JP4808210B2

JP4808210B2 - コークス炉の補修装置

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Publication number: JP4808210B2
Application number: JP2007505785A
Authority: JP
Inventors: 裕修稲益; 信輝高山; 俊司堀之内; 浩史山下
Original assignee: Kansai Coke and Chemicals Co Ltd
Current assignee: Kansai Coke and Chemicals Co Ltd
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2025-02-28
Also published as: PL1803790T3; US20070102278A1; CN1898359B; KR101138260B1; WO2006092867A1; TWI349699B; TW200630474A; EP1803790B1; EP1803790A1; KR20070106811A; JPWO2006092867A1; EP1803790A4; US7547377B2; CN1898359A

Description

本発明は、コークス炉の内壁を補修するのに好適なコークス炉の補修装置に関するものである。

コークス炉は、耐火煉瓦による炭化室と燃焼室が炉団方向に交互に配置されている構造からなり、燃焼室の熱をその耐火煉瓦を通して炭化室に伝えることにより炭化室内に装入された石炭を乾留しコークスを製造するようになっている。また、炭化室への石炭装入は、コークス炉の炉上を炉団方向に走行する石炭装入車から行われるようになっている。
この種のコークス炉の多くは築炉から３０年を経過し老齢化しているが、巨大なコークス炉の設備を新たに構築するには莫大な投資と長期の工事期間が必要となることから、現有のコークス炉を補修することで延命化が図られている。
コークス炉において例えば炭化室を構成している耐火煉瓦の損傷部（目地切れや亀裂など）を補修するには一般的に溶射法が用いられている。
図１４に示すように、作業者１００，１０１が手作業で補修を行う場合、２ｍ〜１０ｍの長さのランスを用いて補修作業が行われる。ただし、作業者１００が支えることのできるランス１０２の長さはほぼ１ｍが限界であり、ランスの長さが４ｍ以上の長尺になると人の手で支えることができなくなるため、作業者１０１が行っているように、支脚を有する支持台１０３を炉内に配置しその支持台１０３を支点として長尺ランス１０４を操作することになる。
このように長尺ランス１０４を用いた補修作業は支持台１０３を必要とするため、その補修範囲は炉内下部に制限される。したがって、上記作業者１００による補修範囲と作業者１０１による補修範囲を加えた範囲１０５以外の範囲については補修ができないという問題がある。なお、図中１０６は作業者を乗せて昇降する作業装置である。
そこで、図１４の左側に示すような補修装置１０７が開発され利用されている。この補修装置１０７は、コークス炉１０８の作業床１０９上に敷設された軌道１１０上を炉団方向に走行する台車１１１を備えており、その台車１１１上にテレスコープ式の伸縮ランス１１２が搭載されている。
この伸縮ランス１１２の基端部１１３は、支持フレーム１１４の上部に設けられた回転軸１１５に支持されており、伸縮シリンダ１１６を伸縮させることによって伸縮ランス１１２を上下方向に揺動させることができるようになっている。また、伸縮ランス１１２を伸張させた場合、基端部１１３から第１段ランス１１２ａ〜第３段ランス１１２ｃがそれぞれ繰り出され、ランス先端部のランスヘッド１１７を補修部まで到達させることができるようになっている。そのランスヘッド１１７内の溶射ノズルから補修部に対して耐火材が吹き付けられ、欠陥部分の補修が行われる（例えば、特開２００１−１８１６４１号公報参照）。
しかしながら、上記補修装置１０７を使用しても補修が可能な作業範囲は炭化室内全体の略５０％であり、依然として補修ができない未補修部分１１８が炉内に残る。
コークスサイド（コークス受骸側）とマシンサイド（コークス押出し側）の両方に上記補修装置１０７を配置すれば、炉内全体を補修することは理論的に可能ではあるが、大型でコストの高い補修装置１０７を複数台導入することは現実的でない。また、補修装置１０７は通常、作業装置が走行する軌道を利用して走行しているため、補修を優先させれば作業装置を待機させなければならないためコークス炉の稼動率が低下し、作業装置の走行を優先させれば、補修装置１０７を頻繁に待避させなければならず、補修効率が低下するという問題がある。
