(57)【要約】【課題】工業炉においてライニングされた耐火物表面の損場部位、突起物などの工業炉の操業を阻害する不要物の除去を、耐火物ライニングに衝撃を与えることがなく、形状精度良く、しかも、効率的に行うことができる手段を提供する。【解決手段】ダイヤモンドホイール１と取っ手パイプ２とエアーモーター３とからなる研削機１０を使用する。ダイヤモンドホイール１としては、円盤状のステンレス製台金１１の周囲にダイヤモンドセグメント（チップ）１２をろう付けしたブレードを用いる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアーモータの回転軸に、回転盤の外周面に複数のダイヤモンドチップを一定間隔で設けたダイヤモンド工具を取り付けた研削機によって工業炉の炉内面を研削する炉内面の研削方法。
【請求項２】
回転盤の外周面に一定間隔で設けた複数のダイヤモンドチップのそれぞれの集中度が２０〜７０、周長が４〜５０ｍｍ、且つ、幅が５〜４０ｍｍであり、さらに、回転盤の全周に対してダイヤモンドチップの周長の総和が３．５〜５５％である請求項１に記載の炉内面の研削方法。
【請求項３】
炉内面の研削が工業炉の溶射補修の前処理として行われる請求項１または請求項２に記載の炉内面の研削方法。
【請求項４】
工業炉がコークス炉の炭化室である請求項１または請求項２に記載の炉内面の研削方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は耐火物によってライニングされている高炉、コークス炉、各種溶融金属容器、ガラス炉、焼却炉等の各種工業炉の炉内面の補修、とくに、無衝撃による補修方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
耐火物によってライニングされている各種工業炉の内面は操業によって損耗するので、その損耗部分は定期的に補修材による補修を施す必要がある。
【０００３】
この損耗部分は金属やスラグの付着物や脆弱層で形成される。これらの付着物や脆弱層の存在は、補修した耐火物の接着不良あるいは脱落を生じるために、耐火物表面の補修に有害であり事前に付着物や脆弱層を除去しておく必要がある。
【０００４】
ライニングの損耗部分の補修は、コークス炉を例にとってみると耐火物の溶射によって行われる。この溶射による補修は、数ミリの溶射層を数十ミリ程度に積層して行われるため、事前処理した箇所に凹凸が存在すると、その凹凸面は補修後まで履歴として残り、その形態によってはその凹凸の程度は増幅して補修面に突出部が形成されることになる。
【０００５】
また、ライニングされた耐火れんがの補修対象の一つとして、操業による熱応力の繰り返しなどで、れんがの配置がずれて部分的に突出部が形成される場合がある。
【０００６】
このような、耐火れんがライニング面に形成された突出部は、操業時の障害、とくに、コークス炉の場合は操業時にプッシャーが引っかかるという操業の阻害要因ともなる。
【０００７】
このため、各種工業炉の操業中に発生した損耗部分に生じた付着物、脆弱層あるいはれんがの配置ずれによる突起部分のような不要部分は、補修に際しては除去して平らにしておく必要がある。
【０００８】
この炉内の耐火物表面の不要部分の除去手段としては、エアーハンマーやエアーピック等の機械的な強い衝撃を与えて除去する方法が知られている。
しかしながら、この衝撃力による方法は、耐火物ライニングそのものに以下のような障害を与える。
【０００９】
その第１は、衝撃力の伝播によって、耐火物の生地まで損傷を与えたり、欠け、割れを生じたりして耐用性を低下させることである。
【００１０】
また、その第２は、耐火物表面の付着層や変質層のみを精度良く削り取ることができず、耐火物本体まで極端に削り取ったりするため、削り取ったあとの部位のライニングとしての形状精度を維持できないという問題である。
【００１１】
そこで、本願の出願人は、特許文献１において、研削後の耐火物表面の形状精度を維持でき、高耐用性と安全性を有し、その上、コンパクトな炉内面の研削手段を提案した。これは、駆動手段となるエアーモーターの回転軸に固定された回転盤の端に、研削片を連結したステンレススチール製のチェーンを回転盤に対して回転自在に取り付けた研削装置を使用して耐火物面の不要物の除去方法を開示した。
【００１２】
