり、補修ガンとテレビカメラとをｔｊ［した
７−ムは三軸方向で駆動す為。

ｓｓｗｑ本発明わ方法を実施する炉壁補修装置の一成例
を示すもので−ｍｉｉ系（ｓＪによって作動ガス、直流
電力、電極冷却水および送給粉末をａｍするプラズマガ
ン作動装置囚と一１ｂＩＩＩＩ系（ｂ）　Ｋ：よって撮
−１−像再生を制御する観Ｓ装置＠）と、制御系（０＞
【よって架台、アームの駆動を制御する駆動装置（０）
と、プラズマガンおよびテレビカメラの外装、調合およ
びアームを冷却する冷却装置（ＩＳかも戎っていＡ。

なお図中（１）は窯炉本体、（２）は炉層、（１）は水
冷の冷却容器（５＆）に収納ゴれ七プラズマジェットガ
ン、（４）はテレビカメラを備えた撮像装置（５ｂ）は
外装を水冷し一撮像装置本体を空冷した冷却容器（６）
は撮像装置（４）とガン（ａ）を固定した架台、（））
は外装を水冷したアーム中の各種ケーブル、（ｌｉｔ）
Ｆｉ粉体供給装置、（９）は両像再生装置、叫は加圧ポ
ンプと熱交換器を備えて敗る冷却装置、（２）はプラズ
マフレームを示す。

直流１源を使用した電極非移行型でムｒ　−ＭＨガスを
作−Ｉス２するプラズマジェット尭生器はそれ自体公知
であるｔＩｉ一本発明においては炉内の輻射熱に耐えら
れるように改良が加えられており、１１２図でその構造
の一例が示冨れている。そして同ｇＪにおいて％（ロ）
はプラズマジェット発生器、鱒は粉末送給管、−は送給
管支持リング、に）はプラズマガスホース、（７ｍ）は
作動電源ケーブル、（５＆）は冷却容器、ｃＩ４はガン
支柱、（ロ）は例えばシリコンゴムから成る防水ｉＩ、
に）は仕切壁、（６）は冷却水入＊、ｍ＃ｉ冷鋪水出側
、−はケーブル保−内管である。

上記プラズマジェット発生器（ロ）のプラズマジェット
中に整粒した耐火粉末を作動ガスと同様の１ので配管系
統の具なる搬送器で供給する。ジェット７レーム中に供
給された耐火粉末は、フレームで加熱および加速されて
損傷部に衝突し、付着を繰り返し積層する。なおプラズ
マガンの先端と損傷−のｉＩの照射距ｙＩＡは５０■以
上、１００■以下とＬｌ特にフレームの先端と損傷部の
距離を口〜７Ω−のＳＳＣする。ガンの位−を固定Ｌτ
フレーム先端と損傷部の距離を一定範！１に維持するた
め１１１１７ＪＴｈ４　Ｌ　＜はムｒ／ＭＨの混合比を
ガス流量比で＃ｌ盛する。（ｉｌ１ｍ範囲はムｒ／Ｎ１
＝　　１００１０〜７０１５０とする。、）も比率を上
げたと−、安定なプラズマ状態を保つため出力型ｔｉｔ
ｔＩｉ下がるのは当然のことである。フレームを近づけ
過ぎると過り１１ｇ＆熱ｇ＝損傷１１６′に供舖されへ
熱衝撃を併発するので、これをＩｊＡＪｌ！するｒはフ
レームの長さを１００−以下とする。又フレームの先端
をｌｌ上過ぎると５．耐火粉末の速度が藩ち一冷却され
、フレームｒよる損傷部の予熱効果も下がるので、損傷
部の付着が不完全となる。又作動ガスはムｒをペースと
するが、これは高ａ度高濃度のプラズマで耐火粉末を加
熱飛行ゴせるためである。更にフレーム長ざを大富（Ｌ
％長時間の加熱を可能とし、粉末が長短■を飛行しても
加熱状態を維持で自うるようＩｓガスをａｍ−する＠Ｌ
ＰＬも比率を高めすぎろと、大食−ａ處を粉末に与えて
完全溶融西せる。ものの炉壁へ過剰な熱量を与え虻熱衝
撃（よる損傷を併発すｂ　ｆ）　テｋｒ／Ｎｊ　＝　７
　ｏ、、”Ｓ　Ｏ以下の１合比率が１ＩｊｌＦで島る。