一方、図１５に示す補修装置１２０は、コークス炉１２１の炉上に敷設された石炭装入車用の軌道１２２上を走行するように構成されており、軌道１２２上を転動する車輪１２３を持つ一対の支柱１２４，１２４に走行台車１２５が支えられ炉団方向に走行するようになっている。この走行台車１２５上にさらに炉長方向（Ａ方向）に横行する横行台車１２６が備えられている。
この横行台車１２６に設けられたランス１２７は横行台車１２６に立設された昇降ガイド１２８をガイドとして昇降することができるように構成されている。炉内の損傷部を補修する場合、走行台車１２５を炉団方向に、また、横行台車１２６を炉長方向にそれぞれ移動させることにより、ランス１２７を例えば炭化室の装入孔真上に位置決めし、ランス１２７を炭化室内に降下させる。
ランス１２７の先端が補修対象部に到達した時点で降下を停止させ、ランス１２７の先端に設けられた溶射ノズルから耐火材を溶射し欠陥部分の補修を行う（例えば、特開２００２−３８１５９号公報参照）。
この補修装置１２０は、装入孔を順次移動して補修作業を行うため、上記補修装置１０７に比べ補修範囲を拡張することが可能になる。
しかしながら、上記したランス１２７を降下させる補修装置１２０では、直径４０〜５０ｃｍ程度の狭い装入孔を通してランス１２７を降下させる構成であるため、補修範囲はランス１２７が降下する経路の近傍に限られるという問題がある。
このように、従来の補修装置１０７，１２０では、いずれの方法であっても炉壁に補修できない範囲の残ることが避けられなかった。
本発明は以上のような従来の補修装置における課題を考慮してなされたものであり、操業を停止させることなくコークス炉の炭化室炉壁を広範囲に補修することができるコークス炉の補修装置を提供するものである。

本発明は、コークス炉の炉上に敷設された軌条に跨がって炉団方向に走行する走行台車を有し、この走行台車上に走行方向と直交する方向に移動する横行台車が備えられ、この横行台車にコークス炉内の炉壁を補修する作業装置が搭載されているコークス炉の補修装置において、上記作業装置は、横行台車から立設されるとともに下端部が横行台車に設けられた支持部に対し枢軸を介して連結されているガイドポストと、このガイドポストに沿って昇降するランスと、枢軸を支点としてガイドポストを前傾姿勢と後傾姿勢の間で揺動させることにより、コークス炉炭化室の装入孔を通して挿入されたランスを、炭化室内で炉長方向に振れるようにしたランス揺動手段とを備えてなるコークス炉の補修装置である。
本発明に従えば、炉上の装入孔からランスを挿入し、炭化室内に挿入されたランスを炉長方向に振ることができるため、炭化室内における補修範囲を拡大することができ、炭化室内に未補修部分の残ることを解消することができる。
本発明において、上記ランス揺動手段として、ガイドポストと横行台車とに架設され伸縮動作する伸縮装置を具備することができる。
また、上記ランス揺動手段を上記伸縮装置と上記横行台車とから構成すれば、ガイドポストの傾斜方向に横行台車を若干移動させることで、装入孔から挿入されたランスの炉長方向振れ角を最大にすることができる。
本発明において、上記伸縮装置と横行装置とを連動させる制御装置を具備すれば、装入孔と接触しない範囲で炭化室内に挿入されたランスの振れ角を最大にする操作を効率良く実施することができる。
本発明において、上記制御装置にさらに、ランスを振る際にその昇降量を制御する機能を備えれば、炉長方向に振れるランス先端の移動軌跡を直線に変えることができ、例えば水平方向に発生した目地切れを補修する場合であってもランス先端の溶射ノズルは水平方向に移動させることが可能になるため、補修精度を高めることができるようになる。
また、同機能を用いれば、上記ランス先端を炭化室内で垂直方向に移動させることも可能であり、垂直方向に発生した目地切れについても精度良く補修することができる。
本発明において、上記走行台車に、その走行台車の車輪を軌条から浮上させる走行台車昇降装置と、軌条から浮上した走行台車を軌条と平行な待機位置まで旋回させる旋回装置とを備えれば、補修装置自身で、軌条と平行な配置、すなわち待避位置に移動することができるようになる。
本発明において、上記走行台車昇降装置は、走行台車の底部から垂下される台座と、走行台車の台枠と台座とに接続される昇降シリンダとから構成することができる。
本発明において、上記伸縮装置は、上記ガイドポストを上記走行台車上に倒伏させる起伏装置を兼ねるように構成すれば、ガイドポストの揺動動作とガイドポストの折り畳み動作とを一つの手段で行うことができるようになる。