しかしながら、この特許文献１に記載の除去方法も、従前のエアーハンマーやエアーピック等による打撃ほどではないにしても、回転軸に固定された回転盤の回転によってチェーンを回転し、さらにその先端に取り付けた研削片を振り回すことで研削片の打撃によって不要箇所を除去するものであるため、耐火物ライニングに、特にコークス炉において要求されるような比較的高い形状精度を得ることはできない。
【００１３】
そのため、高い精度での平坦面を得るためには、衝撃力を利用しないサンドブラストにより除去する方法も試みられた。ところが、この方法は、ブラスト処理後サンドの回収のために作業人が比較的高温の炉内に入って行わなければならず、炉内の温度を下げる必要があり、手間と時間とコストが掛かるという問題があった。
【００１４】
【特許文献１】
特開平９−３００１９７号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、工業炉においてライニングされた耐火物表面の損傷部位、突起物などの工業炉の操業を阻害する不要物の除去を、耐火物ライニングに衝撃を与えることがなく、形状精度良く、しかも、効率的に行うことができる手段を提供する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本願の発明者は、ダイヤモンド工具による研削手段は、従来の各種の打撃による除去手段に比べ、耐火物に対する衝撃の少なさと形状精度において格段に優れている点に着目して、ダイヤモンド工具による研削手段を耐火物によってライニングされた工業炉の炉内面の不要物の除去手段として利用することを思い付いた。
【００１７】
すなわち、本発明は、エアーモーターの回転軸に回転盤の外周面に複数のダイヤモンドチップを一定間隔で設けたダイヤモンド工具を取り付けた研磨機を使用する炉内面の研削方法である。
【００１８】
これによって、簡便に耐火物面を凹凸のない表面に仕上げることができ、しかも、耐火物に与える衝撃の程度が極めて小さいため耐火物の生地を破壊することがなく、また、劣化することもない。
【００１９】
従って、本発明の研削手段を溶射による補修の前処理に適用した場合には、損傷箇所の不要物を正確に除去でき、しかも、除去面には凹凸がなく溶射補修面を綺麗に仕上げることができる。
【００２０】
また、係るダイヤモンド工具は、狭い範囲を研磨することができるため、とくに、コークス炉の炭化室のように、耐火物の表面が突出部を形成しているような場合には、本発明を適用することによって、表面に部分的に存在する耐火物の突出部を正確に選択的に削り取ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００２２】
添付の図１は本発明の炉内面の研削に使用する研削機の例を示す。同図に示すように、本発明に係る研削機１０は、ダイヤモンド工具１と取っ手パイプ２とエアーモーター３とからなる。
【００２３】
ダイヤモンド工具１としては、図２と図３に示すように、円盤状のステンレス製台金１１の周囲にダイヤモンドチップ１２をロー付けしたブレードを用いる。
【００２４】
ダイヤモンドチップ１２は、一般に耐火物等を切断する際に使用されている集中度が２０〜７０程度のもので、周長が４〜５０ｍｍのものを４〜４０個互いに定間隔を設けたもので、台金の全周に対してチップの周長の総和が３．５〜５５％であることが、チップによる耐火物面の研削効率とエアーモーターにかかる負荷とのバランスの点から好ましい。その台金への取り付けは、ダイヤモンドブレードのチップの作業雰囲気温度が８００〜９００℃に達するので、それに耐える強度のロー付けによる取り付けが好ましい。ダイヤモンドチップ１２の幅は、耐火物表面の比較的幅広の部分を研削するものであるので、削り幅とエアーモーターへの負荷との切削効率の面から通常の耐火物切断用よりも幅広の５〜４０ｍｍのものを使用する。
【００２５】
取っ手パイプ２は、外径３４ｍｍ、肉厚３．２ｍｍ、長さ２０００ｍｍのスチール製のパイプであって、その基端には図示しないエアーモーターの気体供給口へ接続するためのカプラー２１が取り付けられている。カプラ−２１によって図示しない圧縮空気の導入ホースと接続すると、圧縮空気はパイプ先端のエアーモーター３を駆動し、その先端の取り付けジョイント１３を介してモータ軸３１に取り付けられたダイヤモンド工具１を回転する。そして、エアーモーターの先端から排出される空気によって、ダイヤモンドチップは冷却される。この冷却手段によって、８００−９００℃の雰囲気においてはすくなくとも５分間使用は可能である。それ以上の時間使用するには、取っ手パイプ２及びモータの格納部に水冷カバーを施すことによって対応する。