耐火粉末としては融点を有する鹸化物、炭化物、嵯化物
およびこれらの秦合物が使用できるので、補修炉の内張
材と同系統の化合物を選択する。具体的には、Ｓｉｎｇ
　、　ｊｕ１０３．　Ｚｒ０１　、　’ＭｇＯ。

０ｒｊＯ１、Ｏａｋ、　Ｙ２Ｏ２、Ｂ２Ｏ２、Ｔｉ０１
　、　Ｔｉｅ、　Ｓｉｎ。

Ｂ４Ｑ　５１１ｇＭ４．　Ｔｉｅ、　Ｔｉ（０，Ｎ：蒔
かある。又使用目的すなわち、耐火性、粘性、強度、鉱
物相の安定化に応じ、上記のものを単独もしくは二種以
上混合りなもの或はこれらと類似の成分を有する鉱物を
使用することが可能で＆る。つまり粉末原料として従来
の個々の耐火物原料と同系統のものであるが、使用済み
の耐火物を粉砕し、粒鉄等の不純物質を除外したものの
使用４可能でちる。

又本発明ｖｃあっては、−炉一面の損傷状況の把握や補
修ｌン０位置決めおよび施工仕上ね面ｎＩＩ察を目視１
依らず画像として再生する４ので、炉内１１１１面を撮
影するために冷却容器に内蔵されたテレビカメラが使用
される。

埴５ｖＩＪおよび第４図は撮像装置（４）の構造を示す
もので、ｇｓｗＪはカメラ１台を使用、嬉４図はカメラ
２台を使用しな場合である＊＊ｆｍｓｔｌｃおいて−ｍ
ｔｆ？レビカメラーーはミラー、−は銅ブロック、−は
パージ用Ｎ１人側、−はパージ用も出側、（５＆）は筒
状冷嬉容１１（ｔｉ６示西れていないが二重ｗｑ！ＩＩ
ｎでなっている。）である。

第４図（４）（Ｂ）において−一はテレビカメラ、に）
は視差角補正器、（７ｂ）は防水ケーブル、１１４は防
水コネクター、−は耐熱ガラス、−はスメット光源、参
りは絞り焦点用達−装置・−はカメラの視差角でちる。

なお上紀視差殉補正器Ｖ）は２台１）テレビカメラ四を
動？′ｌ！させるなめ０小置モータを内蔵して８す、観
察系統（Ｂ）　７）ＩＩ御系（ｂ）で操作する。なおテ
レビカメラは壁面をプラズマガン０先端との同−視舒内
に納まる砿Ｃ固定する。

ｔ＊２台のテレビカメラを用い個々のモニターｒｌＡ　
ｍ　ＶＣＩ４生してこれを偏光板によ−１つの画像に題
ね合わせ・この画像を更に偏光メガネを用いてＩＩＮ嵌
する方法を用いれば、画像に立体感を与え、作業者の視
ｗＶＣ入らない部分の実態を把−することができるため
、炉−損傷部分の凹凸を観察りながら補修を行なうこと
ができる。