本発明において、上記走行台車を軌条と平行な待機配置に旋回させ、且つガイドポストを走行台車上に倒伏させた状態で、補修装置の長手方向と直交する方向の断面の輪郭が、石炭装入車においてその走行方向に貫通している通路開口部の断面形状と干渉しないように補修装置の外形寸法を決めれば、石炭装入車の走行の邪魔にならない状態で炉上に補修装置を配置することができる。
また、補修装置は石炭装入車の通路をくぐり抜けることができるため、クレーンやレッカー等の建機を使用することなく補修装置を石炭装入車の任意の側に移動させることが可能になる。それにより、石炭装入車の待機時間が解消され、稼働率を低下させることなくコークス炉を連続運転することができるようになる。
本発明において、上記走行台車は、炉上を走行する石炭装入車用の軌条を利用して走行するように構成すれば、既存の設備を改造または補修装置用の新たな軌条敷設工事を行うことなく補修を行うことができるようになる。
上記構成を有する本発明の作業装置によれば、操業を停止させることなくコークス炉炭化室の炉壁を広範囲に補修することができる。

図１は、本発明に係る補修装置の全体構成を示す正面図である。
図２は、図１に示す走行台車昇降装置部分の断面を含む拡大図である。
図３は、図１に示す横行台車の構成を示す拡大図である。
図４は、補修装置に備えられている油圧アクチュエータの油圧回路図である。
図５は、走行台車に備えられているクランプ機構を示す拡大図である。
図６は、横行台車上に搭載される作業装置の構成を示す斜視図である。
図７において、（ａ）は図６に示すガイドポスト上部の構成を示す拡大図、（ｂ）は昇降装置の構造を示す一部切欠きを有する拡大図である。
図８は、ガイドポスト下部の構成を示す拡大図である。
図９は、ガイドポストの倒伏状態を示す正面図である。
図１０は、ランスの構造を示す縦断面図である。
図１１は、補修装置の待機状態を示す説明図である。
図１２は、補修装置の作業状態を示す説明図である。
図１３は、ランスの揺動支点を示す説明図である。
図１４は、従来の補修装置の構成および作業状態を示す説明図である。
図１５は、従来の別の補修装置の構成を示す正面図である。

以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は、コークス炉Ｈの炉上に配置された本発明の補修装置を示したものである。なお、炉上には、炭化室Ｊへ石炭を装入する石炭装入車が配置されており、図中、二点鎖線Ｓでその輪郭を示している。また、Ｓ′は石炭装入車Ｓにおいて炉団方向に貫通している通路である。
同図において、補修装置１は炉上において炉団方向に敷設された軌条２，２上を、それらに跨がった状態で走行する走行台車３と、この走行台車３上に設けられ炉長方向（矢印Ｂ方向）に横行する横行台車４と、この横行台車４に搭載される作業装置５とから主として構成されている。
上記走行台車３の台枠６は、例えばＣ形鋼やＩ形鋼を組み合わせて窓枠状に組まれたフレームと、そのフレームを長尺方向と直交する方向に接続する複数の補助フレーム（図示しない）からなり、平面から見て梯子状に構成されている。
走行台車３の長手方向両端部にはそれぞれ一対の車輪７，７（手前側のみ図示）が垂下されており、一対の車輪７，７は、軌条２に対し２点で接触した状態でその軌道２上を転動するようになっている。なお、上記軌条２は石炭装入車の走行用軌条を利用している。
また、走行台車３には、軌条２から車輪７，７が離間する高さまで走行台車３を上昇させる走行台車昇降装置８と、軌条２から浮上した走行台車３を垂直軸まわりに旋回させる旋回装置９が備えられている。
図２は走行台車昇降装置８部分の構成を拡大して示したものである。
なお、中心線ＣＬより右側は走行台車昇降装置８の構成を、左側の断面図は走行台車昇降装置８内に収納される旋回装置９の構成をそれぞれ示している。
走行台車昇降装置８は、垂直方向に向けられた状態で円周上（台車３を平面から見た場合）に略均等に配設された４つの昇降シリンダ８ａ（右手前側のみ図示）と、これらの昇降シリンダ８ａの各ロッド８ｂ先端に固定された円盤状の台座１０とを備えている。
台座１０の底板１０ａは昇降シリンダ８ａが伸張された場合に、炉上に設けられている受座（図示しない）と当接するようになっている。同図では昇降シリンダ８ａを伸張させた状態、すなわち台車３を軌条２から浮上させた状態を示している。
また、走行台車３の台枠６には昇降シリンダ８ａが縮小される場合にその縮小限界を検知する検知センサ８ｃが設けられており、台座１０の非旋回フレーム１０ｂに設けられた検出板１０ｃが検知センサ８ｃの検知範囲内に接近すると検知信号が出力され、昇降シリンダ８ａの縮小動作を停止させるようになっている。