【００２６】
この研削機１０によって、作業員が取っ手パイプ２を持って、その先端に取り付けられたダイヤモンド工具１を回転しつつ、炉内面耐火物の損傷箇所に、ダイヤモンドチップ１２を接触させることによって、殆ど衝撃なしに損傷箇所を削り取ることができる。
【００２７】
表１は、図１に示す研削機１０を用いて耐火物表面の研削試験を行った結果を、図２に示すダイヤモンド工具１のダイヤモンドチップ１２の数、周長を変えて研削したときの研削形状精度と研削効率を評価したものである。同表に示す比較例は、先に従来例として示した特許文献１に記載の装置を使用したものである。
【００２８】
【表１】
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表１に示す形状精度とは、一定厚みの煉瓦表面を研削した時の研削面での研削前と研削後の凹凸差違を寸法によって定量的に示した。また、研削効率は一定容積の煉瓦表面を研削した時、研削前と研削後の凹凸部位の容積を定量的に示すもので、単位容積当たり研削に要した時間で表したものである。
【００２９】
この研削効率を示す研削前と研削後の凹凸部位の容積は、それぞれ、以下の要領で求めたものである。すなわち、研削前の凹凸部位の容積とは、比重及び研削前煉瓦重量を測定し求めた研削煉瓦の容積であり、研削後容積とは、研削後煉瓦重量を測定しそれを比重で割ることで求めた。このようして求めた切削前容積から切削後容積を減じることで切削部位の容積を求めたものである。
【００３０】
研削のための試料煉瓦は、見掛比重２．３０圧縮強さ７９Ｍｐａで一般的にコークス炉の炭化室及び燃焼室で使用されているシリカ質煉瓦である。
【００３１】
実施例で使用したダイヤモンド工具の台金の材質はステンレスでありその直径は１３５ｍｍ（周長：４２３．９ｍｍ）である。その台金に表１に示すダイヤモンドチップ個数、周長を備えるものを使用した。また、ダイヤモンドチップの幅、すなわち研削幅は、１０ｍｍと一定にした。
【００３２】
表１から、実施例の条件で研削したれんがは、比較例のれんがと比較し、形状精度及び研削効率共に非常に優れた結果となっていることがわかる。また、研削済みの耐火物表面には亀裂もなく、れんがの劣化も観察されなかった。
【００３３】
以下に、本発明をコークス炉に適用して、窯口付近のれんがせり出し部の研削を行い補修を行った結果を示す。
【００３４】
コークス炉の炭化室の蓋を空け、温度が８００℃以下になったところで、まずれんがせり出し部は幅が２０〜３０ｍｍで高さ方向に約４ｍあった。
【００３５】
このれんがせり出し部に、図１に示す研削機によって、約１時間掛けて研削した。また、１ｍ程奥にれんが約３つ分の脆弱部があったため、脆弱層を約１０ｍｍ研削して除去した。その脆弱層の研削による除去部分に溶射により厚み約２０ｍｍの補修を行った。これによって、約２時間で炭化室の補修を終了した。補修箇所には凹凸はなく、何らコークス炉の操業に支障はなかった。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によって以下の効果を奏する。
【００３７】
１．  工業炉の炉内面の補修面の研削除去に際して凹凸を発生させることがない。
【００３８】
２．  研削作業自体が炉内面に衝撃を与えることがないため、耐火物ライニングに亀裂等の損傷を与えることがないので耐用性が低下しない。
【００３９】
３．  炉内に大形の研削残留物を残すことがないため、研削作業後に作業員が炉内に入る必要がないので安全性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に使用する研削機の外見を示す。
【図２】図１に示すダイヤモンド工具の平面図である。
【図３】図２に示すダイヤモンド工具の断面図を示す。
【符号の説明】
１  ダイヤモンド工具
１１  円盤状のステンレス製台金      １２  ダイヤモンドチップ
１３  取り付けジョイント
２  取っ手パイプ
２１  気体供給口への接続カプラー
３  エアーモーター
３１  モータ軸
１０  研磨機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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