尋Ｓ＠はテレビカメラ榊ｖｒ２台使用する場合の撮像装
置（（９）の部分構成を示している。２台のテレビカメ
ラ−を用いる場合ｖｃおいて、レーザー光源のようなス
ポット光源−を補修壁＃Ｊｆ当てた時０２台のテレビカ
メラ（ロ）の再生ｗＩ面内での位置の違いを検出すれ４
％各々のテレビカメラｍＩｎ角度（Ｉｈ　、　１ｇ　）
及び相互距離（４）を固定しているので、テレビカメラ
−から壁面上ｎ　Ｘ　＆ツＦ先の位置までの距離仏）が
算出で禽る。しながってスポット光源の位置を損傷部近
傍で動かせば損傷部の深さ全知ることもできる。この方
法は補修途中でおいて凹部深ｇの補修状況を確認するこ
とＦ４使用μ■能であり、これ虻より従来炉外からの目
視では判別で禽ない損傷とその規模も把握できる。なお
図中＜９）Ｖｉ再生装置、ｍはスボツシ位置検出回路、
−は距離演算回路である・ １１１４　ｍｄｆｌＡ動ｔｉＭｄｌ　（１１１修６１　
）　（０）ノｔＪＩｌｔｔ−示ｔ　％ので、プラズマガ
ン（１）　ｎ　照射軸とテレビカメラの焦点軸を一定ｔ
Ｂ定するため、これを了−五一に連結した架台（６）″
ｒ１贋定する。チーム−の断面Ｔｒｉ第７図で示す知く
、二重構造でなっており、内層にはガン、カメラの各種
ケーブルがあ轢、外層は更に２つに分ｍされて、冷却水
入［（ロ）と冷に水出側−をＩｌｌ成し、冷却水１％徳
復する構造になっている、１にお了−ムに）の駆動源は
炉外Ｖｃ設置され、駆動方向はアーム−の長手一方向（
Ｘ軸方向）、壁面で平行で了−ム■に直角な方向（Ｙ軸
方向）および照射軸方向（２軸方回）の三輪で構成する
。そしてＹ軸方向の駆動ｉ［は油圧を用い又Ｘ＠％Ｙ軸
方向の駆動源は１戒駆動で互いに独立した操作によって
作動するものである。なお図中＠ＦｉＸ軸方向駆動モー
ターｗ４はＹ軸方向駆動油圧シリンダー、ｍｒｊｚ軸方
向駆動モータ、−はガイＶロール、−はガイドバー％＠
は駆動歯車、−は台車、−は台卓固電スＦツバ−（７ｏ
）は駆動系ケーブルであ４上妃駆動装ｗ（０）の操作は
まず損傷領域のうちＸ軸方向の奥まで了−五一を駆動冨
せて画像より損傷ｔｓ冨を−察し、ガン（３）の先端を
２軸方同での微調整で位置を決める０次に予め求めた粉
末供給量とプラズマ作動条件との関係から補修量と駆動
速度を割り出［２、Ｘ軸方向でガン（３）を駆動す為、
このと自ガン（３）の補修量Ｍは直径１００ｍｍ以下を
カバーするものとする。任意にガン（３）の作動をとめ
、補修状況を観＠Ｌ、その状況に応じて駆動速度とプラ
ズマ作動条件を変更する０以上の操作をＸ軸方向を損傷
部の両端まで補修するのであゐが、損傷状況が平面の場
合Ｃは、アーム−をＹ軸方向に上下させ、２軸方向での
微調整の上向様に稼動させる・このと−ＹＹ軸方向の上
下＃ｈは１００■以内で冷ければなら’＆ＩＡ、又損傷
−の凹凸が大禽い場合ｅは予め全面を同一条件で補修し
、耳度残つ＆［！Ｉｌｌを補修することもできる。

し念がって上記装置の連転ｖｒは一人の運転者で十分対
処し得る。特・Ｃガンの作動中に補修状況を観察する必
要がある場合、予めテレビカメラｒフィルターをとｂ付
け、ろ等の対策をとろことで財処で自る。

下表は以上ａ＠した装［を用いて炉攬を補修しな結果を
示したもので、対象炉は珪石質を内張したコークス炉と
マグ「璽質を内張したＸａＤ転炉および炭化珪素質を内
張したロータリーキルンの例である。従来法と本発明の
方法とを比較するとで損傷−項一パターンおよび規模は
同等のもので施工りを、ただしコークス炉では亀裂゛Ｃ
よる炉壁の破断と＃１１１、ＬＤ転炉ではスラダ浸食ｒ
よ為口面Ｉｉ６或が典型的な損傷パターンである。ｔた
ダストベレット用ロータリーキルンでは付着物層の杉戎
、亀裂ｒよる剥離および内張の１比が生じ易い。