上記非旋回フレーム１０ｂは有底筒状部材で構成されており、その内部に旋回装置９としての旋回モータ９ａが収納されている。この旋回モータ９ａの駆動軸は非旋回フレーム１０ｂの底板に設けられた貫通孔９ｂを貫通して台座１０の中心に固定されている。したがって昇降シリンダ８ａを伸張させて走行台車３を軌条２から浮上させた状態で旋回モータ９ａを駆動させると、走行台車３が旋回することになる。
なお、非旋回フレーム１０ｂには別の検知センサ８ｄが設けられ、台座１０上にはその検知センサ８ｄによって検知される検出板１０ｄが設けられている。走行台車３が所定の角度旋回して検出板１０ｄを検出すると検知センサ８ｄから信号が出力され旋回動作が停止されるようになっている。
上記各検知センサ８ｃ，８ｄは、高周波発振式，磁気式または静電容量式の近接センサから構成することができる。
このように、走行台車昇降装置８は４本の昇降シリンダ８ａを伸縮させることにより、走行台車３を軌条２から浮上または軌条２に載せることができ、一方、旋回装置９は、走行台車３が軌条２から浮上した状態で旋回モータ９ａを正逆回転させることにより、走行台車３を軌条２と直交する姿勢（走行姿勢）と軌条２と平行な姿勢（待機姿勢）との間で旋回させることができるようになっている。
また、図１において、図面左側の一対の車輪７，７の回転軸はそれぞれスプロケットを有しチェーンが架設されて連動するようになっており一方の回転軸は走行モータ１１の駆動軸と連結されている。図面右側の一対の車輪７，７についても上記同様に構成されており走行モータ１１によって駆動するようになっている。したがって、走行台車３から垂下されている合計４つの車輪７はすべて駆動輪を構成している。
図３は図１に示した横行台車４を拡大して示したものである。なお、作業装置５については説明を簡単にするため図示を省略している。
同図において、走行台車３の上面には台枠６の長手方向に横行用軌条１２，１２（手前側のみ図示）が敷設されており、この横行用軌条１２１２上を横行台車４が炉長方向（矢印Ｂ方向）に走行するようになっている。
横行台車４は窓枠状に組まれた台枠１３を有し、この台枠１３の長手方向（矢印Ｂ方向）両端部に車輪１４および１５が配設されている。１６は台枠１３上に設けられた電動モータ（以下、横行モータと呼ぶ）であり、この出力軸は減速機１７に連結され、減速機１７の出力軸にスプロケット１７ａが備えられている。
一方、車輪１４の回転軸にもスプロケット１４ａが固定されており、このスプロケット１４ａと上記スプロケット１７ａにチェーン１８が張架されている。したがって、車輪１４は横行台車４を横行させるための駆動輪となり、車輪１５は遊動輪となる。
また、台枠１３の長手方向一方端面１３ａには一対のブラケット１３ｂ，１３ｂ（手前側のみ図示）が垂下されており、各ブラケット１３ｂの下端にはガイド車輪１９が備えられている。このガイド車輪１９は台枠６を構成している断面Ｉ形フレーム６ａの上側リブ６ｂ下面に接触しながら転動し、それにより、横行台車４が横行用軌条１２から離脱するのを防止するようになっている。また、台枠１３の長手方向他方端面１３ｃにも同様にガイド車輪１９を備えたブラケット１３ｄ，１３ｄが設けられている。上記横行モータ１６およびその回転力を車輪１４に伝達する伝達機構は横行装置として機能する。
図４は上記した各油圧アクチュエータを作動させるための油圧回路を示したものである。
同図において、２０は可変容量形油圧ポンプであり、直流モータ２１を駆動源として動作するものである。
この油圧ポンプ２０から送り出される圧油は油路２２を通じ、走行台車３を昇降させるための昇降用方向制御弁２３、補修作業時に走行台車３を固定するための固定用方向制御弁２４、走行台車３を旋回させるための旋回用方向制御弁２５および走行台車３を軌条２上で走行させるための走行用方向制御弁２６にそれぞれ供給される。
なお、上記直流モータ２１は走行台車３に搭載された充電池を電源に駆動することができるが、充電池の充電残量が少なくなった場合は炉上に装備されている電力端子にケーブルを接続することによっても駆動することが可能である。
昇降用方向制御弁２３は中立ａ、上昇ｂ、下降ｃの各切換位置を有し、上昇ｂに切り換えられると、油路２３ａ→２３ｂを通じて各昇降シリンダ８ａ〜８ｄのヘッド側に圧油が導入されてロッドが伸張し、各ロッドに連結されている台座１０を押し下げるようになっている。一方、下降ｃに切り換えられると、油路２３ｃ→２３ｄを通じて各昇降シリンダ８ａ〜８ｄのロッド側に圧油が導入されてロッドが縮小し、各ロッドに連結されている台座１０を持ち上げるようになっている。
固定用方向制御弁２４は中立ｄ、クランプｅ、クランプ解除ｃの各切換位置を有し、クランプｅに切り換えられると、油路２４ａを通じて各クランプシリンダ２７ａ〜２７ｄのヘッド側に圧油が導入されてロッドが伸張し、各ロッドに連結されているクランプ爪（後述する）を閉動作させ軌条２を把持するようになっている。一方、クランプ解除ｆに切り換えられると、油路２４ｂを通じて各クランプシリンダ２７ａ〜２７ｄのロッド側に圧油が導入されてロッドが縮小し、クランプ爪が開動作して軌条２の把持を解除するようになっている。なお、上記したクランプ動作は、走行台車３を軌条２に固定することにより、作業状態にある補修装置１を安定させるためにある。
図５はクランプシリンダ２７ａおよび２７ｂを代表してクランプおよびクランプ解除動作を説明したものである。
同図において、走行台車３の台枠６には、軌条２を挟んでその両側にクランプ爪２７ｅ，２７ｆが配置されている。クランプ爪２７ｅは台枠６に設けられている支軸２７ｇを介して吊り下げられている。クランプ爪２７ｅにおいて支軸２７ｇより下方にはクランプシリンダ２７ａのロッド２７ｉが連結されており、クランプシリンダ２７ａを伸縮させることによりクランプ爪２７ｅを矢印Ｓ方向に揺動することができるようになっている。
したがってクランプシリンダ２７ａおよび２７ｂをそれぞれ伸張させると、クランプ爪２７ｅおよび２７ｆが閉じ動作し、それにより、軌条２をその両側から挟んで固定することができるようになっている。なお、図中、二点鎖線で示したクランプ爪２７ｉはクランプ解除時のクランプ位置を示している。また、クランプシリンダ２７ｃおよび２７ｄも上記と同じ動作を行うことにより、もう一方の軌条２に対してクランプ動作またはクランプ解除動作を行うようになっている。
図４に戻って説明する。
旋回用方向制御弁２５は中立ｇ、右旋回ｈ、左旋回ｉの各切換位置を有し、右旋回ｈに切り換えられると、油路２５ａを通じて旋回モータ９に圧油が導入されて走行台車３が右回りに旋回する。一方、左旋回ｉに切り換えられると、油路２５ｂを通じて旋回モータ９に逆方向から圧油が導入され走行台車３が左回りに旋回するようになっている。
走行用方向制御弁２６は中立ｊ、南走行ｋ、北走行ｌの各切換位置を有し、南走行ｋに切り換えられると、油路２６ａ→２６ｂを通じて走行モータ１１，１１にパラレルに圧油が導入されて走行台車３が南方向に走行する。一方、北走行ｌに切り換えられると、油路２６ｃ→２６ｄを通じて走行モータ１１，１１に逆方向から圧油が導入され走行台車３が北方向に走行するようになっている。
なお、本実施形態ではコークス炉の炉団方向が南北方向であるため、走行方向を南および北としているが、走行台車３の走行方向はこの方向に限るものではない。また、図中２８は圧油が蓄えられるとともに戻り油が戻されるタンク、２９はそのタンク２８に通じる戻り油路、３０はカウンタバランス弁である。
図６は横行台車４上に搭載される作業装置５の構成を示したものである。
作業装置５は横行台車４から立設される角筒状のガイドポスト３１と、このガイドポスト３１に沿って昇降し得るランス３２を備えている。
ガイドポスト３１の下部両側（Ｙ−Ｙ′方向において）には減速機付き電動モータ３３によって回転する一対の駆動スプロケット３４ａ，３４ｂ（手前側のみ図示）が設けられ、ガイドポスト３１の上部両側（Ｙ−Ｙ′方向において）には一対の従動スプロケット３５ａ，３５ｂが設けられている。
駆動スプロケット３４ａと従動スプロケット３５ａ、および駆動スプロケット３４ｂと従動スプロケット３５ｂにはそれぞれエンドレスのチェーン３６ａ、３６ｂが張架されて周回するようになっており、このチェーン３６ａ、３６ｂの一部に昇降装置３７が固定されている。
図７はガイドポスト上部（図６のＣ部）を拡大して示したものであり、（ａ）は外観図を、（ｂ）は昇降装置３７を切り欠いてその内部構造を示したものである。
両図において、昇降装置３７は平面から見て断面コ字状に形成されたカバー３７ａを有し、このカバー３７ａの側面３７ｂに設けられた上固定部３７ｃにチェーン３６ａの一方端が固定され、下固定部３７ｄにチェーン３６ａの他方端が固定されている。背面側の側面についても同様に上固定部３７ｃと下固定部３７ｄが設けられ、チェーン３６ｂが固定されている。
カバー３７ａ内には図７（ｂ）に示すように、ガイドポスト３１の前側リブ板３１ａ（Ｘ−Ｘ′方向において）を挟み込んだ状態で転動する複数の車輪が設けられている。
具体的には、カバー３７ａの内壁上部に配置される上車輪３８ａ，３８ａおよび内壁下部に配置される下車輪３８ｂ，３８ｂは前側リブ板３１ａの外面に沿って転動するようになっており、リブ板３１ａを境として対称に配置される上車輪３８ａ′，３８ａ′および下車輪３８ｂ′，３８ｂ′は前側リブ板３１ａの内面に沿って転動するようになっている。したがって、チェーン３６ａ，３６ｂが矢印Ｅ方向に周回すると昇降装置３７は上昇し、矢印Ｅ方向と逆方向に周回すると下降するようになっている。