この場合炉を休止して内張の差Ｌ＃ｔ＋Ｌ・吹付補修を
１−ていない・施工人員の構鳴け、運転者１名′Ｉｃａ
は補助＃（材料供給等）である、施工の全所ｇ！時１ｍ
ｌはガン稼動以外に装置の稼動防熱板の付は喚え匂よび
材料供給等の全工程での１業時間を含む、付着強度は実
験室内で次のよちな熱聞抗折強イ七【、で求めた。従来
法での試料すなわち不定形耐火物に所定の水分を添加し
て均一（混合しな４＋ｎｔＪｚｓ−ｎ２５５３に準拠し
てＡＯＸ４０Ｘ１００（■）の金ｍに打ち固めて陽形、
養生後１２００℃で焼成し、熱間抗折試験を夷總した結
果である。又本発明の方法では稼動温度に予熱した４０
ＸＡＯＸ８０（■）の母材煉瓦２本を長手方向ｆ［以上
のＩＡ（、本発明の特徴とするところは、炉壁煉瓦と補
修材料を一体化するためにプラズマガンを用い、耐火骨
材を溶融すゐこと、損傷部と施工後の補修部を両像とし
て観察し・ガンの位置決めと施工の確認を行な’Ｓｆレ
ビカメラを使用すること１補修ガンとテレビカメラを炉
内で三輪方向に駆動する装置を組み込み施工の自動化を
瞠かったことに＆勧、施工（＊射）と同時で煉瓦虻匹敵
する強度が得られること、母材煉瓦と溶！ＬＳＩ着力が
大急φとと一施工体は緻密で００ガス、水ａ％などｆ１
％体を通ａＸ＆いこと、施工ｌｌ１１ｔの急冷による温
度低下をｇｇないので母材煉瓦への悪影響がなφこと、
耐火材料の選択％組合わせが自由で特殊なバインダーを
必要とＬｌに％／ｈこと等の効果が期待で禽、又炉外か
ら視舒に入らない部分の実態は勿論、損傷部の深ｇおよ
び補修後の仕上が動電適確に把纒でき、更ｆ作業時ｉｌ
および作業人員の削減がＷ−でする岬窯炉の炉壁補修を
機械化で禽る上Ｃ補修効果のみならず雀カー省資源等ト
ータルコスト−での効果は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

Ｗ面は本発明の実施例を示す１ので、箇１図は９１１ｍ
補修！！！瀘の構１１．１２図は補修用プラス！ジェッ
トガンの縦断面図、＊ｓＡメラ１台を用いた撮像装置を
又總４１ｇ（ａ）はカメラ２台を用−た撮像装置の４１
４１＄ｗ％璽４図（１）は撮像装置本体り平ｒＭｌ！！
ｙ％ｍ’ｈ図は撮像系統０４幅図、謳６図は駆動装置ｔ
１１ｇｉＩｆＩｉ図−−７図は躯動装置了−五の断面図
である。 （４）はプラズマガン作動装置、＠ｅ＃ｆｍ察装Ｗｔ、
（０）轄ｌｉ！動装置、（功は冷却装置ｉｔ、（萄轄プ
ラズマジェットガン、（５ａ）、　（Ｓｋ＋）は冷却容
器、＜４）ｉｆ撮像装置特紳出−人　　住友金属工秦株
式会社 第２１’ｄ ／Ｚ　　　　　　／σ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）工業窯炉におけ為炉壁耐火物の損傷部分を、プラ
   ズマ熱源を使用し、かつ遠隔の観察装置で補修前後の状
   況を確認Ｌ＆がら耐火物粉末で接合、被覆ｔたは肉盛し
   て補修することを特徴とす為窯炉の炉厘舗修方法。 偉）チルボンおよび窒素ガスを作動ガスとＬ＆プラズマ
   ジエツ）発生器であって、耐火物粒子を加熱半溶融また
   は溶融状１１ＫＬ−高適度のフレームの噴出流で損傷Ｗ
   ６に吹禽付けて付着せしめるプラズマジェットガンと、
   損傷部分および施工後の補修部分の深冨を＃定するとと
   ４ＣＷ像として撮像する撮像装置？観察装置を備え、プ
   ラズマジェットガンと撮像装置を冷部容器にそれぞれ収
   納し固＠した架台を三軸方向に駆動己せる駆動装置を備
   えたことを特徴とする窯炉の炉壁補修装置。