また、カバー３７ａの外面には上固定部品３９ａと下固定部品３９ｂが離れて配設されており、これらの固定部品３９ａ，３９ｂに、ランス３２の上端部が固定されるようになっている。
なお、図中、４０は従動スプロケット３５ａ，３５ｂをＹ−Ｙ′方向に接続している回転軸であり、この回転軸４０は、ガイドポスト３１の上端に設けられた軸受４１によって支持されている。
図８はガイドポスト下部（図６のＤ部）を拡大して示したものである。
同図において、ガイドポスト３１の下部にはＸ′方向に向けてブラケット３１ｂが設けられ、このブラケット３１ｂに対し枢軸４２がＹ−Ｙ′方向に貫通している。この枢軸４２の各軸端は、横行台車４から立設された一対の支持フレーム４ａ，４ａ（手前側のみ図示）に枢支されている。
また、前側リブ板３１ａの下部にはＸ方向に向けて一対のアーム４３ａ，４３ｂが平行に突設されており、これらのアーム４３ａ，４３ｂに対しランス３２を昇降自在に支持する支持ローラ４４ａ，４４ｂが設けられている。支持ローラ４４ａ，４４ｂは、パイプ状のランス３２をＸ−Ｘ′方向両側から挟んだ状態で摺動させることができるように、それぞれ中央部がくびれた鼓状に形成されている。
上記昇降装置３７を備えたガイドポスト３１は、図１に示したように、起伏装置４５によって略垂直に起立した姿勢と、略水平に倒伏した姿勢との間で変位することができるようになっている。
そのため、起伏装置４５は、伸縮動作するシリンダ部４５ａ（伸縮装置）を有し、一方がガイドポスト３１の略中央部に対しブラケット３１ｃを介して連結されるとともに、他方は横行台車４から延設されたブラケット４ｂに連結されており、電動モータ４６を正方向または逆方向に回転させることによりロッド４５ｂを伸張または収縮させ、ガイドポスト３１を起伏させることができるようになっている。
本実施形態では、炭化室内でのランス３２の振れ角を大きくする目的で上記起伏装置４５によるガイドポスト３１の揺動と横行台車４の走行による揺動支点の移動とを同時に行っており、したがって、起伏装置４５と横行台車４がランス揺動手段として機能することになる。
図９はガイドポスト３１を倒伏させた状態を示したものである。なお、同図において、４７は走行台車３の長手方向一方端部に設けられている走行台車制御盤であり、走行台車３の昇降、旋回、走行を行うための各油圧アクチュエータを操作するためのものである。また、４８は油圧ユニットを収納した機器ケースである。ただし、各油圧アクチュエータは走行台車制御盤４７にケーブルを介して接続されているリモートコントロール装置によって遠隔操作できるようになっている。
また、４９は横行台車４の長手方向他方端部に設けられている横行台車制御盤であり、横行モータ１６、ランス３２を昇降させる電動モータ３３，ガイドポスト３１を起伏させる電動モータ４６等を制御するためのものである。なお、各電動モータ１６，３３，４６はパルス入力によって動作するパルス制御式のものを使用している。また、横行台車制御盤４９には各電動モータ１６，３３，４６を制御する制御装置としてのコントローラ４９ａ（後述する）が備えられており、このコントローラ４９ａに対し、リモート操作によって指令を与えるジョイスティック（図示しない）がケーブルを介して接続されている。
次に、ランス３２の基本構成について図１０を参照しながら説明する。
同図において、ランス３２は二重管で構成されており、内側管内に冷却水が供給され、外側管から冷却に供せられた排水が排出されるようになっている。
このランス３２内の下部には溶射ノズル３２ａが水平方向に配置されており、この溶射ノズル３２ａに対して耐火材料および金属粉からなる溶射材と酸素が混合状態で供給されるようになっている。溶射ノズル３２ａの近傍には測温抵抗体３２ｂが設けられ、この測温抵抗体３２ｂによって測定された温度信号は外部の温度計に取り出せるようになっている。
また、溶射ノズル３２ａの溶射方向（Ｆ方向）と反対側のランス先端部３２ｃには、溶射材を矢印Ｆ方向にのみ案内するためのプラグ３２ｄが取り付けられており、溶射方向を矢印Ｆ方向と逆向きに変更したい場合には、溶射ノズル３２ａとプラグ３２ｄの配置を取り換えることにより溶射方向を簡単に変更することができる。
次に上記構成を有する補修装置１の動作について図１１を参照しながら説明する。
なお、説明に際しては補修装置１の走行台車３が軌条２と平行な姿勢で待機しており、走行台車３から垂下している固定脚３ａおよび３ｂが、炉上に設けられている設置台５０ａおよび５０ｂ上に支持されていることを前提とする。また、台座１０は炉上に設けられている受座５１から離間している。
補修作業を開始するにあたって、走行台車昇降装置８の昇降シリンダ８ａ〜８ｄを伸張させ、受座５１に向けて台座１０を降下させる。台座１０が受座５１と当接した状態でなお昇降シリンダ８ａ〜８ｄを伸張させることにより、固定脚３ａ，３ｂが設置台５０ａ，５０ｂから離れ、補修装置１が浮上する。
この状態で旋回モータ９ａを駆動させ、走行台車３を軌条２，２と直交する配置、すなわち走行台車３が軌条２，２に跨がる姿勢となるまで走行台車３を旋回させる。
旋回完了後、昇降シリンダ８ａ〜８ｄを縮小させると走行台車３が下降し、走行台車３の長手方向両端部に配設されている車輪７，７が軌条２，２に載せられる。それにより、走行台車３は軌条２，２上を炉団方向に走行することが可能になる。
図９に示した補修装置１は、補修対象の炭化室まで自走した状態を示している。
次に、起伏装置４５を駆動してロッド４５ｂを伸張させ、ガイドポスト３１を略垂直に起立させる。
図１２は補修装置１の作業状態を示したものであり、ランス３２を炭化室Ｊ内に降下させている状態（図の左側に示す補修装置１）とランス３２を炭化室Ｊ内で揺動させている状態（図の右側に示す補修装置１）を同時に示している。
ランス３２を炭化室Ｊ内に降下させるにあたってはテンプレートを使用し、まず、装入孔Ｋの中心にランス３２の先端を位置決めする。この位置決めによりゼ口座標が決定し、決定したゼ口座標は横行台車制御盤４９内のコントローラ４９ａに送られる。
コントローラ４９ａの記憶部には予め各炭化室の形状データ（装入孔の径、装入孔の深さ、炭化室の深さ等）が記憶されており、その形状データと、ゼ口座標から移動を開始するランス３２の現在座標とに基づいて炭化室Ｊ内に挿入されたランス３２と炭化室壁面との相対位置が特定できるようになっている。
ランス３２の先端が欠陥部Ｍ_１に到達すると、ランス３２の降下を停止させ溶射ノズル３２ａから溶射材を溶射する。
ランス３２を垂直に降下させる経路近傍にある欠陥部については上記の方法で補修を行うことができる。
次に、欠陥部Ｍ_２がランス３２の降下経路から炉長方向に外れた位置にある場合について説明する。オペレータはジョイスティックを操作することにより、ランス３２を垂直軸（装入孔Ｋの中心から垂直方向に引いた仮想線）Ｎを基準として角度θ_１分傾ける指令を与える。
このとき、コントローラ４９ａは、傾けられるランス３２の支点Ｐを、装入孔Ｋの中心Ｋｃで且つ装入孔Ｋにおける円筒部Ｋｄの深さ方向中心（図１３参照）に設定し、電動モータ４６の駆動と横行モータ１６の駆動を連動させることにより、傾けられるランス３２の中心がその支点Ｐから外れないようにランス３２の姿勢を制御する。
具体的には、ランス３２を角度θ_１傾けて前傾姿勢Ｐ_１にする場合、電動モータ４６を駆動して起伏装置４５のロッド４５ｂを伸張させガイドポスト３１を矢印Ｓ方向に傾けるとともに、横行モータ１６を駆動して横行台車４を矢印Ｓ方向に若干横行させる。
これとは逆に、欠陥部Ｍ_３を補修すべくランス３２を角度θ_２傾けて後傾姿勢Ｐ_２にする場合には、電動モータ４６を駆動して起伏装置４５のロッド４５ｂを縮小させ、ガイドポスト３１を矢印Ｓ方向と逆方向に傾けるとともに、横行モータ１６を駆動して横行台車４を矢印Ｓ方向と逆方向に若干横行させる。
上記ガイドポスト３１の揺動動作および横行台車４の往復動作は、コントローラ４９ａによって制御されるようになっている。
また、コントローラ４９ａは、ランス３２を例えばＧ方向に揺動させる場合であっても、溶射ノズル３２ｅの移動軌跡は水平方向に直線となるようにランス３２の制御を行う。
すなわち、ランス３２の高さを一定にして垂直姿勢から前傾姿勢Ｐ_１まで傾けると、ランス３２先端の軌道軌跡は円弧を描くことになる。この方法では例えば水平方向に発生する目地切れを正確にトレースすることはできない。そこで、ランス３２先端の移動軌跡を円弧状から水平方向の直線に変えるように電動モータ３３（図８参照）も同時に制御する。
具体的には、ランス３２を前傾姿勢Ｐ_１にする場合、コントローラ４９ａはランス３２の傾斜角が増加するのに応じて逐次、水平方向に発生した欠陥部Ｍ_２上の目標座標を計算し、溶射ノズル３２ａがその目標座標に位置するよう電動モータ３３を駆動して昇降装置３７を下降させる。
次に、垂直軸Ｎから離れた部位で垂直方向に発生した目地切れを補修する場合について説明する。
この場合、コントローラ４９ａは、ランス３２の昇降動作とガイドポスト３１の揺動動作と横行台車４の横行動作とを連動させる。
具体的には、ランス３２を後傾姿勢Ｐ_２にして下降させる場合、コントローラ４９ａは、電動モータ３３（図８参照）を駆動してランス３２を下降させつつランス３２の降下量に応じて電動モータ４６を駆動して起伏装置４５のロッド４５ｂを伸張させ、ガイドポスト３１を矢印Ｓ方向に傾けるとともに、横行モータ１６を駆動させ横行台車４を矢印Ｓ方向に移動させる。それにより、ランス３２の先端を垂直軸Ｎと平行に下降させることができる。
また、ランス３２を前傾姿勢Ｐ_１にして下降させる場合、コントローラ４９ａは、電動モータ３３を駆動してランス３２を下降させつつランス３２の降下量に応じて電動モータ４６を駆動して起伏装置４５のロッド４５ｂを縮小させ、ガイドポスト３１を矢印Ｓ方向と逆方向に傾けるとともに、横行モータ１６を駆動させ横行台車４を矢印Ｓ方向と逆方向に移動させることになる。
なお、ランス３２を後傾姿勢Ｐ_２（または前傾姿勢Ｐ_１）にした状態でランス３２の先端を垂直軸Ｎと平行に上昇させる場合は上記と逆の制御が行われる。
それにより、垂直軸Ｎから離れた部位で垂直方向に発生した目地切れに対してもランス３２の先端を正確に追従させて補修することができる。
このように炭化室Ｊ内でランス３２を揺動できるように構成すると、幅広い範囲で炭化室内の補修を行うことが可能になり、ランス３２を挿入する装入孔Ｋを順次炉幅方向に変えて補修を行えば、炭化室Ｊ内に未補修部分が残るという問題を解消することができる。
また、補修装置１の走行台車３を軌条２と平行な待機配置に旋回させ、且つガイドポスト３１を走行台車３上に倒伏させた状態で、補修装置１の長手方向と直交する方向の断面の輪郭は、石炭装入車に設けられている通路断面形状（図１のＳ′参照）と干渉しないように補修装置１の外形寸法が決められているため、補修装置１が待機状態にあるときは石炭装入車はその補修装置１上を自由に走行することができる。
なお、上記実施形態では溶射ノズル３２ａを備えたランス３２を使用して補修作業を行う場合を例に取り説明したが、ランス３２内に監視カメラや計測装置を備えれば、補修装置を検査装置として使用することもできる。

本発明のコークス炉の補修装置は、コークス炉炭化室内の炉壁補修に好適に利用することができる。

Claims

コークス炉の炉上に敷設された軌条に跨がって炉団方向に走行する走行台車を有し、この走行台車上に走行方向と直交する方向に移動する横行台車が備えられ、この横行台車にコークス炉内の炉壁を補修する作業装置が搭載されているコークス炉の補修装置において、
上記作業装置は、上記横行台車から立設されるとともに下端部が上記横行台車に設けられた支持部に対し枢軸を介して連結されているガイドポストと、このガイドポストに沿って昇降するランスと、上記枢軸を支点として上記ガイドポストを前傾姿勢と後傾姿勢の間で揺動させることにより、コークス炉炭化室の装入孔を通して挿入された上記ランスを、炭化室内で炉長方向に振れるようにしたランス揺動手段とを備え、
上記ランス揺動手段は、上記ガイドポストと上記横行台車とに架設され伸縮動作する伸縮装置と、
上記ランスの支点を装入孔の中心で且つ装入孔における円筒部の深さ方向中心に設定し、上記伸縮装置と上記横行台車とを連動させることにより、上記装入孔と接触しない範囲で炭化室内に挿入された上記ランスの振れ角を最大にする制御装置とを具備してなることを特徴とするコークス炉の補修装置。
上記制御装置は、さらに、上記ランスが振れる際にその昇降量を制御することにより、炉長方向に振れる上記ランス先端の移動軌跡を直線に変えるように構成されている請求項１記載のコークス炉の補修装置。
上記制御装置は、さらに、炉長方向に振られた状態の上記ランスを昇降させつつ上記ランスの振れ角を制御することにより、上記ランス先端を炭化室内で垂直方向に移動させるように構成されている請求項１または２記載のコークス炉の補修装置。
上記走行台車に、その走行台車の車輪を上記軌条から浮上させる走行台車昇降装置と、軌条から浮上した上記走行台車を軌条と平行な待機位置まで旋回させる旋回装置とが備えられている請求項１〜３のいずれか１項に記載のコークス炉の補修装置。
上記走行台車昇降装置は、上記走行台車の底部から垂下される台座と、上記走行台車の台枠と上記台座とに接続される昇降シリンダとから構成されている請求項４記載のコークス炉の補修装置。
上記伸縮装置は、上記ガイドポストを上記走行台車上に倒伏させる起伏装置を兼ねている請求項１〜５のいずれか１項に記載のコークス炉の補修装置。
上記走行台車を軌条と平行な待機配置に旋回させ、且つ上記ガイドポストを上記走行台車上に倒伏させた状態で、上記補修装置の長手方向と直交する方向の断面の輪郭が、上記石炭装入車においてその走行方向に貫通している通路開口部の断面形状と干渉しないように上記補修装置の外形寸法が決められている請求項６記載のコークス炉の補修装置。
上記走行台車は、炉上を走行する石炭装入車用の軌条を利用して走行するように構成されている請求項１〜７のいずれか１項に記載のコークス炉の補修装置。